DE1630009B2 - Selbsttaetige nachstellvorrichtung fuer den bremsbelagverschleiss - Google Patents
Selbsttaetige nachstellvorrichtung fuer den bremsbelagverschleissInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Bremsbelagverschleiß, insbesondere
von Fahrzeugbremsen, mit zwei im Verhältnis zueinander drehbaren, in gegenseitigem Schraubgewindeeingriff
stehenden Teilen, deren Schraubgewinde beim Aufbringen einer Kraft in einer ersten axialen Richtung
selbsthemmend ist, während das Aufbringen einer Kraft in der entgegengesetzten zweiten axialen Richtung eine
relative Drehung und dadurch eine selbsttätige Nachstellung zwischen den Teilen verursacht.
Bei einer bekannten Nachstellvorrichtung dieser Art (DT-AS 1177 879) wird die Selbsthemmung in der
ersten axialen Richtung und die Selbsthemmungsfreiheit in der entgegengesetzten zweiten axialen Richtung
dadurch erzielt, daß das Schraubgewinde als Trapezgewinde ausgebildet ist, dessen eine Flanke einen sehr
ίο großen Flankenwinkel aufweist, während die andere
Flanke einen Flankenwinkel von 0° aufweist. Bei Kraftübertragung in der ersten axialen Richtung über
die Gewindeflanken mit dem großen Flankenwinkel, wobei das Gewinde selbsthemmend wirkt, werden
vergleichsgroße radiale Kräfte erzeugt, die bei in der Praxis vorkommenden großen axialen Kräften zum
Sprengen der Mutter führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstellvorrichtung der bekannten Art so auszubilden,
daß keine zu starken radialen Gegenkräfte erzeugt werden, wenn die selbsthemmend wirkenden Gewindeflanken
kraftübertragend aneinander anliegen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Selbsthemmung zwischen den in
der ersten axialen Richtung miteinander in Eingriff stehenden Gewindeflanken durch einen entsprechend
hohen Reibungskoeffizienten dieser Flanken erzeugt wird, während ein ensprechend niedrigerer Reibwert
zwischen den in der zweiten axialen Richtung in Eingriff miteinander stehenden Gewindeflanken eine selbsthemmungsfreie
Relativbewegung zwischen den beiden Schraubteilen erlaubt.
Durch die Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen den selbsthemmend wirkenden Gewindeflanken
kann der Flankenwinkel entsprechend kleiner gehalten werden, wodurch auch die Radialkraft
entsprechend verkleinert wird. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht, daß die mit Selbsthemmung
behafteten und die selbsthemmungsfreien Gewindeflanken den gleichen Flankenwinkel besitzen.
Die unterschiedlichen Reibungskoeffizienten lassen sich vorzugsweise dadurch erhalten, daß die eine
Gewindeflanke mit einem Werkstoff mit dem niedrigeren Reibungskoeffizienten überzogen ist. Günstig ist es,
wenn dieser Werkstoff Polytetrafluoräthylen ist.
Bei einer einfacheren und deshalb bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß
ein Teil des Schraubgewindes aus zwei axial hintereinander angeordneten Stücken aus unterschiedlichen
Werkstoffen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten und mit unterschiedlichen Flankenspielen besteht,
wobei die Flankenspiele derart bemessen sind, daß beim Aufbringen einer Kraft in der ersten axialen Richtung
nur die Gewindeflanken mit dem höheren Reibungskoeffizienten zur Anlage kommen, während in der
entgegengesetzten zweiten axialen Richtung ausschließlich die Gewindeflanken mit dem niedrigeren
Reibungskoeffizienten aneinander anliegen.
