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Diese
Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, hauptsächlich für ein Kraftfahrzeug, mit einer Stellantriebsvorrichtung,
die über
mindestens eine Kraftübertragungsvorrichtung
betätigt
werden kann, um ein Reibungselement der Bremse im Betrieb mit einer
Rotationsbremsscheibe in Angriff zu bewegen, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung
eine automatisch justierbare Länge
aufweist und zum Kompensieren des Verschleißes der Reibungselemente wirkt.
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In
einer bekannten Anordnung, die in WO93/22579 dargestellt ist, ist
ein Paar von Kraftübertragungsvorrichtungen
vorgesehen, von denen jede die Form einer Strebe mit einem Paar
von miteinander in Gewindeeingriff stehenden Strebenteilen aufweist,
wobei die Länge
jeder Strebe zur Verschleißkompensation
durch relative Drehung der miteinander in Eingriff stehenden Strebenteile
variabel ist. Ein Strebenteil in jeder Vorrichtung trägt einen
integralen Kopf, über
den im Betrieb eine Betätigungskraft
auf das Reibungselement aufgebracht wird, und ein Schutzschuh ist
zwischen jedem Kopf und einem feststehenden Teil der Bremse angeschlossen.
Eine Anordnung dieser Art kann insofern unzweckmäßig sein, als es, um den Schuh
zur Wartung oder Reparatur zu entfernen, erforderlich ist, entweder
den Schuh über
dem Kopf zu spannen, was eine Beschädigung des Schuhs riskiert,
oder zumindest teilweise die Strebe abzumontieren, um die Entfernung
des Schuhs entlang des den Kopf tragenden Strebenteils zu ermöglichen.
Die Entfernung des Schuhs kann durch Vorsehen eines lösbaren Kopfes
erleichtert werden, wie es in der Technik gut bekannt ist.
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Ein
weiteres Problem, das bei einigen herkömmlichen Bremsen, die ausziehbare
Streben beinhalten, angetroffen wird, besteht darin, dass der Rückzug der
Streben, um den Austausch der Reibungselemente und andere Wartungsvorgänge zu ermöglichen,
dazu führen
kann, dass benachbarte Oberflächen
der Strebenteile sich im zurückgezogenen
Zustand miteinander verriegeln, was möglicherweise zu einer falschen
Funktion der Strebe im Anschluss an den Wartungsvorgang führt.
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Die
EP-A-0 139 445 offenbart eine Scheibenbremse, bei der die Rückzugsbewegung
der ausziehbaren Strebe durch eine Oberfläche des Gehäuses gestoppt wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bereitstellung
einer Scheibenbremse zu vereinfachen, bei der die Anforderungen
an einen lösbaren
Kopf an einem Strebenteil bzw. an einen Anschlag, der die Gefahr
der Verriegelung der Strebenteile verringert, in einer einfachen
und zweckmäßigen Weise
angegangen werden.
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Erfindungsgemäß wird eine
Scheibenbremse nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, in denen gilt:
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1 ist
eine Ansicht von oben im Querschnitt von einer Form der Bremse der
Erfindung und ihres Stellantriebs;
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2 ist
eine vergrößerte perspektivische Explosionsansicht
eines Bauteils der Bremse von 1;
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Teils der Bremse von 1;
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4 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines weiteren Bauteils der Bremse von 1;
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5 ist
eine Ansicht von oben im Querschnitt von einer alternativen Form
der Bremse der Erfindung und ihres Stellantriebs;
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6 stellt
die Bremse von 5 in einem Zustand vor der Montage
von gewissen Bauteilen derselben dar, und
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7 ist
ein Querschnittsdetail, das ein modifiziertes Bauteil der Bremse
der 5 und 6 darstellt.
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Mit
Bezug auf 1 im einzelnen stellt diese einen
Faustsattel 1 einer Scheibenbremse dar, der relativ zu
einem feststehenden Träger 2 in
herkömmlicher
Weise durch Führungsstifte
montiert ist, von denen einer bei 3 dargestellt ist. Der
Sattel 1 definiert eine Kammer 4, die durch eine
Endabdeckung 5 geschlossen ist und die einen Stellantrieb
und einen nachstehend im einzelnen zu beschreibenden Justiermechanismus
aufnimmt.
