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DE29901831U1 - Shoe brake with servo effect - Google Patents

Shoe brake with servo effect

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Description

Backenbremse mit ServoeffektShoe brake with servo effect

Die Erfindung betrifft eine Backenbremse mit Servoeffekt. Diese Bremse kann als Felgen- oder Scheibenbremse ausgeführt werden.The invention relates to a shoe brake with servo effect. This brake can be designed as a rim or disc brake.

In der Fahrradtechnik hat sich die Felgenbremse durchgesetzt. Als Exoten können hier Naben-, Reifen-, oder Scheibenbremsen angesehen werden.Rim brakes have become the norm in bicycle technology. Hub, tire, or disc brakes can be considered exotic here.

Im Automobilbau wird die Trommelbremse von der Scheibenbremse immer mehr ver-/ drängt. Hier wird die Leistungsfähigkeit der Bremsen durch größere Dimensionen und durch den Einsatz von Bremskraftverstärkern gesteigert. Die im PKW-Bau fast ausschließlich verwendeten Unterdruckbremskraftverstärker lassen sich bei aufgeladenen Motoren oder bei Elektrofahrzeugen nur unter Installation zusätzlicher Pumpen einsetzen. Diese Beanspruchen Bauraum und erhöhen den Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch. In automobile construction, drum brakes are increasingly being replaced by disc brakes. Here, the performance of the brakes is increased by larger dimensions and by the use of brake boosters. The vacuum brake boosters, which are almost exclusively used in car construction, can only be used in turbocharged engines or electric vehicles by installing additional pumps. These take up installation space and increase fuel and energy consumption.

Bei Fahrradfelgenbremsen wird eine Erhöhung der Anpreßkraft der Backen durch die Änderung der Hebelverhältnisse oder durch Einsatz von Hydraulik erreicht. Dieses hat jedoch zur Folge, daß die Lüftung geringer wird und sich das Rad bereits bei einer kleinen Unwucht der Felge nicht mehr frei dreht.In bicycle rim brakes, the contact pressure of the shoes is increased by changing the lever ratios or by using hydraulics. However, this results in reduced ventilation and the wheel no longer turning freely if the rim is slightly unbalanced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Backenbremse zu schaffen, welche die beim Bremsen entstehende Reaktionskraft für einen Servoeffekt nutzt und somit die Anpreßkraft der Bremsbacken selbsttätig verstärkt. Damit wird bei Automobilen der Bremskraftverstärker überflüssig und die Fahrradbremse erreicht eine größere Lüftung bei höherer Leistungsfähigkeit.The invention is based on the object of creating a shoe brake which uses the reaction force generated during braking for a servo effect and thus automatically increases the contact pressure of the brake shoes. This makes the brake booster superfluous in automobiles and the bicycle brake achieves greater ventilation with higher performance.

Dieser Effekt wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Schutzansprüche 1, 2, 4 und 8 erreicht.This effect is achieved by the characterising features of claims 1, 2, 4 and 8.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Schutzansprüchen 3 und 5An advantageous embodiment of the invention is set out in claims 3 and 5

angegeben.specified.

Die Weiterbildung nach den Schutzansprüchen 3 und 5 ermöglicht die Voreinstellung des Verstärkungsfaktors und erlaubt damit die Anpassung der Bremsleistung an die Vorlieben des Benutzers.The further development according to claims 3 and 5 enables the presetting of the gain factor and thus allows the braking power to be adapted to the user's preferences.

Eine nochmalige Verfeinerung wird im Schutzanspruch 7 dargestellt.
Die Ausführung nach dem Schutzanspruch 7 erlaubt eine selbsttätige Veränderung des Verstärkungsfaktors mit dem Leistungsbedarf. So kann die Kurve der Verstärkung über dem Leistungsbedarf wahlweise progressiv oder degressiv gewählt werden.A further refinement is presented in claim 7.
The design according to claim 7 allows an automatic change of the amplification factor with the power requirement. The curve of the amplification over the power requirement can thus be selected to be either progressive or degressive.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figur 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:Some embodiments of the invention are explained using Figures 1 to 5. They show:

Fig. 1 eine Felgenbremse mit Schubstreben (2)Fig. 1 a rim brake with push rods (2)

Fig. 2 eine Felgenbremse mit an einstellbaren Rampen (4) entlanglaufenden Rollen (3)
Fig. 3 eine Felgenbremse mit an elastisch verformbaren Kurvensegmenten (5) entlanglaufenden Rollen (3)Fig. 2 a rim brake with rollers (3) running along adjustable ramps (4)
Fig. 3 a rim brake with rollers (3) running along elastically deformable curve segments (5)

Fig. 4 eine Felgenbremse mit als Schlitten auf Führungsschienen (7a) laufenden Backenträgern (1)Fig. 4 a rim brake with shoe carriers running as a carriage on guide rails (7a) (1)

