DE3146818A1

DE3146818A1 - Mechanische betaetigungseinrichtung fuer scheibenbremsen

Info

Publication number: DE3146818A1
Application number: DE19813146818
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing.(Grad.) 3057 Neustadt Feldmann
Original assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1983-06-01

Description

Mechanische Betätigungseinrichtung für Scheibenbremsen
Die Erfindung betrifft eine mechanische Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge; gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs -1.
Mechanisch betätigte Scheibenbremsen haben gegenüber Trommelbremsen den Nachteil, daß die durch die Betätigung der Bremse eingeleitete Bremskraft nicht verstärkt wird, so daß in Scheibenbremsen der Selbstverstärkungsfaktor, der bei einer Bremsbelaganpressung in Trommelbremsen entsteht, durch ein hoheres Arbeitsvermögen der Betätigungseinrichtung erzielt werden muß. Unter dem Arbeitsvermögen .wird eine Größe verstanden, die proportional dem Produkt aus Betatigungskraft und Betätigungsweg ist. UnerwUnschte Folgen sind ungünstigeres Zeitverhalten, höhere Leistung des Luftpressers, größere Luftbehälter und ungUstigere- Regelbedingungen bei lastabhängigen Bremskraftreglern. Dieser Forderung steht jedoch ein begrenzter Einbauraum und das Bestreben entgegen, fUr Scheibenbremsen keinen größeren Betätigungszylinder zu verwenden als bei Trommelbremsen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln eine Erhöhung des Arbeitsvermögens bei der Bremsbelag'anpressung aufbringt, ohne daß dabei auf einen relativ kleinen Bet-.cigungsweg für die Betätigung der Zuspannelemente verzichtet werden muß.
Diese Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei mechanisch zuspannenden Scheibenbremsen sind Zuspannelemente vorgesehen, die eine eingeleitete Kolbenkraft und einen Kolbenweg in eine Zuspannkraft und einen Zuspannweg umsetzen, die die Beläge gegen die Reibfläche pressen. Die Zuspannelemente si; d derart ausgebildet, daß eine eingeleitete Drehbewegung nach dem Prinzip von ansteigenden Schrägbahnen in Qie axiale Zuspannbewegung umgesetzt wird. Entsprechend bekannter Ausführungen von mechanisch zuspannenden Teil- ' und Vollbelag-Scheibenbremsen ermöglichen die Schrägbahnen (Gewinde, Rollen- oder Kugelführungen) einen axialen Hub, der den gesamten Belagverschleiß umfaßt. Hieraus ergibt sich zwingend, daß die Schrägbahnen eine gleiche Steigung über den gesamten Hub aufweisen muß, da in jeder axialen Stellung, die durch den Belagverschleiß vorgegeben wird, das gleiche Übersetzungsverhältnis eingehalten werden muß.
Eine Zweischeiben-Vollbelagscheibenbremse dieser Art ist durch die DE-PS 19 65 171 bekannt. Als Bremskraft-Abstützelement dient bei dieser Scheibenbremse eine zweite umlaufende Bremsscheibe. Zwischen dieser zweiten Bremsscheibe und den Zuspannelmenten liegt ein zweites mit einem Bremsbelag versehenes Bremselement. Zum Spreizen der beiden gegeneinander verdrehbaren Zuspannelemente dienen Kugeln,- die zwischen den' Zuspannele menten angeordnet sind und in Kugellaufbahnen geführt sind. Die Kugellaufbahnen verlaufen in Umfangsrichtung und sind in axialer Richtung als schräge Laufflächen ausgebildet. Bei diesen mit konstantem Steigungswinkel verlaufenden Kugellaufbahnen muß zur Erzielung einer ausreichenden Zuspannkraft ein relativ kleiner Steigungswinkel über den gesamten Bereich eingehalten werden. Dies bedeutet aber einen relativ langen Hub für einen die Betätigungseinrichtung betätigenden Bremszylinder, Durch die Maßnahme, den Steigungswinkel der axial ansteigenden Kugellaufbahnen in unterschiedlichen Teilbereichen unterschiedlich - d.h. mit einem bezüglich einer senkrecht zur Achse der Vollscheibenbremse dienenden Ebene gemessenen größeren und einem kleineren Steigungswinkel - auszulegen, wird im Teilbereich des kleinen Steigungswinkels eine relativ hohe Zuspannkraft in der Betätigungseinrichtung aufgebracht. Durch die Zuordnung eines Teilbereiches mit einem großen Steigungswinkel bis zum Anlegen der Bremsbeläge an die Bremsscheiben wird der Bremszylinderweg bzw. der Spreizweg um das Maß verkürzt, welches der große Steigungswinkel gegenüber dem kleinen Steigungswinkel ergibt. Durch die Trennung des Übersetzungsverhältnisses für den Leerhub und für den Krafthub wird infolgedessen ein geringeres Arbeitsvermögen benötigt.
Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung bei Teilbelag-Scheibenbremsen ist ebenfalls möglich.
Die DE-OS 29 46 851 zeigt eine Teilbelag-Scheibenbremse, deren Zuspannelemente ebenfalls über schräge. Laufflächen gespreizt werden. Die schrägen Laufflächen bestehen bei dieser Zuspanneinrichtung aus einer Kugelumlaufgewinde mit einem durchgehenden konstanten Steigungswinkel.
