DE102015101298A1

DE102015101298A1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102015101298A1
Application number: DE102015101298.7A
Authority: DE
Inventors: Josef Atzinger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: DE102015101298B4; WO2016120065A1

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, mindestens einer Zuspanneinrichtung zum Zuspannen der Scheibenbremse, sowie einer Nachstelleinrichtung (7) zum Nachstellen eines Lüftspiels, wobei die Nachstelleinrichtung (7) mit einer Antriebsvorrichtung versehen ist, mit der bei Betätigung der Zuspanneinrichtung mindestens ein verschiebbar im Bremssattel (1) gelagerter Spindelantrieb antreibbar ist, der einen bei einer Bremsung an einem zugeordneten Bremsbelag (4) anliegenden Bremsstempel (6) aufweist, ist so ausgebildet, dass die Antriebsvorrichtung einen durch einen Hydraulikzylinder (8) antreibbaren Hydraulikmotor (11) aufweist, der mit dem Spindelantrieb über ein Getriebe (13) in Wirkverbindung steht, wobei das Zylindergehäuse (9) des Hydraulikzylinders (8) gegenüber dem Bremssattel (1) ortsfest und der Kolben (10) an der Zuspanneinrichtung gehalten sind oder der Kolben (10) gegenüber dem Bremssattel (1) ortsfest und das Zylindergehäuse (9) an der Zuspanneinrichtung gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Scheibenbremse ist beispielsweise in der DE 94 22 342 U1 offenbart. In Funktion, also bei einer Bremsung wirkt ein Bremshebel einer Zuspanneinrichtung auf eine Brücke ein, die verschieblich im Bremssattel gelagert ist und in der zwei parallel und abständig zueinander angeordnete Stellspindeln verdrehbar positioniert sind.
Die Stellspindeln und die im Sinne der Gattung ein Mutterteil bildende Brücke stellen gemeinsam einen Spindelantrieb einer Nachstelleinrichtung dar, mit der eine verschleißbedingte Änderung eines vorbestimmten Lüftspiels, d.h. des Abstands zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe, ausgeglichen wird. Dabei wird eine der beiden Stellspindeln bei Betätigung des Bremshebels durch einen daran angreifenden Nachsteller verdreht, der eine Antriebsvorrichtung bildet.
Bei einer aus der gleichfalls gattungsbildenden DE 10 2008 036 765 A1 sowie der DE 10 2009 018 223 A1 bekannten Scheibenbremse ist das Mutterteil des jeweiligen Spindelantriebs, das als Bremsstempel fungiert, drehfest gehalten, während zur Nachstellung die Stellspindel im Mutterteil verdrehbar ist.
Die Verdrehung der Stellspindeln erfolgt dabei über ein zentrales Antriebselement als Bestandteil der Antriebsvorrichtung, die über den Bremshebel betätigt wird und mittels der ein in die Stellspindeln eingreifendes Zahnradgetriebe verdrehbar ist.
In der DE 10 2012 012 833 A1 ist ebenfalls eine Scheibenbremse thematisiert, bei der lediglich ein Spindelantrieb vorgesehen ist, mit einer verdrehfest, einen Bremsstempel bildenden Stellspindel und einem darauf geführten, verdrehbaren Mutterteil, das mit einem angetriebenen Zahnradgetriebe zum Lüftspielausgleich in Korrespondenz steht.
Den bekannten Konstruktionen gemeinsam ist, dass die Nachstellung ausschließlich mechanisch erfolgt, woraus sich in der Praxis, wie sich gezeigt hat, Probleme hinsichtlich der Einstellung eines stabilen Lüftspiels ergeben können. Dabei kann es zu einer Vollverstellung des Lüftspiels kommen, so dass der Bremsbelag dauerhaft an der Bremsscheibe anliegt. In diesem Fall erhitzt sich die Bremse im Fahrbetrieb unter Umständen derart, dass die Funktionsfähigkeit der Scheibenbremse eingeschränkt wird bis hin zum Totalausfall.
