DE2510193A1 - Druckmittelbetaetigte scheibenbremse, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Druckmittelbetaetigte scheibenbremse, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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DE2510193A1 DE19752510193 DE2510193A DE2510193A1 DE 2510193 A1 DE2510193 A1 DE 2510193A1 DE 19752510193 DE19752510193 DE 19752510193 DE 2510193 A DE2510193 A DE 2510193A DE 2510193 A1 DE2510193 A1 DE 2510193A1
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Description

Hannover, den 4.3.1975 WP 7/75
Wabco Westinghouse GmbH, Hannover 25 1 Π 1
Druckmittelbetätigte Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Scheibenbremsen sind heute zu einem selbstverständlichen Element im Personenwagenbau geworden. Die Erkenntnis der Vorzüge einer Scheibenbremse in Bezug auf die Verkehrssicherheit eines Automobils führten dazu, daß sie nahezu den gesamten Pkw-Markt erobert haben.
Auch in Nutζfahrzeuge, vor allem der unteren bis mittleren Gewichtsklasse, mit rein hydrauliochen oder kombinierten Bremsanlagen werden in zunehmendem Maße Scheibenbremsen eingebaut .
Pur Nutzfahrzeuge der oberen Gewichtsklasse mit reiner Druckluft-Bremsanlage sind Scheibenbremsen durch die deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen P 2 442 971 und P 2 441 605 bekannt geworden.
Es handelt sich um Vollbelagscheibenbremsen mit umlaufendem zweiteiligen, außen offenen Bremsgehäuse und zwischen den Gehäusehälften in Umfangrichtung fest, axial beweglich angeordneten, die Bremsbeläge tragenden Bremsringen mit einer
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zwischen den Bremsringen gelagerten Betätigung sowie einem das Bremsgehäuse umfassenden, die Bremsringe tragenden stationären Bremsträger.
Die zwischen den Bremsringen angeordnete Betätigung ist dabei als Ringzylinder und Ringkolben ausgebildet) wobei der Querschnitt des Ringzylinders ein liegendes U bildet.
Lt. den Richtlinien des Gesetzgebers über die Auslegung von mit Druckmittel betätigten Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen und Anhängern entsprechend § 41 der Straßenverkehrs-Zulassungsordnung sowie der neuen EG-Richtlinien wird neben der Betriebsbremsanlage eine Hilfsbremsanlage, deren Wirkung abstufbar sein muß und welche sowohl mit der Betriebsbremsanlage als auch mit der Peststeil-Bremsanlage kombiniert sein kann, gefordert.
Derartige mit einer Feststell-Bremsanlage kombinierte Hilfsbremsanlagen sind bei Druckluftbremsanlagen bekannt, indem ein Federspeicherzylinder mit den außerhalb der Radbremse angeordneten Membranzylindern als sogenannter Tristop-Bremszylinder kombiniert wird. Diese Anordnung benötigt jedoch viel Platz, so daß von Ausnahmen abgesehen, lediglich die Hinterräder für die Hilfsbremsung bzw. Feststellbremsung herangezogen werden, wobei noch hinzukommt, daß eine nur auf die Hinterräder des Zugfahrzeugs wirkende Feststellbremsung bei auf einem Gefälle abgestellten vollbeladenen Lastzug, dessen Anhänger keine vom Fahrhaus bedienbare Feststell-
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Bremsanlage hat, keine ausreichende Bremswirkung haben kann. Außerdem wäre die Anordnung von Tristop-Zylindern für alle gebremsten Räder eines Fahrzeuges zu kostspielig.
Die Offenlegungsschrift P 2 415 823 beschreibt eine Peststeil-Bremsanlage für Fahrzeuge, welche mit einer Scheibenbremse in der eingangs beschriebenen Bauweise ausgerüstet sind. Es handelt sich hier jedoch um Fahrzeuge mit einer druckluft-gesteuerten hydraulischen Bremsanlage. Weiterhin macht die Offenlegungsschrift P 2 426 007 mit einer Lösung bekannt, welche eine zusätzliche Anordnung einer Bremstrommel am Außenumfang des achsseitigen Bremsgehäuseteiles der Vollscheiben-Betriebsbremse vorsieht.
