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Selbsttätige Bachstellvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für einen drukmittelbetätigten Arbeitskolben,
der mittels einer Nachstellmutter und einer Gewindespindel in einem Arbeitszylinder
abgestützt ist, mit einer Verdreh-einrichtung zum Verdrehen der Nachstellmutter
oder Gewindespindel nach Überwindung eines IJüftspiels durch den Arbeitskolben.
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Solche Nachstellvorrichtungen werden beispielsweise für Scheibenbremsen
und Trommelbremsen in großer Itnzahl verwendet. Die genannte Ausführungsform ist
in der DT-OS 1 941 080 beschrieben.
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Die durch die DT-Os 1 941 080 vorbekannte Nachstellvorrichtung hat
eine Verdraheinrichtung mit einer Nachstellmutter, die von einer Druckfeder in Betätigungsrichtung
vorgespannt ist. Die Nachstellmutter liegt mit einem Reibkonus gegen eine konische
Fläche des Arbeitskolbens an. Die Gewindespindel hat Steilgewinde, so daß die Nachstellmutter
aufgrund der durch die Druckfeder auf sie einwirkenden axialkraft das Bestreben
ha-t, sich zu verdrehen. Eine Drehbewegung wird aber verhindert, solange die Nachstellmutter
mit ihrem Reibkonus gegen die genannte konische Fläche des Ärbeitskolbens anliegt.
ei Bremsbetätigung entfernt sich die konische Fläche von dem Reibkonus der Nachstellmutter,
so daß diese unter Drehung dem Arbeitskolben folgt und die gewünschte Nachstellung
herbeigeführt wird.
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Die Notwendigkeit der Verwendung einer Gewindespindel mit Steilgewinde
bedeutet einen großen Nachteil. Um die auftretenden hohen Axialkräfte übertragen
zu können, nissen mehrere Gewindegange vorgesehen werden, wodurch sich die Geuindeherstellung
verteuert. Die Lastverteilung auf die einzelnen Gänge ist ungleichmäßig, so daß
der Wirkungsgrad der Kraftübertragung zwischen den Gewindeflanken schlecht ist.
Aus letzterem Grunde ist es notwendig, eine starke Feder vorzusehen, wodurch die
Anordnung beträchtlich verteuert wird.
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Um die ITotwendigkeit eines Steilgewindes zu vermeiden, sind auch
schon Nachstellvorrichtungen entwickelt werden, bei denen eine Nachstellhülse mittels
eines schrägen Schlitzes über einen in diesen hineinragenden Stift die Nachstellmutter
auf der Nachstellspindel verdreht. Eine solche Nachstellvorrichtung ist in der DD-OS
2 218 929 beschrieben. Obwohl solche Nachstellvorrichtungen sich in der Praxis bewährt
haben, haften ihnen doch beträchtliche Nachteile an. Es ist erforderlich, daß die
Nachstellhülse beim Arbeitshub des Arbeitskolbens dem Kolben unter Drehung folgt
und beim Rückhub derart gegen einen Reibkonus anliegt, daß sie sich nur axial verschiebt.
Dieser Bewegungsablauf bedingt sehr hohe Fertigungsgenauigkeit. Außerdem muß eine
die Nachstellhülse bewegende Peder hinsichtlich ihrer Kraft sehr genau auf die übrigen
Komponenten der Nachstellvorrichtung abgestimmt sein, damit keine Störgrößen auftreten.
