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Automatische Nachstellvorrichtung für eine hydraulisch
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und mechanisch betätigbare Reibungsbremse Die Erfindung betrifft eine
automatische Nachstellvorrichtung für eine hydraulisch und mechanisch betätigbare
Reibungsbremse mit einer in einem Gehäuse zwischen einem Bremskolben und einer mechanischen
Betätigungseinheit angeordneten Nachstellspindel mit nicht selbsthemrnendem Gewinde,
die mit einer Nachstellmtltter verschraubt ist und die sich in Bremsanlegerichtung
über einen Reibkonus an einer Reibfläche des Bremskolbens abstützt und von einer
am Bremskolben abgestützten federnden Mitnahmevorrichtung gegen die Reibfläche gedrückt
wird und mit einem in den Druckraum des Gehäuses ragenden, federbelasteten Kolben,
der nach Uberwindung der Federkraft eine Bremsvorrichtung betätigt, die ein Verdrehen
der Nachstellmutter verhindert.
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Bei einer bekannte automatischen Nachstellung für eine hydraulisch
und mechanisch betätigbare Reibungsbremse dieser Art (GB-PS 1 434 369) -wird die
Gewindespindel von einer Stufenbohrung durchdrwlgen, wobei der Abschnitt größeren
Durchmessers den federbelasteten Kolben aufnimmt und der Abschnitt kleineren Durchmessers
die Verbindung zwischen dem Kolben und der atmosphären Luft herstellt. Der Kolben
weist eine Dichtung auf, die den Druckraum des Gehäuses gegenüber der Atmosphäre
abdichtet. Auf der Mantelfläche des Kolbens ist eine Ringnut mit einer Rampe ausgebildet,
in die ein Klemmstift radial eingreift. Der Klemmstift ist in der Nähe des offenen
Endes der Zylinderbohrung größeren Durchmessers angeordnet und verläuft über eine
Bohrung radial aus der Nachstellspindel. Die radial äußere Oberfläche des Klemmstifts
entspricht dem Profil des Gewindes der Nachstellspindel, so daß das äußere Ende
der radialen Bohrung mit der
radial äußeren Oberfläche des Klemmstifts
derart zusammenwirkt, daß ein fortlaufender Gewindegang entsteht. Die radial innere
Oberfläche des Klemmstifts ist der Ausbildung der Nut angepaßt. Zwischen dem Kolben
und der Schulter am Übergang des größeren zum kleineren Durchmesser der Stufenbohrung
ist eine Druckfeder angeordnet, die den Kolben über die Ringnut an dem Klemmstift
in Bremsanlegerichtung auf Anlage hält.
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Bei einem bestimmten hydraulischen Druck ist die am Kolben einwirkende
Kraft so groß, daß der Kolben die Federkraft über windet und sich entgegen der Bremsanlegerichtung
verschiebt.
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Dabei wandert der Klenmistift auf der Rampe des Bremskolbens radial
aus der Nachstellmutter heraus und legt sich an der Stirnfläche des Außendurchmessers
des Muttergewindes reibschlüssig an. Hierdurch wird die Nachstellspindel über den
Klemmstift mit der Nachstellmutter reibschlüssig verbunden, so daß eine weitere
Verdrehung der Nachstellmutter verhindert wird.
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Eine derartige Bremsvorrichtung hat den Nachteil, daß es durch die
geringe Führungslänge des Klemmstifts in der Bohrung der Nachstellmutter leicht
zu einem Verkanten des Klemmstifts in der Bohrung kommen kann, da kein Rückholmechanismus
bei gelöster Reibungsbremse den Klemmstift wieder in di.e Nut des Kolbens zurückdrückt.
