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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremsvorrichtung für
die Verwendung in Fahrzeugen wie etwa Kraftfahrzeugen.
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Verschiedene
Typen von Betätigungskraft-Wandlungsmechanismen kommen
in Luftscheibenbremsen zum Einsatz, die vor allem in kommerziellen
Fahrzeugen verwendet werden. Kommerzielle Fahrzeuge erfordern eine
sehr beanspruchbare Konfiguration für die darin verwendeten
Luftbremsen. Es gibt einige Luftscheibenbremsen, die einen exzentrischen
Nockenmechanismus verwenden, weil der exzentrische Nockenmechanismus
die erforderliche Beanspruchbarkeit relativ einfach sicherstellen
kann.
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Der
exzentrische Nockenmechanismus ist dadurch gekennzeichnet, dass
sich ein Nockengehäuse nicht geradlinig, sondern schwingend
bewegt, wenn sich der exzentrische Nocken dreht. Deshalb kann unter
Umständen eine Aufstemmung an dem Klotzdrückteil
verursacht werden. Die Luftbremsen weisen also das inhärente
Problem auf, dass ihr glatter Betrieb unterbrochen werden kann.
- [Patentdokument 1] Japanische
Patentveröffentlichung Nr. 11-22762 A
- [Patentdokument 2] Japanische
Patentveröffentlichung Nr. 208-151169 A
- [Patentdokument 3] Japanische
Patentveröffentlichung Nr. 10-252789 A
- [Patentdokument 4] Japanisches
Gebrauchsmuster Registrierungsnummer 2595545
- [Patentdokument 5] Japanische
Patentveröffentlichung Nr. 11-22764 A
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Zusammenfassung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenbremsvorrichtung anzugeben,
die glatt betrieben werden kann, indem ein Mechanismus vorgesehen
wird, der den Schwingbewegungen eines Nockengehäuses an
einem Kolbenmechanismusteil in einem Aufbau folgt, in dem ein Paar
von Kolbenmechanismen durch einen exzentrischen Nockenmechanismus
gedrückt werden, um das Auftreten einer Aufstemmung an
einem Klotzdrückteil zu beseitigen.
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Um
diese Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, wird eine Scheibenbremsvorrichtung
angegeben, die umfasst:
einen Sattelkörper,
eine
Nockengehäuseanordnung, die in dem Sattelkörper
aufgenommen ist und konfiguriert ist, um bei der Drehung eines an
einer Nockenwelle befestigten exzentrischen Nockens zu schwingen
und über einen Nockenstift der Nockengehäuseanordnung
gegen eine Klaue zu drücken, und
ein Paar von Kolbenanordnungen,
die in dem Sattelkörper aufgenommen sind und jeweils einen
Kolben, der ausgebildet ist, um in einer Hülse zu gleiten,
eine Spindel und eine Mutter, die auf die Spindel geschraubt ist,
umfassen, wobei die Kolbenanordnungen schwingbar in einem Lochteil
des Sattelkörpers gehalten werden und konfiguriert sind,
um gegen einen Bremsklotz zu drücken, indem die Spindel,
die Mutter und der Kolben dadurch sequentiell geschoben werden,
dass die Klaue durch den Nockenstift gedrückt wird.
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Außerdem
ist das oben beschriebene Scheibenbremssystem dadurch gekennzeichnet,
dass die Mutter mittels eines Schraubgewindes auf die Spindel geschraubt
wird, sodass sich die Spindel während des Drehens der Klaue
frei bewegen kann, wenn die Klaue nicht in Kontakt mit der Spindel
ist. Außerdem ist die Scheibenbremsvorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass ein fernes Ende des Kolbens und der Zapfen
an konkaven und konvexen Kugelflächen miteinander in Kontakt
sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Sattelteils einer Scheibenbremsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
eine Teilschnittansicht von oben auf den Sattelteil der Scheibenbremsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist
eine Montageansicht einer Nockengehäuseanordnung und einer
Kolbengehäuseanordnung der Scheibenbremsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform der Erfindung.
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4 ist
eine Schnittansicht der Nockengehäuseanordnung und der
Kolbengehäuseanordnung der Scheibenbremsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
von beispielhaften Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die einzelnen Komponenten
jeweils durch Bezugszeichen angegeben werden. In 1 sind
ein äußerer Klotz 3 und ein gegenüberliegender innerer
Klotz in einem Sattelkörper 1 einer Scheibenbremse
aufgenommen. Die nach hinten und nach vorne gerichtete Bewegung
einer an dem Sattelkörper 1 angebrachten Luftkammer 7 wird über
einen Verbindungsteil 2 zu einer Drehbewegung einer Nockenwelle 9 gewandelt.
