NO146787B - Friksjonsbremse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en friksjonsbremse for et hjul som har et nav og er anordnet på en akseltapp og dreibar om tappens senterakse, omfattende en støtteplate anordnet ved den indre del av akseltappen, en ringformet hydraulisk sylinder hvor sylinderen har et hovedsakelig L-formet tverrsnitt og omfatter en før-ste sylindrisk flate som har én diameter og en andre sylindrisk flate som er konsentrisk med den første sylinderflate og har en annen diameter, slik at det blir en radialflate mellom disse; et ringformet stempel med L-formet tverrsnitt som er orientert motsatt i forhold til sylinderen og er anordnet glidbart i denne, en tredje sylindrisk flate på stemplet er i flukt med den første sylinderflate og en fjerde flate på stemplet er i tettende glidekontakt med den andre sylinderflate, slik at stemplet og sylinderen sammen danner et drivkammer, innretninger for selektiv tilføring av hydraulisk væske til og fra drivkammeret for innføring av stemplet i bestemt stilling i forhold til sylinderen; et bremsehus som omgir navet og danner sammen med dette et kjølefluidum-kammer, og i forhold til huset ikke dreibare skiveelementer som er bevegelige langs den nevnte akse samt skiveelementer som er montert dreibare i forhold til navet og bevegelige langs nevnte akse, hvor bremseskiveelementene er anordnet slik i forhold til hverandre i kjølefluidumkammeret og i forhold til huset og stemplet at det oppstår friksjonskontakt mellom dem for oppbremsing av hjulet når stemplet forskyves.

Forskjellige friksjonsskivebremser er tidligere kjent.

Det er også tidligere kjent å utstyre slike bremser med hydraulisk kjøling. Det kan henvises til US patent 2 823 770, 3 580 369, 3 584 708 og 3 946 837. Hydraulisk betjente skivebremser er også omtalt i tysk utlegningsskrift 1 157 445 og fransk patent 1 179 547.

Selv om tidligere kjente bremser har vært benyttet med hell for pålitelig bremsing av et hjul som er montert på en aksel, foreligger det et stadig behov for at slike bremser skal bli enda mer pålitelige, lettere å montere og lettere tilgjengelige for

vedlikehold og reparasjon.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en friksjonsbremse av den innledningsvis nevnte art som tillater en enklere undersøkelse av de forskjellige bremsekomponenter og for-enkler sammenstillingen av komponentene i bremsen. Oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at den hydrauliske sylinder som inneholder stemplet, er utført som en adskilt konstruksjonsdel og er løsbart festet på støtteplaten, at bremsehuset er festet til støtteplaten, og at stemplets sylindriske kontaktflater har stort sett utad komvekst radialtverrsnitt med to ytre utad konvekse ytterpartier og et mellomliggende ringflateparti som er i glidekontakt med sylinderene flate. Ved en bremse som har minst en tetningsring på stemplet, er ringen fortrinnsvis anordnet i det mellomliggende ringflateparti.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av tegningene, hvor: Fig. 1 er et snitt gjennom den foretrukne utførelse av oppfinnelsen lagt generelt langs linjen 1-1 på fig. 2, og fig. 2 er et oppriss av den på fig. 1 viste utførelse.

Som vist på fig. 1 og 2 er en friksjonsbremse 10 avpasset for å monteres på en akseltapp 12 for oppbremsing av et hjul 14 som er montert for dreining på tappen 12 og rundt dennes akse 13. Hjulet 14 har et nav 16, og i den foretrukne utførelse er hjulet av en type som drives fra en drivaksel 18 som strekker seg gjennom tappen 12. Det er imidlertid klart at foreliggende oppfinnelse kan brukes like effektivt ved en konstruksjon hvor hjulet er montert fritt roterbart på en aksel.