Einscheiben-Vollbelagscheibenbremsen können gleichfalls mit der Erfindung ausgestattet sein.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine mechanisch betätigte Zweischeiben-Vollbelagscheibenbremse Fig. la einen Schnitt A-A durch Fig. 1 (Kugellaufbahnen in einem Element der Zuspanneir.
richtung) Fig. lb einen Schnitt gemäß Fig. 1 mit Kugella;fbahnen in beiden Elementen der Zuspanneinrichtung).
Fig. 2 eine Zweischeiben-Vollbelagscheibenbremse, mit einem druckmittelbetätigten Betriebsbremsteil und einem mechanisch betätigten Hilfs- bzw. Feststellbremsteil.
Ein aus zwei umlaufenden Bremsscheiben 1,2 bestehendes Gehäuse einer Scheibenbremse ist an der Nabe 3 einer Fahrzeugachse befestigt. Die in Umlaufrichtung feststehenden Teile der Bremse bestehen aus axial beweglichen Bremsringen 4,5 mit daran befestigten, beim Bremsen mit den umlaufenden Bremsscheiben 1,2 in Reibschluß stehenden Bremsbelägen 6,7.
Die Betätigungseinrichtung der Bremse besteht aus einer Zuspanneinrichtung 8,9, welche aus einem ringförmigen Zuspannelement 8 und aus einem weiteren, als Abstützelement dienenden ringförmigen Zuspannelement 9 gebildet ist. Das Zuspannelement 8 ist an seinem Außenumfang mit einem Zahnsegment 8a versehen, welches mit dem Ritzel 10a einer Bremswelle 10 in Eingriff steht. Das Zuspannelement 8 oder das Zuspannelement 9 oder auch beide Elemente 8 und 9 haben eingearbeitete Kugellaufbahnen 11 bzw. lla und -llb für Kugeln 12, welche in Umfangsrichtung kreisringförmig hintereinanderliegen, so daß auf parallelen Kugellaufbahnen 11 mehrere Kugeln 12 auf dem Umfang verteilt sind. Die einzelnen Kugellaufbahnen 11 steigen axial in einem bestimmten Winkel derart an, daß bei einer Drehung des Zuspannelementes 8, welche bei einer Bremsbetätigung bzw, Drehung der Bremswelle 10 in der axial ansteigenden Richtung verläuft, das Zuspannelement 8 vom Zuspannelement 9 axial weggedrückt wird. Diese Spreizbewegung ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf der einen Seite auf den'Bremsring 5 und auf der anderen Seite über eine automatische Bremsbelagverschleißnachstelleinrichtung 13 auf den Bremsring 4 übertragbar.
Gemäß der Erfindung verlaufen die axial ansteigenden Kugellaufbahnen 11 in bezug auf eine senkrecht zur Achse der Vollscheibenbremse liegenden Ebene in zwei verschiedenen Steigungswinkeln SS 1 und g 2.
Der Verlauf mit dem großen Steigungswinkel o 2 ist dem Spreizweg zugeordnet, welcher bis zum Anlegen der Bremsbeläge 6,7 an die Bremsscheiben 1,2 erforderlich ist, während der Verlauf mit dem kleinen Steigungswinkel g 1 einem Spreizweg zugeordnet ist, bei welchem die erforderliche Spreizkraft für eine Bremsung aufgebracht wird.
Gemäß Fig. 3 besteht die Scheibenbremse aus einem Betriebsbremsteil, dessen Betätigung mit einem Druckmittel erfolgt und aus einem mechanisch b-ätigten Hilfs- bzw. Feststellbremsteil, welcher der in Fig.
1 und 1 a dargestellten rein mechanisch betätigten Scheibenbremse entspricht. Die Kennzeichnung der Einzelteile in Fig. 2 fUr den mechanischen Bremsteil entspricht der Kennzeichnung (Positionszahlen) gemäß Fig. 1. Zwischen der automatischen Bremsbelagverschleißnachstelleinrichtung 13 und dem Bremsring 4 ist die Betätigungseinrichtung für die Betriebsbremse angeordnet, welche aus einer von einem Zylinder 14 und aus einem Kolben 15 gebildeten zweiten Zuspanneinrichtung 14,15 besteht. Die Spreizbewegung der zweiten Zuspanneinrichtung 14,15 erfolgt durch Beaufschlagung einer zwischen dem Zylinder ~4 und dem Kolben 15 angeordneten Druckkammer 16 mit Druckmitteln. Die Spreizbewegung des Zylinders 14 wird dabei direkt auf den Bremsring 4 übertragen, während die Spreizbewegung des Kolbens 15 über die Verschleißnachstelleinrichtung 13 und die Zuspanneinrichtung 8,9 der Hilfs- bzw. Feststellbremse auf den Bremsring 5 übertragen wird.
Die Funktion der mechanischen Scheibenbremse gemäß Fig. 1 bzw. des mechanischen Hilfs- bzw. Feststellbremsteiles gemäß Fig. 2 ist wie folgt: Die Betätigung der Bremse löst eine Drehbewegung der Bremswelle 10 aus, welche über das Ritzel 10 a und das Zahnsegment 8a auf das Zuspannelement 8 übertragen wird. Durch die Drehbewegung des Zuspannelementes 8 in Richtung der axial ansteigenden Kugellaufbahnen 11 wird das Zuspannelement 8 und das Zuspannelement 9 in einer Spreizbewegung axial auseinandergedrückt. Die Spreizbewegung verläuft zunächst in dem großen Steigungswinkel g 2 der Kugellaufbahnen 11 bis zur Anlage der Bremsbeläge 6,7 an die Bremsscheiben 1,2. Die weitere Spreizbewegung welche in dem kleinen Steigungswinkel 6 1 der Kugellaufbahnen 11 verläuft, erzeugt die für die Bremsung erforderliche Bremskraft.

