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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse zum
Einsatz an einem Fahrzeug.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine
Scheibenbremse zum Einsatz in Nutzfahrzeugen der leichten und mittleren
Gewichtsklasse, d.h. im Bereich von 3,5 bis 11 t. Üblicherweise
sind Trommelbremsen in der leichten bis mittleren
Gewichtsklasse von Nutzfahrzeugen eingesetzt worden. In den zurückliegenden
Jahren hat es jedoch einen Trend gegeben, hydraulisch betätigte
Scheibenbremsen einzuführen, da Scheibenbremsen schneller als
Trommelbremsen gewartet werden können, d.h. Beläge schneller
ersetzt werden können, und Scheibenbremsen gemeinhin auch
standfester und weniger empfindlich gegen Fading sind als
Trommelbremsen.
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Ein Nachteil herkömmlicher hydraulisch betätigter
Scheibenbremsen liegt in ihrer Untauglichkeit zur Anordnung einer
Feststell-/Notbremse, die bei Nutzfahrzeugen der schweren
Gewichtsklasse normalerweise mechanisch/pneumatisch betätigt ist.
Bekannte Scheibenbremsen der für die schwere Gewichtsklasse
benötigten Art sind jedoch klobige Gegenstände, besonders
bezüglich der Gestalt und des Aufbaus der
mechanisch/pneumatischen Betätigungsorgane, und während solche klobigen
Gegenstände in große Nutzfahrzeuge relativ einfach eingebaut werden
können, sind sie in den kleineren Nutzfahrzeugen der leichten
und mittleren Gewichtsklasse nicht ohne weiteres anwendbar.
Beispielsweise weist eine Art eines mechanischen
Bremsbetätigungsorgans, das bei großen Nutzfahrzeugen der schweren
Gewichtsklasse eingesetzt wird, eine schraubenförmige
Kugelrampenanordnung mit einem zugehörigen Betätigungshebel auf, der
um die Achse des Betätigungsorgans schwenkbar ist. In diesem
Fall muß die Bremsbetätigung entweder an der Fahrzeugachse
angebracht und mit dem genannten Hebel durch eine mechanische
Kopplung verbunden werden, oder an großen, an der Bremse
angebrachten Flanschen befestigt werden.
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Eine andere Art eines mechanischen Betätigungsorgans, das in
großen Nutzfahrzeugen der schweren Gewichtsklasse eingesetzt
wird, weist eine Keil- und Walzeneinrichtung auf, die zum
Verschieben in einer zur Achse des Bremsbetätigungsorgans
geneigten Ebene angeordnet ist. In diesem letzteren Fall ist die
Bremsbetätigung, beispielsweise eine pneumatisch gesteuerte
Einrichtung, am Ende der geneigten Keil- und Walzeneinrichtung
angeordnet. Ganz offensichtlich sind beide vorgenannten Konstruktionen
sperrig und teuer und nicht ohne weiteres in der kleineren,
leicht- und mittelgewichtigen Fahrzeugklasse anwendbar. Dies
ist insbesondere der Fall, da Niederquerschnittsreifen
kleineren Durchmessers bei Nutzfahrzeugherstellern an Akzeptanz
gewinnen.
