DE3800733C2 - Selbsttätige Nachstelleinrichtung für eine Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvor­ richtung für eine Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Nachstellvorrichtungen können sich unter Umständen dann Schwierigkeiten ergeben, wenn bei angezogener Hand­ bremse die Fußbremse betätigt wird. In diesem Falle, bei dem bei Beginn der Fußbremsbetätigung die Reibkupplung durch die Handbremse betätigt ist und somit die Nach­ stellelemente der Nachstellvorrichtung gegeneinander verriegelt sind, wird erst bei relativ hohem Kraftauf­ wand des durch die Fußbremsbetätigung ausgelösten hy­ draulischen Druckes die Reibkupplung durch Bewegung des Bremskolbens in Bremsrichtung gelöst, so daß erst ab diesem Zeitpunkt die Nachstellung der Nachstelleinrich­ tung vorgenommen werden kann. Hierbei kann es leicht ge­ schehen, daß bei den zu diesem Zeitpunkt auftretenden erheblichen Kräften durch die Dehnung des Bremssattels, der Bremsbeläge und der anderen innerhalb des Kraftweges der Bremse liegenden Elemente eine Hysterese zwischen dem kraftmäßig festgelegten Punkt, bei dem die Reibkupp­ lung gelöst wird und dem kraftmäßig festgelegten Punkt liegt, bei dem beim Lösen der Bremse die Reibkupplung wieder schließt, eintritt. Auf diese Weise besteht die Gefahr, daß bei angezogener Handbremse und zusätzlicher Fußbremsung (z. B. 15 bar Druckaufbau) das Bremssystem unabhängig von dem tatsächlich vorliegenden Abrieb der Bremsbeläge immer weiter nachstellt. Dies führt wegen der dann nicht mehr möglichen vollständigen Lösung der Bremse und dem Fehlen der hiermit bezweckten Belüftung der Bremsscheibe zu einer Bremsscheibenüberhitzung bis hin zu Lagerschäden und Dampfblasenbildung.

Um den genannten Nachteilen abzuhelfen, wurden Nach­ stellvorrichtungen für eine hydraulisch und mechanisch betätigbare Scheibenbremse vorgeschlagen, bei denen si­ chergestellt ist, daß bei Überschreiten eines bestimmten Fußbremsdruckes ein Nachstellen der Nachstellvorrichtung unmöglich gemacht ist.

So beschreibt beispielsweise die DE-OS 31 36 958 eine Nachstellvorrichtung, bei der ein in der Stirnwand des Bremskolbens gelagerter zusätzlicher Kolben in den In­ nenraum des Bremskolbens ragt. Dieser Kolben ist derart mit einer Feder vorgespannt, daß er beim Überschreiten eines vorbestimmten Druckes sich im Innenraum des Brems­ kolbens in Richtung Bremsbeläge bewegt und dabei mit seiner Reibfläche in Eingriff mit einer entsprechenden Reibfläche der Nachstellmutter kommt. Damit kann sich die Nachstellmutter nach Überschreiten des vorbestimmten Druckes auch dann nicht mehr frei drehen, wenn sich der Bremskolben aufgrund erhöhter hydraulischer Kräfte wei­ ter in Richtung Bremsbeläge bewegt. Die weiter oben be­ schriebene Hysterese läßt sich somit vermeiden.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Nach­ stellvorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführten Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, eine derartige Nachstellvorrichtung zu vereinfachen. Die Erfindung wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst. Die wesent­ liche Vereinfachung gegenüber der bekannten automatischen Nachstellvorrichtung gemäß der DE-OS 31 36 958 besteht darin, daß anstatt der dort vorgesehenen zwei Reibver­ bindungen nur noch eine einzige Reibverbindung vorgese­ hen ist was auch die Arbeitsweise der Nachstellvorrichtung vereinfacht.

Des weiteren wird zur Steuerung der Reibkupplung die von dem Belagträger ausgeübte Gegenkraft ausgenutzt. Bei ge­ eigneter Ausgestaltung des im nachfolgenden vielfach als Innenkolben bezeichneten Kolbens läßt sich dieser auch als beispielsweise elektrisch wirkender Sensor für die Stärke der Bremsbeläge anwenden, in die er mit seinem bremsscheibenseitigen Ende, zumindest teilweise, hinein­ ragen kann.

