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Automatische Nachstellvorrichtung, insbesondere für hydraulisch betätigte Scheibenbremsen
Die Erfindung betrifft eine automatische Nachstellvorrichtung, insbesondere für hydraulisch betätigte
Scheibenbremsen, mit einem zwischen Kolben und Zylinder wirksamen Gesperre mit einem Sperrelement, vorzugsweise einem Reibring, und mit einer Feder, deren Kraft so bemessen ist, dass sie die Kolbenreibung überwindet, wozu sie sich am Kolben abstützt sowie mit einem Anschlag, der den von der Feder bewirkten Weg des Kolbens begrenzt, wobei der Anschlag gegenüber dem der Kolben.
um den Betrag des Lösespiels beweglich ist, über die Druckfeder an dem Sperrelement abgestützt ist, so dass die Druckfeder diesen Anschlag entgegen der Löserichtung des Kolbens an das Sperrelement anzulegen bestrebt ist, wobei die Druckfeder die Kraft der Reibpaarung zwischen Kolben und Zylinder und/oder deren Dichtelement, nicht aber die Kraft der Reibpaarung zwischen dem Sperrelement und der ihm zugeordneten Reibfläche - Mantel eines Reibstiftes bzw. Wand des Zylinders - überwindet, nach dem Patent Nr. 236246.
Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung und Verbesserung der selbsttätigen Nachstellvorrichtung nach diesem Patent ; mit ihr kann jede Art von Schlag der Bremsscheibe kompensiert werden. Bei scharfen Kurvenfahrten verbiegen sich die Achsstummel der kurvenäusseren Räder, so dass ein Scheibenschlag von besonders grossem Ausmass sich einstellt.
Scheibenschlag tritt auch infolge thermischer Bremsscheibenverformung auf. Während des Bremsens entwickelt sich eine erhebliche Hitze, die die Bremsscheibe trotz des kühlenden Fahrtwindes auf eine Temperatur von 4000 oder darüber bringen kann. Wegen der Schüsselform der Bremsscheibe nimmt ihr von den Bremsbacken beaufschlagter Rand eine kegelige Form an und entfernt sich dadurch von dem innenbordseitigen Bremszylinder, wobei er sich dem aussenbordseitigen Bremszylinder entgegenwölbt. Der Rand der Bremsscheibe kann sich hiebei um weit mehr als 1 mm aus seiner normalen Umlaufebene entfernen.
Wenn nach dem Abkühlen der Bremse oder beim Übergang von der Kurvenfahrt in die Gerade die Scheibe wieder ihre ursprüngliche Lage annimmt, ist es zweckmässig, wenn der vorher in die Zylinderbohrung verdrängte Kolben ihr folgen kann.
Durch die Verbesserung nach der Erfindung wird gegenüber dem Gegenstand nach dem Stammpatent ein Blockieren der Druckfeder verhindert und eine auftretende schädliche selbsthemmende Reibung der Nachstellvorrichtung ausgeschaltet. Ferner ist es möglich, bei der erfindungsgemässen Nachstellvorrichtung verschiedene voneinander abhängige Längentoleranzen leichter einhalten zu können und die rasche Lüftung des Betätigungszylinders zu gewährleisten.
Es ist daher gemäss der Erfindung bei einer automatischen Nachstellvorrichtung nach dem Stammpatent als Sperrelement ein auf einem im Zylinderboden befestigten Reibstift sitzender Reibring, der
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einem das Lüftspiel überschreitenden, durch die Verformung der Bremsscheibe infolge starker Erhitzung bedingten oder durch Verformung des Achsstummels bzw. der Achslagerung infolge von Lenkbewegungen bedingten Scheibenschlag ausgesetzt ist, zusammen mit der als Druckfeder ausgebildeten Feder in einer die Funktion des Anschlages ausübenden Kapsel angeordnet, die auf dem Stift geführt ist und von dem Stift durchdrungen wird und die zwischen zwei Anschlägen im Kolben frei bewegbar ist und deren einer
Boden auf seiner Innenseite von der Druckfeder beaufschlagt ist, wobei sich die Druckfeder mit ihrem andern Ende gegen den Reibring abstützt.
