DE3800734A1 - Selbsttaetige nachstelleinrichtung fuer eine scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvorrich­ tung für eine Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1. Derartige Nachstellvorrichtungen sind z.B. aus der DE-OS 33 36 120 bekannt.

Bei derartigen Nachstellvorrichtungen können sich unter Umständen dann Schwierigkeiten ergeben, wenn bei angezoge­ ner Handbremse die Fußbremse betätigt wird. In diesem Fal­ le, bei dem bei Beginn der Fußbremsbetätigung die Reib­ kupplung durch die Handbremse betätigt ist und somit die Nachstellelemente der Nachstellvorrichtung gegeneinander verriegelt sind, wird erst bei relativ hohem Kraftaufwand des durch die Fußbremsbetätigung ausgelösten hydraulischen Druckes die Reibkupplung durch Bewegung des Bremskolbens in Bremsrichtung gelöst, so daß erst ab diesem Zeitpunkt die Nachstellung der Nachstelleinrichtung vorgenommen wer­ den kann. Hierbei kann es leicht geschehen, daß bei den zu diesem Zeitpunkt auftretenden erheblichen Kräften durch die Dehnung des Bremssattels, der Bremsbeläge und der an­ deren innerhalb des Kraftweges der Bremse liegenden Ele­ mente eine Hysterese zwischen dem kraftmäßig festgelegten Punkt, bei dem die Reibkupplung gelöst wird und dem kraft­ mäßig festgelegten Punkt liegt, bei dem beim Lösen der Bremse die Reibkupplung wieder schließt. Auf diese Weise besteht die Gefahr, daß bei angezogener Handbremse und zu­ sätzlicher 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.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Nachstell­ vorrichtung der aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs er­ sichtlichen Art Maßnahmen anzugeben, die auch bei vielfa­ cher Fehlbetätigung eines Bremsensystems durch gleichzei­ tiges Betätigen von Handbremse und Fußbremse die weiter oben geschilderten Gefahren mit Sicherheit ausschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird mit Sicher­ heit verhindert, daß bei fehlerhafter Betätigung der Brem­ se (d. h. Fußbremsenbetätigung bei angezogener Handbrem­ se), die die Nachstellung arretierende Reibkupplung erst bei großen Bremskräften gelöst wird, so daß die weiter oben beschriebene Hysterese nicht auftreten kann. Die zum Lösen der Kupplung notwendige Kraft ist nämlich unabhängig von der Stellung der Handbremse durch die Reibkraft des verstellbaren Lagers festgelegt und kann auf einen geeig­ neten niedrigen Wert eingestellt werden.

Da die Außenseite der erfindungsgemäßen Lagerung in axia­ ler Richtung verschiebbar ist und die Lagerung in der Re­ gel eine zylinderförmige Gestalt haben wird, empfiehlt sich in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Ausgestaltung nach Anspruch 3, um eine Drehbewegung der Lageraußenseite zu verhindern, die eventuell während einer Längsbewegung der Lageraußenseite auftreten könnte.

Eine einfache Ausgestaltung eines in Kolbenlängsrichtung verschiebbaren Lagers beschreiben die Merkmale nach An­ spruch 4. Dabei wird eine gegenüber dem drehbaren anderen Nachstellelement im Gehäuse festgehaltene Hülse durch ei­ nen im Gehäuse verankerten Klemmring in Längsrichtung ver­ schiebbar angeordnet, wobei die Hülse die äußere Schale eines Drehlagers, insbesondere Kugellagers, bildet.

Da das Lager aufgrund des Reibschlusses in der jeweiligen Lage verbleibt, in die es aufgrund einer Krafteinwirkung verschoben wurde und da die Bremskräfte hinsichtlich des Lagers immer in Richtung zu dem vorderen Ende des Brems­ kolbens weisen, ist es notwendig, eine Maßnahme vorzuse­ hen, durch welche das Lager wieder in seine Ausgangslage zurückgeholt werden kann. Hierzu empfiehlt sich eine Aus­ gestaltung gemäß Anspruch 5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Schei­ benbremse mit Nachstellvorrichtung, wobei jedoch lediglich eine Seite der Bremse ohne Belag und ohne Scheibe teilweise dargestellt ist;