Die Kraft dieser Drehbewegung wird über eine in 1 nicht
sichtbare Kolbenanordnung zu einem Druck einer Nockengehäuseanordnung
gegen den inneren Klotz 4 gewandelt, wobei die Nockengehäuseanordnung
hinter dem Sattelkörper 1 und einer Abdeckungsanordnung 11 verborgen ist,
sodass sie ebenfalls nicht sichtbar ist. Der Sattelkörper 1 erfüllt
eine Sattelfunktion, indem er gegen den inneren Klotz 4 drückt,
sodass ein Läufer (nicht gezeigt) zwischen dem äußeren
Klotz 3 und dem inneren Klotz 4 gedrückt
wird, um eine Bremskraft vorzusehen.
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In 2 sind
Abschnitte der Nockengehäuseanordnung 8 und der
Kolbenanordnung 6 gezeigt, die in 1 nicht
sichtbar sind. Wenn sich die Nockenwelle 9 in der Nockengehäuseanordnung 8 dreht,
schwingt ein mit der Nockenwelle 9 integrierter exzentrischer
Nocken 12. Außerdem schwingt ein Nockengehäuse 13 über
ein Nockenlager 10. Die Nockengehäuseanordnung 8 weist
nämlich eine Konfiguration auf, die einem exzentrischen
Nockenmechanismus sehr ähnlich ist. Eine Schwingung der
Nockengehäuseanordnung 8 wird von Nockenstiften 14 zu
einem Paar von Kolbenanordnungen 5, 6, die mit dem
Nockengehäuse 13 integriert sind, als eine nach hinten
und nach vorne gerichtete Bewegung übertragen. Dann wird
die Schwingung der Nockengehäuseanordnung 8 zu
einem Druck des Paares von Kolbenanordnungen 5, 6 auf
den inneren Klotz 4 gewandelt. Das Paar von Kolbenanordnungen 5, 6 ist
in Vertiefungsteile in dem Sattelkörper 1 auf
der dem inneren Klotz 4 zugewandten Seite gepasst und wird
durch Halteringe 15, 16 jeweils an Teilen gehalten,
an denen Führungsringe 22 vorgesehen sind.
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3 zeigt
einen Modus, in dem die Kolbenanordnungen 5, 6 mit
der Nockengehäuseanordnung 8 kombiniert sind.
Das Nockengehäuse 13 weist von oben betrachtet
eine im wesentlichen trapezförmige Form und von vorne betrachtet
im wesentlichen eine H-Form auf. Die Nockenwelle 9, die
mit dem exzentrischen Nocken 12 integriert ist, wird drehbar
an einem trapezförmigen oberen Teil des Nockengehäuses 13 in
einem Zustand gehalten, in dem sich die Nockenwelle 9 in
einer vertikalen Richtung erstreckt (in einer normalen Richtung
zu der Zeichnungsebene von 2). Die
Nockenstifte 14, die parallel zu der Nockenwelle 9 ausgerichtet
sind, sind in (von vorne betrachtet) linken und rechten Räumen
der H-Form des Nockengehäuses 13 angeordnet. Das
Paar von Nockenstiften 14 ist mit dem Nockengehäuse 13 an oberen
und unteren Enden desselben integriert. Hülsen 20 der
linken und rechten Kolbenanordnungen 5, 6 weisen
einen geschlitzten Teil auf, der in einer Längsrichtung
(in einer vertikalen Richtung zu der Zeichnungsebene von 2)
ausgebildet ist, sodass das Paar von Kolbenanordnungen 5, 6 jeweils
in dem linken und dem rechten Raum in der Nockengehäuseanordnung 8 aufgenommen
werden kann. Weil jede Hülse 20 an einem kugelförmigen
Teil in einen Kontakt mit dem Führungsring 22 gebracht
wird, kann die Hülse 20 frei in alle Richtungen
schwingen.
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Die
Querschnittansicht von 4 zeigt eine spezifische Kombination
zwischen der Nockengehäuseanordnung 8 und den
Kolbenanordnungen 5, 6. Ein Kolben 21 ist
gleitbar in einer hohlen Hülse 2 aufgenommen.
Eine Mutter 27 ist in einem Raum in dem Kolben 21 aufgenommen.
