DE4212353A1 - Druckluftbetätigte Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckluftbetätigte Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die insbesondere für Straßenfahrzeuge und vorzugsweise für Nutz­ fahrzeuge vorgesehen ist.

Druckluftbetätigte bzw. pneumatische Scheibenbremsen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise aus der DE- OS 37 16 202 sowie aus der nicht vorveröffentlichten DE- OS 40 32 885 bekannt. Bei diesen bekannten Scheibenbremsen wird eine Bremsscheibe von einem in Axialrichtung verschieb­ bar gelagerten Bremssattel umfaßt, wobei auf einer Seite des Bremssattels eine druckluftbetätigte Zuspannvorrichtung an­ geordnet ist, bei deren Betätigung eine auf dieser Seite der Bremsscheibe befindliche Bremsbacke gegen diese gedrückt wird, worauf sich der Bremssattel aufgrund der Reaktions­ kräfte in Gegenrichtung verschiebt und dadurch eine auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Bremsbacke gleichfalls gegen die Bremsscheibe preßt.

Die Zuspannvorrichtung weist bei diesen bekannten Scheiben­ bremsen als Betätigungsorgan einen Drehhebel auf, der um eine zur Ebene der Bremsscheibe parallel verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist. Der Drehhebel liegt hier­ bei auf seiner der Bremsscheibe zugewandten Seite mittels eines Exzenters etwa längsmittig an einer sich parallel zur Drehachse erstreckenden Traverse an, die bezüglich der Bremsscheibe verschiebbar geführt ist und in der zwei mit einem Außengewinde versehene Stellspindeln in einem jeweils zugeordneten Innengewinde der Traverse in paralleler Anord­ nung verstellbar verschraubt sind.

Die beiden Stellspindeln wirken jeweils über ein an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sitzendes Druckstück auf die zuspannseitig im Bremssattel bezüglich der Bremsscheibe ver­ schiebbar gelagerte Bremsbacke ein. Mittels einer Nachstell­ einrichtung, die drehfest mit einer der beiden Stellspindeln gekoppelt ist und bei jeder Betätigung des Drehhebels über eine Rutschkupplung auf die betreffende Stellspindel ein­ wirkt, wird ereicht, daß das sich infolge Belagverschleiß ändernde Lüftspiel seinen korrekten Sollwert konstant beibe­ hält. Die von der Nachstelleinrichtung im Falle von Belag­ verschleiß bewirkte Drehung der genannten Stellspindel wird von einer Synchronisationseinrichtung, bei der es sich bei­ spielsweise um eine mit einer jeweiligen Verzahnung in Ein­ griff stehenden Kette handeln kann, so auf die andere Stell­ spindel übertragen, daß diese um den gleichen Winkel gedreht wird und folglich ihren Abstand zur Bremsscheibe um exakt die gleiche Wegstrecke verringert.

Eine derartige, mit zwei Spindeln versehene bzw. "zweispindelige" Zuspannvorrichtung zeichnet sich gegenüber einer "einspindeligen" Ausführungsform prinzipiell zwar da­ durch aus, daß der Minimalwert des Umfangsschrägver­ schleißes, d. h. der ungleichmäßigen Abnutzung der Brems­ backen in tangentialer oder Umfangsrichtung der Brems­ scheibe, aufgrund der in dieser Belastungsrichtung doppelten Abstützung relativ gut ist. Gleichwohl ist der bei den be­ kannten zweispindeligen Zuspannvorrichtungen erzielbare mi­ nimale Umfangsschrägverschleiß im Hinblick auf eine Optimie­ rung der Standzeit der Scheibenbremse noch verbesserungswür­ dig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckluftbe­ tätigte Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei möglichst geringem Aufwand eine Minimierung des Umfangsschrägverschleißes erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich­ nungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß ist demzufolge die Synchronisationseinrich­ tung mit den zwei Stellspindeln derart gekoppelt, daß der Abstand zur Bremsscheibe der bezogen auf die Drehrichtung der Bremsscheibe auslaufseitig befindlichen Stellspindel um ein vorbestimmtes Maß geringer als der Abstand der anderen Stellspindel ist. Ausführliche Untersuchungen haben nämlich gezeigt, daß die Bremsscheibe unmittelbar bei Beginn der Zu­ spannung der beiden Stellspindeln auf die einlaufseitig ge­ legenen Bereiche der Bremsbacken einen etwas größeren Druck ausübt, so daß diese Bereiche langfristig stärker ver­ schleißen, was zu dem eingangs genannten Umfangsschrägver­ schleiß führt. Mit dem erfindungsgemäß unterschiedlich ein­ gestellten Abstand bzw. Axialversatz der beiden Stellspin­ deln wird nun erreicht, daß die Bremsbacken bei Beginn der Zuspannung zunächst an ihren auslaufseitig gelegenen Be­ reichen mit der Bremsscheibe in Kontakt geraten, so daß dort ein entsprechender Abrieb auftritt, der bei exakter Einstel­ lung des Radialversatzes den Abrieb der einlaufseitig gele­ genen Bereiche genau zu kompensieren vermag. Infolgedessen kann bei optimaler Justierung jeglicher Umfangsschrägver­ schleiß vermieden werden, wobei die dadurch gewonnene Ver­ längerung der Standzeit der Scheibenbremse die Herstellungs­ kosten praktisch nicht beeinflußt.