Um zu verhindern, daß sich der Innenkolben aufgrund sei­ ner Gleitreibung auch dann noch weiter im Reibschluß mit der Nachstellmutter befindet, wenn die Fußbremsung been­ det und der Bremskolben zurückgefahren wurde, empfiehlt sich eine Ausgestaltung nach Anspruch 2, gemäß der die beiden zuletzt genannten Bauteile durch eine Feder in ihrem Reibschluß aufgetrennt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt, die einen Längsschnitt durch einen Teil einer Scheibenbremse mit Nachstellvor­ richtung zeigt, wobei jedoch lediglich eine Seite der Bremse ohne Belag und ohne Scheibe teilweise dargestellt ist.

In dem Gehäuse ist eine Bohrung vorgesehen, in der ein Innenzylinder 4 in seiner Längsrichtung verschiebbar ge­ lagert ist. Gegenüber der genannten Bohrung ist der In­ nenzylinder durch die O-Ringe 7 und 8 abgedichtet. Der Innenzylinder 4 besitzt eine umlaufende Nut 3, von deren Boden aus sich, auf den Umfang der Nut verteilt, Durch­ gangsbohrungen in den Innenraum des Innenzylinders er­ strecken. In die Nut 3 mündet eine Anschluß- und Entlüf­ tungsbohrung 1 in dem Gehäuse 2, durch welche die Druck­ flüssigkeit in den Innenraum des Innenzylinders 4 ge­ führt werden kann, wobei durch die Nut und die Durch­ gangsbohrungen 5 die Druckflüssigkeit gleichmäßig in dem Innenraum des Innenzylinders verteilt werden kann.

In der Zeichnung am rechten Ende ist der Innenzylinder 4 durch einen Handbremskolben 11 abgeschlossen, so daß der Innenzylinder 4 mit dem Handbremskolben 11 zusammen ei­ nen zylinderförmigen Becher bildet. Dieser Becher kann auch einstückig ausgeführt sein. Auf einen zylinderför­ migen Ansatz 40 des Handbremskolbens 11 kann in an sich bekannter Weise ein Druckstück einwirken, welches durch eine exzentrisch gelagerte Welle durch die Handbremse betätigbar ist. Sowohl das in einer Ausnehmung 41 des zylinderförmigen Ansatzes 40 angreifende Druckstück als auch die Welle sind in der Zeichnung nicht dargestellt. In einer Zylinderbohrung 42 des Handbremskolbens 11 ist das zylinderförmige Ende einer Nachstellspindel 26 in Längsrichtung verschiebbar gelagert. Die Nachstellspin­ del 26 wird mittels einer Druckfeder 27 über ihren ring­ förmigen Ansatz 43 gegen die Bodenwand des Handbremskol­ bens 11 gedrückt. Ein exzentrisch in dem Handbremskolben 11 befestigter Paßstift 33 ragt durch eine entsprechende Öffnung in den ringförmigen Ansatz 43 und erlaubt eine Axialbewegung der Nachstellspindel 26 gegenüber dem Handbremskolben, wobei aber gleichzeitig eine Drehbewe­ gung der Spindel gegenüber dem Handbremskolben verhin­ dert wird. Die Druckfeder 27 stützt sich mit ihrem dem Handbremskolben abgewandten Ende an dem Boden eines Fe­ dertopfes 28 ab, welcher mittels des Sicherungsrings 12 gegenüber dem Handbremskolben 11 und damit dem Innenzy­ linder 4 fixiert ist.

