DE19903620C1

DE19903620C1 - Pneumatisch betätigte Scheibenbremse für Straßenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19903620C1
Application number: DE1999103620
Authority: DE
Inventors: Hans Baumgartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2019-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere eine pneumatisch betätigte Scheibenbremse für Straßenfahrzeuge, die folgendes aufweist: eine Betätigungsvorrichtung, welche bei einer Bremsbetätigung eine Bremsbacke (9, 10) in Richtung einer Bremsscheibe drückt, einen Schiebesattel (5), der relativ zu einem achsfesten Bremsträger (43) mit wenigstens einem Führungslager (39, 41) verschieblich geführt ist und eine Nachstelleinrichtung (20) zur Nachstellung des Bremsverschleißes. Dabei ist eine mit der Nachstelleinrichtung (20) gekoppelte Verstelleinrichtung (45) zur zwangsweisen Verschiebung des Bremssattels (5) relativ zum Bremsträger (43) bei Nachstellbewegungen der Nachstelleinrichtung (20) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere eine pneumatisch betätig te Scheibenbremse für Straßenfahrzeuge, die folgendes aufweist: eine Betätigungs vorrichtung, welche bei einer Bremsbetätigung eine Bremsbacke in Richtung einer Bremsscheibe drückt; einen Schiebesattel, der relativ zu einem achsfesten Brems träger an wenigstens einem Führungslager verschieblich geführt ist; und eine Nach stelleinrichtung zur Nachstellung des Bremsverschleißes.

Eine gattungsgemäße Scheibenbremse ist beispielsweise aus der DE-OS 37 16 202. Die in dieser Schrift gezeigte Scheibenbremse beruht - wie die Scheibenbremse der DE-OS 42 12 384 - auf dem Schiebesattelprinzip. Bei diesen Scheibenbremsen wird die Bremsscheibe von dem in Axialrichtung der Bremsscheibe verschieblich gelager ten Bremssattel umfaßt, wobei auf einer der Seiten des Bremssattels eine druckluft betätigte Betätigungs- bzw. Zuspannvorrichtung angeordnet ist, welche bei einer Be tätigung die auf dieser Seite der Bremsscheibe angeordnete Bremsbacke bzw. den Bremsbelag gegen die zugeordnete Reibfläche der Bremsscheibe preßt. Aufgrund der dabei entstehenden Reaktionskräfte verschiebt sich der Bremssattel in der Ge genrichtung und preßt die auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe an geordnete Bremsbacke ebenfalls gegen die Bremsscheibe.

Die Zuspannvorrichtung umfaßt zwei Stellspindeln, die jeweils über ein an ihren bremsscheibenabgewandten Enden sitzendes Druckstück auf die zuspannseitig im Bremssattel verschieblich geführte Bremsbacke einwirken. Mit einer Nachstellvorrich tung, die axial verschieblich ausgelegt ist und drehfest mit einer der beiden Stell spindeln gekoppelt wird und bei jeder Bremsbetätigung bzw. bei jeder Betätigung des Drehhebels über eine Rutschkupplung auf die betreffende Stellspindel einwirkt, wird erreicht, daß das sich infolge Belagverschleiß ändernde Lüftspiel auf einem vorgegebenen Sollwert verbleibt. Die von der Nachstelleinrichtung im Falle von Be lagverschleiß bewirkte Drehung der Stellspindeln wird von einer Synchronisations einrichtung auf die jeweils andere Steilspindel übertragen, so daß diese um den glei chen Winkel gedreht wird und folglich ihren Abstand zur Bremsscheibe um eine Wegstrecke gleichen Betrages verringert. Dazu ist in der zweiten Stellspindel bei spielsweise eine Mitnehmeranordnung vorgesehen, welche diese Stellspindel dreh fest mit der Synchronisationseinrichtung koppelt und aus einem in eine innere Axial verzahnung der Stellspindel eingreifenden Zahnrad gebildet sein kann, das über ei ne Welle mit der Synchronisationseinrichtung gekoppelt ist.

Als Synchronisationseinrichtung haben sich Zahnriemen und insbesondere Glieder ketten bewährt, welche jeweils mit einem Zahnrad der Nachstelleinrichtung und ei nem weiteren Zahnrad der Mitnehmeranordnung gekoppelt sind, so daß ein Um schlingungsgetriebe gebildet wird. Alternativ ist die Synchronisation der Stellspindeln auch durch zwischengeschaltete Zahnräder realisierbar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik widmet sich die Erfindung der Problem stellung, die Konstruktion der gattungsgemäßen Schiebesattel-Scheibenbremse in Hinsicht auf eine verbesserte Nachstellung weiter zu optimieren.