Um ein Blockieren der Druckfeder in einfacher Weise zu verhindern, ist die Druckfeder für ihr Ein- wirken auf das Sperrelement auf einer am Reibstift gleitenden an dem Sperrelement anliegenden Hülse angeordnet. Hiebei besteht die Kapsel aus einer Kappe und einer Grundplatte, die lösbar mitein- ander gekuppelt sind, und die Hülse ragt durch eine Öffnung der Kapsel in den Innenraum des Kolbens hinein, wobei in der Lösestellung der Bremse zwischen ihrem Ende und der Innenstirnseite des Kolbens ein Spalt besteht. Dadurch, dass die Druckfeder über den Flansch der Hülse auf die Sperrelemente ein- wirkt, wird sowohl eine schädliche, selbsthemmende Reibung verhindert, als auch eine gleichmässige
Beaufschlagung der Sperrelemente durch die Feder bewirkt.
Der Aufbau der Nachstellvorrichtung erfordert die Einhaltung verschiedener voneinander abhängiger
Längentoleranzen und bringt Probleme hinsichtlich der Lüftung des Betätigungszylinders mit sich.
Um die Probleme zu lösen, kann die Kapsel einen Flansch aufweisen, der mit einem Spiel in einer
Nut in der Kolbenöffnung zwischen zwei Anschlägen angeordnet ist. wobei einer der Anschläge, die
Stirnwand der Kolbenöffnung, eine ebene Fläche ist, mit der die eine Fläche des Flansches und das eine
Ende einer Hülse zusammenwirken, die auf den Reibstift des Gesperres aufgeschoben ist, die den Flansch durchdringt und deren Länge so bemessen ist, dass ihre Enden im Lösezustand der Bremse um den Betrag eines Spaltes von der Innenstirnwand des Kolbens und den Sperrelementen entfernt sind.
Durch diese Anordnung sind nur drei voneinander abhängige Längenmasse, nämlich die Abstände der beiden Anschläge voneinander, die Dicke des Flansches sowie die Länge der Hülse genau einzuhalten.
Die Hülse begrenzt den Weg der Druckfeder und verhindert ihr Blockieren.
Ferner wird es möglich, zwecks Entlüftens auf einfachste Weise das Innere der Kapsel mit der Kol- benöffnung zu verbinden. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss das Innere der Kapsel durch eine Boh- rung an die Kolbenöffnung angeschlossen. Aus Montagegründen ist es erfindungsgemäss von Vorteil, wenn auch bei dieser Ausführung die Kapsel aus einer Kappe besteht, die mit der als Flansch ausgebildeten
Grundplatte lösbar verbunden ist und Bohrungen enthält. Grundplatte und Kappe sind durch einen Bajonett- verschluss lösbar zusammengehalten.
Weiters soll durch die Erfindung bewirkt werden, dass die Abstellung des Kolbens von der Scheibe um den Betrag des Bremslüftspiels nicht mehr durch einen Ausschlag der Bremsscheibe, sondern durch die beim Lösen der Bremse freiwerdende elastische Kraft des Dichtungsringes erfolgt, zu welchem Zweck zwischen Kolben und Zylinder in einer Nut in an sich bekannter Weise ein Dichtring in der Art wirksam ist, dass seine unter der Einwirkung des Druckmittels beim Anlegen der Bremsbacken an die Bremsscheibe erfolgende elastische Verformung beim Lösen der Bremse den Kolben von der Bremsscheibe abstellt.
Bei bekannten Scheibenbremsen wird diese abstellende Wirkung des Dichtringes auf den Kolben be- reits ausgenutzt.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele im Mittelschnitt dargestellt. Fig. 1 zeigt eine automatische Nachstellvorrichtung in der Lösestellung, Fig. 2 zu Beginn des Bremsvorganges, Fig. 3 nach längerem Bremsen mit bereits stark verformter Bremsscheibe. Die Fig. 4 veranschaulicht ein zweites Aus- fühningsbeispiel.
In Fig. 1 ist das Bremszylindergehäuse mit 21, die Zylinderbohrung mit 21a, der Kolben mit
22, die Bremsscheibe mit 23, eine Gruppe von Sperrelementen mit 26, die Bremsbacke mit 27, der Reibstift mit 28 und eine als Federanschlag zum Ausgleich des Scheibenschlages dienende Kapsel insgesamt mit 24 (gleich Anschlag 4 im Stammpatent) bezeichnet, welch letztere aus einer Kappe
29, einer Grundplatte 30, einer Feder 25 und einer Gleithülse 31 besteht. Die Kappe 29 hat grundplattenseitig radiale Fahnen 29b, mit welchen sie in einer Nut 30a der Grundplatte 30 nach
Art eines Bajonettverschlusses gehalten ist. Die Nachstellvorrichtung bilden die Kapsel 24, die Sperr- elemente 26 und der Reibstift 28.