Der Klelumstift muß also aufgrund der Schwerkraft selbsttätig in seine Ausgangsstellung
zurückwandern. Ein selbsttätiges Zurückwandern des Klenmlstifts wir auch dadurch
behindert, daß bei schnellem Lösen der Reibungsw bremse der Kolben durch die Kraft
der Feder sofort mit seincr Ringnut an dem Klemsllstift anliegt. Der Klommstift
kann also weiterhin mit der Nachsteilmutter reibschlüssig verbunden sein, so daß
eine einwandfreie Funktion der Nachstellung in Frage gestellt wird. Auch die stellung
der Bremsvorrichtung erfordert einen hohen Fert:igungsaufsand, was zu großen Herstellkosten.
de Bremsvorricheung führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Nachstellvorrichtung
für eine hydraulisch und mechanisch betätigbare Reibungsbremse der eingangs genannten
Art in ihrer Funktion und Wirkungsweise zu verbessern und in ihrem Aufbau zu vereinfachen.und
zu verbilligen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kolben
in einer den Boden des Bremskolbens durchdringenden Bohrung angeordnet ist, gegen
Verdrehen gesichert ist und einen Bund aufweist, der in Bremsanlegerichtung mit
der Nachstellmutter reib- und formschlüssig in Eingriff gelangt.
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Durch die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung wird eine exakt arbe;itende,
druckabh äng i ge Bremsvorrichtung zwischen der Nachstellmutter und dem Bremskolben
geschaffen. Bei einem vorgegebenen hydraulischen Druck wird die am Kolben einwirkende
Kraft so groß, daß die Federkraft überwunden wird und der Kolben in Dremsanlegerichtung
wandert und in reib- und formschlüssigen Eingriff mit der Nachstellinutter gelangt.
Durch die drehsichere Lagerung des Kolbens mit dem Bremskolben wird durch den Reib-
bzw. Formschluß eine Verdrehung der Nachstellmutter verhindert. Beim Lösen der Reibungsbremse
wird die auf die Kolbenfläche wirkende Kraft wieder abgebaut, so daß die entgegen
der Bremsanlegerichtung wirkende Druckfeder den Kolben in das Gehäuse hineindrückt
und die Verbindung zwischen Kolben und NachsteiLnutter gelöst wird. Durch den am
Kolben entgegen der Bremsanlegerichtung einwirkenden Rüclcholmech anismus wird bei
gelöster Reibungsbremse gewährleistet, daß der Kolben zuverlässig den reib- und
formschlüssigen Eingriff mit der Nachstellmutter löst.
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Eine weitere Vereinfachung der Bremsvorrichtung wird dadurch erreicht,
daß ein Zapfen des Kolbens die im Boden des Bremskolbens zentrisch angeordnete Bohrung
in Bremsanlegerichtung durchdringt und das herausragende Ende des Zapfens eine Axialnut
aufweist, in die ein mit dem Brenlskolben verbundenes
Halteelement
eingreift. Hierdurch wird eine Verbindung des Kolbens zur Atmospliärenlu£t geschaffen,
so daß der beim Bremsvorgang auf den Kolben einwirkende hydraulische Druck eine
Kraft am Kolben erzeugt, die ein Verschieben des Kolbens in Bremsanlegerichtung
verursacht. Das in eine Nut des Bremskolbens eingreifende, mit dem Bremskolben fest
verbundene Halteelement bewirkt, daß trotz axialer Verschiebung des Kolbens dieser
drehsicher in der Bohrung des Bremskolbens gelagert ist.
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Es ist vorteilhaft, daß sich an die Bohrung in Bremsanlegerichtung
eine Stufenbohrung anschließt, in deren Abschnitt größeren Durchmessers das Halteelement
über an deren Bohrungswand ausgebildeten Vorsprünge fest mit dem Bremskolben verbunden
ist und in deren Abschnitt kleineren Durchmessers ein Blechlappen des Halteelements
hineinragt med in die Axialnut einer mit dem Kolben fest verbundenen Scheibe eingreift.
Das Halteelement und die Scheibe sind aus Blech hergestellte Stanzteile, die, da
an i.hnen kein teurer spanabhebender Bearbeitungsgang erfolgt, äußerst kostengünstig
und einfach herstellbar sind. Durch einen Biegevorgang wird nach dem Stanzvorgang
des Halteelements der Blechlappen umgeben. Die den Kolben führende Bohrung und die
sich anschließende Stufenbohrung sind in einem 130llrvorgang mit gleichzeitigem
Senkvorgang herstellbar. Das Halt:element wird durch einfaches Verstemmen mit dem
Breniskolben in der Stufenbohrung drehsicher und axial gesichert gehalten.
