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Betätigungseinrichtung einer Scheibenbremse 4D Die Erfindung bezieht
sich auf eine Betätigungseinrichtung einer Scheibenbremse mit umlaufenden Bremsscheiben
und zwischen diesen angeordneten Druckscheiben, die die Bremsscheiben bei einer
gegen die Kraft von Rückstellfedem erfolgenden axialen Auseinanderbewegung gegen
die Reibflächen des Gehäuses pressen, wobei die Druckscheiben auf den einander zugewandten
Seiten Ausnehmungen mit schrägen Auflaufflächen haben, in denen Kugeln liegen, die
beim Drehen der Druckscheiben relativ gegeneinander deren Auseinanderbewegung bewirken,
für das Drehen der Druckscheiben relativ gegeneinander durch eine von Keilflächen
mittels Wälzkörpern bewirkte radiale Bewegung.
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Bei bekannten Scheibenbremsen dieser Art wird die Drehbewegung der
Druckscheiben relativ gegeneinander durch eine Breinsbetätigungseinrichtung, bewirkt,
bei der die Keilflächen mit Auflaufflächen an Ansätzen der Druckscheiben zusammenwirken
und diese bei einer Radialbewegung der Betätigungseinrichtung voneinander weg bewegen.
Um die Reibung zwischen den Flächen zu verringern, ist es durch die USA.-Patentschrift
2 883 008 bekannt, an den mit den Keilflächen zusammenwirkenden Ansätzen
Rollen vorzusehen, an denen die Keilflächen der Betätigungseinrichtung bei deren
Radialbewegung abrollen können. Da jedoch außer der Auseinanderbewegung der Rollen
durch das Voneinanderentfernen der Druckscheiben eine gegenläufige Axialbewegung
der Rollen bewirkt wird, gleiten die Keilflächen zusätzlich zu deren radialer Bewegung
auch axial an den Mantelflächen der Rollen. Im Laufe der Zeit tritt an diesen Mantelflächen
und den Keilflächen der Betätigungseinrichtung ein Verschleiß auf, durch den entweder
die Mantelflächen der Rollen deren Drehen verhindernde ebene Stellen oder die glatten
Keilflächen der Betätigungseinrichtung Einkerbungen erhalten.
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Bei Backenbremsen, deren Backen sich beim Anlegen an die Bremstrommel
in einer Ebene bewegen, zeigt die britische Patentschrift 314 607 bereits
die Möglichkeit, diesen Verschleiß dadurch zu beseitigen, daß zwischen die zusammenwirkenden
Flächen der Betätigungseinrichtung und der Ansätze der Backen Kugeln geschaltet
werden, die bei der Handhabung der Betätigungseinrichtung an beiden Flächen abrollen
und jede gleitende Bewegung vermeiden. Bei diesen Bremsen bewegen sich jedoch die
Kugeln beim Handhaben der Betätigungseinrichtung längs einer in der Bewegungsebene
der Backen verlaufenden geraden Linie. Da sich die Ansätze an den Druckscheiben
einer Scheibenbremse der vorbeschriebenen Art beim Handhaben der Betätigungseinrichtung
jedoch nicht in einer Ebene bewegen, ist es nicht möglich, zwischen die zusammenwirkenden
Flächen der Betätigungseinrichtung und der Ansätze in der bekannten Weise Kuaeln
zu schalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Scheibenbremsen zu beseitigen und eine Scheibenbremse der besagten Art zu schaffen,
bei der die Betätigungseinrichtung die Ansätze der Druckscheiben praktisch ohnegleitende
Reibung auseinanderbewegt, wobei zwischen die zusammenwirkenden Flächen Kugeln geschaltet
werden, die in jeder Stellung der Betätigungseinrichtung in der Mitte zwischen den
Druckscheiben liegen und eine leichtere und weichere Betätigung der Bremse ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß zwischen den Keilflächen der Betätigungseinrichtung
und den mit diesen zusammenwirkenden Auflaufflächen der Druckscheiben als Wälzkörper
in an sich bekannter Weise Kugeln vorgesehen und die Auflaufflächen entsprechend
der Auseinanderbewegung der Druckscheiben so in axialer Richtung gegeneinander geneigt
ausgebildet, daß sie die Kugeln stets in der zentralen Ebene zwischen den Druckscheiben
halten. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung
einen Kugelkäfig umfassen, in dem sich berührende Kugeln liegen, wobei zwischen
den Kugeln ein Anschlag vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse dargestellt. In diesen Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in F i g. 3,
F i
g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1
in vergrößertem
Maßstab, F i g. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 in F i
g. 1,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 3
in
vergrößertem Maßstab, F i Icr. 5 einen Schnitt längs der Linie
5-5 in F i g. 1,
F i g. 6 eine Seitenansicht einer Druckscheibe,
F i g. 7 einen der F i g. 1 entsprechenden Teilschnitt durch eine
andere Ausführungsforin, F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie
8-8 in F i g. 7,
F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie
9-9 in F 1 g. 8
in vergrößertem Maßstab und F ig. 10 einen Schnitt
längs der Linie 10-10 in Fig. 9.
