DE3812107A1

DE3812107A1 - Lever brake

Info

Publication number: DE3812107A1
Application number: DE19883812107
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Seeliger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1989-10-26

Abstract

Lever brake acting as a driving brake and parking brake on tyres of muscle-powered vehicles, in particular wheelchairs; as a parking brake effective according to the invention also in the event of diminishing or absent tyre air pressure. In the driving brake angular region of the hand lever H the latter must be actuated counter to the spring force F and the counter-force of the tyre C at the brake block B. In the event of further angular actuation of the hand lever H, the spring lever R assumes a dead point position with respect to the spring force F. Following this, under the influence of the spring force F, the spring lever R springs, with its connecting link L, further in the angular direction alpha and now presses, without hand force on the hand lever H, via the pin S, the brake block B onto the tyre C. In the event of diminishing air pressure in the tyre C, the spring force F draws the brake block B automatically as far as the rim D. <IMAGE>

Description

Die als Fahr- und Feststellbremsen wirkenden Bremsen handbetätigter Rollstühle sind fast ausnahmslos als auf den Reifen über Kniehebel wirkende Klotzbremsen ausgeführt. Sie sind einfach und robust. Nachteilig ist aber, daß bei Ausnutzung des Bremsklotzes die Bremswirkung nachläßt, insbesondere in der Funktion als Feststellbremse, weil hierbei die Position des Bremsklotzes durch die Endstellung des Kniehebels fixiert ist. Noch schlimmer wirkt sich ein geringer oder fehlender Luftdruck im Reifen aus. Dann kann die Bremswirkung völlig ausfallen und tötliche Unfälle zur Folge haben.The brakes that act as driving and parking brakes Hand-operated wheelchairs are almost without exception than on the Tires with block brakes acting on toggle levers. you are simple and robust. The disadvantage, however, is that when the Brake pad decreases the braking effect, especially in the Function as a parking brake because the position of the Brake pad is fixed by the end position of the toggle lever. A low or no air pressure has an even worse effect in the tire. Then the braking effect can fail completely result in fatal accidents.

Diesen Mangel weisen andere Bremssysteme wie Trommel- oder Felgenbremsen nicht auf. Sie sind aber einschließlich ihrer Betätigungseinrichtungen wesentlich teurer. Eine Felgenbremse ist außerdem kaum anzuwenden, weil der zum Antrieb des Rollstuhls dienende Greifreifen im Wege ist.Other braking systems such as drum or Rim brakes not on. But you are including them Actuators significantly more expensive. A rim brake is also hardly applicable because it drives the Wheelchair-serving hand rims is in the way.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die übliche Klotzbremse so zu modifizieren, daß sie ihr in Wirkung und Betätigungsart gleicht, daß sie aber ihren Bremsklotz bei schwindendem oder fehlendem Reifenluftdruck selbsttätig nachstellt, so daß der Bremsklotz notfalls an der Radfelge bremst.The invention has therefore set itself the task Modify block brake so that it is effective and The type of actuation is the same, but with its brake pad automatically disappearing or missing tire pressure adjusts so that the brake pad on the wheel rim if necessary brakes.

Um die übliche Betätigungsart beizubehalten, muß der Bremshebel gegen Federdruck soweit bewegt werden, daß der damit verbundene Bremsklotz je nach gewünschter Bremswirkung mehr oder weniger an den Reifen angepreßt wird. Dies gilt für die Funktion als Fahrbremse. Für die Funktion als Feststellbremse wird der Bremshebel üblicherweise noch weiter bewegt, bis der Kniehebel seine Totpunktlage überschritten hat und eine Fixierung der Bremswirkung eintritt.To maintain the usual type of actuation, the brake lever against spring pressure so far that the associated Brake pad more or less depending on the desired braking effect the tire is pressed. This applies to the function as a driving brake. The brake lever is used for the parking brake function usually moves further until the toggle lever reaches its dead center position has exceeded and a fixation of the braking effect entry.

