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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Scheibenbremsen, und insbesondere
Verbesserungen bei Scheibenbremsen mit großer Kontaktfläche für größere Fahrzeuge
wie Lastwagen, Fahrzeuge mit Zugmaschine und Anhänger sowie anderen großrädrigen Fahrzeugen
und Luftfahrzeugen.
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Technischer
Hintergrund
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Die
kanadischen Patente 1,112,189 erteilt am 10. November 1981 und 1,140,486
erteilt am 1. Februar 1983 und US-Patent 4,102,438 erteilt am 25. Juli
1978 von Yvon Rancourt beschreiben eine Scheibenbremse für schwere
Landfahrzeuge, worin die Bremsschuhe mit der viel größeren Scheibenfläche in Kontakt
stehen, und ein geeignetes Bremsenkühlsystem vorgesehen ist, um
die Scheibe zu kühlen, was
auf diese Weise Scheibenbremsen für solche Fahrzeuge praktisch
anwendbar macht. Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung
zu diesem oben genannten Patent.
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Es
sind Bremssysteme bei verschiedenen Fahrzeugtypen verfügbar, die
eine positive mechanische Bremse des als ausfallsichere Bremse bekannten
Typs beinhalten, das heißt,
wo die Bremsen eingesetzt werden, wenn Druck von den Bremsen genommen
wird. US-Patent 3,547,234 von Cummins, 15. Dezember 1970 beschreibt
eine Betriebsbremse für
erdbewegende Lastwagen oder Traktoren, die ein hydraulisches Bremssystem
aufweist, das eine Mehrzahl von Scheiben verwendet, und diese Scheiben
sind durch eine Feder mechanisch vorgespannt, so dass eine ausfallsichere
Bremse vorgesehen ist. US-Patent 4,057,297, 8. November 1977 von
Beck et al. weist ein Bremssystem auf, das mittels einer Feder vorbelastet
ist und Scheiben des im Patent von Cummins be schriebenen Typs enthält. Dieses
durch Druckluft betriebene System verwendet eine Reihe von Ventilen,
um auf den Momentwandler ausgeübten
Druck zu modifizieren, um Schaden am Differential zu vermeiden.
Dies ist ein System, das in sehr schwerem Gerät verwendet wird, wie Traktoren
usw. Diese Patente stellen den Stand der Technik bezüglich ausfallsicherer
Bremsensysteme dar, die vorgespannte mechanische Vorrichtungen wie
Federn verwenden. Diese Strukturen sind kompliziert wegen der Notwendigkeit,
dass sie für
schwere Fahrzeuge geeignet sein müssen. Erforderlich ist ein
Bremsensystem vom ausfallsicheren Typ mit einfacher Konstruktion
unter Verwendung von pneumatischem Druck zur Lösung der Bremsen und unter
Verwendung einer einfachen Scheibenbremsenkonstruktion des Typs
wie er im Patent von Rancourt beschrieben ist, worin die Scheibe
an einer Adapterbuchse eines Rades am Fahrzeug angebracht ist und
das Bremsengehäuse
am Fahrzeug an einer feststehenden Achse angebracht ist.
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Es
wurde auch erkannt, dass Wärme
ein Hauptproblem bei kreisförmigen
Scheibenbremsen mit großer
Kontaktfläche
des in den obigen Patenten beschriebenen Typs ist. Es wurden mit
der Einführung
von belüfteten
Scheiben wie sie im US-Patent 4,102,438 beschrieben sind, große Fortschritte
bei der Verbesserung der Wärmeableitung
erreicht. Belüftete
Scheiben des beschriebenen Typs erfordern jedoch eine dickere Scheibe,
um die selbe Festigkeit zu erhalten. Es wurde beispielsweise gefunden,
dass es nicht möglich
ist, mehr als eine belüftete
Gusseisenscheibe in einem Bremsgehäuse im Rad unterzubringen,
was daher die Flexibilität
bei der Auslegung solcher Bremsen reduziert, speziell wenn mehrere Scheiben
von Vorteil sein können.
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Ein
weiteres Problem, das ernste soziale Auswirkungen hatte, ist Bremsenversagen
aufgrund von Verschleiß.
Derzeit gibt es keine bekannte zuverlässige Bremsenverschleißanzeige
zur Bestimmung der verbleibenden Lebensdauer eines speziellen Satzes
Bremsbeläge
auf einem Lastfahrzeug. Es ist notwendig, Gehäuseteile des Rades zu entfernen, um
die verbleibende Dicke der Beläge
und der Bremsscheibe zu untersuchen und zu messen. Da eine solche
Untersuchung die Stillstandzeit des Lastwagens oder Traktor-Anhängers verlängert, neigt
der Maschinist oder Fahrer dazu, eine solche Inspektion hinauszuzögern, was
manchmal verheerende Folgen hat, was bei Verkehrsunfällen aufgrund
von versagenden Bremsen bei solchen großen Fahrzeugen oft zu Todesfällen Unschuldiger
führt.