Bremsen 10 er av den type som omfatter en hydraulisk påvirkningsmekanisme som er utformet for å pådra trykk på

en rekke bremseskiver som blir kontinuerlig avkjølt av et hydraulisk kjølesystem. Et første sett skiver er opplagret ikke dreibart i forhold til akselen og et annet sett skiver er montert

dreibart med hjulet, og hver skive i det andre sett er anordnet mellom naboskiver i det første sett. Når en operatør øn-sker å stoppe rotasjonen av hjulet, tilføres olje under trykk til

-len hydrauliske påvirkningsmekanisme som derved pådrar en bremse-

kraft på de mange skiver, slik at det blir stor nok friksjon mellom disse til å stoppe rotasjonen av hjulet om akselen.

Den foretrukne bremse 10 omfatter en støtteplate 20 som strekker seg i hovedsaken perpendikulært på aksen 13 og er montert på et aksialt sett indre parti av tappen 12. I den foretrukne ut-førelse er støtteplaten 20 montert på en spesiell måte ved hjelp av en rekke skruer 22 til et utkraget eller med flens forsynt parti 2 4 på akseltappen 12. Det er imidlertid klart at en lignende støtteplate kan være sveiset til tappen 12 eller montert på denne på annen passende måte.

Støtteplaten 20 danner stort sett en avstøtning for resten av bremsen 10 og den omfatter gjennomgående kanaler for hydraulisk drivolje og hydraulisk olje som føres inn til bremsen for kjøling av skivene. Påvirkningsmekanismen 26 i den foretrukne bremse 10 omfatter en ringformet sylinder 2 8 og et ringformet stempel 30. Stemplet 30 er montert for bevegelse i aksialretnin-gen når bremsen settes på.

Den ringformede sylinder 28 har et i hovedsaken L-formet tverrsnitt og er med en grunnflate 32 montert liggende mot støtte-platen 20. Sylinderen 28 er fortrinnsvis fastsatt ved hjelp av fire skruer 34 som hver stikker gjennom et hull 36 i støtteplaten 20 og er påmontert fjærskiver 38 som butter mot flaten 40-på støt-teplaten 20. Betydningen av denne utforming vil bli beskrevet nærmere i det følgende.

Den ringformede sylinder 28 omfatter to hovedsakelig sylindriske flater 42 resp. 44 som er på et fotparti 43 og på et leggparti 45 på den L-formede sylinder 28 og er koaksialt innrettet i forhold til aksen 13. Diameteren for sylinderflaten 42 er mindre enn diameteren for sylinderflaten 40 og den ringformede sylinder 28 omfatter derfor også en radialflate 46 som strekker seg mellom flatene 42 og 44.

Stemplet 30 er tilsvarende ringformet og har et L-formet tverrsnitt med et fotparti 48 og et leggparti 50. Stemplet 30 er imidlertid orientert motsatt av sylinderen 28, slik at fotpartiet 48 er i hovedsaken innrettet i forhold til og overlapper leggpartiet 45 på sylinderen 28, og leggpartiet 50 overlapper og er i hovedsaken innrettet i forhold til fotpartiet 43 på sylinderen.

En hovedsakelig sylindrisk flate 52 på leggpartiet 50 har en effektiv diameter som er tilpasset diameteren for flaten 42, og en hovedsakelig sylindrisk flate 54 på fotpartiet 48 har en effektiv diameter som er tilpasset diameteren for flaten 44 på sylinderen. Stempelringer 56 er anordnet mellom hver av de tilpassede flater 52,42 og 54,46 for å sikre at det hydrauliske kammer mellom sylinderen 28 og stemplet 30 blir effektivt avtettet. Ved innføring av hydraulisk olje i kammeret 58 vil stemplet 30 bevege seg i den retning som er vist med pilen A, når det skal påføres et trykk på skivene.

Av det foran beskrevne fremgår at hovedutformingen av støt-teplaten 20, sylinderen 28 og stemplet 30 ligner den utforming som er vist i US patent 3 832 770. Den konstruksjon som er om-handlet i dette patent viser imidlertid klart at sylinderen er utformet i ett med støtteplaten, istedenfor at disse er fremstilt som separate elementer. Konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse som anviser en separat sylinder/stempel-utforming, har den betydelige fordel at den lett kan testes fjernet fra akseltappen og før den monteres på denne for å sikre at den skal virke riktig under drift. Dette trekk er spesielt fordelaktig hvis det etter utstrakt bruk av bremsen skulle vise seg at slitasje på sylinder og/eller stempel skulle betinge at det ene eller begge elementer må maskineres på nytt eller skiftes ut. En reparasjon eller utskiftning av påvirkningsmekanismen 26 kan derved utføres uten å fjerne støtteplaten 20 og det blir heller ikke nødvendig å skifte støtteplaten 20 på grunn av feil i et annet element.

