DE10358884B4

DE10358884B4 - Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr

Info

Publication number: DE10358884B4
Application number: DE2003158884
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Klassen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: DE10358884A1

Abstract

Scheibenbremse an einem Vorderrad eines Fahrzeuges, mit einer Bremsscheibe und mit am Fahrzeug installierten Bremsbacken, durch deren Zusammenpressen beiderseits der Bremsscheibe das Fahrzeug bei einer Bremsbetätigung, die hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch erfolgen kann, bis zum Stillstand abbremsbar ist, wobei die Bremsscheibe abbremsbar ist,
– wobei die Bremsscheibe als innenverzahnter Bremsring (1) über Zwischenritzel (2) mit einem innenliegenden Antriebsritzel (3) durch eine Verzahnung nach Art eines Planetengetriebes formschlüssig kämmt,
– wobei ein zweiteiliger Trägerring (4) Lager für feststehende Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) bildet und ihre Anzahl über den Umfang verteilt im radialen Bereich zwischen Bremsring (1) und Antriebsritzel (3) festlegt und
– wobei ein oder mehrere an Vorderradgabel bzw. Vorderradschwinge befestigte Sperrbolzen (6) in die feststehenden Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) im zweiteiligen Trägerring (4) ragen und somit dessen Mitdrehen verhindern.

Description

Stand der Technik

DE 25 33 522 A1 bezieht sich auf eine Scheibenbremse für ein Motorrad. Die Scheibenbremse für ein Motorrad umfasst eine zusammen mit dem Fahrzeugrad ausbaubare Bremsscheibe und eine Bremszange mit zwei durch ein Druckmittel beaufschlagbaren Bremskolben. Diese drücken für die Bremsung gleichzeitig auf je eine zwischen Bremskolben und Bremsscheibe liegende Bremsbacke. Jede Bremsbacke ist mit einem Rücken aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise Stahl versehen und in die Stirnfläche jedes Bremskolbens ist ein Dauermagnet eingesetzt.

DE 196 20 520 A1 offenbart eine Bremsvorrichtung. Die Bremsvorrichtung dient zum Bremsen eines Fahrzeugrades und umfasst eine Bremsscheibe oder Bremstrommel oder dergleichen mit einem Bremsbelag und mit einer Betätigungseinrichtung zum Andrücken des Bremsbelages an die Bremsscheibe, -trommel oder dergleichen. Die Bremsvorrichtung weist ein Übersetzungsgetriebe auf, das von dem Fahrzeugrad angetrieben wird und das die Bremsscheibe, -trommel oder dergleichen mit einer höheren Drehzahl als der Raddrehzahl des Fahrzeugrades antreibt. Bei dem Übersetzungsgetriebe handelt es sich um ein Planetengetriebe.

US 3,482,654 offenbart eine Bremsanordnung mit gegenläufigen Scheiben.

Gemäß dieser Lösung wird eine Hochgeschwindigkeitsschlupf-Bremsanordnung, die insbesondere an Flugzeugen eingesetzt werden kann, offenbart, welche Primärscheibenrotoren umfasst, die an einem Flugzeugrad aufgenommen sind, sowie Sekundärscheibenrotoren, die an einem gemeinsamen Torsionsrohr aufgenommen sind. Die Primär- und Sekundärrotoren überlappen einander und bilden einen Bremsstapel, der zwischen einer nicht verdrehbaren axialbewegbaren Druckplatte und einer verdrehbaren axial fixierten Druckplatte angeordnet ist. Das Torsionsrohr ist mit dem Rad mittels eines Zahnräderzuges ver bunden, wodurch das Torsionsrohr und die Sekundärrotoren in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Rotation des Rades und der Primärrotoren drehen.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr bereitzustellen, die sich entgegengesetzt zur Drehrichtung des zu bremsenden Rades dreht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr weist mehrere stark geänderte physikalischen Eigenschaften gegenüber herkömmlichen bekannten Scheibenbremsensystemen auf: Das resultierende Bremskraft-Drehmoment bewirkt durch die Umkehr der Drehrichtung nicht – im Gegensatz zu bisher bekannten Lösungen – eine Anhebung des hinteren Fahrzeugteiles, sondern drückt mit zunehmender Bremskraft das Hinterrad immer stärker auf den Boden. Dadurch wird ermöglicht, diesen höheren Abrieb über die Hinterradbremse als zusätzliches Bremspotential einzusetzen. Daraus wiederum ergeben sich kürzere Brems- bzw. Anhaltewege, höhere Verzögerungswerte sowie eine größere Sicherheit gegen einen ansonsten möglichen Überschlag.