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Eine kompaktere Scheibenbrems- und Betätigungsorganeinheit ist
im britischen Patent Nr. 1 107 512 offenbart, wobei die Einheit
eine flexible Membran und einen Kolben aufweist, die zum Teil
in der Scheibenbremse aufgenommen sind, der Kolben und die
Membran durch Luftdruck verschiebbar sind, um einen Hebel zu
schwenken und ein Bremsbetätigungsorgan zum Betätigen der Bremse zu
verschieben und der Kolben und die Membran sich in die dem
Bremsbetätigungsorgan entgegengesetzte Richtung verschieben. Der
Hebel in dieser Einheit hat drei Schwenkverbindungen, die die
Herstellung und den Zusammenbau erschweren und verteuern. Auch
müssen bei Vorhandensein dreier Schwenkverbindungen eines
Hebels mit drei getrennten Teilen Vorkehrungen getroffen werden,
um die Abstandsveränderung zwischen den Drehpunkten
aufzunehmen, während der Hebel sich bewegt, da die Bremse sonst
funktionsuntüchtig werden kann.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Scheibenbremse
bereitzustellen, die ohne weiteres in Fahrzeugen der leichten
und mittleren Gewichtsklasse anwendbar ist und die verglichen
mit herkömmlichen Konstruktionen relativ einfach ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Scheibenbremse
nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind der Kolben und die Kolbenstange durch die Zufuhr von
Luftdruck in die Kammer auf der vom Kolben abgewandten Seite der
flexiblen Membran axial verschiebbar. Alternativ kann
hydraulischer oder mechanischer Druck auf die Membran und den Kolben
gegeben werden. Der genannte Hebel, der um eine quer zu der
Achse des Bremsbetätigungsorgans liegende Achse schwenkbar
ist, erstreckt sich vorzugsweise durch die Wand des Gehäuses
der Bremsbetätigung und steht direkt hinter dem Kolben mit der
Kolbenstange um diese herum in Eingriff. Bevorzugt wird ein
Hebelmechanismus verwendet, wie er in unserer ebenfalls
anhängigen britischen Patentanmeldung Nr. 86 22617 offenbart ist.
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Bei dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Bremse verglichen mit herkömmlichen
mechanisch/pneumatischen Anordnungen kompakt und einfach, da die Bremsbetätigung
direkt an der Scheibenbremse befestigt und von dem
Bremsbetätigungsorganmechanisk abgesetzt ist, wobei die Bremsbetätigung
und das Bremsbetätigungsorgan in derselben Richtung mit dem
eine einzige Schwenkachse aufweisenden Hebel betätigbar sind.
Die erfindungsgemäße Bremse ist ohne weiteres für Nutzfahrzeuge
der leichten und mittleren Gewichtsklasse geeignet. Die
obenstehend beschriebene Konstruktion ist auch bezüglich eines
Rationalisierungs- und Standardisierungsgrades von Komponenten
vorteilhaft, z. B. beim Einsatz in Verbindung mit
mechanisch/pneumatisch betätigten Trommelbremsen, oder bei Verwendung an
allen Rädern eines Fahrzeugs im Gegensatz zu bekannten
Fahrzeugkonstruktionen, bei denen Kombinationen hydraulischer und
mechanisch/pneumatischer Bremsen am Fahrzeug vorne und hinten
eingesetzt wurden. Selbst wenn in der oben beschriebenen
Bremsbetätigung
hydraulischer Druck verwendet wird, gibt es keine
Probleme mit einer Fluiddichtungsverschmutzung wie bei
herkömmlichen hydraulisch betätigbaren Scheibenbremsen. Darüber
hinaus ist es bei der erfindungsgemäßen Bremse einfacher, eine
Feststell-/Notbremse vorzusehen und die erfindungsgemäße Bremse
ist auch für einen Einsatz an den Vorderachsen eines Fahrzeugs
geeignet, da sie aufgrund ihrer Kompaktheit Lenk- und
Fahrwerksgestänge und ähnliches nicht berührt.
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Obwohl jede gewünschte Bremsbetätigungsorganmechanik in der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, schließt die
Bremsbetätigungsorganmechanik bevorzugt eine lastunempfindliche
Bremsnachstelleinrichtung ein. Ein bevorzugter Typ von
Nachstelleinrichtung schließt ein Axialspiel ein, so daß während
des Betätigens und Lösens der Bremse keine Nachstellung
stattfindet, wenn die Belagabnutzung innerhalb der
Bewegungsspielgrenze ist. Sollte jedoch die Belagabnutzung ausreichen, um
beim Bremsen zu einer übermäßigen Axialverschiebung der
Betätigungsorganmechanik zu führen, ist die Nachstelleinrichtung
so konstruiert, daß beim Lösen der Bremse Teile der
Nachstelleinrichtung das Spiel aufnehmen und sich dann unter der Wirkung
einer Feder zum Ausgleichen von Belagabnutzung axial relativ
zueinander verschieben, um den Betätigungsweg der
Betätigungsorganmechanik nachzustellen.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in
denen
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Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung ist,
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Fig. 2 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig.
1 ist,
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Fig. 3 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig.