Die Druckschrift DE A 3606876 beschreibt ein Messinstrument zur Verwendung
durch einen Maschinisten, um den Verschleiß von Bremsen zu prüfen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenbremsenanordnung zur Verfügung zu
stellen, die verbesserte Mittel zum Verfolgen des Verschleißes in einer
Bremsenanordnung aufweist.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenbremse
für schwere
Straßenfahrzeuge
zur Verfügung
zu stellen, die auf mechanischen Mitteln zum Anwenden oder Betätigen der Bremsen
beruht.
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Eine
Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Scheibenbremsenanordnung auf wie sie in Anspruch 1 offenbart
ist.
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In
dieser Beschreibung bedeutet Feststell- oder Sicherheitsbremse den
Mechanismus, der es ermöglicht,
dass die Bremsen eingesetzt werden, wenn das Fahrzeug nicht in Benutzung
ist oder im Betrieb eine Fehlfunktion der Betriebsbremsen auftreten
sollte. Aktive oder Betriebsbremsen bezieht sich auf den Mechanismus,
der vorsieht, dass die Bremsen direkt durch den Maschinisten betätigt werden,
um das Fahrzeug zu verlangsamen, wenn es sich bewegt, um es zum
Halten zu bringen. Es versteht sich, dass Fahrzeug ein Luftfahrzeug
einschließt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nachdem
auf diese Weise die Natur der Erfindung allgemein beschrieben ist,
wird nun zu den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die als
Erläuterung
eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung zeigen, in denen:
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1 ein
fragmentarischer Axialquerschnitt ist, der durch eine Bremsenanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung gemacht ist;
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2 ein
vergrößerter fragmentarischer Querschnitt
eines Details der Bremsenanordnung ist;
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3 ein
weiterer vergrößerter fragmentarischer
Axialquerschnitt eines weiteren Details der Bremsenanordnung ist;
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4 eine
vergrößerte fragmentarische Frontansicht
der Bremsenanordnung ist;
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5 ein
horizontaler Querschnitt entlang der Linien 5-5 von 4 ist;
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6 eine
vergrößerte fragmentarische
Seitenansicht eines Details der vorliegenden Erfindung ist;
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7 ein
vergrößerter fragmentarischer
vertikaler Querschnitt entlang der Linien 7-7 von 6 ist;
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8 ein
vergrößerter fragmentarischer Querschnitt
eines in 1 gezeigten Details ist;
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9 eine
vergrößerte fragmentarische Frontansicht
der Bremsenanordnung ist, wobei Teile entfernt sind, um weitere
Details der vorliegenden Erfindung zu zeigen;
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10 ein
fragmentarischer Axialschnitt einer anderen Ausführungsform eines Details der
vorliegenden Erfindung ist;
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11 ein
vergrößerter fragmentarischer Axialschnitt
ist, der noch eine andere Ausführungsform
des in 10 gezeigten Details zeigt;
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12a eine schematische Ansicht einer Tellerfeder
ist, die in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
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12b ein Schaubild ist, das relative Federlastcharakteristiken
der Tellerfeder zeigt.
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Ausführungsarten
der Erfindung
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Mit
Bezug zu den 1 bis 3 ist die Radanordnung
mit einer Achse 10 gezeigt. Die Achse 10 ist eine
feststehende Achse und ein Rad 12 ist durch Lager 14 zur
Rotation um die Achse angebracht. Eine Adapterhülse 16 ist am Rad 12 angebracht
und erstreckt sich konzentrisch über
die Achse 10 im Scheibenbremsengehäuse 18. Ein Montagering 20 ist
an der Achse 10 befestigt und das Gehäuse 18 ist am Montagering 20 angebracht.
Zwei radial belüftete
Rotorscheiben 22 und 24 sind im Gehäuse 18 gezeigt.
Das Gehäuse 18 weist
eine ringförmige Gehäusewand 26 an
der Innenseite der Anordnung auf, eine ringförmige Gehäusewand 28 an der
Außenseite
und das Ganze ist von einer Umfassungswand 30 umgeben.
Es sind Belüftungsöffnungen 32 in
der Umfassungswand 30 vorgesehen. Anordnungen mit Schraube
und Mutter 34 halten die Gehäusewände 26, 28, 30 und
eine Zwischenwand 62 zusammen, so dass sie das Gehäuse 18 bilden.
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Die
Adapterhülse 16 weist
axiale Keilwellen 44 auf und die ringförmigen Rotorbremsscheiben 22 und 24 weisen
jeweils Scheibenöffnungen 36 und 38 an
den Innenrändern
auf, und die Öffnungen
sind mit Zähnen 40 und 42 versetzt.
Die Zähne 40 und 42 greifen
in die Keilwellen 44 ein, wodurch begrenzte Axialbewegung
der Scheiben 22 und 24 vorgesehen ist, während die
Scheiben mit dem Rad 12 mitgenommen werden.
