DE2127362A1

DE2127362A1 - Verriegelungsvorrichtung fur die Be tatigungsvorrichtung einer Fahrzeug bremse

Info

Publication number: DE2127362A1
Application number: DE19712127362
Authority: DE
Inventors: Albert Charles Birmingham Hill (Großbritannien)
Original assignee: Girhng Ltd , Birmingham (Großbritannien)
Priority date: 1970-06-02
Filing date: 1971-06-02
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1357543A; ZA713302B; US3770084A

Description

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1A/G-39 631

Beschreibung

zu der Patentanmeldung

GIRLING LIMITED Birmingham / England

betreffend

Verriegelungsvorrichtung für die Betätigungsvorrichtung

einer Fahrzeugbremse.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für die Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeugbremse mit einer in der Länge veränderbaren Strebe, einer_:der Strebe zugeordneten Reibungskupplung, welche die Strebe in betätigtem Zustang gegen Verkürzung verriegelt und zwei miteinander in Kupplungsverbindung bringbare und wieder trennbare bewegliche Teile umfasst, die beträchtliches Arbeitsspiel haben, welches bei einer Zugbelastung der Strebe maximal ist, sowie mit einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung für wahlweises Betätigen und Lösen der Kupplung.

Bei einer bereits von der Anmelderin und von anderen vorgeschlagenen Verriegelungsvorrichtung der genannten Art ist eine Feder vorgesehen, welche die Kupplung in eingekuppelten Zustand drückt, und die Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die gewöhnlich einen Hilfszylinder umfasst, hält die Kupplung entgegen der Kraft der Feder'normalerweise in gelöstem Zustand. Bei normalem Betrieb des Fahrzeuges steht der Hilfszylinder unter

backen

Druck, so dass sich die Strebe mit den Brems/ ungehindert verkürzen kann, wenn die Betriebsbremse gelüftet wird. Eine Handbremsbetätigung kann, wenn erforderlich, durch Wegnehmen des Druckes von dem Hilfszylinder bewerkstelligt werden, worauf die Feder die Kupplung einkuppelt, so dass ein Verkürzen der

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Strebe beim nachfolgenden Wegnehmen des Betriebsbremsdruckes verhindert und der Bremsbacken in Anlage an der Trommel gehalten ist.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Betriebsbremsdruck so gross zu machen, dass ein sicheres Parken auch schon vor der Betätigung der Handbremse gewährleistet ist. Dies ist

(gate) zweckmässigerweise mit Hilfe eines "Gattertores* erreicht, an dem die Handbremssteuerung vorbeifahren-muss und dem ein Ventil zugeordnet ist, welches den Betriebsbremsdruck steuert.

Die Anordnung der Feder zum Aufheben des Spiels zwischen den Kupplungsteilen vor Wegnehmen des Betriebsbremsdruckes aus der Arbeitskammer des Radzylinders führt dazu, dass das verbleibende Arbeitsspiel, welches vor der vollen Wirksamkeit der Verriegelung übrig bleibt, verhältnismässig klein ist. Der zu der Arbeitskammer der Handbremssteuerung gespeiste Betriebsbremsdruck muss deshalb nur geringfügig grosser sein als der zum Anlegen der Bremsbacken für sicheres Parken erforderliche Druck. Wenn zum Zeitpunkt der Betätigung der Verriegelungsvorrichtung oder Parksperre der Druck in der Arbeitskammer diesen Druck überschreitet, kann die Verriegelung nachfolgend nicht mehr einfach durch Vorbeibewegen der Handbremssteuerung an dem "Gattertor" gelöst werden. Wenn weiterhin nach dem Parken die Betriebsbremse (Fussbremse) betätigt wird, könnte die * Verriegelungsvorrichtung verlängert werden', um die Bremse bei einer grösseren Bremsbackenbetätigungskraft zu verriegeln, und wenn dieses mit einer zusätzlichen Druckkraft auf die Verriegelungsvorrichtung aufgrund von Abkühlen der Bremstrommel einhergeht, könnte der Betriebsbremsdruck, der auf die Parkperiode folgend durch Fussbe tat igung aufgebrachte Betriebsbremsdruck zum Lösen der Bremse nicht genügen.

Die Erfindung zielt auf eine Verringerung oder gänzliche Verhinderung dieser Schwierigkeiten ab und ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung so getroffen ist, dass das Arbeitsspiel erst aufgehoben wird, wenn die Kupplungsbe-

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tätigungsvorrichtung zum Einkuppeln der Kupplung betätigt und die Strebe einer Druckbeanspruchung unterworfen ist.

Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich eine verhältnismässig lange Relaxation zwischen der Betätigungsstellung und der Verriegelungsstellung der Bremsbacken mit einem entsprechend grossen Unterschied für die auf die Bremsbacken aufzubringenden Betätigungskräfte bei diesen beiden Stellungen.

Die Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung kann in dem Radzylinder einer Bremse untergebracht oder als getrennte Baueinheit ausgebildet sein, um z.B. zwischen einem Bremsbacken und einer Stützplatte oder zwischen entgegengesetzten Bremsbacken einer Bremse zu wirken.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen hydraulischen Radzylinder mit einer Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung im Axialschnitt;

Fig. 2 einen abgewandelten Radzylinder ebenfalls im Axialschnitt; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung mit der Bremsbackenbetätigungskraft über dem Hubweg des Radzylinderkolbens.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Radzylinder ist ein bei Fahrzeug-Trommelbremsen mit zwei Bremsbacken üblicherweise verwendeter doppelt wirkender Zylinder. Er umfasst ein Gehäuse oder einen Zylinderkörper 1 mit gegenläufigen Kolben 2 und 3, die voneinander·unabhängig abgedichtet sind und an ihren einander zugewandten Enden dem in einer zentralen Arbeitskammer 4 wirkenden Druck ausgesetzt sj,nd. Die Arbeitskammer 4 wird über einen Druckeinlass 6 mit Bremsflüssigkeit versorgt und ist durch ein rohrförmiges Glied 10 abgegrenzt, welches sich gleitend und abgedichtet durch die Kolben 2 und 3 erstreckt. An den Enden des Gehäuses 1 ist ein Paar von .-gegenläufigen, lastübertragenden Gliedern in Form von Stösseln 7 und 8 angeordnet,

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welche an den einander zugewandten Enden zweier Bremsbacken oder Bremsbackenträger angreifen. Der in den Figuren linke Kolben 2 liegt mit seinem äusseren Ende unmittelbar an dem' Stössel 7 an, während der andere Kolben 3 seinen Stössel 9 über ein dazwischen angeordnetes Ringteil 11, ein Axiallager 12 und eine federnde*-Überlastsicherung in Form einer Tellerfeder-Packung 13 beaufschlagt. Die Tellerfedernder Packung sind abwechselnd umgekehrt bezüglich ihrer Konizität angeordnet.

. - Das Ringteil 11 ist Teil einer längenveränderbaren Strebe, deren anderes Teil von einer Spindel 14 gebildet ist, die mit dem Ringteil 11 in selbsthemmungsfreier Schraubenverbindung steht. Die Gewindegänge der Schraubenverbindung haben einen kleinen Reibkoeffizienten, der jedoch gross genug ist, um freie relative Drehung zum Beispiel bei senkrechter Anordnung der Strebe zu verhindern.

Das linke Ende der Spindel trägt einen Kopf 18, dessen Aussenflache eine Kupplungs-Reibungsflache ist, welche mit der benachbarten Innenfläche 19 des linken Stössels 7 zusammenwirkt und von dem Kolben 21 in einem hydraulischen Hilfszylinder beaufschlagbar- ist. Der Hilfszylinder 22 ist im Stössel 7 ausgebildet und über einen Kanal 23 mit Druck versorgt. Die Innenseite des Kopfes 18 ist von einem Nadellager 20 U^⁺-",rstützt, das an einem geschlitzten Ring 16 anliegt. Der Kopf hat. ein verhältnismässig grosses Axialspiel zwischen der Kupplungsfläche 19 und der Laufbahn des Nadellagers 20. Die Laufbahn des Nadellagers 20 kann ein mit Polytetrafluoräthylen imprägnierter oder beschichteter Ring sein, oder es kann eine andere, geringe Reibung aufweisende Anordnung vorgesehen sein.

Der Kolben 21 wird von einer Feder 21A nach aussen, d.h. vom Kopf 18 weggedrückt.

