DE6607122U - Innenbackenbremse mit kugelgelagertem spreizkeil - Google Patents

Description

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Unser Zaldien

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Deutsche Perrot-Breiuse (kibH, Mannheim-Friedrichsfeld Innenbackenbremse mit kugelgelagertem Spreizkeil

Die Neuerung bezieht sich auf eine Innenbackenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Paar über Druckstücke auseinander spreizbarer Bremsbacken, einem der Spreizbetätigung dienenden Keil, der zwischen die Druckstücke eintreibbar ist, und zwischen die Druckstücke und den Keil eingeschalteten, der Reibungsverminderung dienenden Kugeln.

Um die Reibung zwischen dem Keil und den Druckstücken von Innenbackenbremsen auf ein Minimum zu beschränken, ist es üblich, Rollen zwischen diese Bauteile einzufügen. Diese können verhältnismässig nohe Kräfte übertragen, neigen jedoch trotz einer Führung in einem Käfig od.dgl. zum Verkanten, wodurch Reibung und erhöhter Verschleiss verursacht wird und unter Umständen eine Deformierung des Käfigs eintreten kann.

Es sind auch bereits Bremsen bekannt, bei denen statt Rollen Kugeln zwischen den Betätigungskeil und die Dmekstücke ein-

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geschaltet sind. Üngeführte Kugeln haben jedoch den Nachteil, dass sie ihre Lage unkontrolliert verändern können, wenn beispielsweise durch Hängenbleiben einer Bremsbacke beim Loslassen der Bremse ein Spiel zwischen Keil und Druckstücken auftritt. Geführte Kugelr jedoch führen dazu, dass beim Verschieben des Keils viel Kraft durch Beibarbeit der Kugeln in den Führungsrinnen verloren geht. Sine weitere Schwierigkeit der bekannten Konstruktionen ist. dass die Kugelrollflächen zwischen der Kugel und dem Keil bzw. dem Druckstück nur geringe Flächeapressung zulassen und insofern nur massigen Belästig gewachsen sind, da sich die Kugeln bei höherer Belastung in die Laufbahnflächen eindrücken. Für Hochleistungsbremsen mit erheblicher Betätigung-skraft ist die bekannte Art der Reibungsverminderung über Kugeln also nicht geeignet.

Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse der genannten Art zu schaffen, die bei robusier Konstruktion erhebliche Bremsbetätigungskräfte reibungsarm verarbeiten kann.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, dass die Kugeln sowohl in den Seitenflächen des Keils als auch in den dagegen stehenden Stirnflächen der Druckstücke in Laufrinnen geführt sind, deren zu einer mittleren Schnittlinie zu verlaufende Seitenflächen im Querschnitt jeweils eine Krümmung aufweisen, die geringer als die Krümmung des Kugelmeridians ist.

Durch diese Ausbildung wird eine Vierpunktauflage äer Kugeln erreicht, durch die die zu übertragende Betätigungskraft auf I je zwei Berührpunkte auf jeder Seite der Kugel aufgeteilt wird. Je nach Y/ahl der Konstruktionsparameter kann dadurch die übertragbare Kraft je Kugel gegenüber der Zweipunktauflage nahezu verdopffilt werden. Sofern die Laufrinnen ebene Seitenflächen haben, so dass sie also dreieckigen Querschnitt aufweisen und die Krümmung gleich 0 ist, sind zwar die Druckstücke und der Keil leicht und billig herstellbar, jedoch is^c die zulässige Andrückkraft je Be- _t rührpuukt verbaltnisiaäsaig niedrig. Eine solche Konstruktion ist

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also nur für einfachere, leichtere Bremsen geeignet. Gemäss einer vorzugsweisen Ausführungsform der neuerungsgemässen Innenbackenbremse sind jedoch die Seitenflächen jeder laufrinne zwei gleichgrosse Kreiszylindermantelausschnitte gleicher Krümmung. Im Querschnitt sind die Laufrinnen also aus zwei Kreisbogenstücken zusammengesetzt, von denen jeder einen Berührpunkt mit der in die Laufrinne gepressten Kugel bietet. Durch diese gekrümmte Ausbildung, also bei einer Krümmung der Seitenflächen ungleich 0, kann eine sehr hohe, je Kugel zu übertragenden Kraft zugelassen werden. Für eine Optimierung der Kraftübertragung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Laufrinnen im Keil und in den Bruckstüoken gleichen Querschnitt aufweisen. Die Kräfte sind dann symmetrisch zum Kugelmittelpunkt angeordnet und verlaufen durch diesen. Dadurcih kann die Belastbarkeit der Kugeln voll ausgenützt werden, und sie rollen auch bei Belastung einwandfrei ab, während sie bei unterschied liehen Quersennitten teilweise gleiten und schnell verschleissen wurden.