1 und 2 ist,
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Fig. 4 ein Querschnitt in Axialrichtung der
Bremsbetätigungsorganmechanik ist, wie sie in der Scheibenbremse
des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, 2 und 3
eineingesetzt ist, und
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Fig. 5 ein Querschnitt einer abgewandelten Form einer
Bremsbetätigungsorganmechanik zum Einsatz in der
vorliegenden Erfindung ist.
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Das in den Figuren 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen
dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist eine allgemein mit 1 bezeichnete
Gleitzapfenscheibenbremse, an der eine pneumatisch betätigbare Bremsbetätigung
3 befestigt ist. Die Bremse 1 weist einen Rahmen 5 auf,
innerhalb dessen eine Bremsbetätigungsorganmechanik 7 - siehe Figur
4 - angeordnet ist, wobei die Bremsbetätigungsorganmechanik 7
mit der Bremsbetätigung 3 durch einen Hebelmechanismus 9 der in
unserer ebenfalls anhängigen britischen Patentanmeldung Nr. 86
22617 offenbarten Art gekoppelt ist.
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Die Bremsbetätigung 3 weist ein hohles Gehäuse 11 auf, das
durch eine flexible Membran 17 in zwei Innenbereiche 13, 15
unterteilt und durch Schrauben A direkt mit der Bremse 1
verschraubt ist. Ein Innenbereich 13 des Gehäuses 11 ist im
Betrieb über Kanäle 19 mit einer pneumatischen Druckquelle
verbunden, während der andere Bereich 15 zur Atmosphäre entlüftet
ist. In dem genannten anderen Innenbereich 15 des Gehäuses 11
ist an der flexiblen Membran 17 ein Kolben 21 angebracht, wobei
eine mit dem Kolben 21 verbundene Kolbenstange 23 sich axial
durch eine feststehende, im Gehäuse befestigte Führung 25
erstreckt und eine Feder 27 den Kolben 21 und die Membran 17 in
die in Figur 1 gezeigte Stellung vorspannt, in der der genannte
eine Innenbereich 13 sein Minimalvolumen hat. Durch Einleiten
von Druckluft in den einen Innenbereich 13 des Gehäuses 11
werden die flexible Membran 17 und der Kolben 21 zum
Zusammendrücken der Feder 27 verschoben, wobei die Kolbenstange 23 sich
durch die Führung 25 in einen verlängerten Teil 29 des Gehäuses
11 verschiebt. Ein Endabschnitt eines Hebels 31 des
Hebelmechanismus 9 greift direkt hinter dem Kolben 21 um die Kolbenstange
23 herum und wird so um seinen Drehpunkt 33 gedreht, um die
Bremsbeläge 35 über die Bremsbetätigungsorganmechanik 7
anzulegen, wenn der Kolben 21 und die flexible Membran 17 durch
Druckluft verschoben werden. Die Verschiebungsrichtung des
Kolbens 21 und der Kolbenstange 23 längs einer Achse Y ist
parallel zur Verschiebungsrichtung der Bremsbetätigungsorganmechanik
7 längs einer Achse X.
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Aufgrund der oben beschriebenen mechanisch/pneumatischen
Betätigungsanordnung ist eine kompakte Scheibenbremse erzielt, die
ganz besonders zum Einsatz in Nutzfahrzeugen der leichten und
mittleren Gewichtsklasse geeignet ist. Ferner ergibt sich, da
die gleiche Bremse im Gegensatz zu einem vorherigen, gemischten
Einsatz von Scheiben- und Trommelbremsen an allen Rädern des
Fahrzeugs verwendet werden kann, eine gewisse Rationalisierung
und Standardisierung von Komponenten, was die
Herstellungskosten verringert. Darüber hinaus gibt es keine Probleme mit
einer Fluiddichtungsverschmutzung, wie dies bei herkömmlich
hydraulisch betätigbaren Bremsen vorkommen kann. Das ist selbst
dann der Fall, wenn im Innenbereich 13 der Luftdruck durch
Hydraulikdruck ersetzt wird, da die Nachgiebigkeit der Membran
das Erfordernis von Fluiddichtungen erübrigt. Weiterhin ist es,
verglichen mit herkömmlichen, üblicherweise hydraulischen
Bremsen für leichte und mittelschwere Fahrzeuge viel einfacher,
eine Feststell-/Notbremse anzubringen.