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Der
Stellantrieb ist von einer Art ähnlich
zu jener, die beispielsweise in WO93/22579 offenbart ist, wie für einen
Fachmann verständlich
ist, und umfasst ein Rotationselement 6, das im Betrieb
durch eine herkömmliche
Kraftvorrichtung wie z. B. einen Luftstellantrieb (nicht dargestellt)
drehbar ist, wobei das Element 6 an der Abdeckung 5 durch
Nadellager 7 drehbar gelagert ist. Teile 6A, 6B des
Elements 6 legen jeweilige zylindrische Walzen 8, 9 fest,
die in jeweiligen teilzylindrischen Lagern 8', 9' sitzen. Die Achsen der Walzen 8 und 9 und
die Teile 6A, 6B sind gegeneinander versetzt und
bilden eine exzentrische Anordnung mit den Walzen 8 und 9,
die gegen benachbarte justierbare Kraftübertragungsvorrichtungen in
Form von Stößelanordnungen 10, 11 drücken.
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Die
Stößelanordnungen
sind identisch und nur die Anordnung 11 wird im einzelnen
beschrieben. Diese Anordnung umfasst eine äußere Hülse 12, die bei 12A über einen
Teil ihrer Länge
mit einem Innengewinde versehen ist und in welcher eine Achse 13 mit
einem komplementären
Außengewinde 14 über im wesentlichen
ihre gesamte Länge,
die mit dem Hülsengewinde 12A in
Eingriff steht, enthalten ist. Die Achse 13 ist an ihrem äußeren Ende
mit einem Stößelkopf 15 versehen,
der lösbar
mit der Achse gekoppelt ist, so dass er relativ zur letzteren durch
eine Einrichtung, die nachstehend im einzelnen beschrieben wird,
zweckmäßigerweise
frei drehbar ist. Die Hülse 12 ist
durch eine Lagerhülse 16 mit
geringer Reibung drehbar im Sattelkörper 1 montiert und
ist mit einer Außenzahnradform 17 versehen,
die entweder ein separates Bauteil, das stabil an der Hülse befestigt
ist, wie dargestellt, oder ein mit der letzteren integrales Gebilde
sein kann. Die Zahnradform 17 steht mit einem entsprechenden
Gebilde an einem Zahnrad 18 in Eingriff, das einen Teil
eines Justiermechanismus bildet, der insgesamt mit 19 bezeichnet
ist, und auch mit einem Zwischenzahnrad 20, das frei drehbar
zwischen den Stößelanordnungen 10 und 11 montiert
und angeordnet ist.
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Ein
Kopf in Form einer Endanlage 21 steht über dem Ende der Hülse 12 entgegengesetzt
zu jenem, das den Stößelkopf 15 trägt, in Eingriff
und ist mit einem Stift 22 starr verbunden oder integral,
welcher sich innerhalb der Achse 13 erstreckt und eine nicht-kreisförmige Form
aufweist, die mit einem relativ kurzen Einsatz 13A in Eingriff
steht, welcher nicht-drehbar innerhalb der Achse montiert ist. Der Stift 22 sieht
eine Führung
für die
Achse 13 während einer
axialen Bewegung der Achse zwischen deren äußersten zurückgezogenen und ausgezogenen Stellungen
vor und dient auch zum Verriegeln der Achse 13 gegen eine
Rotation. Für
diesen Zweck weist der Stift 22 bei der beschriebenen Ausführungsform
einen teilweise kreisförmigen
Querschnitt mit einem Paar von entgegengesetzten Abflachungen 22A zum
Eingriff mit entsprechenden Abflachungen innerhalb des Einsatzes
auf. Der Stift 22 und der Einsatz 13A können alternativ
nicht-drehbar miteinander verbunden sein durch andere geeignete
Gebilde, die die erforderliche rotationsfreie Verbindung vorsehen,
während
sie eine axiale Verschiebung der Achse 13 entlang des Stifts
gestatten. Es ist zu sehen, dass die Anlage 21 durch den
Stift 22 und den Einsatz 13A gegen eine Rotation
relativ zur Achse 13 verkeilt ist und die Anlage selbst
durch Eingriff mit einem Plattenelement 23 an einer Rotation
gehindert wird, welches auch in ähnlicher
Weise mit einer entsprechenden Anlage 21 an der anderen
Stößelanordnung 10 in
Eingriff steht, wie weiter beschrieben wird. Das Plattenelement 23 trägt eine
Welle in Form eines Stifts 24, der das Zwischenzahnrad 20 drehbar lagert,
wobei ein radialer Flansch 25 des Stifts eine Anlage für ein Ende
einer Stößelrückstellfeder 26 vorsieht,
deren anderes Ende gegen eine Innenfläche des Gehäuses 1 drückt.
