DE3327997C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Betätigung einer hydraulischen Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Konstruktion von Scheibenbremsen für Kraftfahrzeuge ist es problematisch, eine mechanisch, insbesondere manuell betätigte Parkbremse mit einer hydraulisch betätigten Betriebsbremse zu kombinieren. Oft werden lediglich an den Vorderrädern eines Fahrzeuges Scheibenbremsen vorgesehen, während an den Hinterrädern konventionelle Trommelbremsen angebracht sind, auf welche das manuell betätigte, mechanische Parkbremssystem einwirkt. Bei aufwendigeren Fahrzeugen werden Scheibenbremsen sowohl an der Vorder- wie auch an der Hinterachse vorgesehen, wobei in die an der Hinterachse befindlichen Scheibenbremsen separate Trommeln eingebaut sind, auf welche die Parkbremse wirkt.

Eine Vorrichtung mit den gattungsbildenden Merkmalen ist aus der DE-AS 10 36 075 oder der DE-OS 14 50 105 bekannt.

In der AU-PS 4 05 184 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 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, und zwar mit Hilfe eines Gliedes, welches eine Fläche besitzt, die in einem Winkel zu einer im 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 dieser Konstruktion ist nämlich die Unfähigkeit der Betätigungs- oder Flanschplatte, sich automatisch abzulösen, wenn die Kipplast weggenommen ist. Der Mechanismus hat 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 einer Überjustierung gegenüber der elastischen Verbiegung neigt, die sich aus der hydraulischen Anwendung der Bremse ergibt. Das heißt, die Justiereinrichtung ist belastungsempfindlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß die mechanische Bremsbetätigungskraft in einfacher Weise aufbringbar und sicher wieder abkoppelbar ist, ohne hierbei die hydraulische Wirkungsweise der Bremse zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei den meisten bekannten 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 05 184 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 der 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 ungeändert. Welcher Spielraum und welche Toleranz auch immer im Parkbremsmechanismus aufgebaut werden, der Betriebsspielraum der hydraulisch betätigten Bremse verändert sich nicht. Daher stört die 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.

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 Erfindung ist dagegen keine besondere Dichtung zu verwenden. Dies reduziert die Kosten wie auch mögliche Leckstrecken.

Da der Betrieb der erfindungsgemäßen 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 Erfindung ermöglicht die Verwendung einer sehr einfachen Kolbenform, wodurch die Anwendung eines Kolbens aus gegossenem oder gespritztem Kunststoff, z. B. Phenolharz, begünstigt ist.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen

Fig. 1 bis 4b Einzelheiten der Geometrie einer Betätigungsplatte und einer durch sie hindurch verlaufenden Kolbenstange und

Fig. 5 eine halbgeschnittene Ansicht einer hydraulischen Scheibenbremsanordnung mit mechanischer Bremsbetätigungsvorrichtung.

Bei der dargestellten mechanischen Betätigungsvorrichtung sorgt eine bestimmte Geometrie der Betätigungsplatte und der Kolbenstange für die Feststellung während der Betätigung bzw. die Selbstablösung nach vollzogener Betätigung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine sich selbstlösende bzw. eine sich nicht selbstlösende Geometrie. In Fig. 1 erzeugen Reibungskräfte, welche eine Wiedergewinnung elastischer Beanspruchung widerstehen, ein Kräftepaar, welches ein Drehmoment im 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. 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. 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;
• d der Durchmesser der Kolbenstange;
• B den Durchmesser der Bohrung oder Öffnung in der Betätigungsplatte;
• β den Winkel zwischen der die beiden Kontaktpunkte verbindenden Linie und einer Linie im rechten Winkel zur Achse der Kolbenstange;
• μ den Reibungswinkel der Kontaktpunkte von Kolbenstange und Betätigungsplatte; dieser Winkel hat einen Maximalwert µmax und einen Minimalwert µmin;
• ε die Entfernung zwischen der Achse der Kolbenstange und der Wirkungslinie der an die Betätigungsplatte angelegten Kraft.

Die beiden oben genannten Forderungen werden dann erfüllt, wenn:

und

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 das Ende der Betätigungsplatte, welches dem Betätigungsende diametral gegenüberliegt, in einem Niveau derart abgestützt wird, 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. 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 abzulösen, 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 eine Belastungsempfindlichkeit oder eine Überjustierung des Parkbremsmechanismus. Hierdurch ist auch ein leichtes Austauschen der Brems- oder Reibungsblöcke möglich.

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 Stirnnseite 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 Umfangsrandes 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, 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.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur mechanischen Betätigung einer hydraulischen Scheibenbremse mit einem in einem Zylinder verschieblichen Kolben zum Anlegen eines Bremsblockes an eine Bremsscheibe und mit einer mechanischen Bremsbetätigungseinrichtung, bei der eine am Kolben als Widerlager abgestützte Kolbenstange relativ zum Kolben axial verschieblich ist und Betätigungsmittel zur mechanischen Bremsbetätigung an einer außerhalb des Kolbens gelegenen Stelle der Kolbenstange einwirken, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsmittel als Betätigungsplatte (3) mit Bohrung ausgebildet sind, welche die Kolbenstange (2) mit freiem Spiel umschließt,
daß ein Anschlag (18) einen ersten Teil des Randes der Betätigungsplatte (3) gegen eine zum Zylinder (15) hin gerichtete Bewegung abstützt,
daß Mittel (4, 6) zum Erzeugen einer mechanischen Betätigungskraft auf einen dem ersten diametral gegenüberliegenden Teil des Randes der Betätigungsplatte (3) vorgesehen sind,
daß die Betätigungsplatte (3) durch die Mittel (4, 6) verkippbar und durch Reibung an der Kolbenstange (2) feststellbar ist, um so die Kolbenstange zwecks Anlegen des Bremsblockes (17) an die Scheibe zu verschieben und
daß bei Wegnahme der durch die Mittel (4, 6) erzeugten mechanischen Betätigungskraft Reibungskräfte zwischen Betätigungsplatte (3) und Kolbenstange (2) ein Kräftepaar bilden, das die Betätigungsplatte von der Kolbenstange löst und so die rein hydraulische Betätigung der Bremse ermöglicht.

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.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der mechanischen Bremskraft einen Hebel (4) umfassen, der über eine Stütze (6) am zweiten Randteil der Betätigungsplatte (3) angreift.