DE2819283C2 - Spreiznocken zur Betätigung von Innenbackenbremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spreiznocken zur Betätigung von Innenbackenbremsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Wie bekannt, weisen Innenbackenbremsen eine Bremstrommel auf, in der Bremsbacken angeordnet sind, die gegen Rückholfedern mittels eines Spreiznokkens gespreizt werden können. Die Bremsbacken sind an ihrem einen Ende auf Zapfen verschwenkbar gelagert, während ihr anderes Ende je eine Rolle trägt, die mit der zugeordneten Arbeitsfläche des Spreiznockens zusammenwirkt. Auf den Außenseiten der Bremsbakken sind Bremsbeläge vorgesehen. Als Spreiznocken sind sogenannte Plattennocken oder auch Evolventennocken bekannt, deren mit jeweils einer der Bremsbakken zusammenwirkenden Arbeitsflächen von zwei gleichen Basiskreisen abgeleitet sind, deren Mittelpunkte aufeinanderliegen. Es sind auch Spreiznocken bekannt (DE-AS 20 31 511), die eine symmetrische S-förmige Form haben und mit konvexen axialen evolventförmigen Arbeitsflächen mit gleichbleibender Steigung versehen sind. Beim Spreizen der Bremsbacken mittels des Spreiznockens liegen die Bremsbeläge an der Innenseite der Bremstrommel auf und rufen durch Reibung eine Bremswirkung hervor, die umso größer ist, je größer die durch den Spreiznocken übertragene Kraft ist. Ein derartiger Spreiznocken einer Innenbackenbremse ist auch in der DE-AS 14 55 788 beschrieben.

Bei Innenbackenbremsen, deren Bremsbacken von bekannten S-förmigen Spreiznocken der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art betätigt werden, nimmt i. a. das Bremsmoment bei konstanter Bremsbetätigungskraft für neue Bremsbeläge zu, bis diese eingeschliffen sind, und dann mit zunehmender Anzahl der Betätigungen der Bremse allmählich ab. Daher ändert sich bei solchen bekannten Innenbackenbremsen das Bremsmoment mit zunehmendem Verschleiß der Bremsbeläge und dadurch mit durch den Verschleiß bedingten zunehmenden Verdrehwinkel des Sps^iznokkens. Dadurch ist die Bremsbetätigungskraft für gleichbleibende Bremskräfte vom Verschleiß der Bremsbeläge abhängig, wodurch der Fahrer sich für die gewünschte Bremswirkung auf immer andere Bremsbetätigungskräfte einstellen muß.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, einen Spreiznocken der im Oberbegrff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß die Bremsbetätigungskraft für die gewünschte bestimmte Bremswirkung wenigstens nach dem Einschleifen der Brembeläge, jedoch vorzugsweise auch bis zum Einschleifen der Bremsbeläge, von deren Verschleiß unabhängig ist.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht, wobei die Unabhängigkeit der Bremsbetätigungskraft vom Verschleiß der Bremsbeläge bis zu deren Einschleifen durch die Merkmale im Anspruch 2 erreicht werden kann.

Durch die Erfindung ändern sich die wirksamen Hebeiarme der auf die Bremsbacken einwirkenden Spreizkräfte mit zunehmender Verdrehung des Spreiznockens derart, daß ein konstantes Verhältnis zwischen den Spreizkräften und den Spreiznockenverdrehungen erreicht wird, was praktisch eine durch die Erfindung bezweckte gerade Bremskennlinie bedeutet

Wie nachstehend noch in Einzelheiten erläutert wird, ändern sich die Längen der Hebelarme bei Verdrehung des Spreiznockens wenigstens von einem Höchstwert bis zu einem Minimalwert, wobei aber ihre Änderungen einen anfänglichen Bereich «inschi^Ren können, in welchem die Länge der Hebelarme bei Verdrehung des Spreiznockens zunimmt. Im letzteren Fall ist der bezweckte Ausgleich noch vollständiger, da eine anfängliche Zunahme der Bremswirkung mit zunehmender Anzahl von Bremsbetätigungen bis zum Einschleifen der Bremsbeläge ausgeglichen wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spreiznockens darstellt. In der Zeichnung zeigt so Fig. I einen Schnitt einer herkömmlichen linnenbakkenbremse mit einem erfindiingsgemäßen Spreiznokken,

Fig.2 den erfindungsgemäßen Spreiznocken in perspektivischer Ansicht,
F i g. 3 ein Schaubild und

