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Simplex-S-Nockenbremse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Simplex-Bremse mit einer der
Beaufschlagung der in einer umlaufenden Bremstrommel gelagerten Bremsbacken dienenden,
sich etwa achsparallel erstreckenden Bremswelle mit einem 5-Nocken, an dem die freien
Enden der Bremsbacken unter der Wirkung mindestens einer Rückstellfeder anliegen.
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Derartige Bremsen, bei denen die Bremswelle fest gelagert ist, finden
insbesondere im Lastkraftwagen- und Omnibusbetrieb Einsatz. Der Belagverschleiß
der beiden Bremsbacken wird bei diesen Bremsen von den freigeqebenen Weganteilen
beim Drehen der Bremswelle und damit des S-Nockens bestimmt. Es hat sich gezeigt,
daß die Bremsen in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung und damit der Trommendrehrichtung
unterschiedliches Schwingungsverhalten zeigen. Wenn die Trommeldrehrichtung in Vorwärtsfahrt
mit der Bremswellendrehrichtung übereinstimmt, dann sind
S-Nockenbremsen
gegen niederfrequente Schwingungen praktisch unempfindlich; bei gegensinniger Trommeldrehrichtung,
also bei Bremsungen in Rückwärtsfahrt, weisen sie in dem genannten Bereich eine
hohe Empfindlichkeit auf. Diese Resonanzerscheinungen führen im praktischen Fahrbetrieb
zu störenden, ratternden Geräuschen, deren Schwingungen sichloft dem ganzen Fahrzeug
mitteilen und besonders im Omnibusbetrieb den zu befördernden Personen nicht mehr
zumutbar ist. Jahrzehntelange Versuche, durch Dämpfungsmaßnahmen, spezielle Belag-
und Belagwinkelzuordnungen, verschiedenartig aufgebaute Bremsbeläge bzw. unterschiedliche
Massenzuordnung von Bremsbacken und -trommel diesem Phänomen zu begegnen, führten
nur in Einzelfällen zum Erfolg.
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An dieser Stelle sei erwähnt, daß sich bei Simplex-Bremsen mit abweichenden
aufwendigeren Betätigungsorganen, beispielsweise bei hydraulisch betätigten Simplex-Bremsen
oder auch bei Simplex-Bremsen mit in Bremswellenlängsachse verschiebbaren oder verschwenkbaren
Betätigungsnocken, ein ähnliches Geräuschverhalten im unteren Druckbereich und relativ
niedrigen Fahrgeschwindigkeiten nicht gezeigt hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Simplex-Bremse der
eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so weiter auszugestalten, daß das nachteilige
Geräuschverhalten weitgehend ausqeschaltet ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst,
daß der Bremswelle ein in der Nähe des S-Nockens ein nach einer Seite offenes Bremswellenlager
zugeordnet ist, das bei einem Bremsvorgang während bevorzugter Vorwärtsfahrtrichtung
unter Aufnahme von Reaktionskräften nach dem Festnockenprinzip arbeitet und das
während Rückwärtsfahrtrichtung eine Ausweichbewegung der dann schwimmend arbeitenden
Bremswelle ermöglicht. Bei
einer derartigen Bremse sind die Vorzüge
der klassischen S-Nockenbremse mit dem bei den vorerwähnten Simplex-Bremsen gegebenen
Vorzug einer geringen Geräuschentwicklung verbunden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das (nur) nach einer
Seite offene Bremswellenlager in der Lage ist, beim vorherrschenden Arbeiten nach
dem Festnockenprinzip (Vorwärtsfahrt) die auf das Lager entfallenden Reaktionskräfte
aufzunehmen. Die Zwangssteuerung mit praktisch gleich großen Normalkräften hat gleichen
Belagverschleiß beider Bremsbacken zur Folge. Beim Arbeiten in entgegengesetzter
Trommeldrehrichtung (Rückwärtsfahrt) würde ein geschlossenes Bremswellenlager die
in Vorwärtsfahrt vorliegenden Verhältnisse hinsichtlich Zwangssteuerung des Belagverschleißes
und der damit verbundenen Kräfteaufteilung ergeben und zu einer hohen Bremsempfindlichkeit
mit ratternden Geräuschen im niederfrequenten Bereich führen.
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Das erfindungsgemäß nach einer Seite offene Bremswellenlager-der Bremswelle
gibt letzterer jedoch den für eine scSimmendeArbeitsweise notwendigen freien Raum.