Fig. 2 eine geringfügig abgeänderte Version des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen, die einen Längsschnitt durch einen Teil einer Scheibenbremse mit ei­ ner Nachstellvorrichtung zeigt. In einem Bremsgehäuse 2 ist eine Zylinderbohrung 4 vorgesehen, die im wesentlichen dreifach gestuft ist. Im Bohrungsabschnitt 6 mit dem größ­ ten Durchmesser ist ein Bremskolben 8 axial verschiebbar angeordnet. Der Bremskolben 8 ist topfförmig ausgebildet, wobei sein offenes Ende in der Zylinderbohrung 4 angeord­ net ist, während sein geschlossenes Ende aus der Zylinder­ bohrung 4 herausragt, um gegen eine (nicht dargestellte) Bremsbacke zu drücken. Zur Abdichtung des Bremskolbens 8 gegenüber der Zylinderbohrung ist in an sich bekannter Weise eine sogen. Roll-back-Dichtung 10 in einer Ringnut 12 des Bremsgehäuses 2 angeordnet, die auch die Rückstel­ lung des Bremskolbens 8 bewirkt.

Am Boden des Bremskolbens 8 ist drehfest eine Nachstell­ spindel 14 angebracht, die sich koaxial durch den vom Bremskolben gebildeten Hohlraum bis in einen Bohrungsab­ schnitt 16 verringerten Durchmessers erstreckt. Die Nach­ stellspindel 14 weist ein mehrgängiges, selbsthemmungs­ freies Gewinde 18 auf. Ein entsprechendes Gewinde hat eine auf der Nachstellspindel 14 angeordnete Nachstellmutter 20. Die Nachstellmutter hat im wesentlichen zylindrische Gestalt, weist jedoch an ihrem dem Kolben abgewandten Ende einen radialen Ansatz 22 auf, der eine konische Reibfläche 24 bildet.

Mit der konischen Reibfläche 24 wirkt eine weitere koni­ sche Reibfläche 26 zusammen, die an einem Handbremskolben 28 vorgesehen ist. Die Nachstellmutter 20 und der Hand­ bremskolben 28 bilden somit zwei Teile einer Reibkupplung. Der Handbremskolben 28 weist einen zylindrischen Abschnitt 30 auf, der in einem Bohrungsabschnitt 32 verringerten Durchmesser verschiebbar angeordnet ist, sowie einen Flanschabschnitt 34, der sich im wesentlichen radial er­ streckt und an dem die Reibfläche 26 vorgesehen ist. Der Flanschabschnitt 34 des Handbremskolbens 28 umgreift den radialen Ansatz 22 der Nachstellmutter 20 von außen, wobei zwischen den Reibflächen 24, 26 das Funktionslüftspiel S verbleibt.

Außer dem Handbremskolben 28 weist die mechanische Betäti­ gungseinrichtung noch einen Exzenter 36 auf, der über ein Stößel 39 auf den Handbremskolben 28 einwirkt. Der Exzen­ ter 36 hat eine Welle 38, die in einer quer zur Zylinder­ bohrung 4 verlaufenden Bohrung 40 drehbar gelagert ist und an der (in nicht dargestellter Weise) ein Handbremshebel fest angebracht ist. In der Welle 38 ist eine Ausnehmung 42 vorgesehen, in der ein Ende des Stößels 39 angeordnet ist. Das andere Ende des Stößels ist in einer im Hand­ bremskolben 28 vorgesehenen Ausnehmung 44 angeordnet. Der dem Bremskolben 8 zugewandte Teil der Nachstellmutter 20 trägt ein Dreipunkt- oder ein Vierpunkt-Kugellager 46, dessen innerer Lagerring hier von der Nachstellmutter 20 selbst gebildet wird. Der äußere, entlang einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene zweigeteilte Lagerring 48 des Kugellagers 46 liegt an einer Schulter 50 eines ersten Hülsenteils 64 an, die sich in axialer Richtung zwischen der Nachstellmutter 20 und der Wandung des Bremskolbens 8 erstreckt.

Die hier dargestellte Hülse 52 ist zweiteilig ausgeführt, mit einem ersten Hülsenteil 64, welches einen sich radial erstreckenden Flansch 66 bildet. Das erste Hülsenteil 64 bildet an seinem Ende eine Anlagefläche 70 für das Wälzla­ ger 46, gegen die dieses von einem zweiten Hülsenteil 72 gedrückt wird. Das zweite Hülsenteil 72 weist im wesentli­ chen eine dünnwandige zylindrische Gestalt auf und ist mit dem ersten Hülsenteil mittels Rollieren bzw. Verstemmen verbunden. Das erste Hülsenteil 64 weist dazu wenigstens eine Ausnehmung 74 auf, in die das Material des zweiten Hülsenteiles beim Rollieren bzw. Verstemmen, Börderln, Verschweißen oder ähnlich, verformt wird. Das zweite Hül­ senteil 72 wird dazu auf den Außenumfang des ersten Hül­ senteils 64 aufgeschoben.