Auf die Nachstellspindel 26 ist eine Nachstellmutter 23 über ein nicht selbsthemmendes Gewinde aufgeschraubt. Innerhalb des Innenzylinders 4 ist ein im wesentlichen zylinderförmiger Bremskolben 13 in axialer Richtung ver­ schiebbar gelagert. Ein Dichtring 35 sorgt für die Ab­ dichtung des Bremskolbens 13 gegenüber dem Innenzylinder 4 und hindert den Bremskolben gleichzeitig an einer Drehbewegung gegenüber dem Innenzylinder. Eine umlaufen­ de Schutzkappe 34 dichtet die Außenwand des Bremskolbens sowie den Innenzylinder gegenüber dem Gehäuse gegen Schmutz von außen ab. Die Nachstellmutter 23 ist gegen­ über dem Bremskolben 13 mittels eines Kugellagers 17 drehbar gelagert, wobei die äußere Lagerschale des Ku­ gellagers in Längsrichtung des Kolbens 13 verschiebbar geführt ist. Ein in die Innenwand des Bremskolbens 13 eingesetzter Sicherungsring 15 stützt eine Tellerfeder 16 ab, welche auf die äußere Schale des Kugellagers 17 wirkt und dieses versucht, in Richtung zum Boden des Bremskolbens 13 zu verschieben. Die Ausführung des zwei­ geteilten Kugellagers mit äußerer Hülse ist an sich be­ kannt und wird hier nicht näher beschrieben. Durch eine Durchgangsbohrung in dem Boden des Bremskolbens 13 ragt ein nachfolgend als Innenkolben bezeichneter Kolben 19, dessen Mantelfläche durch einen O-Ring 21 derart abge­ dichtet ist, daß die Druckflüssigkeit nicht nach außen gelangen kann. Der Kolben ist in seiner Längsrichtung innerhalb der Durchgangsbohrung verschiebbar ausgeführt und mittels einer Schutzkappe 22 gegen von außen kommen­ de Verschmutzung abgedichtet. Der in den Innenraum des Bremskolbens 13 ragende Teil des Innenkolbens 19 besitzt einen umlaufenden Kolbenbund 38, in dessen dem Hand­ bremskolben 11 zugewandten Ende eine konisch umlaufende Reibfläche 37 eingearbeitet ist. Das dem Innenkolben 19 zugewandte Ende der Nachstellmutter 23 besitzt einen der Reibfläche 37 des Innenkolbens 19 entsprechenden Reibko­ nus 24, durch welchen die Nachstellmutter reibschlüssig an den Innenkolben angreifen kann.

Eine Druckfeder 18 wirkt auf ihrer einen Seite gegen den Innenkolben 19 und auf ihrer anderen Seite gegen die äußere Lagerschale des Kugellagers 17 und sucht somit die Reibflächen 24 und 37 in einem Funktionsspiel zu halten, welches in der Zeichnung als S dargestellt ist. Der Innenkolben 19 ist gegenüber dem Bremskolben 13 durch eine Verdrehsicherung 32 gegen Verdrehen gesi­ chert, wobei diese durch einen Ansatz in dem Kolbenbund 38 gebildet sein kann, der in eine entsprechende Nut in der Innenfläche des Kolbens 13 eingreift. Der Innenkol­ ben 19 ragt mit seinem dem Handbremskolben 11 abgewand­ ten Ende um eine Strecke W über die Stirnkante des Bremskolbens 13 hinaus, wobei die Stirnfläche 30 des In­ nenkolbens 19 sich gegen den in der Zeichnung nicht dar­ gestellten Belagträger der Scheibenbremse abstützt.

Durch die Anschluß- und Entlüfterbohrung 1 im Gehäuse 2 und die umlaufende Nut 3 im Innenzylinder 4 gelangt über die Durchgangsbohrung 5 bei der Betätigung der Fußbremse die Bremsflüssigkeit in den Kolbeninnenraum 6. Durch die umlaufende Nut 3 wird sichergestellt, daß beim zum Ge­ häuse 2 verdrehten Innenzylinder der Zufluß der Brems­ flüssigkeit nicht unterbrochen wird.

