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Gegenüber Te ilbe lagsche ibenbremsen weisen Vollbelagsche iben-
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bremsen den Vorteil auf, dass sie den grösseren Anteil der bei der
Bremsung an die Umgebung abzuführenden Wärme durch Konvektion ableiten. Dies gilt
ausschliesslich für die Vollbelag-Scheibenbrems-Bauart mit umlaufendem, aussen verrippten
Gehäuse. Ein Ersatz des Gehäuses durch eine umlaufende Scheibe zwischen den Reibbelägen
bringt nicht einmal thermische Vorteile gegenüber der der Vollbelagscheibenbremse
mit umlaufendem Gehäuse unterlegenen Teilbelagscheibenbremse. Der Anteil der durch
Konvektion in den radialen Oeffnungen der Bremsscheibe abgeführten Bremswärme macht
nur einen Bruchteil der gesamten bei der Bremsung entstehenden Wärme aus und die
bei der Teilbelagscheibenbremse im überwiegenden Teil durch Strahlung erfolgende
Wärmeabführung ist infolge der Abdeckung der Bremsscheibe durch die Vollbelagringe
blockiert. Da der Wärmeübergangswert an die Luft mit zunehmender Relativgeschwindigkeit
zwischen Bremsenaussenoberfläche und Kühl luft ansteigt und Vollbelagscheibenbremsen
durch radiale Aussenverrippung für eine besonders gute Luftführung ausgebildet sind,
eignen sich diese Bremsen besonders für einen Einbau auf der Antriebswelle von schweren
Rad- und Kettenfahrzeugen, bei denen eine Uebersetzung zwischen Antrieb und Rad
bzw.
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Kette vorgesehen ist. In den genannten Anwendungsfällen werden die
Bremsen vorzugsweise innerhalb der Fahrzeugwanne an der Aussenwand, zuweilen auch
ausserhalb der Fahrzeugwanne, jedoch ebenfalls an der Aussenwand, untergebracht.
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Die Erfindung betrifft eine derartige Bremse. Sie hat sich zur Aufgabe
gesetzt, deren Raumaufwand einschliesslich ihrer Betäti.
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gung bei gleichzeitiger Verbesserung ihres Wirkungsgrades zu verringern
und dabei den Ein- und Ausbau, sowie das Auswechseln der Verschleissteile zu erleichtern.
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Demgemäss besteht die Erfindung in der Vereinigung folgender, zum
Teil für sich bekannter Merkmale:
a) zwei mit Reibbelägen ausgerüstete
Bremsscheiben, welche in Umfangsrichtung fest, axial frei beweglich an Armen eines
stationären Bremsträgers aufgehängt sind; b) aus zwei gleichen Hälften bestehendes,
radial verripptes, innen zwischen den Befestigungsaugen offenes Bremsgehäuse; c)
zwischen den Bremsscheiben angeordnete, durch am Umfang gleichmässig verteilt aufgehängte
Rückzugfedern zusammengehaltene Zuspanneinheit, bestehend aus zwei in Umfangsrichtung
am Bremsträger festgehaltene, mittels axialer Vorsprünge an den Bremsscheiben anliegenden
Druckringen, von denen mindestens einer in Umfangsrichtung ansteigende Schrägflächen
aufweist, dem mindestens auf einer Seite mit in Umfangsrichtung ansteigenden Schrägflächen
ausgerüsteten und mit dem einen Druckring über Betätigungs-Rollglieder verbundenen,
verdrehbar angeordneten Betätigungsring. Der Betätigungsring stützt sich auf der
Gegenseite entweder über Schrägflächen und Betätigungs-Rollglieder am ebenfalls
mit Schrägflächen ausgerüsteten zweiten Druckring oder bei auf dieser Seite ebener
Oberfläche über Abstütz-Rollglieder am zweiten, ebenfalls mit ebener Oberfläche
versehenen Druckring ab; d) ein mit dem Betätigungsring der Zuspanneinheit verbundenes
Zahnsegment, welches die Aussenkontur der Bremse so weit überragt, dass das axiale
Abziehen der Bremse ohne Demontage einer in das Zahnsegment eingreifenden Zahnstangenbetätigung
möglich ist; e) ausserhalb der Bremse annähernd in Mittenebene angeordnete, hydraulische
oder pneumatische Betätigungsvorrichtung mit Zahnstangenübertragung der Betätigungskraft
auf das Zahnsegment des Betätigungsringes der Bremse; f) in der Betätigungsvorrichtung
untergebrachte, stufenlose Nachstellung, welche über die Zahnstange den Rückanschlag
des Betätigungsringes derart verändert, dass bei gleichbleibendem
Lüftspiel
der Bremse der Rückanschlag des oder der Kolben in der Betätigungsvorrichtung erhalten
bleibt.
