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Die Erfindung betrifft eine Trommelbremse mit vorzugsweise
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paarweise am Außen- und Innenumfang der zylindrischen Bremstrommel
angreifenden. Bremsbacken, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung ist sowohl
bei Duogrip-Bremsen als auch bei normalen herkömmlichen Tromme lbrems enanwendbar.
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Bei einer bekannten Trommelbremse dieser Art, welche auch als Duogrip-Bremse
bezeichnet wird (DT-0S 1 750 477), ist das die Bremsbacken tragende Sattelgehäuse
um eine parallel zu einer Sehne des Trommelbodens verlaufende Wachse schwenkbar,
um die bei Erwärmung erfolgende konische Verformung der zylindrischen Trommel zu
berücksichtigen.
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Die schwenkbare Aufhängung des Sattelgehäuses ist jedoch mit zusätzlichem
Aufwand verbunden und kann außerdem zu Störungen beispielsweise bei Beschädigungen
des Gelenkes durch Korrosion führen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die nachteiligen
Auswirkungen der konischen Aufweitung der Bremstrommel weitgehend zu vermeiden.
Der wesentliche Nachteil der konischen Verformung der Bremstrommel besteht darin,
daß hierdurch die Achsialkräfte zwischen Trommel und Backen zunehmen, welche mit
teuren und schweren Stützgliedern abgefangen werden müssen. Außerdem führt die konische
Verformung der Bremstrommel auch zu einer schlechteren Pressungsverteilung und dadurch
zu einer Vergrößerung des Lüftspiels zwischen den beiden Bremsbacken.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Erzeugende
der Bremstrommel zur Zylinderachse hin geneigt ist.
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Die Neigung zur Zylinderachse hin ist dabei bei kalter Bremse vorzugsweise
so gewählt, daß die Neigung bei einer Bremsung durch thermische Ausdehnung im Mittel
verschwindet und bei scharfen Bremsungen durch thermische Ausdehnung das Vorzeichen
umkehrt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Neigung bei kalter Bremse so gewählt ist,
daß sie bei scharfen Bremsungen maximal den gleichen Betrag mit umgekehrtem Vorzeichen
annimmt.
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Erfindungsgemäß wird also der zylindrischen Bremstrommel schon bei
der Herstellamg eine gewisse negative konische Form erteilt, derart, daß die Konizität
bei einer Erwärmung während des Bremsens zunächst auf Null abnimm-t, um dann bei
stärkeren Bremsungen und der damit verbundenen stärkeren Erwärmung eine positive
Konizität anzunehmen. Im Mittel verschwindet die Konizität also während des Bremsens
bzw. erreicht wesentlich niedrigere Absolutwerte als dies bei den bisher bekannt
gewordenen Duogrip-Trommelbremsen der Fall war. Obwohl es besonders vorteilhaft
ist, wenn die negative Konizität so gewählt wird, daß bei den stärksten vorkommenden
Erwärmungen gerade die gleich große Konizität mit entgegengesetztem Vorzeichen angenommen
wird, kann die Winkelaufteilung auch in anderer Weise vorgenommen werden.
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Die negative Konizität braucht somit nur 1/4 oder 1/3 des maximal
vorkommenden Aufweitungswinkels zu betragen. Sie kann auch beispielsweise 2/3 des
maximal vorkommenden Aufweitungswinkels annehmen. Wesentlich für die Wahl der negativen
Konizität ist, daß bei den am haufigsten vorkommenden Bremsungen die durch Erwärmung
erfolgende Aufweitung möglichst nahe an die exakt zylindrische Form der Bremstrommel
heranführt.
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Vorteilhafterweise beträgt die Neigung zur Zylinderachse hin bei kalter
Bremse 0,40 bis 1,30 und vorzugsweise 0,90.
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Bei Trommelbremsen, insbesondere der eingangs erwähnten Gattung, ändert
sich unter der Wirkung mechanischer Spannungen und örtlicher Erwärmungen immer die
äußere Form in unregelmäßiger Weise, was als Ondulierung bezeichnet wird. Auch diese
Ondulierung ist wegen der anzustrebenden Gleichmäßigkeit der Belagpressung nachteilig.