In normalem Betriebszustand des Radzylinders steht die Kammer 22 unter Druck und der Kolben 21 hält den Kopf 18 der Spindel 14 gegen das Nadellager 20 gedrückt, so dass die Kupplungsfläche am Kopf 18 von der Kupplungsfläche 19 am Stössel 7

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entfernt ist und die Spindel sich daher relativ zum Ringteil 11 verdrehen kann, das mittels eines entfernbaren Stiftes 26 an einer Drehung gehindert ist. Wird die Kammer 4 zur Betriebsbremsung unter Druck .gesetzt, so werden die Kolben 2 und 3 und von diesen die Stössel 7 und 8 auseinanderbewegt, um die Bremsbacken an die Trommel anzulegen. Wenn der Betriebsbremsdruck nachgelassen wird, v/erden die Kolben und Stössel mittels der Bremsbackenrückholfedern in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt. Diesen Bewegungen der Stössel auseinander und zueinan- · der folgt die Strebe 11, 14, weil das Ringteil 11 gezwungen wird, den Bewegungen des Kolbens 3 und des Stössels 8 zu folgen und die Spindel 14 durch das Nadellager 20 dazu gezwungen wird, der Bewegung des Stössels 7 zu folgen. Das selbsthemmungsfreie Gewinde veranlasst die Spindel während dieser relativen axialen Bewegungen zwischen Spindel und Ringteil zu entsprechenden Drehungen.

er Wenn der Fahrer das Fahrzeug parken will, betätigt/ein

Steuerventil, um die Kammer 4 unter Druck zu setzen und darauf bei Aufrechterhalten dieses Druckes die Kammer 22 von Druck zu entlasten. Dadurch wird der Kolben 21 unter der Wirkung der Feder 21A zurückgeschoben. Der Druck in der Kammer 4 wird dann verringert und die Stössel 7 und 8 werden unter der Wirkung der Bremsbackenrückholfedern, der Nachgiebigkeit der Bremsbacken und der Trommel sowie unter gewissen Umständen der Überlastsicherung 13 zusammengepresst. Diese Druckkräfte werden von den Stösseln auf die Strebenteile 11 und 14 übertragen, und das Spiel zwisehen der Kupplungsfläche 19 am Stössel 7 und der . Kupplungsfläche am Kopf 18 wird aufgehoben, um die Reibkupplung einzukuppeln. Jedes weitere Spiel (z.B. von Herstellungstoleranzen herrührendes Spiel) in dem selbsthemmungsfreien Schraubengewinde v/ird ebenso aufgehoben und die Strebe verharrt nun in ihrem verlängerten Zustand.

Um die Parkbremse zu lösen, wird die Kammer 22 unter Druck gesetzt, wodurch die Reibkupplung gelöst wird, so dass die Spindel wieder relativ zu dem Ringteil sich drehen kann. Die

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Axialkräfte, die auf die Strebe zurück übertragen werden können, sind durch die nachgiebige Überlastsicherung 13 begrenzt. Diese ist so gestaltet, dass sie bei einer bestimmten Druckbelastung die Federauslenkung Null aufweist und dann bis zu einer, verhältnismässig geringen Federbelastung nachgeben kann. Ohne diese Überlastsicherung wäre es möglich, dass die auf die Strebe übertragene Axiallast die in dem Hilfszylinder aufbringbare Axialkraft übersteigt. Beispielsweise können sehr grosse Axiallasten entstehen, wenn die Strebe bei überhitzter Bremstrommel verriegelt wird und darauf die aufgrund der thermischen Kontraktion entstehenden Druckkräfte auf die Bremsbacken übertragen ^ werden. Wenn trotz dieser Vorsichtsmassnahme die Strebe verriegelt bleiben sollte, können die Strebenteile durch Entfernen des Stiftes 26 zu einer relativen Drehung freigegeben werden.

In einigen Fällen kann es wünschenswert' sein, die mögliche Verformung der Tellerfedern 13 unter hoher Belastung durch zweckmässige Gestaltung der anliegenden Teile zu begrenzen, so dass diese für eine Begrenzung einerAuslenkung der Tellerfedern über einen vorbestimmten Wert hinaus sorgen. Beispielsweise kann das Spiel A so bemessen werden, dass es der gewünschten maximalen Auslenkung des Tellerfederpaketes entspricht.

Durch Vorsehen eines verhältnismässig grossen Spiels zwi- w sehen den Kupplungsflächen der Reibungskupplung und Gestaltung derart, dass dieses Spiel nicht aufgehoben wird, bis der Kolben 21 zurückgezogen wird und der Betriebsbremsdruck in der Arbeitskammer gelüftet ist, so dass die Strebe durch die Bremsbackenrückholfedern einer Druckbelastung ausgesetzt wird, wird ein verhältnismässig grosser Gesamt-Stösselweg zwischen den Zuständen "Bremsbacken angelegt" und "Bremsbacken verriegelt" geschaffen.

