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Die
Erfindung betrifft eine Radbremse mit integrierter Nachstelleinrichtung,
mit einem in einem Bremsgehäuse
geführten
und gegen einen Bremsbelag arbeitenden Druckstempel, einer Zuspanneinrichtung
zum Betätigen
des Druckstempels, und einem im Kraftfluß zwischen Zuspanneinrichtung
und Druckstempel innerhalb des Bremsgehäuses angeordneten Nachstellelement,
das in Schraubverbindung mit dem Druckstempel steht.
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In
einer Vielzahl von Publikationen sind bereits Scheibenbremsen beschrieben,
die zusätzlich zu
der Brems-Zuspanneinrichtung mit einer Nachstelleinrichtung zum
Ausgleich von Bremsbelag- und/oder Bremsscheibenverschleiß durch
Verstellen des Abstandes zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe versehen
sind. So zeigen z.B. die WO 2004/01 3510 A2 sowie die
DE 102 09 567 A1 elektrisch
betriebene Nachstelleinrichtungen innerhalb des Bremsgehäuses der
Scheibenbremse. Diese wirken zum Ausgleich des Bremsbelag- oder
des Bremsscheibenverschleißes über ein
oder zwei axial zur Bremsscheibe verschiebbare Druckstücke auf den
Bremsbelag, um so den verschleißbedingt
zunehmenden Abstand zwischen dem jeweiligen Bremsbelag und der Bremsscheibe
nachzustellen. Werden derartige Nachstelleinrichtungen auf beiden Seiten
der Bremsscheibe angeordnet, so kann der dann noch erforderliche
Verschiebeweg so gering gehalten werden, daß das Lüftspiel gerade überwunden
und die elastische Verformung der Bremspads und des Bremssattels,
also der sogenannte Arbeitshub, ausgeglichen werden.
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Elektrische
Nachstellsysteme sind auf das Funktionieren der elektrischen Energieversorgung des
Fahrzeuges sowie der die Bremssteuerung übernehmenden Signalsysteme
angewiesen. Ein Ausfall der fahrzeugeigenen elektrischen Energie-
und Signalsysteme hat daher auch einen Ausfall der Nachstelleinrichtung
zur Folge. Ein Einfluß der
fahrzeugeigenen Energie- und Signalsysteme ist auch dann nicht ganz
zu vermeiden, wenn, wie dies z.B. mit der
DE 103 42 281 A1 vorgeschlagen
wird, die Nachstelleinrichtung der Scheibenbremse pneumatisch unter Ankoppelung
an die Druckluftversorgung des Fahrzeuges betrieben wird.
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Eine
Scheibenbremse mit einer mechanisch arbeitenden Nachstellvorrichtung
ist aus der
DE 29 25
342 A1 bekannt. Zum Betätigen
der Bremse wird ein Druckstempel mitsamt einer eine äußere Schrägverzahnung
aufweisenden Mutter und einem Druckstück über eine Zuspanneinrichtung
mit Druck beaufschlagt, wodurch Druckstempel, Mutter und Druckstück gemeinsam
in Richtung des Bremsbelags bewegt werden. Die zugehörige Nachstellvorrichtung erstreckt
sich quer zur Verschiebungsrichtung des Druckstempels. Wesentlicher
Bestandteil der Nachstellvorrichtung ist eine Nachstellwelle, die
auf ihrem Umfang mit einer Schrägverzahnung
versehen ist, die mit der auf dem Umfang der Mutter ausgebildeten Schrägverzahnung
korrespondiert. Über
die beiden korrespondierenden Schrägverzahnungen sowie weitere,
ebenfalls quer zur Verschiebungsrichtung des Druckstempels angeordnete
Bauteile der Nachstellvorrichtung, wie etwa eine Buchse, eine Mutter, eine
Spiralfeder usw., wird der eigentliche Nachstelleffekt bewirkt.
Aufgrund der größtenteils
quer zur Verschiebungsrichtung des Druckstempels ausgerichteten
Einzelteile der Nachstelleinrichtung weist diese Radbremse eine
vergleichsweise raumgreifende Bauweise auf.
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Um
eine Radbremse für
Fahrzeugräder
mit einer integrierten Nachstelleinrichtung zu schaffen, die unabhängig von
den fahrzeugeigenen Energie- und Signalsystemen zuverlässig arbeitet,
und sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet, ist eine Radbremse
mit den eingangs angegebenen Merkmalen gekennzeichnet durch ein
Gewindeelement, welches ab dem Überwinden
eines vorgegebenen Zustellweges den anschließenden Zustellweg zumindest
teilweise in einer Verdrehung aufnimmt und zugleich oder bei der
Rückstellung
auf das Nachstellelement überträgt, welches
dadurch gegenüber
dem Druckstempel verdreht wird und über die Schraubverbindung den
Druckstempel relativ zu dem Nachstellelement verstellt.
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Gemäß einer
weiteren Definition ist die Radbremse gekennzeichnet durch ein Gewindeelement, ein
mit dem Gewindeelement verschraubtes weiteres Gewindeelement, das
zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlag beweglich ist,
und eine federbelastete Kupplung zwischen dem Gewindeelement und
dem Nachstellelement.
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Bei
einer so ausgestalteten Radbremse und insbesondere Scheibenbremse
arbeitet die integrierte Nachstelleinrichtung bei vergleichsweise
kompakter Bauweise ausschließlich
mechanisch und damit unabhängig
von den fahrzeugeigenen Energie- und Signalsystemen. Ein Ausfall
oder Fehler z.B. im bordeigenen Strom- oder Signalnetz kann die Funktion der
in die Bremse integrierten Nachstelleinrichtung nicht beeinträchtigen,
so daß insgesamt
eine sehr zuverlässig
arbeitende Radbremse geschaffen wird.
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Mit
einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Verschraubung
zwischen den beiden Gewindeelementen eine größere Gewindesteigung als die
Schraubverbindung des Nachstellelements aufweist. Durch das Verhältnis der
zwei Gewindesteigungen läßt sich
der Betrag der Nachstellung voreinstellen. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das weitere
Gewindeelement axial beweglich aber verdrehsicher in dem Bremsgehäuse angeordnet
ist.
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Mit
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung
der Federkraft eine Feder das Gewindeelement in Richtung auf den
Bremsbelag beaufschlagt, und daß sich
das eine Ende der Feder gegen das Gewindeelement oder das Nachstellelement,
und das andere Ende der Feder gegen ein freilaufendes Axiallager
abstützt.
Da sich die die Federkraft bereitstellende Feder mit einem Ende
gegenüber
einem freilaufenden Axiallager abstützt, können Drehbewegungen des zweiten
Gewindeelements gegenüber
dem Nachstellelement nahezu reibungsfrei erfolgen. Für das freilaufende
Axiallager wird vorzugsweise ein nahezu reibungsfrei arbeitendes
Wälzlager
eingesetzt, die Feder ist vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet.
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Eine
weitere Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch eine das Nachstellelement
in der dem Bremsbelag abgewandten Richtung beaufschlagende zweite
Feder. Vorzugsweise stützt
sich die zweite Feder mit ihrem einen Ende gegen das Bremsgehäuse oder
das Nachstellelement ab, und mit ihrem anderen Ende gegen ein freilaufendes
Axiallager. Auch dieses Axiallager ist vorzugsweise ein reibungsarmes,
umlaufendes Wälzlager
und erlaubt nahezu reibungsfreie Drehbewegungen des Nachstellelementes
trotz dessen Federbelastung.
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Die
zweite Feder ist vorzugsweise eine das weitere Gewindeelement umgebende
Schraubenfeder, wodurch eine symmetrische, unerwünschte Verkantungen vermeidende
Federkraftbeaufschlagung des Nachstellelementes erfolgt.
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Mit
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das Gewindeelement und
das weitere Gewindeelement konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Durch diese konzentrische Anordnung läßt sich die Nachstelleinrichtung insgesamt
kompakt gestalten. Vorteilhaft wird als Gewindeelement eine mit
einer Druckfläche
der Kupplung versehene Gewindemutter vorgeschlagen, und als weiteres
Gewindeelement ein Gewindebolzen.
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Zur
Erzielung einer kompakten Bauweise kann das Gewindeelement in einer
Einsenkung oder Kammer des Nachstellelements sitzen, wobei an der Einsenkung
bzw. in der Kammer eines der beiden Elemente der Kupplung ausgebildet
ist. Ferner wird zur Erzielung einer kompakten Bauweise vorgeschlagen,
daß das
Nachstellelement konzentrisch zu den beiden Gewindeelementen angeordnet
ist.
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Das
Nachstellelement kann topfförmig
gestaltet und für
die Schraubverbindung mit dem Druckstempel mit einem Außengewinde
versehen sein. Auch diese Ausgestaltung ist für einen kompakten Aufbau der
Nachstelleinrichtung von Vorteil.
