DE2334091B2

DE2334091B2 - Selbstloesend wirkende teilbelagscheibenbremse

Info

Publication number: DE2334091B2
Application number: DE19732334091
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Pont-a-Mousson; Cheylac Roland Claude Michel Augny; Hauth (Frankreich)
Original assignee: Pont-a-Mousson S.A., Pont-a-Mousson, Meurthe-et-Mosel!e (Frankreich)
Priority date: 1972-07-07
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1977-10-20
Also published as: SE404239B; SU527144A3; JPS5216543B2; BE800640A; AU5783573A; DE2334091A1; DE2334091C3; US3869024A; FR2192658A5; AU451618B2; JPS4944164A; IT991691B; DE2366056A1; CA986037A; GB1428281A

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstlösend wirkende Teilbelagscheibenbremse mit je einem auf jeder Seite der Bremsscheibe angeordneten Bremsbacken, der sich mittels einer Schrägfläche an einer entsprechend geneigten Fläche eines die Bremsscheibe umgreifenden Bremssattels selbsthemmungsfrei abstützt, wobei jeder Bremsbacken von je einer am Bremssattel festen Betätigungsvorrichtung in einer Richtung beaufschlagbar ist, die einer Drehrichtung der Bremsscheibe entgegengesetzt ist. und wobei Schrägfläche und Reibfläche jedes Bremsbackens in Betätigungsrichtung konvergieren.

Bei solchen bekannten (vgl. DT-OS 20 30 355), selbstlösend wirkenden Teilbeschlagscheibenbremsen erhält man nur eine gute Stabilität für eine Drehrichtung der Reibscheibe, was an sich für zahlreiche industrielle Anwendungszwecke ausreichend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teilbelagscheibenbremse der vorgenannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die gleichen Stabilitätseigenschaften und Wirkungen bekannter Bremsen in beiden Drehrichtungen der Bremsscheibe gegeben sind.

Erreicht wird dies überraschend dadurch, daß die beiden Bremsbacken mit ihren Betätigungsvorrichtungen in Umfangsrichtung der Bremsscheibe gegeneinander gerichtet sind, daß die Bewegung jedes Bremsbakkens bei Beaufschlagung in Drehrichtung der Bremsscheibe durch einen Anschlag begrenzt ist, und daß der Brernssaitei parallel zur Bremsscheibenachse schwimmend gelagert ist.

Vorzugsweise ist bei einer Teilbelagscheibenbremse, bei der die Betätigungsvorrichtung ein Hydraulikzylinder ist, der Anschlag zur Bewegungsbegrenzung der

Bremsbacken jeweils vom Boden des Hydraulikzylinders, an dem der Hydraulikkolben anschlägt, gebildet.

Bekannt ist zwar eine Scheibenbremse (DT-AS 10 19 873), bei der in beiden Drehrichtungen dieselber selbstverstärkenden Wirkungen eintreten, doch handeil es sich hierbei um eine Bremse, bei der die selbstverstärkende Wirkung der Bremsbacken nicht ohne Schwierigkeiten kontrollierbar ist, weil ein Anschlag für die Bewegung der Bremsbacken in Drehrichtung der Bremsscheibe und in Keilrichtung der Bremsbacken fehlt. Zum anderen ist der Bremssaltel in Achsrichtung der Bremsscheibe fest angeordnet.

Es soll andererseits nicht verkannt werden, daß eine Teilbelagscheibenbremse in anderem Zusammenhang (US-PS 31 56 325) bekanntgeworden ist, bei der mit aul jeder Seite des Bremssattels angeordnetem Hydraulikzylinder der Bremssattel in Bremsücheibenachsenrieh tung verschieblich gelagert ist. Der Bremssattel ist zwar schwimmend gelagert, die beiden Bremsgarnituren verschieben sich aber senkrecht zur Scheibe, derart, daü weder ein besonderer selbstverstärkender noch ein besonderer selbstlösender Effekt sich einstellt. Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe trägt dies nicht bei.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigt in

F i g. I eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Scheibenbremse nach der Erfindung;