Da sich die vom S-Nocken ausgeübten Zugspannkräfte frei auswirken und aufgrund der
schwimmenden Lagerung gleich groß einstellen können, ergibt sich bei Rückwärtsfahrt
ein zwangsfreier Belagverschleiß sowie in sehr vorteilhafter Weise eine etwa um
das 2- bis 2,5-fache größere Kennung der Simplex-Bremse als bei Vorwärtsfahrt.
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Als in baulicher Hinsicht sehr günstig hat es sich erwiesen,wenn
das Bremswellenlager eine Gleitlagerbuchse umfaßt, deren Gleitlagerfläche sich über
einen Umfangsbereich OL der Bremswelle von weniger als 1800 erstreckt.
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Zweckmäßigerweise ist die Gleitlagerbuchse dabei als von der Bremswelle
durchsetzte geschlossene Buchse ausgebildet, die außerhalb des Bereichs der Gleitlagerfläche
eine Ausnehmung mit größerem Durchmesser aufweist.
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Um das Abheben der Bremswelle von deren Gleitlagerfläche zur schwimmenden
Arbeitsweise bei Rückwärtsfahrtbremsung zu ermöglichen, wäre eine translatorische
Führung der Bremswelle denkbar. Eine baulich besonders einfache Ausführung ergibt
sich jedoch, wenn der Bremswelle im Abstand von dem nach einer Seite offenen Bremswellenlager
ein ein Verschwenken der Bremswelle beim Uebergang zur schwimmenden Arbeitsweise
ermöglichendes Gelenklager zugeordnet ist.
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Als in funktioneller Hinsicht sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen,
wenn der Bremswelle eine die in Richtung der Gleitlagerfläche federnd beaufschlagende
Rückstellvorrichtung zugeordnet ist. Zweckmäßigerweise umfaßt die Rückstellvorrichtung
ein unter der Wirkung einer Feder stehendes, an der Bremswelle anliegendes Druckstück.
Fertigungstechnisch günstig ist in weiterer Ausgestaltung eine Ausführung, bei der
das Druckstück durch eine einseitig geschlossene, hohlzylindrische Buchse gebildet
ist, in deren Innerem die zugeordnete Feder in Form einer Schraubenfeder angeordnet
ist.
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Von besonderer Bedeutung im Hinblick auf eine einwandfreie Funktionsweise
trotz einfacher baulicher Gestaltung ist eine Konstruktion, die sich dadurch auszeichnet,
daß die Buchse eine in der Gleitlagerbuchse im Bereich der Ausnehmung mit größerem
Durchmesser vorgesehene Bohrung sowie eine entsprechende Bohrung im Lagergehäuse
axial verschiebbar durchsetzt. Zweckmäßigerweise ist dabei die Bohrung des Lagergehäuses
als Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube ausgebildet, an der sich das freie
Ende der die geschlossene Buchse beaufschlagenden Feder abstützt.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht
im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine S-Nockenbremse mit erfindungsgemäßer Bremswellenlagerung
zur Veranschaulichung der Arbeitsweise bei Bremsbetätiqung während Vorwärtsfahrt,
Fig. 2 eine Schnittansicht der Bremswellenlagerung entsprechend der Linie II-II
der Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht entsprechend derjenigen der Fig. 1 zur Veranschaulichung
der Arbeitsweise bei Bremsbetätigung während Rückwärts fahrt, Fig. 4 eine schematische
Ansicht der Bremswellenlagerung bei Arbeitsweise nach Fig. 1, Fig. 5 eine schematische
Ansicht der Bremswellenlagerung bei Arbeitsweise nach Fig. 3, Fig. 6 eine Schnittansicht
einer Einzelheit der Bremswellenlagerung entsprechend der Linie VI-VI der Fig. 2
und Fig. 7 eine Ansicht entsprechend derjenigen der Fig. 1 zur Veranschaulichung
der alternativen Möglichkeit der Bremswellenrückstellung mittels einer zusätzlichen
Zugfeder.