Die zulässige Aufpresskraft der Kugel an einer Berührstelle in der Laufrinne wird durch die Konstruktion bestimmt. Insbesondere sind hierfür die Schmiegung, die als das Verhältnis des Kugel radius zum Krümmungsradius der Auflagefläche in einer zum Verlauf der Laufrinne rechtwinkligen Ebene definiert ist, sowie der Druckwinkel oc, der als Winkel zwischen dem Kugelradius durch den Auflagepunkt und der durch den Kugelmittelpunkt gelegten Wirkungslinie der resultierenden übertragenen Kraft definiert ist, der Kugeldurchmesser und schliesslich der Elastizitätsmodul der aufeinander gepressten Materialien bestimmend. Die Y/ahl des Kugeldurchmessers wird zumeist von den vorgegebenen Abmessungen der Bremse abhängig sein, und es können insbesondere die beiden erstgenannten, die Aus gestaltung der Laufrinne betreffenden Faktoren für eine Optimierung der Bremse gewählt werden.

Gemäss einer vorzugsweisen Ausführungsform der Neuerung beträgt die Schmiegung der Kugeln auf jeder der Seitenflächen der

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Laufrinnen etwa 0,8 bis 0,98, als besonders vorteilhaft wird ein Schmiegungswert im Bereich von 0,94 bis 0,98 angesehen. Der erwähnte Druckwinkel liegt bevorzugt zwischen 15° und 45° bzw. schliessen die durch die Auflagepunkte der Kugel in der Laufrinne gelegten Kugelradien einen Winkel zwischen 30° und 90° ein.

Es hat sich nämlich hinsichtlich der in einem Auflagepunkt übertragbaren, kugelradiaigerichteten Kraft erwiesen, dass sie in besonders erheblichem Masse von der Schmiegung abhängt. Bei konstantem Kugeldurchmesser sei beispielsweise bei einer Schmiegung = 0» also bei einer Auflage der Kugel auf einer Ebene, diese Krafi 100 #; bei der Schmiegung = 0,5 ist sie dann 154 1°\ bei einer Schmiegung = 0,98 ist sie 715 i°\ und bei einer Schmiegung = 0,99 ist sie 960 1°. Die Annäherung an sehr grosse Schmiegung wird deshalb angestrebt, ihr ist jedoch durch die Fertigung und die tragbaren Toleranzen eine Grenze gesetzt.

Die bevorzugte Bemessung des Druckwinkels oc deckt ebenfalls so etwa einen optimalen Bereich, da sich einerseits ein zu grosses^ oc in einer Verringerung der sich bei konstanter Auflagekraft erge-ί benden resultierenden gesamten übertragbaren Kraft der Kugel auswirkt, andererseits jedoch eine zu kleine Wahl des Winkels ac fertigungstechnische Schwierigkeiten bietet. Da die im Fall eines kleinen Druckwinkels «c hohen Fertigungskosten mit der bei der Wahl eines grossen Druckwinkels oc möglicherweise notwendigen schwererer Ausführungsform der Bremsbetätigungsvorrichtung nicht in für alle Anwendungsbereiche angebbarer exakter Form verglichen werden können, muss als optimaler ein verhältnismässig weiter Bereich angesehen werden. Für die Bemessung des Druckwinkels ist weiterhin zu erwägen, dass durch zu grosse Wahl dieses Winkels die Eeibung des Kugellaufs erhöht wird, .insbesondere bei hoher Schmiegung.

Um im Falle der Wahl eines sehr klernen Druckwinkels oc die Führung der Kugeln in den dann sehr flachen Laufrinnen nicht zu ge fährden, ist es weiterhin empfehlenswert, die Kugeln in einem Käfig zu führen. Dies trägt zur erhöhten Sicherheit der neuerungsgemassen Bremse bei. _5_

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 eine grösstenteils geschnittene Draufsicht auf eine Spreizbetätigungsvorrichtung einer neuerungsgemässen Innenbackenbremse,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt in einer Ebene IL-II der Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt in einer Ebene III-III der Fig. 1.