Fig.2 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand der F i g. 1 in Richtung 2-2 der F i g. 1 gesehen;

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine Einzelheit einer Bremsbacke mit Betätigungselement längs der durch die Achse X-X in F i g. 2 gehenden Ebene.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 wird die Teilbelagscheibenbremse 1, die an einem nicht dargestellten, koaxial angeordneten Raid befestigt ist, beaufschlagt. Die Bremsscheibe 1 mit deir Achse V- Y ist fest mit einer umlaufenden Welle 2 verbunden, die sich in einer an einer Halterung 4 festen Nabe 3 dreht, welche sich am Chassis eines nicht dargestellten Fahrzeugs befindet. Es kann sich hierbei um einen in beiden Richtungen verfahrbaren Eisenbahnwagen handeln.

Die Halterung 4 ist eine parallel zur Bremsscheibe 1 angeordnete Platte. Sie trägt zwei Dorne 5, die Führungsbahnen bilden, welche senkrecht zur Halterung 4 und zur Bremsscheibe 1 sowie parallel zueinander und zur Achse Y- Vangeordnet sind. Auf den Dornen 5 gleiten die Augen 6 eine«; schwimmend gelagerten Bremssattels 7 in Form einer zur Mittelebene P-P der Bremsscheibe 1 senkrechten Platte. Der Bremssattel 1 ist mit einem großen Schlitz 8 zur Durchführung eines Teils der Bremsscheibe 1 versehen, die dadurch aus dem Bremssattel 7 herausragt, so daß die Bremsbacken an beiden Oberflächen angreifen können.

Der Bremssattel 7 trägt zwei Bremsbacken 10, 50, sowie die zugehörigen Betätigungsvorrichtungen 13,53. Die beiden Bremsbacken sind gegeneinander gerichtet und beiderseits der Bremsscheibe 1 angeordnet. Damit sind die gleichen Elemente beiderseits der Bremsscheibe 1 bezogen auf den 0-Punkt symmetrisch vorhanden, der in der mittleren Symmetrieebene P-iPder Bremsscheibe liegt und durch den die Achsen der Betätigungsvoirichtungen hindurchgehen, die noch beschrieben werden. In F i g. 2 ist die Senkrechte zur Ebene P-Pan dieser Stelle parallel zur Achse Y-Y der Bremsscheibe mit Ki-Vi bezeichnet.

f.

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3 34 09

Lr Bremsbelag 9,59 mit parallel zur Bremsscheibe • den Oberflächen wird von einer Bremsbacke tO, I ''^"Ljjjen deren eine unmittelbar neben dem ⁵⁰ h lae.9 59 angeordnete Fläche 10·-, 50- parallel ^Brem _R ^S _rpmssch'eibe und dessen andere Fläche 10", 50* Trinefügig schräg gegenüber der Fläche 1<H 50- liegt. ⁸ il der sie einen spitzen Winkel y von weniger als 20^J

De Endfläche der Bremsbacke 10, 50 mit dem ßeren Querschnitt ist bei 11, 51 an ein Ende einer Kolbenstange 12, 52 einer Betätigungsvorrichtung 13, «in Form eines Hydraulikzylinders angelenkt, der

• erseits bei 14,54 an dem Bremssattel 7 angelenkt ist. ner Kolben jedes Zylinders 13,53 ist der Wirkung einer Rückholfeder 13-, 53- ausgesetzt. Die Endfläche der . R emsbacken 10, 50 mit dem kleineren Querschnitt ist

f · mit einer Anschlagfläche 15, 55 verbunden, die

• * _m Hebel zur Verbindung mit Verschleißausgleichselementen eine große Auflagefläche bietet.