Fig.4 bis 6 verschiedene Betriebslagen des erfindungsgemäßen Spreiznockens.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, zeigt Fig. 1 eine Bremstrommel 10 und eine Achse 12 mit einem Bremsschild 14, die in herkömmlicher Weise angeordnet sind. Der Bremsschild 14 trägt zwei diametral einander gegenüberliegende halbmondförmige Bremsbacken bzw. 18, die an einem ihrer Enden um Zapfen 20 bzw. verschwenkbar angeordnet sind. Die einander benach-65 bartcn anderen Enden der Bremsbacken 16 bzw. 18 tragen Rollen 24 bzw. 26, die in an sich bekannter und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise gelagert sind. Die Bremsbacken 16 bzw. 18 sind jeweils mit

5inem Bremsbelag 28 bzw. 30 versehen, die bestimmt sind, beim Bremsen an der zylindrischen Innenfläche der Bremstrommel 10 anzuliegen, während an den Rollen 24 bzw. 26 ein Spreiznocken 32 angreift, mittels dessen die Bremsbacken gegen die Kraft von Zugfedern gespreizt werden können. Übersichtlichkeitshalber sind aber die Zugfedern in der Zeichnung nicht dargestellt.

Einzelheiten des Spreiznockens 32 sind aus Fig.2 ersichtlich. Der Spreiznocken 32 weist eine sich in axialer Richtung 01 streckende Nockenwelle 34 mit einer Achse Z auf und besteht aus zwei quergerichteten gekrümmten Hebelarmen 36 und 38, die rotationssymmetrisch angeordnet und mit konvexen axialen evolventenförmigen Arbeitsflächen 40 bzw. 42 versehen sind, wobei die Evolventen der Arbeitsflächen 40 bzw. 42 jeweils mit JX und /2 bezeichnet sind. Die Arbeitsflächen 40 und 42 bestimmen einen Winkelbereich α um die Achse Zder Welle 34 zwischen einer ersten Grenzgeraden A 1 und einer zweiten Grenzgeraden A 2. Die Grenzgeraden A 1 und A 2 schneiden einerseits die Achse Z in einem Mittelpunkt C und verlaufen andererseits durch den Anfangs- bzw. Endpunkt der Evolventen /1 und /2, wie dies nachstehend noch gezeigt wird.

Den Evolventen /1 und / 2 sind einander gleiche, aber gegeneinander versetzte Basiskreise B1 bzw. B 2 zugeordnet, deren Mittelpunkte CX und C2 am Umfang eines zentralen Kreises D einander diametral gegenüberliegen, der mit dem Mittelpunkt C zusammenfällt und somit auf der Achse Z liegt Die Mittelpunkte Cl und C2 bestimmen eine Verbindungsgerade Ac, die ihrerseits einen Kontroilwinkel ac mit der ersten Grenzgeraden A 1 einschließt und innerhalb des Winkelbereiches α durch die Achse Z hindurchgeht Der Kontrollwinkel ac ist mindestens so groß, wie ein Referenzwinkel ar, der von der ersten Grenzgeraden A 1 und einer Referenzgeraden Ar eingeschlossen ist. Die Referenzgerade Ar geht ebenfalls durch den Mittelpunkt C und auch durch den Krümmungsmittelpunkt C3 der Evolvente J1 hindurch, der dem Schnittpunkt der letzteren mit der ersten Grenzgeraden A 1 zugeordnet ist.

Aus F i g. 3 geht die Bedeutung der Ausbildung des Spreiznockens hervor. Im dargestellten Schaubild sind die Bremsmomente M in Abhängigkeit vom der Zahl N der Bremsungen für herkömmliche Spreiznocken dargestellt. Das Bremsmoment Meiner neuen Bremse oder eines neuen Bremsbelages weist einen anfänglichen Wert Mo auf. In der Regel nehmen für herkömmlich? Spreiznocken die Bremsmomente bei den ersten Bremsungen zu, bis die Berührungsflächen zwischen den Bremsbelägen und der Bremstrommel vollständig ineinanderpassen. Diese Anschleifperiode dauert solange, bis bei einer Anzahl N1 von. Bremsungen ein Höchstwert Mmax des Bremsmomentes erreicht wird. Diese Zunahme des Bremsmomentes kann nur dann ausgeglichen werden, wenn dia Hebelarme der Spreizkräfte länger werden, weil dann die Spreizkräfte selbst bei konstantem Bremsmoment entsprechend abnehmen.

Bei weiteren Bremsungen bis über Ni hinaus nehmen die Bremsmomente kontinuierlich ab, bis ein minimaler Wert Mmin des Bremsmoments bei einer Anzahl N 2 von Bremsungen eintritt. Um eine derartige Abnahme auszugleichen, müssen die Hebelarme der Spreizkräfte wieder abnehmen, damit die Spreizkräfte selbst zunehmen und die Bremsmomente unverändert bleiben. Dies *Wrd nun anhand der F i g. 4 bis 6 erläutert, in denen d'e Geometrie von verschiedenen gegenseitigen Lagen vOn Spreiznocken und kräfteübertragenden Rollen dargestellt ist.