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In
Bezug auf den Druckstempel wird vorgeschlagen, diesen als Doppelstempel
auszubilden, dessen beide Einzelstempel über ein Joch miteinander verbunden
sind, in dessen Mitte sich die Schraubverbindung mit dem Nachstellelement
befindet. Auf diese Weise wird die Bremskraft symmetrisch auf die
Belagplatte der Radbremse übertragen.
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Bei
einer weiteren Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Anschlag
von benachbarten Gewindeflanken des Gewindeelements gebildet werden.
Dies ermöglicht
einen Aufbau der Nachstelleinheit aus wenigen Bauteilen.
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Ebenfalls
ist es von Vorteil, wenn das eine Gewindeelement gegenüber dem
Bremsgehäuse axial
beweglich aber nicht drehbar angeordnet ist. In diesem Fall kann
das andere Gewindeelement gegenüber
dem Bremsgehäuse
drehbar aber nicht axial beweglich angeordnet sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Gewindeelemente über eine
Schraubverbindung miteinander verbunden sind, die ein Gewindespiel
aufweist. Das axiale Maß zwischen
den beiden durch die Gewindeflanken gebildeten Anschlägen bestimmt
das gewünschte
Lüftspiel.
Die axiale Beweglichkeit des Gewindeelements reicht gerade aus,
das Lüftspiel
zu überwinden,
wohingegen jede über
das Erreichen des Anschlags hinausgehende Axialbewegung in einer
Drehung des drehbaren Gewindeelements aufgenommen wird.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Verschraubung zwischen den beiden Gewindeelementen
eine größere Gewindesteigung
als die Schraubverbindung des Nachstellelements aufweist. Durch eine
große
Gewindesteigung lässt
sich das drehbare Gewindeelement vergleichsweise einfach in Drehung versetzen. Über das
Verhältnis
der beiden Gewindesteigungen lässt
sich der Betrag der Nachstellung einstellen.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn das Gewindeelement über eine federbelastete Drehmomentkupplung
mit dem Nachstellelement gekoppelt ist, so dass die drehfeste Verbindung
zwischen Gewindeelement und Nachstellelement bei Überschreiten
eines gewissen Drehmoments gelöst
wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Bremsbeläge das verschleißbedingte
Spiel überwunden
haben und an der Bremsscheibe anliegen.
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In
diesem Zusammenhang ist es von konstruktionstechnischem Vorteil,
wenn die Drehmomentkupplung von einer Hülse, einer Druckfeder und Kugelkörpern gebildet
wird, wodurch sich eine kompakte Bauform der Nachstelleinheit mit
konstant bleibenden Drehmomentwerten ergibt. Von Vorteil für die Kompaktheit
der Nachstelleinrichtung ist ebenfalls, wenn die Drehmomentkupplung
konzentrisch zu dem Gewindeelement angeordnet ist.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn das Gewindeelement über eine Einwegkupplung mit
dem Nachstellelement gekoppelt ist. Auf diese Weise wirken nur Drehungen
des Gewindeelements in die eine Richtung, nicht aber Drehungen in
die andere Richtung auf das Nachstellelement.
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Mit
dem Ziel einer einfachen konstruktiven Gestaltung wird weiter vorgeschlagen,
dass das Gewindeelement über
die Einwegkupplung mit einer inneren Hülse verbunden ist, wobei es
ebenfalls von Vorteil ist, wenn die innere Hülse über eine Mehrkantführung axial
beweglich und drehfest mit einer äußeren Hülse verbunden ist.
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Das
Gehäuse
des Nachstellelements kann mit einer Verzahnung versehen sein. Über die
Verzahnung lassen sich die Drehbewegungen des Nachstellelements
abgreifen, oder es läßt sich
beim Belagwechsel dessen Rückstellung
durchführen. Vorteilhaft
ist es, wenn die Verzahnung mit der Verzahnung eines neben dem Nachstellelement
angeordneten Zahnrades kämmt.
Mit Hilfe dieser Ausgestaltung wird die Drehbewegung des Nachstellelements
an eine Position seitlich der Zuspannung übertragen, die für beispielsweise
einen Monteur gut erreichbar ist. Beide Zahnräder können eine Art Über- oder
auch Untersetzungsgetriebe bilden, so das die Rückstellung für den Monteur
mit nur geringem Kraftaufwand oder mit wenigen Umdrehungen möglich ist.
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Auch
wird vorgeschlagen, dass das Zahnrad mit Eingriffsmitteln zur Rückstellung
des Nachstellelements versehen ist. Über derartige Eingriffsmittel, beispielsweise
einen Sechskant, einen sogenannten TORX-Schlüssel o.ä., kann der Monteur eine Rückstellung,
d.h. ein Zurückdrehen
des Nachstellelements von einer für ihn gut zugänglichen
Position aus vornehmen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, den
Zuspannhebel zu demontieren, um Zugriff auf die Nachstelleinheit
zu erhalten.
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Ebenso
ist es von Vorteil, wenn das der Rückstellung dienende Zahnrad
an einer seitlichen Erweiterung des Gewindeelements angeordnet ist. Die
Rückstellung
erfordert auf diese Weise nur wenige zusätzliche Bauteile. Das Zahnrad
wird mit dem Gewindeelement bewegt und bleibt stets mit dem Nachstellelement
wirkverbunden.
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Ferner
wird eine Radbremse vorgeschlagen, mit einem in einem Bremsgehäuse geführten und
gegen einen Bremsbelag arbeitenden Druckstempel, und einer Zuspanneinrichtung
zum Betätigen
des Druckstempels, die einen verschwenkbaren Zuspannhebel aufweist,
der sich einerseits gegenüber dem
Druckstempel, und andererseits gegenüber dem Bremsgehäuse abstützt, wobei
die Abstützung zum
Bremsgehäuse
eine Wälzlagerung
ist, bestehend aus einer ersten Wälzbahn am Zuspannhebel, einer
zweiten Wälzbahn
am Bremsgehäuse,
und zwischen beiden Wälzbahnen
abrollenden Wälzkörpern, wobei
die Radbremse dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine der
Wälzbahnen
auf jenem Wälzbahnabschnitt,
auf dem sich der jeweilige Wälzkörper bei
nicht zustellender Schwenklage des Zuspannhebels befindet, mit einer
gegenüber
der übrigen
Wälzbahnkontur
um einen Betrag abgesenkten Vertiefung versehen ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen dieser Radbremse sind in Unteransprüchen angegeben.
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Ferner
wird eine Radbremse vorgeschlagen, mit einem in einem Bremsgehäuse geführten und
gegen einen Bremsbelag arbeitenden Druckstempel, und einer Zuspanneinrichtung
zum Betätigen
des Druckstempels, die einen verschwenkbaren Zuspannhebel aufweist,
der sich einerseits gegenüber dem
Druckstempel, und andererseits gegenüber dem Bremsgehäuse abstützt, wobei
diese Radbremse gekennzeichnet ist durch eine im Kraftfluß zwischen
Zuspannhebel und Druckstempel angeordnete Druckübertragungseinrichtung bestehend
aus einem gelenkig mit dem Zuspannhebel verbundenen und eine Druckfläche aufweisenden
ersten Druckelement sowie einem von dem ersten Druckelement trennbaren
und eine Gegendruckfläche
aufweisenden zweiten Druckelement, wobei die beiden Druckelemente sich
gegenseitig zentrierend gestaltet sind.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen dieser Radbremse sind in Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend
werden verschiedene Ausführungsformen
von Radbremsen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch den Bremssattel einer Scheibenbremse einschließlich der
Bremsscheibe und der Bremsbeläge;
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2 in
einer Schnittdarstellung (Schnittebene II-II in 1)
den grundsätzlichen
Aufbau einer Nachstelleinrichtung einer Scheibenbremse;
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3 in verschiedenen Stadien (3a bis 3e)
die Wirkungsweise der Nachstelleinrichtung nach 2;
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4 eine
gegenüber
der Ausführungsform nach 2 abgewandelte
Ausführungsform
der Nachstelleinrichtung;
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5 die
vergrößert dargestellte
Einzelheit „V" der 4;
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6 eine
weitere Ausführungsform
der Nachstelleinrichtung;
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7 eine
weitere Ausführungsform
der Nachstelleinrichtung;
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8 eine
weitere Ausführung
einer erfindungsgemäßen Nachstelleinrichtung;
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9 eine
teilweise Schnittdarstellung entlang der Schnittebene IX-IX in 8;
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10 eine
Schnittdarstellung entlang der Schnittebene X-X in 9;
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11 eine
Explosionsansicht der Einzelteile der Nachstelleinrichtung aus 9;
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12 eine
weitere Ausführung
einer erfindungsgemäßen Nachstelleinrichtung
aus 12;
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13 eine
vergrößert dargestellte
Einzelheit aus 12;
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14 eine
Explosionsansicht einiger Einzelteile der Nachstelleinrichtung aus 12;
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15 einen
Schnitt durch den Bremssattel einer weiteren Ausführungsform
einer Scheibenbremse;
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16 eine
vergrößert dargestellte
Einzelheit der 15 und
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17 eine
stark vergrößert dargestellte weitere
Einzelheit der 15.