Die Erfindung löst dieses Problem durch den Gegenstand des Anspruches 1. Ge genüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist dabei eine Verstelleinrichtung zur zwangsweisen Verschiebung des Bremssattels relativ zum Bremsträger bei Nachstellbewegungen der Nachstelleinrichtung vorgesehen, welche mit der Nach stelleinrichtung zur Nachstellung des Bremsverschleisses gekoppelt ist.

Diese Konstruktion bietet den besonderen Vorteil, daß auf einfache Weise nicht nur das Gesamtlüftspiel der Bremse konstant gehalten wird, sondern daß das Lüftspiel an beiden Reibflächen bzw. auf beiden Seiten der Bremsscheibe zwangsweise ein gestellt wird, so daß ungleicher Verschleiß und Überhitzungen der Bremse sicher vermieden werden. Insbesondere wird sicher vermieden, daß das Lüftspiel nur auf einer Seite - der Betätigungsseite - der Scheibenbremse entsteht und der Reibbe lag auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibenbremse ständig im Kontakt mit der Bremsscheibe steht. Die Folge eines derartigen Effektes wären erhöhter Ver schleiß des ständig schleifenden Bremsbelages sowie ggf. sogar eine erhöhte Bremsentemperatur.

Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bremsbelag von zwei Drehspindeln beaufschlagt wird, wobei eine Synchronisations vorrichtung zur Synchronisation der Nachstellbewegungen der zwei Drehspindeln die beiden Drehspindeln drehfest miteinander koppelt und die Synchronisationseinrich tung wiederum mit der Verstelleinrichtung zur zwangsweisen Verschiebung des Bremssattels relativ zum Bremsträger bei Nachstellbewegungen der Nachstellein richtung gekoppelt ist. Diese Variante der Erfindung bietet den besonderen Vorteil, daß auf konstruktiv einfache Weise die Synchronisationseinrichtung auch zur Betäti gung der Verstelleinrichtung des Bremssattels genutzt bzw. ggf. sogar mit dieser kombiniert werden kann, was eine kostengünstigen Realisierung der Erfindung bei geringem Bauraumbedarf ermöglicht. Die Position des Bremssattels wird über den Verschleißnachstellmechanismus mit der Position der Kolben auf der Betätigungssei te synchronisiert, was die Zwangsverschiebung des Bremssattels entsprechend dem eingetretenen Bremsenverschleiß ermöglicht.

Zweckmäßig umfaßt die Verstelleinrichtung ein Verstellgewinde, das derart ausgelegt ist, daß die Verstelleinrichtung bei einer Nachstellbewegung der Nachstelleinrichtung den Bremssattel um einen Weg verstellt, dessen Betrag halb so groß ist wie der Be trag des Weges der jeweiligen Nachstellbewegung, so daß die Bremse im nicht be tätigten Zustand stets mit einem an beiden Reibflächen bzw. beiden Bremsbacken optimalen Lüftspiel betrieben wird.

Zweckmäßig wird die Synchronisationseinrichtung als Kettenantrieb ausgelegt, ins besondere derart, daß die Kette als um ein konzentrisch zur Achse des Führungsla gers des Bremssattels angeordnetes Ritzel ausgelegt ist. Diese Variante der Erfin dung bietet die Vorteile besonders niedriger Kosten bei hoher Funktionssicherheit.

Alternative Varianten der Erfindung ergeben sich dadurch, daß die Synchronisati onseinrichtung und/oder der Nachsteller über eine Kegelradanordnung oder einen Riementrieb oder ein Zahnradgetriebe mit der Verstelleinrichtung gekoppelt wird.

Weitere vorteilhafte Varianten der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung eines Ausführungs beispieles näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse,

Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Schiebesattel-Scheibenbremse 1, bei der die Bremsscheibe 3 von einem axial zur Bremsscheibe 3 verschieblich gelagerten Bremssattel 5 umfaßt ist, wobei auf einer der Seiten des Bremssattels 5 eine druckluftbetätigte Betätigungs- bzw. Zuspannvorrichtung 7 angeordnet ist, welche bei einer Betätigung die auf die ser Seite der Bremsscheibe 3 angeordnete Bremsbacke 9a mit Bremsbelag 10a ge gen die zugeordnete Reibfläche der Bremsscheibe 3 preßt. Aufgrund der dabei ent stehenden Reaktionskräfte verschiebt sich der Bremssattel 5 in der Gegenrichtung und preßt die auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe angeordnete Bremsbacke 9b bzw. deren Bremsbelag 10b gegen die gegenüberliegende Reibflä che der Bremsscheibe 3.

