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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsträgeraufbau
zur Montage an einer Fahrzeugachse und zur Halterung von
zwei Bremsbacken sowie einer Betätigung und insbesondere
einen Metallplatten-Tragaufbau für eine Trommelbremse, die
in den Achsausrüstungen von Schwerlastkraftwagen und
-anhängern verwendet wird und gewöhnlich ein Paar Doppelsteg-
Bremsbacken und eine Drehnockenbetätigung aufweist.
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Verwandte Anmeldungen sind 85 115 824.6 (EP-A-205 664) und
86 101 237.5 (EP-A-205 732).
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Solche Bremsen enthalten gewöhnlich ein Paar Bremsbacken mit
einander benachbarten Enden, die für eine Schwenkbewegung
auf einer Zylinderfläche zweier Ankerstifte sitzen, die an
einer häufig als "Spinne" bezeichneten Trägerplatte
angebracht sind, welche wiederum an einer Fahrzeugachse oder
einem Achsgehäuse befestigt ist. Die Trägerplatte weist
gewöhnlich eine längliche Form auf, und am den Ankerstiften
entgegengesetzten Ende ist eine drehbare Betätigungswelle
mit Nocken an der Trägerplatte gelagert, wobei der Nocken
zwischen den anderen Enden der Bremsbacken angeordnet ist.
Während einer Betätigung bewirkt eine Drehbewegung des
Nockens, daß beide Bremsbacken die Vorspannkraft einer
Rückstellfeder überwinden und um die Ankerstifte nach außen in
Kontakt mit der radial nach innen gerichteten Reibfläche
einer zur Drehung mit einem Fahrzeugrad befestigten
Bremstrommel schwenken.
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Bei derartigen Hochleistungs-Bremsanlagen dient die
Trägerplatte oder Spinne als Basis des Bremsaufbaus und ist, auch
wenn sie keinen bewegten Teil des Bremsaufbaus bildet, unter
dynamischen Bremsbedingungen einer beträchtlichen
Beanspruchung unterworfen, der sie standhalten muß. Bei diesem
Bremsentyp ist die Drehnockenwelle gewöhnlich an einer Stelle,
die zu einer zur Fahrzeugachse senkrechten und durch die
Mitte der Bremsbacken und der Ankerstifte verlaufenden Ebene
nach innen versetzt ist, drehbar an der Trägerplatte
gelagert. Die Trägerplatte ist daher beträchtlichen
Verwindungskräften unterworfen, wenn sie unter dynamischen
Bremsbedingungen die Brems-Drehkraft auf die Achse überträgt.
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Daher hat man herkömmlicherweise Trägerplatten als schwere
Guß- und/oder Schmiedeteile ausgebildet, bei denen geeignete
Bereiche bearbeitet und gebohrt sind, um die Ankerstifte und
die Betätigungswelle aufzunehmen und die Trägerplatte an der
Achse zu befestigen. Solche herkömmlichen Trägerplatten
waren daher aufgrund der Menge an Metall und der
erforderlichen Bearbeitungsvorgänge nur kostenaufwendig herzustellen,
und sie erhöhten das Fahrzeuggewicht, so daß die
Wirtschaftlichkeit ihres Einsatzes vermindert war. Beispiele solcher
hochbelastbarer Guß- und Schmiedeträger-Platten oder
-Spinnen sind in den US-PSen 3 144 100, 3 279 569, 3 363 726 und
4 157 747 gezeigt.