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In den Zeichnungen werden in allen Figuren gleiche Teile mit gleichen
Bezugszahlen bezeichnet. Die Bremse 10 umfaßt Gehäusehälften 12 und 14, die
in geeigneter Weise miteinander verbunden und an einem Teil"des Gerätes, mit dem
die Bremse vereinigt wird, wie beispielsweise einem nicht gezeigten Schlepperrahmen,
angebaut sind. Eine umlaufende Welle 16,
die gebremst werden soll, führt in
die Gehäusehälften hinein, wie in F i g. 3 dargestellt ist.
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An den Gehäusehälften 12 bzw. 14 befinden sich die nach innen aerichtete
und gegenüberliegend angeordnete Reibflächen 18 und 20, die mit den nach
außen gerichteten Seiten von gleichen Bremsscheiben 22 und 24 zusammenwirken. Jede
Breinsscheibe besteht aus einer mittleren Metallscheibe 26 und den ringförmigen
Reibbelägen 28 und 30, die an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe
befestigt sind. Die mittlere Metallscheibe 26 jeder Bremsscheibe 22 und 24
wird durch Keilwellennuten auf der Welle 16 festgehalten, so daß sich die
Brenisscheiben mit der Welle drehen, jedoch auf dieser axial verschieben lassen.
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Zwischen den Brenisscheiben 22 und 24 sind sich gegenüberliegend angeordnete
Druckscheiben 32 und 34 vorgesehen, um die Bremsscheiben gegen die Reib-oder
Bremsflächen 18 und 20 pressen zu können, wenn die Bremse in der nachfolgend
näher beschriebenen Weise betätigt wird. Normalerweise werden die Druckscheiben
in ihrer zurückgezogenen, verhältnismäßig nahe beieinander liegenden Stellung gehalten,
wie es in F i g. 1 und 3 dargestellt ist, und zwar durch eine Vielzahl
von Rückstellfedern 36, die in geeigneten ösen an den Druckscheiben befestigt
sind.
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Um die Druckscheiben 32 und 34 voneinander trennen und dadurch
die Bremse in Funktion setzen zu können, ist eine Bremsbetätigungseinrichtung vorgesehen,
die die Druckscheiben in eine zueinander gegenläufig gerichtete Drehbewegung versetzen
kann. Die Druckscheiben weisen paarweise, aber entgegengesetzt angeordnete Ausnehmungen
mit Auflaufflächen 40 und 42 auf, in die Kugeln 38 eingesetzt sind. Führen
die Druckscheiben die gegenläufige Drehbewegung aus, laufen die Kugeln
38 an den geneigten Auflaufflächen 40 und 42 hoch, und die Druckscheiben
bewegen sich auseinander.
