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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Scheibenbremszylinder mit einem
Handbremsmechanismus und eine Scheibenbremse mit einem derartigen
Zylinder, wie beispielsweise in der FR-A-2 337 285 veranschaulicht
ist.
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Es
ist bekannt, dass die Scheibenbremsen, die an den hinteren Fahrzeugrädern montiert
sind, die Funktion einer Fahrbremse, die ihre Hauptfunktion darstellt,
und die Funktion einer Handbremse oder einer Feststellbremse erfüllen.
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Dazu
weisen Bremszylinder einen internen Handbremsmechanismus auf, der
durch Zug eines Seils betätigt
wird.
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Ein
bekanntes Beispiel für
einen derartigen Mechanismus ist das Beispiel, bei dem das Seil
zu einem Hebel führt,
der eine Welle in Drehung versetzt. Diese Welle ist fest mit einer
von zwei ringförmigen Platten
verbunden, die einander zugewandt sind und zwischen denen in Nuten
aufgenommene Metallkugeln eingeschlossen sind, um eine Kugelrampe
zu bilden. Wenn die fest mit der Welle verbundene Platte, die Antriebsplatte
genannt wird, bezüglich
der zweiten Platte dreht, welche translatorisch beweglich und bewegliche
Platte genannt wird, rollen die Kugeln in ihren Nuten und rollen
auf Ausweichbereiche hoch, welche die Nuten umranden, wobei sie
die beiden Platten auseinander bewegen. Durch das Stapeln von Teilen
führt diese
Relativbewegung der beiden Platten zu einem Zusammendrücken der
Bremsbacken um die Scheibe herum.
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Dieser
Handbremsmechanismus ist hinsichtlich seiner Funktionsweise zufriedenstellend.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine andere Struktur
für einen
Handbremsmechanismus einer Scheibenbremse vorzuschlagen, die die
gleichen Vorteile aufweist wie die bekannte Vorrichtung, jedoch
weniger Teile umfasst, so dass ihre Herstellung vorteilhafter ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Scheibenbremszylinder, der einen
Kolben aufweist, welcher sich axial zu einer Scheibe verlagern kann,
und der einen Handbremsmechanismus umschließt, der besteht aus:
- – einer
Antriebswelle, die an einem axialen Anschlag des Zylinders anliegt,
der der Verlagerung der Welle in eine zur Scheibe entgegengesetzte Richtung entgegenwirkt,
wobei die Welle bei einer Handbremssteuerung in Drehung versetzt
werden kann,
- – einem
Rampenmechanismus mit Kugeln, der mindestens eine erste Nut aufweist,
die von einem ersten, fest mit der Antriebswelle verbundenen Schwenkteil
getragen ist, mindestens eine der ersten Nut gegenüberliegende
zweite Nut, die von einem zweiten Schwenkteil getragen ist, das den
Kolben zur Scheibe drücken
kann, und mindestens eine Kugel, die zwischen diesen beiden Nuten
eingeschlossen ist, wobei mindestens eine der Nuten von einem Ausweichbereich
umrandet ist, auf dem die Kugel rollt, wenn die beiden Schwenkteile
zueinander gedreht werden, so dass die Kugel die beiden Schwenkteile
voneinander entfernt;
- – einem
Gewindeorgan zur Spielbeseitigung, bei dem das Abschrauben das Einstellen
seiner Ruheposition in Bezug auf den Kolben ermöglicht,
dadurch gekennzeichnet,
das eines der Schwenkteile durch das Gewindeorgan zur Spielbeseitigung
gebildet ist, bei dem das Gewinde die Nut des Schwenkteils bildet.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung ist das Gewindeorgan eine Schraube und das andere
Schwenkteil als Hülse
ausgebildet, die die Schraube umgibt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Gewindeorgan eine Hülse mit Innengewinde und das
andere Schwenkteil eine Welle, die in die Hülse eingesetzt ist.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung ist das Gewindeorgan das zweite Schwenkteil, das den
Kolben zur Scheibe drücken kann.
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In
diesem Fall kann die Antriebswelle direkt das erste Schwenkteil
bilden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist das Gewindeorgan das erste Schwenkteil, das fest mit der Antriebswelle
verbunden ist.