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1 zeigt
in vereinfachter Darstellung einen Teil des Bremsgehäuses 1 einer
Fahrzeug-Scheibenbremse, vorzugsweise des Schwimmsattel-Bautyps.
Zwei Druckstempel 2 sind innerhalb des Bremsgehäuses 1 über ein
quer zu den Druckstempeln verlaufendes Joch 2a miteinander
verbunden. Die beiden Druckstempel 2 bilden daher, wie
vor allem die 2 erkennen läßt, einen Doppelstempel, der
sich außerhalb
des Bremsgehäuses 1 gegen
die Rückseite
der Belagplatte 3 des Bremsbelags 4 abstützt. Von
dem Bremsbelag 4 ist in den 1 und 2 außerdem der
Reibbelag 5 dargestellt, sowie ferner die Bremsscheibe 6 der
Scheibenbremse.
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Die
im Betrieb mit einem Lüftspiel
L (2, 3a) auf beiden Seiten der Bremsscheibe 6 arbeitende
Scheibenbremse kann mit einer nachfolgend noch näher erläuterten, rein mechanisch arbeitenden Nachstelleinrichtung
versehen sein. Zur Übertragung der
von einem Bremszylinder und vorzugsweise einem druckluftbetätigten Bremszylinder
erzeugten Zuspannkraft ist in dem Bremsgehäuse ein Zuspannhebel 13 verschwenkbar
gelagert. Am freien Hebelende bei A kann sich die schematisch dargestellte
Betätigungsstange 7 des
Bremszylinders abstützen.
Wird dieser mit Druck beaufschlagt, verschwenkt der Hebel 13 um
seine gehäusefeste
Lagerung und schiebt die Druckstempel 2 in Richtung Bremsscheibe 6.
Einzelheiten der Lagerung und Abstützung des Zuspannhebels 13 werden
ebenfalls nachfolgend noch näher
erläutert
werden.
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Entsprechend
der Darstellung nach 2 ist der doppelte Druckstempel 2 in
der Mitte seines Joches 2a mit einem Innengewinde versehen,
welches zusammen mit einem Außengewinde
eines Nachstellelementes 10 eine Schraubverbindung 11 zwischen
dem Nachstellelement 10 und den Druckstempeln 2 bildet.
Das Nachstellelement 10 ist topfförmig gestaltet, wobei die Außenseite
seines Bodens eine Druckfläche 12 bildet,
gegen die sich der Zuspannhebel 13 einer hier nicht näher dargestellten
Zuspanneinrichtung direkt oder indirekt abstützt. Diese Zuspanneinrichtung
kann z.B. druckluftbetätigt
sein, wodurch der Zuspannhebel 13 eine Kraft F auf die Druckfläche 12 des
Nachstellelementes 10 ausübt. Die so erzeugte Zuspannkraft
F überträgt sich über die
Schraubverbindung 11 gleichmäßig auf beide Druckstempel 2 und
bewirkt beim Bremsen die Zustellbewegung des Bremsbelags 4 gegenüber der Bremsscheibe 6.
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Ebenfalls
anhand der 2 wird im folgenden die integrierte
Nachstelleinrichtung erläutert,
zu der das Nachstellelement 10 ein wichtiger Bestandteil
ist. Weitere Bestandteile der Nachstelleinrichtung sind ein nach
Art eines Gewindebolzens gestaltetes Gewindeelement 21 sowie
ein nach Art einer Gewindemutter gestaltetes Gewindeelement 22.
Das Innengewinde des Gewindeelementes 22 greift in das entsprechend
gestaltete Außengewinde
des weiteren Gewindeelementes 21. Die so gebildete Verschraubung 23 zwischen
den beiden Gewindeelementen 21, 22 weist, wie
die Zeichnung erkennen läßt, eine
relativ große
Steigung auf. Diese Steigung ist insbesondere deutlich größer, als
die Gewindesteigung der gleichsinnig ausgebildeten Schraubverbindung 11 zwischen
dem topfförmigen
Nachstellelement 10 und den Druckstempeln 2. Die
Verschraubung 23 ist ferner äußerst reibungsarm gestaltet.
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Das
Gewindeelement 21 ist im Bereich seines rückwärtigen Endes
mit einem zylindrischen Abschnitt 24 versehen, welcher
in einer entsprechend dimensionierten Bohrung 25 des Nachstellelementes 10 geführt ist.
An seinem anderen, dem Bremsbelag 4 zugewandten Ende ist
das Gewindeelement 21 mit einer Verdrehsicherung versehen
sowie ferner mit Mitteln, welche den axialen Weg des Gewindeelementes 21 begrenzen.
Zur Verdrehsicherung ist dieses Ende des Gewindeelementes 21 mit
einem Vierkant 27 versehen, welcher durch eine entsprechende vierkantige Öffnung des
Bremsgehäuses 1 hindurchragt
und dort zwar eine axiale Beweglichkeit, jedoch keine Verdrehung
zuläßt. Zur
Begrenzung der Beweglichkeit des Gewindeelementes 21 sind
daran sowie entsprechend an dem Bremsgehäuse 1 ein erster Endanschlag 28 und
ein zweiter Endanschlag 29 ausgebildet. Entsprechend ergeben
sich ein erster Spalt S1 und ein zweiter Spalt S2 (3b).
Bewegt sich das erste Gewindeelement 21 in Richtung auf den
Bremsbelag 4, so verringert sich der erste Axialspalt S1,
bis der erste Endanschlag 28 erreicht ist. Entfernt sich
umgekehrt das Gewindeelement 21 von dem Bremsbelag 4,
wird der zweite Axialspalt S2 überwunden,
bis der zweite Endanschlag 29 diese Axialbewegung begrenzt.
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Das
andere, nach Art einer Gewindemutter gestaltete Gewindeelement 22 ist,
dem Bremsbelag 4 zugewandt, mit einer Druckfläche 30 einer
Reibkupplung versehen. Mit der als Kupplung dienenden Druckfläche 30 vermag
sich das Gewindeelement 22 an einer als Gegenkupplung dienenden
Gegendruckfläche 31 des
Nachstellelements 10 reibschlüssig abzustützen. Beim Ausführungsbeispiel
sind Druckfläche
sowie Gegendruckfläche
ringförmig
und, zwecks Erhöhung
der Reibung an den Kupplungsflächen 30 und 31,
leicht konisch gestaltet.
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Auf
der anderen, d.h. dem Bremsbelag 4 abgewandten Seite, stützt sich
eine Druckfeder 33 gegen das Gewindeelement 22.
Beim Ausführungsbeispiel
ist diese Druckfeder 33 eine das Gewindeelement 21 ringförmig umgebende
Tellerfeder. Diese stützt
sich wiederum mit ihrem anderen Ende an einem Axiallager 34 ab,
welches sich seinerseits an dem Nachstellelement 10 abstützt. Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Axiallager 34 ein Wälzlager.
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Ein
zweites Axiallager 36 in Gestalt eines Wälzlagers
stützt
sich an dem Nachstellelement 10 ab und wird andererseits
durch eine Druckfeder 37 beaufschlagt, die sich mit ihrem
anderen Ende gegen das Bremsgehäuse 1 abstützt. Die
Feder 37 ist beim Ausführungsbeispiel
eine das Gewindeelement 21 umgebende Schraubenfeder. Dadurch,
daß die
Feder 37 nur unter Zwischenlage des Axiallagers 36 auf das
Nachstellelement 10 einwirkt, ergibt sich eine dauernde,
jedoch in Drehrichtung nahezu reibungsfreie Axialkraft auf das Nachstellelement,
wodurch dessen funktionssichere Rückstellung sicher gestellt wird.
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Ebenso
führt auch
die Abstützung
der anderen Druckfeder 33 an dem dortigen Axiallager 34 zu einer
dauernden Axialkraft auf das Gewindeelement 22, wobei auch
diese Axialkraft in Drehrichtung nahezu reibungsfrei ist. Groß ist hingegen
die Reibung der von der Druckfläche 30 und
der Gegendruckfläche 31 gebildeten
Reibkupplung, solange sich das Gewindeelement 22 gegen
das Nachstellelement 10 abstützt. Die Druckfläche 30 und
die Gegendruckfläche 31 sind
somit Bestandteile eines Kupplungsmechanismus, der eine Verbindung
zwischen dem Außengewinde
des Nachstellelements 10 und dem Innengewinde des Gewindeelements 22 herzustellen
vermag bzw. beide Bauteile zu einer Einheit zusammenfügt, wobei
diese Verbindung andererseits auch wieder aufgehoben werden kann,
so daß beide
Bauteile gegeneinander drehbar sind. Die Gewindeelemente 21, 22 sind
konzentrisch zu dem Nachstellelement 10 angeordnet, was
zu einer kompakten, in den Druckstempel 2 integrierten
Bauweise führt.
