DE1131531B - Selbstverstaerkende Scheibenbremse fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Selbstverstärkende Scheibenbremse für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine selbstverstärkende Scheibenbremse für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer mit dem abzubremsenden Rad umlaufenden, kreisförmigen Vollscheibe und zwei auf beiden Seiten der Scheibe mit ihren Bremsflächen einander gegenüberliegenden Bremsbacken, von denen der eine als fester und der andere als auflaufender Backen ausgebildet ist.
• Es ist bereits eine solche Scheibenbremse bekannt, bei welcher der auflaufende Backen aus zwei schwimmend angeordneten Reibblöcken besteht, die mechanisch oder hydraulisch gespreizt werden und abgeschrägte Flächen aufweisen, mit welchen sie beim Spreizen gegen Schrägflächen eines Widerlagers und unter Servowirkung des einen oder anderen Reibblockes je nach Drehrichtung des Rades gegen die Bremsscheibe gepreßt werden. Die Verwendung von Schrägflächen zum Anpressen des auflaufenden Bakkens hat den Nachteil, daß die Erzeugende dieser Schrägflächen genau parallel zur Bremsscheibe verlaufen muß, um ein ungleichmäßiges Abnutzen der Bremsbeläge zu vermeiden. Dies erfordert aber das Einhalten sehr enger Toleranzen bei der Fertigung und insbesondere bei der Montage dieser bekannten Bremse, wodurch die Fertigungs- und Einbaukosten erheblich erhöht werden. Außerdem werden die beiden Reibblöcke des auflaufenden Bremsbackens verschieden stark an die Bremsscheibe angepreßt, da durch die Mitnahme der Bremsscheibe stets einer der beiden Reibblöcke aus seiner Keilbahn herausgedrückt wird, so daß auch hierdurch eine ungleichmäßige Abnutzung der Bremsbeläge bedingt ist.
• Bei einer weiteren selbstverstärkenden Scheibenbremse sind die Bremsbacken als Kreisringausschnitte ausgebildet, von welchen der auflaufende Backen über eine größere Anzahl von Wälzkörpern an der Wandung eines starren Gehäuses anliegt. Diese Wälzkörper sind in Ausnehmungen eingelegt, welche sowohl in dem beweglichen Bremsbacken als auch in dem Gehäuse angeordnet sind und schräge Flanken aufweisen. Die selbstverstärkende Wirkung dieser Bremse wird ähnlich wie bei einer Freilaufkupplung erzielt. Auch hier ist wegen der Vielzahl von Sitzen für die Wälzkörper eine sehr hohe Genauigkeit bei der Fertigung und Montage der bekannten Bremse erforderlich, damit alle Wälzkörper gleichmäßig tragen und nicht ein vorzeitiger Verschleiß dieser Wälzkörper und ihrer Lagerstellen sowie der Bremsbeläge eintritt. Außerdem ist bei der bekannten Bremse von Nachteil, daß die Bremsscheibe mit Hilfe einer Verzahnung auf der abzubremsenden Welle in Achsrichtung derselben verschiebbar angeordnet sein muß, damit auch der feststehende Bremsbacken zum Tragen kommt. Auch sonst ist diese bekannte Scheibenbremse, die als ölgekühlte Bremse ausgebildet ist, ziemlich aufwendig.
• Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der bekannten Bremsen zu vermeiden und eine besonders einfache und betriebssichere Bremse zu schaffen, bei der stets eine gleichmäßige Anlage des Bremsbelages mit seiner gesamten Oberfläche gewährleistet ist. Insbesondere soll es die Erfindung ermöglichen, den Bremsbelag an seinen am stärksten beanspruchten Stellen dicker auszuführen als an den weniger beanspruchten Stellen, wodurch die Lebensdauer des Bremsbelages erhöht wird.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Bremsbacken als Kreissektoren ausgebildet sind und die Bremsfläche des auflaufenden Bremsbackens mittels eines sektorförmigen Druckkörpers über die Scheibe gegen die Bremsfläche des feststehenden Bremsbackens gepreßt wird. Der feste Bremsbacken wird hierbei zweckmäßig von einem Arm getragen, der die abzubremsende kreisförmige Scheibe an einer Stelle umgreift und in an sich bekannter Weise um eine zur Bremswelle senkrechte Achse schwenkbar gelagert ist. Dabei kann dieser den festen Bremsbacken tragende Arm auf einer Schwenkachse oder in zwei Punkten gelagert sein, die auf einer gemeinsamen Schwenkachse liegen, oder in zwei unabhängig voneinander liegenden Abstützpunkten, von denen der eine gleich ist mit dem Durchgang der Achse durch den Arm und der andere etwa in der Scheibenebene, aber außerhalb der Peripherie die Scheibe liegt. Im ersten und zweiten Fall liegen die Bremsbacken radial außerhalb der Abstützpunkte, im letzten Fall innerhalb des in der Scheibenebene liegenden Abstützpunktes. Bei der zuletzt genannten Bremse mit innenliegendem Bremsbacken verläuft die Abstützung des den festen Bremsbacken tragenden Armes außerhalb der Scheibenebene etwa in tangentialer Richtung zur Peripherie der Bremsscheibe. Die Abstützung kann dann aus einer Stange bestehen, die ihrerseits wiederum an einem Querträger abgestützt ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der auflaufende Bremsbacken in einem Punkt an dem den festen Bremsbacken tragenden Arm allseitig schwenkbar, vorzugsweise mit einem Kugelgelenk gelagert. Außerdem stützt sich der auflaufende Bremsbacken an diesem Arm in zwei weiteren Punkten ab. Die Abstützung in einem dieser Punkte geschieht mittels einer Kugel, die in bekannter Weise zwischen zwei jeweils am Arm und am auflaufenden Bremsbacken befestigten Schalen gehalten wird. Die Abstützung in dem anderen Punkt übernimmt der sektorförmige Druckkörper, dessen Fußpunkt im Kolben eines Druckzylinders gelagert ist. Die Betätigung der Bremse erfolgt mittels dieses hydraulischen Druckzylinders durch Vorschieben des sektorförmigen Druckkörpers in senkrechter Richtung auf die Scheibenebene. Dieser Druckkörper weist eine kreissektorförmige Begrenzung auf, dessen Radius ungefähr gleich der Länge des Druckkörpers ist. Infolgedessen wird der auflaufende Bremsbacken, wenn er sich in der Scheibendrehrichtung mitbewegt, stets senkrecht angedrückt, und der Kolben im Zylinder ist frei von Seitenkräften.
• Vorteilhaft wird an dem den festen Bremsbacken tragenden Arm eine automatische Nachstelleinrichtung angebracht, die mit einem keilförmig ausgebildeten Finger in eine schlitzförmige Ausnehmung am auflaufenden Bremsbacken mit Spiel eingreift. Die automatische Nachstellung kann auch hydraulisch ausgebildet werden. Sie dient der Anpassung der Bremse an die durch Abnutzung in ihrer Stärke verminderte Bremsbelagscheibe.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die prinzipielle Ausbildung einer Bremse gemäß der Erfindung, Fig. 2 die Wirkungsweise der Bremse mit Selbstverstärkung bei abgenutztem Belag, Fig. 3 eine diagrammatische Darstellung der Kräfteverhältnisse, Fig. 4 und 5 die schwenkbare Aufhängung der Bremsbacken, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Bremse mit in bezug auf ihre Abstützpunkte außenliegenden Bremsbacken, Fig.7 eine perspektivische Ansicht einer Bremse mit in bezug auf ihre Abstützpunkte innenliegenden Bremsbacken und Fig. 8 und 9 die automatische Nachstelleinrichtung. Das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem verdeutlicht die Wirkungsweise der Selbstverstärkung. Die Scheibe 1 bewegt sich zwischen dem festen Bremsbacken 2 und dem auflaufenden Bremsbacken 3. Der feste Bremsbacken 2 wird von einem Arm 4 getragen, der die Bremsscheibe übergreift. Der Arm 4 verzweigt sich in die beiden Stützträger 5 und 6. Der Stützträger 6 trägt in einer Schale 7 mit konischen Seitenwänden 8 die Kugel 9. Der Träger 5 trägt den Zylinder 10 mit der pneumatischen oder hydraulischen Druckvorrichtung, in der der Druckkörper 11 mit seinem Fußpunkt 12 in einer Ausnehmung 13 des Kolbens 14 gelagert ist. Die obere Begrenzung 15 des Druckkörpers 11 ist gewölbt. Die Ausnehmung 16 greift in eine entsprechende Erhöhung am auflaufenden Bremsbacken ein, wodurch beide Teile gegeneinander fixiert sind. Der auflaufende Bremsbacken 3 liegt einerseits auf dem sektorförnügen Druckkörper 11 und andererseits auf der Kugel 9 in einer Schale 17 auf, die der Schale 7 entsprechend ausgebildet ist. Wird nun durch Einleiten von Preßluft oder Drucköl in die Leitung 18 der Kolben 14 hinausgedrückt, so wird durch den Druckkörper 11 der auflaufende Bremsbacken gegen die umlaufende Scheibe gepreßt. Durch die Bewegung der Scheibe 1, sei es nach rechts oder links bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt, wird der auflaufende Backen 3 in der Bewegungsrichtung der Scheibe und damit auch der Druckkörper 11 in dieser Richtung durch Reibung oder Verzahnung mitgenommen. Bei der Verschiebung des auflaufenden Backens gegenüber dem festen wird die Schale 17 gegen die Kurbel 9 und diese gegen die Schale 7 gedrückt. Dadurch entsteht die Selbstverstärkungskraft, deren eine Komponente die Anpreßkraft beider Backen gegen die Scheibe erhöht. Die Bremsbacken 2 und 3 sind in bekannter Weise mit dem Bremsbelag 19 und 19 a versehen.