Im Gehäuse ist eine Nut 34 für einen O-Ring 35, der in bekannter Weise zugleich als Dicht- ring wirkt und nach dem Lösen der Bremse den Kolben von der Bremsscheibe abstellt. Die Bremsscheibe 23 hat einen schüsselförmigen Teil 23a und den Scheibenrand 23b, mit dem die Bremsbacke 27 in Eingriff kommt.
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Der zweite Bremszylinder ist in den Zeichnungen nicht sichtbar, da er für die Erfindung unerheblich ist. Er kann mit einer ähnlichen Reibnachstellung versehen sein, wie sie in dem Bremszylinder 21 nach den Fig. 1-3 dargestellt ist.
Die Kapsel 24 ist in dem Kolben 22 zwischen zwei Anschlägen gehalten. Einer der Anschläge ist ein in dem Kolben 22 eingelassener Federring 32, der andere eine Kolbenschulter 22a. Zwi- schen diesen Anschlägen 32 und 22a hat die Kapsel 24 eine Beweglichkeit "x".
Die Gleithülse 31 hat einen Flansch 31a, über den die Druckfeder 25 auf die Sperrelemente
26 zur Einwirkung kommt. Mit ihrem andern Ende stützt sich die Druckfeder 25 an dem Boden 29a der Kappe 29 ab. Die Gleithülse 31 ragt durch eine stirnseitige Öffnung im Boden 29a hindurch und in die Öffnung 22b des Kolbens 22 hinein. In der Lösestellung besteht zwischen dem Ende 31b der Hülse 31 und der Innenstirnfläche 22c der Kolbenöffnung 22b ein Spalt"a". Das Brems- lüftspiel ist mit"z"bezeichnet.
Die Kappe 29 und die Grundplatte 30 sind nach Art eines Bajonettverschlusses fest miteinander gekuppelt.
Für die Fig. 2 und 3 gelten die gleichen Bezugszeichen wie für Fig. 1.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt :
Zur Betätigung der Bremse wird im Zylinderraum 21a ein Druck aufgebaut, der den Kolben 22 und mit ihm die Bremsbacke 27 in Eingriff mit der Scheibe 23 bringt. Zugleich tritt zwischen Kol- ben und Zylinderwand Druckmittel in die Nut 34 ein und verdrängt den Dichtring 35 in die linke
Seite der Nut, so dass er elastisch verformt und fest gegen die Seitenwand der Nut und gegen die Kolben- oberfläche gedrückt wird. Hiebei wird das Spiel"z"aufgehoben und die Beweglichkeit"x"ganz oder teilweise auf die Seite des Anschlages 22a verlegt, wo ein neues Spiel entsteht, das mit "xtc (Fig. 2) bezeichnet ist.
Wenn die Bremse gelöst wird, stellt der Dichtring 35 dank seiner elastischen Verformbarkeit den
Kolben 22 wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Ein leichtes Schlagen der Bremsscheibe 23, wie es bei Lenkbewegungen entsteht, bringt die Bremsbacke 27 zur Anlage an der Stirnseite des Kolbens
22. Dadurch wird das Lüftspiel"z"wieder hergestellt und bleibt bestehen, solange die Scheibe schlagfrei in ihrer Umlaufebene umläuft.
Wenn die Bremsung länger andauert und der Belag der Bremsbacke 27 verschleisst, nimmt der Fe- derring 32 die Sperrelemente 26 mit, um den Belagverschleiss auszugleichen.
In Fig. 3 ist die Form eingezeichnet, die die Bremsscheibe 23 annimmt, wenn sie längere Zeit aufgeheizt wird. Sie verformt sich kegelförmig und verdrängt dadurch den Kolben 22 um ein erhebliches Stück in die Zylinderbohrung 21a hinein. Dabei nimmt der Anschlag 22a die Grundplatte 30 und damit auch die Kappe 29 in das Zylinderinnere 21a hinein mit. Die Druckfeder 25 ist so ausgelegt, dass sie die Reibkraft der Sperrelemente 26 nicht überwinden kann. Die Feder 25 wird deshalb zusammengedrückt.
Die Verformung der Bremsscheibe 23 kann so gross werden, dass das Ende 31b der Hülse 31 zur Anlage an der Innenstirnseite 22c der Kolbenöffnung 22b kommt. Wenn dann die Scheibenverformung noch grössere Ausmasse annimmt, werden die Sperrelemente 26 über die Hülse 31 auf dem Reibstift 28 in das Innere des Zylinders 21 hineinbewegt.