Eine weitere Möglichkeit dieses Problem in Verbindung mit den bekannten druckmittelbetätigten Scheibenbremsen zu lösen, wäre die Anordnung von separaten Federspeicherzylindern. Jedoch würde auch diese Lösung Probleme des begrenzten Platzangebotes aufwerfen und aufwendige Zuspanneinrichtungen erfordern.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, welche mit einfachen Mitteln eine Scheiben-Betriebsbremse mit einer Federspeicher-Feststellbremse, welche gleichzeitig die Funktion einer in der Bremswirkung den Vorschriften entsprechenden abstufbaren Hilfsbremse erfüllt, zu kombinieren. Dabei sollen die Abmessungen so klein gehalten werden, daß ein Einbau in alle gebremsten Räder eines Fahrzeuges möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den ünteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der im Anhang "befindlichen Prinzipzeichnungen, welche eine mit Druckluft betätigte Vollscheibenbremse mit integriertem Federspeicher darstellen, im Aufbau und in der Funktion näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Scheibenbremsen-Ausführung mit einem für die Betriebsbremsanlage und für die Federspeicherbremsanlage gemeinsamen Ringkolben 17.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit zwei getrennten, der Betriebsbremsanlage und der Federspeicherbremsanlage zugeordneten Ringkolben 29 und 17, welche mittels Druckring 17a in Wirkverbindung stehen.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung mit zwei ebenfalls getrennten Ringkolben 29 und 17» jedoch ohne Wirkverbindung zueinander.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit den Deckel 16a innen durchdringenden Druckring 17a, während in Fig. 5 der Druckring 17a den Deckel 16a außen durchdringend dargestellt ist.
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Die Achse 1 eines Fahrzeuges trägt auf den Lagern 2 die Uabe 3 an der mittels Radbolzen 4 und Radmuttern 5 das Rad befestigt ist. Schrauben 6 verbinden die Bremsscheiben 7 und 8 mit der Habe 3. Die feststehenden Teile der Bremse bestehen aus den Bremsringen 9 und 10 mit den beim Bremsen mit den umlaufenden Bremsscheiben 7 und 8 in Reibschluß stehenden Bremsbelägen 11 und 12, welche in Umlaufrichtung fest, axial frei beweglich an durch Schrauben 13 am Achsflansch 14 befestigten Bremsträger 15 aufgehängt sind.
In Fig. 1 besteht die Betätigung der Bremse aus einem zwischen den Bremsringen 9 und 10 gelagerten Ringzylinder 16 und einem in diesem axial beweglich gelagerten, durch Dichtringe abgedichteten Ringkolben 17.
Eine zwischen dem Ringzylinder 16 und dem Ringkalben 17 angeordnete Kammer 18 steht über deren Anschluß 19 und Leitung 20 mit dem Motorwagenbremsventil 21 in Verbindung.
Ein für die Funktion der erfindungsgemäß integrierten Federspeicherbremse vorgesehenes Federelement 22 ist zwischen dem Boden des Ringzylinders 16 und dem Ringkolben 17» welcher mit dem fest verbundenen Druckring 17a den Deckel des Ringzylinders 16 innen und außen abgedichtet durchdringt, angeordnet, wobei der zum Lösen der Federspeicherbremse, der Spannung dieses Federelementes entgegenwirkende notwendige Druck, in den zwischen Kolben 17 und Ringzylinderdeckel 16a angeord-
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net en, durch die Bohrung 23 verbundene Ringkammern 24a und 24b, deren Anschluß 25 über die Leitung 26 und einem Druckbegrenzungsventil 27 mit dem Handbremsventil 28 in Verbindung steht, aufgebaut wird. Die in den Ringkammern 24a und 24b mit Druck beaufschlagten Kolbenringflächen des Kolbens 17 müssen dabei so groß ausgelegt sein, daß die Kraft, welche bei gelöster Peststellbremse der Kraft des Federelementes 22 entgegenwirkt, den Kolben 17 in Schwimmstellung hält, um den Ansprechdruck für die Betriebsbremsanlage möglichst niedrig zu halten. Das Druckbegrenzungsventil mit Rückströmung 27 sorgt für die entsprechende Druckhöhe in den Kammern 24a und 24b.