• Fig.2 zeigt im Prinzip die Wirkungsweise der Bremse bei abgenutztem Bremsbelag. Vom Bremsbelag sind lediglich Teile in der Stärke 19' und 19a' übrig geblieben. Die Wirkung der Bremse ist im Prinzip die gleiche. Lediglich muß bis zum Beginn der Bremswirkung der Kolben 14 weiter ausgefahren werden, bis der Bremsbacken 3 mit der Scheibe 1 in Berührung kommt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Berührungspunkt zwischen dem segmentförmigen Druckkörper und dem auflaufenden Backen in der Zylinderachse liegt, d. h. die Druckkraft hat keine Seitenkomponente. Zur Rückstellung des auflaufenden Backens dient eine Feder 20.
• In Fig. 3 sind zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Bremse zwei Kraftecke für Vor- und für Rückwärtsfahrt dargestellt. Die Anpreßkraft P wirkt senkrecht auf die Bremsscheibe. Je nach Vor- oder Rückwärtsfahrt ergibt sich daraus senkrecht zu der Anpreßkraft in Verbindung mit dem Reibungskoeffizienten #t die Bremskraft #t - P. Das Kraftdreieck wird auf der anderen Seite durch die Betätigungskraft B und die Kugeldruckkraft K geschlossen. Aus dem Schaubild ist ersichtlich, daß sowohl für die Vorwärts- als auch für die Rückwärtsfahrt bei gleicher Wirkung die gleichen Betätigungskräfte erforderlich sind, die jedoch bei dem angenommenen Reibungskoeffizienten von #t = 0,33 nur etwa halb so groß wie die Anpreßkraft zu sein brauchen. In diesem Fall ist die senkrechte Komponente der Kugeldruckkraft ebenso groß wie die Betätigungskraft. Wenn dann beide Kräfte in gleichem Abstand von der Mitte der auflaufenden Backe angreifen, ergibt sich eine gleichmäßige Flächenpressung über den ganzen Reibbelag, und zwar bei jeder beliebig großen Betätigungskraft.
• Fig. 4 und 5 zeigen das Prinzip der Backendrehung bei einer Bremse mit in bezug auf ihre Schwenkachse außenliegenden Bremsbacken. Der Bremsbacken 2 ist mit Hilfe des die Bremsscheibe 1 bügelförmig umj cr eifenden Armes 4 um die Achse 21 schwenkbar gelagert und kann sich daher um diese Achse im Sinne des in Fig. 5 eingezeichneten Pfeiles 23' innerhalb eines bestimmten Schwenkbereiches verstellen. Der auflaufende Backen 3 ist mittels eines Kugelgelenkes 22 an dem Arm 4 gelagert und kann sich infolgedessen um diesen Punkt allseitig innerhalb eines gewissen beschränkten Bereichs sowohl in der Pfeilrichtung 23 als auch in der Pfeilrichtung 24 verdrehen.
• Fig. 6 zeigt eine Vorderradbremse mit gleichfalls außenliegenden Bremsbacken, bei welcher der den festen Bremsbacken 2 tragende Arm 4 nach einem weiteren Erfindungsgedanken um die Lagerbolzen 25 und 26, also um die Drehachse 27 des Achsschenkels 28, schwenkbar ist. Der Anlenkpunkt 29 des auflaufenden Bremsbackens liegt vor dieser Achse. Außerdem sind die Abstützpunkte 30 und 31 zwischen dem festen und dem auflaufenden Bremsbakken innerhalb des sektorförmig ausgebildeten Auflaufbremsbackens 3 angeordnet, so daß eine gleichmäßige Flächenpressung erreicht wird.