Aufgrund der nunmehr möglichen grosseren Relaxations-Bewc— . gung ist es notwendig, einen höheren Druck bei der Bremsbackenbetätigung aufzuwenden, um bei verriegelten Bremsbacken den erf or dsrliohen Mindasiansprecheffekt der Bremsbacken zu. erzielen. Dies wird

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sehr einfach durch Anwendung eines einfachen Handsteuerventils erreicht, welches der Fahrer zum Farken betätigt, und das den Vorteil hat, dass der darüber ausgeübte Druck normalerweise wesentlich höher ist als derjenige, den der Fahrer über die Fussbremse ausübt. Dadurch wird das Risiko verringert, das der Fahrer bei scharfem Bremsen mittels der Fussbremse gleichzeitig die Verriegelung betätigt. Dies sei an einem einfachen Beispiel veranschaulicht, bei dem ein Vierradfahrzeug einen Bremsdruck zum Bremsen aller vier Räder von etwa 56 kp/cm (800 psi) benötigt. Wenn das Fahrzeug wie üblich unter Anlegen von zwei Bremsen geparkt ist, entspricht der erforderliche Kraftaufwand zum Bewegen der Bremsbacken der Parkbremsen einem Bremsdruck in diesen beiden Bremsen in der Grössenordnung von 91 kp/cm (1300 psi). Um die oben angegebene Relaxatkn der Stössel zu erzielen, müsste ein Druck von etwa 105 kp/cm (1500 psi) aufgebracht werden, bevor die Verriegelung durch Abbauen des Druckes in der Hilfskammer 22 betätigt würde. Die Verriegelung wird wirksam, d.h. alle Spiele (und alle konstruktionsbedingten Verformungen ) werden bei einer Bremsbackenbetätigungskraft

entsprechend 91 kp/cm (I300 psi) aufgehoben.

Dieso?endgültige Verriegelungszustand ist so berechnet, dass die Tellerfedern 13 ausgehend von ihrem normalen vorgespannten Zustand unter einer kleinen Auslenkung stehen, um eine grössere Auslenkung bei thermischer Kontraktion der Trommel zu ermöglichen. Wenn natürlich eine derartige Kontraktion stattfindet, ist die wirksame Bremsbackenbelastung bzw. der zum Lösen der Bremsbacken erforderliche Aufwand und die entsprechende Verformung der Tellerfedern grosser, wenn die Trommel vollständig abgekühlt ist.

Bei einer einfachen Steueranlage zur Verwendung in der oben beschriebenen Weise wird Druck von einem Speicher bei z.B. 140, kp/cm (2000 psi) zu den Radzylindern mittels eines Tretventils oder dgl. und von dort in den Einlass eines Umschaltventils, dessen Auslass mit dem Zylinderraura 4 verbunden ist. Für die Handbremsung ist ein handbetätigtes "h"-Gatterventil vorgesehen, das in einer Richtung aohaltbar ist, um Druck zur

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anderen Seite des Umschaltventils zu speisen, und in Richtung rechtwinklig dazu, um den Druck in der Hilfskammer zu reduzieren. Der Punkt, an dem der Druck in der Hilfskammer 22 reduziert werden kann, entspricht einem Druck von 105 kp/cm (1500 psi) in der Leitung des Ums ehalt vent ils, so dass die Hilfskammer 22 nur bei einem Leitungsdruck von 105 kp/cra (1500 psi) von Druck entlastet und wieder unter Druck gesetzt werden kann.

Das Umschaltventil lässt den höheren Einlassdruck in dem . Falle durch, dass sowohl die Fussbremse als auch das Handsteuerventil gleichzeitig betätigt werden.

Fig. 2 zeigt einen mit demjenigen nach Fig. 1 ähnlichen hydraulischen Radzylinder, und entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Ausführung nach Fig. 2 weist eine abgewandelte Hilfskammer auf , die zu einer einfacheren Bearbeitung gestaltet ist und bei der vermieden ist, dass die Kolbendichtung 27 über die Nut eines Federringes geschoben werden muss, wie es bei der Ausführung nach Fig. 1 mit dem Federring 21A erforderlich ist.

