DE2520499A1

DE2520499A1 - Bremsbetaetigungsvorrichtung fuer eine fluiddruckbetaetigte fahrzeug- radbremse

Info

Publication number: DE2520499A1
Application number: DE19752520499
Authority: DE
Inventors: Andrew Charles Walden Wright
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2270485A1; US3983975A; ES437507A1; FR2270485B1; GB1496154A; JPS50153176A; BR7502772A

Description

Bremsbe tat igungsvo rri chtung für eine fluiddruckbetätigte Fahrzeug-Radbremse

Die Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungsvorrichtung für eine fluiddruckbetätigte Fahrzeug-Radbremse - Innenbacken-Trommelbremse ebenso wie Scheibenbremse -, bei der in einem Zylinder ein Bremsbetätigungskolben an seinem innenliegenden Ende gegenüber einem Druckraum innerhalb des Zylinders freiliegt und innerhalb des Zylinders ein Spreizstück zur Betätigung der Feststellbremse angeordnet ist, mit dem sich der Kolben in einer ausgefahrenen Stellung halten läßt, um die Bremse zum Feststellen des Fahrzeuges gespannt zu halten.

Eine Anordnung dieser allgemeinen Form ist in der G-B-PS 1 288 774 beschrieben. Ein Nachteil der dort beschriebenen und dargestellten Anordnungen besteht darin, daß die zwischen den Kolben und der Zylinderbohrung angeordneten Dichtungen bei hohen Drüeken über zu große Wege verstellt werden, wenn beispielsweise der aufgetragene Druck ausreicht, die Vorspannung der Feder zu überwinden, die zwischen einem Kolben und dem zugehörigen Druckstück angeordnet ist.

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Es ist bekannt, daß das Verfahren von Kolbendichtungen über zu große Wege bei hohen Drücken zu einer frühzeitigen Zerstörung der Dichtungen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsbetätigungsvorrichtung zu schaffen, bei der diese Schwierigkeit überwunden ist.

Diese Aufgabe ist bei einer Bremsbetätigungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der oder jeder Kolben aus einem ringförmigen äußeren Kolbenteil, der in der Zylinderbohrung verschiebbar und gegen diese abgedichtet ist, und aus einem inneren Kolbenteil zusammengesetzt ist, das teleskopierend und unter Abdichtung im äußeren Kolbenteil aufgenommen ist, wobei zur Übertragung von Brems- und Reaktionskräften zwischen den Kolbenteilen eine vorgespannte Federvorrichtung wirksam ist, und daß das Spreizstück für die Betätigung der Peststellbremse auf das innere Kolbenteil wirkt.

Mit dieser Anordnung läßt sich sicherstellen, daß die zwischen dem äußeren Kolbenteil und dem Zylinder angeordnete Dichtung nur die zum Anlegen der Bremse notwendige Relatiwerstellung erfährt, und daß jegliche zusätzliche Verstellung, die erforderlich ist, um die vorgespannte Federvorrichtung zu verformen, nur an der Dichtung zwischen den Kolbenteilen auftritt.

Das Spreizstück für die Betätigung der Feststellbremse wird vorzugsweise durch einen Hilfs-Fluiddruckmotor betätigt, der einen Triebkolben aufweist, welcher an einem Ende mit dem in einem Hilfszylinderraum herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das entgegengesetzte Ende des Triebkolbens Druck im genannten Druckraum ausgesetzt. Somit läßt sich der Hilfskolben entlasten, indem er an beiden Enden mit gleichen Drücken beaufschlagt wird, und wirksam machen, indem dem Hilfszylinderraum ein höherer Druck zugeführt wird als dem Hauptarbeitsraum.

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Das Spreizstück für die Betätigung der Feststellbremse kann einen mit Gewinde versehenen Schaft aufweisen, der in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit einer vom inneren Korbenteil gebildeten Mutter zusammenwirkt und bei einer vorbestimmten Mindestverstellung des Kolbens in der Bremsbetätigungsrichtung zur Drehung freikommt, dagegen bei kleinerer BückStellbewegung blockiert, wodurch das Spreizstück für die Betätitung der Feststellbremse ebenfalls als selbsttätige Nachstellvorrichtung zum Ausgleich von Verschleiß für denBremsbetätigungskolben wirkt.