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Schließlich ist durch die Dt-OS 1 625 83 auch schon eine flachstellvorrichtung
mit einer Drehdruckfeder bekannt geworden, bei der die Drehdruckfeder eine Gewindespindel
aus einem Arbeitskolben herausschraubt, wenn dieser nach Überwindung eines Lüftspiels
einen größeren Arbeitshub zurücklegt. Auch bei dieser Nachstellvorrichtung ist der
konstruktive Aufwand und die erforderliche Abstimmung der Kraft der Drehdruckfeder
mit der Kraft eines sogenannten roll-Rings problematisch.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstellvorrichtung
der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß auch bei Verwendung einer Gewinde
spindel mit selbsthemmendem Gewinde keine eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordernden
Bauteile vorgesehen werden müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Verdreheinrichtung
ein durch den Hub des Arbeitskolben in axialer Richtung kraftbeaufschlagbares Bauteil
mit sich quer zur Richtung der Kraftbeaufschlagung erstreckenden geneigten Kurvenflächen
vorgesehen ist und die Kraftbeaufschlagung über aui den Kurvenflächen aufliegenden
Kugeln erfolgt.
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Diese Gestaltung ermöglicht es, daß eine Drehbewegung erzeugt wird,
sobald der Arbeitskolben das Lüftspiel überwindet. Es sind keinerlei Reibbremsen
erforderlich, was hohe Fertigungsgenauigkeiten bedingen würde. Sobald der Hub des
Arbeitskolbens das liüftspiel überwindet, wird die Verdreheinrichtung kraftbeaufschlagt
und führt die gewünschte Verdrehung der Nachstellmutter oder Gewinde spindel durch
Die Montage der erfindungsgemäßen Nachstellvorrichtung ist sehr einfach. Das Übersetzungsverhältnis
kann auf leichte Weise durch Veränderung der Neigung der Kurvenflächen den gewünschten
Betriebsbedingungen angepaßt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entfernen sich
die Kurvenflächen zunächst von einer Ebene quer zur Kraftbeaufschlarng und nähern
sich ihr dann wieder an, und die Iiugeln sind durch Druckfedern an einer Seite der
Kurvenflächen gehalten. Durch diese Gestaltung der Kurvenflächen windet die Nachstellung
nur solange statt, wie sich die Kugeln gegen die Kraft der Druckfedern bis nu dem
an weitesten in a7ialer Richtung von der Anfangsstellung entfernten Stelle bewegen.
Auch bei einem größeren Arbeitshub des Arbeitskolbens ist damit das l.aß der
Nachstellung
begrenzt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß auftretende Dehnungen beispielsweise
des Sattels der Bremse, nicht mit nachgestellt werden, was zu einem Festsetzen der
Bremse führte.
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Eine vorteilhafte Gestaltung der Nachstellvorrichtung für Trorsmelbrelasen,
bei denen in einem Arbeitszylinder zwei Arbeitskolben angeordnet sind, ist im Anspruch
3 gekennzeichnet. Sie bietet den Vorteil, daß die Nachstellung beider Kolben durch
eine einzige Nachstellvorrichtung erfolgt.
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Weitere Herkmale der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die besonderen Vorteile gehen aus der nachfolgenden Deschreibung hervor, in der
anhand der Zeichnung drei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.
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In der Zeichnung zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil einer
Scheibenbremse mit der erfindungsgemäßen Wachstellvorrichtung; Figur 2 einen Schnitt
entlang der Linie II II gemäß Figur 1; Figur 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles
III nach Figur 2, Figur 4 einen Schnitt durch eine Scheibenbremse mit einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemaße Nachstellvorrichtung; Figur 5 einen Längsschnitt
durch einen Arbeitszylinder einer Trommelbremse mit Arbeitskolben, in denen die
erfindungsgemäße Nachstellvorrichtung angeordnet ist; Figur 6 eine vergrößerte Darstellung
der Kurvenflächen, wie sie in Figur 3 wiedergegeben sind bei unbetätigtem Arbeitskolben;
Figur 7 die Kurvenflächen nach Figur 6 bei maximalem ihib des Arbeitskolbens.
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Es sei zunächst das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Die Figur zeigt schematisch einen Arbeitskolben 1, der in einem Arbeitszylinder
2 angeordnet ist. Der Arbeitskolben 1 liegt ge-3 gen einen Bremsbelag an. Dieser
Bremsbelag 3 wird bei Bremsbetätigung gegen eine Bremsscheibe 4 bewegt, so daß das
gewünschte Bremsmoment erzeugt werden kann.