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Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Halteelement und der Scheibe eine
entgegen der Bremsanlegerichtung wirkende Feder eingespannt, die die Bremsvorrichtung
erst bei einem bestilenten hydraulischen Druck zur Wirkung bringt und den Kolben
unterhalb eines bestimmten hydraulischen Drucks in seine Ausgangsstellung bewegt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Scheibe
gleichzeitig als Halteelement ausgebildet ist und von der sich am Bremskolben abstützenden
Feder an einem Ringbund des Zapfens auf Anlage gehalten wird und sowohl am Zapfen
als auch am Abschnitt kleineren Durchmessers Anschlagflächen ausgebildet sind, die
mit der Scheibe in Eingriff stehen. Mit dieser Anordnung wird eine weitere Lösung
einer Verdrehsicherung des Kolbens geschaffen, die höhere Verdrehkräfte, falls dies
bei einer Nachstellvorrichtung erforderlich ist, aufnehmen kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kolben
i.n Bremslöserichtung an einem Anschlag am Bremskolben anliegt und der axiale Abstand
zwischen den Reibflächen größer ist, als der maximale Betätigungsweg des Bremskolbens
während eines Bremsvorgangs. Hierdurch wird erreicht, daß dr Kolben nicht zwischen
Nachstellmutter und Bremskolben verspannt wird, was zu einer Beschädigung des Kolbens
und auch zu einem Ausfall der Bremsvorrichtung führen könnte.
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Drei Aus führungs beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und erden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch einen Teil einer hydraulisch und
mechanisch betäti gbaren Scheibenbremse, mit einer in einem Bremskolben angeordneten
automatischen Nachstellvorrichtung mit einer Bremsvorrichtung, Fig. 2 Teillängsschnitt
durch den Bremskolben im 13ereich der Verdrehsicherung gemäß Fig. 1, vergrößert,
Fig. 3 Teilschnitt quer zur Längsachse der automatischen Nachsteilvorrichtung im
Bereich des Blechlappens des Halteelements mit Draufsicht auf die mit dem Bremskolben
verhundene Scheibe gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 4 Teillängsschnitt durch den Bremskolben
mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Verdrehsicherung, Fig. 5 Teilschnitt
quer zur Längsachse der automatischen Nachsteilvorrichtung im Bereich der Druckfeder
gemäß Fig. 4.
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Fig. 6 Längsschnitt durch einen Kremskolbers mit der automatischen
N achs te llvorri ch tung und einem wei -teren Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung,
Fig 7 Ansicht auf den Bremskolben entgegen der Bremsanlegerichtung gemäß Fig. 6.
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Die in Fig 1 der Zeichnung dargestellte automatische Nachstellvorrichtung
für eine hydraulisch und mechanisch betätigbare Scheibenbremse weist ein Gehäuse
1 auf, in dessen Zylinderbohrung 2 ein Bremskolben 3 axial verschiebbar geführt
wird. Zwischen dem Bremskolben 3 und einer mechanischen Betätigungseinheit 4 ist
eine Nachstellspindel 5 über ein nicht selbsthenunendes Gewinde 6 mit einer Nachstellmutter
7 verschraubt. Die mechanische Betätigungseinheit 4 besteht aus einem Bremshebel
8, der mit einer nicht dargestellten Betätigungseinheit, beispielsweise einem Membranzylinder,
verbunden ist. Die Nachstellspindel 5 ragt aus dem Gehäuse 1 heraus und ist über
eine Axialverzahnung 9 mit dem Bremshebel 8 drehfest verbunden. Der Bremshebel 8
liegt an einer Stirnfläche 1o des Gehäuses 1 an und wird über einen mit der Nachstellspindel
5 verbundenen Sicherungsring 11 axial in Bremsanlegerichtung gehalten. Im Innern
des Gehäuses 1 ist an de-r Nachsteilspindel 5 ein Ringbund 12 ausgebildet, der be.i
mechanischer Betätigung der Nachstellspindel 5 die auf die Nachstellspindel 5 einwirkenden
Zuspannkräfte auf ein Axiallager 13 überträgt, das sich am Boden der Zylinderbohrung
2 des Gehäuses 1 abstützt. Durch den Sicherungsring 11 und durch den Ringbund 12
ist die Nachstellspindel 5 axial fixiert.