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Das
zweite Schwenkteil, das als Schraube oder als Hülse mit Innengewinde ausgebildet
ist, dient dann dazu, den Kolben zur Scheibe zu drücken.
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Im
Vergleich zu einem Zylinder aus dem Stand der Technik hat der erfindungsgemäße Zylinder
den Vorteil, ein Teil weniger zu umfassen, da eines der die Kugelrampe
bildenden Schwenkteile mit dem Gewindeorgan zur Spielbeseitigung
zusammenfällt.
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Mit
anderen Worten erfüllt
dieses Gewindeorgan zur Spielbeseitigung neben seiner Funktion zur
Kompensierung des Bremsklotzverschleißes auch die Funktion der Platte
der Kugelrampe.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Steigung des Gewindes des Gewindeorgans mit
derjenigen der Nut des anderen Schwenkteils identisch, wodurch die
Kugeln ohne Reibung auf dem Gewinde des Gewindeorgans und gleichzeitig
auf der Nut der Antriebswelle rollen können.
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Für die Funktion
der Spielbeseitigung bei einem hydraulischen Klemmen, damit sich
das Gewindeorgan in der Ruheposition abschraubt, um für ein darauffolgendes
mechanisches Klemmen mit dem Kolben in Kontakt zu bleiben, weist
der Zylinder ein Mittel zur Befestigung der Kugel auf, das die Kugel
in der Nut des anderen Schwenkteils blockiert, wenn das Gewindeorgan
diese Kugel in die zum anderen Schwenkteil entgegengesetzte Richtung
zieht.
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Wie
bei den Zylindern aus dem Stand der Technik wird somit bei einer
hydraulischen Betätigung
des Kolbens zur Anwendung der Fahrbremsfunktion das Gewindeorgan
durch den Kolben von dem anderen Schwenkteil entfernt, und die in
den Nuten des anderen Schwenkteils aufgenommenen Kugeln verhalten
sich wie ein Gewinde, in dem sich das Gewindeorgan abschraubt und
das auf den Verschleiß der
Bremsklötze
zurückzuführende Spiel
beseitigt.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform weist
das andere Schwenkteil mehrere, vorzugsweise drei, erste Nuten auf,
und das Gewindeorgan trägt die
gleiche Anzahl von Gewinden, vorzugsweise drei.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Bremszylinder ist
vorzugsweise in der Nut des anderen Schwenkteils ein Ausweichbereich
vorgesehen, der eine axiale Verlagerung der Kugel hervorruft, die
auch Sprung genannt wird und dem zweifachen Sprung einer Platte
einer herkömmlichen
Kugelrampe entspricht, da das Rollen der Kugel auf dem Gewinde des
Gewindeorgans nicht den Sprung bewirkt, der durch ein Rollen auf
dem Ausweichbereich einer herkömmlichen
Platte erhalten wird. Mit anderen Worten ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Bremszylinder
die axiale Verlagerung des Kolbens nicht aus der Häufung der
Sprünge
der Kugel auf einer Antriebsplatte und einer beweglichen Platte,
sondern wird lediglich durch das Rollen der Kugel in der Nut des
anderen Schwenkteils hervorgerufen, das somit einen Sprung bewirken
muss, der zweimal so groß ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch eine Scheibenbremse mit einem
wie oben beschriebenen Zylinder.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nun eine beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsform
anhand der beigefügten
Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht mit einem Teilaufriss einer Scheibenbremse
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 einen
Längsschnitt
entlang der Linie II-II von 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht des inneren Endes der Hülse,
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4 einen
Längsschnitt
einer Scheibenbremse gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
in 1 dargestellte Bremse weist einen Bremssattel 1 auf,
der aus einer Nase 2 und einer Wölbung 3 besteht, die
fest mit einem Zylinder 4 verbunden ist, dessen Innenhohlraum
die Organe aufnimmt, die für
die hydraulische Betätigung
der Fahrbremse und für
die mechanische Betätigung
der Handbremse erforderlich sind.
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Von
rechts nach links (bezüglich 1)
weist der Zylinder 4 einen Schwenkarm 5 auf, mit
dem ein Zugseil (nicht dargestellt) verbunden werden soll, das von
einem Handbremshebel bewegt wird, der im Fahrzeuginnenraum vorhanden
ist.
