DE3327997A1

DE3327997A1 - Vorrichtung zum betaetigen einer scheibenbremse

Info

Publication number: DE3327997A1
Application number: DE19833327997
Authority: DE
Inventors: Nui Punchbowl New South Wales Wang
Original assignee: Girlock Ltd Belmore New South Wales; Girlock Ltd
Current assignee: Brake & Clutch Industries Australia Pty Ltd Eas
Priority date: 1982-08-25
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1984-03-01
Also published as: IT8348404A0; PH20246A; BR8303497A; GB8311293D0; DE3327997C2; GB2125910B; KR840005780A; IT1208438B; JPH0141851B2; ZA833051B; KR870000419B1; JPS5958238A; GB2125910A; US4499977A

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.

Fig_o 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

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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 Fig_o 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

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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

HOEGER₁ STELLRHCHT & PARTNE

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE m c D 7000 STUTTGART 1

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Australien

Patentansprüche :

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;

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die 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.