Eine selbsttätige Nachstellvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil bei
Scheibenbremsen einsetzen, beispielsweise bei Scheibenbremsen mit hydraulischer Betätigungsvorrichtung
in Form zweier gegenläufiger Kolben, zwischen denen die Nachstellvorrichtung eingesetzt werden kann. Dabei
kann unbedenklich eine vergleichsweise große axiale Kräfte übertragende mechanische Betätigungsvorrichtung
über die selbsttätige Nachstellvorrichtung, genauer gesagt über die selbsthemmend wirkenden Gewinde-
flanken der Nachstellvorrichtung auf einem der beiden Kolben wirken, ohne daß die Nachstellvorrichtung
überbeansprucht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch zwei gegenläufige Kolben einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung
für eine Scheibenbremse, die mit einer Nachstellvorrichtung zwischen den Kolben versehen, gemäß der
Erfindung konstruiert ist,
Fig. 2 zeigt einen sehr stark vergrößerten Detailschnitt
der Gewinde der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Nachstellvorrichtung in Anwendung
bei einer Betätigungsvorrichtung der in F i g. 1 gezeigten Art,
Fig.4 zeigt einen sehr stark vergrößerten Detailschnitt
der Gewinde der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung.
F i g. 1 zeigt zwei gegenläufige Kolben 10 und 111 die
einen Teil einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für eine Scheibenbremse bilden.
Die Kolben 10 und 11 sind durch zwischen ihnen aufgebrachten Flüssigkeitsdruck in entgegengesetzten
Richtungen in einer Bohrung durch den Körper der Bremse beweglich. Bei dem Kolben 10 handelt es sich
um einen Innenkolben, der an der Rückseite eines direkt betätigten Bremskissens anliegt, während der Kolben 11
auf ein Joch wirkt, welches in Nuten längs entgegengesetzten Seiten des Körpers beweglich ist und ein
indirekt betätigtes, dem direkt betätigten entgegengesetztes Bremskissen abstützt. Der Außenkolben 11
besteht aus zwei Teilen 12 und 13, von denen Teil 12 in der Bohrung des Körpers abgedichtet ist, während Teil
13 am Joch anliegt. Eine mechanische Handbremse umfaßt eine Exzenterscheibe 14, die durch Rollen 15 im
Kolbenteil 13 drehbar gelagert ist und über ein Druckstück 16 auf einen Teil 17 einer in einer Richtung
wirksamen selbsttätigen Nachstellvorrichtung wirkt, die einen zweiten Teil 18 umfaßt, der fast völlig in einem
Sackloch 19 im Innenkolben 10 aufgenommen ist. Der Kolbenteil 13 wird durch das Joch und durch die
Exzenterscheibe 14 drehfest gehalten, und eine Klammer 20 verhindert, daß Teil 17 sich gegenüber Teil 13
dreht.
Ein Dichtring 21 dichtet den Kolbenteil 12 gegenüber
dem Teil 17 ab.
Der Teil 18 weist die Form einer Mutter auf, die mit Teil 17 über ein Schraubgewinde 22 in Eingriff steht,
welches im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist. Das Schraubgewinde ist ein in einer Richtung nicht
selbsthemmendes Schraubgewinde, und um diese Eigenschaft, d. h. einen niedrigen Reibwert zu erzielen,
ist eine Flanke 23 des Schraubgewindes 22 am Teil 17 mit Polytetrafluoräthylen überzogen. Die Mutter 18
besitzt einen Kragen 24, an dem ein Drucklager 25 anliegt, um die Mutter 18 gegen eine Schulter 26 in der
Kolbenbohrung 19 zu pressen. Eine Tellerfeder 27, die zwischen einem Sprengring 28, welcher in seine Lage im
offenen Ende des Sacklochs 19 geschnappt ist, und dem Drucklager 25 wirkt, übt eine Axialkraft von ungefähr
4,5 kp aus.