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Jede
Bremsscheibe 22 und 24 ist mit allgemein radialen
Belüftungskanälen 46 versehen.
Es wurde gefunden, dass es möglich
ist, Bremsscheiben mit belüfteten
Kanälen
in vernünftigen
axialen Dimensionen oder Dicken zu halten, indem die Scheiben aus
einem Verbundwerkstoff aus Aluminium mit Namen „DURALCAN" hergestellt werden. Auf diese Weise
ist es möglich,
zwei oder mehr Bremsscheiben in einem Raum vorzusehen, wo zuvor
nur eine belüftete
Gusseisenbremsscheibe möglich
war. Die Öffnungen 36 und 38 der
Scheiben 22 und 24 sehen einen Lüftungsweg
vor, wie später
beschrieben wird. Es ist auf der Adapterhülse 16 in der Ebene
der Gehäusewand 28 ein
ringförmiger
Luftabweiser 48 vorgesehen.
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Der
Bremsschuh 50 weist eine ringförmige Grundplatte 52 auf,
die im Gehäuse 18 axial
beweglich ist, woran ein Bremsbelag 54 angebracht ist.
Die Grundplatte 52, Bremsbelag 54 und ringförmiger Bremsbelag 56 sind
mit Schlitzen und Zähnen
am Umfang versehen, die zwischen Bolzen 34 des Gehäuses eingreifen,
um sie an Rotation zu hindern, ihnen aber ermöglichen, sich axial zu verschieben.
Der Bremsbelag 54 ist geeignet zum funktionalen Eingriff an
der planaren radialen Scheibenfläche 22A.
Der ringförmige
Bremsbelag 56 ist zwischen den Scheiben 22 und 24 vorgesehen,
während
ein ringförmiger Bremsbelag 58 an
der Gehäusewand 28 angebracht ist.
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Es
sind ringförmige
Abstandsringe 152 in der Gehäusewand 30 vorgesehen
und bei Entfernen der Abstandsringe 152 wird das Gehäuse in seinen
axialen Abmessungen reduziert, wodurch der Verschleiß der Beläge 54, 56 und 58 kompensiert
wird und der Verschleiß der
Scheibe 22 und 24, wie später beschrieben wird.
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Eine
Zwischenwand 62 ist am Montagering 20 auf der
Achse 10 mittels Anordnungen von Schraube und Mutter 71 angebracht.
Selbstverständlich
kann die Zwischenwand 62 am Montagering 20 angeschweißt sein.
Die Zwischenwand 62 dient mittels Anordnungen von Schraube
und Mutter 74 und 34 auch als Träger für die Gehäusewand 26,
zylindrische Wand 30 und Gehäusewand 28. Es sind
Belüftungskanäle 64 in
der Zwischenwand 62 vorgesehen, während axiale Belüftungsöffnungen 148 beabstandet
nahe der inneren Öffnung
der ringförmigen
Zwischenwand 62 vorgesehen sind.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist eine Platte 66 gegen die Zwischenwand 62 platziert
und mittels Anordnungen von Schraube und Mutter 74 und 34 wie
gezeigt daran angeschraubt. Diese Platte 66 wirkt als Träger für einen
Balg 68. Der Balg 68 ist ein ringförmiger Balg
aus rostfreien Stahlblechen, die wie in 2 gezeigt
zusammengeschweißt
sind. Druckluft wird dem Balg 68 durch Leitung 106 und Einlass 108 zugeführt. Es
können
andere Gase auch verwendet werden, um den Balg aufzublasen. Es können Stopper
(nicht gezeigt) auf der Platte 66 benachbart zum Balg 68 vorgesehen
sein, um zu verhindern, dass der Balg 68 unbeabsichtigt
zerdrückt wird.
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Ein
Federanschlagelement 92 ist für axiale Bewegungen relativ
zur Zwischenwand 62 angebracht. Die Federanschlageinrichtung 92 ist
in Form einer Spinne mit Beinen 94 in einem Abstand um
den Umfang einer ringförmigen
Platte 92A und integral damit. Die Beine 94 erstrecken
sich durch Öffnungen 72 in
der Zwischenwand 62. Es sind Dichtungen 94A in
den Öffnungen 72 um
die Beine 94 vorgesehen, um zu verhindern, dass Staub, Öl oder anderer Schmutz
weiter in das Gehäuse
eindringen können. Die
Beine 94 greifen an der Grundplatte 52 nahe deren
Außenkante
ein. In Hinblick auf die Belastungen der Außenkante der Grundplatte 52 kann
die Grundplatte 52 mit einer leichten Erweiterung in Richtung der
Beine konstruiert sein, um Belastungen zu kompensieren, die auftreten
können,
wenn die Beine 94 an der Außenkante der Grundplatte 52 in
Kontakt kommen. Die Enden der Beine 94 können auch
mit einem leichten Neigungswinkel versehen sein, um solche Belastungen
zu kompensieren.