Ved at sylinderen 28 er montert på støtteplaten 20 ved hjelp av skruer 34 som omfatter en fjærskive 38, blir det videre mulig å drive påvirkningsmekanismen effektivt selv om støttepla-ten 20 er blitt noe forvridd eller deformert under drift av akselen. En forvridning av støtteplaten 20 vil ikke bli direkte over-ført til sylinderen 28, hvilket ville kunne skade bremseeffekti-viteten.

Den foretrukne påvirkningsmekanisme 26 er også utformet

med et annet trekk som ikke gjenfinnes i US patent 2 832 770 og som er beregnet på å gi større pålitelighet. På grunn av den store diameter på stempelsylinderkonstruksjonen blir det mulig å oppta sjokk, vibrasjoner eller andre ytre krefter som virker på stemplet 30 og gjør at det blir skråstilt i sylinderen 28, slik at det ikke lenger er aksialt innrettet med aksen 13.Hvis de i det vesentlige sammenpassende flater på stempel og sylinder er utformet med minimum klaring, er det mulig at stemplet vil klem-mes fast inne i sylinderen og vil kanskje hindre oppbremsing.

Selv om flatene 52 og 54 på det ringformede stempel 30 foran er beskrevet som hovedsakelig sylindriske og er sammenpasset til motliggende flater i sylinderen 28, er de derfor i realiteten krum-

met noe bort fra de motliggende flater i sylinderen 28 på motstå-

ende sider av stempelringene 56. Mellom flatene 52 og 54 på

stemplet 30 og sylinderen 28 er det således utformet nok klaring til å sikre en tilfredsstillende bevegelse av stemplet 30 mår det innføres hydraulisk fluidum gjennom koblingsnippel 60 til kamme-

ret 58, idet det derved ikke vil forekomme noen hindring mellom stemplet 30 og sylinderen 28. Den primære "kontakt" mellom stem-

plet 30 og sylinderen 2 8 vil med andre ord være ved stempelringene 56 under bruken av bremsen 10, selv om noen deformasjon av stem-

plet skulle forekomme før bremsen settes på. Det skal bemerkes at dette trekk også kan benyttes på stempelsylinderkonstruksjoner av den type som er vist i US patenter 3 580 369 og 3 584 708.

Som et første trinn ved montering av bremsen blir støtte-platen 20, sylinderen 28 og stemplet 30 først satt sammen og mon-

tert på tappen 12, slik som foran beskrevet. For å fullføre sammenstillingen av bremsen 10 blir et ytre hus 62 og to sett skiver 6 4 og 66 først sammensatt på navet 16. Det ytre hus 62 kan ved hjelp av en rekke skruer 68 festes til støtteplaten 20 i avtettet anlegg mot denne, slik at det mellom disse dannes to kammere 70

og 72 som opptar hydraulisk fluidum for kjøling av bremsen under bruk. I den foretrukne utførelse blir kjølefluidum tilført gjen-

nom en boring 73 i støtteplaten 20 og inn i kammeret 72, slik at kjølefluidet strømmer rundt og gjennom skivene 64 og 66 og inn i kammeret 70. En utløpsboring 71 er også utformet i støtteplaten 20, slik at trykkolje kan strømme ut fra kammeret 70 og returneres til det hydrauliske kjølesystem (ikke vist) for eventuelt å kunne sendes tilbake til kammeret 72. Det er lett å forstå at bremsen 10 kan omfatte et helt ut automatisk hydraulisk kjølesystem som ikke vil ha noen ytre komponenter. Ved bevegelse av skivene vil det mellom kamrene 70 og 72 oppstå en strøm som er stor nok til å kjøle skivene, slik at virkningsgraden for disse blir forbedret under oppbremsing. For å sikre at bremsen 10 blir effektivt avtettet og at kjølefluidet vil forbli i denne type kjølesystem, er det anordnet pakninger 74 resp. 76 mellom det ytre hus 62 og navet 16 resp. mellom navet 16 og tappen 12.