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Der
Schwenkarm 5 ist an einer Welle 6 angebracht,
die sich außerhalb
des Zylinders befindet, und ist fest mit einem von dem Zylinder
hervorstehenden Ende einer im Hohlraum des Zylinders vorhandenen
Hülse 7 verbunden.
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Entgegengesetzt
zur Welle endet diese Hülse
in einem Ring 8 mit einer Vorderwand 9, in der
Nuten 10 ausgebildet sind, die sowohl axial als auch radial
in das Innere der Hülse
münden.
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Wie
in 3 besser zu sehen, ist jede Nut 10, die
eine Kugel 11 (1) aufnimmt, welche zum Inneren
der Hülse
hervorsteht, als Nut einer Antriebsplatte einer Kugelrampe ausgebildet,
d.h. dass sie einen Boden 12 und zwei kreisbogenförmige Ausweichbereiche 13 aufweist,
die den Boden 12 der Nut mit der Vorderwand 9 des
Rings verbinden, abgesehen davon, dass sie in ihrer Mitte gemäß einer
zur Hülse
koaxialen, zylindrischen Oberfläche,
die sich in der Verlängerung
eines axialen Innenkanals 14 der Hülse befindet, abgestumpft ist.
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Indem
sie auf dem Ausweichbereich 13 rollt und dabei ihre Mitte
in der oben genannten zylindrischen Fläche beibehält, entfernt sich die Kugel 11 winkelmäßig und
axial vom Boden 12 der Nut. Dieses axiale Wegrücken wird
als Sprung der Kugel bezeichnet.
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Der
Ring 8 der Hülse
weist auch eine Rückwand 15 auf,
die ein Kugellager 16 in Anlage an einem Ring 17 aufnimmt,
der die Hülse
umgibt und selbst an einem Absatz 18 anliegt, der durch
den Innenhohlraum des Zylinders gebildet ist.
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Der
Ring 17 ist fest mit einer Glocke 19 verbunden,
die in ihrer Mitte offen ist und das Kugellager 16, den
Ring 8 der Hülse,
die Kugeln 11, einen Reibungsring 20, der an den
Kugeln anliegt, und eine Spiralfeder 21 aufnimmt, die in
der Verlängerung
der Hülse 7 angeordnet
ist und zwischen dem vorderen Rand 22 der Glocke 19 und
dem Reibungsring 20 zusammengedrückt ist.
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Die
Glocke 19 wird durch das Kugellager 16 von der
Hülse 7 getrennt,
so dass die Hülse
den Drehbewegungen des Schwenkarms 5 folgen kann.
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Eine
Schraube 23 mit drei Gewinden 23a greift in den
Innenkanal 14 der Hülse
ein, wobei jedes ihrer Gewinde eine der Kugeln 11 aufnimmt.
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Die
Schraube 23 erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge der
Hülse,
und die flachen Spitzen ihrer Gewinde liegen an der Wand des Innenkanals 14 der
Hülse an,
um eine gute Koaxialität
dieser beiden Teile zu gewährleisten.
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Die
in den Gewinden aufgenommenen Kugeln definieren die axiale Position
der Schraube bezüglich
der Hülse.
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An
ihrem linken, zum Bremssattel gerichteten Ende weist die Schraube
einen kolbenstößelförmigen Kopf 24 auf,
der mit einem kegelstumpfartigen Rand 25, der eine Drehung
verhindert, versehen ist, wie dies bei den Bremszylindern aus dem
Stand der Technik bekannt ist.
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Ein
Federring 26 ist durch einen Reif im Kolben 27 gehalten,
um über
ein Kugellager seine Wirkung auf den Kopf 24 der Schraube
so auszuüben, dass
die Schraube mit dem Kolben in Kontakt bleibt.
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Der
Kolben 27 ist selbst in einem Bremsklotzträger (nicht
dargestellt) in Drehung blockiert.
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Die
Schraube weist einen axialen Kanal 28 auf, der auf der
Seite des Kopfes durch einen Verschluss 29 verschlossen
ist.
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Es
wird nun die Funktionsweise des Handbremsmechanismus beschrieben.
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Wenn
der Fahrzeugbenutzer die Handbremse betätigt, übt er einen Zug auf das Seil
auf, welches den mit der Hülse 7 verbundenen
Schwenkarm 5 dazu bringt, zu schwenken.