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Die Nachstellmutter 7 erstreckt sich bis zum Boden 14 des Bremskolbens
3 und stützt sich dort in Bremsanlegerichtung über einen Reibkonus 15 an einer Reibfläche
16 am Bremskolben 3 ab. Zwischen dem Bremskolben 3 und der Nachstellmutter 7 ist
eine sich über die Nachsteilmutter 7 erstreckende Druckfeder 17 angeordnet, die
sich über ein an der Mantelfläche 18 der Nachstellmutter 7 geführtes Axiallager
19 und einen mit dem Brentskolben 3 verbundenen Sicherungsring 20, an dem das Axiallager
anliegt, am Bremskolben 3 abstützt und die Nachstellmutter 7 über die Stirnfläche
21 des Rinybundes 22 gegen die Reibfläche 16 des Reibkonus 15 drückt. An der gegenüberliegenden
Seite der Stirnfläche 21 ist an dem Ringbund 22 der Nachstellmutter 7 die konische
Reibfläche 23 ausgebildet, die reibschlüssig mit der konischen Reibfläche 16 in
Eingriff steht.
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Ein Dichtring 24 stellt eine druckdichte Verbindung zwischen dem Bremskolben
3 und dem Gehäuse 1 her. Ein Dichtring 25 dichtet die den Boden 26 des Gehäuses
1 durchdringende Nacllstellsindel 5 gegenüber dem Gehäuse 1 druckdicht ab. Eine
am vorderen Ende zwischen Gehäuse 1 und Bremskolberl 3 angeordnete Schutzkappe 27
schützt beim Herausfahren des I3remskolbens 3 aus dem Gehäuse 1 die Mantelfläche
des Bremskolbens 3 gegen äußere Verschmutzung und Witterungseinflüsse.
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In Höhe des Ringbundes 22 der Nachstelimutter 7 ist ein weiterer,
radial nach innen gerichteter Ringbund 28 ausgebildet, an dessen innerer, dem Gehäuseboden
26 zugewandten Stirnfläche, eine weiter konische Reibfläche 29 angeordnet ist, die
zur konischen Reibfläche 23 annähernd parallel vcri läuft. Ein Zapfen 42 des Kolbens
30 durchragt die den Boden 14 durchdringende Bohrung 31 und die Bohrung 32 des Ringbundes
28. Im Inneren der Nachstellmutter 7 weist der Kolben 30 einen Ringbund 54 auf,
an dem eine pralleil zur konischen Reibfläche 29 angeordnete Reibfiäche 33 ausgebildet
ist, die in geringem Abstand zur Reibfläche 29 angeordnet ist.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist in der Bohrung 31 ein Dichtring 34 ausgebildet,
der das Gehäuse 1 gegenüber dem Kolben 30 abdichtet. An die Bohrung 31 schließt
sich eine Stufenbohrung 35 an, in deren Abschnitt größeren Durchmessers ein Halteelement
36 über an deren Bohrungswand ausgebildeten Vorsprüngen 37 fest mit dem Bremskolben
3 verbunden ist und in deren Abschnitt kleineren Durchmessers ein Blechlappen 38
des Haltedlements 36 hineinragt und gemäß Fig. 3 in eine Axialnut 39 einer mit dem
Kolben 30 fest verbundenen Scheibe 40 eingreift. Zwischen der Scheibe 40 und dem
scheibenförmigen Abschnitt des Halteelements 36 ist im kleineren Durchmesserabschnitt
in der Stufenbohrung 35 eine Druckfeder 41 eingespannt, die den Blechlappen 38 radial
außerhalb umgibt.
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Die Druckfeder 41 hält die Scheibe 40 an der Schulter 43 der Stufenbohrung
35 kleineren Durchmessers auf Anlage. An seinem Ende weist der Zapfen 42 einen Abschnitt
kleineren Durchmessers 44 auf, der die Bohrung 45 der Scheibe Ao durchdringt. Das
in die Zylinderbohrung 35 hineinragende Ende des Zapfens 42 weist einen Nietkopf
auf, der die Scheibe do fest mit dem Zapfen 42 des Kolbens 30 verbindet.