Der durch einen Bremsbacken 10, 50 betätigte ·.. Rremsbelag 9 bzw. 59, der dazu neigt, von der Bremsscheibe 1 in der Richtung mitgenommen zu werden in der die Stoßwirkung erfolgt und in der der Hydraulikzylinder 13,53 wirkt, wird vorübergehend von dem B-emssattel 7 blockiert, weil der Hydraulikzylinder j_:; π 53 am Ende seines Arbeitswegs anschlägt. Nach Fi'e 2 ist dies bei dem Bremsbelag 59 mit dem Rremsbacken 50 der Fall, wenn sich die Bremsscheibe 1 in Richtung des Pfeiles f² dreht und bei dem Bremsbelag 9 mit dem Bremsbacken 10, wenn die Bremsscheibe 1 in u Richtung des Pfeiles P umläuft.

Für jeden Bremsbelag 9,59 ist eine feste Abstützvorrichtung Au A₂ (F ig. 2 und 3) mit einer zu den Schrägflächen 10⁶, 50* des Bremsbackens 10, 50 im wesentlichen senkrecht stehenden Achse X-X vorgese- < hen, die somit einen Winkel y mit der Normalen W V₁ zur Bremsscheibe 1 bildet.

Da die Abstützvorrichtungen Au A₂ identisch sind, werden für einander entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Jede Abstützvorrichtung Λ,, -ι A₂ weist einen am Bremssattel 7 festen hohlen Abstützblock 16 mit der Achse X-X sowie bewegliche Elemente zum Abstützen des Bremsbackens 10 bzw. 50 und des Bremsbelages 9 bzw. 59 auf. Im Block 16 gleitet eine im Innern mit einem Schraubengewinde versehene ■ Hülse 17 die als Verschleißausgleichsmutter des Bremsbelages 9, 59 dient. Diese Mutter ist durch ihre rechteckige Abstützplatte 18, die an den Bremssattel 7 stößü gegen Verdrehung verriegelt. Bezogen auf die Ebene der F i g. 1 ist die Abstützplatte 18 'jezüglich des Brernssattels 7 genauso angeordnet wie der Block 16 im Bezug auf den Bremssattel 7. Die Abstützplatte 18 ist zur \chse X-X senkrecht und damit schräg zur Ebene P-Pund parallel zur Fläche 10* 50<> des Bremsbackens 10 bzw. 50 angeordnet. Die als Anschlagfläche dienende Platte 18 muß sehr widerstandsfähig sein und darf sich nicht verformen, da die Beanspruchung sehr groß ist. Sie mud dem Bremsbelag 9, 59 eine Andrückfläche von geringem Reibungskoeffizienten bieten, um einen Verschleiß zu vermeiden. Deshalb ist bei dieser Ausführungsform ein Käfig 19 mit parallel angeordneten Rollenlagern kleinen Durchmessers und damit geringer Dicke zwischen der Platte 18 und dem Bremsbacken 10 angeordnet, der den Bremsbelag 9, 5» träft Der Käfig 19 ist beweglich bezüglich der Platte 18 und durch einen Schaft 20 verlängert, der der Wirkung einer Blattfeder 21 unterliegt, die an der Mutter 17 anlieut. um den Käfig 19 an das den größeren Querschnitt aufweisende Ende des Bremsbacketis 10 bzw. 50 zu verschieben.

Im Innern der die Mutter bildenden Hülse 17 ist eine Schraube 22 für den Verschleißausgleich mit einem Kopf 23 (F i g. 2 und i) angeordnet, die in Längsrichtung an dem Block 16 durch einen Federring 24 arretiert ist. Der Kopf 23 der Schraube ist hohl und drehfest, jedoch mit einem Winkelspiel, mit einem Paar von Zahnrädern 25 und 26 verbunden.

Das eine Rad 25 dient dem Verschleißausgleich, während das andere Rad 26 der Aufhebung des Verschleißausgleichs dient.

Die Zahnräder 25 und 26 sind mit einem einzigen, drehfest mit dem Kopf 23 der Schraube 22 verbundenen Teil 27 verbunden, das in dessen hohlem Teil mittels einer radialen Kopfschraube 28 fixiert ist. Die Kopfschraube 28 greift in eine radiale Aussparung 29 des Teiles 27. Die Aussparung 29 weist in bezug auf die Kopfschraube 28 kein Längsspiel in Richtung der Achse , X-X auf, jedoch ermöglicht sie ein Winkelspiei. Dieses Winkelspiel ist größer als der Drehwinkal des Zahnrades 26 zur Aufhebung des Verschleißausgleich, so daß der Kopf 23 der Schraube 22 durch die Drehbewegung des Rades 25 zum Verschleißausgleich , in der Richtung s\ jedoch nicht durch das Rad 26 zur Aufhebung des Verschleißausgleichs in der Richtung s mitgenommen wird. ..