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Es sind verschiedene Versuche angestellt worden, die
massiven Guß- und Schmiedebremsspinnen zu vermeiden. Die US-A-
3 385 405 und US-A-4 452 347 zeigen die Verwendung zweier
Platten, die aneinander befestigt sind, um einen
Bremsträgeraufbau zu bilden. Die US-A-4 200 174 und US-A-4 337 851
zeigen jeweils die Verwendung einer gestanzten Bremsspinne
oder Trägerplatte, die wirtschaftlicher herzustellen und an
der Fahrzeugachse zu montieren ist und die aufgrund der
Bauform der Metallplatte und ihrer Verstärkung und Versteifung
fest genug ist, um einem beträchtlichen Bremsmoment
standzuhalten. Eine weitere gestanzte Metallplatte zum Haltern
eines Bremsaufbaus ist in der EP-A-0 097 422 gezeigt. Die
gestanzte Metallplatte weist einen im wesentlichen ebenen und
kreisförmigen Montageteil auf, der mit einer kreisförmigen
Öffnung und mit einem ersten und einem zweiten Trägerteil,
die einander diametral gegenüberliegen und im wesentlichen
parallel und in einander entgegengesetzten Richtungen zu dem
Montageteil versetzt sind, versehen ist. Es ist eine Öffnung
durch den ersten Trägerteil hindurch gebildet. Ein erstes
und ein zweites Übergangsstück verbinden jeweils den ersten
und den zweiten Trägerteil mit dem Montageteil. Es ist ein
Paar Verstärkungsrippen vorgesehen. Jede Rippe verläuft
kontinuierlich entlang einander gegenüberliegender Ränder der
Platte von dem ersten Trägerteil zu dem zweiten Trägerteil
und steht von der Platte in der Richtung, in der der zweite
Trägerteil zu dem Montageteil versetzt ist, vor. Es ist eine
Einrichtung zum Lagern der Bremsbacken vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung geht von dem durch die EP-A-
0 097 422 repräsentierten Stand der Technik aus und hat eine
Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Kombination aus
Achse und Metallplatte zum Haltern eines Bremsaufbaus zur
Aufgabe.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht mit einem
Bremsträgeraufbau der oben angegebenen Art, welcher dadurch gekennzeichnet
ist, daß ein Bügel quer über den zweiten Trägerteil und im
Abstand zu ihm verläuft und mittels seitlich zueinander
beabstandeter, an die Rippen angeschweißter Kanten befestigt
ist, daß ein Paar in seitlicher Richtung beabstandeter
Bohrungen durch den zweiten Trägerteil und ein Paar von
Bohrungen durch den Bügel verlaufen, wobei jede der Bohrungen
durch den Bügel axial mit einer entsprechenden der Bohrungen
durch den zweiten Trägerteil fluchtet und den gleichen
Durchmesser aufweist, und ein Paar buchsenartiger Hülsen
vorgesehen ist, wobei jede Hülse ein Ende aufweist, das im
Preßsitz in einer der Bohrungen durch den Bügel sitzt, und
wobei das andere Ende der Hülse in Preßsitz in der
entsprechenden axial fluchtenden Bohrung durch den zweiten
Trägerteil sitzt, und dadurch, daß jede der Hülsen einen
Ankerstift trägt und die Bremsbacken schwenkbar an den
Ankerstiften befestigt sind.
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Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
der in den anliegenden Zeichnungen gezeigten
Ausführungsform.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf
gleiche Teile. Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene
Seitenansicht einer Fahrzeugachse und eines erfindungsgemäßen
Bremsaufbaus; Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene
Ansicht entlang einer Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 ist
eine Seitenansicht des Bremsträgeraufbaus der Fig. 1 und
2; Fig. 4 ist eine Ansicht entlang einer Linie IV-IV der
Fig. 3; und Fig. 5 ist eine Ansicht, die die obere
Endfläche des Trägeraufbaus der Fig. 3 zeigt.