Die Zuspannvorrichtung 7 weist einen Drehhebel 11 auf, der um eine zur Ebene der Bremsscheibe 3 parallel verlaufende Drehachse schwenkbar wälz- oder gleitgelagert ist. Der Drehhebel 11 liegt hierbei auf seiner der Bremsscheibe 3 zugewandten Seite mittels einer exzentrisch gelagerten Welle 13 etwa längsmittig an einer sich parallel zur Drehachse erstreckenden Traverse 15 an, die relativ zur Bremsscheibe ver schieblich geführt ist und zwei Bohrungen parallel zur Bremsscheibenachse auf weist, in welchen zwei mit einem Außengewinde versehene Stellspindeln 17, 19 verdrehbar sind.

Die beiden Stellspindeln 17, 19 wirken jeweils über ein an ihren bremsscheibenab gewandten Enden sitzendes Druckstück 21, 23 auf die zuspannseitig im Bremssattel 5 verschieblich geführte Bremsbacke 9a ein. Mit einer Nachstellvorrichtung 20, die axial verschieblich und drehfest mit einer der beiden Stellspindeln gekoppelt ist und bei jeder Bremsbetätigung bzw. bei jeder Betätigung des Drehhebels über eine Rutschkupplung auf die betreffende Stellspindel einwirkt, wird erreicht, daß das sich infolge Belagverschleiß ändernde Lüftspiel auf einem vorgegebenen Sollwert ver bleibt.

Die von der Nachstelleinrichtung 20 im Falle von Belagverschleiß bewirkte Drehung der Stellspindel 19 wird von der Synchronisationseinrichtung 34 in Form einer Glie derkette auf die andere Stellspindel 17 übertragen, so daß diese um den gleichen Winkel gedreht wird und folglich ihren Abstand zur Bremsscheibe 3 um eine Weg strecke gleichen Betrages verringert wie die Stellspindel 19. An dem von der Brems scheibe abgewandten Ende der Stellspindel 17 ist zur Belagverschleißsensierung eine Sensoreinrichtung 25 mit Drehpotentiometer und Steckeranschluß 27 angeord net.

In die zweite Stellspindel 17 ist eine Mitnehmeranordnung 29 eingesetzt, welche die se Stellspindel drehfest mit der Synchronisationseinrichtung 34 in Form einer Glie derkette koppelt. Die Mitnehmeranordnung 29 umfaßt ein in eine innere Axialverzah nung der Stellspindel 17 eingreifendes Zahnrad 31, das über eine Welle 33 mit der als Gliederkette ausgebildeten Synchronisationseinrichtung 34, die ein Zahnrad 35 antreibt, gekoppelt ist. Im Zusammenspiel mit dem am bremsscheibenabgeandten Ende der Stellspindel 19 angeordneten Zahnrad 37 wird ein Umschlingungsgetriebe gebildet. Die Anordnung des Umschlingungsgetriebes am bremsscheibenabge wandten Ende der Stellspindeln 17, 19 bietet den Vorteil leichter Zugänglichkeit nach einem Abnehmen der bremsscheibenabgewandten, rückwärtigen Abdeckung 38.

Der Bremssattel ist mit einem starren Führungslager 39 sowie mit einem Ausgleichs lager 41 (mit elastischen Elementen 42 und/oder größerem Spiel) axial am Bremsträ ger 43 verschieblich gelagert. Das starre Führungslager 39 weist einen in einer Boh rung des Bremssattels 5 verschieblich geführten Führungsholm 44 auf, welcher seinerseits mit einer mittigen Bohrung versehen ist, in die an dem von der Brems scheibe 3 abgewandten Ende eine Verstelleinrichtung 45 eingreift. In die gestufte Bohrung ist ferner ein Bolzen 46 eingesetzt, mit dem der Führungsholm 44 fest am Bremsträger verschraubt ist.

Die Verstelleinrichtung 45 - die in vergrößerter Form in Fig. 2 zu erkennen ist - um faßt einen in der Bohrung des Führungsholmes zentrisch ausgerichteten Mitnehmer bolzen, auf dem eine relativ zum Mitnehmerbolzen 47 unverdrehbare und axial ver schieblich geführte Mitnehmerschraube 49 angeordnet ist, die ein Gewinde 51 auf weist, welches mit einem Innengewinde 53 des Führungsholmes 44 kämmt. Der Mit nehmerbolzen 47 ragt am bremsscheibenabgewandten Ende des Führungsholmes 44 axial aus diesem heraus und ist in seinem Endbereich mit einem Zahnkopf 47' versehen, auf welchen ein entsprechendes Zahnrad 54 aufgesteckt ist, das von der Gliederkette 34 umschlungen und angetrieben wird. Ein auf dem Mitnehmerbolzen 51 sitzende Buchse 55 dichtet das Führungslager 39 nach außen ab.

