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Die
Erfindung betrifft eine Aktuatorbaugruppe für eine Kugelbremse.
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Bremsen
der hierin als Kugelbremsen bezeichneten Art sind bekannt und umfassen
einen Aktuator mit zwei Aktuatorelementen, die im Gebrauch durch
Kugeln oder Rollen auseinandergedrückt werden, die auf durch nach
innen weisende Flächen
der Elemente gebildete Rampen wirken, wenn die Aktuatorelemente
relativ zueinander verschoben werden. Die Aktuatorelemente dienen
normalerweise dazu, Reibklötze
mit Bremsflächen
einer Fahrzeugkarosserie in Kontakt zu bringen.
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Die
US 3,885,650 zeigt einen
Kugelaktuator für
eine Bremse. Die
US 2,922,317 zeigt
eine Spieleinstellvorrichtung für
Bremsnocken.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Aktuatorbaugruppe für
eine Kugelbremse nach dem beigefügten Anspruch
1 bereitgestellt. Dies erleichtert die bequeme und wirksame Bereitstellung
einer im Wesentlichen konstanten Beziehung zwischen der durch einen
Fahrer auf das Seil ausgeübten
Kraft und der durch die Aktuatorbaugruppe bereitgestellten Bremskraft
während
der Betriebslebensdauer eines Satzes von Bremsbelägen.
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Der
Nocken kann vorzugsweise durch einen Hebel bewegt werden.
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Damit
kann der Abnutzung des Bremsbelags leichter Rechnung getragen werden,
indem die Position "Bremse
Aus" der Aktuatorelemente
relativ zueinander eingestellt wird, und für den Hebel wird ein relativ
kleiner Betriebsverstellweg insgesamt sichergestellt. Der für die Hebelbewegung
erforderliche Raum ist also über
die gesamte Betriebslebensdauer der Bremse verkleinert. Außerdem wird
es leichter, eine konstante Beziehung zwischen einer auf den Hebel
wirkenden Eingangskraft und der resultierenden Bremskraft aufrechtzuerhalten.
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Der
Hebel kann vorzugsweise durch ein Seil betätigt werden. Durch Bereitstellen
einer Einstellung des Seilverstellwegs an der Aktuatorbaugruppe
wird die relative Anordnung des Seils und der Aktuatorbaugruppe
im Wesentlichen konstant gehalten, womit eine im Wesentlichen konstante
Beziehung zwischen der Eingangskraft und der Bremskraft weiter erleichtert
wird.
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Der
Nocken und der Hebel können
um einen gemeinsamen Schwenkpunkt auf einem der Aktuatorelemente
schwenkbar gelagert sein.
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Die
Einstellung der relativen Lage des Hebels und des Nockens erfolgt
ganz bequem durch Einstellen der Winkelposition des Nockens um den gemeinsamen
Schwenkpunkt relativ zu dem Hebel.
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Vorzugsweise
ist der Nocken so geformt, dass die Bewegung eines an dem anderen
Aktuatorelement angebrachten Nockenabtasters im Wesentlichen proportional
ist zur Bewegung des Hebels.
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Vorzugsweise
hat der Nocken eine erste Nockenfläche zum Angreifen an dem Nockenabtaster und
eine zweite Nockenfläche
zum Angreifen an der Einstelleinrichtung.
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Die
erste Nockenfläche
kann so geformt sein, dass die Bewegung des Nockenabtasters im Wesentlichen
proportional ist zur Bewegung des Hebels.
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Vorzugsweise
ist die Baugruppe mit Einstellmitteln versehen, die betätigt werden
können,
um die resultierende relative Verschiebung der Aktuatorelemente
für alle
Bedingungen einer Bremsbelagabnutzung im Wesentlichen proportional
zum Verstellweg des Seils zu halten.
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Die
Einstellmittel können
betätigt
werden, um die relative Lage des Nockens und des Hebels einzustellen.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nun eine Ausführungsform
derselben lediglich beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben;
darin zeigen:
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1 eine
Endansicht einer Aktuatorbaugruppe in einer Kugelbremse;
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2 eine
Seitenansicht der Baugruppe;
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3 eine
schematische Darstellung der Lage eines Nockens der Baugruppe, bei
der die Bremsbeläge
nicht abgenutzt sind, und in einem Aus-Zustand der Bremse entsprechend den
in 1 dargestellten Bedingungen; und
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4 eine
schematische Darstellung der Lage des Nockens bei angelegter Bremse
und mit abgenutzten Bremsbelägen.