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Die in der Zeichnung dargestellte Simplex-Bremse besteht aus den
beiden Bremsbacken 1 und 2, die mit Hilfe von Rückstellfedern 3 und 4 in von der
nicht dargestellten Bremstrommel abgehobener Lage gehalten werden. Zur Spreizung
der Bremsbacken 1 und 2 auf der Seite der Bremsbackenköpfe 5 und 6 ist eine sich
etwa achsparallel erstreckende Bremswelle 7 mit einem S-Nocken 8 vorgesehen. An
diesem S-Nocken liegen die Bremsbacken 1 und 2 über ihre Bremsbackenköpfe 5 bzw-
6 unter der Wirkung der Rückstellfedern 3 und 4 an.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, durchsetzt die Bremswelle 7 ein holilzylindrisches
Lagergehäuse 9. In der Nähe des S-Nockens 8 ist der Bremswelle 7 ein Bremswellenager
10 zugeordnet, das erfindungsgemäß nach einer Seite offen ausgebildet ist. Wie sich
der Schnittansicht gemäß Fig. 6 entnehmen läßt, umfaßt das Bremswellenlager10 eine
Gleitlagerbuchse 11, deren Gleitlagerfläche 12 sich über einen Umfangsbereich; der
Bremswelle 7 von weniger als 1800 erstreckt. Die Gleitlagerbuchse 11 ist als von
der Bremswelle 7 durchsetzte geschlossene Buchse ausgebildet, die außerhalb des
Bereichs der Gleitlagerfläche 12 eine Ausnehmung 13 mit größerem Durchmesser aufweist.
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Im Abstand von dem nach einer Seite offenen Bremswellenlager 10 ist
der Bremswelle 7 ein ein Verschwenken der Bremswelle gemäß Fig. 3 bzw. 5 ermöglichendes
Gelenklager 14 zugeordnet. Das hohlzylindrische Lagergehäuse 9 weist in seinen beiden
Endbereichen unter Bildung von Schultern 15 bzw. 16 einen vergrößerten Innendurchmesser
auf. Die Gleitlagerbuchse 11 bzw. das Gelenklager 14 stützen sich jeweils an einer
der Schultern 15 bzw. 16 ab.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kommt dabei ein Stützring 17 mit konkaver
abgerundeter Ausnehmung 18 an der Schulter 16 zur Anlage, der einen außenseitig
kugelförmig gestalteten Tragring 19 relativ verschwenkbar enthält. Der Tragring
19 ist seinerseits auf der Außenseite der Bremswelle 7 mit Hilfe von Sprengringen
20 bzw. 21 festgelegt. Der mit Hilfe dieses Gelenklagers der Bremswelle 7 gegebene
Schwenkbereich liegt in der Praxis bei maximal ß = 1°, vgl. Fig. 5.
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Der Fig. 6 ist entnehmbar, daß der Bremswelle 7 eine sie in Richtung
der Gleitlagerfläche 12 federnd beaufschlagende Rückstellvorrichtung 22 zugeordnet
ist. Diese Rückstellvorrichtung umfaßt ein unter der Wirkung einer Feder 23 stehendes,
an der Bremswelle 7 anliegendes Druckstück, das im veranschaulichten Beispiel durch
eine einseitig geschlossene, hohlzylindrische Buchse 24 gebildet ist. Im
Inneren
dieser Buchse 24 ist die zugeordnete Feder 23 in Form einer Schraubenfeder angeordnet.
Die Buchse 24 durchsetzt axial verschiebbar eine in der Gleitlagerbuchse 11 im Bereich
der Ausnehmung 13 mit größerem Durchmesser vorgesehene Bohrung 25 sowie eine entsprechende
Bohrung 26 im Lagergehäuse. Die Bohrung 26 des Lagergehäuses 9 ist als Gewindebohrung
zur Aufnahme einer Schraube 27 ausgebildet, an der sich das freie Ende der die geschlossene
Buchse 24 beaufschlagenden Feder 23 abstützt. Anstelle der vorstehend beschriebenen
Rückstellvorrichtung 22 könnte auch eine Zugfeder 31 vorgesehen sein, die einerseits
am Bremsträger und andererseits am Bremsbacken 2 angreift, so daß dessen Kopf 6
über den S-Nocken 8 die Bremswelle 7 in Richtung der Gleitlagerfläche 12 beaufschlagt.
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Die erfindungsgemäß gestaltete Simplex-Bremse arbeitet wie folgt:
Wird die Bremse durch Verdrehung der Bremswelle 7 entsprechend Pfeil 28 während
der Vorwärtsfahrt, d.h. bei Trommeldrehrichtung entsprechend Pfeil 29 betätigt,
dann ergeben sich die aus Fig. 4 ersichtlichen Verhältnisse. Abgesehen vom vernachlässigbar
geringen Unterschied der wirksamen Hebellängen vom Kraftangriffspunkt von 1 und
S2 zum Bremsbackenabstützpunkt werden beide Bremsbacken 1 und 2 durch die gegebene
Zwangs steuerung mit gleich großen Normalkräften gleichen Belagverschleiß aufweisen.