Da hierbei eine selbsttätige Nachführung des Bremsklotzes bei schwindendem Reifenluftdruck nicht mehr möglich ist, muß auf die Fixierung der Bremswirkung durch den Kniehebel verzichtet werden und der Hebelweg so verlängert werden, daß der Bremsklotz notfalls die Felge erreichen kann. Erfindungsgemäß tritt nun an Stelle der Totpunktlage des Kniehebels eine Wirkungsumkehr der den Bremshebel rückziehenden Feder, so daß nunmehr der Bremsklotz unter Federspannung an den Reifen drückt und auch bei schwindendem Reifenluftdruck nachdrücken kann. Die Wirkungsumkehr der Feder kann über eine Kurvenscheibe erfolgen oder dadurch, daß die am Bremshebel angelenkte Feder ihre Totpunktlage überchreitet. Das entspricht dem Nulldurchgang des der Sinusfunktion folgenden Hebelmoments. Nachteilig ist aber, daß sich hierbei das volle Drehmoment erst nach einer weiteren Drehung des Hebels um 90 Grad einstellt; wünschenswert wäre statt dessen, wenn nach dem Nulldurchgang schlagartig ein hohes Drehmoment wirksam würde.Since this automatically adjusts the brake pad decreasing tire air pressure is no longer possible, must on the Fixing the braking effect by the knee lever can be dispensed with and the lever travel are extended so that the brake pad if necessary can reach the rim. According to the invention now occurs Place the dead center position of the toggle lever a reversal of the action the brake lever retracting spring, so that now the Brake pad presses on the tires under spring tension and also at tire pressure can decrease. The reversal of effects the spring can be made via a cam disc or by that the spring articulated on the brake lever is in its dead center position exceeds. This corresponds to the zero crossing of the Sinus function following leverage. The disadvantage, however, is that the full torque only after another Sets lever rotation 90 degrees; would be desirable instead, if suddenly after the zero crossing a high one Torque would take effect.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen gleichachsig mit dem Bremshebel angeordneten Federhebel, der so beschaffen ist, daß er gegenüber dem Bremshebel einen Schnappwinkel durchläuft, bevor er diese mitnimmt. Dieser Schnappwinkel kann zwischen Null und 90 Grad liegen. Beträgt er Null Grad, folgt das Drehmoment der oben genannten Sinusfunktion. Beträgt er 90 Grad, folgt das Drehmoment ebenfalls der Sinusfunktion, jedoch um 90 Grad verschoben, so daß nach der Totpunktlage des Federhebels dieser sich schlagartig um 90 Grad drehen kann, hierbei das volle Drehmoment erreicht und mit diesem den Bremshebel mitnimmt. Da der Schnappwinkel beim Lösen der Feststellbremse den Betätigungswinkel vergrößert, wird er praktischer sein, den Schnappwinkel unter 90 Grad zu legen: bei einem Schnappwinkel von 45 Grad beträgt das Drehmoment nach der Totpunktlage des Federhebels entsprechend der Sinusfunktion schlagartig bereits 71% des maximalen Drehmoments.This is achieved according to the invention by using a co-axis the brake lever arranged spring lever, which is such that it goes through a snap angle with respect to the brake lever, before taking it away. This snap angle can be between zero and 90 degrees. If it is zero degrees, the torque follows the above sine function. If it is 90 degrees, it follows Torque also the sine function, but by 90 degrees moved so that after the dead center position of the spring lever this can suddenly turn 90 degrees, the full one Torque reached and takes the brake lever with it. There the snap angle when releasing the parking brake Actuation angle increased, it will be more practical To set snap angles under 90 degrees: with a snap angle The torque is 45 degrees after the dead center position of the Spring lever in accordance with the sine function suddenly 71% of the maximum torque.