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Die
in 1 und 2 dargestellte Kugelbremse umfasst
ein Gehäuse 1,
das fest an einer Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) befestigt
werden kann, und Bremsflächen 2,
die relativ zu dem Gehäuse
befestigt sind. Ein Aktuator 3 mit ersten und zweiten Aktuatorelementen 4, 5 ist
in dem Gehäuse 1 zwischen
den beiden Bremsflächen 2 angeordnet. Zwischen
jedem Betätigungselement 4, 5 und
der jeweiligen Bremsfläche 2 ist
jeweils eine Reibscheibe 6 angeordnet, die mit Reibklötzen 7 versehen
ist. Die Reibscheiben 6 sind in EP-A-1 091 136 näher offenbart.
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Zum
Betätigen
der Bremse werden die Aktuatorelemente 4, 5 im
Winkel relativ zueinander verschoben. Kugeln 8, die zwischen
in Umfangsrichtung geneigten Rampenflächen 9 wirken, die
durch jeweilige nach innen weisende Flächen der Aktuatorelemente 4, 5 gebildet
werden, treiben dann die Aktuatorelemente 4, 5 gegen
die Wirkung von Federn 10 in einer Richtung quer zur Richtung
der relativen Verschiebung der Aktuatorelemente 4, 5 auf
eine in der Technik bekannte Weise auseinander. Die Klötze 7 der
Reibscheiben 6 werden somit gegen die Bremsflächen 2 gedrückt, wodurch
die Bremse angelegt wird.
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Wenn
sie zum Beispiel in ein Fahrzeug eingebaut sind, können die
Reibscheiben 6 im Gebrauch mit einer Welle (nicht dargestellt)
verbunden werden, um sich mit dieser zu drehen, und mit der Bremse
wird dann die Drehung der Welle abgebremst. Bei der in den Figuren
dargestellten speziellen Ausführungsform
sind Keilnuten 11 vorgesehen, um die Reibscheiben 6 mit
einer Wellenbaugruppe (nicht dargestellt) zu verbinden. Wenn die
Bremse in Form einer Fahrzeughandbremse bereitgestellt ist, kann
die abgebremste Welle eine Getriebewelle sein.
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Jedes
Aktuatorelement 4, 5 ist mit einem jeweiligen
Ansatz 4a, 5a versehen. Der Ansatz 5a ist mit
einem Nockenabtaster in Form einer Rolle 12 mit einer Oberfläche 12a versehen.
Der Ansatz 4a hat eine bei 13 allgemein dargestellte
Bremsbetätigungsbaugruppe,
die für
eine Winkelverschiebung mit dem Aktuatorelement 4 um einen
Schwenkpunkt 14 schwenkbar daran angebracht ist. Die Bremsbetätigungsbaugruppe 13 kann
durch einen Seilzug betätigt
werden, der einen äußeren Mantel 15 hat,
der gegen einen Ansatz 16 auf dem Aktuatorelement 4 stößt, und
einen inneren Seilabschnitt 17, der an der Bremsbetätigungsbaugruppe 13 schwenkbar
angebracht ist.
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Die
Bremsbetätigungsbaugruppe 13 umfasst ein
Verschiebungselement in Form eines Nockens 18, der mit
einem Hebel 19 an dem Ansatz 4a angebracht ist,
um zusammen mit dem Hebel 19 eine Schwenkbewegung um den
Schwenkpunkt 14 auszuführen.
Der Nocken 18 kann durch Einstellmittel in Form einer Stellschraubenbaugruppe 20 um
den Schwenkpunkt 14 relativ zu dem Hebel 19 verdreht werden.
Der Hebel 19 kann aus Metallblech gefertigt sein und kann
mit einem Halteabschnitt 21 versehen sein, um die Stellschraubenbaugruppe 20 aufzunehmen
und zu halten. Bei der in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
wurde der Halteabschnitt 21 teilweise aus der Ebene des
ursprünglichen
Metallblechs herausgebogen und an die Seite des Hebels 19 geschweißt.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform (nicht
dargestellt) kann eine getrennt gefertigte Halterung an den Hebel 19 geschweißt sein,
um die Stellschraubenbaugruppe 20 aufzunehmen und zu halten.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform (nicht
dargestellt) kann ein automatisches Einstellmittel bereitgestellt
sein, um die Winkelposition des Nockens 18 relativ zu dem
Hebel 19 entsprechend dem Betrag der Abnutzung des Bremsbelags
automatisch einzustellen, um den Abstand zwischen den Reibklötzen 7 und
den Bremsflächen 2 automatisch innerhalb
vorgegebener Grenzen zu halten.