Probleme können sich auch daraus ergeben, dass die Nachstellung versagt oder sich die Stellspindeln zurückdrehen und das Lüftspiel zu groß wird. In diesem Fall kann der Hub der Bremse nicht mehr ausreichen, um die Beläge an die Bremsscheibe zu drücken, so dass keine Bremswirkung mehr erzielbar ist.
Da Scheibenbremsen als sicherheitsrelevante Bauteile dauerhaft funktionsfähig sein sollen, ist die beschriebene Gefährdung der Betriebssicherheit nicht akzeptabel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Funktionsfähigkeit sicherer wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung der Scheibenbremse kann verhindert werden, dass sich kein zu kleines Lüftspiel, d.h. kleiner als ein Soll-Maß einstellt. Daraus ergibt sich eine Erhöhung der Funktionssicherheit der Scheibenbremse derart, dass diese nicht mehr durch eine Fehlfunktion der Nachstelleinrichtung heiß laufen kann.
Wie bisher wird das verdrehbare Bauteil des Spindelantriebs angetrieben, das entweder durch die Stellspindel oder durch das Mutterteil gebildet wird. Der Einfachheit halber wird im Folgenden ausschließlich die Variante beschrieben, in der die Stellspindel als Bestandteil des Spindelantriebs verdrehbar gelagert ist, während das Mutterteil der Stellspindel gegenüber fest steht.
Der Hydraulikmotor ist über ein Zahnradgetriebe, vorzugsweise einem Untersetzungsgetriebe, mit der drehbaren Stellspindel verbunden und bevorzugt an dem sich nicht drehenden Bauteil des Spindelantriebs, beispielsweise der Brücke, befestigt. Hierdurch wird eine relative axiale Verschiebung der ineinandergreifenden Zahnräder der Stellspindel einerseits und des Hydraulikmotors andererseits und damit ein auftretender Verschleiß minimiert.
Entsprechend der Erfindung ist das Zylindergehäuse des Hydraulikzylinders gegenüber dem Bremssattel ortsfest gehalten, wozu beispielsweise ein Verschlussdeckel des Bremssattels dient, der einen die Nachstelleinrichtung und die Zuspannvorrichtung aufnehmenden Aufnahmeraum des Bremssattels auf der der Bremsscheibe zugewandten Seite verschließt und der von den Stellspindeln durchtreten ist.
Der im Zylindergehäuse axial bewegbare Kolben des Hydraulikzylinders hingegen ist an der verschieblich im Bremssattel angeordneten Zuspanneinrichtung, beispielsweise der besagten Brücke, gehalten, so dass sich mit der Brücke bei Betätigung der Bremse auch der Kolben gegenüber dem Zylindergehäuse in Zuspannrichtung bewegt. Stattdessen kann der Kolben auch am schwenkbaren Bremshebel angeschlossen sein. Bevorzugt ist der Kolben an der Brücke bzw. am Bremshebel nicht fest angeschlossen, um eventuell auftretende horizontale Relativbewegungen ausgleichen zu können. So ist besonders bevorzugt der Kolben von der Brücke bzw. dem Bremshebel um eine geringe Distanz voneinander beabstandet angeordnet, so dass der Kolben und die Brücke bzw. der Bremshebel im unbetätigten Zustand nicht in Kontakt miteinander stehen, was sich insbesondere bei Befahren schlechter oder unbefestigter Strassen verschleissverhindernd oder zumindest-mindernd auswirkt. Die Beabstandung der Bauteile voneinander ist dabei so gewählt, dass das Lüftspiel der Scheibenbremse nur geringfügig erhöht wird.
Prinzipiell denkbar ist eine Bewegungsumkehr des Kolbens und des Gehäuses insofern, als dann der Kolben gegenüber dem Bremssattel ortsfest und das Zylindergehäuse verschiebbar ist.
Zwischen dem Hydraulikzylinder und dem damit über eine Zuleitung verbundenen Hydraulikmotor ist ein Ausgleichsbehälter angeordnet, der zum einen über eine Kurzschlussleitung und zum anderen über eine Rückstromleitung mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung steht.
