DE19729024C1 - Verschleißnachstellvorrichtung für Scheibenbremsen - Google Patents
Verschleißnachstellvorrichtung für ScheibenbremsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verschleißnachstellvorrichtung für Scheibenbremsen
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Verschleiß-
Nachstellvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 91/19115 bekannt.
Die Scheibenbremse mit einseitig vorgesehener Zuspannvorrichtung nach der
WO 91/19115 beinhaltet einen Nockenhebel, der um eine zur
Bremsscheibenebene parallele Achse drehbar ist und vorzugsweise über eine
Traverse mit einer oder zwei Stellspindeln zusammenwirkt, gegen welche sich
ein Bremsbelag abstützt. Die beiden Stellspindeln sind vermittels eines Riemens
oder einer Kette gekoppelt. In eine Ausnehmung der einen Stellspindel ragt ein
Drehantrieb, welcher vom Nockenhebel antreibbar ist und während des
Anlegehubes ein Verschrauben der Stellspindel - und damit über den
Zahnriemen auch der zweiten Stellspindel - in Annäherungsrichtung an die
Bremsscheibe bewirkt. Der Drehantrieb beinhaltet eine Einwegdrehkupplung
sowie eine Drehmoment-Begrenzungs- bzw. Überlastkupplung, durch welche ein unge
wolltes Verschrauben der Stellspindeln während des Festbremshubes und des Lösehubes
vermieden wird.
Wesentliche Elemente der vorstehend genannten Bremsnachstellung sind die Einweg
kupplung und die Überlastkupplung, welche z. B. als reibschlüssig arbeitende Systeme
ausgelegt sind (z. B. die Einwegkupplung als Schlingfeder-Freilauf und die Überlastkupp
lung als Reibrutschkupplung bzw. als Axialzahnkupplung). Die Funktion dieser Systeme ist
durch die möglichen starken Streuungen der Reibwerte beeinflußt. In der WO 91/19115
wird z. B. in Fig. 5 dargestellt, daß die Überlastkupplung in Wälzlagertechnologie als
Kugelkupplung ausgeführt ist, deren Schaltmoment sich ausschließlich durch die Geome
trie der die Kugeln aufnehmenden rampenförmigen Taschen und die Größe der Vorspann
kraft bedingt. Dieses System hat die Vorteile, quasi frei von Reibungseinflüssen zu sein
und sehr hohe Schaltmomente auf kleinem Bauraum zu ermögllichen. Die Einwegkupp
lung dieses Ausführungsbeispieles wird als Klemmrollen-Hülsenfreilauf realisiert, der über
eine sehr hohe Ansprechgenauigkeit verfügt und die hohe Übertragungsmomente auf klei
nem Bauraum ermöglicht.
Die in der WO 91/19115 gezeigte Nachstellvorrichtung ist u. a. auch für eine Scheiben
bremse geeignet, wie sie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Die in diesen Figur gezeigte Bremse
ist beispielweise aus der EP 0 566 008 bekannt. Zum Stand der Technik wird im übrigen
noch die EP 0 492 143 genannt.
Ein Problem der Nachstellvorrichtung der WO 91/19115, die sich an sich bewährt hat,
resultiert aus der Verwendung einer Vielzahl hochpräziser Bauteile (z. B. die Abtriebsbuch
sen) und den damit verbundenen hohen Herstellkosten. Es besteht daher der Wunsch
nach einer Vereinfachung des vorstehend beschriebenen
Aufbaus zur Erzielung einer deutlichen Kostensenkung. Die Erfindung zielt
darauf ab, dieses Problem zu lösen.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Es
wird eine Verschleiß-Nachstellvorrichtung für eine Scheibenbremse für
Fahrzeuge; insbesondere eine pneumatisch betätigte Scheibenbremse für
Nutzfahrzeuge, geschaffen, bei der ein beim Bremsen betätigter Drehhebel auf
wenigstens ein verschiebliches Element einwirkt, welches wenigstens eine,
vorzugsweise zwei, Stellspindel(n) betätigt, die einen Bremsbelag in Richtung
einer Bremsscheibe drück(t)(en), wobei die Nachstellvorrichtung so ausgebildet
ist, daß sie die Stellspindel(n) durch Weiterdrehen nachstellt, wozu eine in
Nachstellrichtung sperrende Einweg-Drehkupplung und eine Überlastkupplung
vorgesehen sind, die zu einem kombinierten Einweg-Dreh- und
Überlastkupplungssystem zusammengefaßt sind. Die Zusammenfassung dieser
beiden Funktionen in einer baulichen Systemeinheit spart einerseits Kosten
durch eine Reduzierung der benötigten Anzahl hochpräziser Bauteile und
vereinfacht andererseits die Montage des Nachstellers.