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Die Nachstellvorrichtung besteht aus einer Gewindespindel 5, die drehfest
im Arbeitszylinder 2 befestigt ist. Auf der Gewinde spindel 5 ist eine Nachstellmutter
6 aufgeschraubt. Die Nachstellmutter 6 liegt mit einer der Betätigungsrichtung des
Arbeitskolbens 1 zugewandten Stirnfläche 7 gegen den Arbeitsltolben 1 an. Die Nachstellung
kommt dadurch zustande, daß bei einem zu großen Lüftspiel des Arbeitskolbens 1 die
Nachstellmutter 6 auf der Gewindespindel 5 verdreht wird und damit die Rückbewegung
des Arbeitskolbens 1 begrenzt. Zur Verdrehung der Bachstellmutter dient eine Verdreheinrichtung
8. Diese besteht im wesentlichen aus einem Bund 9 der Nachstellmutter 6. Der Bund
9 weist eine der Betätigungsrichtung des Arbeitskolbens 1 abgewandte Stirnflache
10 auf, auf der Kurvenflächen 11,12 und 13 angeordnet sind. Dieses Merkmal ist den
Figuren 2 und 3 arn deutlichs-ten zu entnehmen. Die Rurvenflachen 11, 12 und 13
sind aus der Ebene quer zur Richtung der Kraftbeaufschlagung heraus geneigt. Die
l-iraftbeaufschlagung erfolgt mittels Kugeln 14,15 und 16, die mittels eines Käfigs
17 gegen die Kurvenflächen 11,12 und 13 gehalten sind.
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Zwischen zwei durch Absätze im Arbeitskolben 1 gebildeten Anschlägen
18 und 19 ist eine Druckfeder 20 gefesselt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist in jedem der Anschläge 18 und 19 ein Ring 21 und 22 eingelegt. Zwischen dem
dem Safig 17 zugewandten Ring 21 und dem Käfig 17 ist Spiel vorgesehen. Es handelt
sich hierbei um das Lüftspiel 23 des Arbeitskolbens 1.
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Zu erwähnen ist noch, daß der dem Käfig 17 abgewandte Ring 22 als
geschlitzter Federteller ausgebildet sein kann, so daß er die Funktion einer Ausreißsicherung
für die Nachstellvorrichtung auszuüben vermag.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen, daß die Kugeln 14,15 und 16 mittels schfacher
Druckfedern 40,41 und 42 in eine Anfangsstellung gehalten werden.
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Diese Anfangsstellung ist in der Figur 6 vergrößert wiedergegeben.
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Die beschriebene Nachstellvorrichtung gemß den Figuren 1 bis 3 sowie
6 und 7 wirkt wie folgt. Bei Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens 1 kann sich
dieser zunächst ungehindert un das Lüftspiel 23 in Betäti gungsrichtung, d.h. in
der Zeichnung gesehen nach links bewegen. Sobald der Ring 21 gegen den Käfig 17
anliegt, wird dieser Käfig 17 durch die Druckfeder 20 mit Kraft beaufschlagt. Infolge
der Neigung der Kurvenflächen 11,12 und 13 bewegen sich die Kugeln 14, 15, 16 je
nach Größe des noch auftretenden Arbeitshubs bis in die in Figur 7 dargestellte
Stellung. Dabei verdreht sich die Nachstellmutter b.
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Dies führt zu der gewünschten Nachstellung. Ein größerer arbeitshub
wird nicht mehr nachgestellt. Bei Druckabbau bewegt sich der Arbeitskolben 1 zurück,
bis er wieder gegen die Stirnfläche 7 der Nachstellmutter 1 anliegt. Die Kugeln
14,15,16 werden durch die Feder 40,41,42 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt.
