DE1630009C3 - Selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Bremsbelagverschleie - Google Patents

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 Fiankenwinkel, 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.

Fig. 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.

Fig. 1 zeigt zwei gegenläufige Kolben 10 und 11, 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 Spiel 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 zurückgeschraubt 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 abgenutztsind.

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 Flankenspicl 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 Fig.3 gezeigte Vorrichtung genau in der gleichen Weise arbeitet wie die in F i g. 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)

Patentansprüche:

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.