Dadurch ist das die Zahnräder 25 und 26 tragende Teil 27 in Längsrichtung in bezug auf den Kopf 23 der ,o Schraube 22 zum Verschleißausgleich arretiert und kann sich leicht drehen, indem es sich in dem hohlen 1 eil des Kopfes 23 dreht, ohne dabei die Schraube mitzunehmen, da das Rad 26 die Drehbewegung erzeugt Dadurch wird vermieden, daß die Kopfschrau-,s be 28 übermäßig starken Kräften ausgesetzt wird, da das für den Umlauf der Schraube 22 in der R'chtung'S erforderliche Drehmoment aufgrund der Senkrechtbeanspruchung bei der Bremsung, der die Gewinde unterworfen sind, verhältnismäßig groß ist. Dies ist der _t() Zweck des Winkelspiels in der Aussparung 29.

Schließlich wird eine Rückholfeder 41 zw.schen dem Block 39 mit den Sperrkimken und einer Fuhrungsose 36 des Blockes 16 zusammengedrückt. Die Feder 4t holt die Zahnräder 25 und 26 beim Lösen der Bremse wieder ₄s in ihre Ausgangsstellung zurück.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im folgenden wird von der Annahme ausgegangen, daß die Scheibe 1 entsprechend F i g. 2 in R^tungd« Pfeiles Π umläuft. Dadurch w.rd das, was im Falle eines so Umlaufs der Scheibe in Richtung des Pfeiles geschieht, leichter verständlich.

1. Umlauf der Scheibe 1 in Richtung F² Das Druckmedium wird in die beiden Zylinder 13,53 eingelassen. Der von dem Bremsbacken 10 entgegengesetzt zur Urnlaufrichtung der Scheibe 1 betätigte Bremsbelag 9 wird der Resultanten zweier einander entgegenwirkender Kräfte ausgesetzt, nämlich einer Stoßwirkung des Zylinders 13 und einer entgegenwirkenden Tangential-Kraft der Scheibe 1. Deshalb kehrt der Kolben des Zylinders 13 nicht bis zum Anschlag an den Zylinderboden zurück. Der erste Bremsbelag bleibt in bezug auf den Sattel 7 während des Anziehens der Bremsen beweglich und arbeitet somit nach dem Prinzip der Schrägausrichtung.

Demgegenüber ist der zweite Bremsbelag 59, dessen Bremsbacken 50 dazu neigt, von dem Zylinder 53 in die Rotationsrichtung f² der Scheibe 1 verschoben zu

werden, der Resultanten der vorgenannten Kräfte unterworfen, die hinzukommen, anstatt sich zu verringern. In anderen Worten, der Bremsbacken 50 neigt dazu, von der Scheibe 1 mitgenommen zu werden. Dadurch schlägt der Kolben des Zylinders 53 schnell am Zylinderboden an, und der zweite Bremsbelag 59 mit dem Bremsbacken 50 ist damit vorübergehend an dem Sattel 7 arretiert. Die von dem Bremsbelag 59 bis zum Anschlag des Kolbens an dem Zylinderboden zurückgelegte Strecke ist größer als die von dem anderen Bremsbelag 9 zurückgelegte Strecke, dessen Kolben nicht am Zylinderboden 13 anschlägt. Im Gegensatz zu dem ersten Bremsbelag 9 führt der zweite Bremsbelag 59 keine unabhängigen Bewegungen mehr in bezug auf die Scheibe 1 aus, sondern nur mehr diejenigen, die auf ihn von dem schwimmenden Sattel 7 übertragen werden. Da dieser aufgrund der Andrückbewegung des ersten Bremsschuhs durch seine Ösen 6 auf den parallel zur Rotationsachse Y- Y der Scheibe 1 angeordneten Dornen 5 gleitet, verschiebt er den zweiten Bremsbelag 59 in der genannten Richtung parallel zur Achse Y- Y, die im übrigen die Achse der Dorne 5 ist.

