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Die
Erfindung betrifft Fahrzeugbremssysteme und insbesondere Punkt-Fahrzeugscheibenbremsen
mit sekundärer
Brems- oder Feststellbremsfunktion.
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Nach
derzeitigem Entwicklungsstand von Punkt-Fahrzeugscheibenbremsen
ist das Nichtvorhandensein einer einfachen, erfolgreichen und kostengünstigen
Feststellbremse unbestreitbar überraschend
und deutet auf ernsthafte technische Schwierigkeiten hin, bei Fahrzeugen
dieser grundsätzlichen Notwendigkeit
nachzukommen, wobei man nicht außer Acht lassen darf, dass
seitens der Automobilindustrie vier, fünf oder mehr Jahrzehnte lang
sehr viel in die Konstruktion und Entwicklung von Scheibenbremssystemen
investiert wurde.
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Fahrzeuge
mit Scheibenbremssystemen sind natürlich mit gebräuchlichen
Feststellbremssystemen und sekundären Bremssystemen ausgestattet,
und auf diese sowie die einschlägigsten
der nur auf dem Papier existierenden Vorschläge, die der Anmelderin ebenfalls
bekannt sind, wird im Nachfolgenden eingegangen. Was Feststellbremssysteme
in ihrer eigentlichen Verwendung betrifft, so gibt es (mit einer
Ausnahme, siehe unten) nach bestem Wissen der Anmelderin keine tatsächlich handelsübliche, sich
in Gebrauch befindliche Punkt-Fahrzeugscheibenbremse, bei der eine
sekundärer
Brems- oder Feststellbremsfunktion vorgesehen ist, die dieselben Reibungselemente
verwendet, die durch das primäre Bremssystem
betätigt
werden. Für
gewöhnlich
ist das primäre
Bremssystem natürlich
ein hydraulisches System. Die naheliegendste Lösung für solch eine Mehrzweckscheibenbremse
wird in Jaguar-Modellen umgesetzt und bedient sich eines zusätzlichen Paars
Reibungselemente und eines mit diesem verbundenen zusätzlichen
mechanischen Betätigungsmechanismus,
so dass das primäre
hydraulische Scheibenbremssystem mit einer sekundären mechanischen
Scheibenbremse ausgestattet ist, die die Feststellbremsfunktion
erfüllt.
Solch eine Anordnung trägt
jedoch nicht zu einem einfachen und wirtschaftlichen Scheibenbremssystem
bei, das sowohl in kostengünstigen
Kleinwagen als auch in teureren, größeren Fahrzeugen eingesetzt
werden könnte.
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Bei
allen anderen Feststellbremssystemen, die derzeit in Fahrzeugen
mit Scheibenbremsen verwendet werden, werden auch Trommelbremsen
eingesetzt, beispielsweise hintere Trommelbremsen (anstelle der
hinteren Bremsscheibe), oder hintere Trommelbremsen zusätzlich zu
den hinteren Scheibenbremsen, oder eine Trommel-Getriebebremse. Keine
dieser Möglichkeiten
erfüllt
die Anforderungen eines einfachen, kostengünstigen und kompakten Scheibenbremssystems,
das sowohl eine primäre Bremsfunktion
als auch – eine
sekundäre/Feststellbremsfunktion
hat.
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Was
nur auf dem Papier existierende Vorschläge betrifft, so kennen die
Anmelder die Vorschläge
US 4,499,977 (Wang)
US 3,941,221 (Pringle)
US 3,724,605 (Naismith),
und
auf diese wird nachfolgend eingegangen.
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Die
Patentschrift von Wang offenbart einen integrierten Feststellmechanismus
für eine
Scheibenbremse mit feststehender Scheibe und sich bewegendem Sattel,
bei dem die übliche
hydraulische Kolben- und Zylinderanordnung 1, 15 in
dem Sattel auf einer Seite der Scheibe durch eine Stange 2 wirkt,
um so das Reibungselement an dieser Seite der Scheibe zu betätigen (und
durch die Bewegung des Sattels wird zudem das andere Reibungselement
betätigt).
Die Feststellbremsfunktion ist mit der hydraulischen Betätigungsfunktion
mittels eines mit Öffnungen
versehenen Spannrings 3 integriert, durch den die Stange 2 verläuft und
der gekippt werden kann, um die Stange zu greifen und um einen Betätigungsdruck
von einem Feststellbremshebel 4 auf die Stange auszuüben.
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Diese
Anordnung soll die Anforderung für
ein Sperren während
der Betätigung
und ein selbständiges
Lösen nach
der Betätigung
erfüllen.