Hebel 32 sind an vier Positionen in der Umfangsrichtung
zwischen dem Kolben 21 und der Mutter 27 angeordnet.
Der Hebel 32 ist derart konfiguriert, dass er gebogen wird,
wenn eine Kraft, die einen vorbestimmten Wert überschreitet,
auf den Hebel 32 ausgeübt wird. Ein Reibungsring 33 ist
vorgesehen, um eine Reibungskraft zu erzeugen. Eine Mutterrückstellfeder 34 ist
zwischen den Hebeln 32 und dem Kolben 21 angeordnet.
Ein ferner Endteil des Kolbens 21 ist konvex-kugelförmig ausgebildet
und ist in Kontakt mit einem konkav-kugelförmigen Teil
eines Zapfens 23. Der Zapfen 23 wird durch den
Führungsring 22 gesperrt, der über ein
flexibles Bellofram 25 an der Hülse 20 befestigt ist.
Ein Paar von Schwingungshaltestiften 24 sind durch die
Führungsringe 22 und die Hülsen 20 eingesteckt.
Das Paar von Schwingungshaltestiften 24 gestattet eine
Schwingung der Kolbenanordnungen 5, 6 einschließlich
der Hülsen 20.
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Die
Mutter 27 ist auf eine Spindel 26 geschraubt.
Die Verbindung zwischen der Mutter 27 und der Spindel 26 wird
durch ein Schraubgewinde hergestellt. Ein dicker Teil ist an der
Spindel 26 vorgesehen. Der dicke Teil der Spindel 26 ist
einem kegelförmigen Teil einer Klaue 28 zugewandt.
Ein Federgehäuse 31 ist an der Klaue 28 fixiert.
Eine kegelförmige Scheibenfeder 30 ist an einem
unteren Teil des Federgehäuses 31 angeordnet,
um den dicken Teil der Spindel 26 zu der Klaue 28 zu
drücken. Eine Klauenrückstellfeder 29 ist
zwischen einem Klemmglied 36, das an der Hülse 20 befestigt
ist, und der Klaue 28 vorgesehen. Die Klauenrückstellfeder 29 drückt
die Klaue 28 zu dem Nockenstift 14, der an dem
Nockengehäuse 13 gesichert ist.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Scheibenbremse beschrieben. Es soll
hier angenommen werden, dass die Drehbewegung der Nockenwelle 9 durch
einen Luftdruck in der Luftkammer 7 über den Verbindungsteil 2 veranlasst
wird, um die Bremskraft vorzusehen. Die Nockengehäuseanordnung 8 beginnt
unter der Einwirkung des exzentrischen Nockens 12, der
mit der Nockenwelle 9 integriert ist, nach vorne (nach
unten in 2) zu schwingen. Das Paar von
Nockenstiften 14, die mit der Nockengehäuseanordnung 8 integriert
sind, schwingt ebenfalls nach vorne (nach unten in 2),
um die Klaue 28 nach vorne zu drücken.
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Der
Betrieb der Scheibenbremse wird im Folgenden insbesondere mit Bezug
auf 4 beschrieben. Der Nockenstift 14 drückt
gegen die Klaue 28, sodass die Klauenrückstellfeder 29 komprimiert
wird. Die Klaue 28 drückt die Spindel 26 über
den dicken Teil der Spindel 26. Weil dabei eine Drehung
der auf die Spindel 26 geschraubten Mutter 27 verhindert wird,
wird die Mutter 27 zusammen mit der Spindel 26 gedrückt.
Diese Bewegung wird über die Hebel 32 an den vier
Positionen zu dem Kolben 21 übertragen und zu
einem Druck des Zapfens 23 gegen den inneren Klotz 4 gewandelt.
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Durch
die Schwingung der Nockengehäuseanordnung 8 wird
ein Moment auf die Kolbenanordnungen 5, 6 ausgeübt.