Fig. 5 eine Scheibenbremse mit als Schlitten auf Führungsrollen (7b) laufenden Backenträgern (1)Fig. 5 a disc brake with shoe carriers running as a carriage on guide rollers (7b) (1)

In Fig. 1 sind die Backenträger (1) auf den Wellen (13) und (14) quasi kardanisch drehbar gelagert. Werden die Backenträger über den Seilzug (15) mit den Bremsbacken (10) gegen die in Pfeilrichtung rotierende Felge (8) gedrückt. Dabei werden die Backenträger mitgenommen und stützen sich gegen die Schubstreben (2) ab. Da der Winkel a>0° ist, entsteht eine zusätzliche Anpreßkraft durch die „Verkeilung" dieser Schubstreben (2). Mit der Wahl zwischen den Anlenkbolzen A, B und C kann der Winkel &agr; und damit das Maß der Verstärkung variiert werden.In Fig. 1, the shoe supports (1) are mounted on the shafts (13) and (14) in a way that allows them to rotate in a quasi-cardanic manner. The shoe supports are pressed against the rim (8) rotating in the direction of the arrow (8) by the cable pull (15) with the brake shoes (10). The shoe supports are thereby carried along and brace themselves against the push rods (2). Since the angle a>0°, an additional contact force is created by the "wedging" of these push rods (2). By choosing between the linkage bolts A, B and C, the angle α and thus the degree of reinforcement can be varied.

Fig. 2 zeigt eine Version der Felgenbremse, welche im wesentlichen Fig. 1 entspricht aber anstelle der Schubstreben (2) Rollen (3) besitzt, die an Rampen (4) entlangrollen. Nach dem Lösen der Schrauben (16) können die Rampen um den Bolzen (17) gedreht werden, wodurch sich der Rampenwinkel (ß) und damit der Verstärkungsfaktor ändert. Anstelle der Rampen (4) können auch einstellbare Kurvensegmente (5) gemäß Fig. 3 installiert werden.Fig. 2 shows a version of the rim brake which essentially corresponds to Fig. 1 but instead of the push rods (2) has rollers (3) which roll along ramps (4). After loosening the screws (16), the ramps can be rotated around the bolt (17), which changes the ramp angle (ß) and thus the amplification factor. Instead of the ramps (4), adjustable curve segments (5) as shown in Fig. 3 can also be installed.

Fig. 3 stellt eine Felgenbremse in Bremsstellung dar, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau Fig. 2 entspricht. Die Konstruktion ist jedoch unter Zuhilfenahme der Gabelbrücke (18) und entsprechend biegeweicher Grundgestaltung bewußt elastisch ausgelegt. Bei geringer Bremsleistung drücken die Rollen (3) nur wenig gegen die konvexen Kurvensegmente (5), welche das Bestreben haben, nach außen auszuweichen. Der Keilwinkel (ßmü,) ist entsprechend klein. Bei hoher Bremsleistung weitet sich die Gabelbrücke (18) auf und die Rollen (3) greifen an einem entsprechend verschobenen Punkt der Kurvensegmente (5) an. Damit vergrößert sich der Keilwinkel (ßmax) und der Verstärkungsfaktor steigt, die Kennlinie der Verstärkung über der Bremsleistung ist progressiv. Werden konkave Kurvensegmente verwendet, ist diese Kennlinie degressiv.Fig. 3 shows a rim brake in braking position, which corresponds in its basic structure to Fig. 2. However, the construction is deliberately designed to be elastic with the aid of the fork bridge (18) and a correspondingly flexible basic design. When the braking power is low, the rollers (3) press only slightly against the convex curve segments (5), which tend to move outwards. The wedge angle (ßmü,) is correspondingly small. When the braking power is high, the fork bridge (18) widens and the rollers (3) engage at a correspondingly shifted point on the curve segments (5). This increases the wedge angle (ßmax) and the gain factor increases; the characteristic curve of the gain versus the braking power is progressive. If concave curve segments are used, this characteristic curve is degressive.

Fig. 4 stellt eine Felgenbremse dar, bei der tangential zur Felge Führungsstangen (7a) angeordnet sind, auf denen die Backenträger (1) als Schlitten auf Rollen (7b) entlangrollen. Dabei verringert sich der Abstand zwischen beiden Stangeneinheiten mit der Drehrichtung der Felge. Über einen Seilzug werden die Bremsbacken (10) von den Backenträgern (1) an die Felge gezogen und von dieser mitgenommen, wodurch eine reversible „Verkeilung" erfolgt. Eine Version mit gebogenen Stangeneinheiten und nichtlinearer Kennlinie ist ebenso denkbar wie eine hydraulische Betätigung gemäß Fig. 5.Fig. 4 shows a rim brake in which guide rods (7a) are arranged tangentially to the rim, on which the shoe carriers (1) roll along as a carriage on rollers (7b). The distance between the two rod units decreases with the direction of rotation of the rim. The brake shoes (10) are pulled by the shoe carriers (1) to the rim via a cable and are carried along by it, which results in reversible "wedging". A version with curved rod units and non-linear characteristic curve is just as conceivable as hydraulic actuation as shown in Fig. 5.