Die Anmelder wissen jedoch, dass solch eine Anordnung auch technischer
Sicht für
den gewerblichen Gebrauch nicht wünschenswert ist, was auf die
offensichtliche Tatsachse zurückzuführen ist,
dass ein einfacher Sperrmechanismus, der eine Stange und eine Sperrkragen
enthält,
wobei die Stange in einer in dem hydraulischen Kolben ausgebildeten
Ausbohrung gleitet, auf keinen Fall wünschenswert ist, was die mechanische
Zuverlässigkeit
für einen
Mechanismus betrifft, der in der widrigen Umgebung von Fahrzeugscheibenbremsen
angeordnet ist, in der extreme Temperaturen sowie enorm viel Wasser,
Staub und andere Fremdkörper
im täglichen
Gebrauch mit dem Mechanismus in Berührung kommen. Daher ist der Mechanismus
offensichtlich unzuverlässig
und die Aussage in der Beschreibung in Spalte 4 ab Zeile 25, dass
der Betrieb des Feststellbremsmechanismus im Wesentlichen unabhängig von
dem Betrieb der hydraulischen Bremse ist, und der Hinweis darauf,
dass das Versagen einer der Bremsen nicht die Funktion der anderen
beeinflusst, eindeutig technisch falsch. Offensichtlich neigt ein
Sperrmechanismus dieser Art dazu, unter den beschriebenen Bedingungen
nach Gebrauch gesperrt zu bleiben. Ebenso ist es wahrscheinlich,
dass das freie Gleiten der Stange 2 innerhalb der Ausbohrung
in dem hydraulischen Kolben eingeschränkt und schließlich verhindert
wird, so dass die hydraulischen Funktionen und die Feststellbremsfunktionen
gemeinsam gesperrt werden und dadurch unzuverlässig, wenn nicht sogar unwirksam werden.
Aus diesen Gründen
wurde dieser Mechanismus nie für
den handelsüblichen
Gebrauch verwendet.
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Die
Bremse nach Pringle ist ein anderer Ansatz für die Konstruktion des Feststellbremsmechanismus,
bei dem ein mechanischer Betätiger
verwendet wird, der innerhalb der Kolben- und Zylinderanordnung
des primären
Bremsbetätigersystems
angeordnet ist. Diese stellt auch die bereits erwähnte „einzige
Ausnahme" dar, und
eine feststehende Scheibenbremse mit solch einer Feststellbremse
(jedoch mit einem anderen Aufbau als in Pringle offenbart) wird
im Handel verwendet. Solch eine Anordnung ist aus mechanischer Sicht
schwierig und mit hohen Herstellungskosten verbunden. Das liegt
zum Teil daran, dass der Mechanismus relativ klein gebaut sein muss,
was auf das beschränkte
Raumangebot zurückzuführen ist,
das durch die entsprechend kleinen Kolben- und Zylindereinheiten
vorgegeben ist, die in Scheibenbremsen für die Hinterräder von
Kleinwagen eingesetzt werden, wobei man die herkömmlichen Bremsabmessungen an
den Vorder- und Hinterrädern
berücksichtigen
muss. Folglich ist der mechanische Festellbremsmechanismus innerhalb
des hydraulischen Zylinders in Wirklichkeit ein Mechanismus, dessen
Konstruktionskomplexität
und Abmessungen denen einer Uhr entsprechen und der, was die Temperaturen
und die hydraulische Flüssigkeit betrifft,
in der widrigen Umgebung eines Bremssystems arbeiten muss. Kurz
gesagt ist solch eine Anordnung aus technischer und wirtschaftlicher
Sicht als Lösung
für einen
einfachen und kostengünstigen Mechanismus
nicht wünschenswert.
Das gleiche gilt auch für
die Offenbarung von Naismith, in der ein ähnlicher Mechanismus dargestellt
ist.
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Zwei
weitere Dokumente zum Stand der Technik, die die Anmelden gefunden
haben, sind:
GB2177171A (Kelsey Hayes)
WO98/05879 (Brake
Technologies Pty).
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Die
Patentschrift von Kelsey-Hayes offenbart Verbesserungen von selbsttätig nachstellbaren
Feststellbremsen, insbesondere für
die Verwendung bei Scheibenbremsanordnungen an der Hinterradachse. Der
Feststellbremsbetätiger
ist vorzugsweise eine „Anbau"-Anordnung, die außen am Sattel
einer Scheibenbremse montiert werden soll. Durch Verwendung einer „Anbau"-Betätigeranordnung
für die Feststellbremse
ist es nicht mehr nötig,
unterschiedlich ausgestaltete Scheibenbremsanordnungen für die Vorderrad-
und Hinterradachsen einzusetzen, da der Feststellbremsmechanismus
kein integrierter Bestandteil der Scheibenbremsanordnung ist (Seite
1, Spalte 1, Zeilen 35 bis 40). Wie in 3 dargestellt, ist
die Feststellbremsanordnung daher bezüglich der Hauptstruktur der
Bremse asymmetrisch angeordnet und daher unbrauchbar hinsichtlich
ihrer Wirkung auf den Betrieb des primären Bremsmechanismus, was auf
die erforderlichen, möglichst
ausgeglichenen und einheitlichen Betriebs- und Verschleißeigenschaften zurückzuführen ist.