Die jeweils geeignete Größe des Axialversatzes der beiden Stellspindeln hängt von der Art des jeweils verwendeten Bremsbelags ab und läßt sich beispielsweise durch Werksver­ suche leicht ermitteln; dem Wartungspersonal kann somit eine Tabelle zur Verfügung gestellt werden, aus der für jeden gängigen Bremsbelag ein entsprechender Axialversatzwert ab­ gelesen werden kann. In diesem Zusammenhang ist es von Vor­ teil, wenn gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Erfindung eine manuell betätigbare Einstellvorrichtung, mittels der der Axialversatz der zwei Stellspindeln justiert werden kann, und wenn gemäß Anspruch 3 ferner eine Skala zur Anzeige des mittels der Einstellvorrichtung jeweils einge­ stellten Axialversatzes der zwei Stellspindeln vorgesehen wird. Gegebenenfalls ist es auch möglich, an dieser Skala unmittelbar den Bremsbelag-Typ anzugeben.

Gemäß einem weiteren, im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen unabhängigen Aspekt der Erfindung kann die ihr zugrundeliegende Aufgabe alternativ auch dadurch gelöst wer­ den, daß die Steigung des Gewindes der bezogen auf die Dreh­ richtung der Bremsscheibe auslaufseitig befindlichen Stell­ spindel um ein vorbestimmtes Maß größer gemacht wird als die Steigung des Gewindes der anderen Stellspindel. Diese Art der Kompensation des Schrägverschleißes hat darüber hinaus den Vorteil, daß mit zunehmendem Belagverschleiß eine ge­ wisse Progression im Ausmaß des unterschiedlichen Abstands zur Bremsscheibe auftritt, die das jeweils unterschiedliche Abriebverhalten der Bremsbeläge in Abhängigkeit von deren Verschleißzustand kompensieren kann.

Gemäß Anspruch 5 kann der Unterschied im Steigungsmaß der beiden Stellspindeln beispielsweise so gewählt werden, daß sich die auslaufseitig befindliche Stellspindel - bezogen auf den vollen Stellweg - um ca. 1 mm weiter bewegt als die andere Stellspindel. Selbstverständlich ist es auch möglich, sowohl die vorgenannte unterschiedliche Kopplung der beiden Stellspindeln als auch eine abweichende Steigung der Gewinde vorzusehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines Querschnitts den schematischen Auf­ bau der Zuspannvorrichtung; und

Fig. 2 einen Längsschnitt der in Fig. 1 gezeigten Zu­ spannvorrichtung.

Um die der Erfindung zugrundeliegende Problematik zu ver­ deutlichen, sollen zunächst der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise der gattungsgemäßen Scheibenbremse und deren Zuspannvorrichtung näher erläutert werden.

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, wird eine (in­ nenbelüftete) Bremsscheibe 1, die an einer nicht näher be­ zeichneten Achse eines Nutzfahrzeugs befestigt ist, von ei­ nem Bremssattel 2 umfaßt. Der Bremssattel 2 ist gemäß Fig. 2 mittels eines starren Führungslagers 52 sowie mittels eines Ausgleichslagers 51 in axialer Verschiebbarkeit bezüglich der Bremsscheibe 1 am Fahrzeug gelagert. Im übrigen sind Aufbau und Funktion des Bremssattels bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt.