Bei normaler Betriebsbremsung bewegt sich das innere Kolbenteil gemeinsam mit dem äußeren Kolbenteil und jegliche erforderliche Vergrößerung des Spreizstückes zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß tritt während des Bremsbetätigungshubes ein. Soll die Feststellbremse betätigt werden, wird ein höherer Druck als normal aufgetragen, der Verformung der vorgespannten elastischen Vorrichtung, und möglicherweise eine gewisse Verformung im Aufbau, hervorruft. Die Gesamtverformung ist größer als das axiale Spiel zwischen den Spreizenteilen, so daß, bei blockiertem Spreizstück und nach Aufheben des Betriebsbremsdruckes, der Kolben von der elastischen Vorrichtung, welche sich über die Spraeenteile am Bremsenaufbau abstützt, in Spannstellung gehalten wird.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine hydraulische Hilfs- oder Fremdkraftanlage für eine derartige Bremsenkonstruktion, mit einer Hydraulikdruckquelle, einer Steuervorrichtung für die Betriebsbrem^e, die die Einleitung von unter Betriebsbremsdruck stehender Bremsflüssigkeit in den Arbeitsraum des Zylinders steuert, und mit einer getrennten Steuervorrichtung für die Feststellbremse, die die Druckbeaufschlagung des genannten Hilfskolbens steuert und ebenfalls dem Arbeitsraum unter höherem als dem Betriebsbremsdruck stehende Bremsflüssigkeit zuleitet.

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Die Erfindung ist insbesondere auf Betätigungsvorrichtungen für Scheibenbremsen anwendbar und wird nachfolgend hauptsächlich in diesem Zusammenhang beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß verschiedene Merkmale der Erfindung und des dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels auch auf Radbremszylinder für Innenbacken-Trommelbremsen anwendbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen je eines Ausführungsbeispieles einer Scheibenbremse und einer Druckanlage mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Scheibenbremse nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Schaltplan einer Druck anlage nach der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Scheibenbremse handelt es sich um eine Scheibenbremse mit einseitig beaufschlagtem Sattel 1. Dieser trägt eine durch Reaktionskraft bzw. indirekt betätigte Bremsbacke 2 und eine direkt betätigte Bremsbacke 3· Im Sattel 1 ist eine Zylinderbohrung 4 zur Aufnahme eines Kolbens 6 ausgebildet, in den teleskopierend ein inneres Kolbenteil 7 eingreift. Dieses ist durch einen Federring 8 gegen die Expansionswirkung eines vorgespannten Paketes von Tellerfedern 9 gesichert ist. An seinem äußeren, entsprechend der Zeichnung linken Ende weist das innere Kolbenteil 7 ein Eingriffselement 11 auf, das in die Stützplatte der Bremsbacke 3 eingreift und das Kolbenteil 7 gegen Drehung sichert. Im Kolbenteil 7 ist eine axialgerichtete Gewindebohrung zur Aufnahme des mit Gewinde versehenen Schaftes einer Spreize 12 für die Betätigung der Feststellbremse, beim gezeigten Beispiel ein eindringendes oder "männliches" Spreizs^c^^M^xowinde am Kolbenteil 7 und am Schaft der Spreize 12 bilden infolge ihrer großen Steigung

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eine nichthemmende Gewindeverbindung, und das Kolbenteil 7 und die Spreize 12 zusammen bilden, wie nachstehend erläutert, eine vergrößerbare Spreize-Baugruppe.

Das Spreizeteil 12 weist einen Kopf 13 mit einer kegelstumpfförmigen Kupplungsfläche 14 auf, die mit einer komplementär gestalteten Kupplungsfläche an einem scheibenförmigen Kupplungsteil 16 zusammenwirkt, das sich über ein Axialdrucklager am Sattelaufbau abstützt. Der Kopf 13 ist normalerweise durch eine Federscheibe 18 an das Kupplungsteil 16 angepreßt und dadurch mit diesem durch Reibeingriff verkoppelt. Die Federscheibe 8 wirkt dabei auf ein Axialdrucklager 19» das über einen Haltering 21 am Sattelaufbau abgestützt ist. Das Kupplungsteil 16 weist an seinem Außenumfang eine Verzahnung auf und ist gegenüber dem Sattelaufbau normalerweise durch einen federbelasteten Stößel 22 ortsfest gehalten, der in eine Zahnlücke eingreift. Der Stößel 22 ist in einem Verschlußstopfen 23 aufgenommen, der herausgenommen werden kann, damit das Kupplungsteil 16 gelöst und gedreht werden kann, wenn sich die Feststellbremse festgeklemmt haben sollte, beispielsweise infolge Versagens der nachfolgend näher beschriebenen hydraulischen Kupplungslösevorrichtung.

