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Selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung
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für Innenbacken-Trommelbremsen Die Erfindung bezieht sich auf eine
selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung für Innenbacken-Trommelbremsen der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Eine derartige Nachstellvorrichtung ist z.B. in der F-PS 856.384 dargestellt
und beschrieben.
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Der Abstand zwischen der Trommelwandung und den Bremsbacken einer
Innenba-ken-Trommelbremse soll im nichtgebremsten Zustand möglichst klein sein,
damit der Bremsflüssigkeitsbedarf beim Betätigen der Bremse gering ist und der erforderliche
Bremspedalweg klein bleibt.
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Dieser für den Freigang der Bremse erforderliche Abstand zwischen
Bremsbelag und Trommelwandung wird bei Trommelbremsen über der Bremsenmitte parallel
zum Radzylinder gemessen und als Lüftspiel bezeichnet. Er vergrößert sich ständig
durch Verschleiß der Bremsbeläge und der Bremstrommel sowie kurzzeitig auch durch
Ausdehnung der Bremstrommel bei Temperaturanstieg, wobei eine entsprechende Vergrößerung
des Bremspedalweges stattfindet.
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Es ist daher allgemein üblich, innerhalb der Innenbacken-Trommelbremse
eine selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung zum Ausgleich eines übermäßigen
Lüftspiels infolge Bremsbelagverschleißes vorzusehen, so daß zwischen Bremsbelag
und Trommelwand trotz eintretenden Belagverschleißes zu jeder Zeit ein möglichst
kleines Lüftspiel vorliegt. Derartige mechanische Nachstellvorrichtungen gibt es
in den verschiedensten Ausführungen, unter anderem auch solche, bei denen die Nachstellung
mit Hilfe eines Stellkeiles vorgenommen- wird, der zwischen dem einen Ende einer
Druckstange konstanter Länge und einer der beiden Bremsbacken angeordnet ist. Hierbei
gibt es insbesondere auch solche Nachstellvorrichtungen, bei denen der Stellkeil
als Drehkeil ausgebildet ist.
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Bei einer bekannten Nachstellvorrichtung dieser Art (F-PS 856 384)
ist die mit ihrem einen Ende an der einen Bremsbacke angelenkte Druckstange an ihrem
anderen Ende in einer mit der anderen Bremsbaoke in Verbindung stehenden Strebe
o.ä. geführt, auf welcher ein Drehkeil um eine feste Achse drehbar gelagert ist,
gegen dessen Keilfläche das Druckstangenende mit Hilfe einer Anlagefeder gespannt
ist.
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Der Drehkeil selbst ist mit Hilfe einer Nachstellfeder in Spannrichtung,
also im Sinne einer Verlängerung der Druckstrebe, vorgespannt.
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Für die Funktion dieser Nachstellvorrichtung sind zwei Federvorrichtungen
erforderlich, eine erste für die Verspannung der Druckstange mit dem Drehkeil und
eine zweite für die Verdrehung des Drehkeils, wenn das Lüftspiel den zulässigen
Wert überschritten hat.
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Über die Druckstange auf den-Drehkeil einwirkende Kräfte müssen über
den Drehzapfen des Drehkeils in die mit der Bremsbacke verbundene Strebe geleitet
werden. Bei solchen Innenbacken-Bremsen, in denen die Druckstange auch zur Übertragung
der von einem Bremshebel einer Feststellbremse aufgebrachten Kräfte dient, ist dies
sehr problematisch, weil diese Kräfte sehr groß sind. Der Drehzapfen des Drehkeiles
müßte daher entsprechend groß bemessen werden. Darüberhinaus
bestünde
u.U. die Gefahr, daß die Nachstellgenauigkeit nachließe.
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(DE-OS 25 30 930) In einer anderen bekannten Nachstellvorrichtung
mit Drehkeil ist der Drehkeil auf der Druckstange selbst um eine feste Drehachse
drehbar gelagert und stützt ich mit seiner Keilfläche am Bremsbackensteg der einen
Bremsbacke ab. Auch bei dieser bekannten Anordnung sind zwei Federvorrichtungen
vorgesehen. Eine erste spannt das vom Drehkeil entfernt liegende Ende der Druckstange
gegen den Bremshebel einer Feststellbremse oder den Bremsbackensteg der einen Bremsbacke
und eine zweite, als Schenkelfeder ausgebildete Feder übt auf den Drehkeil eine
in Löserichtung, also im Sinne einer Verkürzung der Druckstrebe wirkende Kraft aus.