Auf der in Fig. 1 rechten bzw. der in Fig. 2 unteren Seite der Bremsscheibe 1 ist eine schematisch mit dem Bezugszei­ chen 3 bezeichnete zweispindelige Zuspannvorrichtung ange­ ordnet. Im Bremssattel 2 ist ein im wesentlichen halbkreis­ förmiges Drehlager 30 vorgesehen, dessen Drehachse parallel zur Ebene der Bremsscheibe 1 verläuft und das den entspre­ chend abgerundeten Bereich eines Drehhebels 4 aufnimmt, so daß der Drehhebel 4 parallel zur Ebene der Bremsscheibe 1 verschwenkt werden kann. Zur Betätigung des Drehhebels 4 ist ein lediglich schematisch dargestellter Bremszylinder 40 vorgesehen, der mit einem Kolben in eine geeignet geformte Ausnehmung eines Betätigungsarms 4a des Drehhebels 4 ein­ greift. Wenn der Bremszylinder 40 mit der Druckluft beauf­ schlagt wird, wird der Betätigungsarm 4a des Drehhebels 4 folglich von seiner Ruheposition in die in Fig. 1 in gestri­ chelter Darstellung angedeutete Position bewegt. Es sei an­ gemerkt, daß die Betätigung des Drehhebels 4 selbstverständ­ lich auch über ein Bremsgestänge erfolgen kann, so daß der Bremszylinder 40 gegebenenfalls an einem anderen Ort pla­ ziert werden kann, falls der Einbauraum für die Bremsscheibe begrenzt ist.

Die dem halbschalenförmigen Drehlager 30 abgewandte Seite des Drehhebels 4 ist über einen als Nocken dienenden Exzen­ ter 6 mit einer Traverse 7 gekoppelt, die sich innerhalb des Bremssattels 2 im wesentlichen parallel zur Drehachse der Bremsscheibe 1 erstreckt und in dieser Ebene verschiebbar gelagert ist. An ihrem der Bremsscheibe 1 zugewandten Ende weist die Traverse 7 eine sacklochartige Ausnehmung auf, die von einem in Richtung zur Bremsscheibe 1 auskragenden, rohr­ artigen Ansatz umgeben ist. Dieser Ansatz der Traverse 7 ist in einer entsprechenden Ausnehmung des Bremssattels 2 recht­ winklig zur Ebene der Bremsscheibe 1 unter Beibehaltung ei­ nes derartigen Spiels schiebegelagert, daß die Traverse 7 geringfügige Schwenkbewegungen in der Zeichnungsebene aus­ führen kann. Innerhalb der Ausnehmung ist eine Spiralfeder 78 angeordnet, die zwischen die Traverse 7 und das der Bremsscheibe 1 zugewandte Ende des Bremssattels 2 einge­ spannt ist und dadurch die Traverse 7 zum Drehhebel 4 hin vorspannt.

Wie insbesondere dem Längsschnitt der Fig. 2 entnehmbar ist, weist die Traverse 7 an beiden Seiten jeweils eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung auf, in der jeweils eine Stellspindel 72 bzw. 73 justierbar verschraubt ist, deren in Fig. 3 mit 711 bezeichnetes Außengewinde in einem entspre­ chend geformten Innengewinde der Traverse 7 geführt ist. An dem der Bremsscheibe 1 zugewandten Ende jeder der Stellspin­ deln 72 und 73 ist ein sich kegelförmig verbreiterndes Druckstück 70 bzw. 71 befestigt. Da sich die beiden Stellspindeln 72 und 73 infolge ihrer Anordnung in der Tra­ verse 7 senkrecht zur Ebene der Bremsscheibe 1 erstrecken, liegen die Druckstücke 70 und 71 mit ihren flachen Enden an einer Bremsbacke 10 an. Die Bremsbacke 10 ist insbesondere in Umfangsrichtung zur Bremsscheibe 1 über nicht gezeigte Halterungen quer zur Bremsscheibe 1 verschiebbar geführt, wobei die Halterungen entweder dem Bremssattel 2 oder einem Bremsträger zugeordnet sein können.

Im Inneren der Stellspindel 72 ist eine Nachstelleinrichtung 74 angeordnet, die infolge einer Axialverzahnung drehfest mit der Stellspindel 72 gekoppelt und in axialer Richtung verschiebbar ist. Die Nachstelleinrichtung 74 wird bei jeder Betätigung des Drehhebels 4 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht, wodurch ein kontinuierliches Nachstellen der Bremse gewährleistet ist. In eine entsprechende Axialverzahnung der gegenüberliegenden Stellspindel 73 greift ein Zahnrad ein, das über eine Welle mit einer Synchronisationseinrichtung 75 gekoppelt ist, die das innenliegende Zahnrad und damit die Spindel 73 synchron mit der Nachstelleinrichtung 74 dreht. Hierdurch wird erreicht, daß das Druckstück 71 synchron mit dem Druckstück 70 nachgestellt wird.

