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Um eine störungsfreie Funktion zu gewährleisten befindet sich die
Achse der die Sperrklinke lagernden Gehäusebohrung im Idealfalle in einer gemeinsamen
Längsmittelebene mit der Achse der den Kolben füh-
renden Zylinderbohrung
und ist senkrecht zur Zylinderbohrungsachse ausgerichtet. Selbst bei präziser Fertigung
sind jedoch Fertigungstoleranzen bezüglich der gegenseitigen Lage der Gehäusebohrungsachse
und der Zylinderbohrungsachse unvermeidbar. Soweit es sich hierbei um normale Fertigungstoleranzen
in der Größenordnung von wenigen hundertstel Millimeter handelt, ist eine Funktionsbeeinträchtigung
für die Sperrklinkenanordnung und die damit zusammenwirkenden Teile nicht zu befürchten.
Wenn sich jedoch die Gehäusebohrungsachse merklich außerhalb der erwähnten Längsmittelebene
befindet und ggf. zusätzlich dazu nicht mehr parallel verläuft, vielleicht auch
bezüglich der Zylinderbohrungsachse nicht exakt senkrecht ausgerichtet ist, können
erhebliche Betriebsstörungen an den zusammengebauten Teilen der selbsttätigen Nachstellvorrichtung
eintreten. Insbesondere kann es zu Verklemmungen am Eingriffsort zwischen der Sperrklinke
und dem Steilgewinde kommen. Dabei können die Sperrklinkenzähne und/oder das Steilgewinde
wegen der durch die Verklemmungen auftretenden hohen Flächenpressungen einem erheblichen,
zu Beschädigungen führenden Verschleiß unterliegen. Bei erheblichen Parallelitäts-
und/oder Winkelfluchtungsfehlern der beschriebenen Art kann es sogar zu einem völligen
Ausfall der automatischen Nachstellung kommen, wodurch der Bremsbelagverschleiß
nicht mehr ausgeglichen wird.
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Dadurch tritt nach kurzer Zeit eine Verschlechterung der Bremswirkung
auf, die katastrophale Folgen haben kann, wenn die Bremswirkung auf beiden Fahrzeugseiten
unterschiedlich ist Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Sperrklinkenanordnung der eingangs angegebenen Gattung anzugeben, bei welcher auch
solche Parallelitäts- und/oder Winkelfluchtungsfehler. die über normale zulässige
Fertigungstoleranzen hinausgehen, zuverlässig ausgeglichen werden, so daß die selbsttätige
Nachstellvorrichtung auch in solchen Fällen störungsfrei arbeiten kann.
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Die gestellte Aufgabe wird bei einer Sperrklinkenanordnung der eingangs
angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß die Sperrklinke zweiteilig ausgebildet ist
und aus einer im Längsschlitz des Kolbens geführten, in das Steilgewinde eingreifenden
Sperrklinkenplatte sowie einem in der Gehäusebohrung gleitend und drehbar gelagerten
Zylinderbolzen besteht, der an seinem der Sperrklinkenplatte zugekehrten Ende einen
exzentrisch zur Zylinderbolzenachse angebrachten Zylinderansatz trägt, welcher dreh-
und begrenzt kippbar in eine Bohrung der Sperrklinkenplatte eingreift.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Zylinderbolzen ohne
Beeinträchtigung des vollen Eingriffs der Sperrklinkenplatte mit dem Steilgewinde
um seine Achse gedreht werden, wodurch im Rahmen der vorgegebenen Exzentrizität
des Zylinderansatzes zuverlässig Parallelitätsfehler ausgeglichen werden können,
d. h.
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solche Fehler, bei denen sich die Gehäusebohrungsachse und die Zylinderbohrungsachse
nicht in einer gemeinsamen Längsmittelebene befinden. Winkelfluchtungsfehler dagegen
werden durch die begrenzte Kippbarkeit des Zylinderansatzes in der Bohrung der Sperrklinkenplatte
ausgeglichen. Demgemäß werden alle Fehler, die in der Relativlage zwischen Gehäusebohrungsachse
und Zylinderbohrungsachse bei der Fertigung auftreten können für einen erheblichen
Abweichungsbereich durch einfache Änderung der Relativlage der beiden miteinander
eingreifenden Teile der Sperrklinke, d. h.