Der vollständige Ärbeitshub wird niemals nachgestellt, da durch die Anordnung der
knschläge 18 und 19 in Arbeitskolben 1 immer ein Büftspiel 23 zwischen dem Käfig
17 und dem Ring 21 gewährleistet ist.
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Das Ausführugsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von den zuvor
beschriebenen dadurch, daß die Gewindespindel 5 im Arbeitszylinder 2 nicht drehfest
angeordnet ist; sie ist vielmehr verdrehbar und kann in Betätigungsrichtung axial
bevegt werden. Genau wie beim ersten Ausfühnrngsbeispiel
ist auf
der Gewindespindel 5 eine Nachstellmutter 6 geschraubt, die mit einer Stirnfläche
7 gegen den Arbeitskolben 1 anliegt. Die Ifachstellmutter 6 darf sich allerdings
nicht drehen können.
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Sie ist deshalb mittels einer Verdrehsicherung 24 mit dem Arbeitskolben
1 verbunden. Diese Verdrehsicherung muß natürlich eine axiale Bewegung des Arbeitskolbens
1 zulassen. Die anhand des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 beschriebene Druckfeder
20 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel einerseits zwar auch gegen einen Ring 22
an, der sich in einem Anschlag 19 des Arbeitskolbens 1 abstützt, andererseits wirkt
sie aber nicht gegen einen weiteren Anschlag des Arbeitskolbens, sondern gegen eine
der Betätigungsrichtung des Arbeitskolbens 1 abgewandte Stirnfläche 25 eines Bundes
26 der Nachstellmutter 6. Auf diese Weise ist die Nachstellmutter 6 stets in Betätigungsrichtung
des Arbeitskolbens 1 vorgespannt.
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Die Gewindespindel 5 stützt sich-mit einem Bund 27 gegen eine der
Betätigungsrichtung des Arbeitskolbens 1 zugewandte Stirnfläche 28 des Arbeitszylinders
2 ab. Der Bund 27 hat eine der Betätiglllgsrichtung des Arbeitszylinders 1 zugewandte
Stirnfläche 29, auf der die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Kurvenflächen 11,12,13
angeordnet sind.
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Genau wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen gegen
diese IrLurvenflächen 11,12 und 13 die Kugeln 14,15 und 16 an, von denen die Kugeln
14 und 15 in der Figur 4 dargestellt sind. Ebenfalls in völliger Übereinstimmung
mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbei spiel werden die Kugeln 14,15 und 16
durch einen Käfig 17 gegen die Kurvenflächen 11,12 und 13 gehalten. Zwischen diesem
Käfig 17 und einem Sprengring 30 im Arbeitszylinder 2 ist ein :6üftspiel 31 vorgesehen.
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Das Ausfühnrngsbeispiel nach Figur 4 wirkt wie folgt. Bei Druckbeaufschiagung
des Arbeitszylinders 2 bewegt sich der Arbeitskolben 1 unmittelbar
in
Betätigunsrichtung, d.h. in der Zeichnung gesehen nach links. Die druckfeder 20
wirkt dabei auf die Stirnfläche 25 der Nachstellmutter 6, so daß diese sofort der
Bewegung des Arbeitskolbens 1 folgt. Die Nachstellmutter 6 nimmt ebenfalls die Gewindespindel
5 mit.
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Die Gewindespindel 5 folgt der Nachstellmutter 6, solange, bis das
Züftspiel 71 zwischen dem Käfig 17 und dem Sprengring 30 überwunden ist. Danach
wird eine axiale Kraft auf die Kugeln 14,15 und 16 ausgeübt, die dann gegen die
in den Figuren 2 und 3 dargestellten geneigten Kurvenflächen 11,12 und 13 gepreßt
werden, was zu der anhand des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 beschriebenen Drehbewegung
führt.
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Bei dem Ausführugsbeispiel nach Figur 3 kommt jedoch keine Verdrehung
der Nachstellmutter 6, sondern eine Verdrehung der Gewindespindel 5 zust.nde. Diese
schraubt sich dann aus der gegen Verdrehen gesicherten Nachstellmutter 6 heraus.