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Merkmal a) bedeutet die Trennung von mit Reibbeläg ausgerüsteten Bremsscheiben
und Zuspanneinheit. Beim Wechseln der Verschleissteile bleibt also das Zuspannteil
der Bremse eine geschlossene Einheit.
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Merkmal b) gewährleistet grösstmögliche thermische Belastbarkeit des
umlaufenden Bremsenteiles bei gleichmässiger Belastung beidei Abkühlseiten des Gehäuses.
Durch die Ausnehmungen am Innenumfang der Gehäusehälften dringt Kühlluft auf die
am Rahmen des Fahrzeugs umlaufende Gehäuseseite und wird dort durch die radialen
Gehäuse rippen zwischen Gehäuse und Chassiswand hindurchgeleitet. Ausserdem dringt
Kühlluft in das Innere der Bremse ein, wobei die Luft zwischen den axialen Fortsätzen
der Druckringe und den Rückseiten der Bremsscheiben hindurchströmt. Sowohl das Bremsgehäuse,
als auch die Innenteile der Bremse werden durch diese Massnahme innen siv gekühlt.
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Merkmal c) gibt die Anleitung für den Aufbau des die Zuspanneinheit
bildenden Getriebes, welches die tangential in den Betätigungsring eingeleitete
Kraft möglichst verspannungsfrei in die übersetzte, ringförmig ausgeübte Spreizkraft
zum Anlegen der Bremsbeläge an das umlaufende Bremsgehäuse umwandelt.
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Merkmale d) und e) erteilen die Lehre für das Trennen von Bremse und
Betätigung, ohne dass eine dieser Baugruppen am Fahrzeug zerlegt zu werden braucht.
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Merkmal f) ermöglicht die geschlossene und kleinvolumige Ausführung
der Betätigung.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist eine hydraulisch und mechanisch betätigte, in der Wanne eines schweren
Kettenfahrzeugs angeordnete
Scheibenbremse im Längsschnitt mit der
quergeschnittenen Betätigungsvorrichtung und in Fig. 2 der Längsschnitt durch die
Betätigungsvorrichtung mit einer Teilansicht der Bremse wiedergegeben. Bei diesem
Vollkettenfahrzeug ist ausserhalb der Wanne ein Vorgelege angeordnet, an welchem
die Bremse mit ihrem Bremsträger befestigt ist. Zusammen mit dem Bremsträger kann
hierbei die Bremse aus der Wanne herausgenommen werden, ohne dass die Betätigung
demontiert werden muss. In Fig. 3 ist im Längsschnitt eine durch Druckluft betätigte
Scheibenbremse dargestellt, bei der das ausserhalb des Chassis angeordnete. Bremsgehäuse
annähernd in der Mittenebene des Antriebsgelenkes umläuft und die stationäre Betätigungsvorrichtung
aussen am Chassis festgeschraubt ist. Fig. 4 zeigt diese Lösung in der Draufsicht.
