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Hydraulisch betätigte Scheibenbremse für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulisch betätigteScheibenbremse fürFahrzeuge,insbesonderefür Kraftfahrzeuge,
mit einer die Brenisscheibe umgreifenden Bremszange, in welcher Reibbeläge angeordnet
sind, die durch einander gegenüberliegende Betätigungskolben beaufschlagt werden,
zwischen welchen eine Verbindung besteht, die einen ungehinderten Flüssigkeitsaustausch
ermöglicht.
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Bei Scheibenbremsen dieser Art führt bereits ein geringfügig vergrößerter
Abstand zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe infolge des zur Bremsbetätigung
erforderlichen hohen Gesamtübersetzungsverhältnisses zu erheblichen Abweichungen
des am Bremspedal spürbaren Betätigungsweges bis zum Ansprechen der Bremse. Um Lageabweichungen
der Reibbeläge gegenüber der Bremsscheibe, wie sie unter der Einwirkung von Fliehkräften,
Erschütterungen auf welliger Fahrbahn od. dgl. auftreten, zu vermeiden, wurde schon
vorgeschlagen, die Reibbeläge über ihre Betätigungskolben mit dem statischen Druck
der Bremsflüssigkeitssäule zu belasten. Zu diesem Zweck wurde bei gelöster Bremse
eine den ungehinderten Flüssigkeitsaustausch ermöglichende Verbindung zwischen den
einzelnen Betätigungszylindem und dem dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten Vorratsbehälter
unter gleichzeitiger Vorsehung einer Rückströmdrossel im Bereich der einzelnen Betätigungszylinder
geschaffen. Das in Kraftfahrzeugen maximal erreichbare hydraulische Gefälle vom
Vorratsbehälter bis zu den Radbreinszylindern ist jedoch zu gering, um einen Druck
aufzubauen, welcher größer ist als die Dichtreibung der Betätigungskolben. Infolgedessen
wird der angestrebte Zweck, nämlich die Reibbeläge dauernd an der Bremsscheibe zu
halten, nicht erreicht. Ferner ist es in Verbindung mit der genannten hydrostatischen
Einrichtung bekannt, die Betätigungskolben mit einer Vorrichtung zu versehen, durch
welche selbsttätig in Abhängigkeit des Belagabriebes der Hub der Betätigungskolben
bis zum Ansprechen der Bremse gleichgehalten werden soll. Hierzu ist ein reibungsabhängig
verschiebbares Halteglied innerhalb des Betätigungskolbens vorgesehen, welches mit
Anschlagflächen zur Begrenzung des Rückweges des unter der Wirkung einer Rückzugleder
stehenden Betätigungskolbens zusammenarbeitet, so daß die Kolben nur um das
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wünschte Lüftungsspiel zurückgleiten können. Beim Betätigen der Bremse
wird durch das Druckmittel in Abhängigkeit des zurückgelegten Weges des Betätigungskolbens
von letzterem das Halteglied gleichzeitig in Richtung der Bremsscheibe mitgenommen
und bleibt nach dem Entlasten der Bremse in der sonst eingenommenenEndlage auf seinemHaltebolzer
haften, während die Rückzugfeder den Kolben zurückführt. Bei diesen Ausführungen
ist jedoch nichl berücksichtigt, daß die Bremsscheibe unter der Einwirkung von Kurvenkräften
eine Relativbewegung gegenüber der die Betätigungskolben enthaltendeil Bremszange
erfährt. Durch die damit verbundene Schrägstellung der Bremsscheibe werden die Reibbeläge
einer Bremsseite so weit zurückgeschoben, daß das mit einem Betätigungshub im Hauptbremszylinder