Dadurch wird die Rückbewegung des Arbeitskolbens 1 begrenzt.
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Nunmehr sei das Ausführugsbeispiel nach Figur 5 erlutert. Bei dieser
Ausführungsform der Erfidung sind in einen Arbeitszylinder 2 ein Arbeitskolben 1
und ein weiterer Arbeitskolben 1 angeordnet. Der Arbeitskolben 1 ist fest mit der
Gewindespindel 5 verbunden, auf der - wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren
1 bis 3 - eine Nachstellmutter 6 aufgeschraubt ist. Die Nachstellmutter 6 hat einen
Bund 32 mit einer der Betätigungsrichtng des Arbeitskolbens 1 zu<et ndten Stirnfläche
33, auf der die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Kurvenflschen 11, 12 und 1
3 angeordnet sind. Gegen diese Kurvenflächen 11, 12 und 13 liegen wiederum Kugeln
14, 15 und 16 an, von denen die Kugeln 14 und 15 in der Fi,elr 5 dargestellt sind.
Die Kugeln 14,15 und 16 werden von einem Bauteil 34 umgriffen, das in den zweiten
Arbeitskolben 1' hineinragt. Dls Bauteil 34 hat an seinem dem Arbeitskolben 1 abgewandten
Ende einen Anschlagbund 35. Im Arbeitskolben 1' ist genau wis beim Ausführungsbeispiel
nach Figur 1 eine Druckfeder 20 zwischen zwei Anschlägen 18 und 19 angeordnet. Ebenfalls
stützt sich die Druckfeder
gegen Ringe 21 und 22 ab, die ihrerseits
gegen die zuvor genannten Anschläge 18 und 19 anliegen. Zwischen dem den Betätigungskolben
1 abgewandten Ring 22 und dem Anschlagbund 35 ist ein Lüftspiel 36 vorgesehen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 wirkt wie folgt. Zunächst sei
zum rascheren Verständnis davon ausgegangen, daß der Kolben 1' stillsteht und nur
der Kolben 1 sich bewegte. Bei Druckbeaufschlagung verlagert sich der Arbeitskolben
1 in der Zeichnung gesehen nach links.
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Er nimmt nach Überwindung eines Spiels in den Gewindegängen der Gewinde
spindel 5 die Nachstellmutter 6 mit sich. Dabei wirken die Kurvenflächen 11,12 und
3 gegen die Kugeln 14,15 und 16 und bewegen diese ebenfalls in Betätigungsrichtung.
Das Bauteil 34 wird zunächst ebenfalls mitgenormen, bis daß das Lüftspiel 36 überwunden
ist. ch Überwindung dieses Lüftspiels 36 wird die Druckfeder 20 zusammenge preßt.
Die Kugeln 14,15 und 16 werden druckbeaufschlagt, was zu einer Verdrehbewegung der
Nachstellmutter 6 führt.
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Nunmehr sei angenommen, daß der Arbeitskolben 1 stills-teh-t und sich
nur der Arbeitskolben 11 bewegt. Bevor irgendeine Auswirkung auf die Nachstellvorrichtung
eintritt, muß das Lüftspiel 36 überwunden werden.
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Sobald das geschehen ist, versucht das teil 34, die Kugeln 14,15 und
16 in der Zeichnung gesehen nach rechts zu belegen. Ist das Lüftspiel zwischen der
Nachstellmutter 6 und der Gewindespindel 5 -überwundo-n, werden di-e Kugeln 14,15
und 16 kraftbeaufschlagt und es kommt zu der Verdrehbewegung der Nachstellmutter
6.
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In der Praxis bewegen sich natürlich die beiden Arbeitskolben 1 und
1' gleichzeitig, so daß die zuvor beschriebenen Bewegungsabläufe gleichzeitig stattfinden.