Die absichtliche Verwendung einer asymmetrischen Anordnung, die
eine entsprechende Uneinheitlichkeit der Betriebs- und Verschleißeigenschaften
bewirkt, ist generell nicht akzeptabel.
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In
der Patentschrift von Brake Technologies Pty ist eine Scheibenbremsanordnung
offenbart, bei der die Bremsscheibe 23 in Öl getaucht
ist und die mit vollständig
ringförmigen
(oder im Wesentlichen ringförmigen)
Reibungselement-Anlagemitteln versehen ist. Bremsen dieser Art werden
herkömmlicherweise
als Gebtriebebremsen in Schwerlastfahrzeugen verwendet, einschließlich z.
B. Bremsen von Traktoren. Es ist ein primärer hydraulischer Betätigungsmechanismus
zusammen mit einem pannensicheren Not-/Feststellbremsmechamismus
vorgesehen, der darauf basiert, dass Federelemente 62, 63 im
Fall eines Ausfalls des Hydraulikfluidsystems die Betätigung der
Notfeststellbremse bewirken. Die allgemeine Anordnung der Bremse
kann den 1 und 2 entnommen
werden, und es ist offensichtlich, dass solch eine Bremse keine
Punkt-Fahrzeugscheibenbremse ist, bei der ein durch einen Hebel
betätigter
Feststellbremsmechanismus verwendet wird. Betrachtet man also sowohl
die verwendeten Scheibenbremssysteme als auch die Vorschläge nach
dem Stand der Technik, so besteht immer noch ein erheblicher Bedarf
an einem hebelbetätigten
Feststell- und/oder sekundären
Bremssystem für
die Verwendung in Punkt-Fahrzeugscheibenbremsen, das eine oder mehrere
vorstehend genannte Vorraussetzungen erfüllt oder zumindest einen besseren
Kompromiss zwischen den verschiedenen gegensätzlichen Faktoren bietet als
die Offenbarungen in den Vorschlägen
nach dem Stand der Technik.
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Wir
haben daher festgestellt, dass ein Bedarf an einer Feststellbremsanordnung
besteht, bei der die Komplexität,
der Kostenaufwand und die Unzuverlässigkeit gemäß den Offenbarungen
von Naismith und Wang verringert oder vermieden werden, während deren
fehlende Asymmetrie der Betätigungsanordnung
beibehalten wird. Ebenso haben wir festgestellt, dass es notwendig
ist, die Asymmetrie, die bei dem Ansatz in der Offenbarung von Kelsey-Hayes
grundlegend ist, zu beseitigen und die beispielsweise bei dem Jaguar
doppelt vorhandene Hardware zu vermeiden. Die Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung sollen daher insbesondere für den kostenbewussten
Markt für
Punkt-Fahrzeugscheibenbremsen
eine sekundäre
Brems- oder Feststellbremsfunktion angeben, die in der Lage ist, sich
die druckerzeugenden Eigenschaften eines Hebelmechanismus zu Nutze
zu machen, während
das doppelte Vorhandensein von Betätigungssystemen und Reibungsbelägen und
ebenso die Betätigungsasymmetrie
vermieden wird, welche den Schwachpunkt bei den vorstehend genannten
Vorschlägen darstellt.
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In
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist eine Feststellbremsanordnung angegeben, bei der
durch Verwendung eines Hebelmechanismus, der entsprechend dem Format
des primären
Bremsbetätigungsmechanismus
gebildet und angepasst ist (hauptsächlich durch symmetrische Aufnahme
des einzelnen zentralen Zylinders oder zwei voneinander beabstandeten
Zylindern), die Kombination einer zweckmäßigen und effektiven Erzeugung
von Betätigungsdruck
durch den Hebelmechanismus eines einfachen, symmetrischen Druck ausübenden Systems,
bei dem sich die Reibungselemente mit hoher Wahrscheinlichkeit gleichmäßig abnutzen.
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Durch
Verwendung einer Hebelkonstruktion, die gespreizt über einem
einzigen Betätigungszylinder
sitzen kann, oder durch die äquivalente
Anordnung, bei der Doppelbetätigungszylinder
gespreizt über
einer einzigen Hebelanordnung sitzen, wird das Problem gelöst, das
beim Stand der Technik zu der Verwendung von Mechanismen mit großer Komplexität und/oder
unausgeglichener Asymmetrie geführt hat.
