DE3008855A1

DE3008855A1 - Vorrichtung zum daempfen von schwingungen einer bremsbacken-rueckstellfeder an einer trommelbremse fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3008855A1
Application number: DE19803008855
Authority: DE
Inventors: Khaqan Shahrukh Khan
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1980-09-18
Also published as: GB2046871B; GB2046871A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES !.'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

DR.-tNG. FRANZ TUfSTHCFF

DR. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-1956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN

DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.J DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

1A-53 409

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE telefon: (089) 6620 51 telegramm: protectpatent telex: j24070 7, März 1980

Anmelderin:

Lucas Industries Limited Great King Street Birmingham, West Midlands Großbritannien

Titel

Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen einer Bremsbacken-Rückstellfeder an einer Trommelbremse für Fahrzeuge

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DR.-ING. Fi.ANZ OUESTHOFF

PATENTANWÄLTE _{DR PHIL}. _{PREDA TUESTHO}ff (1927-1956)

WUESTHOFF -v. PECHMANN-BEHRENS-GOET2 dipping, ge««« puls

DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

UANDATAIRES AGREES PRES l'oPFICE EUROPEAN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOET2

~S~ D-8000 MÜNCHEN 90

1A-53 4O9 SCHWEIGERSTRASSE 2

—————— te le fön : (089) 66 20 51

telegramm: protectpatent X: 514070

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Trommelbremsen für Fahrzeuge, insbesondere die Herabsetzung von Schwingungen von Bremsbacken-Rücksteil- oder -Rückholfedern an solchen Bremsen.

Es ist im allgemeinen erwünscht, daß an einer Trommelbremse die von den Rückstellfedern auf eine Bremsbacke ausgeübte Kraft im normalen Dehnungs- bzw. Betriebsbereich der Feder, also zwischen dem Zustand, in dem die Bremsen bei neuen Bremsbelägen gelöst sind, und dem Zustand, in dem sie bei abgenutzten Bremsbelägen angelegt sind, zumindest annähernd konstant bleibt. Aus diesem Grunde ist eine flache Federkennlinie notwendig. Es ist bekannt, daß eine flachere Federkennlinie bei einer Schraubenfeder durch Erhöhen der Windungszahl oder durch Vergrößern des Windungsdurchmessers erzielt werden kann. Bei Bremsbacken-Rückstellfedern wird selbstverständlich die länge der Feder durch die Konstruktion der Bremse bestimmt, und der für die Unterbringung der Federn verfügbare Raum ist häufig so beschränkt, daß Federn von großem Durchmesser nicht verwendbar sind. Federn mit

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einer großen Zahl von Windungen neigen stark zu Schwingungen, was im Hinblick auf die starken Schwingungen, denen Fahrwerksräder von Fahrzeugen ausgesetzt sind, unannehmbar ist.

Durch Positionieren an einem starren Bauteil des Bremsenaufbaues, "beispielsweise an einer Nachstellstange oder an einem Betätigungszylinder, ist es manchmal möglich, eine seitliche Abstützung für eine Rückstellfeder zu schaffen. Dieses Verfahren der seitlichen Abstützung einer Rückstellfeder hat jedoch seine Grenzen, und es muß große Sorgfalt darauf verwendet werden, daß die Feder bei der Betätigung der Bremse nicht stört. Wenn eine Feder, die zur Erzielung der geforderten flachen Federkennlinie mit einer großen Zahl von Windungen ausgebildet ist, nicht abgestützt ist, neigt sie dazu, mit einer Amplitude zu schwingen, die Bruch hervorrufende Spannungen erzeugen und zu Versagen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Gemäß einem allgemeinen Lösungsgedanken besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen einer schraubenförmig gewickelten Bremsbacken-Rückstellfeder an einer Trommelbremse , bei der ein Schwingungsdämpfer innerhalb der Federwindungen oder um sie herum lose so angeordnet ist, daß er in bezug auf die Federwindungen frei bewegbar ist.

Nach einem anderen Lösungsgedanken der Erfindung hat eine Trommelbremse eine Bremstrommel, eine Bremsbacke, eine Betätigungsvorrichtung zum Anlegen der Bremsbacke an die Bremstrommel, eine schraubenförmig gewickelte Rückstellfeder zum Wegziehen der Bremsbacke von der Bremstrommel nach Freigabe durch die Betätigungsvorrichtung und einen Schwingungsdämpfer, der innerhalb des gewickelten Teils

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der Feder oder um ihn herum lose so angeordnet ist, daß er in bezug darauf frei bewegbar ist.

Der Schwingungsdämpfer ist vorzugsweise ein zylindrisches Bauteil in Gestalt einer Stange, die innerhalb der Federwindungen angeordnet ist, oder eines Ringes, Rohres oder einer Hülse, welche die Windungen umschließt. Es hat sich herausgestellt, daß es durch die Verwendung solcher Schwingungsdämpfer möglich ist, die Schwingungen von Bremsbacken-Rückstellfedern auf ein zufriedenstellendes Niveau herabzusetzen, auf dem die Federbruchgefahr im wesentlichen ausgeschaltet ist.