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Die
Stellschraubenbaugruppe umfasst eine Stellschraube 20a und
eine Sicherungsmutter 20b. Eine Endfläche der Schraube 20a wirkt
gegen eine Fläche 18a des
Nockens 18, um bei der in 1 gezeigten
Ausrichtung eine Bewegung des Nockens 18 gegen den Uhrzeigersinn
unter dem Einfluss der von den Federn 10 auf das Aktuatorelement 5 ausgeübten Kraft
zu verhindern. Die Bewegung des Nockens weg von der Stellschraube 20a (bei
der in 1 dargestellten Ausrichtung nach oben) wird durch
diese durch den Ansatz 5a und den Nockenabtaster 12 wirkende
Federkraft eingeschränkt.
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Um
den Nocken 18 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Hebel 19 zu
verstellen, wird die Sicherungsmutter 20b gelockert und
die Schraube 20a in Bezug auf die Aktuatorbaugruppe nach
innen geschraubt (bei der in 1 dargestellten
Ausrichtung nach oben). Die Endfläche der Schraube wirkt gegen
die Fläche 18a,
was eine Nockenwirkung bereitstellt, um den Nocken 18 gegen
die von dem Nockenabtaster 12 ausgeübte Kraft in eine neue Position
zu verstellen. Die Sicherungsmutter 20b wird dann wieder
angezogen, um die Schraube 20a in der neuen Position festzustellen.
Durch diese Einstellung werden die relativen Positionen der Aktuatorelemente 4, 5 im Aus-Zustand
der Bremse wirksam zurückgesetzt, und
das Seil 16, 17 hat einen kürzeren Verstellweg, um den
vollständig
aktivierten Zustand der Bremse zu erreichen.
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Um
die Bremse zu betätigen,
beaufschlagt ein Fahrer im Gebrauch das Seil 16, 17 mit
einer in Längsrichtung
wirkenden Kraft. Diese Kraft wird durch den Hebel 19 auf
den Nocken 18 übertragen, der
sich um den Schwenkpunkt 14 dreht und auf die Abtasterfläche 12a wirkt,
um die Aktuatorelemente 4, 5 im Winkel relativ
zueinander zu verschieben.
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Der
Aktuator 3 insgesamt kann sich nicht relativ zu dem Gehäuse 1 drehen,
weil ein Ansatz 22, 23 auf jedem Aktuatorelement 4, 5 mit
einem jeweiligen Konstruktionselement 24, 25 der
Bremse zusammenwirkt.
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In 3 und 4 ist
die Winkelposition des Nockens 18 um den Schwenkpunkt 14 für den Aus-Zustand
der Bremse mit neuen Bremsbelägen (3)
und im Anschluss an die Einstellung für den Ein-Zustand der Bremse
mit vollständig
abgenutzten Bremsbelägen
(4) dargestellt. In 3 und 4 sind
außerdem
drei Positionen einer Schwenkverbindung 26 dargestellt,
die das Seil 16, 17 und den Hebel 19 miteinander
verbindet. Position A veranschaulicht die Position der Verbindung
bei ausgeschalteter Bremse. Position B veranschaulicht die Position
bei vollständig
eingeschalteter Bremse, wobei der Nocken 18 so eingestellt
ist, dass es einen Mindestabstand zwischen den Reibklötzen 7 und
den Bremsflächen 2 gibt.
Position C veranschaulicht die Position bei vollständig eingeschalteter
Bremse kurz vor dem Einstellen, wobei der Nocken 18 so
positioniert ist, dass es einen maximal zulässigen Verstellweg des Hebels
gibt.
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Sobald
im Gebrauch der Verstellweg zwischen Position A bei ausgeschalteter
Bremse und der Position bei abgenutzter Bremse eine vorbestimmte
Größe erreicht,
d.h. Position C, wird die Stellschraubenbaugruppe 20 betätigt, um
die Winkelposition des Nockens 18 um den Schwenkpunkt 14 relativ
zu dem Hebel 19 einzustellen. Dies bewirkt eine entsprechende
Einstellung in der relativen Lage der Aktuatorelemente 4, 5 im
Aus-Zustand der Bremse, wodurch die Abnutzung des Bremsbelags kompensiert
wird, indem ein Mindestabstand zwischen den Reibklötzen 7 und
den Bremsflächen 2 bereitgestellt
wird. Infolge dieser Einstellung wurde der Verstellweg der Hebel/Seil-Verbindung 26 im
eingeschalteten Zustand der Bremse entsprechend eingestellt, um
eine neue Ein-Position
der Bremse analog zu Position B bei eingeschalteter Bremse bereitzustellen,
als die Beläge
neu waren. Wenn im Anschluss an die Einstellung ein vorbestimmter
Betrag einer weiteren Abnutzung aufgetreten ist und der Verstellweg
des Seils zwischen den Positionen "Bremse Aus" und "Bremse Ein" wieder größer geworden ist, kann unter
Verwendung der Stellschraubenbaugruppe 20 wie oben eine
weitere Einstellung vorgenommen werden.