Weil die Hülsen 20 in den Kolbenanordnungen 5, 6 um
die Schwingungshaltestifte 24 gekippt werden können,
wird das Risiko einer durch das Moment verursachten Aufstemmung
in den Kolbenanordnungen 5, 6 vermindert. Und
weil ein fernes Ende des Kolbens 21 in einem Kugelkontakt
mit dem Zapfen 23 ist, kann der Kolben 21 frei
in allen Richtungen schwingen. Folglich kann sich der Zapfen 23 an
einer parallel zu dem inneren Klotz 4 ausgerichteten Ebene
in einem stabilen Kontakt mit dem inneren Klotz 4 befinden,
wodurch das Auftreten einer Aufstemmung verhindert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung weist eine Funktion für eine automatische
Zwischenraumeinstellung auf, um den Verschleiß eines Bremsklotzes
Rechnung zu tragen. Es soll hier angenommen werden, dass sich der
Bremsklotz mit der Zeit abnutzt. Wenn die Nockenwelle 9 derart
gedreht wird, dass die Nockengehäuseanordnung 8 zu
einer nicht-Bremsposition zurückversetzt wird, an der die
Bremse gelöst ist, entspricht der Abnutzungsgrad des Bremsklotzes
der Größe des Zwischenraums zwischen dem dicken
Teil der Spindel 26 und der Klaue 28. Dann wird
der Kontakt der Spindel 26 mit dem kegelförmigen
Teil der Klaue 28 unterbrochen, sodass die Spindel 26,
die sich bis dahin nicht in ihrer Drehrichtung bewegen konnte, aus
diesem Sperrzustand befreit wird. Außerdem wird stets eine
Axialkraft durch die kegelförmige Scheibenfeder 30 auf
die Spindel 26 ausgeübt. Die Spindel 26 und
die in Bezug auf eine Drehung gesperrte Mutter 27 werden
mittels des Schraubgewindes aufeinander geschraubt. Die Spindel 26 bewegt sich
also nach vorne, während sie durch die Vorspannkraft der
kegelförmigen Scheibenfeder 30 gedreht wird, wobei
eine weitere nach vorne gerichtete Bewegung während einer
weiteren Drehung verhindert wird, wenn die Spindel 26 in
einen Kontakt mit der Klaue 28 kommt. Die Klaue 28 und
die Spindel 26 werden dann zu ihrer Ausgangsstellung zurückversetzt,
wodurch die automatische Zwischenraumeinstellung der Bremse abgeschlossen
wird, sodass keine Gefahr einer zu geringen oder zu starken Einstellung
gegeben ist.
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Wenn
gemäß der Erfindung das Nockengehäuse
schwingt und sich zu der Seite des Klotzes bewegt, weil der exzentrische
Nocken durch die Drehung der Nockenwelle 9 betätigt
wird, können die in dem Sattelkörper gehaltenen
Kolbenanordnungen um die Schwingungshaltestifte gekippt werden,
die parallel zu der Nockenwelle angeordnet sind. Deshalb können
die Kolbenanordnungen der Bewegung des Nockengehäuses folgen.
Weiterhin sind der in einen Stoßkontakt mit dem Klotz gebrachte
Zapfen und der in einen Stoßkontakt mit dem Zapfen gebrachte ferne
Endteil des Kolbens an den konkaven und konvexen Kugelflächen
miteinander in Kontakt. Auf diese Weise wird der Freiheitsgrad für
die Bewegung des Kolbens relativ zu dem Zapfen hoch, sodass keine
Aufstemmung an den entsprechenden Betätigungsteilen verursacht
wird und ein glatter Betrieb realisiert werden kann.
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Obwohl
also bei der Scheibenbremsvorrichtung gemäß der
Erfindung der exzentrische Nocken verwendet wird, um die Bremsbetätigung
vorzusehen, kann ein ansonsten übliches Auftreten einer Aufstemmung
an den entsprechenden Teilen effektiv vermieden werden und kann
ein glatter Betrieb der Bremse realisiert werden. Die Scheibenbremsvorrichtung
der Erfindung ist also vorteilhaft, weil der exzentrische Nocken
verwendet werden kann, der eine entsprechende Beanspruchungsfähigkeit
für eine Bremse in einem kommerziellen Fahrzeug vorgesehen
kann. Und durch die automatische Zwischenraumeinstellung, die eine
zu große oder zu geringe Einstellung vermeidet, kann die
Zuverlässigkeit der Scheibenbremsvorrichtung mit einem
exzentrischen Nocken vergrößert werden.
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Die
Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform
beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass die
Erfindung auch durch verschiedene alternative Ausführungsformen
realisiert werden kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen
wird.
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Die
Erfindung beruht auf der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2009-170701 vom 22. Juli 2009, deren
Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-22762
A [0003]
- - JP 208-121169 A [0003]
- - JP 10-252789 A [0003]
- - JP 2595545 [0003]
- - JP 11-22764 A [0003]
- - JP 2009-170701 [0023]