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In Fig. 4 und 5 der Zeichnung ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Verdrehsicherung des Kolbens 30 dargestellt.
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Die Bezugszeichen für gleiche Teile wurden aus den Figuren 1, 2 und
3 übernommen. Zur Vermeidung voil Wiederholungen wird nachfolgend nur auf die Unterschiede
eingegangen. Der Abschnitt kleineren Durchmessers der Stufenbohrung 35 weist einen
g3eicllmäßigen Sechseckguerschnitt auf. In die Stufenbohrung 35 ist eine entsprechend
dem Querschnitt angepaßte Scheibe 40 eingesetzt, die durch die Kraft der Druckfeder
am Boden 43 der Stufenbohrung 35 awf Anlage gehalten wird.
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In dem Durchmesser größeren Abschnitts der Stufenbohrung 35, der größer
ist als das Eckmaß des Sechsecks des Abschnitts kleineren Durchmessers, ist eine
Scheibe 47 über die auf die Scheibe gerichteten Vorsprünge 37 mit dem Boden 14 des
Bremskolbens
3 fest verbunden. Die Druckfeder 41 stützt sich an der Scheibe 47 ab. Der Abschnitt
kleineren Durch messers 44 des Zapfens 42 durchdringt die Bohrung 45 der Scheibe
40 und ragt in die Stufenbohrung 35 des kleineren Durchmessers hinein. Sowohl die
Bohrung 45 der Scheibe 40 als auch der Abschnitt kleineren Durchmessers 44 des Zapfens
42 weisen einen gleichmäßigen Sechseckquerschnitt auf und greifern derart ineinander,
daß die Scheibe 40 über den Zapfen 42 mit dem Kolben 30 drehsicher verbunden ist.
Die axiale Sicherung des Kolbens 30 entgegen der Bremsanlegerichtung erfolgt durch
am Ende des Abschnitts kleineren Durchmessers 44 des Zapfens 42 radial nach außen
gerichtete Vorsprünge 50, die beispielsweise durch örtliche Verformung mittels Hamnexschlägen
hergestellt werden.
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In Fig. 6 und 7 der Zeichnung ist ein weiteres AusftShrungsbeispiel
einer Bremsvorrichtung dargestellt, das im wesentlochen mit der Ausführung gemäß
Fig. 1 übereinstimmt. Die Bezugszeichen rür gl.eiche Teil.e wurden aus Fig. 1 übernommen.
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Zur Vermei.cluny von Wiederholungen wird nachfolgend nur auf die Unterschiede
eingegangen. In die Bohrung 35' 1 die nur einen Durchmesser aufweist, ist das Halteelement
36 in Form einer Hülse eingepreßt und durch die Vorsprünge 37 mit dem Bremskolben
3 verstemmt.Am offenen Ende der Hülse 36, das an der Schulter 43 anliegt, sind Schlitze
59 angeordnet, in die Blechlappen 58 der Scheibe 40 eingreifen. Die Hülse 36 schützt
die Bremsvorrichtung vor äußerer Verschmutzung und Korrosion und gewährleistet somit
eine einwandfreie Funktion der Brems vorrichtung.
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Zwischen dem Ringbund 54 des Kolbens 30 und dem Boden 14 des Bremskolbens
3 ist die Druckfeder 41 eingespannt, die sich an der am Boden 14 angeordneten Scheibe
55 abstützt und die Scheibe 55 gegen die erste Schulter 60 der Stufenbohrung 57
drückt. Zwischen der Scheibe 55 und der zweiten Schulter 56 der Stufenbohrung 57
ist der Dichtring 34 eingespannt, der den Kolben 30 gegenüber dem Bremskolben 3
dichtet. Die Stufenbohrung 57 ist -einfach herstellbar und dient zur sicheren Lagehalterung
des Dichtrings 34.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen automatischen Nachstellvorrichtung
ist folgende: Beim Bremsvorgang wird über einen in der Fig. 1 der Zeichnung nicht
dargestellten Druckmittelanschluß der Bremskolben 3 mit Druckmittel beaufschlagt.