Durch eine bauartbedingte Untersetzung eines Planetengetriebes dreht ein Bremsring je nach Wahl einer Ritzelpaarung bis zu einem Verhältnis „X":1 langsamer als das zu bremsende Rad. Die dadurch geringere Umfangsgeschwindigkeit des Bremsringes bewirkt einen geringeren Verschleiß sowie einen geringeren Bremsbelagabrieb. Des Weiteren wird eine geringere Hitzeentwicklung sowie eine geringere Brems-Druckpunktverschiebung sowie eine geringere Neigung zum so genannten „Fading" erreicht.

Durch den Umstand, dass der Bremsring nur an den Zähnen der Zwischenritzel kämmt, kann die Wärme nur geringfügig kriechen und sich auf die anderen Komponenten der Bremse übertragen. Das Antriebsritzel bleibt nahezu kalt und die Zwischenritzel erwärmen sich nur marginal am Umfang im Bereich der Verzahnung. Daraus resultiert in vorteilhafter Weise, dass sich die Erhitzung weitestgehend auf den Bremsring beschränkt und keine oder kaum eine Hitzeeinwirkung auf die Radnabenlagerung stattfindet. Des Weiteren sind als Vorteile zu nennen, dass sich der frei drehende Bremsring ohne Wärme-/Kältebrücken gleichmäßig erwärmt, wodurch die Gefahr des Bremsscheibenverzuges minimiert ist.