Fig. 3 zeigt in einer graphischen Darstellung die Bremsbackenandrückkraft über dem Kolbenweg und gilt für beide be- f schrejibenen Ausführungen. Im Bereich a bis b ist ein grosser Kolbenweg erforderlich, der nur von einem kleinen Anwachsen der erforderlichen Bremsbackenandrückkraft begleitet ist, solange der Bremsbacken in Berührung mit der Trommel gebracht wird. Im Bereich b bis d wächst die Bremsbackenandrückkraft bei einer geringfügigen Zunahme des Kolbenhubes stark an. In diesem Bereich findet die normale Fuss- oder Betriebsbremsung statt, z.B. bei c. Im Bereich d bis i werden die Tellerfedern zunehmend zusammengedrückt, so dass sich die Bremsbackenandrückkraft nur geringfügig verändert, während der Kolbenweg sich. stark verändert. Die Handbrems-Gattersteuerung gewährleistet Parken in einem Bereich mit Kolbenstellungen zwischen f und k. Im Bereich ί bis j wächst die Bremsbackenandrückkraft mit dem Kolbenhub wieder stark an, da· die Tellerfedern zwischen dem

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Kolben und dem Stössel nicht mehr nachgeben. Wenn die Reibungs-

zusarnmenwirlct, kupplung mit der derart verlängerten Verriegelungsvorrichtung/ die der maximalen vom Fahrer ausübbaren Pedalkraft entspricht, kann die Bremse ohne Auseinandernehmen nicht gelöst werden, wenn nicht die Lösebewegung grosser oder gleich der Zusammenziehung der Trommel nach Abkühlung ist.

Der Punkt g in der graphischen Darstellung deutet denjeni-

bei
gen Punkt an, dem die Verriegelung bei früheren Vorschlägen stattfindet, nachdem alle vorhandenen Spiele an der Stelle f aufgehoben worden waren.

große Das an der Kupplung vorgesehene/Spiel ist genau bemessen

und gesteuert, weil die freie axiale Bewegung des Kopfes 18 durch mechanische Anschläge in Form der Kupplungfläche 19 am Stössel 7 und der Kupplungsfläche am Kopf 18 sowie am geschlitzten Ring 16 begrenzt ist.

-Ansprüche-

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Claims

ANSPRÜCHE

\U/ Verriegelungsvorrichtung für die Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeugbremse mit einer in der Länge veränderbaren Strebe, einer der Strebe zugeordneten Reibungskupplung, welche die Strebe in betätigtem Zustand gegen Verkürzung verriegelt und zwei miteinander in Kupplungsverbindung bringbare und wieder trennbare bewegliche Teile umfaßt, die beträchtliches Arbeitsspiel haben, welches bei einer Zugbelastung der Strebe maximal ist, sowie mit einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung für wahlweises Betätigen und lösen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung so getroffen ist, daß das Arbeitsspiel erst aufgehoben wird, wenn die Kuppiungsbetatigungsvorrichtung (21) zum Einkuppeln der Kupplung (18, 19) betätigt und die Strebe (11, 14) einer Druckbeanspruchung unterworfen ist.

2, Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplungsbetätigungsvorrichtung einen druckmittelbetätigten Kolben (21) umfaßt, der in einem in einem lastübertragenden Glied (7)angeordneten Zylinder (22) arbeitet und eine das eine Kupplungsglied bildende Kupplungsfläche (19) hat, daß das andere Kupplungsglied (18) an einem Teil (14) der Strebe (11, 14) ausgebildet ist und daß Anschläge (19, 16) zum Begrenzen der axialen Bewegung des Strebenteiles (•14) gegenüber dem lastübertragenden Glied (7). vorgesehen sind, welche das Bewegungsspiel des Strebenteiles und damit das Arbeitsspiel der Kupplung (18, 19) bestimmen»

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine den Kolben (21) von dem Strebenteil (14) wegspannende Feder (21A) vorgesehen ist.

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4· Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3," bei der die Strebe über eine vorgespannte Druckfeder mit begrenztem Federweg auf ein weiteres lastübertragendes Glied wirkt, dadurch gekennzeichnet , daß das Arbeitsspiel zwi« sehen den Kupplungsteilen (18, 19) kleiner als der Pederweg der
vorgespannten Druckfeder (13) ist,

5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die in den hydraulischen Radzylinder einer Innenbackentrommelbremse eingebaut ist.

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