Der sich im Kolbeninnenraum 6 aufbauende Druck ver­ schiebt den Innenzylinder 4 zusammen mit dem Handbrems­ kolben 11 in der Zeichnung nach rechts, bis diese an der Gehäusewand 10 anliegen oder aber der zylinderförmige Ansatz 40 bei etwa betätigter Handbremse an dem nicht dargestellten Druckstück angreift. Somit erreicht die Einheit aus Innenzylinder und Handbremskolben zu Beginn der Betätigung der Fußbremse ihre Ausgangslage. Gleich­ zeitig wird der Bremskolben 13 in der Zeichnung nach links verschoben, wobei der Bremskolben die Reibungs­ kraft des Dichtrings 35 überwindet. Die auf den Kolben 13 ausgeübte Kraft wird über den Sicherungsring 15, die Tellerfeder 16 sowie, das Kugellager 17 auf die Nach­ stellmutter 23 übertragen, die nach Überwindung des La­ gerspiels und des Gewindespiels der auf sie einwirkenden Kraft durch eine Drehbewegung ausweicht. Auf diese Weise wird die Nachstellmutter 23 von der Nachstellspindel 26 heruntergeschraubt und folgt der Bewegung des Kolbens in der Zeichnung nach links. Solange der Innenkolben 19 aufgrund der Bewegung des Bremskolbens 13 noch nicht am Belag anliegt, wird er durch die Kraft der Druckfeder 18 im Abstand des Funktionsspiels S von dem Reibkonus der Nachstellmutter 23 gehalten, so daß diese während der Kolbenbewegung sich drehend dem Kolben folgen kann. Wäh­ rend der Zeit, in der sich die Nachstellmutter frei dre­ hen kann, sind die auf das Gehäuse wirkenden Verspann­ kräfte vernachlässigbar gering. Diese Kräfte wachsen erst, wenn der Bremskolben 13 auf die Bremsbeläge ein­ wirkt und durch die entsprechende Gegenkraft der Belag­ träger gegen die Stirnfläche 30 des Innenkolbens 19 drückt. Bei weiterer Bewegung des Bremskolbens 13 macht der Innenkolben 19 relativ zum Kolben 13 eine Bewegung in Richtung Handbremskolben 11 um einen der Strecke W entsprechenden maximalen Betrag. Die Relativbewegung des Innenkolbens 19 genügt, um einen Reibschluß zwischen der Reibfläche 37 des Innenkolbens und dem Reibkonus 24 der Nachstellmutter 23 herbeizuführen. Das Spiel S ist somit kleiner als die Wegstrecke W ausgelegt, um einen siche­ ren Reibschluß zu gewährleisten. Der Differenzbetrag zwischen W und S wird dadurch aufgefangen, daß die nun unter Druck stehende Nachstellmutter 23 über das Kugel­ lager 17 gegen die Tellerfeder 16 geschoben wird. Da sich die Nachstellmutter infolge des Reibschlusses am Reibkonus 24 nicht mehr drehen kann, wird bei weiterer Hubbewegung des Kolbens 13 die Nachstellspindel 26 gegen die Kraft der Druckfeder 27 von dem Boden 29 des Hand­ bremskolbens 11 abgehoben, wobei, wie weiter oben schon erläutert, die Spindel sich nur in axialer Richtung, nicht aber in Drehrichtung bewegen kann.

Somit ist sichergestellt, daß eine Nachstellbewegung der Nachstellmutter 23 nur während eines Zeitraums stattfin­ det, in dem die Bremse, die Bremsbeläge usw. noch nicht durch erhebliche Kräfte verspannt sind.

Nach der Beendigung der Betätigung der Fußbremse sinkt der Druck im Innenraum 6 und der Dichtring 35 sorgt mit seiner Roll-Back-Wirkung dafür, daß nach der Bremsbetä­ tigung der Bremskolben 13 vom Bremsträger gelüftet wird. Dabei muß die Roll-Back-Wirkung so groß sein, daß von dem Bremskolben 13 ein Weg zurückgelegt wird, welcher die Summe aus der Wegstrecke W und dem gewünschten Lüft­ spiel zwischen Belag und Scheibe überwiegt. Zur Entlüf­ tung ist der Kolben 13 mit eingegossenen Entlüftungskanä­ len versehen.

Um sicherzustellen, daß sich der Handbremskolben 11 ge­ genüber dem Innenzylinder 4 nicht drehen kann, kann die­ ser auf seinem Umfang mehrmals gegenüber dem Innenzylin­ der 4 verstemmt sein. Die Kraft der O-Ringe 7 und 8 ist weiterhin so gewählt, daß durch die Roll-Back-Bewegung des Dichtrings 35 der Innenzylinder 4 nicht aus der Ge­ häusebohrung in der Zeichnung nach links verschoben wird.

Bei der Betätigung der Handbremse über das nicht darge­ stellte Druckstück wird der Handbremskolben 11 und damit der Innenzylinder 4 in der Zeichnung nach links verscho­ ben. Infolge der Reibung des Dichtrings 35 wird bei die­ ser Bewegung des Innenzylinders der Bremskolben 13 mit­ genommen. Sobald der Innenkolben 19 am Belagträger an­ liegt, wird er gegen die Bewegung des Bremskolbens 13 geschoben, bis das Funktionsspiel S überbrückt ist und sich Kolben und Nachstellmutter 23 in Reibschluß mitein­ ander befinden. Die Bedingung hierfür ist, daß die Fe­ derkraft der Feder 18 kleiner als die Verschiebekraft des Bremskolbens 13 infolge des Dichtrings 35 ist.