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In den Abbildungen Fig. 1 und 2 ist das ausserhalb der Wanne 1 sitzende
Vorgelege 2 mit einem Innensonnenrad 3 ausgerüstet, welches mit dem Flansch 4 der
Bremse in Verbindung steht. Die Bremse besteht aus zwei gleich ausgebildeten Bremsgehäusehälften
5 und 6, welche innerhalb des Bremsträgers 7, der mit dem Vorgelegegehäuse verschraubt
ist, umlaufen. pie Oeffnung 11 in der Wanne 1 weist einen Durchmesser auf, der grösser
ist als der Aussendurchmesser des Bremsträgers, so dass die gesamte Bremse einschliesslich
Bremsträger zusammen mit dem Vorgelege ohne Demontage der Betätigungsvorrichtung
abgenommen werden kann. Zwischen den beiden Bremsgehäusehälften sind die mit Bremsbelag
ausgerüsteten Bremsscheiben 8 und 9, welche in Umfangsrichtung über Fortsätze 81
bzw. 91 in Längsnuten 71 des Bremsträgers 7 eingreifen, angeordnet.
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Zwischen den Bremsscheiben 8 und 9 ist die durch Federn 10 zusammengehaltene
Zuspanneinrichtung gelagert. Sie besteht aus dem in Umfangsrichtung schwenkbar angeordneten
Betätigungsring 11, der auf einer Seite Schrägbahnen 111 trägt und auf der anderen
Seite glatt ausgebildet ist, dem ebenfalls mit Schrägbahnen
121
ausgerüsteten Druckring 12, den dazwischenliegenden, die Zuspannung vornehmenden
Betätigungsrollen 13, sowie dem Druckring 14, der sich auf dem Betätigungsring 11
über Stützrollglieder 15 abstützt. Die beiden Druckringe 12 und 14 stehen mit den
Bremsscheiben über axiale Fortsätze 122 bzw.
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141 in Verbindung. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass Kühl
luft zwischen Bremsscheibenrücken und Zuspanneinrichtung nach aussen hindurchströmen
kann. Der Betätigungsring 11 ist mit einem Zahnsegment 16 verschraubt, in welches
zur Betätigung die Zahnstange 17 der Betätigungsvorrichtung eingreift. Zur rollenden
Abstützung des Betätigungsringes 11 am Bremsträger sind, am Umfangs verteilt, Rollen
18 vorgesehen.
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Die Bremsgehäusehälften 5 und 6, die mittels Schrauben 41 mit dem
Flansch 4 verbunden sind, weisen an ihrem Innenumfang ein gegossene Oeffnungen 51
bzw. 61 auf, durch welche bei umlaufender Bremse infolge der Saugwirkung zwischen
den radialen Rippen der Bremsgehäusehälfte 6 und der Wanne 1 Luft hindurchströmt
und nach aussen durch die im Bremsträger angeordneten Aussparungen abgeführt wird.
Diese Luftbewegung ist durch Pfeile 191 veranschaulicht. Gleichzeitig dringt Luft
in Pfeilrichtung 192 durch die Innenteile der Bremse hindurch nach aussen.
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Die Betätigungsvorrichtung besteht aus dem mittels Schrauben @@ an
der Wanne befestigten, mit zwei Oeffnungen 211 und 212 aus gerüsteten Haltebügel
21, mit dem auf der einen Seite der Betätigungszylinder 22 und auf der gegenüberliegenden
Seite der @ederzylinder 23 verschraubt ist. Betätigungszylinder 22 und Federzylinder
23 weisen Lagerstellen 221 bzw. 231 auf, in denen die rohrförmigen Fortsätze 171
und 172 der Zahnstange gelagert sind. Schutzbälge 24 verhindern das Eindringen von
Br&->-staub in die zylindrischen Führungen dr Zylinderflansche. Der Zylinderdeckel
26 des Betätigungszylinders 22 besitzt einen rohrförmigen,
in den
Betätigungszylinder 22 eingreifenden Fortsatz 261, auf den das Tellerfederpaket
27 für die mechanische Betätigung sowie die innen und aussen mit Ringdichtungen
ausgerusteten Ringkolben 28, 29, 30 und 31 sitzen. Der Ringraum zwischen Ringkolben
28 und 29 steht mit dem Oelanschluss 32, der Ringraum zwischen Ringkolben 29 und
30 mit dem Oelanschluss 33 und der Ringraum zwischen den Ringkolben 30 und 31 mit
dem Oclanschluss 34 in Verbindung. Der durch Sprengringe 35 und 36 axial festgehaltene
Ringkolben 29 weist am Umfang verteilt Bohrungen auf, durch welche abgedichtete
Druckbolzen 37 hindurchfassen. Bei Druckabbau in dem Ringraum zwischen den Ringkolben
28 und 29 über die an den Oelanschluss 32 angeschlossene, nicht mit dargestellte
Leitung, überträgt der Federspeicher 27 seine Vorspannung über die Druckbolzen 37
auf die Ringkolben 30 und 31 und von hier über die Nachstellvorrichtung auf die
Zahnstange 17 und von dort auf das Zahnsegment 16 der Bremse.