Die Bremsung erfolgt unter den in der DT-OS 20 30 355 beschriebenen Stabilitätsbedingungen aufgrund der Bremsbeläge 9, 59 unabhängig von dem sich ändernden Reibungskoeffizienten.

Da die Normalkräfte umgekehrt proportional zu den Reibungskräften variieren und letztere für die beiden Bremsbeläge 9 und 59 identisch sind, sind die Bremskräfte beiderseits der Scheibe t identisch und weisen eine hohe Stabilität auf, ohne daß die Kräfte auf der Seite der Bremsbeläge 59 gerichtet werden müssen, der dazu neigt, von der Scheibe 1 mitgenommen zu werden (Richtung f²).

Zum Lösen der Bremse werden die Zylinder 13, 53 entleert und ihre Kolben mittels der Federn 14^a, 53" in ihre Ausgangsstellung zurückgeholt. Die Bremsbacken 10 und 50 und die Bremsbeläge 9 und 59 werden dadurch auf elastische Weise zurückgeholt, so daß sich die Bremsbeläge 9 und 59 von der Scheibe 1 entfernen.

Wenn die Wirkung der Nachstellvorrichtung R² aufgehoben ist, berührt auch der Bremsbelag 59 die Scheibe 1, wenn der gegenüberliegende Bremsbelag 9 dieser unter Berücksichtigung des Verschleißausgleichs angenähert wird. Die Annäherung des Bremsbelages 59 bei gleichzeitigem Verschleißausgleich erfolgt durch die Einwirkung des schwimmenden Sattels 7, der die Verschiebung des Bremsbelags 9 überträgt.

Damit wird verständlich, auf welche Weise die Scheibe I blockiert würde, wenn die Wirkung der Vorrichtung R² zum Verschleißausgleich nicht aufgehoben würde. Der zweite Bremsbelag 59 könnte dann der Scheibe 1 bei jedem Anziehen der Bremse genähert werden. Solche Bewegungen zum Verschleißausgleich wurden schnell zu einem permanenten Blockieren der Scheibe 1 führen, unabhängig davon, ob die Zylinder 13 mit einem Druckmittel beaufschlagt werden oder nicht.

2. Drehsinn (' der Scheibe 1

Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung nicht dargestellt, insbesondere nicht für die Stellung der Kolben der Zylinder 13, 53 (Fig.2) und der Sperrklinken 37 und 38 in bezug auf die Zahnräder 25 und 26, jedoch kann die Arbeitsweise von dem Vorgenannten abgeleitet werden; die Rollen sind hier vertauscht.
In diesem Falle ist es der Bremsbacken 10 zur

s Betätigung des Bremsbelags 9, der dazu neigt, »geschluckt«, d. h. von der Scheibe 1 in derselben Richtung mitgenommen zu werden, in der die durch den Zylinder 13 bewirkte Stoßkraft erfolgt. Folglich schlägt der Kolben des Zylinders 13 an dessen Boden an, und

in damit wird der Bremsbelag 9 mit dem Bremsbacken 10 am Ende des von dem Kolben zurückgelegten Weges an dem schwimmenden Sattel 7 arretiert. Die Wirkung der Vorrichtung R¹ zum Verschleißausgleich ist nun aufgehoben, wie dies bereits vorstehend im Zusammen-

is hang mit der Vorrichtung R² in der Drehrichtung f² erklärt worden ist.

Hier ist es nun der /.weite Bremsbelag 59 mit dem Bremsbacken 50, dessen durch den Zylinder 53 bewirkte Stoßkraft dazu neigt, der Umlauf richtung /"' der Scheibe

Jt- 1 entgegenzuwirken, die nun nach dem in der DT-OS 20 30 355 beschriebenen Prinzip der Schrägausrichtung arbeitet. Nun arbeitet dieser Bremsbelag unter den Bedingungen der Stabilität, und es wird nun dessen Nachstellvorrichtung R² zum Verschleißausgleich

:s wirksam.