erfaßbare Volumen infolge des erheblich vergrößerten Betätigungsweges nicht ausreicht,
urn die Reibbeläge an die Bremsseheibe zu pressen. Dies ist im wesentlichen darauf
zurückzuführen, daß der zwangsweise zurückgeschobene Betätigungskolben das Halteglied
übermäßig weit nach innen verschiebt und es von dort nicht mehr selbsttätig in die
Normallage zurückkehren kann, wenn die Bremsscheibe und die Bremszange nach dem
Durchfahren der Kurve wiederum in ihre Normallage zurückkehren. Erst wenn beim erneuten
Bremsen die in den Zy-
linderraum eingeleitete Druckmittelmenge das Halteglied
in Richtung der Bremsscheibe führt, wird die gegenläufige Bewegung mit Bezug auf
die Nachstellvorrichtung ausgeglichen, was zwangläufig wechselnde Pedalwege zur
Folge hat.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
jeder Betätigungskolben mit einem unter seiner Haftreibung, jedoch größer als seine
Gleitreibung liegenden Maß durch federnde Mittel in Richtung der Bremsscheibe beaufschlagt
ist. Dadurch werden die Reibbeläge ständig mit der Bremsseheibe in leicht schleifender
Berührung gehalten, ohne daß dadurch eine unzulässige Leerlaufreibung
auftritt,
wobei bereits ein geringer Bewegungsiinpuls hinter einem der Betätigungskolben genügt,
um die Haftreibung desselben zu überwinden. Da die Gleitreibung des Betätigungskolbens
bekanntlich wesentlich unter seiner Haftreibung liegt, reicht der geringe von den
federnden Mitteln ausgeübte Druck aus, um den inBewegung gebrachten Betätigungskolben
mit seinem zugehörigen Reibbelag wiederum gegen die Bremsscheibe zu führen. Als
-Bewegungsimpuls dient dabei das im Druckraum des zurückgeschobenen Betätigungskolbens
vorhandene Bremsflüssigkeitsvolumen, welches über die freie Verbindung in den Druckraum
des gegenüberliegenden Betätigungskolbens geleitet wird. Damit ist bei allen Betriebszuständen
gewährleistet, daß das im Hauptbremszylinder eingelagerte Bremsflüssigkeitsvolumen
ausreicht, um beim einmaligen Niederdrücken die volle Breinskraft auf die Brenisscheibe
zu übertragen.
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Die federnden Mittel bestehen vorzugsweise aus einer Kegelfeder mit
flacher Kennung, welche im Druckraum des Betätigungskolbens angeordnet ist. Dadurch
wird nicht nur eine raumsparende Anordnung, sondern auch der Vorteil erzielt, daß
das Nachstellvermögen über die gesamte nutzbare, Reibbelagstärke konstant bleibt.
Damit sind zugleich wechselnde Betätigungswege am Bremspedal vermieden. An Stelle
einer Kegelfeder kann dem Betätigungskolben auch eine zylindrische Druckfeder zugeordnet
sein, welche den Kolben teilweise umgibt und sich in einer Ausnehmung der Bremszange
abstützt. Diese Maßnahme ist insbesondere für Ausführungen geeignet, bei welchen
durch bauliche Gegebenheiten innerhalb des Druckraumes hinter den Betätigungskolben
keine Unterbringungsmöglichkeit besteht. Die Druckfeder greift dabei vorteilhaft
an einer die Stirnseite des Betätigungskolbens abdeckenden Kappe an, deren abgewinkelter
Rand in der die Druckfeder aufnehmenden Ausnehmung der Bremszange geführt ist. Diese
Anordnung besitzt den Vorteil, daß die Druckfeder auf einer breiten Basis wirksam
ist und mit der vorhandenen Staubsicherung der Betätigungskolben baulich vereinigt
werden kann.