Erfindungsgemäß ist die Synchronisationseinrichtung 75 so eingestellt, daß die zwei Stellspindeln derart gekoppelt werden, daß der Abstand zur Bremsscheibe 1 der bezogen auf die in Fig. 2 schematisch mit einem Pfeil angedeuteten Dreh­ richtung der Bremsscheibe 1 auslaufseitig befindlichen Stellspindel 72 um ein vorbestimmtes Maß geringer als der Abstand der anderen Stellspindel 73 ist. Das jeweilige Maß des hierdurch erzielten unterschiedlichen Abstands bzw. Axi­ alversatzes der beiden Stellspindeln wird dabei so gewählt, daß der bei Beginn der Zuspannung auftretende verstärkte Ab­ rieb der einlaufseitig gelegenen Bereiche der Bremsbacken 10 genau kompensiert werden kann. Somit kann bei optimaler Ju­ stierung jeglicher Umfangsschrägverschleiß vermieden werden, so daß die Standzeit der Scheibenbremse entsprechend verlän­ gert wird.

Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann erfindungsgemäß ferner eine manuell betätigbare Einstellvorrichtung vorgesehen wer­ den, mittels der der Axialversatz der zwei Stellspindeln vom Wartungspersonal unter Anpassung an den jeweils verwendeten Bremsbelag justiert werden kann. Darüber hinaus ist es mög­ lich, eine Skala zur Anzeige des mittels der Einstellvor­ richtung jeweils eingestellten Axialversatzes der zwei Stellspindeln vorzusehen, wobei diese Skala ggf. unmittelbar den Bremsbelag-Typ anzeigen kann.

Alternativ oder zusätzlich zu dem beschriebenen Axialversatz der beiden Stellspindeln ist es auch möglich, die Steigung des Gewindes der bezogen auf die Drehrichtung der Brems­ scheibe auslaufseitig befindlichen Stellspindel 72 um ein vorbestimmtes Maß größer als die Steigung des Gewindes der anderen Stellspindel 73 zu wählen, so daß ebenfalls eine op­ timale Ausnutzung der Bremsbeläge infolge minimierten Schrägverschleißes erzielbar ist. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß ein Unterschied im Steigungsmaß der beiden Stellspindeln z. B. so gewählt werden kann, daß sich die aus­ laufseitig befindliche Stellspindel - bezogen auf den vollen Stellweg - um ca. 1 mm weiter bewegt.

Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Zuspanneinrichtung kurz erläutert. Bei Druckluftbeaufschla­ gung des Bremszylinders 40 wird der Betätigungsarm 4a gemäß Fig. 1 nach links verschwenkt, wodurch der am Drehhebel 4 wirkende Exzenter 6 um eine entsprechend den Hebelgesetzen verringerte Strecke gleichfalls nach links verschoben wird. Die Traverse 7 wird daher entgegen der Vorspannkraft der Spiralfeder 78 um diese Wegstrecke zur Bremsscheibe 1 hin gedrückt. Die an der Traverse 7 über die Stellspindeln 72 und 73 befestigten Druckstücke 70 bzw. 71 drücken folglich unter Überwindung des Lüftspiels (das in der Praxis ca. 0,4 mm beträgt) die Bremsbacke 10 gegen die Bremsscheibe 1, wo­ bei das auslaufseitig gelegene Druckstück 70 entsprechend der Lehre der Erfindung den von ihr beaufschlagten Bereich der Bremsbacke 10 noch vor dem einlaufseitig gelegenen Be­ reich gegen die Bremsscheibe 1 drückt. Wenn der Be­ tätigungsarm 4a weiter nach links verschwenkt wird, ver­ schiebt sich der Bremssattel aufgrund der auf die Brems­ scheibe 1 ausgeübten Kraft in Fig. 1 nach rechts, so daß schließlich auch die linke Bremsbacke 10 gegen die Brems­ scheibe 1 gepreßt wird. Da das Außengewinde der Stellspin­ deln 72 und 74 und das jeweils zugeordnete Innengewinde der Traverse 7 so dimensioniert sind, daß im druckbeaufschlagten Zustand entgegen der Zuspannrichtung eine Selbsthemmung auf­ tritt, können sich die Stellspindeln nicht in diese Richtung wegbewegen, so daß der Bremsdruck solange aufrechterhalten bleibt, bis der Drehhebel 4 freigegeben wird.