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Die
Art und Weise zum Verbinden des Stößelkopfs 15 mit der
Achse 13 ist in den 2 bis 4 genauer
dargestellt. Die Verbindung wird durch einen Sprengring 27 bewirkt,
der in einer Nut 28 der Achse 13 untergebracht
ist und hinter einem Absatz 29 des Stößelkopfs in Eingriff steht. 2 stellt
die Bauteilpositionen vor der Montage dar. Der Sprengring wird zuerst
in die Nut 28 eingesetzt, die relativ tief ist, um darin
ein Zusammendrücken
des Sprengrings über
seine normale Ruhestellung hinaus zu ermöglichen. Der Sprengring ist
mit drei oder mehr am Umfang beabstandeten Anhängseln 27A versehen,
die, wenn der Stößelkopf
an der Achse angeordnet wird und axial entlang dieser bewegt wird,
sich eine Rampe 30 hinaufbewegen, die an der Vorderkante
des Absatzes 29 ausgebildet ist, welcher zum Drücken des
Sprengrings in die Nut nach innen wirkt, bis er sich am Absatz vorbeibewegt,
woraufhin sich der Sprengring elastisch zurückstellt, so dass er hinter
dem Absatz 29 aufgenommen wird und dadurch die gewünschte Verbindung
vorsieht, die normalerweise eine axiale Entfernung des Stößelkopfs
ausschließt,
während
eine freie Rotation desselben relativ zur Achse ermöglicht wird.
Die zwei Bauteile können
durch Zusammendrücken
des Sprengrings radial nach innen in üblicher Weise relativ leicht
beispielsweise für
Wartungszwecke getrennt werden.
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Ein
Schutz gegen das Eindringen von Fremdmaterial kann zweckmäßig durch
einen Schutzschuh 15A vorgesehen werden, welcher um eines
seiner Umfangsenden am Gehäuse
durch eine Verankerungsvorrichtung 15B und um sein anderes Umfangsende
am Stößelkopf 15,
der eine Schuhschutzplatte 15C trägt, befestigt ist. Ein Vorteil,
wenn der Stößelkopf
lösbar
gemacht wird, besteht darin, dass die Befestigung und Entfernung
des Schuhes erleichtert werden und das Risiko einer Beschädigung des
Schuhs während
seines Aufsetzens und seiner Entfernung stark verringert wird.
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Der
von der Erfindung gebotene Hauptvorteil besteht jedoch darin, dass
der Sprengring 27, der zum Befestigen des Kopfs 15 verwendet
wird, als Anschlag dient, der mit einer Anlage 30A zusammenwirkt,
die als durch das Ende der Hülse 12 ausgebildet
dargestellt ist, um den Rückzug
der Achse 13 innerhalb der Hülse 12 zu begrenzen,
wenn die Stößel zum
Bremsbelagaustausch und/oder zur allgemeinen Wartung der Bremse
verstellt werden. Diese Anschlaganordnung vereinfacht die Anordnung
beträchtlich,
indem von einem existierenden Bauteil Gebrauch gemacht wird, damit
es als Anschlag dient.