Beschreibung der Erfindung
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In den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, ist ein
allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneter
nockenbetätigter Bremsaufbau gezeigt. Der Bremsaufbau 10 ist mittels
eines Bremsträgeraufbaus 40 starr an einer Fahrzeugachse 12
gehaltert. Der Bremsaufbau 10 enthält ein Paar Bremsbacken
14, von denen jede mit einem Ende schwenkbar an einem
abgestuften zylindrischen Ankerstift 15, der mittels des
Bremsträgeraufbaus 40 gehaltert ist, gelagert ist. Die
Ankerstifte 15 sind jeweils mittels einer buchsenartigen Hülse in
zylindrischen Bohrungen gehaltert, mit denen der
Bremsträgeraufbau 40 versehen ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Gegenüber den Ankerstiften 15 ist ein Nocken 19 für eine
Drehbewegung zwischen den benachbarten Enden der Bremsbacken
14 gelagert. Die Bremsbacken 14 sind jeweils mit einem
Rollen-Nockenfolger 22 versehen. Der Nocken ist drehfest an
einer Nockenwelle 20 befestigt, die für eine Drehbewegung in
einer buchsenartigen Hülse 21 am Bremsträgeraufbau 40
gelagert ist. Die Nockenwelle wird mittels nicht gezeigter
herkömmlicher
Mittel gedreht, um den Nocken 19 im
Gegenuhrzeigersinn über einen Bogen im Bereich von 10º bis 30º zu
schwenken. Der Nocken 19 erzeugt eine nach außen gerichtete
Kraft auf die Rollen 22 und die Bremsbacken 14, welche
bewirkt, daß die Bremsbacken um die Ankerstifte 15
herumschwenken. Diese Bewegung treibt die Reibbeläge 24 in einen
Kontakt mit der nach innen gerichteten Reibfläche 26 einer
Bremstrommel 25, die mit herkömmlichen Mitteln an einem Rad
befestigt ist, das am äußeren Ende der Achse 12 drehbar auf
einem Radzapfen 13 gelagert ist. Wenn die Bremsen gelöst
werden, werden die Bremsbacken 14 und die Reibbeläge 24
mittels einer Rückstellfeder 28, die mit ihren einander
entgegengesetzten Enden an den Bremsbackenstegen 31 befestigt
ist, außer Kontakt mit der Bremstrommelfläche 26
zurückgezogen.
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Zwar ist in den Zeichnungen nur ein Ende der rohrförmigen
Achse 12 gezeigt, jedoch ist das andere Ende der Achse 12
mit einem Radzapfen 13, einer an den Radzapfen 13
angrenzenden Zylinderfläche 11 und einem Bremsträgeraufbau versehen,
welche mit den entsprechenden, in Fig. 2 gezeigten
Elementen übereinstimmen, aber andersherum liegen.
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Die Bremsbacken 14 sind mit Doppelsteg hergestellte
Bremsbacken. Das heißt, daß jede Bremsbacke ein Paar axial
beabstandeter Stege 31 aufweist, die an einer Platte 32
befestigt sind. Die Stege 31 sind in einer Radialrichtung flach
und in einer Längs- oder Umfangsrichtung gebogen. Die
Bremsbackenplatte 32 ist in der Umfangsrichtung gebogen, und die
Stege 31 sind parallel zueinander entlang des inneren
gebogenen Teils der Platte angeschweißt. Dies liefert einen
allgemein starren Aufbau aus Einzelteilen, an dem die
Reibbeläge 24 durch Nietverbindungen oder durch chemische
Verbindung befestigt sein können.