• Fig. 7 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Bremse mit innenliegenden Bremsbacken und einer außerhalb der Bremsscheibe gelegenen Abstützung. Der den feststehenden Bremsbacken 2 tragende Arm 4 ist hier auf der einen Seite um die Welle 32 der Bremsscheibe allseitig schwenkbar gelagert. Dies wird durch Verwendung eines Ringrollenlagers mit genügend Spiel oder eines Ringpendellagers ermöglicht. Auf der anderen Seite wird der die Bremsscheibe 1 umgreifende Teil 33 des Armes 4 im Punkt 34 mit einem Stab 35 abgestützt, der seinerseits eine Abstützung im Lager 36, z. B. an einem Querträger findet. In dieser Figur ist auch die in Fig. 8 dargestellte automatische Nachstellung mit eingezeichnet, die mit einem keilförmigen Finger 37 in eine schlitzförmige Ausnehmung 38 in einem umgebogenen Flansch 39 des auflaufenden Bremsbackens 3 mit Spiel 40 eingreift. Die Wirkungsweise ist ähnlich der bei Trommelbremsen anzutreffenden Nachstellung mittels Reibscheibe 41. und Teller- oder Tatzenfeder 42, nur wird die Reibscheibe nicht verschoben, sondern verdreht.
• Die wesentlichen Vorteile der beschriebenen Scheibenbremsen bestehen darin, daß sie im Gegensatz zu anderen bekannten Bremsen mit nur einem Bremszylinder und nur einer Selbstverstärkungskugel auskommen. Außerdem ist die Selbstverstärkung bei Vorwärts- und Rückwärtslauf die gleiche, so daß also in jeder Fahrtrichtung die gleiche Bremswirkung erzielt wird. Im übrigen eignet sich das Prinzip besonders für die Anwendung bei innenliegenden Scheibenbremsen mit einer Abstützung, die zur Vermeidung des Bremsnickens dient.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstverstärkende Scheibenbremse für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer mit dem abzubremsenden Rad umlaufenden, kreisförmigen Vollscheibe und zwei auf beiden Seiten der Scheibe mit ihren Bremsflächen einander gegenüberliegenden Bremsbacken, von denen der eine als fester und der andere als auflaufender Backen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacken als Kreissektoren ausgebildet sind und die Bremsfläche des auflaufenden Bremsbackens (3) mittels eines sektorförmigen Druckkörpers (11) über die Scheibe (1) gegen die Bremsfläche des feststehenden Bremsbackens(2) gepreßt wird.
2. 2. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Bremsbacken (2) an einem die Scheibe (1) umgreifenden Arm (4) gehalten ist, der in an sich bekannter Weise um eine zur Bremswelle (32) senkrechte Achse schwenkbar gelagert ist.
3. 3. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auflaufende Bremsbacken (3) an dem den festen Bremsbacken (2) tragenden Arm (4) in einem Punkt (22 bzw. 29) allseitig schwenkbar gelagert und in zwei weiteren Punkten (30, 31) mittels einer Kugel (9), die in an sich bekannter Weise zwischen zwei jeweils an dem Arm (4) und dem auflaufenden Bremsbacken befestigten kegelförmigen Schalen (7, 17) gehalten wird, und mittels des sektorförmigen Druckkörpers (11) angepreßt und durch eine einerseits an dem Arm und andererseits an dem auflaufenden Bremsbacken befestigte Feder (20) in an sich bekannter Weise in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird.
4. 4. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Bremse in an sich bekannter Weise mittels eines hydraulisch bewegten Kolbens (14) durch Vorschieben des sektorförmigen Druckkörpers (11) senkrecht auf die Scheibenebene erfolgt.
5. 5. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische, an dem den festen Bremsbakken (2) tragenden Arm (4) befestigte Nachstelleinrichtung vorgesehen ist, die mit einem keilförmig ausgebildeten Finger (37) in eine schlitzförmige Ausnehmung (38) des auflaufenden Bremsbackens mit Spiel eingreift.
6. 6. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer am Vorderrad angeordneten Bremse der den festen Bremsbacken (2) tragende Arm (4) um die Drehachse (27) des Achsschenkels des zugehörigen Rades schwenkbar gelagert ist.
7. 7. Selbstverstärkende Scheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer am Fahrzeugrahmen angeordneten Bremse der den festen Bremsbacken (2) tragende Arm (4) einerseits um die Bremswelle (32) allseitig schwenkbar gelagert und andererseits etwa in der Scheibenebene, aber außerhalb des Scheibenumfanges abgestützt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 847 551, 952 867; französische Patentschriften Nr. 11086 120, 1089 929, 1120 550; USA.-Patentschriften Nr. 2 237 233, 2 373 572, 2 655 230, 2 655 229.