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Die
Begrenzung des maximalen Seilverstellwegs über die Lebensdauer eines Satzes
von Bremsbelägen
stellt auf diese Weise sicher, dass die Bewegung des Hebels 19 minimiert
ist. Dies erleichtert die Unterbringung des Hebels in einem relativ
beengten Raum in dem Gehäuse 1.
Ferner ist der Nocken 18 so geformt, dass die relative
Winkelverschiebung der Aktuatorelemente 4, 5 im
Wesentlichen proportional ist zum Seilverstellweg über den
gesamten Bereich des Seilverstellwegs, der möglich ist, bevor die Einstellung
des Nockens 18 erfolgt. Da die durch den Aktuator auf die
Reibscheiben 6 ausgeübte
quer gerichtete Kraft im Allgemeinen proportional ist zur relativen
Winkelverschiebung der Aktuatorelemente 4, 5, hat
die resultierende Bremskraft über
die gesamte Lebensdauer eines Satzes von Bremsbelägen eine insgesamt
konstante Beziehung zu der von einem Fahrer auf das Seil 16, 17 ausgeübten Kraft.
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Bei
einer typischen Ausführungsform,
wo der Nocken bei neuen Bremsbelägen
auf einen Mindestabstand von 0,2 mm pro Seite eingestellt ist, beträgt der Seilverstellweg
zum Anlegen der Bremse 29,8 mm, was eine Verschiebung der Rolle 12 um
3,043 mm bewirkt. Wenn der Nocken auf das Maß vollständig abgenutzter Beläge eingestellt
ist, bewirkt ein Seilverstellweg von 29,8 mm eine Verschiebung der Rolle 12 von
3,095 mm. Daraus geht also hervor, dass über die Lebensdauer der Bremsbeläge der Ausgangsverstellweg
(der Rolle 12) im Wesentlichen proportional ist zum Eingangsverstellweg
(des Seils 16, 17).
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In 3 und 4 ist
außerdem
ein Abstand d zwischen der Wirkungslinie der Kraft zwischen dem
Nocken 18 und der Rolle 12 und dem Drehmittelpunkt 30 der
Aktuatorelemente 4, 5 und ein Abstand e zwischen
der Wirkungslinie der Kraft zwischen dem Nocken 18 und
der Rolle 12 und dem Mittelpunkt des Schwenkpunkts 14 dargestellt.
Der Nocken ist so geformt und angeordnet, dass die Beziehung zwischen
den Abständen
d und e für
alle Betriebspositionen des Nockens 18 im Wesentlichen gleich
bleibt. Außerdem
bleibt der Abstand f zwischen der Wirkungslinie X des Seils 16, 17 und
dem Mittelpunkt des Schwenkpunkts 14 für alle Betriebspositionen des
Nockens im Wesentlichen konstant. Es dürfte daher klar sein, dass
die Beziehung zwischen der in Richtung X ausgeübten Kraft des Seils und dem über die
Rolle 12 um den Mittelpunkt 30 ausgeübten Drehmoment
im Wesentlichen konstant bleibt.
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Die
oben anhand der Zeichnungen beschriebene Aktuatorbaugruppe erleichtert
das Aufrechterhalten einer konstanten Bremsleistung, wenn sich die Bremsbeläge abnutzen.
Zwischen neuen und abgenutzten Bremsbelägen ist keine Änderung
in der Leistung feststellbar, wie dies bei Bremsbaugruppen normalerweise
der Fall ist, wo die Seillänge
eingestellt wird, um die Abnutzung der Bremsbeläge zu kompensieren. Verwendet
man den Nocken 18 als Aktuatorverschiebungselement in Verbindung
mit dem Hebel 19, ergibt sich eine günstige Hebelübersetzung
zum leichteren Anlegen der Bremse durch einen Fahrer, und die Konstruktion
des Nockenprofils erlaubt es, dieses Verhältnis auf einem im Wesentlichen
konstanten Niveau zu halten, wenn es zur Abnutzung des Belags kommt.
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Die
Leistung der Baugruppe wird stark verbessert, indem die Einstellung
in Abhängigkeit
von der Abnutzung des Bremsbelags durch Bewegen des Nockens 18 relativ
zu dem Hebel 19 erfolgen kann. Die Baugruppe sorgt für eine im
Wesentlichen konstante Verschiebung des Aktuators für einen
gegebenen Betrag des Seilverstellwegs, unabhängig von der Nockenstellung.
Außerdem
wird eine im Wesentlichen konstante Beziehung zwischen der Seilkraft und
der Bremskraft bereitgestellt.