Bei einer Bremsung wird die Zuspanneinrichtung, beispielsweise die Brücke und damit der angeschlossene Kolben, in Richtung des Bremsbelages verschoben. Bei nicht auszugleichendem Lüftspiel, wenn also das Ist-Lüftspiel identisch ist mit dem Soll-Lüftspiel, beispielsweise 0,8 mm, liegen die Stellspindeln, also die Bremsstempel an dem zugeordneten Bremsbelag an, so dass kein Druck durch den Kolben aufgebaut wird, der den Hydraulikmotor antreiben würde. Vielmehr wird das verdrängte Öl des Hydraulikzylinders über die Kurzschlussleitung in den Ausgleichsbehälter geführt und über die Rückführleitung, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist, das die Rückführleitung öffnet, dem Hydraulikzylinder wieder zugeführt.
Ist hingegen das Ist-Lüftspiel größer als das Soll-Lüftspiel, verschiebt sich der Kolben am Anschluss der Kurzschlussleitung vorbei, so dass sich ein Druck aufbaut, der den Hydraulikmotor und über das Zahnradradgetriebe die Stellspindel antreibt.
Liegt diese und damit auch die über eine Synchronisiereinrichtung verbundene andere Stellspindel, für den Fall, dass zwei Stellspindeln vorgesehen sind, am Bremsbelag an, kann sich der Hydraulikmotor nicht mehr bewegen, so dass über die Zuleitung in den Hydraulikmotor geführtes Öl in den Ausgleichsbehälter zurückgeführt und darüber über die Rückführleitung dem Hydraulikzylinder zugeführt wird.
Zwischen dem Hydraulikmotor und dem Ausgleichsbehälter ist in diese beiden miteinander verbindende Leitung ein Rückschlagventil eingebaut, ebenso wie in die Rückführleitung, wobei letzteres ein zweites Rückschlagventil bildet, das die Rückflussleitung in Richtung des Ausgleichsbehälters frei gibt.
Bei einer Entspannung der Bremse fließt über das erste Rückschlagventil der Rückflussleitung Öl vom Ausgleichsbehälter in den Hydraulikzylinder zurück.
Um den Hydraulikmotor im Servicefall in eine Ausgangsposition zurückdrehen zu können, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein zweiter Antrieb, insbesondere ein weiterer Hydraulikmotor vorgesehen, der mit dem ersten Hydraulikmotor verbunden ist und der manuell mittels einer Ratsche angetrieben werden kann, so dass der angeschlossene erste Hydraulikmotor in Rückdrehrichtung in eine Ausgangsstellung verdreht wird.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse in Draufsicht.
In der Figur ist als Teil einer Schiebesattel-Scheibenbremse ein einen Aufnahmeraum eines Bremssattels 1 verschließender Verschlussdeckel 2 erkennbar, der von zwei parallel und abständig zueinander angeordneten Stellspindeln 5 durchtreten ist, die endseitig jeweils ein Druckstück 6 tragen, die im Fall einer Bremsung einen Bremsbelag 4 kontaktieren und diesen gegen eine nicht gezeigte Bremsscheibe pressen.
Die Funktionsweise der Scheibenbremse ist beispielsweise aus der zum Stand der Technik genannten DE 94 22 342 U1 bekannt, auf die diesbezüglich verwiesen wird.
Die beiden Stellspindeln 5 sind in einer ein Mutterteil 3 bildenden Brücke verdrehbar gelagert, wobei die Stellspindeln 5 mit dem Mutterteil 3 jeweils einen Spindelantrieb bilden, wozu jede Stellspindel 5 ein Außengewinde aufweist, das in ein Innengewinde des Mutterteiles 3 eingreift.
Das Mutterteil 3 ist Bestandteil einer Zuspanneinrichtung sowie einer Nachstelleinrichtung 7. Die Zuspanneinrichtung beinhaltet des Weiteren einen nicht gezeigten Bremshebel, der bei einer Bremsung gegen das Mutterteil 3 gedrückt wird und dies gemeinsam mit den Stellspindeln 5, entsprechend der Richtung des Pfeiles, hin zum Bremsbelag 4 bewegt wird.