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Anhand
der 3a bis 3e wird
im folgenden die Funktion der Nachstelleinrichtung erläutert.
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3a zeigt
den Ruhezustand der Bremse nach einer Betätigung, bei der sich der Bremsbelagverschleiß V eingestellt
hat, weshalb beim nächsten Bremsvorgang
eine zumindest teilweise Nachstellung erfolgen soll. Der Abstand
zwischen dem Reibbelag 5 und der Bremsscheibe 6 ergibt
sich dabei durch die Summe der Maße des gewünschten Lüftspiels L und des zu kompensierenden
Verschleißes V.
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Unter
der Wirkung der Zuspannkraft F wird bei Beginn des Bremsvorgangs
gemäß 3b das Nachstellelement 10 mitsamt
den beiden Gewindeelementen 21, 22 sowie den Druckstempeln 2 in
Richtung auf die Bremsscheibe 6 und entgegen der Kraft der
Feder 37 verschoben, bis der Endanschlag 28 des
ersten Gewindeelements 21 an dem Bremsgehäuse 1 anliegt.
Diese Position ist in 3b dargestellt. Wie 3b zu
entnehmen ist, hat der erste Axialspalt in dieser Position die Größe Null
erreicht, wohingegen der zweite Axialspalt S2 sein Maximum erreicht
hat.
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Wird
gemäß 3c das
Nachstellelement 10 nun zur Überwindung des Verschleißes V weiterhin
mit der Zuspannkraft F beaufschlagt, so verschiebt es sich relativ
zu dem nunmehr axial blockierten ersten Gewindeelement 21,
bei gleichzeitiger Annäherung
der Druckstempel 2 an die Belagplatte 3. Das Gewindeelement 22 hebt
dabei aufgrund seiner Verbindung mit dem weiteren Gewindeelement 21 von
der Gegendruckfläche 31 des
Nachstellelementes 10 ab. Durch die Wirkung der Feder 33 und
aufgrund der großen
Gewindesteigung der Verschraubung 23 wird das Gewindeelement 22 gegenüber dem
feststehenden Gewindeelement 21 leichtgängig im Uhrzeigersinn verdreht,
so daß es
sich, getrieben von der Feder 33, wieder gegen die Gegendruckfläche 31 des
Nachstellelements 10 schraubt. Das Gewindeelement 22 macht
im angehobenen Zustand die gleiche Axialbewegung wie das Nachstellelement 10,
bis der Bremsbelag 4 nach Überwindung des Verschleißes V in
Anlage an der Bremsscheibe 6 gelangt. Diese Position ist
in 3c dargestellt. Am Ende des Zuspannens wird die
Kupplungsfläche 31 des
Nachstellelements 10 über
die erste Druckfeder 33 wieder fest auf die Kupplungsfläche 30 des
zweiten Gewindeelementes 22 gedrückt, weshalb Gewindeelement 22 und
Nachstellelement 10 wieder einkuppeln.
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Mit
Beendigung des Bremsvorgangs entfällt die Zuspannkraft F, 3d.
Durch die Kraft der Druckfeder 37 wird zunächst die
gesamte Nachstelleinrichtung mitsamt den Druckstempeln 2 zurückgeschoben,
bis das Gewindeelement 21 mit seinem Anschlag 29 an
das den Fixpunkt bildende Bremsgehäuse 1 stößt. Das
Gewindeelement 21 ist von diesem Zeitpunkt an gegen eine
weitere Zurückbewegung
blockiert.
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Bei
der weiteren Zurückbewegung
des Nachstellelementes 10 gemäß 3e ist
die Kraft der Druckfeder 37 ausreichend dimensioniert,
um dann das Gewindeelement 22 und das Nachstellelement 10 als
Einheit und entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zu dem axial blockierten
Gewindeelement 21 zu verdrehen, 3e. Durch
die Schraubverbindung 11 wird gleichzeitig mit dem Drehen
des Nachstellelementes 10 das Joch 2a mit den
beiden Druckstempeln 2 bewegt bzw. nachgestellt, und zwar
in Richtung auf die Bremsscheibe 6.
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Durch
die begrenzte Beweglichkeit des Gewindeelementes 21 zwischen
dessen erstem Endanschlag 28 und seinem zweiten Endanschlag 29 kann daher
das gewünschte
Lüftspiel
zwischen den Bremsbelägen 4 und
der Bremsscheibe 6 eingestellt werden bzw. wird dieses
im Betrieb der Scheibenbremse laufend nachgestellt. Die Anordnung
der beiden als Fixpunkte dienenden Endanschläge 28, 29 ist beim
Ausführungsbeispiel
in einem Bereich B des Bremsgehäuses 1 (vergleiche 2),
der sich zwischen dem Bremsbelag und der Nachstelleinrichtung befindet.
Denn in diesem Bereich B ist das Bremsgehäuse weitgehend frei von Gehäuseverformungen
infolge der Bremskräfte.
Solche in der Praxis kaum vermeidbaren Verformungen sind daher ohne
Einfluß auf
die Genauigkeit der Nachstellung. Auch auf der anderen Seite der
Bremsscheibe 6 muss das dortige Lüftspiel durch die beschriebene
Nachstellung überwunden
werden, da auch der dortige Bremsbelag einem Verschleiß unterliegt.
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Durch
das Verhältnis
der Gewindesteigung der Schraubverbindung 11 und der der
Schraubverbindung 23 wird vorgegeben, inwieweit bei einem Bremsvorgang
das Verschleißmaß kompensiert
wird bzw. wie weit die Druckstempel 2 relativ gegenüber dem
Nachstellelement 10 in Richtung der Bremsscheibe 6 verstellt
werden. Zum Beispiel kann die Nachstellung eines sich einstellenden
Verschleißes V über mehrere
Bremsvorgänge
verteilt nachgestellt werden.
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In
den 4 und 5 ist anhand einer weiteren
Ausführungsform
eine weitere Möglichkeit
dargestellt, das Lüftspiel
L in der Nachstellung abzubilden. Anstelle der bei dem vorherigen
Ausführungsbeispiel
vorgesehen axialen Beweglichkeit des Gewindeelements 21 über den
Axialspalt S1 bzw. S2 kann das Außengewinde des Gewindeelements 21 mit
einem Axialspiel S3 gegenüber
dem Innengewinde des Gewindeelements 22 ausgebildet sein.
Das in 5 stark vergrößerte Axialspiel
S3 entspricht dem Lüftspiel
L. Bei der Ausführungsform
nach den 4 und 5 ist es
vorteilhaft, dass das Gewindeelement 21 völlig fest
mit dem Bremsgehäuse
verbunden werden kann.
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Eine
weitere Ausführungsform
zeigen die 6 und 7. Dort
ist das Prinzip der Erfindung in der Weise umgesetzt, daß die zuvor
beschriebene Verstellung bzw. Nachstellung des Druckstempels 2 gegenüber dem
Nachstellelement 10 bei, d.h. während der Zuspannung erfolgt.
Wiederum wird das Gewindeelement 22 nach Erreichen des
Endanschlages 28 des Gewindeelements 21 verdreht.
Durch die umgekehrte Anordnung der Kupplung 30, 31 und 33,
bei der die Druckfeder 33 entgegengesetzt der Zuspannung
wirkt, wird allerdings das Nachstellelement 10 direkt mitgedreht,
und der Druckstempel 2 relativ zu diesem verstellt. Erreicht
der Reibbelag 5 der Bremsbeläge die Bremsscheibe 6,
so ist der Nachstellvorgang beendet und die Gegenkraft steigt an
und blockiert die Verdrehung des Nachstellelementes 10 gegenüber dem
Zuspannhebel 13 in der Druckfläche 12 wie auch gegenüber dem
Joch 2a in der Schraubverbindung 11.
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Ab
Erreichen des Reibbelags 5 bewirkt das weitere Ansteigen
der Zuspannkraft ein Kompensieren des Spiels aller im Kraftfluss
liegenden Verbindungsstellen, sowie eine elastische Verformung des Bremsgehäuses 1 insbesondere
in dessen hinterem Bereich, wie auch eine elastische Verformung
des Jochs 2a. Um dies auszugleichen, muss der Zuspannhebel 13 bis
zum Erreichen der eigentlichen Bremskraft eine weitere Schwenkbewegung
ausführen
bzw. das Nachstellelement 10 weiter nach vorne treiben.