Die Verstellung dieses Drehkeils erfolgt mittels eines an der Druckstange relativ
dazu verschiebbar gelagerten Hebels, der mit einem abgewinkelten Ende mit Spiel
durch ein Langloch des am Drehkeil anliegenden Bremsbackenspiegels hindurchgreift
und zum Verdrehen des Drehkeils mit seinem anderen Ende einen am Außenumfang des
Drehkeils angeordneten Vorsprung umgreift. Zwischen der Druckstange und diesem Hebel
ist dabei ein Zahngesperre wirksam, so daß bei entsprechend großer Auslenkung jeweils
eine bleibende Verdrehung des Drehkeils bewirkt wird.
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Der Aufbau dieser bekannten Nachstellvorrichtung ist vergleichsweise
kompliziert und ermöglicht darüberhinaus nur eine stufenweise Nachstellung des Lüftspiels.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstellvorrichtung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art baulich zu vereinfachen und
insbesondere so auszubilden, daß einerseits eine stufenlose Nachstellung des Lüftspieles
möglich ist und sie andererseits auch bei solchen Innenbacken-Bremsen eingesetzt
werden kann, in denen ein Bremshebel einer Feststellbremse angeordnet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, anhand dessen
die Erfindung näher erläutert wird.
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In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 den Blick
in das Tnnere einer Innenbacken-Trommelbremse mit einer Nachstellvorrichtung gemäß
der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittführung II in Fig.
1 und Fig. 3 das in Fig. 1 mit III bezifferte Detail der Nachstellvorrichtung.
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Die innerhalb der nicht weiter gezeigten Bremstrommel befindlichen
beiden Bremsbacken der Trommelbremse sind mit 3 und 4 beziffert.
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Sie besitzen in üblicher Weise einen T-förmigen Querschnitt mit einem
der Bremstrommel zugewandten Flansch 3.1 bzw. 4.1, auf dem der eigentliche Bremsbelag
3.2 bzw. 4.2 befestigt ist, sowie den mit 3.3 bzw. 4.3 bezifferten Stegen. Die unteren
Enden der beiden Bremsbacken 3 und 4 stützen sich in üblicher Weise mit ihrer gewölbten
Anlagefläche an einem unteren Stützlager 17 ab. Eine im oberen Bereich der Trommelbremse
befindliche Bremsbetätigungsvorrichtung 9, ein hydraulischer Radbremszylinder, steht
mit den oberen Enden der beiden Bremsbacken 3 und 4 in Verbindung und überträgt
auf diese die von der Bremsanlage erzeugte Bremskraft. Im gelösten Zustand der Bremse
werden die zuvor durch die Bremsbettätigungsvorrichtung 9 an die Bremstrommel angedrückten
Bremsbacken mit Hilfe der mit 8 bezifferten Rückstellfedern wieder von der Bremstrommel
gelöst und aufeinander zu bewegt, bis sie an einer unterhalb der Bremsbetätigungsvorrichtung
befindlichen und sich zwischen den beiden Bremsbacken erstreckenden Druckstange
1 zur Anlage kommen. Der hierbei zurückgelegte Weg bestimmt das Lüftspiel der Trommelbremse.