Durch die "Verlängerung" der Synchronisationseinrichtung "Kette" 34 zum Mitneh merbolzen 47 ergibt sich auf einfache Weise eine Kopplung zwischen Nachsteller 20 und Verstelleinrichtung 45, so daß die Bremse im nicht betätigten Zustand ein an beiden Reibflächen gleichmäßig nachgestelltes Spiel aufweist. Bei einer Betätigung der Bremse 1 kann der Bremssattel 5 durch die größere Bremskraft gegen die Kraft einer Rückstellfeder 57, welche zwischen einer kopfseitigen Führungsscheibe 59 und einer Buchse 61 über den Mitnehmerbolzen 47 gesetzt ist, aus der Lüftspielstel lung heraus bewegt werden. Bei einem Lösen der Bremse wird der Bremssattel 5 dann durch die Kraft der Feder 57 wieder in die Lüftspielposition verschoben. Rich tung und Betrag des Verstellgewindes 51, 53 sind an die Auslegung des Synchroni sationsgetriebes (Übersetzung und Bauart) so angepaßt, daß bei einer vorgegebe nen Zustellbewegung der Nachstellspindel(n) das Verstellsystem den Bremssattel 5 genau um den halben Betrag der Zustellbewegung in die entgegengesetzte Richtung verschiebt. Führt die Nachstellspindel 19 relativ zum Bremssattel 5 beispielsweise eine Nachstellbewegung von 0,1 mm aus, wird der Sattel 5 relativ zum achsfesten Führungsholm um 0,5 mm in die entgegengesetzte Richtung verschoben.

Alternativ oder optional zu der hier gewählten Ausführungsform könnte die Antriebs kette bei entsprechenden konstruktiven Veränderungen (Verlegung der Kette oder Verlängerung des zweiten Ausgleichslagers) oder einer anderen Art von Antrieb bzw. formschlüssigem Getriebe (z. B. eine Kegelradanordnung) theoretisch auch zum Antrieb des kleiner dimensionierten zweiten Führungslagers 41 genutzt werden. Theoretisch ist es ferner auch denkbar, den Verstellangriff bzw. die Verstelleinrich tung im wesentlichen parallel zu dem Führungsholm 44 anzuordnen.

Die Einstellung der Position des Bremssattels relativ zum Bremsträger zur Erzielung eines gleichgroßen Lüftspieles auf beiden Seiten der Bremsscheibe bei der Brem senmontage oder -reparatur kann auf verschiedene Weise realisiert werden. So ist es denkbar, daß das Kettenzahnrad 54 von Hand vom Zahnkopf des Mitnehmerbol zens abgehoben wird und die Einstellung manuell z. B. mittels einer Fühlerlehre er folgt. Nach erfolgter Einstellung wird das Kettenzahnrad 54 wieder auf den Zahnkopf 47' des Mitnehmerbolzens 47 gesteckt und derart die synchrone Mitnahme der Mit nehmerschraube durch das Nachstellsystem wieder hergestellt.

Alternativ ist es denkbar, daß das Kettenzahnrad 54 während des Einstellvorganges mittels eines äußeren Eingriffes, z. B. durch ein Hochziehen eines von außen zu gänglichen und mit dem Kettenrad verbundenen (hier nicht dargestellten) Knopfes aus der formschlüssigen Verbindung mit dem Mitnehmerbolzen 47 gelöst wird. Nach dem Beenden des Einstellvorganges wird die formschlüssige Verbindung durch Loslassen oder Verschieben des Knopfes wieder hergestellt.

Eine vollständige selbsstätige Anpassung wird erreicht, wenn im Synchronisations antrieb zwischen dem Nachstellsystem und der Mitnehmerschraube der Sattelver stellung eine (hier nicht dargestellte) Überlastkupplung angeordnet ist. Der Brems sattel 5 wird in diesem Fall derart eingestellt, daß bei einem Verstellen des Nach stellers 21 zunächst manuell oder durch mehrmaliges Betätigen der Bremse der am Sattelrücken des Bremssattels 5 angeordnete äußere Bremsbelag mit der Brems scheibe in Kontakt tritt. Bei einem weiteren Verstellen kann die Mitnehmerschraube 49 nicht weiter bewegt werden, da ein weiteres Verschieben des Sattels 5 nicht mehr möglich ist. Bei einer weiteren Verstellung rutscht vielmehr die Überlastkupplung durch, so daß bei stillstehendem Bremssattel 5 die Druckflächen der Betätigungskol ben auf das richtige Lüftspiel eingestellt werden.