In Verbindung mit bekannten Antiblockiersystemen (ABS) wird die höchste Verzögerung durch die jetzt verstärkte einsetzbare Hinterradbremse zum Beispiel bei Zweirädern erreicht. Bei mit Hauptfahrwerk und Spornrad bestückten Flugzeugen wird die Gefahr des Überschlages bei starkem Bremsen verhindert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr,
2 einen Schnitt gemäß des Schnittverlaufes A-A in 1,
3 eine erste Ausführungsvariante der Lagerung zwischen Ritzel an einer Hohlachse,
4 eine weitere Ausführungsform der Lagerung eines Zwischenritzels an der Hohlachse und
5 eine weitere Ausführungsform einer Lagerungsmöglichkeit des Zwischenritzels an der Hohlachse,
6 die Anordnung von Dichtungen an einer Bremsscheibe und
7 ein Schnitt durch einen Sperrbolzen gemäß des in 1 eingetragenen Schnittverlaufes B-B.
Ausführungsformen
Aus den 1 und 2 geht hervor, dass der eigentliche Bremsring 1 als ein innenverzahnter Ring über eine definierte Anzahl, mindestens drei in 120° Winkeln angeordnete und von der berechneten Größe der auftretenden Kräfte und Momenten abhängigen Anzahl von Zwischenritzeln 2 nach Art eines Planetengetriebes mit einem innenliegenden Antriebsritzel 3 formschlüssig kämmt. Die Anzahl von Zwischenritzeln 2 bewirkt durch eine Verzahnung eine formschlüssige Kraftübertragung. Ein zweiteiliger Trägerring 4 lagert feststehende Hohlachsen 5 der Zwischenritzel 2 und übernimmt die fluchtende seitliche Führung des Bremsringes 1 zum Antriebsritzel 3 hin. Ein oder mehrere in die feststehenden Hohlachsen 5 der Zwischenritzel 2 ragende und am Fahrzeug befestigter oder befestigte Sperrbolzen 5 fixieren den Trägerring 4. Dadurch wird dessen Mitdrehen verhindert. Das Antriebsritzel 3 treibt die Zwischenritzel 2 in umgekehrter Richtung an. Diese wiederum drehen den außenliegenden Bremsring 1 in umgekehrter Drehrichtung des Antriebsritzels 3. Da sich nun der Bremsring 1 – wie beschrieben – in entgegengesetzter Drehrichtung zum Rad dreht, wirkt das Bremskraftmoment in engegengesetzter Richtung.
Aus der Ausführungsform gemäß 3 geht hervor, dass bei preiswerteren Bremsen, so zum Beispiel für Fahrräder, Mountainbikes oder Roller und bei Zweirädern, welche bauartbedingt geringere Geschwindigkeiten erreichen, die Zwischenritzel 2 in Gleitlagern gelagert werden können. Diese Lagerung bietet sich bei vernieteten Trägerringen 4 an, bei denen im Falle eines verschleißbedingten Austausches die komplette Bremse mit Bremsring 1, Zwischenritzeln 2 und Antriebsritzel 3 getauscht wird. Auch aus Gewichtsgründen, so zum Beispiel bei Mountainbikes, ist diese Lagerungsart möglich.
Der Darstellung gemäß 4 ist eine weitere Ausführungsform zu entnehmen, die für höherwertige Bremsen, zum Beispiel für Motorroller, Motorräder oder Flugzeuge geeignet ist, bei denen mit höheren Lasten und Geschwindigkeiten gerechnet werden muss und deren Trägerringhälften lösbar verschraubt sind. Gemäß dieser Ausführungsform können die Zwischenritzel 2 mit Rillenkugellagern auf den Hohlachsen 5 gelagert werden. Der in verschraubter Ausführung und dadurch zerlegbare Trägerring 4 ermöglicht im Falle einer Reparatur einen relativ einfachen Austausch der Rillenkugellager, der Zwischenritzel 2, der Hohlachsen 5 und des Bremsringes 1.
Der Darstellung gemäß 5 lässt sich eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Scheibenbremse entnehmen. Bei dieser Lagerungsart übernimmt eine offene Kugellagerung mit Käfig eine axiale/radiale Kugelführung. Die Kugeln laufen außen in einer konkaven Bohrungswandung des Zwischenritzels 2 und innen im konkav geformten Trägerring 4 der Hohlachse 5. Der Kugelkäfig verteilt die Kugeln gleichmäßig, bestimmt deren radiale Anordnung am Umfang der Hohlachse 5. Diese Lagerungsart ist dort vorzuziehen, wo es auf Geschwindigkeit bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht, so zum Beispiel bei Rennmotorrädern oder auch Rennrädern ankommt. Auch hier können die bereits vorstehend beschriebenen Trägerringhälften entweder unlösbar vernietet oder lösbar miteinander verschraubt sein.
Der Darstellung gemäß 6 ist entnehmbar, dass in die beiderseitigen Hälften des Trägerrings 4 jeweils nach innen zum Antriebsritzel 3 hin und nach außen zum Bremsring 1 hin, umlaufende Nuten eingearbeitet sind. Diese Nuten nehmen Dichtungen 7, 8 auf, die das Eindringen von Staub, Schmutz und Regenwasser verhindern. Die Gestaltung der ringartigen Dichtungen 7, 8 ist vom geplanten Einsatzprofil der Bremse abhängig. Im Bereich des Bremsrings 1 sind vorzugsweise hitzebeständige Materialien vorzusehen.
Der zweiteilige Trägerring 4 ist so ausgebildet, dass er über die beschriebenen Funktionen gemäß der 1, 2 und 6 hinaus, noch weitere Funktionen aufweist. Eine Trennstelle der beiden Trägerringhälften 4 liegt in axialer Richtung mittig zwischen Bremsring 1, zwischen Ritzel 2 und Antriebsritzel 3 und ermöglicht so die Einhaltung eines genauen, spielfreien Abstandes zu allen Ritzeln, Hohlachsen-Anlaufringen und des Bremsringes 1. Des Weiteren füllen die beiden Hälften des Trägerringes 4 die Hohlräume zwischen den Zwischenritzeln 2, dem Bremsring 1 und dem Antriebsritzel 3 passgenau aus. Dadurch wird das Ansammeln von Schmutz und/oder Bremsbacken-Abrieb minimiert.
Der zweiteilige Trägerring 4 übernimmt außerdem die seitliche Führung und axiale Zentrierung der Zwischenritzelgleitlager gemäß 3, der Rillenkugellager gemäß 4 und des Kugelkäfigs bei offenen Kugellagern gemäß 5. Zusätzlich kann in den zweiteiligen Trägerring 4 ein mit einem Sicherheitsschlüssel zu betätigendes Zahnsegment eingebaut werden. Dieses Zahnsegment kämmt im verschlossenen Zustand mit der Verzahnung des Bremsrings 1, der Zwischenritzel 2 und/oder des Antriebsritzels 3 und blockiert somit die Bremse wirkungsvoll als Diebstahlsicherung oder zur Verhinderung unbefugter Fahrzeug-Benutzung. Konstruktiv ist sicherzustellen, dass das Zahnsegment im offenen Zustand nicht durch Erschütterung oder andere im Betrieb auftretende Kräfte unbeabsichtigt einrasten kann.
Der Darstellung gemäß 7 ist ein Schnitt durch den Sperrbolzen 6 gemäß des Schnittverlaufes B-B gemäß 1 zu entnehmen. Eine Schraube fixiert den Sperrbolzen 6 an einer Vorderradgabel bzw. einer Vorderradschwinge. Das freie Ende ragt in die feststehende Hohlachse 5 des Zwischenritzels 2. Damit ist der Trägerring 4 fixiert und kann sich nicht mitdrehen. Um höhere Kräfte aufzunehmen oder um die Stabilität zu erhöhen, kann von der Radseite her zusätzlich eine Schraube in den Sperrbolzen 6 eingeschraubt werden. Müssen noch größere Kräfte, so zum Beispiel bei schwereren Motorrädern oder bei Flugzeugen aufgenommen werden, können in einem parallel zum Trägerring angeordneten, fest mit der Vorderradgabel bzw. Vorderradschwinge verbundenen Haltering die Sperrbolzen 6 in jede vorhandene Hohlachse 5 hineinragen. In dieser Anordnung können zum Zwecke der Stabilitätserhöhung und besseren Seitenführung von der Radseite, ebenfalls Schrauben in die Sperrbolzen 6 eingeschraubt werden.

