DE3810012A1

DE3810012A1 - Bremsscheiben-bausatz

Info

Publication number: DE3810012A1
Application number: DE3810012A
Authority: DE
Inventors: Dean C Karnopp; Yoshiyuki Yasui
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1988-10-20
Also published as: US4852699A; JPS643334A; DE3810012C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremsscheiben-Bausatz und insbesondere auf einen derartigen Bausatz, bei dem die die Bremsbeläge und die Bremsscheibe in Reibanlage miteinan der drückende Kraft von einem Elektromotor geliefert wird.

Von Elektromotoren betätigte Bremsscheiben-Bausätze sind be kannt. Bei einem herkömmlichen Bausatz dieser Art wirkt der Elektromotor unmittelbar, um die Bremsscheibe und -beläge in Anlage miteinander zu zwingen, was einen relativ großen Motor erforderlich macht, um die benötigte Bremskraft zu er langen. Wegen der Kraft und der Größe, die für den Motor erforderlich sind, weisen derartige Bausätze relativ volumi nöse elektrische Ausrüstungen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von einem Elektromotor betriebenen Bremsscheiben-Bausatz mit verbesser ten Einrichtungen zur Betätigung der Bremse zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird ein von einem Elektromotor betätigter Bremsscheiben-Bausatz geschaffen, bei dem die Berührung oder Anlage zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe eine selbstverstärkende Komponente aufweist, die dahingehend wirkt, die die Brembeläge und -scheibe in Bremsanlage miteinan der drückende Kraft zu vervielfältigen, d.h., daß die die Bremsbeläge und -scheibe in Anlage zwingende Kraft größer ist als die durch den Elektromotor aufgebrachte Kraft, welcher dazu dient, das Anlegen der Bremse einzuleiten. In Übereinstim mung mit der Erfindung wird ein Bremsbelag, der für eine kör perliche Schwenkbewegung um eine feste Achse, welche im all gemeinen senkrecht zu einer tangierenden Linie an den Außen umfang der Bremsscheibe und in einer seitwärts von der Flä che der Bremsscheibe beabstandeten Ebene sowie parallel zu dieser Ebene liegt, angeordnet ist, an der einen Fläche einer Bremsscheibe vorgesehen. Die Schwenkachse ist in Richtung der Drehung der Bremsscheibe derart mit Bezug zum Bremsbe lag angeordnet, daß die auf den Bremsbelag aus der Berührung zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag herrührende Rei bungskraft eine Komponente hat, die ergänzend zu der vom Motor aufgebrachten Kraft, um die Bremsbeläge und die Brems scheibe miteinander in Reib- oder Bremsanlage zu bringen, wirkt, so daß diese Kraft verstärkt oder vergrößert wird. Demzufolge wird ein Teil der Bremskraft oder -leistung selbst dazu herangezogen, die die Bremsbeläge und die -scheibe in Anlage zwingende Kraft zu vergrößern, so daß die seitens des Motors erforderliche Leistung vermindert wird.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfin dung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug neh menden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsscheiben-Bausatzes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Bremsscheiben-Bausatzes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 1;

Fig. 4 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung der Relativ lage von einem der Bremsbeläge während des Bremsbe triebs;

Fig. 5 eine zu Fig. 3 gleichartige Darstellung der Relativ lage des anderen der Bremsbeläge während des Brems betriebs;

Fig. 6 ein Diagramm der bei der Betätigung der Bremsscheibe von Fig. 1 auftretenden Kräfte;

Fig. 7 ein Diagramm, das zeigt, wie sich das Verhältnis der Reibungskraft mit Bezug auf die aufgebrachte Kraft mit unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen den Materialien ändert, wobei die verschiedenen Kurven unterschiedliche Winkelbeziehungen der Bremsbelag- Stützplatte mit Bezug auf die Ebene der Bremsfläche der Bremsscheibe zeigen;

Fig. 8 ein Diagramm über die Beziehung zwischen den Reibungs kräften und den angelegten Kräften bei unterschied lichen Winkellagen der Bremsscheiben-Stützplatte mit Bezug zur Ebene der Bremsfläche der Bremsschei be, wobei die Materialien in jedem Fall einen Reibungs koeffizienten µ=0,5 haben.

Die Fig. 1 zeigt eine kreisförmige Bremsscheibe 10, die mit einem (nicht dargestellten) zu bremsenden Rad um eine (nicht dargestellte) zur Ebene der Bremsscheibe rechtwinklige Achse dreht, und zwar normalerweise in Richtung des in Fig. 1 an gegebenen Pfeils A.