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Mit Bezug auf die Fig. 3-5 besteht der
Bremsträgeraufbau 40 aus einer gestanzten Metallplatte 42, die einen im
wesentlichen ebenen und kreisförmigen Montageteil 44 sowie
einen ebenen ersten Trägerteil 46 und einen ebenen zweiten
Trägerteil 48 umfaßt. Wie in Fig. 3 gezeigt, liegen der
erste Trägerteil 46 und der zweite Trägerteil 48 einander
entlang der senkrechten Achse diametral gegenüber. Mit Bezug
auf die Fig. 2 und 4 ist in der bevorzugten
Ausführungsform der erste Trägerteil 46 um etwa 179 mm (7 1/16 Zoll)
axial nach rechts vom Montageteil 44 versetzt, und der
zweite Trägerteil 48 ist um etwa 0,459 Zoll axial nach links vom
Montageteil 44 versetzt. Eine kreisförmige Öffnung 45 ist
durch den Montageteil 44 hindurch gebildet, und eine
kreisformige Öffnung 47 ist durch den ersten Trägerteil 46
hindurch gebildet. Ein erstes Übergangsstück 51 verbindet den
ersten Trägerteil 46 mit dem Montageteil 44, und ein zweites
Übergangsstück 52 verbindet den zweiten Trägerteil 48 mit
dem Montageteil 44. Die gestanzte Metallplatte 42 ist ferner
mit einem Paar Verstärkungsrippen 54 und 56 ausgebildet, die
sich kontinuierlich entlang einander gegenüberliegender
Ränder der Platte 42 vom ersten Trägerteil aus über den
Montageteil 44 und im wesentlichen über den zweiten Trägerteil 48
erstrecken. Die Verstärkungsrippen stehen von der
Metallplatte 42 im wesentlichen in der gleichen Richtung vor, in
der der zweite Trägerteil 48 zu dem Montageteil 44 versetzt
ist, das heißt nach links, wie in Fig. 4 gezeigt.
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Die Linearausdehnung des Vorsprungs der Rippen 54 und 56 ist
im Bereich des ersten Trägerteils 46 und des ersten
Übergangsstücks 51 am kleinsten und nimmt mit zunehmender
Erstreckung der Rippen 54, 46 über den Montageteil 44 zu. Mit
"Linearausdehnung" ist der senkrecht zu der Oberfläche des
Befestigungsteils 44 der Metallplatte 42 gemessene Abstand
vom Rand der Rippe gemeint.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform nimmt die
Linearausdehnung des Vorsprungs der Rippen allmählich zu einem festen
Punkt 58 hin zu, der auf mehr als halbem Weg über den
Montageteil 44 liegt, und sie nimmt von diesem Punkt aus zum
zweiten Übergangsstück 52 hin wesentlich schneller zu.
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Mit Bezug auf Fig. 4 ist die Linearausdehnung der Rippe 54
so dargestellt, daß sie über eine Distanz von 3 Zoll von
einer minimalen Linearausdehnung LEmin von etwa 14,3 mm
(9/16 Zoll) am ersten Übergangsstück 51 aus auf eine
Linearausdehnung LE von etwa 19 mm (3/4 Zoll) am Knickpunkt 58,
der sich etwas oberhalb der Mittellinie der Öffnung 45
befindet, zunimmt und dann über eine Entfernung von 88,9 mm
(3 1/2 Zoll) schnell bis auf eine maximale Linearausdehnung
LEmax von 36,5 mm (1 7/16 Zoll) am Beginn des zweiten
Übergangsstücks 52 zunimmt. Die Neigung oder der Versetzungsgrad
des Rands der Rippen 54 und 56 bezüglich der Oberfläche 41
des Montageteils 44 ist 0,06 von LEmin bis LE, und die
entsprechende Neigung oder der Versetzungsgrad von LE bis LEmax
ist 0,20 oder wesentlich mehr als das zweifache des
Versetzungsgrads von LEmin bis LE.
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Dies ist von Bedeutung, da der relativ niedrige
Versetzungsgrad der Rippen 54 und 56 von LEmin bis LE einen
angemessenen Freiraum für einen Schweißkopf erzeugt, der einzufügen
ist, um ein kontinuierliches Schweißen um die Achse herum
auszuführen, und das schnelle Anwachsen des Versetzungsgrads
von LE bis LEmax verfestigt die Metallplatte 42 wesentlich,
ohne den Zugang des Schweißkopfes zu der Öffnung 45 um die
Zylinderfläche 11 der Achse 12 herum auszuschließen.