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durch die Sperrklinkenplatte und den Zylinderbolzen, ausgeglichen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen.
daß der Zylinderansatz aus einer ebenen Stirn fläche des Zylinderbolzens vorspringt,
die rechtwinklig zur Zylinderbolzenachse angeordnet ist, daßdie Sperrklinkenplatte
an ihrer dem Zylinderbolzen zugekehrten Fläche konvex gewölbt ist. und daß die maximale
Tiefe der Bohrung in der Sperrklinkenplatte größer als die Länge des Zylinderansatzes
ist. Durch diese Ausbildung werden die Voraussetzungen für die begrenzte Kippbarkeit
des Zylinderbolzens relativ zur Sperrklinkenplatte geschaffen. Bei Einstellung einer
Kippstellung wälzt sich gewissermaßen die ebene Stirnfläche des Zylinderbolzens
an der konvex gewölbten Fläche der Sperrklinkenplatte ab, bis die zum Winkelausgleich
erforderliche Kippstellung erreicht ist.
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Da die möglichen Winkelabweichungen bei einer Präzisionsfertigung
nur sehr gering sind, reicht es für die Kippbewegbarkeit völlig aus, wenn die Bohrung
in der Sperrklinkenplatte einen geringfügig größeren Durchmesser als der Zylinderansatz
besitzt.
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Im Interesse der Symmetrie der Sperrklinkenanordnung ist es zweckmäßig,
wenn die Bohrung mittig zwischen zwei planparallelen Seitenflächen der Sperrklinkenplatte
angeordnet ist, mit welchen die Sperrklinkenplatte an entsprechenden Wänden des
Längsschlitzes geführt ist. Hierbei sorgt der Eingriff zwischen der Sperrklinkenplatte
und dem Längsschlitz für die erforderliche Verdrehsicherung des Kolbens in der Zylinderbohrung.
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In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist die der Sperrklinke
zugeordnete Bohrung zur Aufnahme der Schraubendruckfeder konzentrisch im Zylinderbolzen
angebracht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der
ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt F
i g. 1 eine abgebrochene Ansicht eines Bremseinsatzes, Fig.2 eine teilweise abgebrochene
Längsschnittansicht der Bremsbetätigungsvorrichtung des Einsatzes gemäß F i g. 1
in einem gegenüber F i g. 1 größeren Maßstab, F i g. 3 bis 5 die gegenüber Fig.
2 in einem größeren Maßstab dargestellte Sperrklinkenplatte in verschiedenen Ansichten,
F i g. 6 eine Schnittansicht des Zylinderbolzens und F i g. 7 eine Draufsicht auf
den Zylinderbolzen.
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Aus F i g. listein Bremsbacken- und Betätigungseinsatz 1 ersichtlich,
wie er normalerweise bei Automobiltrommelbremsen verwendet wird. In diesem Fall
besteht der Einsatz aus gegenüberliegenden Bremsbacken 2 und 3, die mit Bremsbelägen
4 und 5 versehen sind. Die Stege 6 und 7 der Bremsbacken können an einem oder beiden
Enden durch eine Betätigungsvorrichtung 8 verbunden sein, oder die anderen (nicht
gezeigten) Enden der Bremsbacken können wie üblich schwenkbar festgelegt sein.
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Die Betätigungsvorrichtung 8 ist mit Nachstellvorrichtungen 9 und
10 zum Ausgleich der Bremsbelagabnutzung versehen. Wenn nur eine Betätigungsvorrichtung
vorgesehen ist und die Bremsbacken an ihrem anderen Ende schwenkbar festgelegt sind,
ist die Betätigungsvorrichtung mit zwei Nachstellvorrichtungen 9 und 10 ausgerüstet,
von denen jeweils eine zwischen der Betätigungsvorrichtung 8 und der Bremsbacke
2 und zwischen der Betätigungsvorrichtung 8 und der Bremsbacke 3 wie gezeigt angeordnet
ist. Wenn jedoch der
Bremseinsatz 1 an beiden Enden der Bremsbacken
mit Betätigungsvorrichtungen ausgerüstet ist, ist nur ein Einstellmechanismus an
jeder Betätigungsvorrichtung in diagonal gegenüberliegender Lage zur voneinander
unabhängigen Einstellung beider Bremsbacken 2 und 3 vorgesehen. In jedem Fall sind
die Betätigungsvorrichtungen 8 und die Nachstellvorrichtungen 9 und 10 identisch
ausgeführt, so daß es ausreichend ist, nur eine von ihnen im einzelnen zu beschreiben.