Zur Kupplungslösevorrichtung gehört ein Triebkolben 24, beim gezeigten Beispiel ein Hilfskolben, der in einem Hilfszylinderraum 26, hier eine Zylinderbohrung, arbeitet, der zur Hauptzylinderbohrung 4 des Sattels 1 gleichachsig ausgerichtet ist. Der Hilfszylinderraum 26 ist an einem Ende offen, so daß der Triebkolben 24 über einen mittig angeordneten, gewölbten Vorsprung an der benachbarten Stirnfläche des Kopfes 13 anliegen kann. Das andere, geschlossene Ende des Hilfszylinderraumes 26 ist mit einem Druckeinlaß 27 versehen. Zur Beaufschlagung des Kolbens 6 und des Triebkolbens 24 ist über einen (nicht gezeichneten) getrennten Einlaß unter Druck stehendes Fluid einem Druckraum 28, beim gezeigten Beispiel dem Arbeitsraum der Zylinderbohrung 4 zuführbar. Der Triebkolben 24 trägt im Abstand voneinander zwei

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Umfangsdichtungen. Mit dem zwischen diesen liegenden Raum steht ein Leckkanal 29 in Verbindung, so daß sich Versagen der einen oder der anderen Dichtung daran erkennen läßt, daß durch den Leckkanal 29 hindurch Flüssigkeit an die Außenseite des Sattels 1 austritt.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Betriebsbremsdruck wird dem Druckraum 28 in einer Höhe zugeführt, die, da dieser Druck auf den vollen Durchmesser des inneren Kolbenteils 7 wirkt, nicht ausreicht, die Tellerfedern 9 zu verformen. Diese wirken daher bei der übertragung von Spannkräften auf die Bremsbacke 3 als starre Spreize. In dieser Hinsicht wirkt die Bremse wie eine herkömmliche hydraulische Scheibenbremse

Erfolgt die Betätigung der Bremse mit einer hydrostatischen Druckanlage, ist die Arbeitsweise wie folgt: Bei normaler Betriebsbremsung erhält der Hilfszylinderraum 26 keinen Druck, so daß das Spreizenteil 12 mit dem Kupplungsteil 16 elastisch verkoppelt ist. Wird Betriebsbremsdruck in den Druckraum 28 eingeleitet, bewegen sich der Kolben 6 und das innere Kolbenteil 7 gemeinsam in der Bremsbacken-Betätigungsrichtung und das axiale Spiel zwischen den Gewindegängen der Gewinde am inneren Kolbenteil 7 und dem Spreizenteil 12 wird ausgeglichen. Dieses Spiel ist ausreichend groß, damit zwischen Bremsbacke und Bremsscheibe normales Betriebsspiel besteht. Das innere Kolbenteil 7 hat dann das Bestreben, das Spreizenteil 12 vom Kupplungsteil weg zu ziehen. Ist an den Bremsbacken etwaiger Verschleiß auszugleichen, wird das Spreizenteil 12 in einer Richtung gedreht, in der sich eine Verlängerung der Spreize-Baugruppe ergibt. Bei Aufheben des Bremsdruckes wird das Spreizenteil 12 erneut am Kupplungsteil 16 in Anlage gebracht, um es gegen Drehung zu sichern, und die Rückstellung des Kolbens und des inneren Kolbenteils 7 wird gestoppt, sobald das Spiel in der Gewindeverbindung in der umgekehrten Richtung ausgeglichen ist.

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Soll die Feststellbremse betätigt werden, wird dem Druckraum 28 ein höherer Druck zugeführt, der die Tellerfedern 9 zusammendrückt und möglicherweise eine gewisse Verformung im Aufbau hervorruft, wobei die Gesamtverformung größer ist als das axiale Spiel in der Gewindeverbindung zwischen den die Spreize-Baugruppe bildenden Kolbenteil 7 und Spreizenteil 12, so daß bei Aufheben dieses Druckes das innere Kolbenteil 7 in einer Stellung blockiert wird, in der die Tellerfedern 9 verformt bleiben. Die in den Tellerfedern 9 gespeicherte Federkraft trägt somit am Kolben 6 eine Betätigungs- oder Spannkraft auf, welche die Bremsbacken 2 und 3 in angelegtem Zustand hält.