Ein erster Bremsbelag 11 und ein zweiter Bremsbelag 12 sind in einander entgegengesetzter Lagebeziehung an den entgegen gesetzten Flächen der Bremsscheibe 10 angeordnet, wobei die Bremsbeläge in üblicher Weise ebene Flächen 13 bzw. 14 auf weisen, die mit den ebenen Flächen 15 bzw. 16 der Bremsschei be 10 in Anlage kommen können.

Der zweite Bremsbelag 12 ist an einem Schenkel 17 eines all gemein U-förmigen Trägers oder Sattels 18, der die Kante der Bremsscheibe 12 rittlings übergreift, befestigt, wobei ein anderer Schenkel 19 des Sattels 18 an der zum Schenkel 17 entgegengesetzten Seite der Bremsscheibe 10 angeordnet ist. Der Sattel 18 ist an einem Tragteil 20 durch einen Schwenk zapfen 21, welcher sich durch Ansätze 22 am Tragteil 20 er streckt, schwenkbar an einem Lagerungsteil 23 des Sattels 18, das sich zwischen den Ansätzen 22 befindet, gehalten. Die Achse des Schwenkzapfens 21 liegt zwischen den durch die Flächen 15 sowie 16 der Bremsscheibe 10 bestimmten Ebenen und ist radial nach außen von einer eine Tangente an den Außenumfang der Bremsscheibe 10 bildenden Linie beabstandet sowie im wesentlichen parallel zu dieser Linie angeordnet, so daß der Bremsbelag 12 in die und aus der Bremsanlage mit der benachbarten Fläche der Bremsscheibe 10 bei einer Schwenk bewegung des Sattels 18 um den Schwenkzapfen 21 schwingen kann.

Der erste Bremsbelag 11 wird von einer Stützplatte 24 getra gen, die an ihrer rückwärtigen Kante ein Lagergelenk 25 auf weist, welches in Richtung von der Bremsscheibe 10 weg abge setzt ist. Die Stützplatte 24 wird durch einen Schwenkzapfen 26, der eine im Tragteil 20 ausgebildete Bohrung 27 und das Lagergelenk 25 durchsetzt, schwenkbar am Tragteil 20 gehalten. Wie die Fig. 3 erkennen läßt, ist der Schwenkzapfen 26 auf einer Achse, welche von der Fläche 15 der Bremsscheibe 10 durch das Absetzen des Lagergelenks 25 beabstandet ist, ange ordnet, wobei seine Achse parallel zur Fläche 15 der Brems scheibe 10 und im wesentlichen senkrecht zu einer eine Tan gente an den Außenumfang der Bremsscheibe 10 bildenden Linie liegt, d.h., der Schwenkzapfen 26 b liegt im rechten Winkel zu einer durch die tangierende Linie und parallel zur Achse der Bremsscheibe 10 verlaufenden Ebene, wodurch die Achse des Schwenkzapfens 26 im wesentlichen rechtwinklig zur Achse des Schwenkzapfens 21 angeordnet ist.

Der Bremsbelag 11 wird in Reibanlage mit der Fläche 15 der Bremsscheibe 10 durch einen umkehrbaren Elektromotor 28 ge zwungen, welcher durch Schrauben am Schenkel 19 des Sattels 18 befestigt ist. Der Motor 28 hat eine Welle 30, die in begrenztem Ausmaß der Länge nach bewegbar und mit einem Schraubgewinde versehen ist. Die Welle 30 erstreckt sich durch eine Öffnung in einer Druckplatte 31, welche an der Seitenfläche des Schenkels 19 fest ist, so daß bei einer Relativbewegung zwischen der Welle 30 und der Druckplatte 31 diese längs der Welle 30 bewegt wird. Die vom Motor 28 aufgebrachte Kraft ist in der üblichen Weise eine Funktion des Winkels, mit dem das Bremspedal des Fahrzeugs niederge drückt wird, d.h., je weiter oder stärker das Pedal nieder gedrückt wird, desto größer ist die vom Motor 28 aufgebrach te Kraft, um das Bremsen zu verstärken.

Die Welle 30 erstreckt sich durch eine Öffnung 32 im Schenkel 19 und ist an ihrem freien Ende mit einem Kugelsitz 33 verse hen, der das Kugel-Endstück 34 eines in eine Muffe 36 an der gegenüberliegenden Fläche der Stützplatte 24 eingesetzten Druckzapfens 35 aufnimmt, wobei das Kugel-Endstück 34 und der Kugelsitz 33 ein Universalgelenk bilden, das das Schwin gen der Stützplatte 24 um den Schwenkzapfen 26, wenn die Welle 30 in Längsrichtung bewegt wird, aufnehmen kann.