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Wie aus F i g. 2 hervorgeht, besitzt die Betätigungsvorrichtung 8
ein Gehäuse tl,welches mit einer Bremsspinne oder einem Halter (nicht gezeigt) einstückig
ausgebildet oder daran befestigt sein kann. Das Gehäuse 11 besitzt miteinander fluchtende
Zylinderbohrungen 12 und 13, die in der Mitte des Gehäuses durch eine Querbohrung
14 gekreuzt werden, deren Achse im rechten Winkel zur gemeinsamen Achse der Zylinderbohrungen
12 und 13 verläuft. Die Zylinderbohrungen 12 und 13 nehmen darin verschiebbare Kolben
15 und 16 auf, die sich nach auswärts erstrecken und mit den Bremsbakken 2 bzw.
3, wie in F i g. 1 dargestellt ist, im Eingriff stehen. Die äußeren Enden der Zylinderbohrungen
12 und 13 sind durch Membrandichtungen 17 und 18 abgedichtet, die fest am Gehäuse
11 angebracht und abgedichtet mit dem Schaft 19 der Nachstellbolzen 20 der Kolben
15 und 16 verbunden sind, um das Eindringen von Fremdstoffen in das Gehäuse Ilund
die Kolben 15 und 16 zu verhindern, und um Schmiermittel darin zurückzuhalten.
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Wenn die Kolben 15, 16 zurückgezogen sind, treffen ihre inneren Enden
auf einen zentralen erhöhten Anschlag 21 im Gehäuse 11 auf. Die Bremsbacken 2 und
3 werden normalerweise durch eine Rückholfeder 22 zurückgezogen, um die Kolben 15
und 16 einwärts gegen den Anschlag 21 anzudrücken.
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Die inneren Enden der Kolben 15, 16 sind wie bei 23 bzw. 24 im rechten
Winkel geschlitzt, wobei die Schlitze einwärts in konvergierender Richtung zueinander
geneigt sind. Die Kolbenschlitze 23, 24 sind zur Aufnahme von Rollen 25 bzw. 26
ausgebildet, die drehbar innerhalb eines gegabelten an einer Schubstange 27 angebrachten
Käfigs 28 befestigt sind. Das untere Ende der Schubstange 27 ist mit einem Keilansatz
29 ausgestattet, der sich in den Käfig 28 und zwischen die Rollen 25 und 26 erstreckt.
Die gegenüberliegenden Flächen des Keilansatzes 29 sind in einem Winkel geneigt,
welcher dem Neigungswinkel der Kolbenschlitze 23 und 24 entspricht.
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Die Schubstange 27, ein Teil des Keilansatzes 29 und der Käfig 28
erstrecken sich nach außen durch die Querbohrung 14 und in ein rohrförmiges Übergangsgehäuse
30 hinein, welches in üblicher Weise an einen Hydraulik-oder Luftdruckmotor oder
eine mechanische Hebelverbindung (nicht gezeigt) anzuschließen ist, um die Schubstange
27 bei der Bremsbetätigung hin- und hergehend anzutreiben. Eine Schraubendruckfeder
31 wird an einem Ende in fester Relativlage zu dem äußeren Ende der Schubstange
27 durch eine Haltescheibe (nicht gezeigt) gehalten und sitzt an ihrem anderen Ende
dem radialen Flansch eines Gummihuts 32 auf, welcher auf einer auf Schultern 33
am Käfig 28 aufsitzenden Haltescheibe 34 ruht. Die Schraubendruckfeder 31 beaufschlagt
normalerweise die Schubstange 27 in Auswärtsrichtung und zieht die Keil- und Rollenanordnung
ausreichend zurück, um den Kolben 15 und 16 das Anliegen am Anschlag 21 zu ermöglichen.