Diese axiale Bewegung wäre
aber durch die geschlossene Kupplung 30, 31, 33 bzw.
durch das in diesem Zustand dreh- und somit axialfeste Gewindeelement 22 und
das festgesetzte Nachstellelement 10 blockiert, wäre bei diesem
Ausführungsbeispiel (6)
das Gewindeelement 21b nicht ab einer voreingestellten
Kraft gegenüber
dem feststehenden Gewindeelement 21a zum Beispiel drehbar
verbunden.
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Eine
Realisierungsmöglichkeit
für die
Nachstellung zeigt die 6. Hierbei ist die Verbindung zwischen
dem Gewindeelement 21a und dem Gewindeelement 21b mittels
einer Rutschkupplung 38 realisiert. Das mit einer umlaufenden
Nut 40a versehene Gewindeelement 21a ist in einem
Sackloch des Gewindeelements 21b aufgenommen. Ein mit dem Gewindeelement 21b verbundener
Stift 42 greift in die Nut 40a ein und hält die zwei
Teile zwar in Längsrichtung
zueinander fixiert, aber zugleich zueinander drehbar. Eine sich
einerseits auf dem Boden des Sacklochs und andererseits auf der
Stirnfläche
des Gewindeelements 21a abstützende Druckfeder 43 ist so
vorgespannt, dass ein Verdrehen des Gewindeelements 21 erst
ab einer größeren als
der zum Verdrehen des Nachstellelements 10 notwendigen
Kraft möglich
ist. Wird diese Kraft überschritten
bzw. gibt die Rutschkupplung 38 frei, werden das Nachstellelement 10 sowie
das Gewindeelement 22 unverdreht axial nach vorne verschoben
und das Gewindeelement 21b über das feststehende Gewindeelement 21a und
auf einem Axiallager 35 verdreht. Das Axiallager 35 stützt sich
auf einem mit dem Gewindeelement 21a verbundenen Sprengring 41 ab
und stellt bei diesem Teilvorgang das leichtgängige Drehen sicher. Der Sprengring 41 dient
als Endanschlag 28.
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Letztlich
arbeitet die Ausführungsform
nach 7 nach dem gleichen Prinzip, wie die Ausführungsform
nach 6. Mit Erreichen einer voreinstellbaren Kraft
wird das beschriebene Freigeben von einem axialen Weg über ein
axiales Nachgeben des Gewindeelements 21b erreicht.
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Die
Verbindung zwischen dem Gewindeelement 21a und Gewindeelement 21b ist
durch eine Druckkupplung 39 realisiert. Das mit einer axial
verlaufenden Nut 41b versehene Gewindeelement 21a ist
in einem Sackloch des Gewindeelements 21b aufgenommen.
Ein mit dem Gewindeelement 21b verbundener Stift 42 greift
in die Nut 41b ein und hält die zwei Teile axial begrenzt
verschiebbar, aber drehfest ineinander. Eine sich einerseits auf
dem Boden des Sacklochs und andererseits auf der Stirnfläche des Gewindeelements 21a abstützende Druckfeder 43 ist so
vorgespannt, dass ein axiales Verschieben des Gewindeelements 21b erst
ab einer größeren als zum
Verdrehen des Nachstellelements 10 notwendigen Kraft möglich ist.
Wird diese Kraft überschritten bzw.
gibt die Druckkupplung 39 frei, werden das Nachstellelement 10,
das Gewindeelement 22 und das Gewindeelement 21b unverdreht
axial über
das feststehende Gewindeelement 21a nach vorne verschoben.
Der Endanschlag 28 befindet sich dabei an einem mit dem
Gewindeelement 21a verbundenen Sprengring 41.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Nachstelleinrichtung für
eine Scheibenbremse wird nachfolgend anhand der 8 bis 11 erläutert. Ferner
ist für
die Erläuterung
auch 5 nochmals von Bedeutung.
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8 zeigt
schematisch das die beiden Druckstempel miteinander verbindende
Joch 2a, welches wiederum nach Art einer Traverse gestaltet
ist und sich in der Darstellung der 8 aus der
Zeichenebene hinaus bzw. in diese hinein erstreckt. Das Nachstellelement 110 ist
von der Seite her betrachtet von in etwa pilzförmiger Gestalt und weist auf
einem Großteil
seiner Länge
ein Außengewinde
auf, das gemeinsam mit einem Innengewinde der Traverse bzw. des
Jochs 2a eine Schraubverbindung 111 bildet. Am zuspannseitigen
Ende weist die Nachstelleinrichtung ein als eine Druckplatte gestaltetes
Gewindeelement 122 auf. Daran ist eine muldenförmige Druckfläche 112 ausgebildet,
also eine in etwa halbzylindrische Ausnehmung, die sich parallel
zum Joch 2a erstreckt und an der sich der Zuspannhebel,
etwa der Zuspannhebel 13 der 1, gelenkig
abstützt.
Auf diese Weise wird die Zuspannkraft F auf das als Druckplatte
gestaltete Gewindeelement 122 übertragen. 8 lässt ferner
erkennen, dass das Nachstellelement 110 zum Zwecke der
Rückstellung
der Nachstelleinrichtung mit einer Außenverzahnung 129 versehen
ist. Auf deren Funktion wird später
noch eingegangen werden.
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9 zeigt
im Schnitt die wesentlichen Elemente der Nachstelleinrichtung, nämlich das
Nachstellelement 110 selbst, das erste Gewindeelement 121,
das weitere Gewindeelement 122, zwei Hülsen 125, 126,
eine Einwegkupplung 138 und eine Drehmomentkupplung 139.
Zusätzlich
dargestellt ist ein der Rückstellung
beim Bremsbelagwechsel dienendes Zahnrad 140. Diese Teile
sind in 9 geschnitten gezeichnet. Nicht
geschnitten eingezeichnet ist lediglich das als zentraler Gewindebolzen
gestaltete erste Gewindeelement 121. Dieses ist mit seinem
einen Ende derart gegenüber
einem Deckel 1a des Bremssattels oder Bremsgehäuses festgelegt,
dass sich das erste Gewindeelement 121 zwar in axialer Richtung
nicht bewegt, es aber um seine eigene Achse drehbar ist. Der Deckel 1a des
Bremsgehäuses 1 ist
dort wo sich das bolzenförmige
Gewindeelement 121 abstützt,
mit einer den notwendigen Formschluß bietenden Prägung 1b versehen.
Diese Prägung 1b vermeidet
eine dortige Öffnung
in dem Deckel 1a, durch die Staub in das Innere des Bremsgehäuses 1 gelangen
könnte.
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An
seinem anderen Ende ist das Gewindeelement 121 mit einem
Außengewindeabschnitt 121a mit
großer
Steigung versehen. Das andere Gewindeelement 122 ist axial
im Bremssattelgehäuse
beweglich und bildet zugleich jene Druckplatte, mittels der die
Bremskraft F bei der Zuspannung auf das Nachstellelement 110 übertragen
wird. Zur Bildung einer Schraubverbindung wie der in 5 dargestellten Schraubverbindung 123 weist
das weitere Gewindeelement 122 einen Innengewindeabschnitt 122a auf, in
welchen der Außengewindeabschnitt 121a des Gewindeelements 121 greift.
Die so gebildete Schraubverbindung 123 weist eine verglichen
mit der Schraubverbindung 111 große Gewindesteigung auf. Darüber hinaus
weist die Schraubverbindung 123 ein axiales Gewindespiel
S3 (5) zwischen den so gebildeten zwei Anschlägen auf.
Das Gewindespiel S3 der Verschraubung 123 und die beiden
daraus resultierenden Anschläge
sind daher prinzipiell wie bereits in 5 dargestellt.
Betragsmäßig entspricht das
Gewindespiel S3 in etwa dem gewünschten
Lüftspiel
L.
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Mit
Einleitung eines Bremsvorgangs, d.h. bei einer Zuspannkraft F auf
die Druckfläche 112 des
Gewindeelements 122, bewegt sich dieses und das an ihm
axial spielfrei anliegende Nachstellelement 110 unter Mitnahme
der über
die Schraubverbindung 111 an dem Nachstellelement 110 befestigten
Druckstempel 2 in Richtung zu der Bremsscheibe hin. Dabei
wird die Zuspannkraft F zunächst
noch nicht auf das zentrale Gewindeelement 121 übertragen.
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Eine Übertragung
der Zuspannkraft auf das Gewindeelement 121 erfolgt vielmehr
erst nach Überwindung
des Lüftspiels
S3 (5), sobald nämlich
die Innen- und Außengewinde 121a, 122a der Gewindeelemente 122, 121 mit
ihren Gewindeflanken aneinander zur Anlage gelangen. Die Gewindeflanken 150, 151 des
axial nicht beweglichen Gewindeelements 121 bilden hierbei
die Endanschläge
für das
axial bewegliche Gewindeelement 122, zwischen denen es
gegenüber
dem Gewindeelement 121 axial hin und her bewegt werden
kann, ohne eine Drehbewegung des Gewindeelements 121 zu
bewirken. Aufgrund der relativ steilen Gewindeverbindung 123 zwischen
dem axial beweglichen Gewindeelement 122 und dem axial
unbeweglichen Gewindeelement 121 beginnt sich das Gewindeelement 121 unter
der Wirkung der Zuspannkraft zu drehen, sobald das Gewindeelement 122 den
einen Endanschlag, d.h. die Gewindeflanke 151 des Gewindeelements 121,
erreicht hat.