Wie bekannt ist jeder Punkt einer Evolvente einem Krümmungsmittelpunkt zugeordnet, der seinerseits am Umfang eines zugeordneten Basiskreises liegt, von welchem die Evolvente abgeleitet ist Der Krümmungsmittelpunkt bestimmt mit dem entsprechenden Evolventenpunkt einen Krümmungshalbmesser. Der Krümmungshalbmesser liegt tangential zum Umfang des Basiskreises.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Evolvente /1 vom Basiskreis B 1 und die Evolvente /2 vom Bastskreis B 2 abgeleitet Ihre Mittelpunkte Ci bzw. C2 liegen am Umfang des zentralen Kreises D einander diametral gegenüber.

In Fig.4 ist die gegenseitige Ausgangslage des Spreiznockens und der Rollen 24, 26 dargestellt. Wie ersichtlich, gehen die Grenzgeraden A 1 und A 2 durch den Mittelpunkt C sowie durch einen ersten Punkt P1 und einen letzten Punkt P2 der Evolvente J1 hindurch. Das gleiche gilt für die Evolvente /2. Dem Anfangspunkt Pi der Evoivente /1 ist ein Krümmungsmitteipunkt C3 zugeordnet, der am Umf'.-;j des Rasiskreises S 1 liegt in gleicher Weise ist dem Endpunkt P2 der Evolvente /1 ein Krümmungsmittelpunkt C4 ebenfalls am Umfang des Basiskreises B1 zugeordnet

Es ist weiter ersichtlich, daß die Mittelpunkte Cl bzw. C2 der Basiskreise B1 bzw. Ö2 die Verbindungsgerade Ac bestimmen, die durch den Mittelpunkt C hindurchgeht und beide Basiskreise Bi und B 2 diametral durchquert. Die Verbindungsgerade Ac schließt mit der ersten Grenzgeraden A 1 den Kontrollwinkel ac ein. Andererseits bestimmen der Mittelpunkt C und der Krümmungsmittelpunkt C3 die Referenzgerade Ar.die mit der ersten Grenzgeraden A X den Referehzwinkei ar einschließt. Wie ersichtlich, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Kontrollwinkel acc größer als der Referenzwinkel ar. Durch derartige gegenseitige Abmessungen wird sichergestellt, daß bei Drehung des Spreiznockens um seine Längsachse Z in bezug auf die Zeichnung (F i g. 2) im Uhrzeigersinn die Hebelarme der Spreizkräfte zuerst zunehmen, wodurch die Spreizkräfte selbst vorübergehend abnehmen, so daß ein Ausgleich der anfänglichen Zunahme des Bremsmomentes erreicht wird, wie dies anhand des Schaubildes gemäß F i g. 3 bereits erläutert worden ist.

In der dargestellten Anfangslage (F i g. 4) berührt die konvexe evolventenförmige Arbeitsfläche 40 (Fig.2) die Rolle 26 entlang einer axialen Linie, die durch den Punkt P1 hindurchgeht. Die Spreizkraft, die auf die Rolle 26 an diesem Punkt einwirkt verläuft durch den Krümmungsmittelpunkt C3 und ihr Wert hängt vom Abstand des Krümmungshalbmessers C3 — Pi vom Mittelpunkt Cab. wobei C3 — Pi den Hebelarm der Spreizkraft darstellt, die dem Evolventenpunkt P X zugeo.diiet und mit ro bezeichnet ist.

Wird der Spreiznocken in bezug auf die Zeichnung im Uhrzeigersinn gedreht, nehmen die Länger.der Hebelarme der Spreizkräfte zu, bis die Verbindüngsgerade Ac eine Lage einnimmt, in welcher die Hebelarme 36 bzw. 38 mit den Rollin 24 bzw. 26 an den Evolventenpunkten P 3 bzw. P 4 der Evolventen /1 bzw. /2 in Berührung gelangen, wie dies in F i g, 5 dargestellt ist. Dann sind die mit /·,„„, bezeichneten Hebelarme der Spreizkräfte die Abstände zwischen dem Mittelpunkt Cund dem Krümmungsmittelpunkt C5 bzw. C6. Folglich verlaufen die Hebelarme der Sp-eizkräfte nicht nur durch den Mittelpunkt C, sondern auch durch die Mittelpunkte Cl und C 2 der Basiskreise Bi bzw. B 2 entlang aufeinander ausgerichteter Durchmesser derselben.

