DE3327997A1 - Vorrichtung zum betaetigen einer scheibenbremse - Google Patents
Vorrichtung zum betaetigen einer scheibenbremseInfo
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Description
HOEGER1 STELL-RHCHr & PARTNER*^27997
PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c - D 7000 STUTTGART 1
— 3 —
A 45 618 m Anmelder: GIRLOCK LIMITED
m - 192 36-4O Harp Street
27. Juli 1983 Belmore, New South Wales
Australien
Beschreibung :
Vorrichtung zum Betätigen einer Scheibenbremse
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Betätigen einer hydraulischen Scheibenbremse,
die insbesondere als integrierte Parkbremse im hydraulischen Bremsbetätigungsapparat der Scheibenbremse
verwendbar ist« Der Bremsapparat selbst umfaßt einen in einem Zylinder hydraulisch betätigten Kolben zur
Bewegung eines Reibungsblocks in Berührungsposition mit der Scheibe der Bremse.
Bei der Anwendung von Scheibenbremsen bei Motorfahrzeugen erwies es sich als schwierig, einen Mechanismus
zu konstruieren, durch den eine manuell betätigbare Parkbremse mit einem hydraulisch betriebenen
Scheibenbremssystem kombiniert werden konnte. In einigen Fällen wurde diese Schwierigkeit dadurch
behoben, daß lediglich an der Vorderseite des Fahrzeuges Scheibenbremsen vorgesehen warden, während
an der Rückseite konventionelle Trommelbremsen angebracht wurden, auf welche das manuell betätigte,
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mechanische Parkbremssystem einwirkte. Bei aufwendigeren
Fahrzeugen wurden Scheibenbremsen sowohl an der Vorder- wie auch an der Rückseite vorgesehen, wobei
in die rückwärtigen Scheibenbremsen separate Trommeln eingebaut waren, auf welche die Parkbremse wirkte.
Ferner wurden auch schon separate, mechanische Tasterbremsen vorgesehen, die lediglich für den Parkzustand
des Fahrzeugs vorgesehen waren.
Neuerdings konnten jedoch zahlreiche dieser Konstruktionsprobleme überwunden werden und e= sind nun Anordnungen
verfügbar, bei denen eine Scheibenbremse entweder hydraulisch oder manuell mit Hilfe eines
mechanischen Systems betätigt werden kann. Solche mechanische^Systeme erfordern die Verwendung von
Konstruktionen, die ein hohes mechanisches Übergewicht vermitteln, so daß die dem Parkbremshebel mitzuteilende
Kraft nicht übermäßig groß ist. Solche Anordnungen sind extrem empfindlich auf die Anwesenheit
von Frei- oder Zwischenräumen irr. System, und aus diesem Grund finden bei den meisten der existierenden
Konstruktionen bestimmte Formen von Zwischenraum-Justiermitteln Anwendung.
In der AU-PS 4 o5 184 ist eine Freiraum-Justiereinrichtung beschrieben, bei welcher eine mechanische
Betätigung der Bremse mit Hilfe eines Stößels vollzogen wird, der eine ebene zylindrische Fläche besitzt,
die ihrerseits nach rückwärts von einem Kolben
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verläuft» Der Kolben ist so angeordnet, daß er Kraft
auf einen Reibungsblock überträgt, und der Stößel verläuft durch eine einzige Flanschplatte hindurch,
die um eine quer zur Stößelachse verlaufende Achse frei verkippt werden kann. Bei manueller Betätigung
der Bremse wird eine Kraft auf die Flanschplatte aufgebracht ι und zwar mit Hilfe eines Gliedes, welches
eine Fläche besitzt, die. in einem Winkel zu einer int rechten Winkeln zur Achse der Anordnung ausgerichteten
Ebene geneigt ist, so daß dann, wenn die Bremse mechanisch durch Aufbringen eines Druckes auf
das Glied betätigt wird, dieses Glied eine Ausgleichskraft an die Flanschplatte anlegt, die ihrerseits
bewirkt, daß sie sich am Stößel feststellt und so die Druck- oder Schubkraft über den Stößel auf einen
Kolben und den Reibungsblock überträgt. In der Praxis erwies sich diese Ausführungsform nicht als befriedigend
und wurde daher nie kommerziell eingesetzt.