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In Ausführungen, bei welchen in die freie Verbindung zwischen den
Druckräumen der Betätigungskolben eine, an den Hauptbremszylinder angeschlossene
Druckleitung mündet, ist in bekannter Weise in den Anschluß zwischen der Verbindungsleitung
und der Druckleitung eine den Durchströmquerschnitt der Druckleitung vermindernde
Drossel einbezogen. Dadurch kann die zwischen den Druckräumen gegenüberliegender
Betätigungskolben pendelnde Flüssigkeitsmenge, welche bei Relativbewegungen zwischen
der Bremsscheibe und der Bremszange den die Gleitbewegung der einzelnen Betätigungskolben
auslösenden Druckimpuls bewirkt, nicht in die zum Vorratsbehälter des Hauptbremszylinders
offene Leitung abströmen.
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In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Bremseinrichtung an Hand eines Querschnittes durch einen Teil einer Scheibenbremse
eines Kraftfahrzeuges gezeigt, wobei das Bremspedal mit dem Hauptbreniszylinder
in vereinfachter Darstellung aufgenommen ist.
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Auf dem Achsschenkel 1 eines Kraftfahrzeugrades, welches nicht
dargestellt ist, ist in bekannter Weise ein sternförmiger Träger 2 drehbar gelagert,
an dessen abgewinkelten Randflanschen 3 mittels Schrauben 4 eine Brenisscheibe
5 befestigt ist. Die Bremsscheibe 5 wird über einen Teil ihres Umfanges
von einer Bremszange 6 bekannter Bauart innen umgriffen, welche aus zwei
gegeneinander gespannten Bremszangenhälftefi 7 und 8 besteht. Zur
Halterung der Bremszange 6 ist eine Konsole 9 vorgesehen, welche durch
Schrauben 10 mit dem Achsschenkel 1
starr verbunden ist. In den Bremszangenhälften
7
und 8 sind Betätigungskolben 11, 12 angeordnet, welche mit
Reibbelägen 13 und 14 zusammenarbeiten, die, auf Belagträgern 15 angebracht,
gegenüber den Reibflächen 16, 16' der Bremsscheibe 5 in Lage gehalten
sind. Der in der Bremszangenhälfte 8
angeordnete Betätigungskolben
11 ist an seiner Stirnseite von einer Abdeckkappe 17 umgeben, welche
durch einen abgewinkelten Rand 18 mit einer ringförrnigen Ausnehmung
19 der Bremszangenhälfte 8
im Eingriff steht. Ein mit dem Rand
18 verbundener Dichtungsring 20 verhindert das Eindringen von Spritzwasser
und Schmutz in die Zylinderlaufbahn 21 des Betätigungskolbens 11. Durch eine
Ringsicke 22 ist die Abdeckkappe 17 festhaftend mit dem Betätigangskolben
11 verbunden. In dem Druckraum 23
hinter dem Betätigungskolben
11 ist eine Kegelfeder 24 angeordnet, welche sich an der Rückwand
25 der Bremszangenhälfte 8 abstützt und den Betätigungskolben
11 in Richtung der Bremsscheibe 5 beaufschlagt. Die Kegelfeder 24
besitzt eine flache Kennung und ist derart ausgelegt, daß ihre aufgebrachte Kraft
P unterhalb der Haftreibung uo des Betätigungskolbens 11 liegt, jedoch größer ist
als seine Gleitreibung,u.
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In Abweichung des in der rechten Zeichnungshälfte gezeigten Ausführungsbeispiels
steht der in der Bremszangenhälfte 7 angeordnete Betätigungskolben 12 unter
der Wirkung einer zylindrischen Druckfeder 26, welche den Betätigungskolben
12 teilweise umgibt. Die übrigen Einzelheiten entsprechen der vorstehend beschriebenen
Ausführung, weshalb die einzelnen Teile mit denselben, jedoch mit einem Index versehenen
Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Der Betätigungskälben 12 ist an seiner vorderen Stirnseite gleichfalls
von einer Abdeckkappe 17' umgeben, welche, mit einem abgewinkelten Rand
18'
versehen, in einer Ausnehmung 19' der Bremszangenhälfte
7 geführt ist. In der Ausnehmung 19' ist zugleich die Druckfeder
26 angeordnet, deren aufgebrachte Federkraft der der Kegelfeder 24 entspricht.