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Federn 90 drücken die
Federanschlagplatte 92 zum Bremsschuh 50. Eine
Mehrzahl von Federn 90 sind an kreisförmig beabstandeten Stellen auf
der Gehäusewand 26 vorgesehen,
jede in einer Glockenabdeckung 78, die in einer entsprechenden Öffnung 76 an
der Wand 26 eingesetzt ist. Die Glockenabdeckungen 78 weisen
in einer Ausführungsform
eine Verbindung vom Bajonett-Typ auf, die an der Gehäusewand 26 eingreifen,
so dass sie entfernt werden können,
beispielsweise um die Federn 90 zu ersetzen. Eine Mutter 80 mit
einem Flansch 82 ist außen an der Glockenabdeckung 78 vorgesehen.
Die Mutter 80 greift in die Gewinde eines Bolzens 84 ein. Der
Kopf des Bolzens 84 ist eine Blindhülse 86, die einen
Flansch 88 aufweist und die an der Spiralfeder 90 anschlägt. Auf
diese Weise wird, wenn es notwendig ist, die Spannung der Federn 90 gegen
die Federanschlagplatte 92 zu lösen, die Mutter 80 zu
einem Punkt gedreht, wo der Kopf des Bolzens 84 die Blindhülse 86 in 1 nach
links bewegt, wodurch die Feder 90 aus dem Federanschlagelement 92 gelöst wird.
Die Mutter 80 weist einen Nietansatz 80A auf, um
die Mutter an der Glockenabdeckung 78 zu halten. Obwohl
eine Schraubenfeder 90 gezeigt ist, können andere Typen von Federn
wie eine ringförmige Tellerfeder
verwendet werden.
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Um
eine Betriebsbremse zur Verfügung
zu stellen, ist ein Balg 70 zwischen der Zwischenwand 62 und
der Grundplatte 52 des Bremsschuhs 50 vorgesehen.
Dem Balg 70 kann ein gasförmiges Druckfluid durch einen
Einlass ähnlich
dem Einlass 108 und eine Leitung 106 zugeführt werden.
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Bei
einem Notfall oder bei Feststellbremsbetrieb drücken die Federn 90 die
Federanschlagplatte 92, die wiederum die Beine 94 gegen
die Grundplatte 52 des Bremsschuhs 50 pressen,
um die Bremsbeläge 54, 56 und 58 gegen
die Abriebflächen
der Bremsscheiben 22 und 24 zu pressen.
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Mit
anderen Worten, wenn die Feststellbremsen oder Betriebsbremsen eingesetzt
werden, bewegt Druck von der Bremsschuhanordnung 50 die Scheibe 22,
Bremsbelag 56 und Scheibe 24 axial derart, dass
die Reibflächen 22a,
b und 24a, b auf den Scheiben 22, 24 in
Reibkontakt an den Bremsbelägen 54, 56 und 58 eingreifen.
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Auf
diese Weise ergeben die Federn 90 eine Sicherheitsbremse
für ein
Fahrzeug, das typischerweise ein Lastwagen, eine Zugmaschine oder
ein Anhänger
ist. Sobald der Lastwagen oder Traktor in Betrieb ist und die Sicherheitsbremsen
gelöst
werden sollen, wird mittels der Leitung 106 und dem Einlass 108 Luftdruck
zum Balg 68 zugeführt,
wodurch sich der Balg 68 ausdehnt und das Federanschlagelement 92 axial
bewegt, so dass es die Federn 90 überwindet und auf diese Weise
den Druck vom Bremsschuh 50 nimmt, wodurch ermöglicht wird,
dass die Scheiben 22 und 24 und damit das Rad
sich frei drehen können.
Beim Betrieb des Fahrzeugs wird, wenn es notwendig ist, die aktiven
Bremsen einzusetzen, Luftdruck durch Einlass 128 (3)
zum Balg 70 geleitet, um den Bremsschuh 50 axial
zu bewegen, um die Bremsen positiv einzusetzen. Zu diesem Zeitpunkt
kann Luftdruck aus dem Balg 68 abgelassen werden, wenn
es notwendig ist, obwohl vorgesehen ist, dass die Sicherheitsbremsen
normalerweise beim Betrieb gelöst
gehalten werden.
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Wenn
der Luftdruck unter einen bestimmten Wert fallen sollte, können als
Sicherheitsmerkmal die Federn 90 den Balg 68 überwinden
und bewirken, dass die Sicherheitsbremsen eingesetzt werden.
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Ein
Schnellablassventil 126 ist an der Zwischenwand 62 gelegen
und steht mit dem Balg 70 in Verbindung. Das Schnellablassventil 126 tritt
in Funktion, wenn es erforderlich ist, den Balg 70 zu entleeren.
Zur gleichen Zeit wird der Austritt aus dem Schnellablassventil
entlang der Zwischenwand 62 durch Lüftungskanäle 64 geleitet, wodurch
es möglich
ist, dass die Zwischenwand 62 ebenso gekühlt wird
wie die angrenzenden Teile des Gehäuses wie Platte 66.