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Die Metallplatte 42, bei der die Mittelebenen des ersten
Trägerteils 46 und des zweiten Trägerteils 48 axial auf
einander gegenüberliegenden Seiten des Befestigungsteils 44
versetzt und mittels des ersten Übergangsstücks 51 und des
zweiten Übergangsstücks 52 mit dem Montageteil 44 verbunden
sind, und bei der die Linearausdehnung oder der axiale
Vorsprung der Verstärkungsrippen 54 und 56 vom ersten
Übergangsstück 51 zum zweiten Übergangsstück 52 hin zunimmt,
liefert eine relativ leichtgewichtige und kostengünstige
einstückige Bauform von im wesentlichen überall
gleichförmiger Dicke, welche den unter dynamischen Bremsbedingungen
auftretenden Beanspruchungen und Drehmomenten standzuhalten
vermag.
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Ein Bügel 60 ist an seinen einander entgegengesetzten Enden
oder seitlich beabstandeten Kanten 61 und 62 an den Rippen
54 und 56 angeschweißt. Der Bügel 60 erstreckt sich über den
zweiten Trägerteil 48 der Metallplatte 42 hinweg. Zwei
Bohrungen 64 und 65 im Bügel 60 sind jeweils axial auf
Bohrungen 49 und 50 ausgerichtet, die im zweiten Trägerteil 48 der
Metallplatte 42 gebildet sind. Ein Paar buchsenartige Hülsen
16 aus rostfreiem Stahl, von denen in den Zeichnungen nur
eine dargestellt ist, sitzen jeweils in den Bohrungen 49 und
64 sowie 50 und 65. Die Enden der buchsenartigen Hülsen 16
der Metallplatte 42 befinden sich in Preßsitz in den
Bohrungen im Bügel 60 und im zweiten Trägerteil 48, um die Hülsen
16 an Ort und Stelle festzuhalten und dadurch die
abgestuften zylindrischen Ankerstifte 15 zu haltern.
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Eine im ersten Trägerteil 46 gebildete Öffnung 47 nimmt eine
Hülsenaufnahme 70 auf und hält sie fest, wobei die
Hülsenaufnahme 70 eine buchsenartige Hülse 21 aufweist, die im
Inneren einer Bohrung 71 sitzt. Die Hülsenaufnahme 70 ist
mit einer ersten 72 und einer zweiten äußeren Zylinderfläche
74 ausgebildet, die konzentrisch zu der Bohrung 71 sind und
die durch eine Schulter 75 voneinander getrennt sind. Die
äußere Fläche 72 mit kleinerem Durchmesser ist so bemessen,
daß sie in die Öffnung 47 paßt, in der sie mittels mehrerer
Schweißstellen 76 am ersten Trägerteil 46 der Metallplatte
42 befestigt ist.
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Die buchsenartige Hülse 21 im Inneren der Hülsenaufnahme 70
lagert die Welle 20 des Nockens 19 drehbar.
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Die Metallplatte 42 ist als Stanzteil aus einem Abschnitt
eines 9,5 mm (3/8 Zoll) dicken hochfesten, niedriglegierten,
heißgewalzten SAE 50 XLF - Stahlblechstreifens geformt,
wobei der Montageteil 44, beide Trägerteile 46 und 48, beide
Übergangsstücke 51 und 52 und beide Verstärkungsrippen 54
und 56 alle im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen. Die
Öffnung 45 in Montageteil 44 und die Öffnung 47 im ersten
Trägerteil 46 werden während des Stanzvorgangs hergestellt,
und die Abmessungen der ausgestanzten Öffnungen 45 und 47
werden innerhalb von Toleranzen gehalten, um ohne irgendeine
zusätzlich erforderliche Bearbeitung eine befriedigende
Passung an die Zylinderfläche 11 der Achse 12 und an die
Hülsenaufnahme 70 zu gewährleisten.
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Die sich durch das Stanzen und Formen der Metallplatte 42
ergebende Öffnung bildet einen Rand 45 zwischen den einander
gegenüberliegenden Oberflächen 41 und 43 des Montageteils
44.
