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Hydraulisch betätigte Innenbackenbremse Die Erfindung bezieht sich
auf eine hydraulisch betätigte Innenbackenbremse mit zwei schwimmend angeordneten
Bremsbacken, die sich mit einem Ende jeweils an einem Kolben des Betätigungszylinders
und mit dem anderen Ende jeweils an einem Widerlager abstützen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man durch eine gewisse
Verkürzung der die Reibbeläge tragenden Backen zwar eine Bremse erhalten kann, deren
Moment nur eine Funktion der ausgeübten Kraft ist und nicht vom Reibungskoeffizienten
des Reibbelags abhängt, daß jedoch die Verkürzung allein nicht genügt, da eine solche
Bremse nur in einer Drehrichtung einwandfrei arbeiten, im umgekehrten Drehsinn jedoch
blockieren würde. Im übrigen würden auf die Trommel hohe Kräfte ausgeübt werden,
wenn durch das Eindringen von Wasser oder Öl der Reibungskoeffizient des Belags
stark herabgesetzt ist. Dementsprechend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine
Trommelbremse zu schaffen, die in beiden Drehrichtungen zu bremsen gestattet, vom
Reibungskoeffizienten des Belags unabhängig arbeitet und gegen übermäßige mechanische
Beanspruchungen infolge eines zu geringen Werts dieses Reibungskoeffizienten geschützt
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch zwei sich etwa je über
einen Viertelkreisbogen erstreckende Bremsbacken gelöst, die diametral gegenüberliegend
angeordnet sind und die sich mit ihren einen Enden an je einem Kolben der mit Doppelkolben
versehenen Betätigungszylinder und mit den anderen Enden an einem Widerlager je
eines an einem festen Drehpunkt angelenkten Schwenkhebels abstützen, auf deren freies
Ende jeweils der zweite Kolben jedes Betätigungszylinders wirkt, wobei für jeden
Bremsbacken außerdem ein diesen in Umlaufrichtung abstützendes festes Widerlager
vorgesehen ist und der Abstützpunkt jedes Bremsbackens auf dem Widerlager des Schwenkhebels
um einen Betrag von der Achsebene entfernt ist und auf der dem Drehpunkt abgekehrten
Seite der Achsebene liegt. Die Wirkungsweise dieser Bremse ist dabei derart, daß
bei Erreichen einer bestimmten Bremskraft das nachgiebige Widerlager zurückweicht
und das feste Widerlager in Tätigkeit tritt, wodurch die Charakteristik der Bremsung
verändert wird. Die Erfindung führt auf diese Weise zu einer Bauart einer Bremse,
die sich gegenüber den bekannten Konstruktionen in erster Linie durch Unabhängigkeit
vom Reibungskoeffizienten auszeichnet und für beide Drehrichtungen verwendbar ist.
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Die Erfindung wird beispielsweise in Verbindung mit der Zeichnung
näher beschrieben, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Trommelbremse
üblicher Art, Fig. 2 ebenfalls eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Trommelbremse, Fig. 3 und 4 Kräftediagramme für jede der beiden Drehrichtungen der
in Fig. 2 dargestellten Trommel. Eine sogenannte »schwimmende« Bremsbacke bekannter
Art mit hydraulischer Betätigung (F i g. 1) wird an ihrem einen Ende durch der!
Kolben eines Betätigungszylinders, der eine Kraft F ausübt, gegen die Trommel gedrückt.
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Die Backe ist nicht angelenkt, sondern liegt mit ihrem anderen Ende
gegen ein Widerlager an, das eine Stützkraft Q entgegensetzt.
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Die Kontaktgegenkräfte der Trommel auf die Backe haben eine Resultierende
N.
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Alle diese Werte sind im folgender! mit dem Index 1 bezeichnet, wenn
die Trommel im Uhrzeigersinn 1 umläuft, und mit dem Index 2, wenn sie sich in entgegengesetztem
Sinn dreht.
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Eine Bremse mit »schwimmenden« Backen zentriert sich selbsttätig derart,
daß die Resultierende N dielauf die Enden wirksamen Kräfte F und Q im Gleichgewicht
hält: die Kräfte F, N und Q sind daher im allgemeinen Fall parallel, und es ist
leicht ersichtlich, daß Q1 < F< Q2, wobei die Kraft F für beide
Drehrichtungen gleich groß ist.
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Die Theorie zeigt, -daß die Resultierende N in einem Abstand vom Mittelpunkt
der Bremse läuft, dessen Wert mit großer Annäherung ist: (1) A=r-sincp, wobei
f = tg (p der Reibungskoeffizient des Belags ist.
Unter Verwendung
der in den Figuren vorgesehenen Bezeichnungen und der Größen mit dem absoluten Wert
sind die Gleichungen für das Gleichgewicht der Kräfte und der .Momente C und C2
wie folgt: Im Drehsinn 1 (2) N, = F + Qi, (3) C1=Ni.A=a-F-h.Ql,
so daß
Im Drehsinn 2 (4) N2 = F + Q21 (5) C2=N2.2=b.Q2-a-F, so daß
Wenn der Abstand b des Abstützpunkts der »schwimmenden« Backe zu der durch den Mittelpunkt
der Bremse gehenden und zu den Kräften F, N, Q
parallelen Achse gleich Null
ist, ist das im Drehsinn 1 erzeugte Bremsmoment:
Auf diese Weise wird eine Bremse erhalten, deren Moment nur eine Funktion der ausgeübten
Kraft ist und nicht vom Reibungskoeffizienten des Reibbelags abhängt.