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Die
Hülse dreht
sich dann im Zylinder 4 mit der mit dem Schwenkarm verbundenen
Welle.
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Da
der Kopf 24 der Schraube durch den elastischen Ring 26 gegen
den Kolben gedrückt
ist, kann er nicht um seine Achse drehen.
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Die
Schwenkbewegung der Hülse 7 bewirkt somit
das Rollen der Kugeln 11 zwischen den Nuten 10 des
fest mit der Hülse
verbundenen Rings 8 und den Gewinden 23a der Schraube 23.
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Die
Kugeln 11 rollen dann auf den Ausweichbereichen 13 der
Nuten und verlagern sich axial in Richtung Kolben, wobei sie sich
gleichzeitig winkelmäßig verlagern.
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Diese
axiale Verlagerung der Kugeln 11 bewirkt die axiale Verlagerung
der Schraube 23 zum Kolben, der somit zum Bremssattel gedrückt wird, was
die Bremsung bewirkt.
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Der
hier beschriebene Mechanismus gewährleistet auch die Beseitigung
des aufgrund des Verschleißes
der Bremsklötze
hervorgerufenen Spiels, die folgendermaßen erfolgt.
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Bei
einer von dem Bremspedal gesteuerten Bremsung dringt unter Druck
stehendes Hydraulikfluid in den Hohlraum des Zylinders ein und drückt den Kolben 27 zum
Bremssattel zurück.
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Der
Kolben nimmt aufgrund der Anwesenheit des Reifs, des elastischen
Rings 26 und des an diesen angrenzenden Kugellagers die
Schraube 23 mit.
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Die
von den Kugeln 11 gehaltene Schraube 23 löst sich
geringfügig
von dem Antifriktionskegel 25 und wird durch Drehung von
dem Kolben getrennt.
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Die
Kugeln 11 sind durch den Reibungsring 20, an dem
sie aufgrund des durch die Schraube ausgeübten Zugs anliegen, in den
Nuten 10 der Hülse blockiert.
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Die
Kugeln, die blockiert sind, verhalten sich somit wie ein Innengewinde,
und die Schraube, die frei drehen kann, schraubt sich bezüglich dieses
Innengewindes heraus, wobei sie sich geringfügig von der Hülse entfernt
und das Spiel beseitigt.
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Die
Spiralfeder 21, die den Reibungsring 20 gegen
die Kugeln 11 drückt,
ist so vorgespannt, dass sie die Kugeln bei der Spielbeseitigung
blockiert aber dennoch bei der Betätigung der Handbremse das Rollen
der Kugeln in den Nuten gestattet.
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In
der in 4 gezeigten Ausführungsform ist erneut die Hülse 7' zu sehen, die
die Kugeln 11, welche in den Nuten 10 aufgenommen
sind, und die Schraube 23 trägt, deren stößelförmiger Kopf 24 den Kolben 27 zurückdrückt.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Platzverbrauch des Zylinders 4' dadurch stark verringert, dass
der Stützring
und das Kugellager, die Glocke, die Spiralfeder, die dazu dient,
die Kugeln für
die Spielbeseitigung zu blockieren, ersetzt werden.
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Der
Stützring 17 und
das Kugellager 16 sind durch eine Antifriktionsscheibe 17' ersetzt. Die
Spiralfeder 21' ist
um die Hülse
zwischen dem Endrand der Glocke 19' und einem von der Außenwand
der Hülse 7' hervorstehenden
Kragen 15' angeordnet. Diese
Feder drückt
die Hülse
in der Glocke in Richtung Antifriktionsring 20 zurück, welcher
von dem vorderen Rand 22 der Glocke gehalten ist.
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Um
den Platzverbrauch weiter zu verringern, sind das Kugellager, der
elastische Ring 26 und der Reif, die den Kopf 24 der
Schraube in Kontakt mit dem Kolben halten, durch eine elastische
Scheibe 24' ersetzt,
die axial in einer im Kolben ausgebildeten Rille gehalten ist.
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Die
Funktionsweise dieses Zylinders entspricht der des zuvor beschriebenen
Bremszylinders.
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Die
oben angegebenen Beispiele schränken den
Umfang der Erfindung keineswegs ein, der durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.