Der Druckraum 27 des in der Zylinderlaufbahn 21' gleitenden Betätigungskolbens
12 steht über eine Verbindungsleitung 28 von relativ großem Querschnitt mit
dem Druckraum 23 des Betätigungskolbens 11 in Verbindung. In die Verbindungsleitung
28 mündet eine am Hauptbremszylinder 29 angeschlossene Druckleitung
30, deren Anschlußschraube 31 in die Bremszangenhälfte 8 eingesetzt
ist. In der Anschlußschraube 31 ist eine Drossel 32 angeordnet, durch
welche der freie Durchflußquerschnitt der Druckleitung 30 auf einer begrenzten
Strecke vermindert wird. Der Hauptbremszylinder 29 besitzt in an sich bekannter
Weise einen Verdrängerkolben 33, an welchem das mit dem Bremspedal 34 verbundene
Betätigungsgestänge 35 angreift. Durch eine Rückströmleitung 36 steht
der Hauptbremszylinder 29 mit einem Vorratsbehälter 37 für die Bremsflüssigkeit
in Verbindung.
Durch Niederdrücken des Bremspedals 34 wird ein Teil
der im Hauptbremszylinder 29 eingelagerten Flüssigkeitsmenge verdrängt und
über die Leitungen 30, 28 in die Druckräume 23, 27 hinter die Betätigungskolben
11, 12 geleitet. Dadurch werden die Betätigungskolben 11, 12 in axialer
Richtung gedrückt und pressen die Reibbeläge 13, 14 gegen die Bremsflächen
16 und 16' der Bremsscheibe 5. Ist der eingeleitete Bremsvorgang
beendet, so verbleiben die Reibbeläge 13 und 14 infolge der nunmehr wirksamen
Haftreibung der Betätigungskolben in leicht schleifender Berührung mit der Bremsseheibe
5,
wobei die Druckfedern 24 und 26 ein Zurückgleiten der Betätigungskolben
unter der Einwirkung von Erschütterungen der Fliehkraft od. dgl. verhindern. Da
somit die Ausgangslage der Reibbeläge gegenüber der Bremsscheibe konstant bleibt,
sind am Bremspedal 34 stets gleiche Betätigungswege wirksam.
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Wird unter dem Einfluß von Kurvenkräften die Bremsscheibe
5 relativ zur Bremszange 6 beispielsweise gegen die Bremszangenhälfte
7 zu bewegt, so drückt die Bremsscheibe 5 den Reibbelag 14 und damit
den Betätigungskolben 12 um ein entsprechendes Maß zurück, wobei der Reibbelag
13 zunächst in seiner ursprünglich eingenommenen Stellung verbleibt. Durch
das Zurückdrücken des Betätigungskolbens 12 wird die im Druckraum 27 hinter
diesem Kolben vorhandene Flüssigkeitsmenge gleichfalls verdrängt, und der Druck
pflanzt sich über die widerstandsarme Verbindungsleitung 28 in den Druckraum
23 des gegenüberliegenden Betätigungskolbens 11 fort. Eine geringfügige
Druckerhöhung im Druckrau#m 23 genügt, um zusammen mit der Druckfeder 24
die Haftreibung des Kolbens 11 zu überwinden, worauf derselbe durch die geringe,
nur die Gleitreibung überwindende Kraft der Feder 24 den Reibbelag 13 an
die Bremsscheibe 5 nachführt. Die in der Druckleitung 30 vorgesehene
Drossel 32
verhindert dabei, daß das im Druckraum 27 verdrängte Bremsflüssigkeitsvolumen
durch den Hauptbremszylinder 29 hindurch in den Vorratsbehälter zurückfließt.
Kehrt die Bremsscheibe 5 wiederum in ihre Ausgangsstellung zurück, so erfolgt
die Nachstellung des Reibbelages auf der abgelaufenen Seite der Bremsscheibe sinngemäß
in umgekehrter Reihenfolge.