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Betrachtet
man also sowohl die verwendeten Scheibenbremssysteme als auch die
Vorschläge nach
dem Stand der Technik, so besteht immer noch ein erheblicher Bedarf
an einem Feststell- und/oder sekundären Bremssystem für die Verwendung
in Punkt-Fahrzeugscheibenbremsen, das eine oder mehrere vorstehend
ge nannte Vorraussetzungen erfüllt
oder zumindest einen besseren Kompromiss zwischen den verschiedenen
gegensätzlichen
Faktoren bietet als die Offenbarungen in den Vorschlägen nach
dem Stand der Technik.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Scheibenbremse angegeben, wie sie in den beiliegenden
Ansprüchen
definiert ist.
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Bei
einem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind der primäre
und der sekundäre
Betätigungsmechanismus
der Bremse so konstruiert, dass sie gänzlich unabhängig voneinander
sind. Folglich erreicht der Druck, der durch jeden Betätigungsmechanismus
auf dasselbe Reibungselement (auf dieser Seite der Scheibe) ausgeübt wird,
dieses Reibungselement über
einen Weg, der unabhängig
und getrennt von dem des anderen Mechanismus ist. Daher haben der
primäre
und der sekundäre
Betätigungsmechanismus
kein gemeinsames Druck übertragendes
Teil (wie es in den Entgegenhaltungen von Wang und Naismith der
Fall ist). Jeder Mechanismus wirkt zwar auf dasselbe Reibungselement,
in Wirklichkeit jedoch übt
er diesen Druck auf das Reibungselement durch eine Enddrucküberträgungsfläche aus,
die von der entsprechenden Fläche
des anderen Betätigungsmechanismus
beabstandet ist. Anders gesagt, wirken die beiden Mechanismen an
seitlich beabstandeten Stellen auf das Reibungselement. Bei einem
Ausführungsbeispiel
wirkt der Kolben des primären
hydraulischen Betätigungsmechanismus
durch eine teilweise kreisrunde oder zylindrische, vorstehende,
mit dem Kolben einstückige
Struktur auf das Reibungselement, und das Druckübertragungsende des Feststellbremsmechanismus
ist (mit Abstand) in einem in diesem ausgebildeten Schlitz aufgenommen
und liegt allgemein auf der Achse des Kolbens und somit symmetrisch
bezüglich
des Kolbens sowie durch die gekrümmte
Fläche
eines profilierten Druck übertragenden
Elements an dem Reibungselement an.
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Bei
einer alternativen Anordnung, bei der der primäre Betätigungsmechanismus voneinander
beabstandete Doppelzylinder hat, ist der sekundäre Bremsmechanismus oder Feststellbremsmechanismus
symmetrisch zwischen diesen angeordnet.
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Weitere
Aspekte der Unabhängigkeit
zwischen primärem
und sekundärem
Betätigungsmechanismus
sind folgende. Zunächst
einmal hat eine Fehlfunktion eines Mechanismus keine Auswirkung auf
den anderen Mechanismus; bei dem Mecha nismus nach Wang führt durch
die Verwendung von Druckwegen für
die beiden Mechanismen, die an der Stange 2 nach Wang zusammentreffen,
ein Ausfall des einen Mechanismus zu einer erheblichen Beeinträchtigung
des anderen Mechanismus. Dass der primäre und der sekundäre Betätigungsmechanismus in
den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung völlig
unabhängig
voneinander sind, bedeutet, dass der Feststellbremsmechanismus das
Zurückziehen
des primären
oder hydraulischen Systems nach Gebrauch nicht einschränkt wie
es bei Wang der Fall wäre,
wenn die Stange 2 nicht mehr frei innerhalb der Ausbohrung
des Kolbens 1 gleiten würde.