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Eine solche Bremse kann jedoch in dieser Form nicht im Drehsinn 2
arbeiten, da sie in dieser Drehrichtung »ausspreizt«, sobald b < 2 ; andererseits
werden die auf die Trommel ausgeübten Innenkräfte beträchtlich, wenn der Reibungskoeffizient
klein wird, was der Fall ist, wenn Wasser oder Öl in die Trommel eindringt.
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Wenn b = 0, erhält man:
und wenn 2 = r - sin 9-, den Wert Null annimmt, wird N1 unendlich groß.
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Eine nach dem obigen Prinzip abgeleitete Bremse kann daher nicht in
dieser Form verwendet werden. Gegenstand der Erfindung ist ein Bremse, bei der das
gleiche Prinzip angewendet wird, wobei 0 < b < ), welche jedoch ein einwandfreies
Arbeiten in beiden Drehrichtungen ermöglicht und das Entstehen hoher Kräfte bei
einem ungewöhnlichen Abfall des Reibungskoeffizienten vermeidet. Die Erfindung beruht
auf den folgenden Beobachtungen: 1. Die Stützkraft Q.2 der Widerlager ist im Drehsinn
2 immer größer als die Stützkraft Q1 im Drehsinn 1, was offensichtlich ist, sich
jedoch auch aus den Gleichungen (7) und (10) ergibt und man erhält:
2. Wenn f = tg q abnimmt, nimmt r - sin p ab und
zu.
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Die Erfindung besteht infolgedessen darin, von bestimmten Werten von
ab ein nachgiebiges Wider-Lager zu verwenden.
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Wie sich aus F i g. 2 ergibt, weist eine hiernach ausgebildete, erfindungsgemäße
Bremse zwei Bremsbacken S mit Reibbelägen G auf, die Kolben p und
p'
der beiden Zylinder i', zwei Schwenkhebel L, welche das nachgiebige Widerlager
B, bilden, an einem festen Drehpunkt U mit einem ihrer Enden angelenkt sind und
sich mit ihrem anderen Ende gegen den Kolben p' abstützen, wobei der Schwenkbereich
des Hebels L durch ein einstellbares Widerlager B1 begrenzt ist.
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Durch Nachgeben das des Widerlagers B, tritt das feste Widerlager
B2 in Tätigkeit, welches die Charakteristik der Bremsung verändert, sobald ein Grenzwert
fo = tg q-o des Reibungskoeffizienten des Reibbelags erreicht ist.
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Diesem Grenzwert von _f, entsprechen die Grenzwerte von a0=rsinqo
und von
wobei b sehr klein ist.
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Das Verhältnis der Abmessungen
des Schwenkhebels ist derart, daß er bei K im Drehsinn 1 eine Kraft FK mit dem folgenden
Wert entwickelt:
Aus Symmetriegründen ist in diesem Fall: a=b +d oder d=a-b, so daß
wenn z. B.
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.fo = tg 9 0 - 0,2 , r=150mm, b= IOmm, d= 125 mm, ergibt sich: sin
q, = 0,196, io = 29,4mm und c = 74,5 mm.
Die Gestaltung einer solchen
Bremse ist daher möglich.
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Im Drehsinn 1 der Räder, der beispielsweise die Drehrichtung für Vorwärtsfahrt
bei Kraftfahrzeugen ist, ist die Stützkraft Q1 auf die Backe S immer kleiner als
F", wenn der Reibungswinkel m größer ist als 99, (normaler Betrieb). Der Schwenkhebel
L befindet sich dann in Anlage an B1, und das Bremsmoment hängt nur von der Betätigungskraft
F ab.
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Bei einem ungewöhnlichen Absinken des Reibungskoeffizienten wird Q1
größer als F", und der Hebel L
wird nach innen verschwenkt. Die Bremsbacke
S bewegt sich hierbei auf das Widerlager BZ zu nach unten, und das Kräftediagramm
erfährt die in F i g. 3 gezeigte Abänderung.
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Beim Nachgeben bleibt jedoch auf dem Hebel L eine Kraft Fa wirksam,
die zusammen mit der Stützkraft P des Widerlagers B2 eine Resultierende Q ergibt,
die zu F nicht mehr parallel ist.
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Die drei Kräfte F, Q und N sind dann nicht mehr parallel, und die
Resultierende der Kräfte auf die Trommel ist gegenüber dem in F i g. 1 gegebenen
Diagramm kleiner. Im Drehsinn 2, welcher bei dem gewählten Beispiel die Drehrichtung
bei Rückwärtsfahrt ist, entspricht das in F i g. 4 gegebene Kräftediagramm einer
zufriedenstellenden Stabilität.