Es besteht ein gewisses Flankenspiel 29, 29' (Fig. 2)
am Schraubgewinde 22. Dieses Spie! ist ausreichend, um die normale, sehr geringe Relativbewegung zwischen
den Kolben 10 und 11 zu gestatten, die bei Betätigung der Bremse durch Aufbringen von hydraulischem Druck
zwischen den Kolben 10 und 11 stattfindet, und um ein
axiales Ausdehnen der Reibkissen aufgrund von scharfem Bremsen aufzunehmen. Zum normalen Anlegen
der Bremse wird der Raum zwischen dem Kolben 10 und 11 mit Bremsflüssigkeit beaufschlagt, um die
Kolben auseinanderzudrängen. Der Bremsflüssigkeitsdruck erreicht über das Flankenspiel 29, 29' auch das
innere Ende 34 des Sacklochs 19 und preßt Teil 17 gegen das Druckstück 16. Wenn durch die Reibkissenabnutzung
irgendwann eine zu große Bewegung der Kolben stattfindet, tritt die Flanke 23 des Schraubgewindes 22
mit der entsprechenden Flanke 30 des Schraubgewindes der Mutter 18 mit niedriger Reibung in Eingriff und ist
bestrebt, die Mutter 18 vom Ende 26 der Bohrung 19 wegzupressen. Da das Drucklager 25 nur einen geringen
Drehmomentwiderstand gegen eine Umdrehung der Mutter 18 ausübt, während die Klammer 20 Teil 17 an
einer Drehung hindert und der Flüssigkeitsdruck eine Axialbewegung des Teils 17 gegenüber dem Kolben 10
verhindert, bewirkt die übergroße Bewegung des Kolbens 10 gegenüber Teil 17 daß sich die Mutter 18 auf
Teil 17 dreht und damit die Länge der Vorrichtung 17, 18 leicht vergrößert wird. Wenn in dieser Richtung eine
Kraft aufgebracht wird, ist also die Schraubgewindeverbindung ohne Selbsthemmung. Wird die Handbremse
angelegt, so kann sich die Mutter 18 nicht drehen, da die Flanke 31 des Schraubgewindes 22 jetzt in verhältnismäßig
festen Reibungseingriff mit der entsprechenden Flanke 32 an der Mutter 18 tritt. Wird also in dieser
Richtung eine Kraft aufgebracht, so ist die Schraubgewindeverbindung selbsthemmend. Die Länge der
Vorrichtung 17,18 ist also entsprechend der Reibkissenabnutzung
automatisch leicht vergrößert worden.
Die Vorrichtung 17, 18 begrenzt die relative Bewegung der Kolben 10 und 11 zueinander beim
Aufheben des Bremsflüssigkeitsdrucks, weil die über das Druckstück 16 auf Teil 17 wirkende Exzenterscheibe
eine feststehende Winkelruhelage hat und im Kolbenteil 13 drehbar gelagert ist.
Die Tellerfeder 27 erzeugt ausreichende Reibung zwischen der Mutter 18 und der Schulter 26 im Kolben
10, so daß die Mutter durch ein Drehen des Kolbens 10 beim Austausch alter gegen neue Reibkissen zurückge1
schraubt werden kann, und zwar relativ zu dem Teil 17, welches durch die Klammer 20 am Drehen gehindert ist.
An Stelle eines Überzugs aus Polytetrafluoräthylen mit niedriger Reibung auf der Schraubgewindeflanke 23
oder der entsprechenden Flanke 30 der Mutter 18 kann auch ein Einsatz mit niedriger Reibung zwischen den
Flanken 23/ und 30 angeordnet werden, wobei noch genügend Axialspiel bleiben muß, um die Bremsen
anlegen zu können, ohne daß ein selbsttätiges Nachstellen erfolgt, wenn die Reibkissen nicht abgenutzt
sind.
Es ist ersichtlich, daß bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beim Gebrauch der mechanischen
Betätigungsvorrichtung, d. h. wenn die Exzenterscheibe 14 gedreht wird, die die Bremse anlegende Kraft
über das Schraubgewinde 22 oder 52 in dessen Richtung mit Selbsthemmung wirkt, so daß keine Nachstellung
erfolgen kann.