Die Hülse 52 kann gegenüber der Zylinderbohrung 4 mittels einer Klemmhülse 84 gehalten werden und die in ihr befe­ stigte Hülse 52 läßt sich gegen Verdrehen gesichert in axialer Richtung führen. Eine andere, einfachere Möglich­ keit besteht darin, auf den Absatz 85 zu verzichten und die Klemmhülse, wie weiter unten beschrieben, mit hinrei­ chender Festigkeit in die Bohrung 4 einzupressen.

Der innere Schenkel der Klemmhülse 84 stützt sich mit der Innenseite 88 federnd an der Hülse 52 ab, welche das Dreh­ lager für die Nachstellmutter 20 umfaßt.

In dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der äußere Schenkel der Klemmhülse 84 in der Gewindebohrung 4 fest verankert ist, während das Lager unter der Hülse 52 zusam­ men mit dieser entlang der Innenfläche 88 des inneren Hül­ senschenkels axial verschiebbar ist, sobald die entspre­ chende Kraft aufgewendet wird, welche die durch die Klemm­ hülse 84 ausgeübte Reibkraft überwindet.

Der Handbremskolben 28 besitzt weiterhin noch einen Kol­ benansatz 87, welcher in die Längsnut 86 ragt und den Handbremskolben 28 vor Verdrehen sichert, ohne ihn an ei­ ner Längsbewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 zu hin­ dern.

An dem Handbremskolben 28 ist in ähnlicher Weise, wie die Hülse 52 auf dem ersten Hülsenteil 64, eine Transporthülse 80 befestigt, welche sich mit ihrem vorderen Ende in Rich­ tung Bremskolben 8 erstreckt. Die Transporthülse 80 trägt an der bremskolbenseitigen Vorderkante einen ringförmigen Anschlag 81, welcher hinter dem Flansch 66 greift, wodurch der Handbremskolben 28 gegebenenfalls die Hülse 52 und da­ mit das Wälzlager 46 in Richtung zur Welle 38 zu ziehen vermag. Die Innenfläche des Vorderendes der Transporthülse 80 ist gegenüber der Außenfläche des Flansches 66 frei be­ wegbar, so daß sich der Handbremskolben 28 in Fig. 1 nach links zu bewegen vermag, ohne eine Kraft auf den Flansch 66 und damit die Hülse 52 auszuüben, so lange noch kein Eingriff zwischen dem Handbremskolben 28 und der Nach­ stellmutter 20 besteht.

Wird die Fußbremse betätigt, so steigt der Druck in dem Innenraum des Kolbens 8, so daß der Bremskolben 8 in der Zeichnung nach links und der Handbremskolben 28 nach rechts bewegt werden. Der Handbremskolben 28 gelangt so in seine Ausgangslage und nimmt dabei die Hülse 52 mit nach rechts, indem der Anschlag 81 den Flansch 66 ergreift. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Transporthül­ se 80 ist so mit Sicherheit erreicht, daß sich die Reib­ flächen 24, 26 außer Eingriff befinden, sobald der hydrau­ lische Druck ausreicht, den Handbremskolben 28 in seine Ausgangslage zu drücken. Die hierbei auf den Kolben 28 ausgeübte Kraft muß so groß sein, daß sie sowohl die auf den Kolben selbst, aber auch auf die Hülse 52 ausgeübten Reibkräfte überwindet.

Bei steigender Bremskraft und damit größer werdendem hy­ draulischen Druck wandert der Bremskolben immer weiter nach links, wobei die Nachstellmutter 20 den auf sie über die Nachstellspindel 14 ausgeübten axialen Kräften durch eine Drehbewegung ausweicht, so daß die sich drehende Nachstellmutter die Nachstellspindel 14 herausschraubt.

Nach dem Ende der Betätigung der Fußbremse wird durch die Entlastung des Bremsengehäuses bzw. des Bremssattels und der Bremsbeläge sowie der Wirkung der Roll-back-Dichtung 10 schließlich der Bremskolben 8 in der Zeichnung nach rechts gepreßt, wobei durch die auftretenden Kräfte die Nachstellmutter 20 in entgegengesetzter Richtung dreht. Durch diese Schraubbewegung der Mutter wird die Nachstell­ spindel 14 und damit der Bremskolben 8 nach rechts geholt. Voraussetzung für diese ordnungsgemäße Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Nachstellvorrichtung ist, daß die Rei­ bungskräfte, die die Hülse 52 und damit die Nachstellmut­ ter 20 in axialer Richtung festhalten, größer sind als die axial wirkenden Reibungskräfte der sich auf der Nachstell­ spindel 14 drehenden Mutter 20.