Der Bremsbelag 11 ist somit in der Lage, um die Achse des Schwenkzapfens 21 geschwenkt zu werden, so daß er bei einer Betätigung des Motors 28 zur Bremsscheibe 10 hin oder von dieser weg bewegt wird. Mit dem durch den Schenkel 19 des Sattels 18 getragenen Motor 28 ist die Reaktion auf einen gegen die Stützplatte 24 aufgebrachten Druck bestrebt, den Sattel 18 im Uhrzeigersinn bei Betrachtung von Fig. 2 und 4 um den Schwenkzapfen 21 zu schwenken, so daß der Bremsbelag 12 gegen die Fläche 16 der Bremsscheibe 10 gedrückt wird.

Da der Schwenkzapfen 26 seitwärts von der Bremsscheibe 10 beabstandet ist, schwenkt bei einer Betätigung des Motors 28 der Bremsbelag 11 zur Anlage an der Bremsscheibe 10, wo bei der Bremsbelag 11 die Bremsscheibe 10 zuerst an seinem freien vorderen Kantenbereich 37 berührt, wie in Fig. 5 ge zeigt ist. Eine Reibung zwischen dem Bremsbelag 11 und der Bremsscheibe 10 erzeugt eine Reaktionskraft am Bremsbelag 11, die dem Schwenkzapfen 26 längs der Linie L 1 in Fig. 5 vermittelt wird, da der Zapfen 26 seitwärts mit Bezug zur Bremsscheibe 10 abgesetzt ist. Die Kraft gegen den Schwenk zapfen 26 längs der Linie L 1 stellt eine Reaktionskraft in der Ebene der Bremsscheibe 10 dar, die gleich und entgegen gesetzt zum Reibungswiderstand 10 an der Bremsscheibe plus einer zur Bremsscheibe 10 rechtwinkligen Komponente ist, wel che eine Funktion des Reibungskoeffizienten und des Winkels zwischen der Linie L 1 und einer durch die Achse des Schwenk zapfens 26 verlaufenden sowie zur Fläche der Bremsscheibe 10 parallelen Linie L 2 ist. Diese Komponente wirkt zu der vom Motor 28 aufgebrachten Kraft, die den Bremsbelag 11 gegen die Bremsscheibe 10 drückt, ergänzend und bildet eine selbst verstärkende Kraft, die die den Bremsbelag 11 und die Brems scheibe 10 in Bremsanlage drückende Kraft erhöht oder ver stärkt.

Die Fig. 6 zeigt ein Kräftediagramm, das die Arbeitsweise des Bremsscheiben-Bausatzes gemäß der Erfindung verdeutlicht. Die Kraft F ist die vom Motor 28 auf den Bremsbelag 11 aufge brachte Kraft, um diesen in Bremsanlage mit der Bremsscheibe 10 zu pressen, während die Kraft Fn die gesamte Kraft ist, die den Bremsbelag 11 in Bremsanlage mit der Bremsscheibe 10 preßt, d.h. die am Motor 28 aufgebrachte Kraft F plus einer Kraftkomponente Fr, die durch die Reibanlage zwischen dem Bremsbelag 11 und der Bremsscheibe 10 erzeugt wird und be strebt ist, den Bremsbelag 11 zur Anlage mit der Bremsschei be 10 zu schwenken. Die Kraft Ft ist die Reibungskraft am Bremsbelag 11 sowie an der Bremsscheibe 10 und eine Funktion der Kraft Fn sowie des Reibungskoeffizienten µ zwischen dem Bremsbelag 11 und der Bremsscheibe 10.

Die Kraftkomponente Fr ist selbstverständlich eine Funktion des Winkels Ω zwischen den Linien L 1 und L 2 sowie des Rei bungskoeffizienten. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Beziehung zwischen der vom Motor 28 aufgebrachten Kraft F, der Reibungs kraft Ft am Bremsbelag 11 und an der Bremsscheibe 10 sowie des Winkels Ω und des Reibungskoeffizienten µ. Der bevorzugte Wert für den Winkel Ω liegt zwischen 15 und 45°, wenn der Reibunqskoeffzient µ etwa 0,5 beträgt. Ein begrenzender Fak tor liegt selbstverständlich darin, daß der Bremsbelag 11 gegen die Bremsscheibe 10 gekeilt und gegen eine Drehung blockiert wird, wenn die Kombination des Reibungskoeffizien ten und des Winkels, mit dem die Stützplatte für den Brems belag 11 sich der Bremsscheibe 10 nähert, zu hoch ist.