Ein am Brömsentrüger ortsfest montiertes Gehäuse 1 ist durch einen Flassch 2 verschlossen, der in seiner zentralen Bohrung einen zur Betätigung eines Keils 3 vorgesehenen, durch ein Druckmedium beaufschlagbaren Kolben 4 aufweist. Der Kolben 4 ist mit einem nach aussen ragenden Schaft 5 versehen, so dass der Keil 3 auch von einem am Flansch zu befestigenden Federspeicher oder mittels Hebel über ein Gestänge beaufschlagt werden kann. Das Gehäuse 1 dient ferner zur Aufnahme von Druckstücken 6, die Teile von selbsttätig arbeitenden Nachstellvorrichtungen bilden, die über je einen Gewindebolzen 7 rait (nicht gezeigten) Bremsbacken einer Innenbackenbremse zusammenwirken. Zwischen dem Keil . und den gegen Verdrehen gesicherten Druckstücken 6 der Nachstellvorrichtungen siad Kugeln 8 eingeschaltet, die in einem Käfig <* geführt werden. Der Käfig wird durch zwei Nasen 10 (Fig, 3) lose auf dem Keil gehalten und verhindert ein Herausfallen der Kugeln. Ein Federteller 11 dient gleichzeitig als oberer Anschlag für Käfig und Kugeln. Eine Bückzugfeder 12 hält den Keil in ständigem Kraftschluss mit dem Kolben 4.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Kugelanordnung in vergrössertem Masstab. Die Kugel 8 ist hierbei sowohl im Druckstück ( als auch im Keil 3 je in einer Laufrinne 13 geführt, von denen jede aus zwei gekrümmten, im Querschnitt kreisbogenförmigen Teil-

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flächen gegen das Druckstück zu begrenzt ist. Die in den laufrinnen 13 liegenden Kugeln 8 liegen somit auf jeder Seita auf zwei Auflagepunkten in der laufrinne 13 auf. In jedem Auflagepunkt ist eine Kraft P, die von der zulässigen Flächenpressung im Bereich dieses Punktes abhängig ist, übertragbar. Die Grosse der im Bereich eines Auflagepunktes für die Übertragung einer Kraft P zur Verfügung stehenden Fläche hängt ausser von dieser Kraft P und der Schmiegung, also dem Verhältnis der Krümmungsradien r zu r¹ noch vom Elastizitätsmodul der verwendeten Materialien ab.

Die Kugelradien durch die Auflagepunkte schliessen mit der Richtung der über die Kugel übertragbaren Kraft einen Druckwinkel ; cc ein. Die über die Kugel übertragbare Kraft

P¹ = 2 . P . cosoo. ^!

Da die Laufrinnen 13 im Keil 3 und im Druckstück 6 jeweils ' mit gleichem Querschnitt ausgeführt sind, sind die an den Auflage-! punkten übertragenen Kräfte P symmetrisch zum Kugelmittelpunkt an-! geordnet, und die Verbindung gegenüberliegender Auflagepunkte ver-j läuft durch den Kugelmittelpunkt. Weiterhin hat durch die gezeich-j nete Anordnung der Rollkreis der Kugel 8 sowohl auf der einen Seite als auch auf der anderen Seite bzw. sowohl im Druckstück 6 als auch im Keil 3 gleichen Durchmesser, so dass sich ein sauberes Abrollen bei Bremsbetätigung ergibt.

Claims (7)

Schutzansprüche :

1. Innenbackenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Dinöestens einem Paar über Druckstücke auseinander spreizbarer 3remsbacken, einem der Spreizbetätigung dienen Keil, der zwischen äie Druckstücke eintreibbar ist, und zwischen die Druckstücke und den Keil eingeschalteten, der Reibungsverminderung dienenden Kugeln, dadurch gekennzeichnet, dass'die Kugeln (8) sowohl in den Seitenflächen des Keils (3) als auch in den dagegen stehenden Stirr flächen der Druckstücke (6) in laufrinnen (13) geführt sind, deren zu einer mittleren Schnittlinie zu verlaufende Seitenflächen im querschnitt jeweils eine Krümmung aufweisen, die geringer als die krümmung des Kugelmeridians ist.

2. Innenbackenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasj die Seitenflächen jeder Laufrinne (13) zwei gleichgrosse ireiszylinderawntelausschnitte gleicher Krümmung sind.

3. Innenbackenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichaet, dass die Laufrinnen (13) im Keil (3) und in den Druckstücken (6) gleichen Querschnitt aufweisen (Fig. 2).

4. Innenbackenbremse nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet jurch eine Schmiegung zwischen den Kugeln (8) und den Laufrinnen (13) auf jeder der Seitenflächen der Laufrinnen (13) im Bereich vor 3,8 bis 0,98.

5. Innenbackenbremse nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch 3ine Schmiegung im Bereich von 0,94 bis 0,98.

6. Innenbackenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dajurch gekennzeichnet, dass die durch die Auflagepunkte der Kugel (£ Ln der Laufrinne gelegten Kugelradien einen Winkel (2oc) zwischen 50° und 90° einschliessen.

7. Innenbackenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (8) in einem Käfig (9) geführt sind.