Nach dem Lösen der Bremse kühlt sich die Scheibe 23 wieder ab und kehrt in ihre alte Umlaufebene zurück. Unter Einwirkung der Druckfeder 25, die sich nunmehr entspannen kann, folgt der Kolben 22 mit der Bremsbacke 27 der Scheibe nach. Hiebei wird das Lüftspiel"z"erhalten bzw., wenn die Sperrelemente 26 bei starker Scheibenverformung verschoben worden sind, bleibt ein grösseres Lüftspiel als das ursprüngliche Lüftspiel z erhalten.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind das Bremszylindergehäuse mit 41, der Kolben mit 42, die Bremsscheibe mit 43, die Bremsbacke mit 47, die Kolbendichtung mit 55, die Nut für diese mit 54 und die Kapsel insgesamt mit 44 bezeichnet. Die Sperrelemente 46 sind auf dem im Bremszylindergehäuse 41 befestigten Reibstift 48 vorgesehen, der in die Kolbenöffnung 42b hineinragt, in der zwischen zwei Anschlägen die Kapsel 44 gehalten ist. Einer der Anschläge ist die Innenstirnwand 42c des Kolbens 42, der andere Anschlag ist ein Federring 52, der in einer Nut 42d in der Kolbenöffnung 42b gehalten ist.
Zwischen dem Flansch 50 der Kapsel 44 und dem Anschlag 52 besteht in der Lösestellung der Bremse das Axialspiel"x".
Die Kapsel 44 ist aus dem Flansch 50 als Grundplatte und der Kappe 49 zusammengefügt. Er enthält ausser den Sperrelementen 46, die am Boden 49a der Kappe 49 anliegen, die Druckfe-
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der 45, welche zwischen dem Flansch 50 und dem Boden 49a der Kappe 49 eingespannt ist. Ferner ist in der Kapsel 44 die Hülse 51 enthalten, die auf dem Reibstift 46 gelagert ist und derenEnde 51b im Lösezustand der Bremse der Innenstirnwand 42c der Kolbenöffnung mit dem Abstand "a" gegenüberliegt. Das andere Ende 51a der Hülse 51 liegt gegen die Sperrelemente 46. Die Kapsel 44 mit den Sperrelementen 46 und Reibstift 48 bildet die selbsttätige Nachstellvorrichtung.
Man kann ohne den Federring 52 auskommen, wenn man beispielsweise den Eingang zu der Kolbennut 42d exzentrisch setzt. Dann wird der Flansch 50 durch den exzentrischen Eingang eingeführt, in die mittige Stellung geschoben und durch den Reibstift 48 in dieser Stellung gehalten.
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gung der Zylinderbohrung 41a mit Druckmittel elastisch verformt worden ist, beim Lösen der Bremse den Kolben 42 um den Betrag"z"in die Zylinderbohrung 41a zurückstellt.
Bei Beaufschlagung des Bremszylinders 41a mit Druckmittel wird der Kolben 42 mit der Bremsbacke 47 um den Betrag"z"nach links verschoben, so dass die Bremsbacke 47 in Eingriff mit der Bremsscheibe 43 kommt. Hiebei wird durch zwischen dem Kolben 42 und der Zylinderwand durchströmendes Druckmittel der Dichtring 55 in die linke Seite der Nut 54 verdrängt und deformiert.
Ferner wird ein Teil des Axialspiels"x"aufgehoben und es bildet sich ein entsprechender Abstand zwischen der Innenstirnwand 42c des Kolbens 42 und dem Flansch 50. Auch das Spiel" a" wird hiebei vergrössert. Die Kapsel 44 einschliesslich der Druckfeder 45 und der Hülse 51 verharren in ihrer Stellung auf dem Reibstift 48.
Infolge von Backenverschleiss kommt schliesslich der Anschlag 52 in Berührung mit der Basis 50.
Wachsender Backenverschleiss hat zur Folge, dass über die Kapsel 44 die Sperrelemente 46 mitgenommen werden, wodurch auch die Hülse 51 und die Druckfeder 45 nach links verschoben werden.
Beim Lösen der Bremse wird die Zylinderbohrung 41a drucklos, der Dichtring 35 nimmt seine
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Wenn bei Lenkbewegungen des Fahrzeuges ein Scheibenschlag eintritt, kommt die Bremsbacke 47 wieder zur Anlage an der Aussenstirnfläche 42a des Kolbens 42.
Wenn der Scheibenschlag das Mass"z"um den Betrag "a" überschreitet, wird die Feder 45 zusammengedrückt. Das kann bei stärkeren Lenkbewegungen geschehen, bei denen sich die Bremsscheibe im Rahmen des Spiels der Achslager dem Kolben 42 nähert. Biegt das Fahrzeug wieder in die Gerade ein, dann entfernt sich die Scheibe 43 wieder von der Bremsbacke 47 bzw. dem Kolben 42. Die Feder 45 streckt sich und bringt den Kolben 42 bis auf das Mass "z" an die Scheibe heran.