Zum Lösen der Feststellbremse wir derselbe höhere Druck erneut in den Druckraum 28 eingeleitet und über den Einlaß 27 wird ein noch höherer Druck dem geschlossenen Ende des Hilfszylinderraumes 26 und damit dem innenliegenden Ende des Triebkolbens 24 zugeführt. Der an seinem anderen Ende mit einem niedrigeren Druck beaufschlagte Triebkolben 24 bewegt sich daher aus seiner Bohrung heraus, kommt am Kopf 13 des Spreizenteils 12 zur Anlage und löst diesen daher vom Kupplungsteil 16. Sodann wird der Druck im Druckraum 28 aufgehoben, wobei die Bremsbacken-Rückstellkräfte und die Kraft in den Tellerfedern 9 über die nichthemmende Gewindeverbindung auf das Spreizenteil 12 übertragen werden. Dieses dreht sich daher bei Anlage am gewölbten Vorsprung des Triebkolbens 24, so daß das innere Kolbenteil 7 in Achsenrichtung in seine gezeichnete Stellung zurückgehen kann. Sodann wird der Druck in der Zylinderbohrung 4 aufgehoben, um das Arbeitsspiel zu beenden und die Bremse in ihre normale oder Ruhestellung zurückzuführen.

Bei Betätigung mit einer hydraulischen Hilfs- oder Fremdkraft-Druckanlage wird bei der Betriebsbremsung die Einleitung eines höheren Druckes in die Zylinderbohrung 4 bevorzugt, damit das Spreizenteil 12 frei drehen kann, ohne daß das Öffnen des Kupplungsspiels abgewartet werden müßte. Auf diese Weise ist es möglich, mit kleinerem Gewindespiel zu arbeiten

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und daher zur Feststellbremsung höhere Bremskräfte anzuwenden als bei dem weiter oben beschriebenen hydrostatischen Betrieb. Zum Festlegen der Bremse wird dem Druckraum 28 zum Verformen der Tellerfedern 9 ein verstärkter Druck zugeführt. Sodann wird der Druck in der Zylinderbohrung 4 aufgehoben, um die Kupplung in Eingriff zu bringen, und schließlich wird der Druck im Druckraum 28 aufgehoben.

Zum Lösen der Feststellbremse wird der verstärkte Druck dem Druckraum 28 zugeführt, während die Zylinderbohrung 4 mit einem höheren Druck beaufschlagt wird. Sodann wird der verstärkte Druck aufgehoben, und sobald die Teile in ihre Normalstellung zurückgekehrt sind, wird der Druck in der Zylinderbohrung 4 aufgehoben, damit die Kupplung wieder einrücken kann.

Fig. 2 zeigt eine derzeit bevorzugte Ausbildungsform einer hydraulischen Hilfs- oder Fremdkraftanlage zur Anwendung bei der zuletzt beschriebenen Betriebsart.

Zur Anlage gehört ein (Brems-)Flüssigkeitsbehälter R für zwei Pumpen P, die ihrerseits Hydraulik-Druckspeicher A versorgen. Diese sind mit zugehörigen pedalbetätigten Ventilen FCV verbunden, welche an entsprechende Arbeitsräume von Vorderrad- und Hinterrad-Bremssätteln FB bzw. RB angeschlossen and. Die Ventile FCV stehen weiterhin mit entsprechenden handbetätigten Ventilen HCV in Verbindung, deren Entleerungsleitungen zum Behälter R zurückgeführt sind.

Von den Druckspeichern A aus führt jeweils eine zweite Leitung zu den entsprechenden Ventilen HCV und jeweils eine dritte Leitung zu Steuerventilen L für die Feststellbremse, die mit den handbetätigten Ventilen HCV zusammengebaut sein können oder, wie in der Zeichnung angedeutet, mit diesen verbunden sein können. Die von den Ventilen L abführenden Leitungen sind an die entsprechenden Zylinderbohrungen für

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die Peststellbremse-Lösekolben oder die Hilfskolben angeschlossen, die den Hilfszylinderräumen 26 in Pig. 1 entsprechen.

Bei normaler Bremsbetätigung wird der Betriebsbremsdruck über die Ventile PCV den Arbeitsräumen der Radbremsen und über die geschlossenen Ventile L den Peststellbremse-Lösezylindern der Bremsen zugemessen.

Zum Betätigen der Peststellbremse werden zuerst statt der fußbetätigten Ventile PCV die Handsteuerventile HCV betätigt, um über die fußbetätigten Steuerventile PCV Speicherdruck den Arbeitsräumen der Radbremsen zuzuführen, dann den Druck in den Peststellbremse-Lösezylindern aufzuheben und schließlich den Druck in den Arbeitsräumen der Radbremsen aufzuheben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ventile PCV eine Drosselwirkung ausüben, wodurch der von den Druck speichern her übertragene Druck auf einen Wert erniedrigt wird, der zwischen dem vollen Systemdruck und dem bei Betriebsbremsung übertragenen Maximaldruck liegt.