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Mit
weiterer Bezugnahme auf 1 in Verbindung mit 4 ist
das Plattenelement 23 an beiden seiner Enden gegabelt und
so bemessen, dass es die Anlage 21 teilweise umfasst und
mit jeweiligen Abflachungen 21A in Eingriff steht, die
an entgegengesetzten Seiten der Anlage ausgebildet sind, sowie mit
benachbarten axial zugewandten Oberflächen 21B in Eingriff
steht. Durch diese Anordnung wird die Kraft der Rückstellfeder 26 über den
Flansch 25 des Stifts 24 und den Stift selbst
auf die Platte 23 und von da auf die Anlage 21 und
die mit diesem in Eingriff stehende Walze 9 aufgebracht.
Es ist daher zu sehen, dass die Rückstellfederkraft das Zahnrad 20 und folglich
die Achse 13 und die Hülse 12 umgeht,
so dass der in den Stößelanordnungen 10, 11 auftretende
Reibungswiderstand im Vergleich zu einigen herkömmlichen Anordnungen sehr stark
verringert wird.
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Der
automatische Justiermechanismus 19 wirkt zum Verlängern der
Stößelanordnung 11,
um Verschleiß der
Bremsenreibbeläge
zu kompensieren, wobei die Justiervorrichtung auf die Hülse 12 des Stößels und über das
Zahnrad 20 auf die entsprechende Hülse im identischen Stößel 10 wirkt.
Das exzentrische Element der Welle 6 ist mit der Justiervorrichtung
durch einen Stift 31 verbunden, der eine Verbindung zwischen
der Welle 6 und einer Buchse 32 der Justiervorrichtung
bildet. Die Buchse 32 ist mit einer Antriebshülsenanordnung
mit zwei insgesamt zylindrischen Bauteilen 33, 34 gekoppelt,
die in axialer Folge um eine Justierachse 35 angeordnet
sind, wobei die Bauteile durch eine Umhüllungsfeder 36, die zum
Eingriff mit jeweiligen Innenflächen
der Bauteile angeordnet ist, durch Reibung miteinander verbunden
sind. Von einer Mehrplatten-Kupplungsanordnung,
die insgesamt bei 37 dargestellt ist, ist ein Satz von
Platten mit einer zylindrischen Verlängerung 38 des Bauteils 34 gekoppelt
und ihr anderer Satz von Platten mit einem Zwischenbauteil 39,
das an der Achse 35 montiert ist, verbunden. Die Mehrplattenkupplung
steht auch mit dem vorher angeführten Zahnrad 18 in
Antriebseingriff, wobei die Kupplung durch eine Feder 40 vorbelastet
ist. Der normale Betriebsabstand der Bremse wird von einem Abstand zwischen
dem Bauteil 34 und dem damit in Eingriff stehenden Teil
der Kupplung 37 vorgesehen. Die Achse 35 ist mit
einem inneren Sechseckgebilde 41 versehen, das mit einem
entsprechenden inneren Gebilde innerhalb des Zahnrades 18 in
Eingriff steht, und die Achse dreht sich somit permanent mit dem Zahnrad.
Das äußere Ende
der Achse 35 ist auch mit einem Antriebsgebilde 42 versehen,
das bei dieser Ausführungsform
sechseckig ist. Dieses Gebilde ist normalerweise innerhalb einer
Schutzkappe 43 angeordnet, die fest im Gehäuse montiert
und abnehmbar ist, um eine Justierrotation der Achse durch das Antriebsgebilde 42 zu
ermöglichen.
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Die
Betätigung
der Bremse durch Rotation der Exzenterwelle 6 führt zur
Rotation der Hülsenbauteile 33, 34,
und wenn die Bewegung der Stößel den
nominalen Bremsenabstand nicht übersteigt,
wie es beispielsweise der Fall wäre,
wenn sich die Beläge
im Neuzustand befinden, bewegen sich die Hülsen lediglich um das Ausmaß des eingebauten
Abstands und kehren in ihre ursprünglichen Stellungen zurück, ohne
dass ein Justieren stattfindet. Wenn ein Reibbelagverschleiß zu einer
Rotationsbewegung der Hülse 34 um
ein Ausmaß führt, das
größer ist
als der eingebaute Abstand, wird bewirkt, dass sich die Kupplung
zusammen mit dem Zwischenbauteil 39 und dem Zahnrad 18 dreht,
wodurch die Stößelhülsen 12 so
in einer Richtung gedreht werden, dass die Achsen 13 ausgekurbelt
werden und dadurch die Strebenanordnungen um ein Ausmaß gleich
der übermäßigen Stellantriebsbewegung
verlängern. Wenn
der Sattel Belastungen ausgesetzt wird, die hoch genug sind, um
eine Ablenkung der Bremsenbauteile zu bewirken, wird der Vorgang
des Justierens durch Gleiten der Mehrplattenkupplung bei einem vorbestimmten
Drehmoment, das eine maximale zulässige Belastung darstellt,
verhindert.
