DE102008006481A1

DE102008006481A1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102008006481A1
Application number: DE200810006481
Authority: DE
Inventors: Christian Brandl; Robert Weggartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: DE102008006481B4

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit mindestens einer, in einem Bremssattel (1) angeordneten Zuspanneinrichtung, mit der bei einer Bremsung über zumindest eine Stellspindel ein Bremsbelag an eine Bremsscheibe drückbar ist, wobei die Zuspanneinrichtung einen mit einem Drehhebel (5) versehenen Hebeltrieb (4) aufweist, zum Andrücken des Bremsbelages an die Bremsscheibe, ist so ausgebildet, dass der Hebeltrieb (4) ein separates Übersetzungsglied aufweist, mit dem bei Betätigung des Drehhebels (5) die Zuspanngeschwindigkeit und/oder -kraft in Reihe veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer solchen Scheibenbremse wird die Zuspanneinrichtung beispielsweise pneumatisch betätigt, wobei die Zuspannkraft über einen mit dem Drehhebel in Wirkverbindung stehenden pneumatisch beaufschlagten Bremszylinder erzeugt wird. Prinzipiell kann die Zuspannkraft auch hydraulisch oder elektromechanisch aufgebracht werden.
Um eine ausreichende, auf die Bremsscheibe wirkende Bremskraft zu erzielen, dient der Drehhebel als mechanische Übersetzung. Dabei greift an einem Ende des Drehhebels der Bremszylinder an, während das andere Ende des Drehhebels, das als Exzenter ausgebildet ist, sich einerseits am Bremssattel als Widerlager und andererseits an beispielsweise einer in Zuspannrichtung beweglichen Brücke abstützt, in der die Stellspindeln gelagert sind.
Das damit vorgegebene feste Übersetzungsverhältnis wird den gestellten Anforderungen nur in unbefriedigender Weise gerecht und stellt lediglich einen Kompromiss zwischen dem notwendigen Hub und der Kraftübertragung dar.
Große Übersetzungsverhältnisse bedeuten hohe Zuspannkräfte, jedoch niedrige Zustellgeschwindigkeiten und einen großen Hub des Bremszylinders.
Demgegenüber sind höhere Zustellgeschwindigkeiten und ein geringerer Hubverbrauch des Bremszylinders nur mit kleinen Übersetzungsverhältnissen erzielbar, bei allerdings geringen Zuspannkräften.
Vor allem das notwendige vorgegebene Luftspiel, also der Abstand zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe in ungebremster Stellung, durch das ein Hießlaufen der Bremse verhindert wird, ebenso wie die Entstehung eines Restschleifmomentes, muss durch einen relativ großen Hub am Bremszylinder überwunden werden.
Hier wäre also eine den jeweiligen Anforderungen angepasste Übersetzung sinnvoll. Bedingt durch die kinematischen Verhältnisse von kurzer und langer Hebelseite, wobei die kurze Hebelseite durch den beispielsweise Exzenter gebildet wird und das Drehlager des Drehhebels von der Anlage an der Brücke, ergibt sich eine geringe Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit des Betätigungsweges, so dass das Übersetzungsverhältnis quasi konstant ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Funktionsfähigkeit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Mit konstruktiv und fertigungstechnisch geringem Aufwand werden durch die Erfindung erhebliche Vorteile erzielt.
Durch das separate Übersetzungsglied können nun die für den jeweiligen Zweck optimalen Hübe bzw. Kräfte vorbestimmt und dauerhaft festgelegt werden.
So besteht nun die Möglichkeit, zu Beginn eines Bremsvorganges eine niedrige notwendige Kraftaufbringung bei gleichzeitig hoher Zuspanngeschwindigkeit vor zusehen, um so das Luftspiel schnell und ohne hohen Hubverbrauch zu überwinden.
In der Folge, also bei zunehmendem Betätigungsweg, kann eine größere Krafterzeugung erfolgen, um hohe Zuspannkräfte zu erreichen.
Als besonderer Vorteil daraus können der Bremszylinder und die Zuspanneinheit kompakter ausgebildet sein, so dass der Einbauraum der Scheibenbremse insgesamt geringer gestaltet sein kann.
Daneben ist der Druckluftverbrauch bei einer pneumatisch betätigbaren Zuspanneinrichtung niedriger als bei einer nach dem Stand der Technik, wodurch es ebenso zu Energieeinsparungen kommt wie durch die Gewichtsreduzierung der Scheibenbremse insgesamt.
Bei gleichbleibenden Verhältnissen sowohl hinsichtlich der Dimensionierung der Bauteile wie auch hinsichtlich der Druckbeaufschlagung des Bremszylinders, werden höhere Kompressibilitäten der Baueinheit Sattel/Beläge erreicht. Dies kann zu größeren Dicken der Reibbeläge genutzt werden bzw. zum Einsatz weicherer Reibbeläge mit höheren Reibwerten. Dadurch können, bei gleichgroßen Bremsmomenten, die benötigten Zuspannkräfte reduziert werden, was wiederum die Möglichkeit einer Gewichtsreduzierung des Bremssattels schafft.