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Die Betätigungseinrichtung 44 umfaßt nockenartige Ansätze 46 und 48,
die fest mit den Druckscheiben 32
bzw. 34 verbunden sind und sich radial von
diesen erstrecken. Zwischen den Ansätzen 46 und 48 ist ein keilfönniges Betätigungselement
50 angeordnet. In C C
die einander zugekehrten Seitenflächen des Ansatzes
46 und des keilförmigen Betätigungselementes 50 sind längliche und schräg
ansteigende Kugelsitze oder Auflaufflächen 92 und 54 eingearbeitet und ebenso Kugelsitze
oder Auflaufflächen 56 und 58 in den einander zugekehrten Seiten des
Ansatzes 48 und des keilförmigen Betätigungselementes 50. Zwischen den Auflaufflächen
52 und 54 ist eine Kugel 60 und zwischen den Auflaufflächen
56 und 58 eine gleiche Kugel 62 eingefügt. Wie in F i
g. 4 am besten zu erkennen ist, sind die Auflaufflächen 52 und 54
sowie 56 und 58 gegenüber dem Radius der Druckscheiben axial geneigt.
Somit rollen die Kugeln bei einer Radialbewegung des Betätigungselementes auf dessen
Auflaufflächen nach oben in der Zeichnung und trennen die beiden Ansätze 46 und
48, wodurch eine Relativbewegung der Druckscheiben ausgelöst und die C, bl Bremse
in Tätigkeit gesetzt wird.
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In dieser Ausführungsform sind die Auflaufflächen 52 und 54
so geformt, daß die Bremse zu wirken beginnt, wenn das keilförmige Betätigungselement
50
radial nach außen gezogen wird. Die Auflaufflächen können jedoch auch wahlweise
anders geformt sein, so daß die Bremswirkung einsetzt, wenn man das keilförmige
Betätigungselement radial nach innen bewegt.
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Ferner wird darauf hingewiesen, daß die Kugeln 60
und
62 im wesentlichen die gleitende Reibung zwischen dem keilförmigen Betätigungselement
50 und den Betätigungsscheiben vermeiden, so daß sich eine weichere Betätigung
der Bremse ergibt. Außerdem stellte man fest, daß die Kugeln 60 und
62 sowie die dazugehörigen Auflaufflächen sich verhältnismäßig leicht und
wirtschaftlich herstellen lassen und ohne Verschleiß relativ hohe Kräfte übertragen
können. Man kann erkennen, daß sich der durch die Betätigungseinrichtung 44 bewirkte
Abstand der Ansätze voneinander vergrößert, wenn das keilförmige Betätigungselement
50 beim Bremsen radial nach außen bewegt wird. Erforderlichenfalls kann dem
Auseinanderbewegen durch Krümmen der Ablaufflächen an den Ansätzen 46 und 48 oder
derjenigen am keilförmigen Betätigungselement 50 eine gewünschte Progressivität
gegeben werden.
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Bei der in F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform
sind die Auflaufflächen 54 und 58 über ihre volle Länge hinweg gekrümmt,
wie man aus F i g. 4 am besten sieht. Der Radius dieser Krümmung hängt jedoch
von der Länge der wirksamen Hebelarme ab, die sich durch die Ansätze 46 und 48 ergeben,
um so die gewünschte Steuerung oder Veränderung der Auseinanderbewegung erreichen
zu können.
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Wenn sich die Druckscheiben gegenläufig zueinander drehen, so führen
sie dabei durch die dazwischenliegenden Kugeln 38, die auf den Auflauframpen
40 und 42 hochlaufen, auch eine gegenseitige Axialbewegung aus. Um diese gegenseitige
Axialbewegung zu ermöglichen, sind die Auflaufflächen 52 und 56
wie
aus F i g. 5 ersichtlich ist, gegenüber einer gedachten Ebene, in der die
Mittelpunkte der Kugeln 38, 60 und 62 liegen, axial geneigt ausgebildet.
Während in F i g. 5 nur die Auflauffläche 52 in ihrer Lage gegenüber
der obenerwähnten Ebene dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, daß die Auflauffläche
56 in einer ähnlichen Weise jedoch in entgegengesetzter Richtung zur genannten
Ebene geneigt ist, so daß sich die Mittelpunkte der Kugeln 60 und
62 immer mit den Mittelpunkten der Kugeln 38 in derselben Ebene be-C
wegen,
wenn die Druckscheiben gedreht und gegenseitig axial verschoben werden.