Es ist allgemein bekannt, Schraubenfeder schwingungen dadurch zu verringern, daß die Federwindungen mit satter Reibberührung mit einem anderen Bauteil angeordnet werden; - dieses Verfahren hat sich jedoch bei Rückstellfedern an Bremsen nicht als zufriedenstellend erwiesen. Es wurde ein Versuch mit einer Feder durchgeführt, in deren Windungen eine Stange aus Kautschuk von solchem Durchmesser eingesetzt war, daß die Federwindungen an ihr stets stramm anlagen; es zeigte sich, daß die Amplitude der Schwingungen gegenüber der Feder ohne Stange nur geringfügig verringert wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Bremsbacken-Rückstellfeder mit einem Schwingungsdämpfer in Gestalt einer zylindrischen Stange und

Fig. 2 eine Bremsbacken-Rückstellfeder mit zwei Schwingungsdämpfern in Gestalt von Ringen.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsbacken-Rückstellfeder für eine Fahrzeug-Trommelbremse hat wendeiförmige Windungen 1 mit Ösen 2 an den Enden, die in herkömmlicher Weise in Löcher einhakbar sind, welche in die Stege der Bremsbacken

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eingearbeitet sind. Innerhalb der Windungen 1 der Feder ist mit radialem Spiel eine zylindrische Stange 3 aus Flußstahl angeordnet, deren länge vorzugsweise wenigstens die halbe länge des gewickelten Federteils beträgt. Die Stange 3 ist innerhalb der Federwindungen 1 in Achsrichtung frei bewegbar und frei drehbar, wird jedoch im eingebauten Zustand durch die Stege der Bremsbacken in Achsrichtung innerhalb der Windungen 1 gehalten.

Die in Fig. 2 dargestellte Bremsbacken-Rückstellfeder ist die gleiche wie in Fig. 1, ist aber statt mit der Stange 3 mit zwei Ringen 4 und 5 versehen, welche den gewickelten Federteil mit radialem Spiel umschließen, um in Achsrichtung und um die Windungen 1 frei beweglich zu sein. Nach Einbau in eine Fahrzeug-Trommelbremse begrenzen die Stege der Bremsbacken die axialen Bewegungen der Ringe 4 und 5» um sie an den Windungen 1 der Feder zu halten.

Es wurden Versuche durchgeführt mit Federn, die mit Schwingungsdämpfern gemäß Fig. 1 und 2 ausgestattet waren, und mit einer gleichen Feder ohne Schwingungsdämpfer. Die Schwingungskräfte wurden in den mit Pfeilen F angegebenen Richtungen aufgebracht. Die VerSuchsergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen I und II zusammengefaßt.

TABELLE I

	"Werkstoff	länge mm	Innen- durch- ■-- messer	Außen durch messer *w\ -*	Masse g
Feder	Stahl	246 (gedehnt)	7,89 (Windungen)	13,17 (^ndungen)	88
Stange	Flußstahl	154	-	6.35	40
Ring	Flußstahl	15	16,5	20,0	10

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TABELLE II

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Federrate N/nun	Frequenz Hz	Erregung •g^f	Amplitude mm	Spiele
Feder 10,36	95	2	33	versagte "bei 0, l6xlO⁶
Feder mit Stange 23,5		2	8	kein Versagen 1,0x10
Feder mit 2 Ringen	85-92	2	7	kein Versagen 1,OxIO⁶

Die Tabellen zeigen, daß die als Schwingungsdämpfer verwendete Stange ebenso wie die Ringe die Amplitude der Federschwingungen sehr zuverlässig verkleinern und die Lebensdauer der Feder zu verlängern vermögen. Die Gründe, weshalb diese Schwingungsdämpfer so wirksam sind, werden nicht völlig verstanden, jedoch ist eine mögliche Erklärung, daß der Schwingungsdämpfer, wenn die Feder zu schwingen beginnt, gegen die Federwindungen 1 geschleudert wird und in seinen Bewegungen Reibungsberührung mit den Win- - düngen 1 hat. Die Schwingungen der Feder sind zwangsläufig von komplexer Natur und enthalten sowohl seitwärts- als auch längsgerichtete Komponenten verschiedener Arten. Nichtsdestoweniger neigt der Schwingungsdämpfer, wenn er mit den Windungen 1 in Berührung kommt, dazu, gedreht zu werden, und es wird Energie durch Reibungswärme verzehrt, die entsteht, wenn sich die Windungen 1 und der Schwingungsdämpfer während ihrer gegenseitigen Berührung in bezug aufeinander bewegen.