Rekken av friksjonsskiver 6 4 er anordnet rundt navet 16 og

er i det vesentlige innrettet i forhold til påvirkningsmekanismen 26, og i skivene er det utformet en rekke spor 78 som er avpasset

til boltene 68 for å tillate aksial forskyvning av skivene, men som hindrer rotasjon av disse i forhold til tappen 12. Rekken av skiver 6 6 er montert direkte på navet 16 og de har en indre omkrets utformet med spor og ribber som passer sammen med ribber og spor i området 80 på navet 16, slik at skivene 66 vil rotere sammen med tappen 12 om aksen 13. Ved siden av hverandre liggende skiver i skivesettene 64 og 66 er atskilt av en enkelt skive i det andre sett, slik at det dannes en rekke skiver med skiver avvekslende

fra hvert av skivesettene. Selv om det i den foretrukne utførelse er anordnet en rekke skiver slik som foran beskrevet, er det imidlertid klart at det kan fremstilles en effektiv bremse som omfatter en eneste stasjonær skive og en eneste roterende skive, som er montert slik at de kan forskyves i forhold til hverandre for å frembringe friksjons mellom skivene når de beveges mot hverandre av påvirkningsmekanismen 26.

Som nevnt foran blir derfor den første monteringsoperasjon vanligvis å montere huset 62 på navet 16, og de enkelte skiver 64 og 66 blir avvekslende anbragt om navet 16 før boltene 68 settes inn. Man har funnet at denne monteringsmåte som kan omfatte en fullstendig sammenstilling av bremsen 10 på tappen 12 før hjulet 14 monteres på tappen 12, slik det viser seg påkrevet ved den montering som er vist i US patenter 3 580 369 og 3 584 708, hvor støtte-platen er permanent festet til tappen 12. Å montere hjulet 14 på tappen 12 med påmontert bremse 10 vil bli meget vanskelig på

grunn av det besvær som kunne oppstå når skivene 66 skulle inn-rettes på det med spor og ribber forsynte område 80. Selv om dette innrettingsproblem blir eliminert generelt ved å montere de ovennevnte deler av bremsen 10 på navet 16, vil det fortsatt ek-sistere et problem med å sikre at skivene 66, som vanligvis hol-der de andre elementer i stilling, vil forbli på det med ribber og spor forsynte område 80, når det ytre hus 6 2 føres i kontakt med støtteplaten 20 under den-endelige sammenstilling. Det er derfor utformet et rundtløpende spor 82 i området 80 og dette spor er avpasset til å oppta en sperretråd 84 etter at skivene 66 er plassert i riktig stilling på navet 16. Sperretråden 84 er ganske enkelt viklet rundt navet 16 og endene er snodd sammen for å sikre at den ikke vil presses ut av sporet 82. Tråden 84 og sporet 82 har ingen annen funksjon enn under monteringen ikke å påvirke bremsefunksjonen etter den fullstendige sammenstilling av bremsen 10 .

Som en ytterligere forenkling ved monteringen av bremsen

10, er det som et ytterligere trekk utformet ribber 85 i det indre av huset 62. Ribbene 85 strekker seg hovedsakelig aksialt mot støtteplaten 20 og er plassert mellom boltene 68. Selv om monte-ringsforskriftene vil spesifisere det dreiemoment som skal påføres boltene 68, har man funnet at ved overskridelse av visse grenser, vil det oppstå store påkjenninger på huset 62, og dette vil kunne forvris eller deformeres fra den ønskede stilling i forhold til støtteplaten 20. Ribbene 85 er derfor utformet for å gi større motstand mot denne type deformeringer, selv om de anbefalte grenser skulle bli overskredet under monteringen. Derved sikres at de ønskede dimensjoner opprettholdes, slik at bremsen 10 virker tilfredsstillende.