Durch die Erfindung wird ein Bremsscheiben-Bausatz offenbart, der einen durch einen Elektromotor in Bremsanlage mit bei spielsweise einer mit einem Rad eines Fahrzeugs drehenden Bremsscheibe zu drückenden Bremsbelag um faßt. Der Bremsbelag wird für eine Schwenkbewegung um eine zur Seitenfläche der Bremsscheibe parallele und seitwärts von dieser Fläche beabstandete Achse, die im wesentlichen im rechten Winkel zu einer zum Außenumfang tangentialen und in der Ebene der Bremsscheibe verlaufenden Linie in der Dreh richtung der Bremsscheibe stromab vom Bremsbelag angeordnet ist, gelagert, so daß die Reibungskraft zwischen dem Brems belag und der Bremsscheibe eine zu der vom Motor zum Andruck der Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe aufgebrachten Kraft ergänzende Komponente hat.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf einen bestimm ten Aufbau und eine bestimmte Ausführungsform erläutert wurde, so ist sie auf die dargestellten Einzelheiten nicht begrenzt, sondern umfaßt alle Abwandlungen und Abänderungen, die dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre an die Hand ge geben sind und in den Rahmen der Ansprüche fallen.

Claims

1. Bremsscheiben-Bausatz mit einem ersten Bremsbelag (11), der eine ebene, mit einer Fläche (15) der drehbaren Brems scheibe (10) zur Reibanlage zu bringende Fläche (13) hat, gekennzeichnet durch eine den ersten Bremsbelag (11) auf der einen Seite der Bremsscheibe (10) sowie in der axialen Richtung außerhalb deren Kante für eine Bewegung um eine feste, in einer zur ebenen Fläche (13) des Bremsbelags (11) beabstandeten sowie parallelen Ebene angeordneten Achse (26) lagernde Einrichtung (18, 24, 25), wobei die Achse (26) im wesentlichen senkrecht zu einer zur Dreh achse der Bremsscheibe parallelen, zum Außenumfang der Bremsscheibe tangentialen Ebene mit Abstand vom Bremsbelag und in der Drehrichtung (A) der Bremsscheibe hinter diesem angeordnet ist, so daß der Bremsbelag (11) um die feste Achse (26) herum mit der Bremsscheibe (10) in und außer Anlage zu bringen ist, wobei der Bremsbelag anfangs mit seinem zur festen Achse entfernten, der Drehrichtung der Bremsscheibe entgegenstehenden Kantenbereich (37) mit der Bremsscheibe in Anlage kommt, durch einen umkehrbaren Elektromotor (28) und durch auf den Betrieb des Elektro motors ansprechende Antriebseinrichtungen (30, 33, 34, 35), die den Bremsbelag (11) um die feste Achse in und außer Anlage mit der Bremsscheibe (10) bewegen.

2. Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (28) an einer tragenden Einrichtung (19, 31) gehalten ist und die Antriebseinrichtung (30, 33, 34, 35) eine bei einer Drehung des Motors (28) drehbare Gewinde welle (30) umfaßt, die durch die tragende Einrichtung für eine Längsbewegung der Welle bei ihrer Drehung geschraubt ist.

3. Bausatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (30, 33, 34, 35) eine Rela tivbewegung zwischen der Gewindewelle (30) und der tragen den Einrichtung (19, 31) bei einer Längsbewegung der Gewin dewelle und bei einer Schwenkbewegung der tragenden Ein richtung um die feste Achse (26) aufnehmende Bauteile (33, 34) umfaßt.

4. Bausatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zur Aufnahme einer Relativbewegung zwischen der Gewindewelle (30) und der tragenden Einrichtung als Univer salgelenk (33, 34) ausgebildet sind.

5. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Bremsbelag (12) mit einer ebenen Fläche (14) an einer der vom ersten Bremsbelag (11) erfaßten Fläche (15) gegenüberliegenden Fläche (16) der Bremsscheibe (10) in Reibanlage zu bringen ist, wobei der zweite Bremsbelag (12) von einem Teil (17) der tra genden Einrichtung (18) getragen ist und in Anlage mit der benachbarten Fläche (16) der Bremsscheibe (10) bei einer Betätigung des Motors (28), um den ersten Brems belag (11) in Anlage mit der Bremsscheibe (10) zu bewegen, zu bringen ist.

6. Bausatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Einrichtung (18) einen den Außenumfang der Brems scheibe (10) rittlings übergreifenden, den zweiten Brems belag (12) tragenden Schenkel (17) und eine die tragende Einrichtung (18) für eine Bewegung um eine feste Achse (21), die im wesentlichen in der Ebene der Bremsscheibe (10) sowie im wesentlichen außerhalb des Außenumfangs der Bremsscheibe parallel zu einer an die Bremsscheibe geleg ten Tangente und senkrecht zu der festen, den ersten Brems belag (11) lagernden Achse (26) angeordnet ist, schwenkbar lagernde Einrichtung (22, 23) hat, so daß der zweite Brems belag (12) um die feste Achse (21) in Anlage an die benach barte Fläche (16) der Bremsscheibe (10) bewegbar ist.