Durch die Bauraumreduzierung kann die als Standardbremse zu bezeichnende Scheibenbremse auch dort eingesetzt werden, wo bislang nur spezielle Bremsenausführungen eingesetzt werden können, beispielsweise können sogenannte Radialbremsen durch die genannten Standardbremsen ersetzt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Übersetzungsglied als Exzenter ausgebildet, so dass sich bei Einsatz des Drehhebels in der genannten Exzenter-Gestaltung praktisch ein Doppel-Exzenter ergibt, wobei der Exzenter des Übersetzungsgliedes, zweckmäßigerweise als zweiter Exzenter bezeichnet, in den Drehhebel eingreift und diesen als Widerlager nutzt.
Dabei bildet eine an der Brücke anliegende Drehachse den Drehpunkt sowohl für den zweiten Exzenter wie auch für den Drehhebel-Exzenter, der als erster Exzenter zu bezeichnen ist.
Jeder der beiden Exzenter besitzt ein spezifisches Übersetzungsverhältnis, das sich in weitem Rahmen vollkommen unabhängig vom anderen festlegen läßt. Entscheidend ist, dass beide Exzenter bezüglich ihrer Übersetzungsfunktion in Reihe geschaltet sind, d. h., nacheinander zum Einsatz kommen.
Die Kombination des Übersetzungsgliedes mit dem Drehhebel bzw. der jeweilige Exzenter kann unterschiedlich erfolgen, beispielsweise durch eine mechanische Kopplung oder durch eine elektrische Verstellung des Übersetzungsliedes, beispielsweise durch ein ansteuerbares Stellglied wie einen Linearmotor oder dergleichen. In diesem Fall ist die Übersetzung des Übersetzungsgliedes von einem externen Steuergerät her frei einstell- und regelbar. Dabei könnte als Notlauffunktion, wenn beispielsweise ein Steuerungsdefekt vorliegt, eine mechanische Verriegelung des zweiten Exzenters vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 bis 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse in einem Teilausschnitt als geschnittene Seitenansicht dargestellt.
In den Figuren ist ein Teilausschnitt einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug erkennbar, mit einem Bremssattel 1 und einer einen Hebeltrieb 4 aufweisenden Zuspanneinrichtung, die mit einem nicht dargestellten Bremszylinder in Wirkverbindung steht, wozu der Hebeltrieb 4 einen Drehhebel 5 aufweist, der an einem Ende mit einer kalottenartigen Ausnehmung 6 versehen ist, in die ein Stößel des Bremszylinders eingreift.
Am anderen Ende des Drehhebels 5 ist ein erster Exzenter 7 angeformt, der sich mit seiner Kurvenfläche an einer angepassten Lagerschale des Bremssattels 1 abstützt und um ein Drehlager 3 schwenkbar ist, das Bestandteil einer im Bremssattel 1 positionierten Brücke 2 ist.
An dieser Brücke 2 ist zumindest eine nicht dargestellte Stellspindel gehalten, mit der bei Verschwenkung des Drehhebels 5 und einer durch den Exzenter 7 bewirkten Zuspannbewegung der Brücke 2 ein angeschlossener Bremsbelag gegen eine rotierende Bremsscheibe abbremsend gedrückt wird.
Erfindungsgemäß weist der Hebeltrieb 4 ein separates Übersetzungsglied auf, mit dem bei Betätigung des Drehhebels 5 die Zuspanngeschwindigkeit und/oder -kraft in Reihe veränderbar ist.
In den Ausführungsbeispielen ist das Übersetzungsglied als Exzenter 8 ausgebildet, der gegenüber dem ersten Exzenter 7 einen zweiten Exzenter bildet, die gemeinsam, jedoch nacheinander um das Drehlager 3 schwenken. Dabei greift der Exzenter 8 derart in den Drehhebel 5 ein, dass sich seine Kurvenfläche an einer Lagerfläche 9 des Drehhebels 5 abstützt, die in ihrer Konturierung der Kurvenfläche des zweiten Exzenters 8 entspricht.
Bei dem in der 1 gezeigten Beispiel ist an den zweiten Exzenter 8 ein Exzenterhebel 10 angeschlossen, der ebenfalls in Wirkverbindung mit dem Bremszylinder steht.