Das im Balg 70 unter Druck stehende Gas kühlt unter
Dekompression wenn es abgelassen wird.
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Andererseits
ist eine Drossel oder verengter Durchgang 106A auf dem
Kanal 106 vorgesehen, um ein langsames Ablassen aus dem
Balg 68 vorzusehen, damit plötzlicher starker Einsatz der
Sicherheitsbremsen vermieden wird, während das Fahrzeug sich bewegt,
wenn eine Fehlfunktion der Betriebsbremse auftritt. Es kann anstelle
der Drossel auch eine Zeitverzögerungsventil
vorgesehen sein.
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Es
ist vorgesehen, die Bälge 68 und 70 durch geeignete
Ventile miteinander zu verbinden, um zu ermöglichen, dass Luft von einem
Balg in den anderen übertritt,
falls es wünschenswert
ist, die Feststellbremsen und die Betriebsbremsen gleichzeitig einzusetzen.
In den meisten Fällen
werden die Bälge 68 und 70 jedoch
unabhängig
betrieben.
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Die
Endkante der Hülse 16 kann
mit Zähnen versehen
sein und ein Antiblockiersystemsensor oder Zählersensor 150 kann
auf der Zwischenwand 62 angebracht sein, wie es in 1 gezeigt
ist, zum Zwecke des Messens der Bewegung der Zähne 151, wenn sich
die Adapterhülse 16 dreht.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Bremsenanordnung mit einem
Thermosensor 102 versehen, der mit der Zwischenwand 62 verbunden
ist und eine Leitung 104 aufweist. Ein Thermosensor 100 kann
auf der Gehäusewand 28 vorgesehen
sein, wobei eine Leitung 105 sich durch einen Durchtritt 96 erstreckt, der
in der Gehäusewand 30 vorgesehen
ist. Die Thermosensoren 100 und 102 können Temperaturdaten
bezüglich
der in der Scheibenbremsenanordnung erzeugten Wärme, insbesondere nahe der Scheibe
bereitstellen. Zum Beispiel ist der Sensor 100 rechts an
der Gehäusewand 28 benachbart
zum Bremsbelag 58 nahe der Scheibe 24. Der Thermosensor 102 zeigt
die Temperatur der Zwischenwand 62 an.
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Es
können
weitere Sensoren vorgesehen sein. Die Sensoren 100 und 102 stehen
mit einer Temperaturanzeige auf dem Armaturenbrett im Fahrzeug in
Verbindung. Es muss nur ein Rad auf diese Weise überwacht werden, da es einen
Hinweis auf die Art der erzeugten Wärme in allen Rädern des
selben Fahrzeugs gibt.
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Es
kann auf dem Armaturenbrett im Führerhaus
eine Warneinrichtung vorgesehen sein, die mit den Thermosensoren
der Bremsen verbunden ist. Die Warneinrichtung kann ein hörbares Signal
sein, wie ein Summer oder eine aufgezeichnete Stimme oder eine sichtbare
Diodengraphikanzeige mit unterschiedlichen Farben, um eine Information
zur Temperatur der Bremsen bereitzustellen. Wie bekannt ist, beginnen
die Bremsbeläge
sich chemisch zu zersetzen, wenn die Temperatur der Bremsen eine
bestimmte Temperatur erreicht, was zu Bremsenabnutzung führt. Die
Warneinrichtung kann den Fahrer darauf aufmerksam machen, das Fahrzeug
anzuhalten, um die Bremsen abkühlen
zu lassen, bevor die Bremsen einen Temperaturbereich erreichen,
der ein Versagen bewirken könnte.
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Ein
weiteres Merkmal, das in der hier beschriebenen Bremsenanordnung
vorgesehen ist, ist ein Verschleißsensor, wie er in den 2 und 3 gezeigt
ist. Wegen der besonderen axialen Bewegung der vorliegenden Bremsenanordnung
kann ein Verschleißsensor
zwischen der Gehäusewand 26 und
der Federanschlageinrichtung 92 vorgesehen sein, und der
Abstand zwischen den beiden Elementen wird gemessen, insbesondere
wenn die Bremsen durch die Feststellbremsen unter dem Druck der
Federn 90 eingesetzt werden.
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In
einer Ausführungsform
wie in 2 gezeigt weist der Verschleißsen sor 112 eine
Gummikappe 114 auf und einen Kolben 116, der durch
eine Feder 118 in einer Blindhülse 120 gedrückt wird.
Es ist eine Lagerhülse 122 in
der Hülse 120 vorgesehen, um
dem Kolben unter dem Druck der Feder 118 eine Verschiebung
zur Federanschlageinrichtung 92 zu ermöglichen. Der Kolben ist mit
einem Flansch 124 versehen, um die Feder 118 aufzunehmen.