Wenn die beiden Bremsbacken 10 im Verlauf des vorstehend erläuterten Zuspannvorgangs um eine vorbestimmte, einem Soll-Lüftspiel entsprechende Strecke verschoben worden sind, wird die Nachstelleinrichtung 74 vom Drehhebel 4 betätigt. Sofern das Lüftspiel korrekt eingestellt ist, liegen beide Bremsbacken 10 zu diesem Zeitpunkt an der Bremsscheibe 1 an. Infolgedessen spricht eine in der Nachstelleinrichtung 74 vorgesehene Rutschkupplung an, so daß die Stellspindel 72 und die mit ihr synchronisierte Stellspindel 73 nicht ver­ stellt werden. Wenn demgegenüber ein zu großes Lüftspiel vorliegt, was beispielsweise nach einem Belagwechsel oder bei zunehmendem Verschleiß der Bremsbacken der Fall ist, werden die Stellspindeln 72 und 73 von der Nachstelleinrich­ tung 74 um eine bestimmte Strecke gedreht und bringen da­ durch das Lüftspiel, gegebenenfalls nach mehrmaliger Betä­ tigung der Bremse, auf den Sollwert. Auf diese Weise ist ge­ währleistet, daß die erfindungsgemäße Scheibenbremse bis zum vollständigen Abrieb der Bremsbacken 10 funktionsfähig bleibt.

Bei der erläuterten Ausführungsform der Zuspannvorrichtung 3 erfolgt die Kraftübersetzung mittels eines drehbar gelager­ ten Hebels 4, der über einen Exzenter auf eine Traverse 7 einwirkt; das Prinzip der Erfindung ist jedoch selbstver­ ständlich auch bei anderen Zuspannvorrichtungen verwendbar, etwa bei solchen, bei denen die Kraftübersetzung mittels ei­ nes Spreizkeils oder einer Kugelrampe erfolgt. Ebenso ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen von Stellspindel und Nachstelleinrichtung beschränkt; das ange­ gebene Prinzip der Vorhaltung gegen Schrägverschleiß kann vielmehr bei allen Stellelementen angewandt werden, deren axiale Relativlage zur Bremsscheibe mit zunehmendem Belag­ verschleiß von einer geeigneten Antriebseinrichtung verän­ dert wird.

Claims (5)

1. Druckluftbetätigte Scheibenbremse mit einem eine Brems­ scheibe (1) umfassenden Bremssattel (2), auf dessen einer Seite eine Zuspannvorrichtung (3) angeordnet ist, die bei Druckluftbeaufschlagung zwei in Parallelanordnung verstell­ bar angeordnete Stellspindeln (72, 73) betätigt, die je­ weils über ein an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sit­ zendes Druckstück (70, 71) auf eine zuspannseitig im Brems­ sattel (2) bezüglich der Bremsscheibe (1) verschiebbar ge­ lagerte Bremsbacke (10) einwirken und die über eine Syn­ chronisationseinrichtung (75) drehfest miteinander gekop­ pelt sind, wobei eine Nachstelleinrichtung (74) auf eine (72) der zwei Stellspindeln (72, 73) derart einwirkt, daß das sich infolge Belagverschleiß ändernde Lüftspiel im we­ sentlichen konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (75) die zwei Stell­ spindeln (72, 73) derart koppelt, daß der Abstand zur Bremsscheibe (11) der bezogen auf die Drehrichtung der Bremsscheibe (1) auslaufseitig befindlichen Stellspindel (72) um ein vorbestimmtes Maß geringer als der Abstand der anderen Stellspindel (73) ist.

2. Druckluftbetätigte Scheibenbremse nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine manuell betätigbare Ein­ stellvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Maß des unterschiedlichen Abstands der zwei Stellspindeln (72, 73) justierbar ist.

3. Druckluftbetätigte Scheibenbremse nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Skala zur Anzeige des Maßes des mittels der Einstellvorrichtung jeweils eingestellten unterschiedlichen Abstands der zwei Stellspindeln (72, 73) vorgesehen ist.

4. Druckluftbetätigte Scheibenbremse nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Gewindes der bezogen auf die Drehrichtung der Bremsscheibe (1) auslaufseitig befindlichen Stellspindel (72) um ein vorbestimmtes Maß größer als die Steigung des Gewindes der anderen Stellspindel (73) ist.

5. Druckluftbetätigte Scheibenbremse nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Unterschied im Steigungsmaß der beiden Stellspindeln (72, 73) so gewählt ist, daß sich die auslaufseitig befindliche Stellspindel (72) - bezogen auf den vollen Stellweg - um ca. 1 mm weiter bewegt.