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In der in den F i g. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsform
ist das keilförmige Betätigungselement 50 mit einer Stange -64 verbunden
oder bildet mit dieser zusammen einen einzigen Teil; die Stange 64 selbst ist wiederum
mit einem Betätigungshebel 66 verbunden, wie es F i g. 1 darstellt.
Der Betätigungshebel 66 ist bei 68 in einem geeigneten Lagerbock
70 drehbar gelagert und kann entweder von Hand oder mittels eines nicht gezeigten
Kraftantriebs bewegt werden, um das keilförmige Betätigungselement 50 nach
außen zu ziehen und die Bremse wirken zu lassen.
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Um das Bremsdrehmoment zwischen den Druckscheiben 32 und 34
und den Gehäusehälften 12 und 14 ungeachtet der Drehrichtung der Welle
16 übertragen zu können, ist an einer Stelle zwischen den Gehäusehälften
12 und 14 ein Anschlagbolzen 72 angeordnet, der dem Betätigungsorgan 44 diametral
gegenüberliegt, wie in den F i g. 1 und 3 zu -sehen ist. Die Druckscheiben
32 und 34 weisen Ansätze 74 bzw. 76 auf, die sich abwechselnd mit
den gegenüberliegenden Seiten des Anschlagbolzens 72 berühren. Dreht sich
beispielsweise die Welle 16 rechtsherum, neigen die Druckscheiben dazu, sich
mit den Bremsscheiben 22 und 24 rechtsherum zu bewegen. Eine solche Umdrehung wird
durch Anlegen des Ansatzes 74 an den Anschlagbolzen 72 verhindert. Führt
dagegen die Welle 16 eine Linksdrehung aus, so trifft der Anschlag
76 gegen den Anschlagbolzen 72 und begrenzt die Linksdrehung der Druckscheiben.
Bei der normalen Betätigung der Bremse kommen die Ansätze 78 und
80 nicht mit dem Bolzen 72 in Berührung. Diese Ansätze begrenzen mithin
die Größe der Relativbewegung, die zwischen den Druckscheiben auftreten kann, so
daß ein völliger Ausfall der Bremse verhindert wird.
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Die in der Gehäusehälfte 14 angeordneten Gegenlager 82 und
84 dienen dazu, um bearbeitete Ab-
schnitte der Umfangsflächen an den Druckscheiben
vorbeigleiten zu lassen und dieselben zusammen mit dem Anschlag
,bolzen
72 im Gehäuse zu zentrieren. In den F i g. 7 bis 10 ist eine
weitere Ausführungsform dargestellt, die in ihrem Aufbau der oben beschriebenen
Ausführung gleicht. Es ist zwar nur ein Ausschnitt der Bremse 10 a zu sehen,
aber dennoch kann man erkennen, daß dieselbe alle baulichen und arbeitsmäßigen Merkmale
wie die oben beschriebene Ausführungsform aufweist mit Ausnahme der unterschiedlichen
Betätigungseinrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung
44 a insofern vereinfacht, als das beschriebene keilförmige Betätigungselement entfällt.
Die Betätigungseinrichtung umfaßt eine durchgehende Querbohrung 86, die die
Kugeln 60 a und 62 a führt, wie es die F i g. 9
und
10 zeigen, so daß sie unabhängig von der relativen Stellung des Kugelaufnahme-
und Betätigungselementes 50 a und den Ansätzen 46 a und 48
a der Druckscheiben während eines Bremsvorganges nicht herausfallen können.
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Die F i 7, 9 und 10 zeigen, daß die Kugeln
60 a
und 62 a sich unmittelbar berühren und gegenseitig
abstützen. Vorzugsweise setzt man in den Mittelabschnitt der Bohrung und einseitig
zu diesen einen Stift 88 ein, an den die beiden Kugeln 60 a und
62 a
anstoßen und so das Betätigungsorgan 50 a
gegenüber den Kugeln zentriert halten.
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im