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Eine
andere Art von Verschleißsensor
ist in 3 gezeigt. Verschleißsensor 130 ist ein
elektronischer Sensor, der einen Kolben 132 aufweist, der
im Sensor 130 mit einer Feder angebracht ist und gegen die
Federanschlageinrichtung 92 gedrückt wird. Der Sensor 130 steht
mit einer Bremsenverschleißanzeige
auf dem Armaturenbrett im Führerhaus
in Verbindung. Es braucht nur ein Rad überwacht zu werden, da es eine
zuverlässige
Angabe des Umfangs des Verschleißes angibt, der in allen Rädern eines
Fahrzeugs auftritt.
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Es
kann noch ein weiterer Verschleißsensor vorgesehen sein, indem
eine Öffnung
in der Gehäusewand 26 gelassen
ist, die durch einen Gumminippel 110 geschlossen wird.
Wenn der Gumminippel entfernt wird, kann ein Messgerät eingeführt werden, um
den Abstand zwischen der Wand 26 und der Federanschlageinrichtung 92 zu
bestimmen, wenn die Feststellbremse eingesetzt ist.
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Es
ist auch vorgesehen, die Bremsensensoren auf der Gehäusewand 28 so
anzubringen, dass die Messungen gegen eine Grundplatte vorgenommen
werden, die dem Bremsschuh 58 zugeordnet ist, wenn dieser
sich axial bewegt und der Balg 70 an der Wand 28 angebracht
ist (nicht gezeigt). Die Betriebsbremse muss eingesetzt werden,
um einen richtigen Ablesewert zu erhalten.
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Mit
der Verwendung der Bremsenverschleißsensoren oder -messeinrichtungen
kann eine Warneinrichtung auf dem Armaturenbrett im Führerhaus des
Fahrzeugs vorgesehen sein, die ein hörbares Signal, wie einen Summer
aufweist, wenn die Bremsbeläge
und -scheiben auf ein bestimmtes Maß abgenutzt sind, um den Fahrer
mindestens zu warnen, dass die Bremsbeläge und Scheiben zu ersetzen sind,
oder mindestens deren Wartung zu planen. Es kann sogar vorgesehen
sein, eine Blockierung anzubringen, die am Feststellbremssteuerventil
eingreift, um das Lösen
der Feststellbremsen zu verhindern, wenn der Bremsenverschleiß die zulässigen Verschleißwerte überschritten
hat. In jedem Fall kann das Bremsenverschleißsystem Warnung oder Steuerung
bei unterschiedlichen Stufen des Bremsenverschleißes geben.
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Es
ist ein Belüftungssystem
für die
Scheibenbremsen vorgesehen. Wie zuvor teilweise beschrieben und
in den 1 und 9 gezeigt ist, sind Öffnungen 148 in
der Zwischenwand 62 gelegen und wie in 4 gezeigt
ist, kann ein Raum 134 in Form einer runden Abdeckung über die Öffnungen 148 platziert
sein. Der Raum 134 steht mit einer Umlenkung 136 in
Verbindung. Die Umlenkung 136 kann auf der Gehäusewand 26 angebracht
sein und ist der normalen Fahrtrichtung des Fahrzeugs zugewandt, so
dass der Luftstrom in den Raum 134 umgeleitet wird, durch
die Öffnungen 148 zu
den Scheiben 22 und 24 und insbesondere durch
die Öffnungen 36 und 38.
Wegen des Abweisers oder der Ableitung 48 wird die Luft
nach oben durch die Lüftungskanäle 46 der
Scheiben 22 und 24 gezwungen. Die Ableitung 48 kann
eliminiert werden, wenn die Scheibe 24 zur Adapterhülse 16 geschlossen
ist. Die Scheiben 22 und 24 wirken als Impeller,
die im Bereich der Öffnungen 36 und 38 einen
negativen Druck erzeugen, was dadurch Luft ansaugt und sie in die
Umgebung der Scheiben pumpt und sie durch die Lüftungsöffnungen 32 ausleitet,
was auf diese Weise ermöglicht,
eine große
Wärmemenge
abzuführen.
Die Umlenkung 136 und der Raum 134 können ein
Kunststoffformteil sein, wobei ein Gelenk 138 daran angeformt
ist, zusammen mit Mutter und Schrauben Einstellungen 140 zum Öffnen oder
Reduzieren der Öffnung
der Umlenkung 136.
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Es
ist vorgesehen, dieses Belüftungssystem zu
einem anderen Zweck zu nutzen, wie bei Anwendung in einem Luftfahrzeug.
