DE4304905A1

DE4304905A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Vervielfachen von Bremskräften

Info

Publication number: DE4304905A1
Application number: DE19934304905
Authority: DE
Inventors: Heribert F Dr Ing Broicher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-08-25

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Vervielfachen von Bremskräften durch Nutzung der internen Kräfte, die auf eine Bremseinrichtung wirken, zur Betätigung einer weiteren Bremseinrichtung.

Gemäß dem Stand der Technik wird z. B. im Kraftfahrzeugbau bei Betätigung der Fußbremse die Fußkraft mittels motorisch angetriebenem Bremskraftverstärker verstärkt und als Anpreßkraft hydraulisch auf die Bremsklötze einer Scheibenbremse übertragen. Die Bremskraft ergibt sich aus der Anpreßkraft und dem Gleit- Reibwert. Die Bremsklotzhalterung ist starr mit der Radaufhängung verbunden und nimmt die aus der Bremskraft resultierenden Gegenkräfte auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtungen zum Vervielfachen der Bremskräfte zu entwickeln, ohne daß motorisch angetriebene Bremskraftverstärker benötigt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß z. B. bei Rädern die Bremseinrichtung, auf die eine externe Anpreßkraft K₁ übertragen wird, nicht mehr starr mit der Radaufhängung verbunden ist, sondern sich aus ihrer Ruhelage heraus bewegen kann, wenn eine Kraft auf sie wirkt. Diese Bewegung ermöglicht die Übertragung der Gegenkraft zur Bremskraft auf eine weitere Bremseinrichtung mittels mechanischer oder hydraulischer Einrichtungen. Abhängig von der Länge des Weges der ersten Bremseinrichtung aus ihrer Ruhelage heraus und der Gestaltung der mechanischen oder hydraulischen Einrichtungen zur Kraftübertragung kann die auf die zweite Bremseinrichtung wirkende interne Anpreßkraft K₂ größer sein als K₁. Die zweite Bremseinrichtung kann ihrerseits entweder starr mit der Radaufhängung verbunden sein oder aber auf eine weitere Bremseinrichtung eine Kraft ausüben. In jedem Fall muß die letzte von einer Reihe von Bremseinrichtungen starr mit der Radaufhängung verbunden sein, so daß diese die resultierenden Gegenkräfte aufnehmen kann.

Die Erfindung nutzt im Gegensatz zu allen bekannten Reibbremsen die Bewegungsenergie der zu bremsenden Masse zur Verstärkung der Bremskräfte.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß mindestens zwei Bremseinrichtungen vorgesehen sind, von denen eine starr mit der Radaufhängung und die andere, bzw. die anderen, beweglich angeordnet ist, bzw. sind. Die einen Bremsvorgang veranlassende externe Kraft wirkt ausschließlich nur auf die erste, bewegliche Bremseinrichtung. Diese wird durch den Bremsvorgang aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und übt über mechanische oder hydraulische Einrichtungen auf eine weitere Bremseinrichtung eine Kraft aus.

Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist es, daß durch die Gestaltung des Weges der beweglichen Bremseinrichtung und der Auslegung der mechanischen oder hydraulischen Einrichtungen zur Kraftübertragung die Größe der Kraft bestimmt werden kann.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist es, daß das Prinzip der Vervielfachung von Bremskräften mittels beweglicher Bremseinrichtungen und einer starren Bremseinrichtung bei allen Arten der Reibbremse, d. h. bei der Backenbremse, Trommelbremse, Scheibenbremse und Bandbremse angewendet werden kann.

Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtungen besteht darin, daß sich eine bewegliche Bremseinrichtung um die Achse des zu bremsenden Rades, bzw. der Bremsscheibe, drehen kann.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtungen beinhaltet die Aufhängung der beweglichen Bremseinrichtung über oder neben dem zu bremsenden Rad in solch einer Weise, daß sie sich auf einer dem Radumfang angenäherten Bahn bewegt.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß besonders bei Bremsscheiben mit großem Durchmesser die bewegliche Bremseinrichtung eine gradlinige Bewegung durchläuft.

Ein bevorzugtes Merkmal der Vorrichtungen besteht darin, daß die bewegliche Bremseinrichtung um einen Punkt drehbar außerhalb des Rades, bzw. der Bremsscheibe, befestigt ist.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß alle beweglichen Bremseinrichtungen und die starr befestigte Bremseinrichtung gemeinsam auf ein Rad, bzw. eine Bremsscheibe, wirken.