Ein Problem bei der beschriebenen Konstruktion ist die Unfähigkeit der Betätiguncs- oder Flanschplatre,
sich automatisch abzulösen, wenn die Kipplast weggenommen ist» Der Mechanismus ha- eine Tendenz, haften
oder hängen zu bleiben, so daß es erforderlich ist, eine starke Rückholfeder vorzusehen, um die Platte
nach Wegnahme der Belastung zu lösen.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß der Mechanismus als ein Ein-Weg-Justiermittel dient, welches zu
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einer überjustierung gegenüber der elastischen Verbiegung
neigt, die sich aus der hydraulischen Anwendung der Bremse ergibt. Das heißt, die Justiereinrichtung
ist belastungsempfindlich.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Konstruktion vermittelt, welche dazu beiträgt, die genannten
Probleme zu überwinden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit
beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 Einzelheiten der Geometrie einer bis 4b Flansch- oder Betätigungsplatte und
einer durch sie hindurch verlaufenden
Kolbenstange und
Fig. 5 eine halbgeschnittene Ansicht einer Scheibenbremsanordnung mit integriertem
Parkbremsmechanismus gemäß der Erfindung.
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Das befriedigende Funktionieren einer erfindungsgemäßen Konstruktion schließt die Anwendung einer
bestimmten Geometrie der Betätigungsplatte und der Kolbenstange ein, so daß die Forderungen einer Feststellung
während der Betätigung und Selbstablösung nach vollzogener Betätigung erfüllt werden. Die
Fig. 1 und 2 zeigen eine sich selbstlösende bzw. eine sich nicht selbstlösende Geometrie. In Fig. 1
erzeugen Reibungskräfte, welche einer Wiedergewinnung
elastischer Beanspruchung widerstehen, ein Kräftepaar, welches ein Drehmoment in Uhrzeigersinn ausbildet,
wodurch die Flansch- oder Betätigungsplatte aus ihrer Fixierung an der Kolbenstange gelöst wird.
In Fig„ 2 bildet demgegenüber ein Kräftepaar ein im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Drehmoment aus, wodurch
die Betätigungsplatte an der Kolbenstange festgestellt wird ο In den beiden Fig„ 1 und 2 ergeben sich die
Kräftepaare als Folge einer axialen Kraft, welche auf die Betätigungsplatte parallel zur Achse der
Kolbenstange aufgebracht wird.
Figo 3 zeigt die Parameter, denen Rechnung getragen
werden muß, wenn in einer besonderen Ausführungsform
die Forderungen sowohl nach Feststellung während der Bremsbetätigung und Selbstlösung nach vollzogener
Betätigung erfüllt werden sollen„ Es bedeuten:
T die Dicke der die Kolbenstange umgebenden Flansch- oder Betätigungsplatte?
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d die Dicke der Kolbenstange;
B den Durchmesser der Bohrung oder Öffnung in der Betätigungsplatte;
ß den Winkel zwischen einer Linie in rechten Winkeln zur Achse der Kolbenstange;
nmin den minimalen Reibungswinkel der Kontaktpunkte von Kolbenstange und Betätigungsplatte;
/umax den maximalen Reibungswinkel der Kontaktpunkte von Kolbenstange und Betätigungsplatte;
die Entfernung zwischen der Achse der ζ. Kolbenstange und der Kirkungslinie der an
die Flanschplatte angelegten Kraft und
£ den Wert, bei dem sich die Flanschplatte critical an der Kolbenstange feststellt.
Die beiden oben genannten Forderungen werden dann erfüllt, wenn:
a/t2 + B2 d2
+ B2 - d2 und
2 tan yimin
(2) ß = tan ~1 fj/T2 + B2 - d2 ^ y yumax
(2) ß = tan ~1 fj/T2 + B2 - d2 ^ y yumax
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Ein zweites Erfordernis besteht darin, daß die Betätigungsplatte und die Kolbenstange frei zueinander
beweglich sind, wenn sie nicht betätigt werden, d. h., wenn die Handbremse offen ist, sich jedoch nur dann
miteinander verbinden, wenn die Handbremse betätigt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß man das Ende
der Betätigungsplatte, welches dem Betätigungsende diametral gegenüberliegt, in einem Niveau derart abstützt,
daß bei gelöster Handbremse der Kippwinkel der Betätigungsplatte etwas kleiner als derjenige
Winkel ist, der für die Feststellung, wie in Fig. 4a dargestellt, erforderlich ist»
Fig. 4b zeigt die Situation, wenn die Handbremse betätigt und die Betätigungsplatte 3 verkippt ist,
so daß sie die Kolbenstange 2 erfaßt und sich dort feststellt. Das freie Spiel ist bei L angegeben; der
"Leerlaufweg" ist mit L" bezeichnet» Wie sich aus
Figo 4a und 4b ergibt, dient eine Schraubenfeder 7
dazu, die Betätigungsplatte sowohl gegen einen Anschlag 18 als auch gegen eine Stütze 6 anzulegen und
zu halten. Obwohl diese Feder dazu beiträgt, die Platte 3 von der Kolbenstange abzulesen, ist dies
nicht ihr primärer Zweck, da die Selbstlöseeigenschaft der Anordnung sich aus deren Geometrie ergibt.