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Die Bohrungen 49 und 50 im zweiten Trägerteil 48 der
Metallplatte 42 werden beim Stanzvorgang vorgelocht und zusammen
mit den Bügel-Bohrungen 64 und 65 bearbeitet, nachdem der
Bügel 60 an die Verstärkungsrippen 54 und 56 angeschweißt
worden ist.
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Der Bügel 60 wird vorzugsweise aus einem Abschnitt eines
7,9 mm (5/16 Zoll) dicken heißgewalzten Stahlblechstreifens
ausgestanzt, wobei die Bohrungen 64 und 65 durch den
Abschnitt hindurch vorgestanzt werden.
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Während des Stanzvorgangs werden der zweite Trägerteil 48
der Metallplatte 42 und der Bügel 60 außerdem gepreßt, um
mehrere runde Vorsprünge 57 und 77 zu erzeugen. Wie in den
Fig. 4 und 5 gezeigt, erheben sich die runden Vorsprünge
57 und 77 auf einander entgegengesetzten Seiten des zweiten
Trägerteils 48 der Metallplatte 42 und des Bügels 60 im
Bremsträgeraufbau 40. Die runden Vorsprünge 57 und 77
erstrecken sich um etwa 1,27 mm (0,05 Zoll) von der Oberfläche
des zweiten Trägerteils 48 bzw. des Bügels 60 aus, und sie
erstrecken sich über eine größere Axialdistanz als die Enden
der buchsenartigen Hülsen 16 in den Bohrungen 49 und 64 und
in den Bohrungen 50 und 65. Wie in Fig. 2 gezeigt, stößt
ein Paar axial aufeinander ausgerichteter und einander
entgegengesetzt angeordneter runder Vorsprünge 57 und 77 gegen
die inneren, im Abstand befindlichen Oberflächen 33 der
Bremsbackenstege 31 jeder Bremsbacke 14, und sie bilden eine
Lagerfläche, die die Bremsbackenstege 31 sowohl im Abstand
zu den Enden der buchsenartigen Hülsen 16 als auch zu dem
zweiten Trägerteil 48 der Metallplatte 42 und zu dem Bügel
60 hält.
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Während der Montage wird der Bremsträgeraufbau 40 auf die
Zylinderfläche 11 gepreßt, die an den Radzapfen 13 der Achse
12 angrenzt, wobei sich der Montageteil 44 der Metallplatte
42 im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Achse 12
erstreckt und wobei der Öffnungs-Rand 45 auf der
Zylinderfläche 11 sitzt. Anschließend werden kontinuierliche
Schweißverbindungen 78 und 79 zwischen den einander
entgegengesetzten Oberflächen 41 und 43 des Montageteils 44 der
Metallplatte 42 und der Zylinderfläche 11 der Achse 12 geschaffen.
Die Schweißverbindungen 78 und 79 halten nicht nur den
Bremsträgeraufbau 40 an der Achse 12 fest, sondern
versteifen den Bremsträgeraufbau 40 zusätzlich und bilden zusammen
mit der Bauform der gestanzten Metallplatte 42 einen
hergestellten Bremsträgeraufbau 40, der eine genügende
strukturelle Integrität aufweist, um den unter dynamischen
Bremsbedingungen auftretenden Beanspruchungen und Drehmomenten
standzuhalten, ohne ein schweres Guß- oder Schmiedeteil zu
verwenden, und dies bei einem Minimum von
Bearbeitungsvorgängen, was den Fahrzeugbetrieb und das
Herstellungsverfahren wirtschaftlicher macht.
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Die Erfindung kann auch in anderen Ausführungsformen
verkörpert sein, ohne ihre wesentlichen Eigenschaften zu
verlieren. Die vorstehende Beschreibung ist daher als erläuternd
und nicht als beschränkend zu betrachten, der Bereich der
Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche gegeben, und
sämtliche Änderungen, die in den Bedeutungs- und
Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher durch diese
abgedeckt sein.