Claims

Patentansprüche 1.Mechanische Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse, insbesondere fUr Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen: a) zwischen einer umlaufenden Bremsscheibe (1) und einem Bremskraft-Abstdtzelement (2) ist ein in Umfangsrichtung feststehendes , axial gegen die Bremsscheibe (1) bewegbare und mit einem Bremsbelag (6) versehenes Bremselement (4,6) angeordnet; b) zur Anpressug des Bremselementes (4,6) an die Bremsscheibe (1) ist zwischen dem Bre;-J-element (4,6) und dem Bremskraft-Abstützelement (2) zwei in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbare und axial gegeneinander bewegbare Zuspannelemente (8,9) angeordnet; c) zwischen den Zuspannelementen (8,9) sind mehrere in Umfangsrichtung verteilte Kugeln (12) oder Rollen angeordnet, die auf Laufbahnen (ll,lla,llb) der Zuspannelemente (8;9) bewegbar sind; d) wenigstens eine der Laufbahnen (ll,11a,llb) für die Kugeln (12) oder Rollen verläuft schräg zur Achse der Scheibenbremse; gekennzeichnet durch folgenden Merkmale: e) die schräg verlaufende Laufbahn (11) weist innerhalb des Gesamtbereiches, der von den Kugeln (12) oder Rollen bei einer Anpressung des Bremselementes (4,6) an die Bremsscheibe (1) Uberrollt wird, einen ersten Teilbereich mit einem ersten Steigungswinkel (g) und einen daran anschließenden Teilbereich mit einem zweiten Steigungswinkel (g) ) auf; f) der bei einer Anpressung des Bremselementes (4,6) an die Bremsscheibe (1) von den Kugeln (12) oder Rollen zuerst Uberrollte Teilbereich weist bezüglich einer senkrecht zur Achse der Scheibenbremse liegenden Ebene einen größeren Steigungswinkel (d 2) auf als der zweite Teilbereich.
2. Mechanische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 für eine Zweischeiben-Vollbelagscheibenbremse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) als Bremskraft-AbstUtzelement dient eine zweite umlaufende Bremsscheibe (2);' b) zwischen der zweiten Bremsscheibe (2) und den Zuspannelementen (8,9) ist ein zweites, mit einem Bremsbelag (7) versehenes Bremselement (5,7) angeordnet.
3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des ersten Teilbereiches der schräg ;verlaufenden Laufbahn (11) der Zuspannbewegung der Zuspannelemente (8,9) bis zum Anlegen des Bremsbelages (6) an die Bremsscheibe (1) entspricht.
4. Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zuspannelemente (9) in Umfangs richtung festgelegt ist.
5. Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem der Zuspannelemente (9) und dem zugeordneten Bremselement (4,6) eine Bremsbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung (13) angeordnet ist.
6. Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch~gekennzeietnet, daß auf beiden Zuspannelementen (8,9) schräg verlaufende Laufbahnen angeordnet sind.
7. Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zuspannelemente und das zugeordnete Bremselement ein einziges Teil bilden.
8. Betätigungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden AnsprUche, gekennzeiehnet durch die folgenden Merkmale: a) zur gegenseitigen Verdrehung der Zuspannelemente (8,9) ist eines der Zuspannelemente (8) mit einer Außenverzahnung (8a) versehen; b) die Außenverzahnung (8a) steht in Eingriff mit einem Ritzel (10a) einer Bremswelle (10).