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Es ist somit ein weiteres Ziel der Erfindung, die nachteiligen Auswirkungen
der durch mechanische und thermische Einflüsse
bedingten Ondulierung
zu mildern und insbesondere den Wärmewiderstand zwischen der Bremstrommel und dem
Trommelboden herabzusetzen sowie die Radialelastizität der Trommel zu erhöhen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Bremstrommel
zwischen einem für den Angriff der Bremsbacken bestimmten Bereich und dem Trommelboden
eine Vielzahl in Umfangsrichtung verlaufender Schlitze aufweist. Insbesondere ist
wenigstens eine Reihe von in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Schlitzen
vorgesehen, welche zweckmäßigerweise gleichen Abstand und gleiche Länge haben.
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Aufgrund dieser Ausbildung wird nicht nur der Wärmewiderstand zwischen
Trommel und Trommelboden erhöht, sondern die Trommel kann sich auch besser relativ
zum Trommelboden radial ausdehnen.
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Vorzugsweise beträgt de Abstand der Schlitze 1/3 bis 1/4 und vorzugsweise
1/2 ihrer Länge.
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Die vorteilhafte Auswirkung der Schlitze wird weiter dadurch verbessert,
daß zwei Schlitzreihen in axialem Abstand nebeneinander angeordnet sind. Vorzugsweise
sind die Schlitze der beiden Schlitzreihen um die halbe Teilung zueinander versetzt
angeordnet. Der axiale Abstand der Schlitzreihen ist zweckmäßigerweise größer als
die Schlitzbreite.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf den Umfang der bzw.
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jeder Schlitzreihe sechs Schlitze verteilt sind.
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Ein weiterer Nachteil bekannter Trommelbremsen besteht darin, daß
im Falle thermischer Radiusänderungen Tangentialspannungen auftreten. Als Folge
der thermischen Radiusänderungen und der dadurch bewirkten Tangentialspannungen
heizt sich die bodenseitige
Seite der Trommel bei Erwärmung im
instationären Zustand weniger schnell auf als der Trommelringrand, so daß dadurch
die kegelige Verformung im instationären Bereich gegeben ist. Ein weiteres Ziel
der Erfindung besteht somit darin, die bei thermischen Radiusänderungen auftretenden
Tangentialspannungen herabzusetzen.
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Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß im äußeren Bereich des
Trommelbodens Schlitze vorgesehen sind, welche sich mit einer wesentlichen Radialkomponente
bis zur Trommel erstrecken.
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Die Schlitze beginnen zweckmäßigerweise bei etwa 1/2 bis 5/6 und vorzugsweise
bei 3/4 des Trommelbodenradius. Innen und/ oder außen münden die Schlitze vorzugsweise
in Bohrungen, um eine Beschädigung des Trommelbodens bei auftretenden mechanischen
Beanspruchungen sicher zu vermeiden. Die Schlitze sind zweckmäßigerweise gleichmäßig
über den Umfang verteilt und vorteilhafterweise halle gleich ausgebildet.
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Nach einer ersten Ausführungsform können die Schlitze radial verlaufen,
während sie nach einer weiteren Ausführungsform einen Winkel von vorzugsweise etwa
450 mit dem Radius des Trommelbodens einschließen. Ein Vorteil der von der radialen
Richtung abweichenden Anordnung der Schlitze besteht darin, daß bei thermischer
Ausdehnung der Ringfläche der Trommel die Segmente durch elastische Winkeländerungen
eine gewisse Durchmesservergrößerung erzeugen, so daß der Kompensationseffekt verbessert
wird.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 einen Radialschnitt zu einer Seite der Mittelachse
der Bremstrommel einer Trommelbremse gemäß der Br-Erfindung,
Fig.
2 eine Radialansich-t einer weiteren Ausführungsform einer Bremstrommel für eine
Trommelbremse gemäß der Erfindung, Fig. 3 einen teilweise Radialschnitt der Bremstrommel
nach Fig. 2, Fig. 4 eine Teil-Achsialansicht einer weiteren lLusführungsform einer
Bremstrommel für eine Trommelbremse gemäß der Erfindung, wobei in der rechten Hälfte
eine andere Ausführungsform als in der linken Hälfte veranschaulicht ist, Fig. 5
einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI
in Fig. 4.