Desweiteren stellt der Kolben des hydraulischen Mechanismus in den
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu Wang keine Anbringung
für den
Feststellbremsmechanismus dar. Der Kolben der Ausführungsbeispiele
dient lediglich dazu, Bremskraft ausübenden Druck zu erzeugen. Gemäß einem
weiteren wichtigen Merkmal der Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ist die drehbare Scheibe so montiert, dass sie eine axiale Gleitbewegung
ausführen
kann und die Reibungselemente auf einem feststehenden Sattel oder
einer Brückenstruktur
montiert werden können,
so dass sie gespreizt über
der Scheibe sitzen, wodurch der Bremskraft ausübende Druck, der durch den
sekundären
Betätigungsmechanismus
ausgeübt
wird, um eine sekundäre
Bremsfunktion oder eine Feststellbremsfunktion bereitzustellen,
einen Reibungskontakt der Scheibe mit dem anderen Paar Reibungselemente
bewirkt, ohne den Druck auf das Reibungselement durch eine sich
bewegende Sattel- oder Brückenstruktur übertragen
zu müssen,
und der feststehende Sattel oder die Brückenstruktur dem Reaktionsdruck,
der sowohl von dem primären
als auch dem sekundären
Betätigungsmechanismus
erzeugt wird, standhalten kann. Anders gesagt, kann durch Verwendung
einer verschiebbaren Scheibenkonfiguration für die Scheibenbremse die Feststellbremsfunktion
ebenfalls eine einfache einseitige Konfiguration annehmen, ohne
einen entsprechenden, in entgegengesetzte Richtung gerichteten Druck
auf das Reibungselement auf der anderen Seite der Scheibe ausüben zu müssen (wie
es bei einer feststehenden Scheibenbremsanordnung der Fall ist).
Dieses Reibungselement wird einfach durch die Axialbewegung der
Scheibe unter Einwirkung des Hebelmechanismus für die Feststellbremse gegen
einen feststehenden Anschlag (durch den feststehenden Sattel oder die
Brücke
gebildet) gedrückt,
und dem Reaktionsdruck kann ebenfalls gut standgehalten werden.
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Mit
anderen Worten bedeutet die allgemeine Konfiguration der Scheibenbremse,
die in den Ausführungsbeispielen
eine verschiebbare Scheibe und einen festste henden Sattel verwendet,
nicht nur, dass die einseitige Hebelwirkung ausreicht, beide Reibungselemente
gegen die Scheibe zu drücken, sondern
auch, dass die allgemeine Struktur der Bremse so ist, dass die durch
den Hebelmechanismus erzeugten Reaktionskräfte leicht auf die robuste, feststehende
und stabile Struktur ausgeübt
werden können,
die den feststehenden Sattel oder die Brücke der Bremse trägt und den
wirksamen Betrieb des primären
Bremssystems in keiner Weise negativ beeinflusst.
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Um
eine ausgeglichene Betätigungsanordnung
für die
Bremse zu schaffen, geben die Ausführungsbeispiele den sekundären Bremsbetätigungsmechanismus
an, der ein gegabeltes Hebelelement umfasst, das gespreizt auf der
Kolben- und Zylinderanordnung des primären Betätigungsmechanismus sitzt, um
damit einen ausgeglichenen und symmetrisch verteilten Druck im Allgemeinen
auf der Achse des Kolbens auf das Reibungselement auszuüben. Umfasst
die Bremse ein Paar (oder mehrere) Kolben- und Zylinderanordnungen,
so kann der Hebelmechanismus symmetrisch zwischen diesen angeordnet sein,
ohne unbedingt in den zentralen Bereich des Kolbens (durch einen
Schlitz etc.) eindringen zu müssen,
wie vorstehend beschrieben.
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Um
den Verschleiß der
Reibungselemente zu kompensieren, ist der sekundäre Bremsbetätigungsmechanismus mit einem
Einstellmechanismus versehen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Einstellmechanismus
ausgebildet, den Zapfen des Hebelmechanismus zu dem betätigten Reibungselement
hinzubewegen, sobald ein Verschleiß des Reibungselements auftritt,
wodurch der Hebel trotz Verschleiß des Reibungselements in einer
konstanten Betätigungsstellung
relativ zu dem Reibungselement gehalten wird.
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Bei
einer alternativen Einstellanordnung ist der Hebel des Hebelmechanismus
mit einem Einstellelement versehen, das sich je nach Verschleiß des Reibungselements
schrittweise bewegt, um die Abmessungen des Hebelelements entsprechend
zu verändern.
Bei einer Anordnung wird dies durch einen schwenkbaren Teilhebel
erzielt, der an dem Haupthebel montiert ist und durch einen einfachen Klinkenmechanismus
gesteuert wird.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen
der Erfindung sind zwei oder mehrere verschiebbare Scheiben vorgesehen,
die sich überlappende,
axial bewegbare, dazwischenliegende Reibungselemente haben. Die
Bremse kann als Vorderrad bremse (oder sogar Zwischenradbremse) eines
Fahrzeugs und/oder alternativ zu der Verwendung der Bremse an einem
Hinterrad eines Fahrzeugs vorgesehen sein.