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Das
Lösen der
Bremse führt
zu einer Rückstellbewegung
der Stößel unter
der Wirkung der Rückstellfeder 26,
wobei eine solche Rückstellbewegung
durch Gleiten der Mehrplattenkupplung begleitet wird, bis das aufgebrachte
Drehmoment derart ist, dass die Kupplung in ihrem Nicht-Gleitzustand
gehalten wird. Eine fortgesetzte Rotation der Hülsen 33, 34 ermöglicht,
dass der Bremsenabstand zurückgesetzt wird,
und wenn das Justieren stattgefunden hat, wird der Endteil des Rückstellhubs
der Exzenterwelle 6 von einem relativen Gleiten zwischen
den Bauteilen 33, 34 begleitet, wie durch die
Umhüllungsfeder
gestattet. Der Mechanismus wird dadurch für eine anschließende Bremsanwendung
eingestellt.
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Die
in den 5 und 6 dargestellte Scheibenbremse
ist ähnlich
zu jener der 1 bis 4 und umfasst
insgesamt einen Sattel 1, der relativ zu einem feststehenden
Träger
und durch Führungsstifte
verschiebbar montiert ist und wie vorher einen Stellantrieb und
einen Justiermechanismus aufnimmt.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorherigen zumindest was den Mechanismus betrifft,
der die Hülsen 12 der
Stößelanordnungen 10, 11 miteinander
verbindet, so dass eine auf eine Hülse aufgebrachte Rotationsbewegung
auf die andere übertragen
wird. Dies wird wieder durch ein Zwischenzahnrad 40 bewirkt,
das frei drehbar zwischen den Stößelanordnungen 10 und 11 montiert
ist und Zähne 40A aufweist,
die zu jenen an den Hülsen 12 dieser
Anordnungen komplementär
sind und mit diesen in Eingriff stehen. Das Zwischenzahnrad 40 ist an
einer Nabe 41 zapfengelagert, welche durch eine Feder 42 fest
gegen eine Antirotationsplatte 43 gedrückt wird, die mit jeweiligen
Anlagen 21 der Anordnungen 11, 12 in
Eingriff steht. Ein Zapfen 41A erstreckt sich durch eine Öffnung in
der Platte 43 und ein Sprengring 41B verankert
die Nabe an der Platte. Der Durchmesser der Nabe 41 ist
derart, dass die Nabe einen Hauptteil der benachbarten Oberfläche der
Platte 43 bedeckt, wodurch die Belastung der Feder 42 über eine
relativ große
Tragfläche
verteilt wird. Das Ende der Nabe jenseits des Zahnrades 40 in
der Richtung von der Platte 43 weg ist mit einem sich radial
nach außen
erstreckenden Flansch 44 versehen, zwischen welchem und
einem Schnappring 17A das Zahnrad in Position gehalten
wird. Alternativ könnte der
Flansch durch eine separate Zwischenlagscheiben- und Schnappringanordnung
ausgebildet sein. Es ist zu erkennen, dass irgendeiner asymmetrischen
Belastung des Zahnrades 40 während des Betriebs der Justieranordnungen
durch den entgegengesetzten Flansch und eine große Fläche der Platte 43 widerstanden
wird, was zu einem Mechanismus führt,
der für
eine gute Stabilität
unter extremen Betriebsbedingungen sorgt.