Beim gezeigten Beispiel versorgt die Anlage vier Bremssättel mit einseitig beaufschlagten Doppelzylindern. Diese Ausbildung ist selbstverständlich je nach Pahrzeugerfordernis abwandelbar.

Beispielsweise ist die Konstruktion bei geringfügiger Abänderung ohne weiteres auf einen einseitig wirkenden Radbremszylinder anwendbar, bei dem ein Kolben in einem an einem Ende geschlossenen Zylinder arbeitet, oder, mit weiteren Abänderungen, auf einen zweiseitig wirkenden Zylinder, der einen einzigen Druckraum und an beiden Enden desselben gegenläufige Kolben aufweist. In einem solchen Palle wäre die feststehende Kupplungsfläche der weiter oben beschriebenen Betätigungsvorrichtung an einem Kolben oder an einem mit diesem Kolben normalerweise fest verbundenen Bauteil ausgebildet, welches jedoch vorzugsweise lösbar ist,

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damit die Kupplungsfläche gedreht werden kann, falls die Betätigungsvorrichtung für die Feststellbremse festgeklemmt sein sollte.

In jedem Falle kann eine verhältnismäßig gedrängte Bauweise erzielt werden, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, daß im Gegensatz zu den ringförmigen Kolben, wie sie in der G-B-PS 1 288 774 beschrieben sind, bei dem oder jedem Kolben der volle Durchmesser als wirksame Fläche zur Verfügung steht.

Obgleich im vorstehenden im Zusammenhang mit Scheibenbremsen beschrieben, sind Merkmale der Erfindung auch auf Trommelbremsen anwendbar.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorgespannte elastische Vorrichtung in Gestalt der Tellerfedern 9 normale Bremskräfte ohne Verformung überträgt. Dies steht im Gegensatz zu einigen älteren Vorschlägen, nach denen mechanische Verformung von normalen Bremsenbauteilen ausgenutzt wird, um sicherzustellen, daß die Kraft zur Betätigung der Feststellbremse in der Spreize erhalten bleibt, und auch im Gegensatz zu anderen Vorschlägen, bei denen vorgespannte Teile so ausgelegt sind, daß sie nachgeben, um die Spreize gegen Überlastung infolge Verkleinerung anderer Bremsenbauteile durch Abkühlung zu schützen.

/Patentansprüche 609847/0890

Claims

1A-46 463 PATENTANSPRÜCHE

1.) Bremsbetätigungsvorrichtung für eine fluiddruckbetätigte Fahrzeug-Radbremse, bei der in einem Zylinder ein Bremsbetätigungskolben an seinem innenliegenden Ende gegenüber einem Druckraum innerhalb des Zylinders freiliegt und innerhalb des Zylinders ein Spreizstück für die Betätigung der Peststellbremse angeordnet ist, mit dem sich der Kolben in einer ausgefahrenen Stellung halten läßt, um die Bremse zum Feststellen des Fahrzeuges gespannt zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6,7) aus einem ringförmigen äußeren Kolbenteil (6), das in der Zylinderbohrung (4) verschiebbar und gegen diese abgedichtet ist, und aus einem inneren Kolbenteil (7) zusammengesetzt ist, das teleskopierend und unter Abdichtung im äußeren Kolbenteil (6) aufgenommen ist, wobei zur Übertragung von Brems- und Reaktinskräften zwischen den Kolbenteilen (6,7) eine vorgespannte Federvorrichtung (Tellerfedern 9) wirksam ist, und daß das Spreizstück (12) für die Betätigung der Feststellbremse auf das innere Kolbenteil (7) wirkt.

2. Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Spreizstück für die Betätig jag der Feststellbremse durch einen Hilfs-Fluiddruckmotor betätigt wird, der einen Triebkolben aufweist, welcher an einem Ende mit dem in einem Hilfszylinderraum herrschenden Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das entgegengesetzte Ende des Triebkolbens (24) Druck im genannten Druckraum (28) ausgesetzt ist.

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3. Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Spreizstück für die Betätigung der Feststellbremse einen mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, der Mit einer Kutter zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) in das innere Kolbenteil (7)
eingeschraubt ist und bei einer vorbestimmten Mindestverstellung des Kolbenteils (T) in der Bremsbetätigungsrichtung zur Drehung freikommt, dagegen bei kleinerer Rückstellbewegung blockiert, wodurch das Spreizstück - für die Betätigung der Feststellbremse ebenfalls als selbsttätige Nachstellvorrichtung zum Ausgleich von Verschleiß für den Kolben (6,7) wirkt.

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