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Die einteilig ausgebildete Druckstange 1 konstanter Länge ist Teil
einer
selbsttätigen mechanischen Nachstellvorrichtung zum Ausgleich eines übermäßigen
Lüftspiels. Sie liegt mit ihrem einen, dem rechten Ende an einem Bremshebel 5 einer
Feststellbremse an, der an der rechten Bremsbacke 4 - um den Drehzapfen 14 schwenkbar
-angelenkt ist. Falls eine Fertstellbremse nicht vorgesehen ist, liegt sie in entsprechender
Weise unmittelbar am Steg 4.3 dieser Bremsbacke an. Mit ihrem anderen, dem linken
Ende liegt die Druckstange 1 an der linken Bremsbacke 3 an, allerdings nicht direkt,
sondern unter Zwischenschaltung eines Drehkeils 2. Dieser besitzt eine der zweiten
Bremsbacke 3 zugewandte gleichmäßig gekrümmte Außenkontur 21 sowie eine an der Druckstange
1 anliegende gekrümmte Innenkontur 22. Der Drehkeil liegt in der Ebene des Steges
3.3 der zweiten Bremsbacke 3 und ist mit seiner Außenkontur 21 in einer in gleicher
Weise gekrümmten Ausnehmung 15 dieses Bremsbackensteges gelagert. Die Lagerung des
Drehkeils erfolgt schwimmend, d.h. ohne ortsfeste Drehachse. Die fiktive Drehachse
des Drehkeils ist mit 23 beziffert. Der Drehkeil kann natürlich auch - abweichend
vom gezeigten Ausführungsbeispiel - in einem am Bremsbackensteg 3.3 befestigten
parallelen Widerlager gelagert werden.
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Die Außenkontur 21 und die Innenkontur 22 des Drehkeils 2 sind so
angeordnet und bemessen, daß unter Berücksichtigung der Reibwerte zwischen den Keilflächen
einerseits und der Druckstange 1 bzw. dem anliegenden Bremsbackensteg 3.3 andererseits
Selbsthemmung eintritt.
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Selbsthemmung liegt bei einem Keil bekanntlich vor, wenn der Keilwinkel
kleiner oder gleich dem doppelten sogenannten Reibungswinkel #0 ist, wobei für die
beiden wirksamen Keilfächen jeweils der gleiche Reibungswinkel #0 vorausgesetzt
ist. Ergänzt sei, daß sich der Haftreibungswinkel #0 aus der Beziehung µ0 = tan
#0 ergibt. Die Haftreibungszahl µ0 hängt von der Oberfläche sowie von der Materialpaarung
der Reibflächen ab. Bei einer Materialpaarung Stahl auf Stahl kann mit µ0 ungefähr
0,1 gerechnet werden, was einen Reibungswinkel gleich 60 entspräche. Der Keilwinkel
des Drehkeils könnte unter dieser Annahme zu etwa 120 gewählt werden. Durch die
selbsthemmende Bemessung des Drehkeils ist s chergestellt, daß die räumliche Lage
des
Drehkeils innerhalb des Zwischenraums zwischen der Druckstange und dem Bremsbackensteg
erhalten bleibt, unabhängig davon, mit welcher Kraft die Druckstange 1 bei Betätigung
des Bremshebels 5 gegen den Drehkeil gedrückt wird, und in der Regel auch unabhängig
davon, was für Erschütterungen während der Fahrt auftreten.
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Die der Druckstange zugewandte Fläche des Drehkeils kann vorteilhaft
zusätzlich mit einer Riefelung versehen werden, durch welche die räumliche Fixierung
des Drehkeils untersützt wird, weil sie sich bei erstmaliger Betätigung des Bremshebels
5 - z.B. bei der Montage - im Material der Druckstange 1 etwas einprägt, so daß
ein gewisser - geringer - Formschluß erzielt wird. Eine solche Riefelung, bei der
es sich nicht etwa um eine kleine Verzahnung üblicher Art handelt, reicht aus, um
eine ungewollte räumliche Verlagerung des Drehkeils auch bei den während des Fahrbetriebes
eintretenden stärksten dynamischen Beanspruchungen (Durchfahren von Schlaglöchern
etc.) der Bremse zu verhindern Im Ausführungsbeispiel ist der Drehkeil im wesentlichen
unterhalb der Druckstange 1 gelegen. Sein mit der Außenkontur 21 in der Ausnehmung
15 des Bremsbackensteges 3.3 und mit der Innenkontur 22 an der Druckstange 1 anliegendes
freies Ende greift durch einen Längsschlitz 11 der Druckstange 1 hindurch, so daß
es - zusammen mit einem Teil des Bremsbackensteges - beidseitig von der Druckstange
umschlossen und damit sicher geführt wird.