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Es
folgt nun eine beispielhafte Beschreibung der Erfindung an Hand
der beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
isometrische Ansicht einer Scheibenbremsanordnung ist;
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2 eine
Seitenansicht der Anordnung nach 1 in Blickrichtung
des Pfeils II ist;
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3 eine
Seitenansicht der Anordnung nach 1 in Blickrichtung
des Pfeils III in 1 ist;
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4 ein
Abschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 ist;
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5 eine
der Schnittansicht der 4 entsprechende Draufsicht in
Blickrichtung des Pfeils V in 1 ist;
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6 und 6A eine
Perspektivansicht bzw. eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung sind, die eine Scheibenbremsanordnung bzw. eine teilweise
auseinander gezogene Scheibenbremsanordnung zeigen;
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7 schematisch
die Struktur einer Einstellanordnung für einen Bremsbetätigungshebel
für den Gebrauch
in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
angibt.
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Wie
in dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 5 dargestellt ist, umfasst eine
Scheibenbremse 10 zumindest eine drehbare Bremsscheibe 12 und eine
axial befestigbare Anbringungsnabe 14. Es ist ein Paar
Reibungselemente 16, 18 vorgesehen, das mit abgewandten
Seiten 20, 22 der Scheibe 12 in Reibungskontakt
tritt.
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Für die Bremse 10 ist
ein Betätigungsmechanismus 24 vorgesehen,
der ausgebildet ist, den Reibungskontakt der Reibungselemente 16, 18 mit
den abgewandten Seiten 20, 22 der Scheibe 12 zu
bewirken.
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Der
Betätigungsmechanismus 24 umfasst
einen primären 26 und
einen sekundären 28 (auch Feststellbrems-)
Betätigungsmechanismus,
die beide ausgebildet sind, gegen dasselbe Reibungselement 16 des
Paars Reibungselemente 16, 18 anzuliegen, um den
Reibungskontakt des Reibungselements 16 mit der Scheibe 12 als
Teil des Betätigungsvorgangs
der Bremse zu bewirken. Das Reibungselement 16 ist daher
das betätigte
oder aktive Reibungselement, während
das Reibungselement 18 das nicht betätigte oder passive Reibungselement ist,
wie es aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird.
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Der
primäre
Betätigungsmechanimus 26 und der
sekundäre
oder FestellbremsBetätigungsmechanismus 28 sind
jeweils so aufgebaut, dass sie vollständig unabhängig voneinander sind, so dass
der Druck, der von jedem Mechanismus auf das aktive Reibungselement 16 ausgeübt wird,
das Reibungselement 16 über
einen Weg erreicht, der unabhängig und
getrennt von dem Weg des anderen Mechanismus ist. Dieses Merkmal
des Mechanismus wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Die
drehbare Scheibe 12 der Bremse 10 ist auf einer
drehbaren Anbringung 14 montiert, damit sie axial auf dieser
gleiten kann (siehe Achse 30 in 1), wodurch
der Druck, der von dem sekundären Betätigungsmechanismus 28 auf
das aktive Reibungselement 16 ausgeübt wird, um eine sekundäre oder
Feststellbremsfunktion zu bewirken, den Reibungskontakt der Scheibe 12 mit
dem passiven Reibungselement 18 bewirkt, ohne dass Druck
durch eine sich bewegende Sattel- oder Brückenstruktur, die gespreizt über der
Scheibe sitzt, auf das passive Reibungselement 18 übertragen
werden muss.
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Nachdem
nun die wesentlichen Strukturen und Funktionen der Bremse 10 genannt
wurden, werden diese nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Die
Scheibe 12 und ihre Anbringung 14 sind als eine
drehbar gelagerte Anordnung 32 ausgebildet, die in Bezug
auf ein reifentragendes Hinterrad eines Fahrzeugs zu montieren ist. 1 macht
die Beziehung des Mitnehmers zwischen der Scheibe 12 und
ihrer Anbringung 14 deutlich, wodurch die Scheibe mittels
Mit nehmern 34 und entsprechenden Nuten 36 axial
verschiebbar ist. Die Anbringung 14 trägt Radstifte 38.
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Eine
ortsfeste Brückenanordnung 44 ist
bezüglich
der Scheibe 12 und der Anbringung 14 für die Scheibe 12 drehfest
gelagert und umfasst eine Anbringungsplatte 46 an der Innenseite
der Scheibe 12, einen Sattel 48, der sich von
der Anbringungsplatte 46 nach außen über den Außenumfang der Scheibe 12 erstreckt,
und eine Stoppplatte 50 an der Außenseite der Scheibe 12.
Die gesamte Struktur ist bezüglich
der Scheibe 12 mittels einer Verbindungsstruktur (nicht
dargestellt) ortsfest und nicht drehbar an dem Körper des Fahrzeugs befestigt.
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Die
Reibungselemente 16 und 18 umfassen Beläge 52, 54 aus
einem Reibmaterial. Der Reibmaterialbelag 52 des aktiven
Reibungselements 16 ist mit einer Metallgrundplatte 56 verbunden.