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Bezugnehmend auf die Bremsbetätigungsorganmechanik 7 - siehe
Figur 4 -, die von dem in unserer ebenfalls anhängigen
britischen Patentanmeldung Nr. 86 22617 offenbarten Hebelmechanismus
9 betätigt wird, weist diese eine mit einem Gewinde versehene
Achswelle 37 auf, die von einer Feder 39 gegen eine
exzentrische Walze 41 des Hebelmechanismus 9 gespannt ist, wobei die
Feder 39 sich an einem nach innen erstreckenden Flansch 43
eines rohrförmigen Gehäuses 45 abstützt, das in einer Bohrung 47
des Betätigungsorganrahmens 5 befestigt ist. Ein Schraubglied
49 steht in schraubendem Eingriff mit der ein Gewinde
aufweisenden Achswelle 37, wobei ein begrenztes Maß an Axialspiel
zwischen den Gewinden vorhanden ist, so daß das Schraubglied 49
und die mit einem Gewinde versehene Achswelle 37 sich axial
relativ zueinander um ein begrenztes Maß verschieben können,
bevor die Gewindegänge in gegenseitigen Eingriff treten. Eine
weitere Feder 51 greift zwischen einer Schulter 53 des
Schraubglieds 49 und einer kreisringförmigen Lagerplatte 55 ein, die
über ein Lager 59 gegen eine kreisringförmige Abstützung 57
drückt, wobei die kreisringförmige Abstützung 57 feststehend an
der Innenwand eines hohlzylindrischen Kolbens 61 befestigt ist,
der in Eingriff mit einem Reibbelag 35 tritt, wenn die Bremse
betätigt wird. Diese weitere Feder 51 spannt also das
Schraubglied 49 gegen einen einwärts gerichteten Flansch 63 des hohlen
Kolbens 61 vor.
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Wird der Hebelmechanismus 9 im Betrieb zum Bremsen betätigt,
wird die Betätigungskraft über die exzentrische Walze 41, die
mit einem Gewinde versehene Achswelle 37, die in gegenseitigem
Eingriff stehenden Gewinde des Schraubglieds 49 und der
Achswelle 37, das Schraubglied 49 und den Kolben 61 direkt zu dem
Reibbelag 35 geleitet. Wird die Bremse gelöst, wird die mit
einem Gewinde versehene Achswelle 37 von der Feder 39
zurückgezogen und der Kolben 61 und der Reibbelag 35 werden von der
elastischen Durchbiegung der Scheibenbremse zurückgestellt, bis
die Festspannkraft abgebaut ist. Bei begrenztem Belagverschleiß
wird das Axialspiel zwischen den Gewinden der Achswelle 37 und
des Schraubglieds 49 lediglich aufgebraucht und verhindert eine
einsetzende Nachstellung. Reicht jedoch das Gewindespiel zum
Ausgleich der Belagabnutzung nicht mehr aus, greifen die
Gewinde beim Lösen der Bremse ineinander ein und das Schraubglied 49
wird vom Flansch 63 gehoben, wobei die genannte weitere Feder
51 zusammengedrückt wird. Diese Zusammendrückung der weiteren
Feder 51 führt über das Lager 59 zum Drehen des Schraubglieds
49 zusammen mit der weiteren Feder 51 auf der Achswelle 37 und
der kreisringförmigen Abstützung 57, bis das Schraubglied 49
nachgestellt ist, um wieder in Eingriff mit dem Kolbenflansch
63 zu sein. In dieser nachgestellten Stellung stehen die
genannten Gewinde miteinander in Eingriff, so daß eine Betätigung
der Bremse über den Hebelmechanismus 9 sofort wirksam ist, das
Gewindespiel also nur beim Lösen der Bremse eine Wirkung zeigt.