Die Nachstelleinrichtung 7 dient dem Ausgleich eines verschleißbedingten Lüftspiels, d.h. des Abstands zwischen dem Bremsbelag 4 und der Bremsscheibe, wobei im Beispiel das Ist-Lüftspiel mit I angegeben ist als Abstand zwischen dem jeweiligen Druckstück 6 und der Rückseite des Bremsbelages 4, wenn dieser belastungsfrei an der Bremsscheibe anliegt.
Die Verstellung des Spindelantriebs zum Ausgleich des Ist-Lüftspiels I erfolgt durch eine Antriebseinrichtung mit, gemäß der Erfindung, einem Hydraulikmotor 11, der über einen Hydraulikzylinder 8 antreibbar ist und der über ein Zahnradgetriebe 13 mit der in diesem Fall drehbaren Stellspindel 5 verbunden ist.
Zur synchronen Verstellung auch der zweiten Stellspindel 5 ist eine nicht gezeigte Synchronisiereinrichtung vorgesehen, die an sich bekannt ist.
Der Hydraulikzylinder 8 ist über eine Zuleitung 14 mit dem Hydraulikmotor 11 verbunden und mit seinem Zylindergehäuse 9 an dem Verschlussdeckel 2 befestigt und somit gegenüber dem Bremssattel ortsfest.
Der Kolben 10 des Hydraulikzylinders 8 hingegen ist an dem Mutterteil 3 angeschlossen, bei dessen Verschieben sich der Kolben 10 innerhalb des Zylindergehäuses 9 gleichfalls axial verschiebt.
Der Anschluss des Kolbens 10 an dem Mutterteil 3 ist bevorzugt dergestalt, dass der Kolben 10 im unbetätigten Zustand der Scheibenbremse das Mutterteil 3 nicht berührt. Die Abstand zwischen dem Kolben 10 und dem Mutterteil 3 ist dabei so gewählt, dass das Lüftspiel der Scheibenbremse nur geringfügig erhöht wird.
Über eine Kurzschlussleitung 19 korrespondiert der Hydraulikzylinder 8 mit einem Ausgleichsbehälter 12, an den auch über eine Leitung der Hydraulikmotor 11 angeschlossen ist.
Des Weiteren ist das Zylindergehäuse 9 über eine Rückflussleitung 15 mit dem Ausgleichsbehälter 12 verbunden, die zwei Abzweige aufweist, von denen einer mit einem ersten Rückschlagventil 16 und der zweite mit einem zweiten Rückschlagventil 17 versehen ist. Die Leitung vom Hydraulikmotor 11 zum Ausgleichsbehälter 12 weist ein drittes Rückschlagventil 18 auf.
Bei einer Zustellbewegung des Mutterteiles 3 im Fall einer Bremsung wird der Hydraulikzylinder 8 betätigt, wobei der Kolben 10 im ortsfesten Zylindergehäuse 9 verschoben wird.
Ist das Ist-Lüftspiel I größer als ein Soll-Lüftspiel S verschiebt sich der Kolben an der Kurzschlussleitung 19 vorbei, so dass sich ein Druck über die Zuführleitung 14 am Hydraulikmotor 11 aufbaut, der diesen derart betätigt, dass über das Zahnradgetriebe 13 die Stellspindel 5 verdreht wird, bis das Ist-Lüftspiel I überwunden ist und die Stellspindel, d.h. das Druckstück 6, an dem Bremsbelag 4 anliegt.
Danach ist der Hydraulikmotor 11 blockiert, so dass das zweite Rückschlagventil 17 geöffnet wird und der Druck über das aus dem Ausgleichsbehälter 12 abfließende Öl abgebaut wird. Das dritte Rückschlagventil 18 hingegen wird geschlossen, da sich ansonsten das Lüftspiel vergrößern und die Stellspindeln 5 in eine entgegengesetzte Richtung gedreht würden.
Bei einem Lösen der Bremse fließt über das erste Rückschlagventil 16 das Öl vom Ausgleichsbehälter 12 über die Rückflussleitung 15 in den Hydraulikzylinder 8 zurück.