Zu Beginn eines Bremsvorgangs liegt der Exzenterhebel 10 am Drehhebel 5 an, so dass beide Bauteile, nämlich der zweite Exzenter 8 mit angeschlossenem Exzenterhebel 10 und der erste Exzenter 7 mit angeschlossenem Drehhebel 5 zunächst eine Einheit bilden, die gemeinsam um das Drehlager 3 verschwenkt wird, wobei entsprechend der Kurvensteigung des ersten Exzenters 7 die Brücke 2 verschoben wird.
Dabei ist der erste Exzenter 7 so gestaltet, dass bei geringer Zuspannkraft die zu überwindende Strecke, nämlich das bereits erwähnte Luftspiel, sehr schnell überbrückt wird, bei gleichzeitig geringem Hubverbrauch des Bremszylinders.
In einer Endstellung fährt der zweite Exzenter 7 bzw. der angeschlossene Drehhebel 5 gegen einen Anschlag, so dass eine weitere Drehung des ersten Exzenters 7 verhindert wird.
Im Folgenden wird lediglich durch Betätigung des Exzenterhebels 10 der zweite Exzenter 8 verschwenkt, wobei dessen Kurve so geformt ist, dass eine größtmögliche Zuspannkraft auf die von der Brücke 2 bzw. den darin gelagerten Stellspindeln auf den Bremsbelag übertragen wird.
Bei dem in der 2 gezeigten Beispiel wird die Schwenkbewegung des zweiten Exzenters 8 durch eine mechanische Kopplung erreicht, wobei im Bremssattel 1 eine Steuerkurve 11 vorgesehen ist, in der ein mit dem zweiten Exzenter 8 verbundener Zapfen 12 geführt ist.
Hierdurch lassen sich die Übersetzungsverhältnisse der beiden Exzenter 7, 8 so kombinieren, dass sich für jede Stellung des Drehhebels 5 ein beliebig einstellbares Übersetzungsverhältnis ergibt.
In der 3 schließlich ist eine Ausführungsvariante der Erfindung gezeigt, bei der die Verschwenkung des zweiten Exzenters 8 durch ansteuerbare Stellglieder 13 erfolgt, die von einem nicht dargestellten Steuergerät einstell- und regelbar sind.
Wie erkennbar, greift jeweils ein Stellglied an den dem Drehlager 3 benachbarten Seiten des zweiten Exzenters 8 an, so dass dieser in bzw. entgegen der Zuspannrichtung verschwenkbar ist.
Eine mechanische Verriegelung des zweiten Exzenters 8 kann im Falle eines Steuerungsdefektes den zweiten Exzenter 8 blockieren und so eine Notlauffunktion bilden.

1: Bremssattel
2: Brücke
3: Drehlager
4: Hebeltrieb
5: Drehhebel
6: Ausnehmung
7: Exzenter
8: Exzenter
9: Lagerfläche
10: Exzenterhebel
11: Steuerkurve
12: Zapfen
13: Stellglied

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit mindestens einer, in einem Bremssattel (1) angeordneten Zuspanneinrichtung, mit der bei einer Bremsung über zumindest eine Stellspindel ein Bremsbelag an eine Bremsscheibe druckbar ist, wobei die Zuspanneinrichtung einen mit einem Drehhebel (5) versehenen Hebeltrieb (4) aufweist, zum Andrücken des Bremsbelages an die Bremsscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebeltrieb (4) ein separates Übersetzungsglied aufweist, mit dem bei Betätigung des Drehhebels (5) die Zuspanngeschwindigkeit und/oder -kraft in Reihe veränderbar ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, bei der am Bremshebel (5) ein erster Exzenter (7) angeordnet ist, der um eine an der Brücke (2) gehaltene oder anliegende Drehachse (3) schwenkbar ist, wobei sich der erste Exzenter (7) mit seiner Kurvenfläche an einer angepassten Stützfläche des Bremssattels (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsglied als zweiter Exzenter (8) ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Exzenter (8) um die Drehachse (3) schwenkbar ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfläche des zweiten Exzenters (8) an einer an deren Kontur angepassten Lagerfläche (9) des Drehhebels (5) anliegt.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter (7, 8) nacheinander getrennt verschwenkbar sind.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfläche des ersten Exzenters (7) und des zweiten Exzenters (8) in ihrem Verlauf unterschiedlich sind.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Exzenter (8) mit einem Exzenterhebel (10) versehen ist, mittels dem nach einer gemeinsamen Verschwenkung mit dem ersten Exzenter (7) der zweite Exzenter (8) separat verschwenkbar ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehhebel (5) gegen einen Anschlag verschwenkbar ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Exzenter (8) mittels eines Zapfens (12) in einer Steuerkurve (11) des Bremssattels (1) geführt ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des zweiten Exzenters (8) über Stellglieder (13) erfolgt, von denen jeweils eines beidseitig des Drehlagers (3) an den zweiten Exzenter (8) angreift.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (13) über ein angeschlossenes Steuergerät betätigbar sind.