Die Punktion der druckluftbetätigten Scheibenbremse entsprechend Pig.1 mit dem erfindungsgemäß integrierten Federspeicher ist wie folgt:
Beim Betätigen des Motorwagen-Bremsventiles 21 wird die Ringkammer 18 über die Leitung 20 und Anschluß 19 belüftet. Der sich darin aufbauende Druck bewegt auf der einen Seite den Ringkolben 17 mit Bremsring 10 und Bremsbelag 12 gegen die umlaufende Bremsscheibe 8 und auf der anderen Seite den Ringzylinder 16 mit Bremsring 9 und Bremsbelag 11 gegen die umlaufende Bremsscheibe 7.
Da jedoch das erfindungsgemäß in die Ringkammer 18 zwischen den Ringzylinder 16 und den Ringkolben 17 eingebaute vorge-
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spannte Federelement 22 auf den Ringkolben 17 und den Ringzylinder 16 eine bremsbetätigende Axialbewegung ausüben würde, herrscht bei normalem Fahrbetrieb in den beiden miteinander verbundenen Ringkammern 24a und 24b ein Gegendruck, welcher der Spannung des Federelementes 22 entgegenwirkt. Bei der beschriebenen Betriebsbremsung werden diese Kammern 24a und 24b zwangsweise durch die Axialbewegung des Ringkolbens 17 und des Ringzylinders 16 über Anschluß 25, Leitung 26 und die Entlüftung des Druckbegrenzungsventiles 27 entlüftet, wobei der zur Bremsbetätigung notwendige Axialweg von Ringkolben und Ringzylinder sehr klein und dementsprechend die Entlüftung sehr gering ist. Beim Lösen der Betriebsbremse baut sich der Druck in den Kammern 24a und 24b sofort wieder auf.
Für die Funktion der Federspeicherbremsanlage zum Feststellen des Fahrzeuges oder zur abstufbaren Betätigung der Hilfsbremsanlage werden die Ringkammern 24a und 24b über Anschluß 25 und Leitung 26 durch Betätigen des Handbremsventil^ 23 entlüftet, so daß das vorgespannte Federelement 22 die Aufgabe übernehmen kann, welche bei einer Betriebsbremsung die Druckluft in Kammer 18 hat.
Bei der Ausführung einer Scheibenbremse entsprechend Fig. 2 sind in dem zwischen den Bremsringen 9 und 10 angeordneten Ringzylinder 16 zwei durch den Druckring 17a in Wirkverbindung stehenden Ringkolben 17 und 29 axial beweglich gelagert. Die durch die Ringkolben 17 und 29 abgegrenzte und vom Druck-
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ring 17a durchdrungene Ringkammer wird durch die wände 30a und 30b abdichtend in die Ringkammern 18a und 24a bzw. 18b und 24b geteilt, wobei die Ringkammern 18a und 18b durch die Bohrung oder Nut 31 und Ringkammern 24a und 24b durch die Bohrung 23 verbunden sind. In der zwischen dem Boden des Ringzylinders 16 und dem Ringkolben 17 befindlichen Kammer 18 ist wie bei der Ausführung It. Pig. 1 das Federelement 22 angeordnet, jedoch ist diese Kammer der hier beschriebenen Ausführung drucklos, d. h. es besteht kein Anschluß zum Betriebsbremskreis. Die Betriebsdruckkammern 18a und 18b befinden sich hier zwischen der Trennwand 3Oa/3Ob und dem Ringkolben 29 und stehen über Anschluß 19 und Leitung 20 mit dem Motorwagen-Bremsventil 21 in Verbindung, während die durch die Trennwand 3Oa/3Ob und den Ringkolben 17 begrenzten Kammern 24a und 24b dieselbe Punktion erfüllen wie bei Pig. 1 beschrieben.
Die Punktion der Scheibenbremsenausführung entsprechend Pig. 2 ist wie folgt: .