Bevorzugt läßt sich dies dadurch realisieren, daß das Einweg-Dreh- und
Überlastkupplungssystem als axial vorgespannte Wälzlagerkupplung mit zwei
Wälzkörperlagern ausgebildet ist, die beidseits einer Schaltgabel angeordnet sind.
Dabei wird ferner bevorzugt eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung
ausgebildet, derart, daß bei einem einem der beiden Wälzkörperlager beim
Überschreiten eines Grenzdrehmomentes ein Überlauf der Lagerelemente des
Wälzlagers auftritt. Die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung wird in
unkomplizierter Art vorzugsweise als Rampenscheibe realisiert, welche eine der
Laufscheiben des einen Axiallagers bildet. Es verbleibt im Grunde nur die
Notwendigkeit, neben Standardteilen eine spezielle Rampenscheibe zu fertigen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen
Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter
Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der
Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der
Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines
Hülsenfreilaufes zur Verdeutlichung der Funktion der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines
erfindungsgemäßen Nachstellers;
Fig. 5 und Fig. 6 verschiedene Ansichten einer Scheibenbremse nach dem
Stand der Technik, in welcher der Einsatz der erfindungsgemäßen
Nachstellvorrichtung vorteilhaft ist.
Zunächst seien kurz Aufbau und Funktion der pneumatischen Scheibenbremse
nach Fig. 5 und 6 skizziert. Die Scheibenbremse 1 weist einen Bremssattel 2 auf,
der eine innenbelüftete Bremsscheibe 3 umgreift. Einseitig der Bremsscheibe 3
ist eine Zuspannvorrichtung 4 vorgesehen, welche einen gleitgelagerten
Betätigungs-Drehhebel 5 aufweist, der von einer Kolbenstange eines
Druckluftzylinders D bewegt wird und (siehe hierzu die gestrichelte Position des
Hebels 5) seinerseits einen Exzenter 6 betätigt bzw. dreht, der wiederum über
eine Druckstück-Traverse 7 mit zwei Stellspindeln 8, 9 zusammenwirkt, gegen
welche sich einer der Bremsbeläge 10 abstützt. Die beiden Stellspindeln 8, 9 sind
vermittels einer Kette 11 gekoppelt. Eine Feder 12 ist zwischen die Traverse 7
und den Bremssattel 2 gespannt und sorgt so für eine Vorspannung der Traverse
7 in Richtung des Drehhebels 5.
Die Traverse 7 weist an beiden Außenseiten jeweils eine mit Innengewinde
versehene Bohrung auf, in welche die mit Außengewinden versehenen
Stellspindeln 8 und 9 eingeschraubt sind. In die Ausnehmung der in Fig. 6
oberen Stellspindel 9 ragt ein Drehantrieb 13 (der hier nach dem Stand der
Technik ausgebildet ist, was aber bzgl. des Grundprinzipes der Betätigung des
Drehantriebes keinen Unterschied mit sich bringt), der vom Drehhebel 5 bzw.
einem an diesem angeformten Stift 5' betätigt wird und während des
Anlegehubes ein Verschrauben der Stellspindel 9 - und damit über die Kette 11
auch der anderen Stellspindel 8 - in Annäherungsrichtung an die Bremsscheibe 3
bewirkt.
Bei einer Beaufschlagung des Zylinders D mit Druckluft wird der Drehhebel 5
verschwenkt, was den Exzenter 6 dreht und die Traverse 7 zur Bremsscheibe 3
hin verschiebt, so daß sich die Spindeln 8, 9 in Richtung des einen Belages 10
bewegen. Die Druckstücke 14, 15 an den Enden der Stellspindeln 8, 9 schieben
damit einen der Bremsbeläge 10 zur Bremsscheibe 3. Dabei verschiebt sich auch
der an einem Bremsträger (nicht dargestellt) axial verschiebliche gelagerte
Bremssattel 2, welcher den anderen Bremsbelag 10 mitnimmt, so daß die Bremse
zuspannt.
Nachfolgend sei nunmehr der Aufbau des Drehantriebes bzw. des
erfindungsgemäßen Verschleißnachstellers 13 unter Bezug auf Fig. 1
beschrieben.