En utførelse av bremsen kan således ganske enkelt være ut-styrt slik at den omfatter de foran beskrevne elementer. Det vil derfor være mulig å sørge for en effektiv hindring av rotasjonen av hjulet 14 om tappen 12 ved tilførsel av et hydraulisk fluidum til påvirkningsmekanismen 26. Ved en resulterende bevegelse av stemplet 30 i retningen A vil det frembringes en kraft mellom skivene 6 4 og 6 6 etterhvert som de klemmes mellom stemplet 30 og det ytre hus 62. Friksjonen mellom skivene vil bli tilstrekkelig til å stoppe rotasjonen av hjulet 14, og friksjonen vil bli hovedsakelig jevn over alle deler av skivene 64 og 66 selv om kontaktområdet på det ytre hus ikke skulle være nøyaktig perpendikulært på aksen 13. Da det foretrukne stempel 30 omfatter krumme flater 52 og 54, vil det være istand til å påføre skivene en riktig bremse-kraft selv om det skulle være vippet litt over for å tilpasses til vinkelen for kontaktområdet. Ved avlastning av trykket inne i påvirkningsmekanismen 26 vil stemplet 30 på nytt kunne innta riktig stilling borte fra skivene for derved på nytt å muliggjøre fri hjulrotasjon.

Den foretrukne installasjon omfatter imidlertid et selvjus-terende trekk i form av en slarkjusteringsinnretning 86 som bestem-mer den relative avstand mellom skivene 64 under normal drift av hjulet 14 før bremsen settes på. Slarkjusteringsinnretningen 86 omfatter i den foretrukne utførelse tre i lik vinkelavstand fra hverandre plasserte bolter 87 som er montert på det ytre hus 62

og strekker seg gjennom dette og inn i kammeret 72. Hver bolt 87, hvorav bare en vil bli beskrevet idet de alle virker på samme måte, har et indre parti 88 som har en jevn og kontinuerlig

sylindrisk flate hvorpå det er anordnet en stoppskive 90, en fjær 92, en fjærholder 9 4 og en skiveholder 96. Stoppskiven, fjæren og fjærholderen kan fritt beveges aksialt langs det indre parti 88. Skiveholderen 96 er imidlertid en fjærbelastet krave som er anordnet for friksjonskontakt mot det indre parti 88 og som i den foretrukne utførelse krever omtrent en 45 kilos kraft for å overvinne friksjonen som hindrer den i å gli langs partiet 88. Den ytre skive 64 har et spor 98 avpasset til delvis å omgi partiet 88 og i buttende kontakt med stoppskiven 90. Den indre skive 64 er utformet med et spor 100 ved dens ytre periferi, og sporet er . avpasset til å opptas i en sliss 102 i skiveholderen 96. Den kombinerte sliss- og sporkonstruksjon sikrer at det blir tilstrekkelig kontakt mellom den indre skive 6 4 og skiveholderen 96 under hele bremseoperasjonen. Derved sikres med andre ord at en liten radialbevegelse av skiven i forhold til skiveholderen 96 ikke vil være til hinder for friksjonskontakt under oppbremsing. Den indre skive 64 er i tillegg utformet med tilstrekkelig overflate-areal rundt skiveholderen 96 til at det fåes god kontakt for f jær-holderen 94, slik at den hindres i å bli vinkelforskjøvet i forhold til bolten 87.

Ved bruk av slarkjusteringsinnretningen 86 opprettholdes derfor den relative stilling mellom den indre og ytre skive 64 ved den kombinerte virkning mellom stoppskiven 90, fjæren 92 og fjærholderen 94, slik at disse holdes atskilt inntil den indre skive 64 kommer i buttende kontakt med den indre vegg i slissen 102 i skiveholderen. Den maksimale kraft som utøves av fjæren 92 er 23 til 28 kg, slik at det ikke utøves så stor kraft at skiveholderen 96 vil gli langs partiet 88. Under oppbremsing vil stemplet 30 bevege seg mot skivene 64, slik at det først kommer i kontakt med den indre skive 64. Det hydrauliske pådrag er mer enn stor nok til med letthet å overvinne den kraft som utøves av fjæren 92, slik at den indre skive 64 beveges aksialt i slissen 102 etterhvert som fjærholderen 94 trykker fjæren 9 2 sammen. Hvis det ikke er nødvendig med noen justering, vil den påførte aksialkraft på bremsen frembringe en friksjons-kraft som vil hindre rotasjon av navet 16. Ved oppheving av brera-sekraften vil fjæren 92 skyve den indre skive 64 inn i slissen 102, slik som vist på fig. 1.