Der Hut 32 dichtet die Schubstange 27 gegen die Querbohrung 14 ab, um den Austritt
von Schmiermitteln und den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern.
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Wenn die Schubstange 27 durch eines der vorerwähnten (nicht gezeigten)
Betätigungsmittel zwangsläufig in das Gehäuse 11 einwärts verlagert wird, wird die
Keil-und Rollenanordnung 25, 26, 29 einwärts verschoben, wodurch die Rollen 25,26
an den geneigten Flächen der Kolbenschlitze 23 und 24 abwälzen und die Kolben 15
und 16 gegenläufig aus dem Gehäuse 11 verdrängen, um die zugehörigen Bremsbacken
2 und 3 gegen die Kraft der Rückholfeder 22 auseinander zu bewegen und in Kontakt
mit einer zugehörigen Bremstrommel (nicht gezeigt) zu bringen.
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Die Kolben 15 und 16 sind jeweils zur Veränderung ihrer effektiven
Längen einstellbar und sind identisch ausgeführt Beispielsweise umfaßt die dem nachstellbaren
Kolben 15 zugeordnete Nachstellvorrichtung 9 ein axial verschiebbares Stellkolbenglied
35, welches durch eine Sperrklinkenplatte 36 einer Sperrklinkenanordnung 37, die
sich in einen axial langgestreckten radialen Längsschlitz 38 im Stellkolbenglied
35 erstreckt, gegen Verdrehen gehalten wird. Der Aufbau der Sperrklinkenanordnung
37 wird weiter unten im einzelnen beschrieben. Das Stellkolbenglied 35 nimmt eine
innere Nachstellhülse 39 auf, die relativ zum Stellkolbenglied 35 unter bestimmten
Bedingungen drehbar ist, wie erläutert werden wird. Die Nachstellhülse 39 ist auf
ihrer Außenfläche mit einem Steilgewinde 40 versehen, welches mit komplementären
schraubenförmigen Zähnen (Fig. 3 bis 5) an der Sperrklinkenplatte 36 im Eingriff
steht.
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In die Nachstellhülse 39 ist der Nachstellbolzen 20 eingeschraubt,
der mit einem Sternrad 42 versehen ist, mit dessen Hilfe der Nachstellbolzen 20
von Hand in die Nachstellhülse 39 herein- oder herausgedreht werden kann. Das äußere
Ende des Nachstellbolzens 20 besitzt einen zentralen Vorsprung 43, der mit einer
Auflagerfläche ausgestattet ist, welcher das Ende des Steges 6 der Bremsbacke 2
anliegt.
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Das Sternrad 42 ist von einem aus Blech geformten Clip 44 umgeben.
Der Steg 6 erstreckt sich durch eine ensprechend geformte Schlitzöffnung 45 des
Clips 44 bis zur Anlage an den Vorsprung 43 hindurch und verhindert eine Drehung
des Clips 44. Die Enden 46 und 47 des Clips 44 sind zu im wesentlichen U-förmigen
Gebilden umgebogen und erstrecken sich hinter das Sternrad 42, dem sie federnd anliegen.
Auf diese Weise sichert der Clip 44 normalerweise das Sternrad 42 durch Reibung
gegen unerwünschtes Verdrehen.
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Die den Steg 6 zentrierend führende Schlitzöffnung 45 des Clips 44
sorgt dafür, daß die Bremsbacke 2 gegen seitliche Ausweichungen an der Nachstellvorrichtung
9 gehalten wird, jedoch wird eine Verdrehung des Sternrades 42 bei der manuellen
Einstellung ermöglicht, welche durch Drehung des Sternrades mit einem zwischen die
Zähne des Sternrades eingeführten Werkzeug herbeigeführt werden kann. Dabei ist
zum Drehen des Sternrades die Widerstandskraft der federnden Enden 46, 47 des Clips
44 zu überwinden. Die Bremsbacke 2 wird dann um dieselbe Entfernung bewegt, um die
der Nachstellbolzen 20 vorrückt.