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Die
so dem Gewindeelement 121 aufgezwungene Drehbewegung entspricht
dem Bremsverschleiß und
wird in der einen Richtung über
die Einwegkupplung 138 auf die Innenhülse 126 übertragen, d.h.
die Innenhülse 126 folgt
in der einen Drehrichtung der Drehung des Gewindeelements 121.
In der umgekehrten Drehrichtung hingegen arbeitet die Einwegkupplung
nicht, das Gewindeelement 121 dreht gegenüber der
Innenhülse 126 frei
durch. Als Einwegkupplung 138 kann zum Beispiel ein Freilauf
oder auch eine Schlingfeder dienen.
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Alternativ
kann die Einwegkupplung/der Freilauf im Weg bzw. Kraftfluß zwischen
der Außenhülse 125 und
der Innenhülse 126 angeordnet
sein.
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Über einen
Dreh-Formschluß in
Gestalt einer Mehrkantführung 127 ist
die Innenhülse 126 so
innerhalb einer kürzeren
Außenhülse 125 geführt, dass sich
Außen-
und Innenhülse 125, 126 stets
gemeinsam drehen, wohingegen Axialverschiebungen zwischen beiden
Hülsen 125, 126 möglich sind.
Die Mehrkantführung 127 ist
hier eine Sechskantführung, die
an der Außenseite
der Innenhülse 126 sowie
entsprechend auch der Innenseite der Außenhülse 125 angeformt
ist, vgl. hierzu 10 und 11.
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Die
durch eine Feder 137 axial druckbelastete Außenhülse 125 ist
im Querschnitt in etwa topfförmig,
wobei der der Druckfeder 137 abgewandte Boden des Topfes
eine zentrale Öffnung
zur Durchführung
des Gewindeelements 121 aufweist. Stirnseitig ist der Boden
der Außenhülse 125 mit
einer Vielzahl über
seinen Umfang verteilter Ausnehmungen 132 versehen, die
gemeinsam mit gegenüberliegenden Ausnehmungen 132,
die sich an dem Nachstellelement 110 befinden, Lagerschalen
für darin
liegende Kugelkörper 130 bilden.
Die Kugelkörper 130 sind
in einem gemeinsamen Kugelkäfig 130a (11)
zusammengefaßt.
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Von
der anderen Seite her wird die Außenhülse 125 über die
Druckfeder 137 mit einer Federkraft beaufschlagt, welche
die Kugelkörper 130 normalerweise
innerhalb ihrer Lagerschalen 132 hält. Die Druckfeder 137 ist
an ihrem der Außenhülse 125 abgewandten
Ende über
ein reibungsarm arbeitendes Wälzlager 131 axial
abgestützt.
Auf diese Weise ist die Feder 137 gemeinsam mit den Kugelkörpern 130 Bestandteil
einer Drehmomentkupplung 139, die das Nachstellelement 110 drehmomentabhängig mit der
Außenhülse 125 und
somit letztlich mit dem Gewindeelement 121 koppelt. Dabei
werden die Drehbewegungen des Gewindeelementes 121 und
der Außenhülse 125 nur
bis zu einem bestimmten Drehmoment-Grenzwert, der von der Federkonstanten der
Druckfeder 137 und der Tiefe der Ausnehmungen 132 für die Kugeln
abhängt,
auf das Gehäuse 113 des
Nachstellelements 110 übertragen,
wodurch das Joch 2a über
die Schraubverbindung 111 in Richtung der Bremsscheibe
nachgestellt wird. Übersteigt
das Drehmoment an der Drehmomentkupplung 139 den Grenzwert,
z.B. wenn die Bremsbeläge
in Anlage an die Bremsscheibe gelangen, so verlassen die Kugeln 130 ihre
Ausnehmungen 132, die Druckfeder 137 wird gestaucht,
und die Außenhülse 125 verdreht sich
gegenüber
dem Gehäuse 113.
Dies hat zur Folge, dass die Drehbewegung des Gewindeelements 121 nicht
auf das Nachstellelement 110 übertragen wird. Die Federkonstante
der Druckfeder 137 sowie die Arbeitscharakteristik der Überlast-
bzw. Drehmomentkupplung 139 ist so gewählt, dass diese immer dann
durchrutscht, wenn die Druckstempel so weit zugestellt sind, dass
die Bremsbeläge
an der Bremsscheibe anliegen.
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Nach
Beendigung des Bremsvorgangs, d.h. bei Wegfall der Kraft F, wird
das Gewindeelement 122 über
die Druckfeder 137 gemeinsam mit dem Nachstellelement 110 in
die Ausgangslage gegen den zweiten Endanschlag zurück bewegt.
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Mit
zunehmendem Verschleiß der
Bremsbeläge
wird die Traverse 2a durch Drehen des Nachstellelements 110 über die
Schraubverbindung 111 sukzessive in Richtung der Bremsscheibe
bewegt. Bei einem Bremsbelagwechsel ist es daher erforderlich, die
Nachstelleinrichtung wieder in ihre Ausgangsstellung zurückzustellen.
Um dem Monteur die Rückstellung
zu erleichtern, ist das Nachstellelement 110 mit einer äußeren Verzahnung 129 versehen,
die mit einer Außenverzahnung 141 eines
Zahnrads 140 kämmt,
das in einer Öffnung
einer seitlichen Erweiterung des Gewindeelements 122 um
eine Drehachse D drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 140 ist
für den Monteur
von außerhalb
des Bremsgehäuses
gut zugänglich.
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Wie 10 dies
erkennen lässt,
ist das Zahnrad 140 mit Eingriffsmitteln 142 für ein Montagewerkzeug,
beispielsweise einen Sechskant o.ä. Standart Werkzeug, versehen.
Durch Verdrehen des Zahnrades 140 wird das Nachstellelement 110 in Drehung
versetzt, wodurch es sich über
die Schraubverbindung 111 wieder tiefer in das Joch 2a hinein dreht,
so dass die Traverse bzw. das Joch 2a in die Ausgangsstellung
gelangt, in welcher der Abstand zwischen Druckstempeln und Bremsscheibe
maximal ist. Hierbei muß die
Drehmomentkupplung 139 überwunden
werden, was durch das Überrutschen der
Kugeln 130 gut hörbar
ist.
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Zur
Reduktion der bei der Relativdrehung auftretenden Reibung zwischen
dem Nachstellelement 110 und dem als Druckplatte für das Nachstellelement
dienenden Gewindeelement 122 ist zwischen beiden Bauteilen
eine scheibenförmige
Gleitlagerung 133 eingesetzt. Zwecks besserer Zentrierung
der Druckplatte zu dem Nachstellelement greift ein zylindrischer
Zentrieransatz 134 der Druckplatte 122 in eine
entsprechende Bohrung in dem Nachstellelement 110.
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Eine
weitere Ausführungsform
ist in den 12 bis 14 dargestellt.
Diese Ausführungsform
entspricht in ihrem Grundaufbau jener der 8 bis 11,
jedoch bestehen einige konstruktive Unterschiede, und nur auf diese
wird im folgenden eingegangen. Die Bezifferung der einzelnen Bauteile entspricht,
soweit sie die gleiche Funktion ausüben, der vorangegangenen Ausführungsform
nach den 8 bis 11.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 12 bis 14 ist
zunächst
die Anordnung der Druckfeder 137 und des axial wirkenden
Wälzlagers 131 vertauscht.
Das Wälzlager 131 stützt sich
gegen die äußere Hülse 125 ab,
wohingegen sich die Druckfeder 137 unmittelbar gegen das
Bremssattelteil 128 abstützt. Anders als bei der vorangegangenen
Ausführungsform
dreht die Feder 137 daher nicht mit.
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Ein
weiterer Unterschied besteht in der Abstützung des zentral angeordneten,
bolzenförmigen Gewindeelementes 121.
Dieses endet an seinem dem Deckel 1a des Bremsgehäuses zugewandten Ende
in einem Kugelzapfen 160. Der Kugelzapfen 160 sitzt
in einer aus Kunststoff bestehenden Kugelpfanne 161. Die
Kugelpfanne 161 sitzt fest in dem Bremssattelteil 128.
Um diesen festen Sitz zu erreichen, kann die Kugelpfanne 161 mit
einer Außenverrippung
versehen sein, welche formschlüssig
in einer entsprechend gestalteten Nut des Bremssattelteils 128 sitzt.