Fig. 5 bildet eine Scheibenbremse ab, deren Funktionsweise Fig. 4 entspricht, wobei die Backenträger (1) einen Führungssteg (7c) besitzen und die Rollen (7b) am Bremssattel (19) sitzen. Die Backenträger (1) können gemeinsam mit den Bremsbacken (10) nach Abschrauben des Kolbengehäuses (20) aus dem Sattel gezogen werden.Fig. 5 shows a disc brake, the function of which corresponds to Fig. 4, whereby the shoe carriers (1) have a guide bar (7c) and the rollers (7b) are located on the brake calliper (19). The shoe carriers (1) can be pulled out of the calliper together with the brake shoes (10) after unscrewing the piston housing (20).

Die erfindungsgemäßen Bremsen ermöglichen ein nahezu beliebiges Leistungsspektrum, ohne dabei wesentlich aufwendiger als die bisher bekannten Ausführungen zu sein.The brakes according to the invention enable almost any performance spectrum, without being significantly more complex than the previously known designs.

Claims (9)

SchutzansprficheProtection claims 1. Backenbremse, welche als Felgenbremse oder Scheibenbremse ausgebildet sein kann,1. Shoe brake, which can be designed as a rim brake or disc brake, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Backenträger (1) an geeignete Kraftaufiiahme- und Übertragungsorgane derart abstützen, daß sie selbst keine oder nur minimale Bremskräfte aufnehmen.characterized in that the shoe carriers (1) are supported on suitable force absorption and transmission elements in such a way that they themselves absorb no or only minimal braking forces. 2. Backenbremsenach Schutzanspruch 1,2. Shoe brake according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Bremskräfte von Schubstreben (2) aufgenommen werden, welche in geeigneter Art und Weise an die Backenträger (1) angelenkt sind und sich gegen geeignete Kraftaufhahmieorgane abstützen.that the braking forces are absorbed by thrust struts (2) which are hinged in a suitable manner to the shoe supports (1) and are supported against suitable force-absorbing elements. 3. Backenbremse nach Schutzanspruch 1 und 2,3. Shoe brake according to claims 1 and 2, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß der Winkel (&agr;) variabel einstellbar ist.that the angle (α) is variably adjustable. 4. Backenbremsenach Schutzanspruch 1,4. Shoe brake according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Backenträger (1) über Rollen (3) an einer Rampe (4) oder einem Kurvensegment (5) abstützen.characterized in that the jaw carriers (1) are supported by rollers (3) on a ramp (4) or a curve segment (5). 5. Backenbremse nach Schutzanspruch 1 und 4,5. Shoe brake according to claims 1 and 4, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Steigung (ß) der Rampe (4) oder des Kurvensegments (5) variabel einstellbar ist.that the gradient (ß) of the ramp (4) or the curve segment (5) is variably adjustable. 6. Backenbremse nach Schutzansprüchen 1 bis 5,6. Shoe brake according to claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Rückstellung der Bremsbacken durch eine Torsionsfeder (6) erfolgt.that the brake shoes are reset by a torsion spring (6). 7. Backenbremse nach Schutzansprüchen 1 bis 6,7. Shoe brake according to claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß eine elastische Verformung der Bremsmechanik während des Bremsvorganges gezielt zur Beeinflussung der Bremscharakteristik genutzt wird.that an elastic deformation of the brake mechanism during the braking process is used specifically to influence the braking characteristics. 8. Backenbremse, welche als Felgenbremse oder Scheibenbremse ausgebildet sein kann,8. Shoe brake, which can be designed as a rim brake or disc brake, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß sich die Backenträger (1) gegen Führungsorgane (7) abstützen, welche tangential zur Felge (8) oder Bremsscheibe (9) angeordnet sind und deren Abstand zueinander sich mit der Drehrichtung der Felge (8) oder der Bremsscheibe (9) verringert.that the shoe carriers (1) are supported against guide elements (7) which are arranged tangentially to the rim (8) or brake disc (9) and whose distance from one another decreases with the direction of rotation of the rim (8) or the brake disc (9). 9. Backenbremse nach Schutzanspruch 8,9. Shoe brake according to claim 8, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Rückstellung der Bremsbacken (10) durch Zugfedern (11) und/oder Druckfedern (12) erfolgt.that the brake shoes (10) are reset by tension springs (11) and/or compression springs (12).
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