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Die beiden Hydraulikkreise der Fahrzeugbremsbetätigung sind an die
Oelanschlüsse 33 und 34 angeschlossen. Bei Ausfall eines Bremskreises bleibt demnach,
da beide Ringkolben dieselbe wirksame Querschnittsfläche aufweisen, die Bremskraft
die gleiche.
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Die Rückstellung der Bremse erfolgt in der Zuspanneinrichtung durch
Federn 10, welche über die Schrägbahnen 111 des Betätigungsringes und 121 des Druckringes
sowie die dazwischenliegenden Betätigungsrollen 12 wirken. In der Betätigungsvorrichtung
wird die Zahnstange 17 durch die Druckfeder 38 im Druck zylinder 23 über die Druckplatte
39 nach erfolgter Bremsung wieder in die Ausganslage gebracht. Der @ndanschlag der
Zahnstange wird durch einen Longitudinalfreilauf hergestellt. Dieser Freilauf setzt
sich zusammen aus der die Zahnstange durchdringenden und mit ihr verbundenen Freilaufstange
40, den Freilaufkugeln 42 im Käfigrohr 43, der Konushülse 44 und der Druckfeder
45. Die Freilaufstange
ist am Ende des Rohrfortsatzes 172 der
Zahnstange 17 an einer Platte, die den Rohr fortsatz 172 abschliesst, befestigt.
Als Anschlag für den Frcilauf ist im Rohrfortsatz 26 des Zylinderdeckels ein Sprengring
46 mit einem Anschlagring 47 angeordnet. Am Ende des Rohrfortsatzes 261 sitzt eine
Abstandhülse 48, an deren Bördelrand eine Druckfeder 49 anliegt, welche über eine
Scheibe 50 mit einem Sprengring 51 die Freilaufkugeln 42 über ihr Käfigrohr 43 gegen
die Innenkonusfläche der Konushülse 44 drückt. In der Darstellung ist der Longitudinslfreilauf
in der Anschlgstelluiig veranschaulicht.
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Das zulässige Lüftspiel der Bremse ist durch den Abstand zwischen
Konushülse 44 und Abstandhülse 48 gegeben. Tritt eine darüber hinausgehende Abnutzung
an der Bremse auf, so wird bei Betätigung der Zahnstange 17 der Longitudinalfreilauf
infolge der Vorspannung der Druckfeder 45 mitgenommen und bei Anlage der Konushülse
44 an der Abstandhülse 48 die Freilaufstange 40 unter den Freilaufkugeln 42 in Oeffnungsrichtung
hindurch gezogen. Beim Zurückgehen der Bremse bewirkt der Longitudinalfreilauf,
dass die Zahnstange 17 mit dem Zahnsegment 16 eine Ausgangslage einnimmt, in der
das durch den Abstand zwischen Konushülse 44 und Abstandhülse 48 gegebene Spiel
wieder hergestellt ist.