Der Bremskolben 3 wandert in Bremsanlegerichtung, das heißt, in der Zeichnung nach
links. Der Bremskolben 3 verschiebt dabei die Bremsbacke 51 mit ihrem Bremsbelag
52 soweit in der Zeichnung nach links, bis das Lüftspiel S zwischen Bremsbelag 52
und Bremsscheibe 53 aufgebraucht ist. Die durch die Kraft der Druckfeder 17 sich
an der konischen Reibfläche 16 des Nolbens 3 abstützende Nachstellmutter 7 bewegt-sich
mit dem Brenlskolben 3 solange mit, bis das zwischen den Gewindeflanken des Gewindes
6 vorhandene Grundlüftspiel SG, aufgebraucht ist.
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Ist das Lüftspiel S größer als das Grundlüftspiel Sc, so wandert
cier Bl-emskolben 3 weiter nach links, während die Nachstcllmutt.er 7 über das Gewinde
6 von der axial im Gehäuse 1 fixierten Nachstellspindel 5 in di.eser Lage gehalten
wird. Dabei verringert sich die zwischen den Reibflächen
16,23
auftretende Reibkraft, bis ein Verdrehen der Nachstellmutter 7, hervorgerufen durch
die Axialkraft der Druckfeder 17 und durch das nicht selbsthemmende Gewinde 6, in
Bremsanlegerichtung erfolgt. Gleichzeitig dreht sich die Druckfeder 17 mit der Nachstellmutter
7. Das Axiallager 19 zwischen Druckfeder 17 und Bremskolben 3 dient dazu, die Reibkräfte
zwischen dem sich nicht drehenden Bremskolben 3 und der sich drehenden Druckfeder
19 möglichst gering zu halten. Die Nachstellung ist beendet, sobald durch das Herauswandern
der Nachstellmutter 7 die Reibkraft zwischen den Reibflächen 1G,23 wieder größer
ist als die Verdrehkraft an der Nachstellmutter 7.
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Übersteigt der hydraulische Bremsdruck einen Wert, der an dem Kolben
30 eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Vorspannkraft der Druckfeder 41, so
wandert der Kolben 30 in Bremsaniegerichtung und legt sich dabei mit seiner Rifläche
33 gegen die Reibfläche 29 der Nachstellmutter: 7 an.
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Je höher der hydraulische Bremsdruck wird, um so stärker drückt der
Kolben gegen die Reibfläche 29. Ein Nachstellen der Nachsteilmutter 7 ist nun nicht
mehr möglich, da die Nachstellmutter 7 mit dem über das Halteelement 36 drehsicher
gelagerten Kolben 30 drehfest verbunden ist. Ein Nachstellen der automatischen Nachstelivorrichtung
kann daher bei höheren Bremsdrücken nicht mehr erfolgen, obwohl der Bremskolben
3 aufgrund von Dehnungen des Gehäuses 1 des Bremssattels bzw. Stauchungen des Bremsbelags
weiter aus dem Gehäuse 1 herausfährt. Hierdurch wird erreicht, daß Dehnungen und
Stauchunyen der belasteten Bauteile der Bremse bei höheren Drücken den Nachstellvorgang
nicht beeinflussen.
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Das Grundlüftspiel kann daher klein gehalten werden.
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Beim Lösen des hydraulischen Bremsdrucks wandert der Bremskolben 3
aufgrund der Rückstellwirkung des Dichtrings 24 entgegen der Bremsanlegerichtung
in das Gehäuse 1 zurück.
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Dabei nimmt er die Nachstellmutter 7 über den Reibkonus 15 mit. Zwischen
den Gewändegängen 6 haut sich wieder das Grund3.üftspiel SG auf.
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Bei mechanischer Betätigung der Nachstellspindel 5 ist aufgrund der
automatischen Nachstellvorrichtung stets ein geringer Schwenkwinkel am Bremshebel
8 vorhanden, der bis zum Anlegen der Bremse dem Grundlüftspiel SG entspricht.