Ein besonders bevorzugtes Merkmal der Vorrichtungen beinhaltet, daß eine oder mehrere bewegliche Bremseinrichtungen an einem Rad wirken und daß die starr befestigte Bremseinrichtung alleine oder mit weiteren beweglichen Bremseinrichtungen zusammen an einem anderen Rad wirken.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, die selbstverständlich nicht die ganze Breite der Erfindung darstellen können. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Schematische Anordnung der Vorrichtung zur Vervielfachung der Bremskräfte mit einer beweglichen und einer starren Bremseinrichtung, die beide auf dasselbe Rad, bzw. dieselbe Bremsscheibe, wirken.

Fig. 2 Schematische Anordnung der Vorrichtung wie in Fig. 1 mit zwei beweglichen und einer starren Bremseinrichtung.

Fig. 3 Schematische Anordnung der Vorrichtung wie in Fig. 1 mit hydraulischer Kraftübertragung zwischen den zwei Bremseinrichtungen.

Fig. 4a Anordnung der Vorrichtung mit einer beweglichen Bremseinrichtung, die hydraulisch betätigt wird, und einer starr befestigten, mechanisch wirkenden Bremseinrichtung in Seitenansicht.

Fig. 4b Anordnung der Vorrichtung wie in Fig. 4a als Schnittbild A-A′.

Fig. 5a Anordnung der Vorrichtung mit einer beweglichen Bremseinrichtung, die hydraulisch betätigt wird, und die in starr befestigten Hydraulikzylindern einen Druck aufbaut.

Fig. 5b Anordnung der Vorrichtung wie im Fig. 5a als Schnittbild A-A′.

Fig. 6 Anordnung der Vorrichtung wie in Fig. 4a mit Trapez- Aufhängung der beweglichen Bremseinrichtung.

Fig. 7 Anordnung der Vorrichtung mit ausschließlich gradliniger Bewegungsrichtung der beweglichen Brems einrichtung.

Fig. 8 Anordnung der Vorrichtung bei Verwendung von Bandbremsen mit einem beweglichen Bremsband und einem starr befestigten Bremsband.

Fig. 9 Anordnung der Vorrichtung zur Vervielfachung von Bremskräften bei Verwendung von Trommelbremsen, wobei die erste Bremseinrichtung beweglich um die Radachse befestigt und die zweite Bremseinrichtung starr an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist.

Das schematische Ausführungsbeispiel in Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip der Vervielfachung der Bremskräfte. Das Rad 1, bzw. die Bremsscheibe 1, ist drehbar in der Radhalterung 2 gelagert. Die bewegliche Bremseinrichtung besteht aus dem um die Radachse drehbar angebrachten Arm 3 und dem Bremsklotz 4. Die an der Radhalterung 2 starr befestigte Bremseinrichtung besteht im wesentlichen aus dem Bremsklotz 5 und dem Hebel 7. Das Bremsgestänge 6 verbindet den beweglichen Arm 3 mit dem Hebel 7. Wirkt auf den Bremsklotz 4 eine Anpreßkraft K₁, dann übt das sich drehende Rad 1 auf den Arm 3 eine der Bremskraft entgegengerichtete Kraft aus, die über das Bremsgestänge 6 auf den Hebel 7 und damit auf den Bremsklotz 5 wirkt. Die Anpreßkraft K₂ kann abhängig von dem Weg des Armes 3 und der Hebelarme des Hebels 7 in ihrer Größe bestimmt werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem zwei bewegliche Bremseinrichtungen mit der starren Bremseinrichtung in Reihe auf das Rad wirken. Die Anpreßkraft K₁ bewirkt, daß das sich drehende Rad 1 den Arm 3 in Drehrichtung zieht. Diese Kraft wirkt über das Bremsgestänge 11 auf den Hebel 10 und Bremsklotz 9, womit auch der Bremsarm 8 in Drehrichtung gezogen wird. Über das Bremsgestänge 6, Hebel 7 und Bremsklotz 5 wiederholt sich die Kraftübertragung. Beträgt der Gleit-Reibwert 0,5 und ist die Hebelwirkung der Hebel 10 und Hebel 7 zwei zu eins, dann ist in diesem Ausführungsbeispiel die Summe der Anpreßkräfte dreimal so groß wie die Kraft K₁.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem bei Wirken der Kraft K₁ der Arm 3 auf den Hydraulikzylinder 12 drückt, wodurch in der starr angeordneten Bremseinrichtung 13 mit der Anpreßkraft K₂ auf das Rad 1 gedrückt wird.