Nach erfolgtem Reibschluß wird die Zuspannkraft infolge der Handbremsbetätigung durch eine rein mechanisch ge­ schlossene Kraftbrücke vom Handbremskolben 11 über die Nachstellspindel 26, die Nachstellmutter 23 und den In­ nenkolben 19 in die Belagrückenplatte und damit die Bremsbeläge eingeführt.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß durch die integrierte Bauform des Bremskolbens 13 in dem Innenzylinder 4 eine automatische Nachstellung, insbe­ sondere des Funktionsspiels bewirkt wird, unabhängig von dem anfänglichen Einbauzustand der Handbremsmechanik. Bei der Montage ist lediglich darauf zu achten, daß der Bremskolben aus seiner weit in der Zeichnung rechts lie­ genden Einbauposition erst in seine Normalposition ge­ bremst wird. Dies kann durch einmaliges Betätigen der Fußbremse am Montageband zu einem Zeitpunkt geschehen, nach dem an der Bremsanlage keine Veränderungen mehr vorgenommen werden.

Nach Lösen der Handbremse bleibt die Reibkupplung an­ fänglich in Eingriff. Hieran ändert sich auch nichts durch die Roll-Back-Wirkung des Dichtrings 35, der den Bremskolben nur geringfügig in Richtung Lüften der Brem­ se und Lösen der Reibkupplung verschiebt. Vielmehr wir­ ken das Spiel des Kugellagers 17 und die Kraft der Druckfedern 18 und 27 zur Befreiung der Bremse durch Lö­ sen des Reibschlusses 24, 37 und Zurückdrängen der Spindel 26 in die Ausgangslage.

Claims (7)

1. Automatische Nachstellvorrichtung für eine hydrau­ lisch und mechanisch betätigbare Reibungsbremse mit einer in einem Gehäuse zwischen einem Bremskolben und einer mechanischen Betätigungseinheit angeordneten Nachstellspindel mit nicht selbsthemmendem Gewinde, die mit einer Nachstellmutter verschraubt ist, wobei die einen Reibkonus aufweisende Nachstellmutter von einer am Bremskolben abgestützten federnden Mitnahme­ vorrichtung in Richtung einer Reibfläche gedrückt wird, und mit einem in den Druckraum des Bremskolbens ra­ genden, gegen Verdrehen gesicherten federbelasteten Kolben, der nach Überwindung der Federkraft eine Bremsvorrichtung betätigt, die ein Verdrehen der Nachstellmutter verhindert, wobei der Kolben in einer den Boden des Bremskolbens durchdringenden Bohrung axial verschiebbar angeordnet ist und einen Bund auf­ weist, der in Bremsanlegerichtung mit der Nachstell­ mutter reib- und formschlüssig in Eingriff gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) in seiner durch die Gegenkraft des Belagträgers er­ zwungenen Bremslage mit der am Bund (38) des Kolbens (19) angeordneten Reibfläche an dem Reibkonus (24) der Nachstellmutter (23) angreift und eine mögliche Dreh­ bewegung der Nachstellmutter gegenüber dem Bremskol­ ben (13) verhindert und der Kolben (19) in seiner durch die Belastung einer Feder (18) erzwungenen Aus­ gangslage mit seinem den Kolbenbund abgewandeten Ende um eine vorgegebene Wegstrecke (W) aus der Stirnwand des Bremskolbens (13) herausragt.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feder (18) mit ihren Enden an der Nachstellmutter (23) und dem Kolben (19) im Sinne einer Öffnung des Reib­ schlusses einwirkt.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (13) in einem gegenüber dem Bremsengehäuse (2) verschieb­ baren Innenzylinder (4) geführt ist.

4. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenzylinder (4) mit einem zum Übertragen der Handbremskräfte dienenden Handbremskolben (11) fest und vorzugsweise einstückig verbunden ist.

5. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder auf der Mantelfläche (4) zur Einleitung der Brems­ flüssigkeit eine mit der Zuleitung der Flüssigkeit verbundene, ringförmig umlaufende Nut (3) besitzt, von der sich, auf deren Umfang verteilt, radiale Boh­ rungen (5) in den Zylinderinnenraum erstrecken.

6. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nach­ stellspindel (26) gegenüber dem Innenzylinder (4) in axialer Richtung verschiebbar und drehfest gelagert ist.

7. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich am Bremskolben (13) abstützende zweite Feder (16) an einem im Bremskolben axial verschiebbar angeordneten Drehlager (17) angreift und über die im Bremskolben drehbar gelagerte Nachstellmutter in Richtung der Schließung des Reibschlusses (24, 37) wirksam ist.