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Wie aus F i g. 2 hervorgeht, umfaßt die Sperrklinkenanordnung 37
vier Elemente: die Sperrklinkenplatte 36, einen Zylinderbolzen 48, der zusammen
mit der Sperrklinkenplatte 36 eine zweiteilige Sperrklinke bildet, eine Schraubendruckfeder
49 und eine Verschlußschraube 50. Die Sperrklinkenplatte 36 ist in den Längsschlitz
38 eingelegt und ist mit ihren planparallelen Seitenflächen 51 und 52 (F i g. 3
und 5) an den entsprechenden Wänden
des Längsschlitzes 38 geführt.
Der Zylinderbolzen 48 befindet sich gleitend, d. h. axialverschiebbar, und drehbar
in einer Gehäusebohrung 53, welche von außen durch das Gehäuse 11 geführt ist und
in die Zylinderbohrung 12 einmündet.
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Im Idealfall befindet sich die Gehäusebohrung 53 in einer gemeinsamen
Längsmittelebene mit den Achsen der miteinander fluchtenden Zylinderbohrungen 12
und 13, wobei die Achse der Gehäusebohrung 53 einen rechten Winkel mit den Achsen
der Zylinderbohrungen 12, 13 bildet. Da dieser Idealfall aus Gründen unvermeidbarer
Fertigungstoleranzen jedoch nur näherungsweise erreicht werden kann, sind die Sperrklinkenplatte
36 und der Zylinderbolzen 48 auf noch zu beschreibende Weise zueinander relativbeweglich.
Die Gehäusebohrung 53 ist in ihrem äußeren Bereich mit einem Innengewinde versehen,
in welches die Verschlußschraube unter Vorspannung der Schraubendruckfeder 49 eingeschraubt
ist. Die Schraubendruckfeder 49 sorgt deshalb stets für eine feste Andrückung der
Sperrklinkenplatte 36 an die Nachstellhülse 39, so daß die Tendenz besteht, die
Zähne 41 der Sperrklinkenplatte mit dem Steilgewinde 40 im Eingriff zu halten. Die
Schraubendruckfeder 49 greift mit ihrem inneren Ende in eine konzentrisch im Zylinderbolzen
48 befindliche Sackbohrung 54 und mit ihrem äußeren Ende in eine damit fluchtende
konzentrische Sackbohrung 55 in der Verschlußschraube 50 ein. Die Anordnung ist
hierbei so getroffen, daß wenigstens an einem der beiden Enden der Schraubendruckfeder
49 eine Relativdrehung zwischen dem Federende und der Sackbohrungswandung möglich
ist, damit einerseits die Verschlußschraube 50 in den Gewindeteil der Gehäusebohrung
53 ohne Verdrehung der Schraubendruckfeder 49 eingeschraubt werden kann und damit
andererseits Drehbewegungen des Zylinderbolzens 48 in der Gehäusebohrung 53 nicht
durch die Schraubendruckfeder behindert werden.
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Zur näheren Erläuterung der Sperrklinkenteile 36,48 wird nunmehr
auf die Fig. 3 bis 7 Bezug genommen.
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Wie aus den F i g. 3 bis 5 hervorgeht, besitzt die Sperrklinkenplatte
36 im wesentlichen eine rechteckige Grundform. Die beiden längeren Seitenflächen
51, 52 des Rechtecks dienen, wie beschrieben, der Seitenführung der Sperrklinkenplatte
36 im Längsschlitz 38. Auf ihrer einen Hauptfläche ist die Sperrklinkenplatte 36
mit den zum Eingriff mit dem Steilgewinde 40 bestimmten Zähnen 41 versehen. An ihrer
gegenüberliegenden Hauptfläche 56, d. h. ihrer dem Zylinderbolzen 48 zugekehrten
Fläche ist die Sperrklinkenplatte konvex gewölbt, wie aus F i g. 5 in Verbindung
mit F i g. 4 ersichtlich ist. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine über
die Länge der Sperrklinkenplatte 36 durchgehende Wölbung, welcher die Aufgabe zukommt,
einen Winkeltoleranzausgleich herbeizuführen, wenn die Achse der Gehäusebohrung
53 im Winkel zu der bereits mehrfach erwähnten Längsmittelebene verläuft. Mittig
zwischen ihren beiden planparallelen Seitenflächen 51, 52 ist ausgehend von der
konvexen Fläche 56 eine Sackbohrung 57 angebracht.