Über eine Leitung 21 ist ein weiterer, manuell betätigbarer Hydraulikmotor 20 mit dem Hydraulikmotor 11 verbunden, wobei mit dem Hydraulikmotor 20 im Servicefall, wenn beispielsweise die Bremsbeläge ausgetauscht werden sollen, der Hydraulikmotor 11 in eine Ausgangsstellung zurückgeführt werden kann.
Im Übrigen ist der Hydraulikmotor 11 gleichfalls am Mutterteil 3 angeschlossen, so dass nur eine minimale axiale Relativverstellung der am Zahnradgetriebe 13 beteiligten Zahnräder erfolgt.
Das Zahnradgetriebe 13 kann auch drehbar am Mutterteil 3 angeschlossen sein, wodurch eine Relativbewegung zwischen dem Zahnradgetriebe 13 und dem Hydraulikmotor 11 minimiert wird.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung, bei entsprechender Modifikation außer bei der im Beispiel gezeigten Scheibenbremse mit zwei Stellspindeln auch bei einer Scheibenbremse aus der DE 10 2008 036 765 A1 oder der DE 10 2012 012 833 A1 bekannten einsetzbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9422342 U1 [0002, 0029]
DE 102008036765 A1 [0004, 0047]
DE 102009018223 A1 [0004]
DE 102012012833 A1 [0006]
DE 2012012833 A1 [0047]

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, mindestens einer Zuspanneinrichtung zum Zuspannen der Scheibenbremse, sowie einer Nachstelleinrichtung (7) zum Nachstellen eines Lüftspiels, wobei die Nachstelleinrichtung (7) mit einer Antriebsvorrichtung versehen ist, mit der bei Betätigung der Zuspanneinrichtung mindestens ein verschiebbar im Bremssattel (1) gelagerter Spindelantrieb antreibbar ist, der einen bei einer Bremsung an einem zugeordneten Bremsbelag (4) anliegenden Bremsstempel (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen durch einen Hydraulikzylinder (8) antreibbaren Hydraulikmotor (11) aufweist, der mit dem Spindelantrieb über ein Getriebe (13) in Wirkverbindung steht, wobei das Zylindergehäuse (9) des Hydraulikzylinders (8) gegenüber dem Bremssattel (1) ortsfest und der Kolben (10) an der Zuspanneinrichtung gehalten sind oder der Kolben (10) gegenüber dem Bremssattel (1) ortsfest und das Zylindergehäuse (9) an der Zuspanneinrichtung gehalten sind.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hydraulikzylinder (8) und dem Hydraulikmotor (11) ein Ausgleichsbehälter (12) angeordnet ist, der zum einen über eine Kurzschlussleitung (19) und zum andern über eine Rückflussleitung (15) mit dem Hydraulikzylinder (8) in Verbindung steht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (11) über eine Leitung mit dem Ausgleichsbehälter (12) verbunden ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückflussleitung (15) einen Abzweig mit einem in Richtung des Hydraulikzylinders (8) öffnenden ersten Rückschlagventil (16) aufweist, wobei die Rückflussleitung (15) mit einem in Richtung des Ausgleichsbehälters (12) öffnenden zweiten Rückschlagventil (17) versehen ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zwischen dem Hydraulikmotor (11) und dem Ausgleichsbehälter (12) mit einem in Richtung des Ausgleichsbehälters (12) zu öffnenden dritten Rückschlagventil (18) versehen ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (9) an einer einen Aufnahmeraum des Bremssattels (1) verschließenden Verschlussdeckel (2) gehalten ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb durch eine ein Druckstück (6) tragende Stellspindel (5) und einer ein Mutterteil (3) bildenden Brücke der Zuspanneinrichtung gebildet wird.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) an der Brücke gehalten ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (11) an der Brücke befestigt ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (11) über ein Zahnradgetriebe (13) mit der verdrehbaren Stellspindel (5) verbunden ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Hydraulikmotor (20) zur Rückstellung des Hydraulikmotors (11) damit verbunden ist.
Scheibenbremse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (20) manuell betätigbar ist.