An Hand nachfolgender Figuren wird die Erfindung zunächst theoretisch und anschließend an einem praktischen Beispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch die Achse O, um die sich sowohl der Bremshebel r, der mit dem Handhebel h verbunden ist, als auch der Federhebel R drehen kann. Die Koppelstange K mit Bremsklotz B ist gelenkig mit den Bremshebeln r verbunden, die den Bremswinkel β durchlaufen. Der Federhebel R ist gelenkig mit der Feder F verbunden und durchläuft den Federwinkel a. Mit dem Federhebel R ist die Kulisse L verbunden, in die der Stift S des Bremshebels r eintaucht. Bewegt man den Handhebel h entgegen dem Uhrzeigersinn, nimmt der Stift S die Kulisse L und somit den Federhebel R mit, so daß die Bewegung gegen die Kraft der Feder F erfolgt. Gleichzeitig bewegt sich die Koppelstange K mit Bremsblock B dem Reifen C entgegen und bremst diesen. Bei starker Bremsbetätigung wird die Totpunktlage der Feder F mit dem Federhebel R erreicht, wonach die Kulisse L mit dem Federhebel R um den Schnappwinkel σ weiterschnappt, so daß der Stift S am anderen Ende der Kulisse L anschlägt. Hierdurch drückt der Bremsklotz B mit größerer Kraft auf den Reifen C und wird in dieser Position als Feststellbremse wirkend gehalten. Bei Nachlassen des Reifenluftdrucks zieht die Feder F den Bremsklotz B bis auf die Felge D. Durch Betätigen des Handhebels H im Uhrzeigersinn wird die Bremse wieder entriegelt, bis zum Schluß bei Überschreiten der Totpunktlage die Kulisse L mit dem Federhebel R wieder in die Ausgangsposition schnappt.Using the following figures, the invention is first explained in more detail theoretically and then using a practical example. Fig. 1 shows schematically the axis O about which both the brake lever r, which is connected to the hand lever h , and the spring lever R can rotate. The coupling rod K with brake pad B is articulated to the brake levers r , which pass through the braking angle β . The spring lever R is articulated to the spring F and passes through the spring angle a. The link L is connected to the spring lever R , into which the pin S of the brake lever r plunges. If you move the hand lever h counterclockwise, the pin S takes the link L and thus the spring lever R , so that the movement takes place against the force of the spring F. At the same time, the coupling rod K with the brake block B moves towards the tire C and brakes it. With strong brake application, the dead center position of the spring F is reached with the spring lever R , after which the link L snaps with the spring lever R by the snap angle σ , so that the pin S strikes the other end of the link L. As a result, the brake pad B presses the tire C with greater force and is held in this position as a parking brake. When the tire air pressure decreases, the spring F pulls the brake pad B up to the rim D. By pressing the hand lever H clockwise, the brake is released again until the link L snaps back to the starting position with the spring lever R until the dead center position is exceeded.

Die Kraft am Bremsklotz B ist nach folgender Formel von den Winkeln α und β , der Federkraft F und den Hebeln R und r abhängig:The force on the brake pad B depends on the angles α and β , the spring force F and the levers R and r according to the following formula:

Dieser Zusammenhang ist in Fig. 2 dargestellt: Die Kurve 1/cos β zeigt die Bremskraft B über dem Bremskurbelwinkel β ; die Kurve sin α zeigt das Moment am Federhebel R, wobei der Nulldurchgang aus Zweckmäßigkeitsgründen auf -15° gelegt wurde; die Kurve sin α/cos β zeigt den Verlauf der Bremskraft B über dem Bremskurbelwinkel β ohne den erfindungsgemäßen Schnappmechanismus. Dieser Bremskraftverlauf ist für den vorgesehenen Anwendungsfall ungeeignet, weil die Bremskraft erst nach großem Winkelweg auf die gewünschte Höhe ansteigt. Die Kurve B zeigt den Bremskraftverlauf mit dem erfindungsgemäßen Schnappmechanismus: Bei der Totpunktlage des Federhebels R (bei Bremshebelstellung -15°) schnappt der Federhebel R mit seiner Kulisse L um z. B. σ = 45° weiter, wobei sich die Bremskraft B schlagartig erhöht auf einen für die Funktion als Feststellbremse erforderlichen Wert. Bei schwindendem oder fehlendem Reifenluftdruck steht dann noch ein großer Winkelweg für die selbsttätige Nachführung des Bremsklotzes bei steigender Bremskraft zur Verfügung. Die Kurve H zeigt den Verlauf der Handkraft H am Handhebel h bis zur Totpunktstellung an. Das ist der Fahrbremsbereich. Nicht dargestellt ist die Reaktionskraft am Reifen. Ebenfalls nicht dargestellt sind Abweichungen durch die endliche Länge und die nicht konstante Kraft der Feder F. This relationship is shown in FIG. 2: The curve 1 / cos β shows the braking force B over the brake crank angle β ; curve sin α shows the moment at spring lever R, the zero crossing being set to -15 ° for reasons of convenience; the curve sin α / cos β shows the course of the braking force B over the brake crank angle β without the snap mechanism according to the invention. This braking force curve is unsuitable for the intended application, because the braking force only increases to the desired height after a large angular path. Curve B shows the braking force curve with the snap mechanism according to the invention: With the dead center position of the spring lever R (with brake lever position -15 °), the spring lever R snaps with its link L by z. B. σ = 45 ° further, the braking force B suddenly increasing to a value required for the function as a parking brake. If the tire pressure drops or is missing, there is still a large angular path available for the automatic adjustment of the brake pad as the braking force increases. The curve H shows the course of the hand force H on the hand lever h up to the dead center position. This is the driving brake area. The reaction force on the tire is not shown. Also not shown are deviations due to the finite length and the non-constant force of the spring F.