Hvis det imidlertid skulle være stor nok slitasje på skivene 66 eller skivene 64, vil oppbremsingen begynne slik som foran beskrevet, men det vil ikke bli full kontakt mellom skivene før den indre skive 6 4 kommer i kontakt med den ytre vegg i slissen 102. Ved kontinuerlig bevegelse av stemplet 30 vil friksjonsgre-pet mellom skiveholderen 96 og partiet 88 lett overvinnes, slik at skiveholderen 96 på nytt vil innta sin plass på det sted som vil muliggjøre kontakt mellom skivene. Ved frigjøring av bremsen vil fjæren på nytt kunne plassere den indre skive 64 mot den indre vegg i slissen 102 og derved hindres den i å innta sin tidligere stilling. Dette fører til at bevegelsen av skiveholderen 96 langs partiet 88 har sine begrensningspunkter for å hindre at den indre skive 64 skal gis for stor bevegelse under oppbremsingen. Under normal drift vil således den maksimale bevegelse av den indre skive 6 4 bli den avstand som kreves for at den skal beveges fra den ene side av slissen 102 til den andre.

Claims (2)

1. Friksjonsbremse (10) for et hjul (14) som har et nav (16) og er anordnet på en akseltapp (12) og dreibar om tappens senterakse, omfattende en støtteplate (20) anordnet ved den indre del (24) av akseltappen, en ringformet hydraulisk sylinder (28) hvor sylinderen har et hovedsakelig L-formet tverrsnitt og omfatter en første sylindrisk flate (42) som har én diameter og en andre sylindrisk flate (44) som er konsentrisk med den første sylinderflate og har en annen diameter, slik at det blir en radialflate (46) mellom disse; et ringformet stempel (30) med L-formet tverrsnitt som er orientert motsatt i forhold til sylinderen (28) og er anordnet glidbart i denne, en tredje sylindrisk flate (52) på stemplet er i flukt med den første sylinderflate (42) og en fjerde flate (54) på stemplet er i tettende glidekontakt med den andre sylinderflate (44) , slik at stemplet (30) og sylinderen (28) sammen danner et drivkammer (58), innretninger for selektiv til-føring av hydraulisk væske til og fra drivkammeret (58) for inn-føring av stemplet i bestemt stilling i forhold til sylinderen; et bremsehus (62) som omgir navet (16) og danner sammen med dette et kjølefluidumkammer (70,72), og i forhold til huset ikke dreibare skiveelementer (64) som er bevegelige langs den nevnte akse (13) samt skiveelementer (66) som er montert dreibare i forhold til navet (16) og bevegelige langs nevnte akse (13), hvor bremseskiveelementene (64,66) er anordnet slik i forhold til hverandre i kjølefluidumkammeret (70,72) og i forhold til huset og stemplet at det oppstår friksjonskontakt mellom dem for oppbremsing av hjulet (14) når stemplet forskyves, karakterisert ved at den hydrauliske sylinder (28) som inneholder stemplet (30) er utført som en adskilt konstruksjonsdel og er løsbart festet på støtteplaten (20), at bremsehuset (62) er festet til støtteplaten, og at stemplets (30) sylindriske kontaktflater (52,54) har stort sett utad konvekst radialtverrsnitt med to ytre utad konvekse ytterpartier og et mellomliggende ringflateparti som er i glidekontakt med sylinderens flate (42,44).

2. Bremse ifølge krav 1, med minst en tetningsring (56) på stemplet (30), karakterisert ved at ringen er anordnet i det mellomliggende ringflateparti.