Beim Durchfahren sehr scharfer Kurven wird der Scheibenschlag grösser als der Betrag"z"und"a".
Dann drückt die Bremsscheibe 43 über die Bremsbacke 47 den Kolben 42 und die Hülse 51 die Sperrelemente 26,46 entlang dem Reibstift 28,48 in die Bohrung 21a, 41a hinein. Hiebei wird die Druckfeder 25,45 um nicht mehr als den Betrag "a" zusammengedrückt. Um diesen Betrag "a" federt sie wieder aus, wenn die Scheibe 23,43 in ihre normale Umlaufebene zurückkehrt. Das Spiel "z" wird dann um den Betrag grösser, um den die Sperrelemente 26,46 verschoben worden sind. Beim Entlüften der Bremse kann alle Luft, die in der Kapsel 44 eingeschlossen ist, durch die Bohrungen 53 in die Kolbenöffnung 42b entweichen und von dort durch den Zylinderraum 41a abgeleitet werden.
Der O-Ring 35 bzw. 55 ist in der Lösestellung der Bremse entspannt und liegt an der linken Wand der Nut 34 bzw. 54 an.
Beim Bremsen wird der Kolben 22 bzw. 42 in der Zylinderbohrung 21a bzw. 41a mit Druck-
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ben 22 bzw. 42 und der Wand der Zylinderbohrung 21a bzw. 41a hindurchtritt, in die linke Hälfte der Nut 34 bzw. 54 verdrängt und elastisch verformt, so dass er sowohl gegen die linke Wand der Nut als auch gegen die Oberfläche des Kolbens 22 bzw. 42 angepresst ist.
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Ring erfüllt demnach zwei Funktionen, u. zw. leistet er einerseits eine Dicht- und anderseits eine Rück- stellwirkung.
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Der bei den Ausführungsbeispielen beschriebene Vorgang spielt sich in dem aussenbordseitigen Brems- zylinder der Scheibenbremse eines Fahrzeuges ab.
Die thermische Bremsscheibenverformung kann durch bekannte Massnahmen verhindert werden. Ein anderer Fall von Scheibenschlag tritt mit grosser Häufigkeit ein, dann nämlich, wenn eine Kurve scharf durchfahren wird. Dann wirkt an den äusseren Fahrzeugrändern eine erhöhte Seitenkraft, die den Achs- schenkel nach unten elastisch verbiegt. Hiebei ergibt sich ein Schlag der Scheibe gegenüber dem Schei- benbremssattel, der besonders stark in Erscheinung tritt, wenn das Bremsgehäuse über der waagrechten neutralen Biegelinie liegt. Die Vorrichtung nach der Erfindung muss dann aussenbordseitig angebracht werden. Liegt das Bremsgehäuse unterhalb der neutralen Biegelinie, dann ist die Anordnung der Einrich- tung innenbordseitig erforderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Automatische Nachstellvorrichtung, insbesondere für hydraulisch betätigte Scheibenbremsen, mit einem zwischen Kolben und Zylinder wirksamen Gesperre mit einem Sperrelement, vorzugsweise einem Reibring, und mit einer Feder, deren Kraft so bemessen ist, dass sie die Kolbenreibung überwindet, wozu sie sich am Kolben abstützt sowie mit einem Anschlag, der den von der Feder bewirkten Weg des Kolbens begrenzt, nach Patent Nr. 236246, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrelement ein auf einem im Zylinderboden befestigten Reibstift (28) sitzender Reibring (26,46), der einem das Lüftspiel überschreitenden, durch die Verformung der Bremsscheibe (23,43) infolge starker Erhitzung bedingten oder durch Verformung des Achsstummels bzw.
der Achslagerung infolge von Lenkbewegungen bedingten Scheibenschlag ausgesetzt ist, zusammen mit der als Druckfeder (25,45) ausgebildeten Feder in einer die Funktion des Anschlages ausübenden Kapsel (24,44) angeordnet ist, die auf dem Stift (28) geführt ist und von dem Stift (28) durchdrungen wird und die zwischen zwei Anschlägen (22a, 32 bzw. 42c, 52) im Kolben frei bewegbar ist und deren einer Boden (29a, 50) auf seiner Innenseite von der Druckfeder (25,45) beaufschlagt ist, wobei sich die Druckfeder mit ihrem andern Ende gegen den Reibring (26,46) abstützt.