Der in Fig. 1 dargestellte Verschleißnachsteller bzw. die Nachstellvorrichtung 13
besteht aus einem zentralen Bolzen 16, auf den ein Flansch 17 und eine
Winkelbuchse 18 aufgesetzt sind, die zusammen ein Gleitlager 19 bilden. Der
Zentralbolzen 16 ist in ein Distanzrohr 20 eingesetzt und bildet mit dem
Distanzrohr 20, welches sich auf einem Mitnehmerstern 21 abstützt oder mit diesem ein
stückig ausgeführt ist, ein axial wirkendes Federelement. Der Zentralbolzen 16 wird vor
zugsweise als dehnfähige Schraube ausgeführt, die mit dem Mitnehmerstern 21 so ver
schraubt ist, daß axiale Vorspannkräfte auf die Elemente zwischen Schraubkopf und Mit
nehmerstern ausgeübt werden können. Zur Erzielung größerer Federwege kann das
Distanzrohr 20 mit weiteren Federelementen, z. B. Tellerfedern kombiniert werden (nicht
dargestellt). Ein zwischen dem Lager 19 und dem Rohr 20 angeordnetes, kombiniertes
Einweg-Dreh- und Überlastkupplungssystem mit seinen beiden Axiallagern 22 und 26, von
denen das Lager 22 als Wälzkörper-Freilaufsystem 22 wirkt, erfährt somit eine axiale Vor
spannung.
Das Wälzkörper-Freilaufsystem 22 weist eine (in Fig. 1 untere) Rampenscheibe 23 zur
Realisierung eines Axial-Rollenfreilaufes auf sowie einen auf die Rampenscheibe 23 auf
gelegten Wälzkörperkranz 24 mit Käfig und Federelementen und eine darauf aufliegende
Schaltgabel 25. Die Schaltgabel 25 bzw. deren Außenflächen ist/sind gleichzeitig "obere"
Axiallagerlaufscheibe des Axial-Wälzkörper-Freilaufsystemes 22 als auch "untere" Axialla
gerlaufscheibe für ein weiteres Axialwälzlager 26. Das weitere Wälzlager 26 dient zur
Übertragung der Vorspannkraft. Es umfaßt neben der Schaltgabel einen auf der Schaltga
bel aufliegenden Wälzkörperkranz (Bezugszeichen 27) und eine weitere (in Fig. 1 obere)
Laufscheibe 28.
Durch eine über den Bolzen 16 gezogene Distanzhülse 29 zwischen Rampenscheibe 23
und Laufscheibe 28 wird das nötige axiale Lösespiel des Wälzkörperfreilaufes 22 gesi
chert. Das heißt, die Länge der Distanzhülse 29 wird vorzugsweise so bemessen, daß bei
nicht betätigter Schaltgabel 25 der Abstand zwischen der tiefsten Stelle der Rampe (Punkt
"X") in der Rampenscheibe 23 (siehe hierzu Fig. 4) und der Lauffläche der Laufscheibe 28
(siehe bei "L") um den Betrag eines vorgegebenen Lösespiels größer ist als die gesamte
Dicke der Wälzkörper des Freilauf-Axiallagers 22 und des Axiallagers 26 plus dem
Abstand
der beiden Lagerlaufflächen auf der Schaltgabel 25 (= Dicke der Schaltgabel) plus
der max. Rampentiefe in der Rampenscheibe 23 bezogen auf die Auflagefläche
der Distanzhülse 29 auf der Rampenscheibe 23.
Die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Nachstellers 13 ist wie folgt: Der
Nachsteller 13 ist durch ein Lagerelement 30 (Gummi-/Metall-Verbundbuchse)
fest im Bremssattel 2 eingespannt. Vom Brems-Drehhebel greifen zahnförmige
Nachsteller-Antriebsstifte in Ausnehmungen der Schaltgabel 25 ein. Bei einer
Betätigung des Bremshebels wird die Schaltgabel 25 durch die Antriebsstifte im
Sinne einer Zustelldrehbewegung des Mitnehmersternes 21 angetrieben. Dabei
werden die Wälzkörper 24 des Freilaufes gegen die Rampenflächen auf der
Rampenscheibe 23 bewegt, so daß ihre Rollbewegung dort durch auftretende
Klemmkräfte gestoppt wird.