Der Belag 54 des Reibungselements 18 ist mit der
Stoppplatte 50 verbunden. Die Grundplatte 56 ist
verschiebbar auf dem Sattel 48 montiert, um sich axial
in eine Richtung zu bewegen, die im Wesentlichen parallel zu der Radachse 30 ist.
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Der
Betätigungsmechanismus 24,
der einen primären
Betätigungsmechanismus 26 und
einen sekundären
Betätigungsmechanismus 28 umfasst,
wird nun detaillierter beschrieben. Der primäre Betätigungsmechanismus 26 umfasst
eine hydraulische Kolben- und Zylinderanordnung 58, die
auf der Anbringungsplatte 46 montiert ist, zur Betätigungsbewegung
des Kolbens entlang der Betätigungsachse 60,
wodurch die Struktur 62 (welche die Form eines geflanschten
[siehe 4] teilzylindrischen Druckrings 62 hat,
der verschiebbar in dem Kolben 64 des Zylinders 66 aufgenommen
ist und eine Verlängerung
des Kolbens bildet) gegen die Grundplatte 56 des aktiven
Reibungselements 16 anliegt. Details dieser Anordnung werden
nachfolgend genauer mit Bezug auf 6 beschrieben.
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Die
kopfseitige Kammer 68 zwischen dem Kolben 64 und
dem Zylinder 66 ist durch eine Öffnung 70 mit dem
hydraulischen Steuersystem für
das primäre
(durch das Fußpedal
betätigte)
Bremssystem des Fahrzeugs verbunden.
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Der
sekundäre
Betätigungsmechanismus 28 umfasst
einen Hebelmechanismus 72, der auf der axial ortsfesten
Struktur montiert ist, die durch den Sattel 48 und die
Anbringungsplatte 46 gebildet ist, um sich im Uhrzeigersinn
aus der in durch gezogenen Linien in 5 dargestellten
Stellung um eine Hebelachse 74 zu drehen.
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Der
Hebelmechanismus 72 umfasst ein gegabeltes Hebelelement 76,
das gespreizt auf der Kolben- und Zylinderanordnung 58 des
primären
Betätigungsmechanismus 26 sitzt.
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Wie
bereits erwähnt,
sind der primäre
und der sekundäre
Betätigungsmechanismus 26 und 28 so
aufgebaut, dass sie völlig
unabhängig
voneinander sind, so dass der Druck, der von jedem Mechanismus auf
das aktive Reibungselement 16 ausgeübt wird, das Reibungselement über einen
Weg erreicht, der unabhängig
und getrennt von dem Druck des anderen Mechanismus ist. Daher wird
im Falle des primären
hydraulischen Betätigungsmechanismus 24, der
den Kolben 64 und den Zylinder 66 umfasst, der Druck
direkt von dem Kolben 64 aus durch den Druckring 62 auf
das aktive Reibungselement 16 übertragen. In dem Druckring 62 ist
ein Schlitz ausgebildet (in 4 nicht
dargestellt, aber durch den Schlitz 78 in 6 verdeutlicht),
um zu ermöglichen, dass
die beiden Hebelarme 80, 82, die gespreizt auf der
Kolben- und Zylinderanordnung 58 sitzen, durch eine Betätigungsstange 84 (6)
miteinander verbunden werden, die in dem Schlitz 78 mit
Spielraum aufgenommen ist. Die Stange 84 ist mit einer
glatt gekrümmten,
profilierten, zentralen Betätigungserhebung 86 versehen,
um gegen die Grundplatte 56 des aktiven Reibungselements 16 allgemein
in deren zentralem Bereich und etwa auf der Betätigungsachse 60 der
Kolben- und Zylinderanordnung 58 anzuliegen.
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Es
ist daher ersichtlich, dass die beiden Betätigungsmechanismen 26 und 28 in
der Tat vollständig
unabhängig
voneinander sind, was ihre Betätigungsweise
des aktiven Reibungselements 16 betrifft. Das ist darauf
zurückzuführen, dass
jeder von ihnen unabhängig
Druck auf das Reibungselement über
einen Druckweg ausüben
kann, der keine Teile mit dem anderen Mechanismus gemeinsam hat
und den Druck in der Tat auf die Grundplatte des Reibungselements
an einer Stelle ausübt,
die seitlich von (und doch im Allgemeinen symmetrisch zu) der Stelle
beabstandet ist, an der der andere Betätigungsmechanismus seinen Druck
ausübt.