Bezugszeichen

1

Scheibenbremse

3

Bremsscheibe

5

Bremssattel

7

Betätigungsvorrichtung

9

Bremsbacken

10

Bremsbeläge

11

Drehhebel

13

Exzenter

15

Traverse

17

,

19

Stellspindeln

20

Nachstelleinrichtung

21

,

23

Druckstücke

25

Sensoreinrichtung

27

Steckeranschluß

29

Mitnehmeranordnung

31

Zahnrad

33

Welle

34

Synchronisationseinrichtung

35

Zahnrad

37

Zahnrad

38

Abdeckung

39

Führungslager

41

Ausgleichslager

42

Elementen

43

Bremsträger

44

Führungsholm

45

Verstelleinrichtung

47

Mitnehmerbolzen

49

Mitnehmerschraube

51

Gewinde

54

Kettenzahnrad

55

Buchse

57

Rückstellfeder

59

Scheibe

61

Buchse

Claims

1. Scheibenbremse, insbesondere pneumatisch betätigte Scheibenbremse für Straßenfahrzeuge, die folgendes aufweist:

a) eine Betätigungsvorrichtung, welche bei einer Bremsbetätigung eine Bremsbacke (9, 10) in Richtung einer Bremsscheibe drückt;
b) einen Schiebesattel (5), der relativ zu einem achsfesten Bremsträger (43) mit wenigstens einem Führungslager (39, 41) verschieblich geführt ist; und
c) eine Nachstelleinrichtung (20) zur Nachstellung des Bremsverschlei ßes;

gekennzeichnet durch

a) eine mit der Nachstelleinrichtung (20) gekoppelte Verstelleinrichtung (45) zur zwangsweisen Verschiebung des Bremssattels (5) relativ zum Bremsträger (43) bei Nachstellbewegungen der Nachstelleinrichtung (20).

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti gungsvorrichtung einen Drehhebel (11) umfaßt, der auf eine Traverse (15) einwirkt, welche bei Bremszuspannungen wenigstens eine oder zwei Dreh spindeln (17, 19) mit jeweils einem zugeordnetem Druckstück (21, 23) in Richtung der Bremsbacke drückt.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Drehspindeln (17, 19) durch eine Synchronisationseinrichtung (34) drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Synchronisationseinrichtung (34) ferner auf die Verstelleinrichtung (45) zur zwangsweisen Verschiebung des Brems sattels relativ zum Bremsträger bei Nachstellbewegungen der Nachstellein richtung (20) einwirkt.

4. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstelleinrichtung (45) ein Verstellgewinde (51, 53) umfaßt, das derart ausgelegt ist, daß die Verstelleinrichtung (45) bei einer Nachstell bewegung der Nachstelleinrichtung (20) den Bremssattel (5) um einen Weg verstellt, dessen Betrag halb so groß ist wie der Betrag des Weges der jewei ligen Nachstellbewegung.

5. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung als Kettenantrieb ausgelegt ist, dessen Kette um ein konzentrisch zur Achse des Führungslagers des Bremssattels angeordnetes Zahnrad (55) geführt ist.

6. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (34) über eine Kegelradanord nung mit der Verstelleinrichtung gekoppelt ist.

7. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (34) über einen Riementrieb mit der Verstelleinrichtung gekoppelt ist.

8. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (34) über ein Zahnradgetriebe mit der Verstelleinrichtung gekoppelt ist.

9. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mitnehmerschraube (49) ein Gewinde (51) aufweist, wel ches in eine mit Innengewinde (53) versehene zentrische Öffnung eines Füh rungsholmes (44) am bremsscheibenabgewandten Ende des Führungslagers (39) eingreift, wobei die Mitnehmerschraube (49) direkt oder indirekt über ei nen Mitnehmerbolzen (47) von der Synchronisationseinrichtung (34) antreib bar ist.

10. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mitnehmerschraube (49) auf dem zentralen Mitnehmerbol zen (47) undrehbar und axial verschieblich geführt ist.

11. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen der Mitnehmerschraube (49) und einer Anlagefläche am Ende des Mitnehmerbolzens (47) angeordnete Feder (57).

12. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß im Synchronisationsantrieb zwischen der Nachstelleinrichtung (20) und der Mitnehmerschraube (49) eine Überlastkupplung angeordnet ist.