Durch Variation der Hebellängen R, r und h, der Federkraft F und insbesondere des Schnappwinkels σ sowie des Winkels zwischen Sinus- und Cosinusfunktion läßt sich der erfindungsgemäße Schnappmechanismus für eine Bremse den jeweiligen Anwendungsfällen anpassen. Ferner muß die Feder F nicht als Zugfeder ausgeführt sein; es kann auch eine Druckfeder oder eine Schenkelfeder verwendet werden.By varying the lever lengths R, r and h, the spring force F and in particular the snap angle σ and the angle between the sine and cosine function, the snap mechanism according to the invention for a brake can be adapted to the respective application. Furthermore, the spring F need not be designed as a tension spring; a compression spring or a leg spring can also be used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 in Form einer Rollstuhlbremse darstellt. Fig. 3 zeigt die Bremse von der Seite in Ruhestellung; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Bremse beim Bremshebelwinkel β = 0; Fig. 5 zeigt die Rückseite der Bremse mit einem Querschnitt durch die Lager. Die Bremse besteht aus wenigen Bauteilen:An embodiment of the invention showing in Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5 in the form of a wheelchair brake. Fig. 3 shows the brake from the side in the rest position; Fig. 4 shows a cross section of the brake at brake lever angle β = 0; Fig. 5 shows the back of the brake with a cross section through the bearings. The brake consists of a few components:

- The brake bearing ( 1 ), which is attached with a loop ( 2 ) to the frame tube ( 3 ) of a wheelchair by screws ( 4 )
- The snap sleeve ( 5 ) mounted in the brake bearing ( 1 ), which ends in an arm ( 6 ), on the screw ( 7 ) of which a tension spring ( 8 ) is suspended, the other end of which is attached to the frame tube ( 3 );
- In the snap sleeve ( 5 ) mounted brake shaft ( 9 ) on which the brake lever ( 10 ) is attached with a handle ( 11 );
- The parallel lever ( 12 ) which is rotatably mounted on the brake bearing ( 1 ) by means of rivets ( 13 ) and
- The tabs ( 14 ) which carry the brake bolt ( 15 ) and which are rotatably mounted with rivets ( 16 ) on the lower arm of the brake lever ( 10 ) and the parallel lever ( 12 ).

Wichtig für die erfindungsgemäße Funktion ist die in die Schnapphülse (5) eingefräßte Nut (17), in die der Kopf der Schraube (18) paßt, die in der Bremswelle (9) sitzt. Durch diese Anordnung können sich die Bremswelle (9) und die Schnapphülse (5) gegeneinander um den zuvor genannten Schnappwinkel σ verdrehen bei axialer Führung der beiden Teile.Important for the function according to the invention is the groove ( 17 ) milled into the snap sleeve ( 5 ), into which the head of the screw ( 18 ) fits, which sits in the brake shaft ( 9 ). With this arrangement, the brake shaft ( 9 ) and the snap sleeve ( 5 ) can rotate against each other by the aforementioned snap angle σ with axial guidance of the two parts.

In Fig. 3 ist die Ruhestellung der Bremse dargestellt. Sie ist dadurch fixiert, daß die Zugfeder (8) über die Schraube (7), die Schnapphülse (5), ihre Nut (17), die Schraube (18), die Bremswelle (9), den Bremshebel (10), die Laschen (14) und die Nieten (16) den Parallelhebel (12) an den Bremshebel (10) zieht. Schiebt man den Griff (11) gegen die Kraft der Zugfeder (8) nach links, so bewegt sich der Bremsbolzen (15) auf die Oberfläche des Reifens (19) zu und drückt diesen mit Bremswirkung ein. Dies ist die Funktion der Fahrbremse. Bei Loslassen des Griffes (11) zieht die Zugfeder (8) die Bremsteile wieder in die Ruhestellung zurück.In Fig. 3 the rest position of the brake is shown. It is fixed in that the tension spring ( 8 ) on the screw ( 7 ), the snap sleeve ( 5 ), its groove ( 17 ), the screw ( 18 ), the brake shaft ( 9 ), the brake lever ( 10 ), the tabs ( 14 ) and the rivets ( 16 ) pull the parallel lever ( 12 ) to the brake lever ( 10 ). If you push the handle ( 11 ) to the left against the force of the tension spring ( 8 ), the brake bolt ( 15 ) moves towards the surface of the tire ( 19 ) and presses it in with braking action. This is the function of the driving brake. When the handle ( 11 ) is released, the tension spring ( 8 ) pulls the brake parts back into the rest position.