Die Zeichnung lässt
erkennen, dass die Kugelpfanne 161 den Kugelzapfen 160 des
Gewindeelementes 121 auf einem Kugelabschnitt von mehr
als 180° umschließt. Vorzugsweise
beträgt
der Umschließungsgrad
200° bis
210°. Auf
diese Weise ist der Kugelzapfen 160 gegen ein axiales Herausziehen
aus der Kugelpfanne 161 gesichert, gleichzeitig lässt sich
der Kugelzapfen 160 in der Kugelpfanne 161 drehen.
Diese Drehung erfolgt mit einem gewissen Reibmoment, dessen Stärke von
der Materialpaarung Kugelzapfen/Kugelpfanne abhängt. Die Größe dieser Reibung und damit
ein geringer Widerstand beim Drehen des zentralen Gewindeelementes 121 um
seine Längsachse
ist genau toleriert.
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Eine
weitere Besonderheit der Ausführungsform
nach den 12 bis 14 ist
die im Vergleich zu der vorangegangenen Ausführungsform verkürzte Gestaltung
der über
die Mehrkantführung 127 in
der äußeren Hülse 125 geführten inneren
Hülse 126.
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Die
innere Hülse 126 ist
nur so lang, wie die Einwegkupplung 138. Die Hülse 126 ist
ferner mit dem Gehäuse 164 der
Einwegkupplung 138 drehfest verbunden, z.B. durch einen
leichten Presssitz.
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Die 13 zeigt
Einzelheiten der hier verwendeten Einwegkupplung 138. Deren
durch einen Sicherungsring 168 axial gesichertes Gehäuse 164 umschließt drei
Längssektionen.
In der mittleren Sektion befinden sich die Sperrkörper 165 der
Einwegkupplung. In der linken Sektion befinden sich mehrere Wälzkörper 166,
die in diesem Bereich das Gewindeelement 121 nahezu reibungsfrei
lagern, ohne in eine der beiden Drehrichtungen eine Sperrwirkung zu
erzeugen. Die in 13 rechte Längssektion nimmt einen Reibring 167 auf.
Dieser erzeugt eine geringe, jedoch genau reproduzierbare Reibung
zwischen der Einwegkupplung und dem zentralen Gewindeelement 121.
Zu diesem Zweck besteht der Reibring 167 vorzugsweise aus
Kunststoff. Diese geringe, jedoch genau reproduzierbare Reibung
trägt entscheidend
zu einer präzisen
Nachstellung des Nachstellelementes bei. Verhindert wird, dass die
im Betrieb der Fahrzeugbremse eintretenden Rüttelbewegungen die Elemente
der Nachstelleinrichtung beeinflussen können.
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Eine
weitere Ausführungsform
ist in 15 dargestellt. Diese ist sehr ähnlich der
Ausführungsform
nach 2 bzw. nach 3a bis 3e aufgebaut,
jedoch bietet sie konstruktive und herstellungstechnische Vorteile.
Auf dem Gewindeelement 21, welches hier wiederum in seiner
axialen Bewegung durch die Axialspalte S1 und S2 begrenzt ist, sitzt eine
relativ lang gestaltete Hülse 50,
welche auf diese Weise auch ein besonders lang gestaltetes Gegengewinde
der Verschraubung mit großer
Steigung aufnimmt. Mit der Hülse 50 starr
verbunden ist dann das Gewindeelement 22. Die Hülse 50 des
Gewindeelements 22 ermöglicht
ein besonders reibungs- und verkantungsarmes Drehen des äußeren Gewindeelements 22 auf
dem inneren Gewindeelement 21.
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Anders
als bei 2 ist bei 15 auch
die Anordnung der Druckfläche 30 des äußeren Gewindeelements 22 und
der Gegendruckfläche 31 des Nachstellelements 10.
Die Gegendruckfläche 31 befindet
sich auch hier nicht einstückig
am Nachstellelement 10, sondern an einem ringförmigen,
mit einer Stufe versehenen Einsatz 51. Der Einsatz 51 stützt sich
axial an einer Stufe ab, mit der die Innenwandung des Nachstellelements 10 versehen
ist. Der Einsatz 51 ist zudem ausreichend drehfest in dem Nachstellelement 10 angeordnet.
Während
der Einsatz 51 des Nachstellelements 10, der Bremsscheibe abgewandt,
die Gegendruckfläche 31 aufweist,
ist der Einsatz 51 der Bremsscheibe zugewandt mit einer
Stirnfläche 52 versehen,
an welcher sich das Axiallager 36 abstützt. Am Axiallager 36 wiederum
stützt sich
ein Winkelring 52 ab, welcher die Basis der Druckfeder 37 aufnimmt.
Durch seine Gestalt als Winkelring mit einem daran angeformten zylindrischen
Abschnitt vermag der Ring 52 die Druckfeder 37 zu
zentrieren, so dass diese nicht verkanten oder verrutschen kann.
Die Druckfeder 37 fixiert axial die Teile Einsatz 51,
Axiallager 36 und Winkelring 52.
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Zur
konstruktiven Vereinfachung der Nachstellung trägt ferner bei, dass die Einstellung
der wichtigen Axialspalte S1 und S2 mittels einer Mutter 53 erfolgt,
die auf einen Gewindezapfen 54 am Ende des inneren Gewindeelements 21 aufgeschraubt
und dort in entsprechender Lage drehfest gesichert ist. Die Unterseite
der Mutter 53 stellt hierbei den zweiten Endanschlag 29 dar.
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Gemäß 15 ist
das Nachstellelement 10 an seinem Ende mit einem Druckelement 59 mit
einer daran ausgebildeten Gegendruckfläche 12a versehen.
Die Gegendruckfläche 12a ist,
bezogen auf die Mittellinie 62 der Nachstellung, konisch
gestaltet. In diesen Konus des Nachstellelements 10 kann
ein korrespondierend gestalteter Konus eines Druckelements 60 eingreifen,
welches seinerseits über
ein Gelenk 61 mit dem Zuspannhebel 13 der Zuspanneinrichtung
verbunden ist. Die konische Druckfläche 60a des ersten
Druckelements 60 und die konische Gegendruckfläche 12a des
zweiten Druckelements 59 sind beide koaxial zur Mittellinie 62 der
Nachstelleinrichtung. Dies hat den großen Vorteil, dass sie sich
gegenseitig sicher zentrieren, sobald Druckkräfte übertragen werden. Von ebenso
großem
Vorteil ist, dass sich die konischen Flächen 12a, 60a beim
Zurückziehen
des Zuspannhebels 13 auch wieder sicher voneinander trennen,
so dass nach einer solchen Trennung keine Reibung mehr von dem Druckelement 60 auf
das drehbare Nachstellelement 10 ausgeübt wird. Dies ist von großem Wert
vor allem im Rahmen der oben im einzelnen erläuterten Nachstellung, die eine
möglichst
reibungsarme Verdrehbarkeit des Nachstellelements 10 voraussetzt.
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Das
Gelenk 61 ist so gestaltet, dass es das Druckelement 60 auf
Zug mit dem Zuspannhebel 13 verbindet. Es befindet sich
auf der Mittellinie 62 der Nachstelleinrichtung, und seine
Achse schneidet die Mittellinie 62 in einem Rechten Winkel.
Das Gelenk 61 setzt sich aus einem runden Gelenkkörper 63 sowie
zwei Halbschalen zusammen. Die eine Halbschale befindet sich in
jenem Körper,
an dem der Gegenkonus 60 ausgebildet ist, wohingegen die
andere Halbschale an dem Zuspannhebel 13 ausgebildet ist. Der
Gelenkkörper 63 des
Gelenks muss kein separates Bauteil sein. Er kann auch einstückig am
konischen Druckelement 60 oder am Zuspannhebel 13 ausgebildet
bzw. angeformt sein.
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In
Verlängerung
des Gelenks 61 ist der Zuspannhebel 13 über eine
dort angeordnete Wälzlagerung 66 gegen
das Bremsgehäuse 1 abgestützt. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
setzt sich die Wälzlagerung 66 aus
vorzugsweise zylindrischen Wälzkörpern 67a, 67b zusammen.
Die Wälzkörper 67a, 67b,
die in einem gemeinsamen Lagerkäfig
geführt
sein können,
rollen bzw. wälzen
zwischen einer ersten Wälzbahn 68 in
Form einer kreisförmig
gekrümmten
Lagermulde des Bremsgehäuses 1,
und einer zweiten Wälzbahn 69 an
dem Zuspannhebel 13. Vorzugsweise sind die Oberflächen beider
Wälzbahnen 68, 69 gehärtet, ebenso
die zylindrischen Wälzkörper 67a, 67b.
Der Weg der Wälzkörper ist durch
einen Anschlag 67c begrenzt.