Die Tatsache, daß sich die Kolbenstange 2 frei in den Richtungen des Pfeiles A gemäß Fig. 4a bewegen kann,
wenn die Handbremse gelöst ist, eliminiert vollständig
- "Io -
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eine Belastungsempfindlichkeit oder eine Überjustierung
des Parkbremsmechanismus. Hierdurch ist auch ein leichtes Austauschen der Brems- oder Reibungsblöcke möglich. Bei den meisten Schraubenjustierkonstruktionen
integrierter Parkbremsmechanismen muß der Kolben zurückgewunden werden, um das Einsetzen
neuer Reibungsblöcke zu ermöglichen. Bei der früheren Feststellkragenkonstruktion, wie sie in der
AU-PS 4 o5 184 beschrieben ist, muß der Kragen mit Hilfe eines Stiftes "vierkantig" ausgebildet werden,
wobei der Stift von der Rückseite des Zylinders her eingesetzt wird, bevor der Kolben zurückgezogen werden
kann. Bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung hingegen kann der Kolben in einer Art und Weise zurückgezogen
werden, die derjenigen einer herkömmlichen hydraulischen Tasterbremse ähnlich ist.
Bei zahlreichen integrierten Parkbremskonstruktionen wird das wirksame Zurücklaufen ("roll back") der
Dichtung durch die Toleranz beeinflußt, die sich in den verschiedenen mechanischen Teilen und der mechanischen
Hubbewegung der Dichtung aufbaut. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Rücklauf der
Dichtung allein durch die hydraulische Bremsanwendung
bestimmt und bleibt nach Betätigung der Handbremse ungeandert. Welcher Spielraum und welche Toleranz
auch immer im Parkbremsmechanismus aufgebaut werden, der Betriebsspielraum der hydraulisch betätigten
Bremse verändert sich nicht. Daher stört die
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Betätigung der Parkbremse die hydraulische Dichtung nicht, und ein Nachlassen oder eine Ermüdung der
beanspruchten Dichtung findet nicht statt. Bei den meisten herkömmlichen Konstruktionen hält die Betätigung
der Parkbremse die Dichtung unter mechanischer Beanspruchung, so daß diese mit der Zeit
ermüdet, was zu einem hohen, die Bremsen lösenden
Rücktrieb führt«,
Bei der in Fig« 5 dargestellten Anordnung werden die
gleichen Bezugszeichen wie in Fig» 4a und 4b benutzt. Ein Kolben 1 gleitet in einem Zylinder 15, in welchem
ein unter Druck stehendes, hydraulisches Medium über eine Verbindung 16 eingebracht werden kann. Zwischen
Kolben 1 und Zylinder 15 ist eine Dichtung 14 vorgesehen. In den Kolben 1 ist gleitverschieblich eine
Kolbenstange 2 eingepaßt, die an ihrer freien Stirnseite eine Reaktionsplatte 13 trägt» Die Platte 13
ist ihrerseits in Kontakt mit der rückwärtigen Platte des Innenbordblocks 17 der Bremsanordnung.
Um die Kolbenstange 2 herum ist eine bundartige Betätigungs- oder Flanschplatte 3 angeordnet, wobei
eine Bohrung der Platte die Stange umgibt. Ein Teil des ümfangsrandes der Platte 3, der in Fig. 5 auf
der linken Seite der Kolbenstange 2 liegt, wird durch einen einstellbaren Anschlag 18 abgestützt, der am
Zylinder 15 befestigt ist. An einem Punkt, der diesem Teil der Betätigungsplatte diametral gegenüberliegt,
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hat die Betätigungsplatte 3 Kontakt mit einer Stütze 6, die zwischen der Platte 3 und einem an der Stelle
5 schwenkbar gelagerten Hebel 4 angeordnet ist. Ferner ist eine Schutzkappe 8 vorgesehen.