Dementsprechend kann bei Vorsehen einer ähnlichen Bremskonfiguration
an den Rädern
des Fahrwerks eines Luftfahrzeugs, das heißt mit Umlenkung 136,
Lüftungsöffnungen 32 und belüfteten Scheiben 22 und 24,
ein beträchtlicher Luftstrom
durch das (gelöste)
Bremsenbelüftungssystem
geleitet werden, was ein Drehen der Räder bewirkt. Es ist besonders
nützlich,
wenn die Räder sich
bei der Landung mit einer äquivalenten
Grundgeschwindigkeit drehen. Um die Rotationsgeschwindigkeit der
Räder zu
steuern, das heißt,
so dass sie sich nicht überdrehen,
kann die Umlenkung 136 von fern eingestellt werden und
die aktiven Bremsen können
eingesetzt werden. Die Radgeschwindigkeit kann unter Verwendung
eines Mikroprozessors auf die Bodenbewegung des Luftfahrzeugs kalibriert werden,
der Information vom Zählersensor 150 und die
Daten zur Bodenbewegung des Luftfahrzeugs verwendet. Die präzise Rotationsgeschwindigkeit kann
erreicht werden, in dem der Mikroprozessor die Umlenkungsöffnung und
die Bremsen moduliert, um überschüssiges Drehmoment
auszugleichen, das durch den Luftstrom durch die Bremsen erzeugt
ist. Dies ist ein bedeutender Sicherheitsfaktor in Bezug auf Reifen
von Luftfahrzeugen.
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In
den 6 und 7 ist ein Fragment einer Bremsscheibe 22 gezeigt,
wobei Oberflächen 22A und 22B dargestellt
sind. Eine Nut 142 erstreckt sich etwas radial von den
Oberflächen 22A und 22B und
weist einen halbkreisförmigen
Querschnitt auf. In einem speziellen Beispiel kann die Nut eine
Tiefe von 0,09" mit
einer Breite von 0,25" und
einem Radius von 1/8 Zoll aufweisen. Es wurde gefunden, dass das Vorsehen
einer solchen Nut es ermöglicht,
dass Luft eintritt, wenn die Bremsen gelöst werden und die Scheiben
sich drehen, so dass sich ein leichtes Luftkissen zwischen den Bremsbelägen und
der Reibfläche
der Scheibe bildet, wodurch Nachschleppen eliminiert wird und Kühlen der
Reibflächen
un terstützt wird.
Gleichzeitig ermöglicht
die Nut, dass die Bremsenoberflächen
gereinigt werden, indem ein Ablaufkanal für jegliche Flüssigkeit, die
sich auf den Bremsbelägen
bildet, oder Schmutz zwischen der Reiboberfläche der Scheibe und den Belägen vorgesehen ist.
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Es
wurde ebenso gefunden, dass durch Vorsehen einer Beschichtung auf
der Scheibenbremsenoberfläche
die Wärme
leichter abgeführt
wird. Diese Beschichtung kann eine Keramik sein, in die Aluminiumpartikel
eingemischt sind und die besondere Eigenschaften als Kühlkörper und
Verschleißfestigkeit
aufweist. Die Beschichtung kann auch Titancarbonitrid oder Chromcarbid
sein. Eine Beschichtung wird derzeit von „SERMATECH INTERNATIONAL INC." für militärische Zwecke
entwickelt.
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Ist
wurde auch vorgesehen, ein Sprühgemisch
zur Verfügung
zu stellen, wo durch eine Öffnung 134a Wasser
in den Raum 134 gespritzt wird, so dass es sich mit Belüftungsluft
vermischt, was in die Bremsenanordnung umgeleitet wird, um das Kühlen der
Bremsenanordnung zu verbessern.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
und wie in 8 gezeigt, ist der Balg 70,
der in Form eines kreisförmigen
Rings vorliegt, mit einer äußeren kreisförmigen Staubkappe 70a und
einer inneren Staubkappe 70b versehen. Die Staubkappen 70a und 70b sind
vorgesehen, um zu verhindern, dass Schmutz zwischen die ziehharmonikaähnlichen
Lamellen eindringt, die in dem faltenbalgähnlichen Balg ausgebildet sind.
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In
der in 10 gezeigten Ausführungsform stellt
der Balg 290 den Abstand zwischen dem Belag 273 und
der Reibfläche 232a der
Scheibe 232 ein, wie noch beschrieben wird. In dieser Ausführungsform
ist die Platte 223 mit integralen Stäben 223a versehen,
die in Buchsen 266 laufen, die an der Umfangswand 226 angebracht
sind. Die Buchsen 266 verhindern, dass die Stäbe 223a sich
verklemmen und damit die Platte 262 parallel zur Zwischenwand 244 läuft. Diese
Stäbe 223a liegen
ge gen die bewegliche Platte 262 an. Stäbe 264 erstrecken
sich von der Platte 262, so dass sie an der Grundplatte 272 eingreifen.
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Ein
Balg 290 ist zwischen einer Platte 223 und einer
Gehäusewand 222 vorgesehen,
die wie gezeigt an den Gehäusewänden 226 und 248 angeschraubt
ist. Der Balg 290 kann mit Öl oder Schmiermittel gefüllt sein.