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Wie die Fig. 6 und 7 verdeutlichen besitzt der Zylinderbolzen 48
eine rechtwinklig zu seiner Achse ausgerichtete ebene Stirnfläche 58, aus welcher
ein einstückig angeformter Zylinderansatz 59 vorspringt. Die Mittelachse 60 des
Zylinderansatzes 59 ist um das Maß »e« exzentrisch und parallel zur Mittelachse
61 des Zylinderbolzens 48 angeordnet.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Eingriffstellung greift der Zylinderansatz
59 des Zylinderbolzens 48 in die Boh-
rung 57 der Sperrklinkenplatte 36 ein. Die
Abmessungen sind hierbei so getroffen, daß die Bohrung 57 einen geringfügig größeren
Durchmesser als der Zylinderansatz 59 besitzt, dessen Länge ebenfalls geringer ist
als die maximale Tiefe der Bohrung 57, d. h. gemessen an der Wölbungsmitte der konvexen
Fläche 56. Aufgrund dieser maßlichen Unterschiede liegt bei Zusammenfügung der Teile
36 und 48 der Sperrklinke die ebene Stirnfläche 58 der konvexen Fläche 56 an, so
daß diese Flächen bei Winkelfluchtungsfehlern aneinander abwälzen können. Hierbei
sorgt die beschriebene Durchmesserdifferenz dafür, daß sich der Zylinderbolzen 48
in einem entsprechenden Winkel zur Sperrklinkenplatte 36 einstellen kann. Dieser
Winkel ist vorgegeben durch die Lage der Gehäusebohrung 53 relativ zur vorerwähnten
Längsmittelebene.
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Aus F i g. 6,die ebenso wie die F i g. 7 gegenüber den F i g. 3 bis
5 in einem größeren Maßstab dargestellt ist, geht auch die konzentrisch zur Achse
61 vorgesehene Anordnung der Sackbohrung 54 zur Aufnahme des äußeren Endes der Schraubendruckfeder
49 hervor. Eine am äußeren Ende des Zylinderansatzes 59 vorgesehene Umfangsfase
62 erleichtert die Einführung des Zylinderansatzes 59 in die Bohrung 57 der Sperrklinkenplatte
36.
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Abschließend wird nunmehr die Arbeitsweise der automatischen Nachstellvorrichtung
beschrieben. Wenn die Kolben 15, 16 bei Betätigung der vorstehend beschriebenen
Rollen- und Keilvorrichtung 25,26,29 auswärts verschoben werden, gleiten die Zähne
41 der Sperrklinkenplatte 36 auf den schraubenförmigen äußeren Zähnen des Steilgewindes
40 der Nachstellhülse 39 entlang. Die Größe und der Schraubenwinkel der Zähne des
Steilgewindes 40 werden so gewählt, daß die Sperrklinkenplatte 36 nur auf den Zähnen
entlanggleitet, jedoch bei normalen Bremsvorgängen nicht außer Eingriff mit den
Zähnen gerät. Diese Verhältnisse liegen stets vor, wenn zwischen dem Bremsbackenbelag
und der Bremstrommel ein vorbestimmter, nicht durch Verschleiß erheblich vergrößerter
Abstand vorhanden ist.
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Wenn jedoch der Belag abgenutzt ist, muß der Kolben 15 eine größere
Strecke nach außen zurücklegen, wodurch die Zähne 41 der Sperrklinkenplatte 36 veranlaßt
werden, über die Spitzen der Zähne des Steilgewindes 40, mit welchen sie im Eingriff
gestanden haben, hinwegzulaufen und in die nächste Zahngruppe des Steilgewindes
40 einzugreifen. Bei der einwärts gerichteten Rückkehrbewegung des Kolbens 15 zwingt
die Sperrklinke 36, 48, deren Sperrklinkenplatte 36 jetzt voll mit den schraubenförmigen
Zähnen des Steilgewindes eingreift, die Nachstellhülse 39 zum Drehen, wodurch der
Nachstellbolzen 20 wegen seiner damit bestehenden Gewindeverbindung nach außen vorgerückt
wird.
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