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Die
als Lagermulde gestaltete äußere Wälzbahn 68 weist
die Krümmung
eines Kreissegments auf. Die Kontur der Wälzbahn 69 des Zuspannhebels 13 ist
hingegen als Evolvente gestaltet, wobei der Bezugsort dieser Evolvente
auf der Mittelachse des Gelenks 61 liegt. Wird daher der
Zuspannhebel 13 mittels z.B. eines Bremszylinders verschwenkt,
so laufen die Wälzkörper 67a, 67b an
der evolventenförmigen
Kontur der Wälzbahn 69 ab,
wodurch auf das Gelenk 61 eine Bewegung fast ausschließlich längs der
Mittellinie 62 ausgeübt
wird mit der Folge, dass die Bremse ohne Schwenkbewegung des Druckstempels 2 zustellt.
Wegen der evolventenförmigen Kontur
der Wälzbahn 69 wirkt
die von dem Zuspannhebel 13 erzeugte Zustellkraft in dem
Gelenk 61 bei jedem Schwenkwinkel axial.
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Von
besonderem Vorteil ist die nachfolgend anhand der 16 und 17 erläuterte Detailgestaltung
der Wälzbahnen,
auf denen die Wälzkörper 67a, 67b abwälzen. Die 16 zeigt
hierzu als Ausschnitt aus 15 die
an dem Zuspannhebel 13 ausgebildete evolventenförmige Wälzbahn 69 mit
dem Wälzkörper 67a,
und 17 zeigt einen nochmals vergrößerten Ausschnitt aus 15 für den anderen Wälzkörper 67b.
Beide Darstellungen zeigen zudem die Wälzkörper 67a, 67b und
die Wälzbahn 69 bei nicht
verschwenktem Zuspannhebel 13 und damit in jener Situation,
in welcher der Zuspannhebel 13 seine unbetätigte, d.h.
druckkraftfreie Neutralstellung einnimmt. Es findet also keine Zuspannung
der Bremse statt.
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Mindestens
eine der beiden Wälzbahnen, beim
Ausführungsbeispiel
ist dies die innere Wälzbahn 69,
ist mit einer Einsenkung oder Vertiefung 70 nach Art einer
Mulde versehen. Gegenüber
dem übrigen
Niveau der Wälzbahn
ist die Vertiefung um den in den 16 und 17 dargestellten
Betrag W abgesenkt. Der Übergang
von der muldenartigen Vertiefung 70 zu der normalen Kontur
der Wälzbahn,
an dem die Wälzkörper 67a, 67b während der
Zustellung entlang wandern, ist als Rundung 71 gestaltet. Die
Rundung 71 kann z.B. einen Rundungsradius R aufweisen.
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16 lässt für einen
der beiden Wälzkörper erkennen,
dass die Endposition dieses Wälzkörpers 67a,
die dieser im Fall der Nicht-Zustellung einnimmt, durch einen Begrenzungsnocken 73 definiert
wird, welcher die Vertiefung 70 an ihrem anderen, der Rundung 71 abgewandten
Ende begrenzt, und welcher deutlich über die normale Kontur der
Wälzbahn 69 vorsteht.
Der Begrenzungsnocken 73 bildet auf diese Weise einen definierten
Endanschlag für
den betreffenden Wälzkörper 67a.
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Bei
Zustellung der Bremse führt
die Schwenkbewegung des Zuspannhebels 13 dazu, dass sich
der Wälzkörper 67a ebenso
wie der andere Wälzkörper 67b zunächst aus
seiner Vertiefung 70 herauswälzt. Dies führt wegen der Tiefe W der Vertiefung 70 zu
einer sofortigen Zustellung. Mit anderen Worten: bereits eine geringe
Anfangsauslenkung des Zuspannhebels 13 bei A führt zu einer
relativ großen ersten
Zustellung. Haben die Wälzkörper 67a, 67b ihre
jeweilige Vertiefung 70 dann verlassen, erfolgt die weitere Übertragung
der Verschwenkung des Zuspannhebels 13 in eine Zustellbewegung
der Scheibenbremse entsprechend der evolventenförmigen Kontur der inneren Wälzbahn 69.
-
Die
relativ große
Anfangszustellung infolge der Vertiefungen 70 in der Kontur
der Wälzbahn
bietet große
praktische Vorteile. Denn zu Beginn der Zustellung sind noch keine
Bremskräfte
zu überwinden, vielmehr
ist in diesem Stadium nur die innere Reibung der beteiligten Komponenten,
die Rückstellkraft der
Druckfeder 37, sowie ggf. die Nachstellung kräftemäßig zu überwinden.
Es ist daher von Vorteil, für diesen
ersten Zustellweg zum Überwinden
des Lüftspiels
L mit großem
Reaktionsweg bei relativ kleiner Schwenkbewegung des Zuspannhebels 13 zu
arbeiten. Dies wird durch die genannte Modifikation der beteiligten
Konturen der Wälzbahnen
erreicht. Zudem haben die heute für die Bremszustellung verwendeten
pneumatischen Bremszylinder eine degressive Arbeitscharakteristik
bei Erreichen ihres maximalen Kolbenhubs, der durch die aufgezeigten Maßnahmen
gar nicht erst erreicht wird. Der ausgenutzte Arbeitsbereich des
Kolbenhubs wird daher vorteilhaft mehr in Richtung der Grundstellung
des Kolbens verschoben.
-
- 1
- Bremsgehäuse
- 1a
- Deckel
- 1b
- Prägung im
Deckel
- 2
- Druckstempel
- 2a
- Joch
- 3
- Belagplatte
- 4
- Bremsbelag
- 5
- Reibbelag
- 6
- Bremsscheibe
- 7
- Betätigungsstange
des Bremszylinders
- 10
- Nachstellelement
- 11
- Schraubverbindung
- 12
- Druckfläche
- 12a
- Gegendruckfläche
- 13
- Zuspannhebel
- 21
- Gewindeelement
(Gewindespindel)
- 21a
- Gewindeelement
- 21b
- Gewindeelement
- 22
- Gewindeelement
(Gewindemutter)
- 23
- Verschraubung
- 24
- Zylindrischer
Abschnitt
- 25
- Bohrung
- 27
- Vierkant
- 28
- 1.
Endanschlag
- 29
- 2.
Endanschlag
- 30
- Druckfläche
- 31
- Gegendruckfläche
- 33
- Druckfeder
- 34
- Axiallager
- 35
- Axiallager
- 36
- Axiallager
- 37
- Druckfeder
- 38
- Rutschkupplung
- 39
- Druckkupplung
- 40a
- Nut
- 40b
- Nut
- 41
- Sprengring
- 41b
- Nut
- 42
- Stift
- 43
- Druckfeder
- 50
- Hülse
- 51
- Einsatz
- 52
- Winkelring
- 53
- Mutter
- 54
- Gewindezapfen
- 59
- Druckelement
- 60
- Druckelement
- 60a
- Druckfläche
- 61
- Gelenk
- 62
- Mittellinie
- 63
- Gelenkkörper
- 66
- Wälzlagerung
- 67a
- Wälzkörper
- 67b
- Wälzkörper
- 67c
- Anschlag
- 68
- Wälzbahn
- 69
- Wälzbahn
- 70
- Vertiefung
- 71
- Rundung
- 73
- Begrenzungsnocken
- 110
- Nachstellelement
- 111
- Schraubverbindung
- 112
- Druckfläche
- 113
- Gehäuse
- 121
- Gewindeelement
- 121a
- Gewindeabschnitt
- 122
- Gewindeelement
- 122a
- Gewindeabschnitt
- 123
- Verschraubung
- 124
- zylindrischer
Abschnitt
- 125
- Hülse, Außenhülse
- 126
- Hülse, Innenhülse
- 127
- Mehrkantführung
- 128
- Bremssattelteil
- 129
- Verzahnung
- 130
- Kugelkörper
- 130a
- Kugelkäfig
- 131
- Wälzlager
- 132
- Ausnehmung
- 133
- Gleitlager
- 134
- Zentrieransatz
- 137
- Druckfeder
- 138
- Einwegkupplung
- 139
- Drehmomentkupplung
- 140
- Zahnrad
- 141
- Verzahnung
- 142
- Eingriffsmittel
- 150
- Endanschlag,
Gewindeflanke
- 151
- Endanschlag,
Gewindeflanke
- 160
- Kugelzapfen
- 161
- Kugelpfanne
- 164
- Gehäuse der
Einwegkupplung
- 165
- Sperrkörper
- 166
- Wälzkörper
- 167
- Reibring
- 168
- Sicherungsring
- A
- freies
Hebelende
- B
- Bereich
- D
- Drehachse
- F
- Zuspannkraft
- L
- Lüftspiel
- R
- Rundungsradius
- S1
- 1.
Axialspalt
- S2
- 2.
Axialspalt
- S3
- Axialspalt,
Gewindespiel
- V
- Verschleiß
- W
- Absenkung