Das in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt zwei gegenläufige Kolben 60 und 61, die in einer
durchgehenden Bohrung 62 in einem Körper 63 einer Scheibenbremse der oben beschriebenen Art beweglich
sind. Der Kolben 60 wirkt auf ein direkt betätigtes Reibkissen, während der Kolben 61 auf ein Joch wirkt,
welches in Nuten längs den einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers 63 gleitend geführt ist und ein
indirekt betätigtes, dem direkt betätigten gegenüberliegendes Reibkissen abstützt. Die Bremse wird hydraulisch
angelegt, indem Druck durch einen nicht gezeigten Einlaß in den Raum zwischen den Kolben 60 und 61
eingeführt wird. Eine mechanische Hilfsbetätigungsvorrichtung umfaßt eine Exzenterscheibe 64, die mit Hilfe
von Rollen 65 im Kolben 61 drehbar gelagert ist. Die Exzenterscheibe 64 wirkt über ein Druckstück 66 sowie
eine selbsttätige Nachstellvorrichtung mit durch ein Schraubgewinde 72 verbundenen Teilen 67 und 68 auf
den Kolben 60. Teil 67 weist die Form einer Spindel auf, die mittels eines nachgiebigen Dichtringes 71 in einer
Bohrung 70 im Kolben 61 abgedichtet ist. Teil 68 weist die Form einer Mutter auf, die teilweise in einem
Sackloch 69 im Kolben 60 aufgenommen ist. Eine Schraubenfeder 77, die zwischen einer mit Preßsitz in
der Bohrung 69 angebrachten äußeren Buchse 78 und einer inneren Hülse 74 wirksam ist, wirkt über ein
Kugeldrucklager 75 auf Teil 68 und hält normalerweise Teil 68 am Boden 76 des Sacklochs.
Das Schraubgewinde 72 ist in Fig.4 im einzelnen
gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 3 und 4 sind die Flanken 73 und 81 des Teils 67 nicht mit
Gleitstoff überzogen. Stattdessen umfaßt Teil 68 ein Stück 83 aus Metall und ein als Einsatz 84 ausgebildetes
Stück aus einem Werkstoff mit niedriger Reibung, beispielsweise Polytetrafluroäthylen. Der Einsatz 84 ist
mit einem metallischen Stützring 85 in einem Stück geformt. Anfänglich sind die Stücke 83 und 84 getrennt
ausgebildet, wobei das Schraubgewinde derartige Abmessungen hat, daß eine relative Axialbewegung von
etwa 0,75mm auf dem mit Außengewinde versehenen Teil 67 möglich wäre. Stück 84 mit dem Stützring 85
wird dann in eine kleine Ansenkung 86 im Stück 83 eingepaßt und gegenüber Stück 83 im Winkel
eingestellt, so daß die Innengewinde an den Stücken 83 und 84 in einem solchen Maß verlagert werden, daß das
Flankenspiel 89, 89' zwischen den Teilen 67 und 68 auf etwa 0,5 mm verringert wird. Gleichzeitig erfolgt diese
Einstellung in einer solchen Richtung, daß eine Bewegung des Teils 67 nach rechts gegenüber dem Teil
68 die Flanke 73 in Eingriff mit dem mit ihr kämmenden Flankenbereich 80 an dem die niedrige Reibung
aufweisenden Stück 84 bringt, indem das Flankenspiel 89 aufgehoben wird, während eine nach links gerichtete
Relativbewegung des Teils 67 seine andere Flanke 81 in Eingriff mit dem mit ihr kämmenden Flankenbereich 82
an dem eine verhältnismäßig hohe Reibung aufweisenden Stück 83 bringt, indem das Flankenspiel 89'
aufgehoben wird. Stück 84 wird in seiner eingestellten Stellung im Stück 83 dadurch blockiert, da die Lippe 87
der Ansenkung 86 über die Kante verstemmt wird. Das Flankenspiel 90 zwischen der Flanke 73 und dem mit ihr
kämmenden Flankenbereich am Stück 83 und das Flankenspiel 90' zwischen der Flanke 81 und dem mit ihr
kämmenden Flankenbereich am Stück 84 ist also immer größer als das Flankenspiel 89 bzw. 89'. Die Steigungs-
und Flankenwinkel des Schraubgewindes 72 sind im Verhältnis zu dem ziemlich hohen Reibungskoeffizienten
zwischen Stück 83 des Teils 68 und Teil 67 und dem ziemlich niedrigen Reibungskoeffizienten zwischen
Stück 84 des Teiles 68 und Teil 67 derartig gewählt, daß das Schraubgewinde 72 selbsthemmend ist, wenn Teil 67
gegenüber Teil 68 durch die Exzenterscheibe 64 nach links gepreßt wird, und daß es ohne Selbsthemmung
wirkt, wenn Teil 68 gegenüber Teil 67 durch die Feder 77 nach links gepreßt wird. Es ist also ersichtlich, daß die
in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung genau in der gleichen Weise arbeitet wie die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung,
wobei die Feder 77 ein Äquivalent zu der Tellerfeder 27 und der federnde Dichtring 71 ein Äquivalent zur
Klammer 20 darstellt, soweit diese das Teil 67 an einer Drehung hindert, wenn beim Reibkissenaustausch das
Teil 68 gegenüber dem Teil 67 durch Drehen des Kolbens 60 zurückgeschraubt wird.