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Beim Anlegen des Longitudinalfreilaufs nach einer Bremsung, bei der
eine das vorgegebene Lüftspiel übersteigende Abnutzung aufgetreten ist, entsteht
zwischen dem auf dem Ringkolben 31 aufsitzenden Konusring 52 und dem Konuskolben
53, welcher über eine Keilwellenverzahnung 531 und eine Spannmutter 54 mit der Gewindespindel
55 verbunden ist, ein der entstandenen Belagabnutzung entsprechendes Spiel. Dieses
Spiel wird dadurch überwunden, dass die in der hohlgebohrten Zahnstange 17 angeordnete,
vorgespannte Feder 56 über ein Drucklager 57 derart auf die mi@
Steilgewinde
ausgerüstete Spindel 55 drückt, dass diese sich in dem in die Zahnstangenbohrung
geschnittenen Muttergewinde so weit dreht, dass die Aussenkonusfläche des Konuskolbens
53 auf der Innenkonusfläche des Konusringes 52 abgebremst wird und der axiale Kraftschluss
zwischen den Ringkolben und der Zahnstange wieder hergestellt ist. Die Rückführung
der Ringkolben nach der Bremsung erfolgt über eine Druckfeder im Betätigungszylinder
22.
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Zum Auswechseln der Bremsbeläge bei abgenutzter Bremse wird die Bremse
mit dem Vorgelege abgezogen, die Bremse geöffnet, die Bremsscheiben 10 und 11 herausgenommen
und durch neue Belagscheiben ersetzt. Zum Rückführen der Betätigungsvorrichtung
in die Ausgangsstellung besitzt das nach Abnahme der Gewindekappe 59 im Betätigungszylinder
zugängliche Käfigrohr 43 einen Sechskant 431, auf den ein mit einer Kurbel ausgerüsteter
Innensechskantschlüsscl gesteckt werden kann. Mit dem Schlüssel muss gegen die Spannung
der Druckfeder 49 ein axialer Druck ausgeübt werden, damit der dem Sechskant 431
gegenüberliegende Sechskant des Käfigrohrs 43 in den Innensechskant 54I der Spannmutter
54 eingreift und die Spindel 45 in die Ausgangsstellung zurückgedreht werden kann.
Dann wird die Bremse mit den neuen Belägen wieder montiert.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist die durch Druckluft
betätigte Bremse eines Radfahrzeugs zwischen Fahrzeugwanne und nicht mit dargestelltem
Rad angeordnet. Das Uebersetzungsgetriebe befindet sich dabei im Rad. Die beiden
gleich ausgebildeten Bremsgehäuschälften 60 und 61 sind auf einem die Ge@enkglocke
621 umfassenden Flansch 622 mit Schrauben 63 befestigt.
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Die Gelenkglocke 621 ist im vorliegenden Beispiel Bestandteil der
Welle 62, die mittels Kugellager 64 in der Fahrzeugwanne 65 gelagert ist. Die Gelenkglocke
621 ist über die durch einen Faltenbalg
66 abgedichtete Gelenkwelle
67 mit dem Rad verbunden.
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Die Bremsgehäusehälften weisen zwischen den Augen 601 bzw.
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611 Ausnehmungen 602 bzw. 612 auf, welche zusammen mit der Viereckbegrenzung
des die Gelenkglocke umgebenden Flansches 622 Aussparungen 68 bilden, durch welche
in Pfeilrichtung 69 Luft hindurchgeführt wird und zwischen der Fahrzeugwanne 65
und dem Bremsgehäuse 61 nach aussen geführt wird.
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Im vorliegenden Beispiel bilden Bremsträger 70 mit drei axialen Armen
701 und Haltebügel 702 ein Stück. Wie beim Beispiel nach Fig. 1 und 2 weist der
Haltebügelteil des Bremsträgers zur Atif--nahme der Betätigungsvorrichtung zwei
Oeffnungen 703 und 704 auf, an denen auf der einen Seite der Druckluftzylinder 71
und auf der anderen Seite der Federzylinder 72 befestigt ist. Die Zahnstange 73
ist durch Schutzbälge 74 und 75 geschützt. Auch in diesem Fall besitzt der Betätigungsring
ein über die Aussenkontur der Bremse hinausreichendes Zahnsegment 76, dessen Verzahnung
in die Zahnstange 73 eingreift und die Abnahme der Bremse aus der Betätigungsvorrichtung
und in diesem Fall auch aus dem Bremsträger ohne Demontage der Betätigungsvorrichtung
erlaubt.
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Leeres eie