Daher übt der
Hebelmechanismus 72 seinen Druck im Allgemeinen auf der
Betätigungsachse 60 und
der primäre Betätigungsmechanismus 28 seinen
Druck um das teilzylindrische Profil des Druckrings 62 herum
aus. Desweiteren ist die Tiefe des Schlitzes 78 so gewählt, dass
der Druckring keinen Druck durch die Betätigungsstange 84 und
die Betätigungserhebung 86 auf die
Grundplatte 56 aus üben
kann, da der Druckring gegen die Grundplatte anliegt und genügend Spielraum
in dem Schlitz 78 lässt,
so dass die Betätigungserhebung 86 dann
nicht gegen die Grundplatte anliegt.
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Es
wird davon ausgegangen, dass die Betriebsweise der Bremse 10 nun
klar ersichtlich ist. Die Hydraulikdruckbetätigung des primären Betätigungsmechanismus 26 wird
dazu führen,
dass sich der Kolben 64 zu der Scheibe 12 bewegt
und dadurch bewirkt, dass das aktive Reibungselement 16 mit
der Scheibe in Anlage gelangt und eine geringe axiale Bewegung der
Scheibe zu dem feststehenden Reibungselement 18 hin bewirkt,
was dazu führt,
dass die Beläge 52, 54 mit
den abgewandten Seiten der Scheibe in Reibungskontakt kommen und
die Bremse greift.
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Das
Betätigen
des sekundären
Betätigungsmechanismus 28 durch
Anwenden einer Spannkraft in dem Kabel 88, das mit dem
Hebelmechanismus 72 verbunden ist, bewirkt eine winklige
Bewegung de Hebelelements 76 um die Hebelachse 74 aus
der mit durchgezogenen Linien in 5 gezeigten
Stellung in die mit gestrichelten Linien gezeigte Stellung und bewirkt
eine ähnliche
Betätigung
des aktiven Reibungselements 16, einen Reibungskontakt
desselben mit der Scheibe 12 und führt zu einer Anlage des passiven
Reibungselements 18 gegen die abgewandte Seite der Scheibe.
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Bezüglich der
Einstellmechanismen zum Kompensieren des Verschleißes der
Reibungselemente 16 und 18 ist in 5 in
durchgezogenen und gestrichelten Linien die Stellung des Hebelelements 76 des
Hebelmechanismus 72 in ihren Extremstellungen gezeigt,
die dem verschlissenen bzw. nicht verschlissenen Zustand der Reibbeläge 52, 54 entsprechen.
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Um
den Verschleiß der
Reibbeläge
zum kompensieren, ist in den 6 und 6A ein
Einstellmittel 90 dargestellt, das auf der Platte 46 montiert
und ausgebildet ist, einen Hebelzapfen 92, der die Hebelachse 74 des
Hebelmechanismus 72 definiert, zu dem aktiven Reibungselement 16 hinzubewegen,
wenn die Reibungselemente verschließen.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
des Einstellmechanismus ist in den 6 und 6A dargestellt. Die 6 und 6A sind
mit Bezugszeichen versehen, die denen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
entsprechen, jedoch zeigen diese Figuren die allgemeine Anordnung
des Einstellmittels zum Bewegen des Zapfens des Hebelmechanismus,
wie oben erwähnt.
Daher ist der Hebelzapfen 92 auf einem sektorförmigen Einstellelement 94 getragen, das
durch eine Zugfeder 96 vorgespannt ist, die dazu dient,
das Einstellelement um einen Einstellzapfen 97 nach außen zu drehen
(zu der Scheibe 12 hin), während der Hebelzapfen 92 linear
in einem Schlitz 98 geführt
ist, der in einer Führung 100 ausgebildet ist,
in der ein zylindrischer Stopper 101 (siehe 6A)
montiert ist, der konzentrisch auf einem Stift 102 angeordnet
ist.
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Wie
in 6 gezeigt, ist das Hebelelement 76 durch
eine Druckfeder 104 in seine gelöste Stellung vorgespannt. Bei
Verschleiß der
Beläge 52, 54 bewegt
sich der Zapfen 92 zunehmend nach außen in den Schlitz 98,
wodurch der Belagverschleiß kompensiert
wird und das Hebelelement 76 immer in dieselbe Ruhestellung
zurückkehrt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 7 ist ein Einstellmittel 106 grafisch
dargestellt, bei dem der Hebelmechanismus 108 vorgesehen
ist, der ein Hebelelement 110 umfasst, (das das aktive
Reibungselement 16 betätigt),
um zunehmend seine Abmessungen je nach Verschleiß der Reibungselemente zu ändern. Diese
zunehmende Änderung
der Abmessungen ist durch ein Einstellelement 112 sichergestellt,
das auf dem Hebelelement 110 montiert ist, um sich unter
der Steuerung eines Sperrmechanismus, der graphisch mit 116 dargestellt
ist, zunehmend um eine Einstellachse 114 zu drehen, wobei
der Sperrmechanismus auf den Reibbelagverschleiß anspricht.