Bei den vorliegenden systembedingten unterschiedlichen Kennungen von auf- und ablaufender
Bremsbacke 1 bzw. 2 werden die gleich großen Normalkräfte durch eine erhöhte Betätigungskraft
S2 für die ablaufende Bremsbacke erreicht. Sie beträgt etwa das Dreifache der Betätigungskraft
S2 für die auflaufende Bremsbacke 1. Die in Fig. 4 schematisch angedeutete Lagerbelastung
FA entspricht der geometrischen Kräfteaddition der Kräfte S1 und S2 an der Bremswelle
7 Bei Rückwärtsfahrt ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Betätigungsdrehrichtung
28 der Bremswelle 7 entgegengesetzt der Bremstrommeldrehrichtung gemäß Pfeil 30.
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Die ablaufende Bremsbacke 2 wird nunmehr zur auflaufenden und umgekehrt
die auflaufende Bremsbacke 1 zur ablaufenden. Durch die vorstehend beschriebene
Ausbildung des BremswelleSagers 10 mit dem Freiraum kann die Bremswelle 7 schwimmend
ausschwenken. Infolgedessen können sich die Zugspannkräfte 1 und 2 frei auswirken,
und der Belagverschleiß stellt sich ohne Zwangssteuerung frei ein. Es ergeben sich
gleich große Betätigungskräfte S1 und S2 ohne Lagerbelastung FA und die Gesamtkennung
der Bremse ist etwa 2- bis 2,5-fach größer als die bei Vorwärtsfahrt.
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Durch die stets geringe Fahrgeschwindigkeit bei Rückwärtsfahrt findet
kein Energieumsatz statt, so daß der Freiraum der Gleitlagerbuchse 11 relativ klein
gehalten werden kann.
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Mit Hilfe der Rückstellvorrichtung 22 bzw. der Zugfeder 31 wird der
Bremswelle 7 immer ein gewünschter Festpunkt gegeben. Sie kann folglich beimBremsvorgang
in bevorzugter Vorwärtsfahrtrichtung nichtabheben bzw. schlagartig auf der Gleitlagerfläche
12 der Gleitlagerbuchse 11 zur Anlage gelangen.
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Die Kraft der Feder 23 bzw. 31 ist so groß, daß die Betätigungskraft
sowie Kräfte, die aus Achsschwingungen resultieren und versuchen, die Bremswelle
7 auszuschwenken, abgefangen werden; Lager- und Wellenbeschädigungen sowie störende
Geräusche werden verhindert. Die Buchse 24 der Rückstellvorrichtung 22 dient gleichzeitig
als Verdrehsicherung der Gleitlagerbuchse 11.
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Bei Verwendung der Zugfeder 31 anstelle der Rückstellvorrichtung
22 gemäß Fig. 6 werden die Reibungskräfte gering gehalten und somit beim Lösen der
Bremse der Reibkontakt der Bremsbacken an der Bremstrommel zeitlich verringert;
dadurch wird zusätzlicher Bremsbelagverschleiß vermieden.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der Bremsbackenkopf 5 bzw. 6 unmittelbar
am S-Nocken 8 anliegen. Es ist jedoch gemäß Fig. 4 und 5 auch möglich, eine S-Nocken-Rolle
32 bzw.
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33 zwischenzuschalten. Um einen kanten- bzw. punktförmigen Kraftangriff
des S-Nockens 8 mit dem Bremsbackenkopf 5 bzw.
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6 oder aber mit der S-Nocken-Rolle 32 bzw. 33 auszuschalten, ist der
Bremsbackenkopf oder die S-Nocken-Rolle auf die in Fig. 4 und 5 gezeigte Weise tonnenförmig
auszubilden.
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Bezugszeichensaufstellung 1 Bremsbacken 2 3 Rückstellfeder 4 5 Bremsbackenkopf
6 Bremsbackenkopf 7 Bremswelle 8 S-Nocken 9 hohlzylindrisches Lagergehäuse 10 Bremswellenlager
11 Gleitlagerbuchse 1 2 Gleitlagerfläche 13 Ausnehmung 14 Gelenklager 15 Schulter
16 " 17 Stützring 18 konkave Ausnehmung 19 Tragring 20 Sprengring 21 22 Rückstellvorrichtung
23 Feder 24 Buchse 25 Bohrung 26 27 Schraube 28 Pfeil 29 30 31 Zugfeder 32 S-Nocken-Rolle
33 S-Nocken-Rolle