Aufgrund des Zusammenwirkens der einander entgegengerichteten oder symmetrischen Anordnung der Betätigungsvorrichtungen in bezug auf die Mitte 0 der Bremse mit dem schwimmenden Sattel 7 sowie

.ir aufgrund der Aufhebung der Wirkung einer der Vorrichtungen /?' oder R¹ zum Verschleißausgleich kann die Bremse unter den in der (DT-OS 20 30 355) beschriebenen Stabilitäts- und Arbeitsbedingungen in beiden Umlaufrichtungen der Scheibe 1 arbeilen. Damit ist das Ziel der Erfindung, nämlich die Umkehrbarkeit der Stabilität, erreicht.

Läuft die Scheibe 1 in der Richtung /"' um, so neigt der Bremsbelag 9 mit dem Bremsbacken 10 dazu, von der Scheibe 1 mitgenommen oder »geschluckt« zu werden, die mil dem schwimmenden Sattel 7 beim Anziehen der Bremse kraftschlüssig verbunden ist. Die Wirkung der Vorrichtung /?' zum Verschleißausgleich ist aufgehoben. Der andere Bremsbelag 59 mit dem Bremsbacken 50 der dazu neigt, der Umlaufbewegung der Scheibe 1 s entgegenzuwirken, bleibt in bezug auf den Sattel 7 in der genannten Schrägausrichtung der Kräfte beweglich. Es arbeitet nun seine Vorrichtung R² zum Verschleißausgleich.

Läuft die Scheibe in umgekehrter Richtung (f²) um, so

so sind die Rollen vertauscht,

Die Aufhebung der Wirkung einer Vorrichtung zum Verschleißausgleich ist aufgrund des zweiten Zahnrades 26, der entsprechenden Sperrklinke 38, der Schraube 28 und der Aussparung 29 mit dem Winkclspiel möglich,

ss das an dieser Stelle zur drehfesten Verbindung des Stückes 27 mit dem Kopf 23 der Schraube 22 zum Verschleißausgleich vorgesehen ist. Der Verschleißausgleich in einer Richtung ist somit gewährleistet, da sich die Schraube 22 immer in Richtung einer Annäherung

(«ι eines Bremsbelags 9, 59 an die Scheibe 1, jedoch nie in Richtung einer Entfernung von dieser drehen kann.

llici/it 3 HWiIt /οΜιηιιημίΊΐ

Claims

34 09 1 Patentansprüche:

1. Selbstlösend wirkende Teilbelagscheibenbremse mit je einem auf jeder Seite der Bremsscheibe angeordneten Bremsbacken, der sich mittels eir.er Schrägfläche an einer entsprechend geneigten Fläche eines die Bremsscheibe umgreifenden Bremssattels selbsthemmungsfrei abstützt, wobei jeder Bremsbacken von je einer am Bremssattel festen Betätigungsvorrichtung in einer Richtung beaufschlagbar ist, die einer Drehrichtung der Bremsscheibe entgegengesetzt ist, und wobei Schrägfläche und Reibfläche jedes Bremsbacker.s in Betätigungsrichtung konvergieren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bremsbacken (10, 50) mit ihren Betätigungsvorrichtungen (13, 53) in Umfangsrichtung der Bremsscheibe (1) gegeneinander gerichtet angeordnet sind, daß die Bewegung jedes Bremsbackens (10, 50) bei Beaufschlagung in Drehrichtung (/"', /"-') der Bremsscheibe (I) durch einen Anschlag begrenzt ist, und daß der Bremssattel (7) parallel zur Bremsscheibenachse schwimmend gelagert ist.

2. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch I, bei der die Betätigungsvorrichtung ein Hydraulikzylinder ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag zur Bewegungsbegrenzung der Bremsbacken (10, 50) jeweils vom Boden des Hydraulikzylinders (13, 53) gebildet ist, an riem der Hydraulikkolben anschlägt.