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Nach Fig. 1 besteht eine Bremstrommel aus der von den Bremsbacken
zu erfassenden zylindrischen Trommel 13 und dem Trommelboden 14, welcher eine zentrale
Öffnung 13 und Befestigungsbohrungen 19 aufweist. Die Achse der zylindrischen Trommel
13 ist mit 12 bezeichnet.
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Erfindungsgemäß ist die Erzeugende 11 der zylindrischen Trommel 13
um einen Winkel OC/2 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zur Zylinderachse 12
hin geneigt, wenn die Bremse sich in kaltem Zustand befindet. Der Winkel - OC/2
ist in Fig. 1 stark übertrieben dargestellt. Er soll in der Praxis bei etwa 0,50
liegen.
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Bei einer normalen Bremsung weitet sich die zylindrische Trommel 13
an der vom Boden 14 en-tfernten Seite stärker auf als an der an den Boden 14 angrenzenden
Seite, so daß die anfangs vorhandene negativ konische Form mehr und mehr verschwinde-t,
bis die Erzeugende schließlich die bei 11' dargestellte Position einnimmt. In diesem
Zustand hat die Trommel 13 einen exakt
zylindrischen Verlauf, so
daß keinerlei Achsialkräfte zwischen Trommel und Backen aufgenommen werden müssen.
Bei stärkeren Bremsungen weitet sich die Trommel 13 weiter auf, bis die Erzeugende
schließlich die Position 11 einnimmt und einen Winkel -td/2 mit der Zylinderachse
12 einschließt. Auf diese Weise schwankt der Itonizitätswinkel um den Aufweitungswinkel
O herum, so daß die mit der konischen Verformung der Bremstrommel verbundenen Nachteile
erheblich herabgesetzt sind. Fig. 1 zeigt in strichpunktierten Linien die Bremstrommel
in der Form, wie sie hergestellt wird. In ausgezogenen Linien ist die Brenistrommel
in ihrer bei einer durchschnittlichen Bremsung auftretenden verformten Position
wiedergegeben. In gestrichelten Linien ist die Form der Bremstrommel bei einer scharfen
Bremsung veranschaulicht.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 sind zwischen den für
den Angriff der Bremsbacken vorgesehenen Bereich 13' der zylindrischen Trommel 13
und im Trommelboden14 in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 15 vorgesehen. Die
Schlitze sind in zwei axialen in Umfangsrichtung zueinander versetzten Umfangsreihen
angeordnet. Aufgrund dieser Ausbildung wird der Wärmefluß von den Bremsflächen zum
Trommelboden 14 erschwer-t und außerdem eine bessere Radialelastizität der Trommel
13 gewährleiste-t. Zusammen bewirken beide maßnahmeneine Verringerung der Temperaturunterschiede
in Achsrichtung und daher auch eine Verringerung der Konizität.
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Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der im äußeren
Bereich des Trommelbodens 14 radiale Schlitze 16' oder unter einem Winkel von etwa
450 zur Umfangsrichtung angeordnete Schlitze 16" vorgesehen sind, welche sich von
einer Bohrung 17 im Trommelboden 14 aus bis zur zylindrischen Bremstrommel 13 erstrecken.
Alle auf den Umfang verteilten Schlitze
sind gleich ausgebildet
und weisen den gleichen Umfangsabstand auf. Vorzugsweise sind 20 bis 30 Schlitze
auf dem Umfang des Trommelbodens verteilt.
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Aufgrund der Ausbildung nach den Fig. 4 bis 6 werden die bei thermischen
Radiusänderungen vorkommenden Tangentialspannungen herabgesetzt.
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Die anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 6 veranschaulichten
Maßnahmen lassen sich mit Vorteil nicht nur gesondert sondern auch in Kombination
anwenden. Hier(lureh itaun der Winkelbereich oC nach Fig. 1 in seiner absoluten
Größe wesentlich herabgesetzt werden.