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Die
Nabe 41 weist einen zentralen axialen Steg 45 auf,
der innerhalb eines zylindrischen Topfs 46 untergebracht
ist, dessen unteres Ende, wie in der Zeichnung gesehen, einen sich
radial nach außen
erstreckenden Flansch 47 aufweist, gegen den das untere
Ende der Feder 42 drückt.
Eine weitere kleinere Feder 48 ist innerhalb des Topfs
untergebracht und umgibt den oberen Endteil des Stegs 45 und
kann in Abhängigkeit
von dem Montageverfahren fest am letzteren befestigt sein oder nicht.
Diese Feder 48 nimmt am Betrieb des Mechanismus nicht teil,
sondern dient zum Sorgen für
Stabilität
für einen
Teil des Mechanismus während
seiner Montage im Gehäuse, wie
nachstehend beschrieben wird.
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Der
obere Teil von 6 stellt Bauteile der Bremse
vor der Montage der Abdeckplatte 5 auf dem Bremsenkörper 1 dar.
Es ist zu sehen, dass der Hebel 6 und seine Lager 7 zusammen
mit der Walze 8, der Anlage 21 der Stößelanordnung 11 und
der Antirotationsplatte 43 zwischen der Abdeckplatte 5 und der
Nabe 41 montiert werden. Vor der Montage wird die letztere
durch die kleinere Feder 48 in eine Position gedrückt, die
von ihrer normalen Position in der zusammengesetzten Bremse axial
verschoben ist, und der Topf 46 wird durch die große Feder 42 in
derselben Richtung verschoben, bis sich diese Feder in ihre volle
freie Länge
ausgedehnt hat, wie dargestellt. Die Kraft der Feder 48 wird
somit durch die Nabe und die Antirotationsplatte auf das Bauteil 21 übertragen und
dient dadurch zum Halten der Bauteile 6, 7 und 8 an
der Abdeckplatte. Dies hat den Effekt der Stabilisierung dieser
teilweise zusammengesetzten Bauteile, während die Abdeckplatte dem
Gehäuse
geboten wird. Wenn die Nabe durch Druck auf die Abdeckplatte in
Richtung ihrer normalen Verwendungsposition im Gehäuse gedrückt wird,
wird die kleine Feder 48 zusammengedrückt und die große Feder 42 übernimmt
schließlich,
um ihre Arbeitsfunktion zu erfüllen, wie
vorstehend beschrieben, wenn die Abdeckplatte 5 einmal
in der Position am Gehäuse
befestigt wurde.
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7 stellt
eine Modifikation dar, bei der die Nabe 41 gegen ein insgesamt
zylindrisches Element 50 aus Metall- oder Kunststoffmaterial
mit dünner Stärke ausgetauscht
ist. Dessen zylindrische Wand 51 liegt satt innerhalb des
Zahnrads 40 an und wirkt als Lagerzapfen für das letztere.
Eine Basis 52 des Elements liegt an der benachbarten Oberfläche der Platte 43 über im wesentlichen
die gesamte Fläche dieser
Oberfläche
an. Die Kraft der Feder 42, die durch den Flansch 47 des
Topfs 46 auf die Basis 52 wirkt, wird auf die
Basis und von dort auf die Platte 43 übertragen. Bei dieser Ausführungsform
ist das Zahnrad 40 zwischen einem radialen Flansch 53 des Elements
und einem Abstandsring 54 aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial
gelagert. Ein separater Steg 55 mit einem zylindrischen
Teil 56 ist vorgesehen, der sich durch eine Öffnung in
der Platte 43 erstreckt und an der letzteren beispielsweise
durch Hämmern
seines freien Endes bei 57 gegen die Platte befestigt wird.
Die Platte 43 und die Basis 52 des Elements 50 sind
zwischen einem ersten Absatz 58 des Stegs und dem gehämmerten
Endteil des letzteren eingeschlossen. Die kleinere Feder 48 ist
zwischen einem weiteren Absatz 59 des Stegs und dem Topf 46 angeordnet.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform
ist ähnlich
jener der 5 und 6 und weist
den Vorteil der Bereitstellung von zusätzlicher Kosteneffizienz im
Vergleich zur Ausführungsform
der 5 und 6 auf.