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Die Schwingungsdämpfer haben eine natürliche Tendenz, sich entlang der Feder in Achsrichtung hin- und her zubewegen; aus diesem Grunde wird die länge der Schwingungsdämpfer oder, bei mehr als einem Schwingungsdämpfer, ihre zusammengesetzte länge vorzugsweise so gewählt, daß sie zumindest der halben länge des gewickelten Pederteils gleich ist, damit sich stets ein Abschnitt eines Schwingungsdämpfers in der Mitte der Feder befindet, wo die Schwingungsamplitude am größten ist.

Es wird angenommen, daß die Steifheit des Werkstoffes der Schwingungsdämpfer von Bedeutung ist. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden durch die Verwendung von Metall, insbesondere Flußstahl, und glasfaserverstärktem Kunststoff (hart) erzielt, wogegen die Ergebnisse mit weicheren Werkstoffen weniger .zufriedenstellend waren.

Anstelle der zwei Ringe 4 und 5 als Schwingungsdämpfer an der Außenseite der Federwindungen 1 sind mehr Ringe oder eine einzelne Hülse oder ein einzelnes Rohr verwendbar. In ähnlicher Weise können innerhalb der Windungen 1 mehr als eine Stange 3 angeordnet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, an derselben Feder Schwingungsdämpfer an der Innen- und Außenseite der Windungen 1 anzuordnen.

Bei der Verwendung eines innen angeordneten Schwingungsdämpfers ergibt sich der leichte Vorteil, daß innerhalb der Bremse kein zusätzlicher Raum benötigt wird, da er völlig innerhalb der Federwindungen 1 liegt.

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Zusammenfassung

An einer Fahrzeug-Trommelbremse werden Schwingungen einer Bremsbacken-Rückstellfeder (1,2) mit einem Schwingungsdämpfer (3; 4,5) gedämpft, der innerhalb der Federwindungen (1) oder um sie herum lose so angeordnet ist, daß er in Längsrichtung der Feder frei beweglich und in bezug auf die Windungen frei drehbar ist. Der Schwingungsdämpfer kann eine zylindrische Stange (3) innerhalb der Windungen (1) oder eine Hülse oder ein Ring (4,5) mit einer zylindrischen Innenfläche sein. Der Schwingungsdämpfer ist aus hartem Werkstoff, beispielsweise Metall, hergestellt und erstreckt sich vorzugsweise über wenigstens die halbe Länge des gewickelten Federteils.

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Leerseife

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Claims

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DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGRtES PRES l'oPFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 1A-53 409 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent TELEX: J 24 070

Patentansprüche

Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen einer schraubenförmig gewickelten Bremsbacken-Rückstellfeder an einer Trommelbremse, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Schwingungsdämpfer (Stange 3» Ring 4,5) innerhalb der Federwindungen (1) oder um sie herum lose so angeordnet ist, daß er von der Feder getragen wird und an der Feder entlang in beiden Richtungen frei beweglich und in bezug auf die Federwindungen (1) frei drehbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwingungsdämpfer eine Stange (3) ist, die vorzugsweise zylindrisch und innerhalb der Federwindungen (1) mit kleinem radialem Spiel dazu angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwingungsdämpfer ein Ring (4,5) oder eine Hülse mit einer zylindrischen Innenfläche ist, welche die Federwindungen (1) mit kleinem Spiel umschließt..
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß sich der oder die Schwingungsdämpfer, der bzw. die innerhalb der Federwindungen (1) oder um sie herum angeordnet ist bzw. sind, zumindest über die halbe Länge des gewickelten Federteils erstreckt bzw. erstrecken.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet , daß der oder jeder Schwingungsdämpfer (3; 4,5) aus hartem Werkstoff, vorzugsweise aus Metall hergestellt ist.
6. Trommelbremse mit einer Bremstrommel, einer Bremsbacke, einer Betätigungsvorrichtung zum Anlegen der Bremsbacke an die Bremstrommel und einer schraubenförmig gewickelten Rückstellfeder zum Wegziehen der Bremsbacke von der Bremstrommel nach Freigabe durch die Betätigungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Schwingungsdämpfer (Stange 3; Ring 4,5) von der Feder getragen wird und innerhalb der Federringe (1) oder um sie herum lose so angeordnet ist, daß er in bezug auf die Federwindungen (1) frei drehbar und in Längsrichtung der Feder frei, bewegbar ist.
7. Trommelbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer eine Stange (3) ist, die vorzugsweise zylindrisch und innerhalb der Federwindungen (1) mit geringem radialem Spiel dazu angeordnet ist.
8. Trommelbremse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwingungsdämpfer ein Ring (4,5) oder eine Hülse mit einer zylindrischen Innenfläche ist, welche die Federwindungen (1) mit kleinem Spiel umschließt.
9. Trommelbremse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß.sich der oder die Schwingungsdämpfer, der bzw. die innerhalb der Federwindungen (1) oder um sie herum angeordnet ist bzw. sind, zumindest über die halbe Länge des gewickelten Federteils erstreckt bzw. erstrecken.

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10. Trommelbremse nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der oder jeder Schwingungsdämpfer (3> 4»5) aus hartem Werkstoff, vorzugsweise aus Metall hergestellt ist.

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