1: Bremsring, innenverzahnt
2: Zwischenritzel
3: Betriebsritzel
4: Trägerring, zweiteilig
5: Hohlachse
6: Sperrbolzen
7: Dichtung außen
8: Dichtung innen

Claims

Scheibenbremse an einem Vorderrad eines Fahrzeuges, mit einer Bremsscheibe und mit am Fahrzeug installierten Bremsbacken, durch deren Zusammenpressen beiderseits der Bremsscheibe das Fahrzeug bei einer Bremsbetätigung, die hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch erfolgen kann, bis zum Stillstand abbremsbar ist, wobei die Bremsscheibe abbremsbar ist, – wobei die Bremsscheibe als innenverzahnter Bremsring (1) über Zwischenritzel (2) mit einem innenliegenden Antriebsritzel (3) durch eine Verzahnung nach Art eines Planetengetriebes formschlüssig kämmt, – wobei ein zweiteiliger Trägerring (4) Lager für feststehende Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) bildet und ihre Anzahl über den Umfang verteilt im radialen Bereich zwischen Bremsring (1) und Antriebsritzel (3) festlegt und – wobei ein oder mehrere an Vorderradgabel bzw. Vorderradschwinge befestigte Sperrbolzen (6) in die feststehenden Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) im zweiteiligen Trägerring (4) ragen und somit dessen Mitdrehen verhindern.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Vorderrad-Bremse an allen mit Motor- und/oder mit Muskelkraft betriebenen Zweirädern und Dreirädern als Vorderrad-Bremse in Serie eingebaut oder als Einbausatz nachrüstbar ist.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Hauptfahrwerks-Bremse an allen mit Spornrad ausgestatteten Flugzeugen in Serie eingebaut oder als Einbausatz nachrüstbar ist.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis je nach gewünschtem Einsatzprofil über die Größe von Durchmesser-Abmaßen von Antriebsritzel (3) zu Zwischenritzel (2) zu Bremsring (1) individuell einstellbar ist.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenritzel (2) mit Gleitlagern, Rillenkugellagern oder offenen Kugelkäfigen gelagert sind.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteilige Trägerring (4) feststehende Hohlachsen-Enden (5) trägt und lagert, den Bremsring (1), die Zwischenritzel (2) und das Antriebsritzel (3) in radialer Richtung fluchtend führt und die Hohlräume zwischen den Zwischenritzeln (2), dem Bremsring (1) und dem Antriebsritzel (3) formschlüssig ausfüllt.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiteiligen Trägerring (4) beidseitig innen umlaufend jeweils radial nach außen angeordnet zum Bremsring (1) hin und ebenso radial nach innen angeordnet zum Antriebsritzel (3) hin, ringförmige Dichtungen (7, 8) in umlaufende Nuten eingelassen sind.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteilige Trägerring (4) mit Schrauben zerlegbar verbunden ist.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr als Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des zweiteiligen Trägerrings (4) mittels Hohl- oder Vollnieten unlösbar miteinander verbunden sind, wobei Enden der feststehenden Hohlachsen (5) durch Umbördeln zum Zusammenpressen die Teile des zweiteiligen Trägerrings (4) stabilisieren.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrbolzen (6) das Mitdrehen des zweiteiligen Trägerrings (4) verhindert, der fest, aber lösbar an der Vorderradgabel bzw. Vorderradschwinge angebracht ist und mit seinem freien Ende in die feststehende Hohlachse (5) ragt.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sperrbolzen (6) das Mitdrehen des Trägerrings (4) verhindern, die auf einem eigenen, parallel zum Trägerring (4) laufenden Haltering angeordnet sind und mit ihren freien Enden in die feststehenden Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) ragen, und dieser Haltering fest mit der Vorderradgabel bzw. der Vorderradschwinge verbunden ist.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Sperrbolzen (6) oder mehrere Sperrbolzen (6) mit bremsseitigen Enden in die feststehenden Hohlachsen (5) der Zwischenritzel (2) ragt bzw. ragen und zur Stabilitätserhöhung oder zur Aufnahme hoher Radialkräfte von der Radseite her zusätzlich mit den feststehenden Hohlachsen (5) am zweiteiligen Trägerring (4) verschraubt sind.
Scheibenbremse mit Bremsmoment-Umkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiteiligen Trägerring (4) ein mit einem Sicherheits-Schlüssel abschließbares Zahnsegment integriert ist, welches im verschlossenen Zustand mit der Verzahnung von Bremsring (1), Zwischenritzel (2) und/oder Antriebsritzel (3) kämmt und somit die Bremse blockiert.