Beim Betätigen des Motorwagen-Bremsventiles 21 werden die Ringkammern 18a und 18b über die Leitung 20 und Anschluß 19 belüftet. Der sich in diesen Kammern aufbauende Druck drückt auf der einen Seite den Ringkolben 29 mit Bremsring 10 und Bremsbelag 12 gegen die umlaufende Bremsscheibe 8 und auf der anderen Seite den Ringzylinder 16 mit Bremsring 9 und Bremsbelag 11 gegen die umlaufende Bremsscheibe 7· Gleichzeitig wirkt dieser Druck auf die Ringfläche 17b des Kolbens 17» so daß - bei gleichzeitiger Betätigung der Betriebe·
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-i-
bremsanlage und der Feststell-Bremsanlage, d. h. der Federspeicherbremsanlage - dieser Druck der Addition der Bremskräfte entgegenwirkt, um eine Überbeanspruchung der Übertragungseinrichtung zu verhindern.
Bei dieser Scheibenbremsenausführung entsprechend Fig. 2 kann also auf den zusätzlichen Einbau eines sogenannten Überlastungs-Schutzventils verzichtet werden.
I1Ur die Funktion der Federspeicher-Bremsanlage zum Feststellen des Fahrzeuges oder zur abstufbaren Betätigung der Hilfsbremsanlage werden die - beim ungebremsten Fahrbetrieb - mit Druckluft beaufschlagten Ringkammern 24a und 24b durch Betätigung des Handbremsventils 28 über die Leitung 26 und Anschluß 25 entlüftet, so daß das vorgespannte Federelement 22 die Funktion übernimmt, welche bei einer Betriebsbremsung die Druckluft in den Kammern 18a und 18b inne hat. Der Ringkolben 29 wird dabei von Ringkolben 17 über den mit ihm in Wirkverbindung stehenden Druckring 17a, welcher mit Ringkolben fest verbunden ist, bewegt. Die Bewegung des Ringzylinders in die Richtung der anderen Bremsscheibe wird vom Federelement 22 direkt ausgelöst.
Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung, in welcher wie in Abwandlung entsprechend Fig. 2 sowohl für den Betriebsbremskreis als auch für den Federspeicherbremskreis ein separater Ringkolben vorgesehen ist. Jedoch trennt hier eine Trennwand 30 die beiden Kreise vollständig, so daß eine Wirkverbindung zwischen den beiden Ringkolben 17 und 29 nicht besteht.
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Beim Betätigen des Motorwagen-Bremsventiles 21 wird über die Ringkammer 18 der Ringkolben 29 mit Druckluft beaufachlagt und eine Bremsung ausgelöst. Für die Auslösung einer Feststell- oder Hilfsbremsung werden beim Betätigen des Handbremsventils 28 die über Bohrung 23 verbundenen Ringkammern 24a und 24b entlüftet, so daß die Spannung des Federelementes 22 die Axialbewegung des Ringkolbens 17 in die eine Richtung und des Ringzylinders 16 in die andere Richtung bewirkt.
Die beiden Ausführungen in Fig. 4 und 5 haben denselben Grundaufbau wie die Ausführung entsprechend Fig. 1, jedoch durchdringen hier der Druckring 17a den Deckel 16a einmal innen und einmal außen. In beiden Fällen kann auf einen der beiden Dichtringe zwischen Druckring und Deckel und auf die die Kammern verbindende Bohrung 23 (siehe Fig. 1) verzichtet werden.
Auch in der Funktion entsprechen die beiden Ausführungen der Funktion des Gerätes entsprechend Fig. 1.
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Claims (22)

  1. Patentansprüche
    iy Pneumatisch oder hydraulisch "betätigte Scheibenbremse mit einem Ringzylinder und einem im Ringzylinder axial freibeweglichen Ringkolben, wobei zwischen dem Ringkolben und Ringzylinderboden eine Druckkammer eingeschlossen ist, die mit dem Betriebsbremsventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringzylinder (16) ein Federelement (22) vorgesehen ist, das sich einerseits am Ringzylinder (16) und andererseits direkt oder indirekt an einem Ringkolben (17) abstützt und daß dieser Ringkolben auf seiner gegenüberliegenden Seite mit Druckluft beaufschlagbar ist.
  2. 2. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (17) für die Betriebsbremsanlage und für die Federspeicherbremsanlage dasselbe Teil darstellt und daß das Federelement (22) in der mit dem Motorwagen-Bremsventil verbundenen Kammer (18) untergebracht ist.