Der Parkbremsmechanismus wird mechanisch durch Betätigung des Hebels 4 in Betrieb genommen. Dieser
wirkt über die Stütze 6 auf die eine Seite der Betätigungsplatte 3 und veranlaßt diese Platte, sich
zu verkippen, sich auf der Kolbenstange 2 festzustellen und diese aus dem Zylinder 15 heraus zu verschieben,
wodurch die mechanische Betätigung der Bremse veranlaßt ist. Ein Nachlassen der auf die
Betätigungsplatte 3 wirkenden Kraft veranlaßt diese, sich von der Kolbenstange abzulösen, und zwar aufgrund
der oben beschriebenen geometrischen Anordnung und Ausbildung, so daß nunmehr die normale hydraulische
Betätigung der Bremse möglich ist. Die Betätigungsplatte 3 wird durch die Feder 7 auf einer Seite in
Kontakt mit der Stütze 6, dem Hebel 4 und dessen Anschlag 19 gehalten, und auf der anderen Seite mit
dem einstellbaren Anschlag 18.
Die meisten integrierten Parkbremskonstruktionen erfordern eigene hydraulische Dichtungen zusätzlich
zur Kolbendichtung. Im allgemeinen sind wenigstens zwei besondere Dichtungen für eine belastungsunempfindliche
Ausbildung erforderlich. Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist keine besondere
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Dichtung verwendete Dies reduziert die Kosten wie auch mögliche Leckstrecken„
Da der Betrieb der oben beschriebenen Parkbremse von dem Betrieb der hydraulischen Bremse ganz unabhängig
ist, ist die ursprüngliche Freiraumeinstellung während der Installation ein einziger Schritt, und zwar durch
die hydraulische Bremse oder eine kleine Zahl von Hüben durch die Parkbremse. Aus dem gleichen Grund
wird eine Störung an einer der Bremsen nicht die Funktion der anderen beeinflussen»
Die beschriebene Konstruktion ermöglicht die Verwendung einer sehr einfachen Kolbenform, wodurch die
Anwendung eines Kolbens aus gegossenem oder gespritztem Kunststoff, ζ. B„ Phenolharz, begünstigt ist.
Claims (3)
- HOEGER1 STELLRHCHT & PARTNEPATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE m c D 7000 STUTTGART 1A 45 618 m Anmelder: GIRLOCK LIMITEDm - 192 36-4Ο Harp Street27ο Juli 1983 Belmore, New South WalesAustralienPatentansprüche :Vorrichtung zum Betätigen einer Scheibenbremse mit einem in einem Zylinder hydraulisch betätigten Kolben zur Bewegung eines Reibungsblocks in Berührungsposition mit einer Scheibe, gekennzeichnet durch die Anordnung einer mechanischen Bremsbetätigungseinrichtung mit folgenden Merkmalen:eine am Kolben (1) als Widerlager abgestützte Kolbenstange (2) ist relativ zum Kolben axial verschieblich;eine Betätigungsplatte (3) mit Bohrung umschließt die Kolbenstange an einer außerhalb des Kolbens gelegenen Stelle;ein Anschlag (18) stützt einen ersten Teil des Randes der Betätigungsplatte gegen eine zum Zylinder (15) hin gerichtete Bewegung ab;Mittel (4,6) zum Aufbringen einer Betätigungskraft an einem zweiten Teil des Randes der Betätigungsplatte, welcher dem vorgenannten ersten Teil diametral gegenüberliegt;A 45 618 mm - 19227. JuIi 1983die Geometrie der Betätigungsplatte (3) des Anschlags (18) und der Kolbenstange (2) ist derart, daß sich beim Aufbringen einer Kraft auf die Betätigungsplatte (3) durch die Mittel (4,6) die Betätigungsplatte an der Kolbenstange (2) feststellt und die Kolbenstange zwecks Anlegen des Reibungsblocks (17) an die Scheibe mitnehmend verschiebt f und daß bei Wegnahme dieser Kraft Reibungskräfte, die der Rückgewinnung der elastischen Beanspruchung im System widerstehen, ein Kräftepaar bilden, das die Betätigungsplatte von der Kolbenstange löst, so daß die hydraulische Betätigung der Bremse unabhängig von den Teilen der mechanisch ausgelösten Bremsbetätigungseinrichtung nur durch die Kolbenstange vollziehbar ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (18) einstellbar ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Mittel (7) vorgesehen sind, welche die Betätigungsplatte (3) gegen den Anschlag (18) und gegen die Mittel (4,6) zum Aufbringen einer Betätigungskraft drücken.
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