DE3810012C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schwenksattel-Scheibenbremse mit einem
ersten und einem zweiten Bremsbelag, die auf den beiden einander
gegenüberliegenden Seitenflächen der Bremsscheibe mit dieser
in Reibanlage führbar sind, wobei der erste Bremsbelag an einer
Einrichtung gehalten ist, die um eine feste Achse schwenkbar ist,
welche in einer Ebene parallel zu und im Abstand von der Bremsscheibe
angeordnet ist und zu deren Achse im wesentlichen senkrecht
zu einer zur Drehachse der Bremsscheibe parallelen, zum Außenumfang
der Bremsscheibe tangentialen Ebene im Abstand vom Bremsbelag
und in der Drehrichtung der Bremsscheibe in und außer Anlage zu
bringen ist, wobei der Bremsbelag anfangs mit seinem zur festen Achse
entfernten, der Drehrichtung der Bremsscheibe entgegenstehenden
Kantenbereich mit der Bremsscheibe in Anlage kommt.
Eine derartige Schwenksattel-Scheibenbremse ist aus der DE-OS
24 30 782 bekannt. Zur Übertragung der Bremskraft ist hier ein
Hydraulik-Kolben vorgesehen, der in nachteiliger Weise eine relativ
voluminöse Baugröße besitzt. Die Kraftdosierung zur Erzielung
einer vorbestimmten Verzögerung des Fahrzeugs ist schwierig.
Außerdem ist der Dichtungsaufwand erheblich, da auslaufendes
Hydrauliköl zur vollständigen Aufhebung der Bremswirkung führen
kann.
Aus der US-PS 43 52 415 ist es bekannt, die Bremskraft durch
einen Elektromagneten zu übertragen. Ein solcher läßt jedoch
nur eine mangelhafte Dosierung der Bremskraft zu.
Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die Schwenksattel-Scheibenbremse der eingangs genannten
Art so auszugestalten, daß sie möglichst kleinbauend
ist und eine feine Dosierung der Bremswirkung ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im
Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale, wobei
hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen auf die Merkmale der
Unteransprüche verwiesen wird.
Nach der Erfindung ist die Halteeinrichtung für den ersten
Bremsbelag über ein Universalgelenk an eine drehbare Gewindewelle
angeschlossen, die in Treibverbindung mit einem in seiner
Drehrichtung umkehrbaren Elektromotor steht, über welche der
Bremsbelag mit der Bremsscheibe in und außer Eingriff führbar
ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt
im einzelnen
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 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 L1 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 L1 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 L1 und einer durch die Achse des Schwenk
zapfens 26 verlaufenden sowie zur Fläche der Bremsscheibe
10 parallelen Linie L2 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 der Scheiben
bremse 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 R zwischen den Linien L1 und L2 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 R und des Reibungskoeffizienten µ. Der bevorzugte
Wert für den Winkel R liegt zwischen 15 und 45°, wenn der
Reibungskoeffizient 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.
Es wird also eine Scheibenbremse offenbart,
die 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.
Claims (3)
1. Schwenksattel-Scheibenbremse mit einem ersten (11) und
einem zweiten Bremsbelag (12), die auf den beiden einander
gegenüberliegenden Seitenflächen (15, 16) der Bremsscheibe
(10) mit dieser in Reibanlage führbar sind, wobei der erste
Bremsbelag (11) an einer Einrichtung (24) gehalten ist, die
um eine feste Achse (26) schwenkbar ist, welche in einer
Ebene parallel zu und im Abstand von der Bremsscheibe (10)
angeordnet ist und zu deren Achse im wesentlichen senkrecht
verläuft, wobei die Achse (26) im wesentlichen senkrecht zu
einer zur Drehachse der Bremsscheibe (10) parallelen, zum
Außenumfang der Bremsscheibe (10) tangentialen Ebene im
Abstand vom Bremsbelag (11) und in der Drehrichtung (A) der
Bremsscheibe (10) in und außer Anlage zu bringen ist, wobei
der Bremsbelag (11) anfangs mit seinem zur festen Achse (26)
entfernten, der Drehrichtung der Bremsscheibe (10) entgegenstehenden
Kantenbereich (37) mit der Bremsscheibe (10) in
Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung
(24) für den ersten Bremsbelag (11) über ein
Universalgelenk (33, 34) an eine drehbare Gewindewelle
(30) angeschlossen ist, die in Treibverbindung mit einem
in seiner Drehrichtung umkehrbaren Elektromotor (28) steht,
über welche der Bremsbelag (11) mit der Bremsscheibe (10)
in und außer Eingriff führbar ist.
2. Schwenksattel-Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (28) an einem Schenkel
(19) des die Bremsscheibe (10) übergreifenden Schwenksattels
(18) befestigt ist.
3. Schwenksattel-Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Universalgelenk
(33, 34) ein Kugelendstück (34) mit einem sich hieran anschließenden
Druckzapfen (35) umfaßt, der in eine Muffe (36)
innerhalb der Halteeinrichtung (24) für den ersten Bremsbelag
(11) eingreift.
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