In diesem Zustand wird durch die erzeugten Klemmkräfte die Rampenscheibe 23
gedreht und diese Drehbewegung über den Mitnehmerstern 21 auf die
Gewindespindeln des Verschleißnachstellsystems der Bremse übertragen. Bei
korrektem Lüftspiel wird die Drehbewegung der Gewindespindeln 8, 9 durch
Reaktionskräfte gestoppt. Da in Folge der Betätigung der Bremse die Schaltgabel
weiterbewegt wird, erfolgt nun eine Verdrehung der Schaltgabel relativ zur
feststehenden Rampenscheibe. Bei dieser Drehbewegung rollen die Wälzkörper
24 auf die Rampenflächen der Rampenscheibe 23 auf und bewegen diese dabei
gegen die Vorspannkraft des Federsystems (bestehend aus dem Zentralbolzen 16,
dem Federrohr 20 und ggf einem zusätzlichen Federelement in axialer Richtung).
Die Höhe des Drehmomentes, welches dazu erforderlich ist, um die starre
Kopplung zwischen Schaltgabel 25 und Rampenscheibe 23 zu überwinden, ist
durch die Steigung der Rampen und die Höhe der axialen Vorspannkraft
vorgegeben. Da die Höhe der Vorspannkraft durch mehr oder minder starkes
Eindrehen des zentralen (Dehn-)Bolzens 16 in den Mitnehmerstern 21 auf
einfache Weise variierbar ist, kann das Begrenzungsmoment des Freilaufsystems,
ab welchem die starre Koppelung aufgehoben wird, in weiten Grenzen genau
eingestellt werden.
Der Verlauf des Begrenzungsmomentes in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel ist
auf besonders einfache Weise durch Variation des Verlaufes der Rampensteigung
beeinflußbar. Vorzugsweise wird die Rampenform degressiv ausgelegt, so daß
sich ein mit der Zunahme des Verdrehwinkels abfallendes Drehmoment ergibt.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher das erforderliche Freilauf
Lösespiel durch einen zwischen Rampenscheibe 23 und Schaltgabel 25
angeordneten weiteren Wälzkörperkranz 31 erzeugt wird, so daß die
Distanzhülse 29 der Fig. 1 entfallen kann. Ansonsten entspricht die Funktion
derjenigen der Fig. 1 und 4.
Zur Verdeutlichung der Funktion der Erfindung sei ergänzend auf Fig. 3
verwiesen. Fig. 3 zeigt einen Klemmrollenfreilauf, der entgegen dem Stand der
Technik so dimensioniert ist, daß bei Erreichen eines vorgegebenen
Grenzmomentes die elastische Verformung der kraftaufnehmenden Bauteile zur
Gestaltung der Freilauframpen derart abgestimmt ist, daß bei Erreichen eines
vorgegebenen Grenzmomentes ein Überweg ohne weiteren gravierenden Anstieg
des übertragenen Momentes möglich ist. Bei einem besonders hohen
Überwegbedarf (max. Bremswirkung) ist sogar entgegen dem Stand der Technik
auch ein Überrollen einer Freilauframpe in die nächste Rampenmulde ohne
Beschädigung des Freilaufes denkbar. Eine Begrenzung des Kraftanstieges im
Überweg wird durch einen degressiven Verlauf der Rampenkontur erreicht.
Grundsätzlich kann durch diese Maßnahme auch ein Absinken des
Drehmomentes nach Überschreiten des Grenzdrehmomentes erreicht werden.
Die Erfindung setzt bei dieser Idee an und überträgt sie auf die Lösung der Fig. 1
und 4.
1
Scheibenbremse
2
Bremssattel
3
Bremsscheibe
4
Zuspannvorrichtung
5
Drehhebel
6
Exzenter
7
Traverse
8
,
9
Stellspindeln
10
Bremsbeläge
11
Kette
12
Feder
13
Drehantrieb
14
,
15
Druckstücke
16
Bolzen
17
Flanschscheibe
18
Winkelbuchse
19
Gleitlager
20
Distanzrohr
21
Mitnehmerstern
22
Wälzkörper Freilaufsystem
23
Rampenscheibe
24
Wälzkörperkranz
25
Schaltgabel
26
Axialwälzlager
27
Wälzkörperkranz
28
Laufscheibe
29
Distanzhülse
30
Lagerelement
31
Wälzkörperkranz
Claims (15)
1. Verschleiß-Nachstellvorrichtung für eine Scheibenbremse für Fahrzeuge; insbeson
dere Verschleiß-Nachstellvorrichtung für eine pneumatisch betätigte Scheiben
bremse für Nutzfahrzeuge; bei der
- a) ein beim Bremsen betätigter Drehhebel (5) auf wenigstens ein verschiebli ches Element (7) einwirkt, welches wenigstens eine Stellspindel (8, 9) betä tigt, die einen Bremsbelag in Richtung einer Bremsscheibe drückt;
- b) wobei die Nachstellvorrichtung (13) so ausgebildet ist, daß sie die Stellspin del (8, 9) durch Weiterdrehen nachstellt;
- c) wozu eine in Nachstellrichtung sperrende Einweg-Drehkupplung und eine Überlastkupplung vorgesehen sind,
- a) die Einwegdrehkupplung und die Überlastkupplung baulich zu einem kombi nierten Einweg-Dreh- und Überlastkupplungssystem zusammengefaßt sind.
2. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einweg-Dreh- und Überlastkupplungssystem als
Wälzlagerkupplung mit zwei Wälzkörperlagern (22, 26) ausgebildet ist, die
beidseits einer Schaltgabel (25) angeordnet sind.
3. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (23) zur Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist,
welche derart ausgebildet ist, daß bei einem der Wälzkörperlager (22) beim
Überschreiten eines Grenzdrehmomentes ein Überlauf der Lagerelemente
des Wälzlagers auftritt.
4. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung
eine Rampenscheibe (23) umfaßt, welche eine der Laufscheiben des einen
Axiallagers (22) bildet.
5. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenscheibe (23) in einer ihrer
Scheibenaußenflächen axial verlaufende Vertiefungen mit beidseits
angeordneten Rampen aufweist.
6. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Freilauframpen beidseits der
Vertiefungen unterschiedlich ist.
7. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen einseits der Vertiefungen als
Klemmrampen ausgebildet sind, derart, daß bei Überschreiten eines
Grenzdrehmomentes ein Überspringen der Wälzlagerelemente in die
benachbarte Vertiefung erfolgen kann.
8. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Freilauframpen vom tiefsten
Punkt der Vertiefungen in Klemmrichtung zunächst konstant verläuft und
dann degressiv abnimmt.
9. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stellspindeln (8) einen zentralen
Bolzen (16) aufweist, der über ein Lagerelement (30) - vorzugsweise eine
Ultrabuchse - die Nachstellvorrichtung mit dem Bremssattel (2) verbindet.
10. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß über den zentralen Bolzen (16) ein
Distanzrohr (20) geführt ist, welches sich auf einem Mitnehmerstern (21)
abstützt und/oder mit dem Mitnehmerstern (21) einstückig ausgeführt ist,
so daß der Zentralbolzen (16) mit dem Distanzrohr (20) ein axial auf die
Lager (22, 26) einwirkendes Federelement bildet.
11. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralbolzen (16) relativ zum
Mitnehmerstern (21) axial verstellbar ist.
12. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralbolzen (16) als dehnfähige
Schraube ausgeführt ist, die mit direkt oder indirekt mit Mitnehmerstern
(21) zur Erzielung axialer Vorspannkräfte verschraubt ist.
13. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Distanzrohr (20) mit weiteren Federelementen wie Tel
lerfedern kombiniert ist.
14. Verschleiß-Nachstellvorrichtung, nach einem der
vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende
Elementekombination:
- 1. Rampenscheibe (23),
- 2. erster Wälzkörperkranz (22) mit Käfig und Federelementen,
- 3. Schaltgabel (25), deren eine Außenseite als Axiallager- Laufscheibenfläche des Axialwälzkörperfreilaufes find deren andere Außenseite als Axiallagerlaufscheibenfläche eines die axiale Vorspannkraft übertragenden zweiten Wälzkörperkranzes (26) ausgelegt ist, sowie
- 4. zweite Laufscheibe (27) des zweiten Wälzkörperkranzes.
15. Verschleiß-Nachstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Distanzhülse (29) zwischen der Laufscheibe (28) und der
Rampenscheibe (23) über den zentralen Bolzen (16) geführt ist, deren Länge so
bemessen ist, daß bei nicht betätigter Schaltgabel der Abstand zwischen der tief
sten Stelle der Rampe in der Rampenscheibe (23) und der Lauffläche der Lauf
scheibe (28) um den Betrag eines vorgegebenen Lösespiels größer ist als die
gesamte Dicke der Wälzkörper der Axiallager (22 und 26) plus der Dicke der
Schaltgabel (25) plus der maximalen Rampentiefe in der Rampenscheibe (23)
bezogen auf die Auflagefläche der Distanzhülse (29) auf der Rampenscheibe (23).
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