  3. 3. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Betrlebsbremsanlage und für die Federspeicherbremsanlage zwei getrennte Ringkolben (29) und (17) vorgesehen sind.
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  4. 4. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (22) aus einer oder mehreren Tellerfedern besteht, deren kleinster Innendurchmesser größer ist als der größte Innendurchmesser des Ringzylinders (16) und deren größter Außendurchmesser kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser des Ringzylinders (16).
  5. 5. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Tellerfedern kleiner ist als die halbe Differenz der beiden Durchmesser des Ringzylinders (16) und daß in der Kammer (18) des Ringzylinders (16) mehrere Tellerfedern bzw. Tellerfedernpakete auf dem Umfang des Ringzylinders verteilt sind.
  6. 6. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz mehrerer Tellerfedern diese - zur Vergrößerung der Federkraft - gleichsinnig geschichtet sind oder - zur Vergrößerung des Federweges zwecks Abflachung des c-Wertes - in wechselsinniger Schichtung angeordnet sind.
  7. 7. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (22) aus einem Gummiformteil oder mehreren Gummiformteilen besteht.
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  8. 8. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Umfang des Ringzylinders (16) verteilten Teller- oder Gummifedern in Ausnehmungen geführt werden.
  9. 9. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Teller- oder Gummifedern bzw. der Teller- oder Gummifederpakete an der Innen- oder Außenwand des Ringzylinders (16) erfolgt.
  10. 10. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (17) mit einem den Deckel (16a) des Ringzylinders (16) abgedichtet durchdringenden Druckring (17a) verbunden ist.
  11. 11. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (17) mit einem die Trennwände (30a/30b) abgedichtet durchdringenden, eine Wirkverbindung zu einem zweiten Ringkolben (29) herstellenden Druckring (17a) fest verbunden ist.
  12. 12. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 und 3, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (17a) den Deckel (16a) bzw. die Trennwände (30a/30b) außen abgedichtet durchdringt.
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  13. 13. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 und 3, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (17a) den Deckel (16a) bzw. die Trennwände (30a/30b) innen abgedichtet durchdringt.
  14. 14. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit Druck zu beaufschlagenden durch den Druckring (17a) getrennten Ringkammern (24a) und (24b) über eine oder mehrere radiale Bohrungen (23) im Druckring (17a) oder im Ringkolben (17) verbunden sind.
  15. 15. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch die beiden mit Druck zu beaufschlagenden durch den Druckring (17a) getrennten Ringkammern (18a) und (18b) über eine oder mehrere radiale Bohrungen oder Nuten (23) im Druckring (17a) oder im Ringkolben (29) verbunden sind.
  16. 16. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer bzw. Ringkammern (24a) und (24b) über ein Handbremsventil (28) mit einer Druckmittelquelle und mit der Atmosphäre verbindbar ist bzw. sind.
  17. 17. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, 14 und 15» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Handbremsventil (28) und Druckkammern (24a) und (24b) ein den Druck in den Kammern begrenzendes Druckbegrenzungsventil mit Rückströmung (27) angeordnet ist. 609838/0159
    - 15 -
  18. 18. Pneumatisch oder"hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ringkolben (29) als auch der Ringkolben (17) mit öl beaufschlagbar sind.
  19. 19. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ringkolben (29) als auch der Ringkolben (17) mit Luft beaufschlagbar sind.
  20. 20. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Betriebsbremskreis zugeordnete Ringkolben (29) mit öl und der dem Feststen- bzw. Hilf sbremskreis zugeordnete Ringkolben (17) mit Luft beaufschlagbar ist.
  21. 21. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Betriebsbremskreis zugeordnete Ringkolben (29) mit Luft und der dem Feststell- bzw. Hilfsbremskreis augeordnete Ringkolben (17) mit öl beaufschlagbar ist.
  22. 22. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecke sicherer Trennung der Druckmedien zwischen den Betriebsbremskammern (13) und den dem Federspeicher zugeordneten Kammern (24) zwei hintereinanderliegende O-Ringe angeordnet sind und daß der Raum zwischen den beiden O-Ringen mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
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