In jedem Fall führt
die Zunahme des Volumens im Balg 290 dazu, dass die Platte 223 von
der Wand 222 abrückt,
wodurch sich die Feststellbremsenanordnung mit Feder 256,
Federanschlagplatte 262, Stäben 264, Grundplatte 272 und Belag 273 näher zur
Scheibe 232 bewegt. Wenn die Stäbe 223a an der Platte 262 eingreifen,
wird der Balg 290 verwendet, um den Bremsscheiben- oder -belagsverschleiß zu kompensieren,
indem die Platte 223 und die Stäbe 223a gegen den
durch die Platte 262 und die Stäbe 264 gebildeten
Käfig gepresst werden.
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Wie
in 10 gezeigt ist können die Bälge 282 und 285,
die durch Luftdruck betätigt
werden, so gesteuert werden, dass sie entweder als positive Kraft
wirken, um die Bremsen einzusetzen, das heißt, wenn der Luftdruck im Balg 284 erhöht wird
und Balg 282 abgelassen wird, oder die Bremsen gegen die Kraft
einer Feder 256 zu lösen,
indem der Luftdruck im Balg 282 erhöht wird und der Balg 284 abgelassen wird.
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Es
ist auch vorgesehen, dass die Bälge 70, 284 in
den 1 bzw. 10 zwischen
den Gehäusewänden 28, 224 und
einer Grundplatte für
die Bremsbeläge 58, 238 gelegen
sein können.
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Anstelle
des Balgs 290 kann eine Kompensation für Bremsenverschleiß durch
den Kompensationsring 229 vorgesehen sein. Der Ring 229 ist
ein Segmentring, der leicht zwischen der Zwischenwand 244 und
einem Flansch 226b der Gehäusewand 226 entfernt
werden kann. Ein Kompensationsring (nicht gezeigt) kann zwischen
der Zwischenwand 244 und Flanschen 248b und 226a vorgesehen
sein. Der Kompensationsring 229 kann auch zwischen der
Gehäusewand 222 und
dem Montageflansch 226c dafür platziert sein. Ein Kompensationsring
(nicht gezeigt) kann dann zwischen Wand 222 und Flansch 248a angebracht
sein. Die Idee ist, eine Verringerung der axialen Länge des
Gehäuses 216 zu
ermöglichen,
um Verschleiß aller
Teile im Bremssystem zu kompensieren.
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11 zeigt
eine Ausführungsform
der Vorrichtung zum Einstellen der Federlänge zum Erhöhen der Kraft gegen die Bremsschuhe
oder zum Kompensieren von Bremsenverschleiß. In der gezeigten Ausführungsform
kann ein Schmiernippel 392 in Kappe 361 verwendet
werden, um Schmiermittel oder Öl
in den Hohlraum 390 einzuführen, um die Wand 355 im Zylinder 354 zu
versetzen. Wenn es erforderlich ist, die Feder 356 zu lösen, kann
der Verschluss 393 gelöst
werden, um Schmierstoff oder Öl
herauszulassen, wodurch es möglich
ist, dass sich die Wand 355 zur Kappe 361 verschiebt.
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In
einer anderen Ausführungsform
können Tellerfedern 490 anstelle
der Schraubenfedern 90, 256, 356 verwendet
werden. In 12a ist eine einzelne Tellerfeder
dargestellt und ihre Merkmale sind in 12b gezeigt.
Für eine
ausführlichere
Beschreibung der Tellerfeder wird auf das „Schnorr Handbook for Disc
Springs" verwiesen,
das 1983 von Adolf Schnorr GmbH & Co.
KG veröffentlicht
wurde, Postfach 60, D-7032 Sindelfingen 6, Deutschland.
Es wurde gefunden, dass durch Übereinandersetzen von
Tellerfedern in unterschiedlichen Konfigurationen unterschiedliche
Federraten erhalten werden können.
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Ein
Merkmal der Tellerfeder, das bei der vorliegenden Erfindung besonders
nützlich
ist, ist dass die Federlastcharakteristik bei Gesamtauslenkung nicht
abnimmt, bis ein großer
Prozentsatz der Federauslenkung erfolgt ist, d. h. ungefähr 50 %
bis 70 %, wenn ho/t größer als
1,6 ist und kleiner als 2,0. Der durch den Weg innerhalb dieser
Grenzen dargestellte Abstand kann die Kompensation für Verschleiß darstellen.
Bei anderen Federcharakteristiken führt der selbe Weg, d. h. 50
% bis 70 zu einer signifikanten Reduzierung der Federlastcharakteristik
wie es in
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12b gezeigt ist, wo
- ho
- die ausgebildete Höhe eines
unbelasteten einzelnen Tellers in mm darstellt,
- t
- die Dicke einer einzelnen
Tellerfeder in mm darstellt;
- S
- die Auslenkung in
mm ist;
- K
- = F/Fc;
- F
- die Federlast ist;
- Fc
- die berechnete Last
ist, die durch einen flach gepressten einzelnen Teller gegeben ist.