Schiebt man den Griff (11) noch weiter nach links, erreicht der Arm (6) der Schnapphülse (5) seine Totpunktlage, die Schnapphülse (5) verdreht sich schlagartig um den Schnappwinkel σ gegenüber der Bremswelle (9), so daß nunmehr ohne Handkraft am Griff (11) der Bremsbolzen (15) fest auf den Reifen (19) gedrückt wird. Dies ist die Funktion der Feststellbremse. Falls jetzt der Luftdruck im Reifen (19) nachläßt, folgt der Bremsbolzen (15) selbsttätig der Kurve (20) in Richtung auf die Radfelge (21) und kann notfalls den Reifen (19) auf dieser plattdrücken. Somit wird die Bremswirkung bei allen möglichen Zuständen des Reifenluftdrucks zuverlässig ausgeübt. Das Lösen der Bremse erfolgt wie üblich durch Rückziehen des Bremshebels (10) bis in seine Ruhestellung. Diese ist mit dem Schnappwinkel σ so abgestimmt, daß die Schnapphülse (5) vor Erreichen der Ruhestellung des Bremshebels (10) wieder in ihre Ausgangslage zurückspringt.If you push the handle ( 11 ) even further to the left, the arm ( 6 ) of the snap sleeve ( 5 ) reaches its dead center position, the snap sleeve ( 5 ) turns suddenly by the snap angle σ with respect to the brake shaft ( 9 ), so that now without manual force the brake bolt ( 15 ) is pressed firmly onto the tire ( 19 ) on the handle ( 11 ). This is the function of the parking brake. If the air pressure in the tire ( 19 ) now drops, the brake bolt ( 15 ) automatically follows the curve ( 20 ) towards the wheel rim ( 21 ) and, if necessary, can press the tire ( 19 ) flat on it. The braking effect is thus reliably exerted in all possible conditions of the tire air pressure. As usual, the brake is released by pulling back the brake lever ( 10 ) to its rest position. This is matched with the snap angle σ so that the snap sleeve ( 5 ) springs back into its starting position before the brake lever ( 10 ) has reached the rest position.

Gegenüber der üblichen Kniehebelbremse bietet die erfindungsgemäße Bremse einen großen Gewinn an Sicherheit. Der bauliche Mehraufwand ist dagegen gering: er beschränkt sich auf ein einziges Bauteil, die Schnapphülse (5) und die Verstärkung der Feder (8). Der Parallelhebel (12) und die Laschen (14) können auch noch eingespart werden, wenn der Bremsbolzen (15) unmittelbar auf das untere Ende des Bremshebels (10) montiert wird. Das geht, wenn der Bremshebel (10) nicht vor dem Reifen (19) angeordnet ist, sondern zwischen dem Rahmenrohr (3) und dem Reifen (19) Platz findet.Compared to the usual toggle lever brake, the brake according to the invention offers a large gain in safety. The additional construction effort is low: it is limited to a single component, the snap sleeve ( 5 ) and the reinforcement of the spring ( 8 ). The parallel lever ( 12 ) and the tabs ( 14 ) can also be saved if the brake bolt ( 15 ) is mounted directly on the lower end of the brake lever ( 10 ). This is possible if the brake lever ( 10 ) is not arranged in front of the tire ( 19 ), but instead finds space between the frame tube ( 3 ) and the tire ( 19 ).

Claims

Lever brake acting as a driving and parking brake on tires of muscle-powered vehicles and held in a non-braking rest position by a spring, characterized in that the spring does not act directly on the brake lever, but on a second lever which has the same axis of rotation as the first lever and which is opposite one another the first lever can be rotated by an angle limited by stops, the snap angle, the rotation taking place automatically after passing through the dead center position of the second lever with the spring. Furthermore, characterized in that the rotation snaps back automatically when the brake is withdrawn before reaching the non-braking rest position.