Bei weiterer Drehung des Spreiznockens 32 in der bisherigen Richtung wird schließlich die gegenseitige Lage von Spreiznocken 32 und Rollen 24 und 26 gemäß F i g. 6 erreicht. In dieser Lage berührt die Evolvente / 1 den Umfang der Rolle 26 im Evolventenpunkt P2. Die Spreizkraft wirkt an einem Arm r_mm.

Ähnliche Verhältnisse gelten für den Hebelarm 38 und die Rolle 24.

Wie ersichtlich, ändern sich die Hebelarme der Spreizkräfte derart, daß sie bei einer Dehnung des Spreiznockens 32 ausgehend aus einer Ausgangswinkellage gemäß Fig.4 über eine Zwischenlage gemäß F i g. 5 in eine endgültige Winkellage gemäß F i g. 6 anfänglich langer werden und von einem Wert r₀ bis zu einem Höchstwert r,,,.,, zunehmen und dann bis zu einem Wert von r_m,„ abnehmen. Eine derartige Änderung kann leicht verfolgt werden, da mit Ausnahme der gegenseitigen Lagen gemäß F i g. 5 die Arme der Spreizkräfte seitlich der Basiskreise B\ und B2 liegen und somit notwendigerweise kürzer sind als in der Lage gemäß Fig. 5, wo sie mit Durchmessern der Basiskreise zusammenfallen.

Beim Entwerfen des Spreiznockens wird gemäß F i g. 3 zunächst die Kennlinie (M. N) einer Trommelbremse der gewählten Art mit einem herkömmlichen Spreiznocken ermittelt. Dann bildet die der Abszisse des Höchstwertes M_nu, zugeordnete Anzahl N1 der Bremsungen eine Basis oder Grundlage für die Auswahl der verschiedenen Winkel λ, nc und λγ, deren Werte zweckmäßig in den nachfolgend angeführten Bereichen jo liegen:

	15°	bis	35°
	90°	bis	120°
	60°	bis	90°
— ΛΓ =
Λ =
AC =

35

Der Durchmesser des zentralen Kreises D beträgt zweckmäßig

D = (2 bis 10) mm. -to

Wie ersichtlich, unterscheidet sich der Spreiznocken von den herkömmlichen Spreiznocken lediglich in der Geometrie seiner Evolventenflächen, so daß seine Herstellungskosten trotz des erreichten Fortschrittes praktisch dieselben bleiben.

Im obigen ist die Gestaltung eines Spreiznockens erläutert worden, bei welchem Änderungen des Bremsmomentes auch im Bereich zwischen NQ und N\ ausgeglichen sind. Wenn aber die Forderungen milder sind oder die Herstellungsweise es zuläßt, kann ein Ausgleich in einem derartigen anfänglichen Bereich auch entfallen. Dann ist begleich ar.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Spreiznocken zur Betätigung von Innenbacken-Trommelbremsen mit zwei gegenüberliegenden Bremsbacken, die von dem Spreiznocken gegen Rückholfedern gespreizt werden, wobei der Spreiznocken auf einer Welle angeordnet ist und eine symmetrische S-förmige Form mit zwei konvexen axialen evolventenförmig verlaufenden Arbeitsflächen aufweist, deren Evolventen von zwei Basiskreisen mit einander gleichen Durchmessern abgeleitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiskreise (Bl. B 2) der Evolventen (Jl, /2) derart gegeneinander versetzt sind, daß die Mittelpunkte (C 1. C 2) der Basiskreise auf einem zentralen Kreis (D) um die Achse (Z) der Welle (34) liegen und die die Achse (Z) der Welle (34) schneidende Verbindungsgerade (Ac) der beiden Mittelpunkte (Cl, C2) der Basiskreise (BX, B 2) jeweils innerhalb des von den Evolventen (Jl, j2) überspannten, zwischen einer dem Bereich der stärkeren EvoWenienkrfininiung zugeordneten ersten Grenzgeraden (A X) und einer zweiten Grenzgeraden (A 2), die beide die Achse (Z) der Welle (34) schneiden, liegenden Winkelbereichs (λ) verläuft und mit der ersten Grenzgeraden (A X) einen Kontrollwinkel {acc) einschließt, der wenigstens so groß ist wie ein Referenzwinkel {ar), den die Referenzgerade (Ar) durch die Achse (Z) der Welle (34) und den Krümmungsmittelpunkt (CZ) der zugeordneten Evolvente (JX, /2) an deren Schnittpunkt (PX) mit de. ersten Grenzgeraden (A X) mit dieser einschließt.

2. Spreiznocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kcntro!'-«inkel {<*c) größer ist als der Referenzwinkel (ar).