Wenn die mechanische Betätigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig.3 und 4 zur
Anwendung gelangt, wirkt die die Bremsen anlegende Kraft über das Schraubgewinde 72 in seiner selbsthemmenden
Richtung, so daß keine Nachstellung erfolgen kann; außerdem nimmt bei dieser Richtung das
metallene Stück 83 des Teiles 68 den Druck auf, wodurch das die niedrige Reibung aufweisende Stück 84
aus verhältnismäßig schwachem Werkstoff niemals den beim Anlegen der Bremse auftretenden Spannungen
ausgesetzt ist.
Die Schraubgewinde 22 und 72 der gezeigten Ausführungsbeispiele sind von robuster Bauart und
können die axiale Kraft aushalten, die beim mechanischen Anlegen der Bremse erzeugt wird. Der Flankenwinkel
ist ziemlich klein, etwa in der Größenordnung von 30° oder weniger, so daß die am Schraubgewinde
bei axialer Belastung entstehenden radialen Gegenkräfte verhältnismäßig gering sind und nur eine geringe
Tendenz besteht, das mit Innengewinde versehene Mutternteil 18 oder 68 zu sprengen. Außerdem weisen
beide Flanken zweckmäßigerweise den gleichen Flankenwinkel auf.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Bremsbelagverschleiß, insbesondere von Fahrzeugbremsen,
mit zwei im Verhältnis zueinander drehbaren, in gegenseitigem Schraubgewindeeingriff
stehenden Teilen, deren Schraubgewinde beim Aufbringen einer Kraft in einer ersten axialen
Richtung selbsthemmend ist, während das Aufbringen einer Kraft in der entgegengesetzten zweiten
axialen Richtung eine relative Drehung und dadurch eine selbsttätige Nachstellung zwischen den Teilen
verursacht, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbsthemmung zwischen den in der ersten
axialen Richtung miteinander in Eingriff stehenden Gewindeflanken (31, 32; 81, 82) durch einen
entsprechend hohen Reibungskoeffizienten dieser Flanken erzeugt wird, während ein entsprechend
niedrigerer Reibungskoeffizient zwischen den in der zweiten axialen Richtung in Eingriff miteinander
stehenden Gewindeflanken (23, 30; 73, 80) eine selbsthemmungsfreie Relativbewegung zwischen
den beiden Schraubteilen erlaubt.
2. Selbsttätige Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
Selbsthemmung behafteten und die selbsthemmungsfreien Gewindeflanken (23 und 31; 73 und 81)
den gleichen Flankenwinkel besitzen.
3. Selbsttätige Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
eine Gewindeflanke (23) mit einem Werkstoff mit dem niedrigeren Reibungskoeffizienten überzogen
ist.
4. Selbsttätige Nachstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff
Polytetrafluoräthylen ist.
5. Selbsttätige Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Teil (68) des Schraubgewindes aus zwei axial hintereinander angeordneten Stücken (83, 84) aus
unterschiedlichen Werkstoffen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten und mit unterschiedlichen
Flankenspielen (89, 90; 89', 90') besteht, wobei die Flankenspiele derart bemessen sind, daß beim
Aufbringen einer Kraft in der ersten axialen Richtung nur die Gewindeflanken (81, 82) mit dem
höheren Reibungskoeffizienten zur Anlage kommen, während in der entgegengesetzten zweiten
axialen Richtung ausschließlich die Gewindeflanken (73, 80) mit dem niedrigeren Reibungskoeffizienten
aneinander anliegen.
6. Selbsttätige Nachstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Stücke (83, 84) aus unterschiedlichen Werkstoffen die Mutter bilden und relativ zueinander zur
Einstellung der gewünschten Flankenspiele (89, 90; 89', 90') verdrehbar sind.
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