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Der Kolben 61 hat in seinem vorderen Endbereich eine Öffnung
65, in der Rückstellmittel in Gestalt einer drehbaren Scheibe
67 angebracht sind, um diese Öffnung 65 zu schließen. Die
Scheibe 67 ist von einer Feder 70 gegen einen Sprengring 69 in der
Wand der Öffnung gespannt und weist auf ihrer dem Schraubglied
49 zugewandten Oberfläche eine Anzahl axial vorstehender Nasen
71 auf. Wenn erforderlich, beispielsweise beim Ersetzen der
Reibbeläge 35, kann die Scheibe 67 axial gegen die Feder 70
verschoben werden, so daß die genannten Nasen 71 in Eingriff
mit komplementären Nasen 73 am Schraubglied 49 treten. Das
Schraubglied 49 wird demnach auch axial verschoben, wobei das
Schraubglied 49 von dem Kolbenflansch 63 gehoben wird, so daß
durch Einführen eines geeigneten Werkzeugs in eine Ausnehmung
75 der Scheibe 67 die Scheibe gedreht werden kann, wodurch die
ineinander eingreifenden Nasen 71, 73 ein Drehen und
Zurückverschieben, d.h. Nachstellen, des Schraubglieds 49 auf der
Achswelle 37 bewirken.
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Eine abgewandelte, zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
geeignete Art von Nachstelleinrichtung ist in Figur 5 der
beigefügten Zeichnungen dargestellt, wobei zum Bezeichnen gleicher
Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in Figur 4 verwendet
werden. Der Hauptunterschied zwischen den Nachstelleinrichtungen
der Figuren 4 und 5 liegt in der Tatsache, daß hier kein Spiel
zwischen den ineinander eingreifenden Gewinden des
Schraubglieds 49 und der Achswelle 37 besteht. Das Axialspiel für eine
normale Bremsbetätigung ohne Nachstellung ist zwischen dem
Schraubglied 49 und sowohl dem Kolben 61 als auch einer
kreisringförmigen Scheibe 77 vorgesehen. In dieser Ausführungsform
steht ein Ende der weiteren Feder 51 mit der kreisringförmigen
Scheibe 77 in Eingriff, die bei normalem Bremsbetrieb in
Eingriff mit einer Schulter 79 an der Innenwand des hohlen Kolbens
61 steht, während das andere Ende der weiteren Feder 51 über
eine kreisringförmige Scheibe 55 und ein Lager 59 gegen die
kreisringförmige Abstützung 57 drückt.
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Wird die Bremse betätigt, wird Bremskraft über die Achswelle
37, das Schraubglied 49 und den Kolben 61 an einen Reibbelag
weitergeleitet, und wenn die Bremse gelöst wird, zieht die
Achswelle 37 das Schraubglied 49 von dem Kolbenflansch 63 zurück.
Ist jedoch die Belagabnutzung groß genug, um eine Nachstellung
zu erfordern, wird das Schraubglied 49 genügend weit
zurückgezogen, um in Eingriff mit der kreisringförmigen Scheibe 77 zu
treten und diese von der Schulter 79 zu heben und dabei die
weitere Feder 51 zusammenzudrücken. Die Scheibe 55 ist längs
des Schraubglieds 49 axial verschieblich angeordnet, jedoch
gegen eine Relativdrehung verkeilt. Daher bewirkt die
Kompression der weiteren Feder 51 ein Drehen der kreisringförmigen
Scheibe 55, des Schraubglieds 49 und der weiteren Feder 51 auf
dem Lager 59 um die mit einem Gewinde versehene Achswelle 37,
bis das Schraubglied 49 eine nachgestellte Einstellung
erreicht, in der die kreisringförmige Scheibe 77 wieder in
Eingriff mit der Schulter 79 tritt. Aus dem Vorstehenden wird
klar, daß beide der oben beschriebenen Nachstelleinrichtungen
lastunempfindlich sind und eine Nachstellung nur bei der
Bremslösebewegung auftritt.
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Die vorliegende Erfindung stellt damit eine Scheibenbremse für
Nutzfahrzeuge bereit, insbesondere für Nutzfahrzeuge der
leichten und mittleren Gewichtsklasse, bei der die Bremse einen
kompakten Aufbau haben kann, der eine Rationalisierung von
Komponenten und das einfache Vorsehen einer Feststell-/Notbremse
erleichtert, wobei eine Nachstellung bevorzugt durch eine
lastunempfindliche Nachstelleinrichtung stattfindet, die
ausschließlich während des Bremslösehubs anspricht.