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Das sich verbreiternde Ende des Drehkeils ist über die zur Nachstellung
benötigte Länge hinaus verlängert und zwar derartig, daß ein bogenförmiger Führungsnocken
24 entsteht. Dieser Nocken greift durch einen im Abstand zum Längsschlitz 11 angeordneten
Führungsschlitz 12 der Druckstange, in dem er - wie die freis Keilspritze -beidseitig
geführt wird, so daß der ansich schwimmend gelagerte Drehkeil trotz allem sicher
und stabil geführt ist.
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Die Verspannung des Drehkeils 2 mit der Druckstange 1 und der zweiten
Bremsbacke 3 einerseits und die erforderliche Drehbewegung des Drehkeils während
des Nachstellvorganges andererseites wird mit Hilfe nur
einer Federvorrichtung
bewirkt. Diese Nachstellfeder 6 ist im Ausführungsbeispiel als Schenkelfeder mit
einem ersten Schenkel 62 und einem zweiten Schenkel 63, welche miteinander über
eine Federwindung 61 verbunden sind, ausgebildet. Der erste Schenkel 42 ist in unmittelbarer
Nähe der Federwindung 61 in der Druckstange 1 eingespannt, so daß von der Druckstange
ein windungsloser Schenkel nach oben und ein die Federwindung 61 wirkungsmäßig mit
umfassender zweiter Schenkel nach unten ragt. Der windungslose Schenkel 42 greift
am Steg 3.3 der zweiten Bremsbacke 3 an. Der die Federwindung 61 wirkungsmäßig mit
umfassende zweite Schenkel 63 greift seinerseits am Drehkeil 2 an. Beide Schenkel
sind - auf ihr Einspannung in der Druckstange bezogen - vorgespannt und zwar derartig,
daß der windungslose Schenkel 42 - wie ein Federstab wirkend -Druckstange 1 und
zweite Bremsbacke 3 aufeinander zu bewegt, d.h.
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miteinander verspannt, und daß der wirkungsmäßig die Federwindung
61 mit umfassende zweite Schenkel 6t3 - wie eine Drehfeder wirkend -auf den Drehkeil
2 eine im Uhrzeigersinn wirkende Drehkraft ausübt.
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Die Schenkelfeder ist hierbei derart angeordnet, daß ihre Federwindung
6.1 annähernd im Bereich des fiktiven Drehpunktes 23 des Drehkeils 2 liegt. Im Ausführungsbeispiel
ist die Schenkelfeder - wie in Fig. 3 erkennbar - als den Drehkeil 2 beidseitig
umschließende doppelseitige Schenkelfeder ausgebildet, wodurch sich einerseits größere
Federkräfte und andererseits symmetrischere Krafteinleitungen erzielen lassen. Es
versteht sich, daß die Federfunktionen auch durch anders geformte Federvorrichtungen
erzielt werden können.
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Drehkeil 2, Druckstange 1 und zweite Bremsbacke 3 sind somit unter
der Wirkung des ersten Schenkels 62 der Nachstellfeder 6 fest miteinander verspannt.
Zusätzlich wirkt bei nicht betätigter Bremsbetätigungsvorrichtung 9 noch die Kraft
der Rückstellfedern 8 auf diese Keilverbindung ein. Infolge dieser festen Verspannung
wird die Druckstange 1 bei hydraulischer Betätigung der Bremse zusammen mit der
zweiten Bremsbacke 3 und dem Drehkeil 2 nach links bewegt, während sich gleichzeitig
die erste Bremsbacke 4 mit dem daran angelenkten
Bremshebel 5 nach
rechts, und damit vom rechten Ende der Druckstange 1 fortbewegen.
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Bei nicht betätigter Feststellbremse ist der Bremshebel 5 durch die
auf dem nicht weiter bezeichneten Bremsseil befindliche Druckfeder 13 gegen die
rechte Bremsbacke 4 gedrückt und damit in dieser Lage fixiert. Bei nicht betätigter
hydraulischer Bremsbetätigungsvorrichtung 9 liegt dieser Hebel daher unter der Wirkung
der über die Bremsbacke 4 auf ihn einwirkenden Rückstellfeder 8 am rechten Ende
der Druckstange 1 an. Durch die wirksame Länge der Druckstange, d.h. durch die Längs
von Druckstange und wirksamer Keilstärke, wird demnach die Größe des Lüftspiels
der Bremse begrenzt, da die beiden Bremsbacken 3 und 4 nach Lösen der Bremse jeweils
nur soweit zurückgezogen werden können, bis sie an der Druckstange zur Anlage kommen.