In Fig. 4a wird in Seitenansicht und in Fig. 4b in Draufsicht in der Schnittebene A-A′ ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem über einer Bremsscheibe 1 an einem festen Rahmen 2 eine bewegliche Bremseinrichtung 3 und in dem festen Rahmen 2 eine starre Bremseinrichtung 15 angebracht sind. Drücken die hydraulisch betätigten Bremsklötze 14 auf die sich drehende Bremsscheibe 1, dann übt die bewegliche Bremseinrichtung 3 auf die drehbaren Bremsklötze 15 eine Kraft aus, die die Bremswirkung erhöht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel in Fig. 5a (Seitenansicht) und Fig. 5b (Draufsicht in Schnittebene A-A′) zeigt die Verbindung der beweglichen Bremseinrichtung 3 mit Hydraulikzylindern 12, die in dem festen Rahmen 2 eingebaut sind. Der beim Bremsen mit dem beweglichen Bremselement 3 aufgebaute hydraulische Druck in den Zylindern 12 kann zum Beispiel an einem anderen Rad eine Bremseinrichtung betätigen.

In Fig. 6 und 7 sind zwei spezielle Anordnungen der beweglichen Bremseinrichtung gezeigt, bei denen die Anpreßkraft von Hydraulikzylindern 14 auf das Rad 1, bzw. die Bremsscheibe 1, wirkt und die bewegliche Bremseinrichtung sich nur in einer vorgegebenen Richtung bewegen kann.

Die in Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich auf alle anderen Reibbremsen übertragen.

In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel mit Bandbremse dargestellt. Die externe Kraft K₁ wirkt auf das beweglich angeordnete Bremsband 16. Die Scheibe 1 übt auf das Bremsband 16 eine Kraft aus, die am Verbindungspunkt 18 auf das Bremsband 17 übertragen wird. Bremsband 17 ist starr mit dem Fundament verbunden. Die Bremsbänder 16 und 17 wirken auf dieselbe Scheibe, die hier zur Veranschaulichung mit zwei unterschiedlichen Radien dargestellt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Vervielfachung von Bremskräften ist in Fig. 9 dargestellt, wo von einer Trommelbremse 19 mit beweglichem Arm 20 eine Kraft auf eine Trommelbremse 21 ausgeübt wird. Der Arm 22 der Trommelbremse 21 ist starr mit dem Fahrzeugrahmen verbunden.

Claims

1. Verfahren zum Vervielfachen von Bremskräften durch Nutzung der Bewegungsenergie der zu bremsenden Masse, dadurch gekennzeichnet, daß beweglich angeordnete Brems einrichtungen beim Bremsen aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden und auf andere Bremseinrichtungen eine Kraft ausüben, die wiederum zum Bremsen verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von außen aufgebrachte Kraft auf eine beweglich angeordnete Bremseinrichtung wirkt und daß eine der Bremskraft dieser Bremseinrichtung entgegengesetzte Kraft auf eine zweite Bremseinrichtung wirkt, wobei abhängig vom Kraftweg und gewählten Übersetzungsverhältnissen die auf die zweite Bremseinrichtung wirkende Kraft in ihrer Größe bestimmt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beliebig viele bewegliche Bremseinrichtungen in Reihenschaltung miteinander verbunden werden können, wobei die externe Kraft nur auf die erste bewegliche Bremseinrichtung wirkt und die letzte Bremseinrichtung an einem starren Bezugspunkt befestigt sein muß.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Scheibenbremse mit zwei Bremseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bremseinrichtung beweglich und die zweite Bremseinrichtung feststehend angeordnet ist und daß die erste Brems einrichtung beim Wirken einer externen Kraft auf die zweite Bremseinrichtung über eine Verbindung eine interne Kraft ausübt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Bremsrad mit zwei Bandbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bremsband sich mit dem Bremsrad mitdrehen kann, bis daß es aufgrund einer Verbindung mit dem zweiten Bremsband auf dieses eine Kraft ausübt. Das zweite Bremsband ist fest mit dem Fundament verbunden und kann sich nicht mit dem Bremsrad mitdrehen.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei mit Trommelbremsen ausgestatteten Rädern, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trommelbremse drehbar ist und beim Bremsen durch eine externe Kraft die Drehbewegung eine Kraft ausübt, die auf die zweite Trommelbremse übertragen wird. Diese zweite Trommelbremse ist fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bestehend aus zwei Bremseinrichtungen an einem sich drehenden Rad oder einer Bremsscheibe, von denen eine Bremseinrichtung beweglich und die zweite Bremseinrichtung feststehend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftübertragung von der beweglichen auf die feststehende Bremseinrichtung mechanische oder hydraulische Einrichtungen mit vorgegebenen Übersetzungsverhältnissen zur Gestaltung der Kraft auf die feststehende Bremseinrichtung angebracht sind.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, bestehend aus zwei oder mehreren beweglich angeordneten Bremseinrichtungen und einer feststehend angeordneten Bremseinrichtung an einem Rad oder einer Bremsscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Bremseinrichtungen in Reihe geschaltet sind und die Kraftübertragung von der ersten und extern gebremsten, beweglichen Bremseinrichtung über die zweite und dritte . . . und n-te bewegliche Bremseinrichtung auf die feststehende Bremseinrichtung erfolgt.