Bei Beginn der Betätigung der Handbremse liegt der Hand­ bremskolben 28 in seiner rechten Ausgangslage und zwischen den Reibflächen 24 und 26 herrscht das Spiel S. Durch die Drehung der Welle 38 wird der Handbremskolben 28 in der Zeichnung nach links bewegt und kommt in Krafteingriff mit der Nachstellmutter 20, die samt Nachstellspindel 14 und Bremskolben 8 ebenfalls nach links bewegt wird. Da wegen des Reibschlusses der Flächen 24, 26 sowie der Drehsicherung des Handbremskolbens 28 die Nachstellmutter 20 nicht dre­ hen kann, wird die von den Handbremskolben ausgehende Kraft über die Nachstellspindel 14 auf den Bremskolben übertragen.

Über die Nachstellmutter 20 und das Wälzlager 46 wird da­ bei auch die Hülse 52 unter der Klemmhülse 84 nach links verschoben. Die Transporthülse 80 übt dabei keine Kraft auf die Hülse 52 aus, da die Innenfläche der Transporthül­ se gegenüber der Mantelfläche des Flansches 66 ein Spiel besitzt.

Wird die Handbremse losgelassen, so wird, wie weiter oben schon beschrieben, eine in der Zeichnung nach rechts ge­ richtete Kraft auf den Kolben 8 ausgeübt, wobei die Reib­ flächen 24, 26 noch im Eingriff sind und somit die Spindel der auf sie wirkenden Kraft nicht durch eine Drehbewegung ausweichen kann. Infolgedessen wird die Einheit aus Kolben 8, Nachstellvorrichtung 1 und Bremskolben 28 nur so weit nach rechts verschoben, wie die hierfür auf den Bremskol­ ben 8 einwirkenden Kräfte ausreichen. Die Bremsscheibe kann sich aber gleichwohl zwischen den Bremsbelägen frei bewegen, da zum einen das Spiel des Wälzlagers 46 und zum anderen die durch den Schlag der Bremsscheibe ausgeübten Kräfte dafür ausreichen, die Bremsscheibe frei zwischen den Belägen drehen zu lassen. Da sowohl bei der Handbrem­ sung als auch bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens nach der Handbremsbetätigung dieselbe Flankenseite von Spindel und Nachstellmutter im Eingriff sind, vermag das Gewinde­ spiel nichts zum Lösen der Bremse nach der Handbremsung beizutragen.

Andererseits ist aber die Hülse 52 mit dem Wälzlager 46 nach Überwindung einer geeigneten Reibkraft in axialer Richtung verschiebbar, so daß der Bremskolben samt der Hülse 52 nach dem Lösen der Handbremse nach rechts ver­ schoben werden kann. Man wird also die die Hülse 52 hal­ tende Reibkraft so groß halten, daß sie die Reibkraft der Nachstellmutter 20 auf der Spindel 14 überwindet, anderer­ seits aber der Rückbewegung des Bremskolbens 8 keinen er­ heblichen Widerstand entgegensetzt.

Die Ausgangslage des Bremskolbens 28 wird, wie weiter oben schon beschrieben, dann erreicht, wenn durch eine neue Fußbremsung der dabei entstehende hydraulische Druck den Handbremskolben 28 und damit die Hülse 52 wieder nach rechts verschiebt.

Wird die Fußbremse bei betätigter Handbremse in fehlerhaf­ ter Weise bedient, so wird die Nachstellmutter 20 von der Reibkupplung der Flächen 24 und 26 befreit, sobald die auf den Bremskolben 8 wirkende Kraft groß genug ist, die Reib­ kraft zwischen der Hülse 52 und der Klemmhülse 24 zu über­ winden und so das Lager samt der Nachstellmutter 20 von dem Handbremskolben 28 wegzuziehen, bis sich die Nach­ stellmutter 20 wieder drehen und damit der Kolben weitge­ hend kraftfrei ausgefahren werden kann.

Nach der Beendigung der fehlerhaften Bremsung treten die gleichen Voraussetzungen auf, wie auch oben im Zusammen­ hang mit der Handbremsung beschrieben, nur, daß jetzt zu­ sätzlich noch das Spiel zwischen Nachstellmutter und Spin­ del zur Befreiung der Bremse zur Verfügung steht. Die Bremse kann natürlich nicht weiter nach rechts zurückge­ schoben werden, als es der Bremskolben 28 mit dem auf ihn einwirkenden Stößel 39 zuläßt.