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Am von der Keilvorrichtung abgewandten rechten Ende der Druckstange
1 ist eine Anschlag- und Mitnahmevorrichtung 7 vorgesehen, mit deren Hilfe die Verspannung
zwischen Drehkeil, Druckstange und zweiter Bremsbacke gelöst wird, wenn bei hydraulischer
Betätigung der Bremse das Sollüftspiel der Bremse überschritten wird. Diese Anschlag-
und Mitnahmevorrichtung besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem hakenförmig
abgewinkelten Fortsatz 7 der Druckstange, welcher mit einem dem Sollüftspiel proportionalen
Spiel s um den Bremshebel 5 herumgreift, was in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.
Falls kein Bremshebel vorhanden ist, kann ein solcher Fortsatz mit entsprechendem
Spiel in ein im Steg 4.3 der ersten Bremsbacke angeordnetes Langloch hineingreifen.
Anstelle der dargestellten Mitnahmevorrichtung können natürlich auch andere bekannte
Vorrichtungen dieser Art eingesetzt werden.
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Beim Betätigen der hydraulischen Bremsbetätigungsvorrichtung 9 werden
die beiden Bremsbacken 3 und 4 gegen die Wirkung der Rückstellfedern 8 auseinandergedrückt.
Durch das Auseinanderbewegen
der beiden Bremsbacken hebt der über
die Druckfeder 13 an der Bremsbacke 4 fixierte Bremshebel vom rechten Ende der Druckstange
1 ab, wodurch sich der in Fig. 1 eingezeichnete Spalt s zwischem dem Fortsatz 7
der Druckstange und dem Bremshebel 5 verringert. Die Verspannung des Drehkeils mit
der Druckstange 1 und dem zugehörigen Bremsbackensteg 3.3 bleibt vom Auseinanderstreben
der beiden Bremsbacken zunächst unbeeinflußt, da diese Verbindung durch den oben
Schenkel 62 der Anlagefeder 6 zusammengehalten wird. Erst wenn die Bremsbackenbewegung
durch Belagverschleiß etc.- größer wird als das durch den Spalt s vorgegebene Sollüftspiel
und der Bremshebel 5 dadurch mit seiner rechten Seite am Fortsatz 7 der Druckstange
1 zur Anlage kommt, wird die Druckstange 1 gegen die Wirkung des Schenkel 62 der
Anlagefeder 6 von der inneren Kontur 22 des Drehkeils abgehoben und die Verspannung
zwischen Drehkeil, Druckstange und Bremsbackensteg gelöst. Der Drehkeil kann dann
unter der Einwirkung des an ihm angreifenden zweiten Schenkels 63 der Anlagefeder
weiter in den sich dabei vergrößernden Zwischenraum zwischen Druckstange und Ausnehmung
15 des Bremsbackensteges 3.3 bis zur erneuten Anlage eindringen, wodurch eine stufenlose
Nachstellung bewirkt wird.
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Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Drehkeil 2 im
Prinzip auch anders eingebaut werden, z.B. derart, daß er im wesentlichen oberhalb
der Druckstange 1 liegt und mit seinem wirksamen freien Keilende von oben durch
einen entsprechenden Längsschlitz der Druckstange hindurchgreift.
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Die erfindungsgemäße Nachstellvorrichtung ermöglicht zuverlässig eine
stufenlose, d.h. sehr feinfühlige Nachstellung des Lüftspiels einer Innenbackenbremse.
Ihr konstruktiver und baulicher Aufwand ist vergleichsweise gering. Zur Realisierung
zweier Funktionen, nämlich der Nachstell- und Verspannfunktion, wird nur eine Federvorrichtung
benötigt und der erforderliche Raumbedarf ist vergleichsweise gering. Sie ist nontagefreundlich,
da unkompliziert
im Aufbau, und weist den wesentlichen Vorteil
auf, daß bei der Montage der Bremse selbst keine besondere Einstellung der Nachstellvorrichtung
vorgenommen werden muß, weil bei erstmalger Betätigung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung
9 das Solllüftspiel selbsttätig eingestellt wird.
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L e e r s e i t e