In Weiterbildung der Erfindung mag es zweckmäßig sein, zwischen Bremskolben 28 und Hülse 52 eine geeignete Feder vorzusehen, welche diese beiden Bauteile versucht, vonein­ ander in Abstand zu halten. Dabei sollte die Federkraft so groß gewählt sein, daß sie die auf den Handbremskolben 28 in axialer Richtung ausgeübten Reibkräfte überwindet. In diesem Falle wird also der Reibschluß der Flächen 24, 26 gelöst, sobald nach Beendigung des Bremsens der Handbrems­ kolben 28 den Raum hat, nach rechts auszuweichen.

Allerdings darf die Kraft der Feder 90 in Fig. 2 nicht so groß gewählt sein, daß sie die Reibkraft der Lagerung der Hülse 52 überwindet, da andernfalls eine Handbremsung nicht mehr möglich wäre.

Claims (7)

1. Selbsttätige Nachstellvorrichtung für eine Scheiben­ bremse,

• - wobei die Scheibenbremse einen Bremskolben auf­ weist, der zur Betätigung einer Bremsbacke in ei­ nem Bremszylinder verschiebbar angeordnet und der mittels einer hydraulischen Betätigungseinrich­ tung und einer mechanischen Betätigungseinrich­ tung betätigbar ist;
• - mit einem zwischen dem Bremskolben und der mecha­ nischen Betätigungseinrichtung angeordneten, zwei über ein selbsthemmungsfreies Gewinde miteinander verbundene Nachstellelemente aufweisenden, ver­ längerbaren Nachstellglied, wobei das eine der Nachstellelemente gegenüber dem Bremskolben dreh­ fest gelagert ist, während das gegenüber dem Kol­ ben drehbare andere Nachstellelement sich in ra­ dialer Richtung an dem Zylindergehäuse abstützt und wobei das Lager des anderen Nachstellelemen­ tes in Längsrichtung des Bremszylinders ver­ schiebbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Lager (46 bis 74) in Längsrich­ tung des Bremszylinders (4) gegenüber diesen im Reibschluß (88) gehalten ist, so daß das unter Krafteinwirkung in Längsrichtung des Bremszylin­ ders verschobene Lager (46 bis 74) nach Ende der Krafteinwirkung an dem erreichten Ort verbleibt.

2. Nach der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lager (46 bis 72) ein als Kugellager (46) ausgestaltetes Drehlager ist.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber dem Bremszylinder (4) nicht drehbare äußere Lagerseite (48 bis 72, 84, 85) in Längsrichtung des Bremszylinders (4) in einer Längsnut (86) im Gehäuse (1) geführt ist, in die ein entsprechender Vorsprung (85) der äußeren La­ gerseite (48 bis 72, 84, 85) eingreift.

4. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Lagerseite (48 bis 72, 84, 85) eine im wesentlichen ringförmige Lagerhülse (52) aufweist, in der das ande­ re Nachstellelement (20) drehbar gelagert ist, wobei die Lagerhülse (52) in einem gegenüber dem Gehäuse (2) ortsfest gehaltenen Klemmring (84) unter Reibschluß in Bremszylinderlängsrichtung verschiebbar angeordnet ist.

5. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der mechanischen Betätigungseinrichtung (28 bis 34) fest verbundener Anschlag (81) vorgesehen ist, welchem ein entsprechender Vorsprung (66) am Lager zugeordnet ist, und daß bei Rückwärtsbewegung der als Betätigungskol­ ben (28) ausgestalteten Betätigungseinrichtung das La­ ger (46 bis 74) über den am Vorsprung (66) angreifen­ den Anschlag (81) in Richtung Betätigungseinrichtung (28) rückholbar ist.

6. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (90) vorgesehen ist, welche sich sowohl an der Hülse (52) als auch an dem Handbremskolben (28) abstützt und somit diese beiden Bauteile in Abstand voneinander hält, sobald die auf den Handbremskolben (28) ausgeüb­ te Kraft aufgehoben wird.

7. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä­ tigungseinrichtung (28) einen seitlichen Ansatz (87) besitzt, welcher in eine Längsnut (86) im Bremszylin­ der (4, 16) eingreift und die in Zylinderlängsrichtung verschiebbare Betätigungseinrichtung (28) gegen Ver­ drehen sichert.