WO2019086306A1

WO2019086306A1 - Nachstelleinrichtung einer scheibenbremse

Info

Publication number: WO2019086306A1
Application number: PCT/EP2018/079140
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Pritz; Michael Hidringer; Christoph Kaiser; Andreas Petschke; Markus MOLNAR; Thomas Beck; Stefan SCHMIDLECHNER
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2019-05-09
Also published as: DE102017125867B4; DE102017125867A1

Abstract

Eine Nachstelleinrichtung einer Scheibenbremse, mit einer mittels eines Bremshebels (9) verdrehbaren Antriebsspindel (18), die eine Außenverzahnung aufweist, mit mindestens einem Zahn (25, 26), der in eine nutartige Zahnlücke (22) einer Innenverzahnung einer Aufnahmehülse (19) eingreift, in der die Antriebsspindel (18) axial verschieblich geführt ist, wobei die Antriebsspindel (18) zur axialen Nachstellung mindestens eines Bremsstempels (4) mit einer Zuspanneinrichtung (8) in Wirkverbindung steht, ist so ausgebildet, dass die Zahnlücke (22) in ihrer Querschnittskontur U-förmig mit gerundeten Übergängen des Grundes zu den beidseitigen Flanken ausgebildet ist.

Description

Nachstelleinrichtung einer Scheibenbremse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachstelleinrichtung einer Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nachsteileinrichtungen für Scheibenbremse, insbesondere pneumatisch betätigte Scheibenbremsen, sind hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der DE 10

2004 019 723 A1 . Die Nachstelleinrichtung dient dem Ausgleich einer verschleißbedingten Änderung eines Lüftspiels, d.h. des Abstands zwischen dem zuspannseitigen Bremsbelag und einer fahrzeugseitigen Bremsscheibe, wobei eine Antriebsspindel im Innern einer mit einem Außengewinde versehenen Aufnahmehülse angeordnet ist, die als Bremsstempel fungiert und die in einer beim Bremsen in Richtung der Bremsscheibe verschiebbaren Brücke der Scheibenbremse verdrehbar gehalten ist.

In der DE 10 2008 036 765 A1 sowie der DE 10 2009 018 223 A1 ist jeweils eine Scheibenbremse offenbart, bei der eine verdrehfeste Stellspindel eines Bremsstempels ein Mutterteil bildet, das auf einer relativ dazu verdrehbaren Gewindespindel geführt ist, wobei das Innengewinde der Stellspindel und Außengewinde der Gewindespindel eine Gewindepaarung bilden.

Bei dieser Konstruktion weist die Nachstelleinrichtung ein Antriebsrad auf, das verdrehfest und axial gesichert mit der Antriebsspindel der Nachstelleinrichtung verbunden ist und das mit einem verdrehfest an der Gewindespindel gehaltenen Abtriebsrad in Wirkverbindung steht.

Bei diesen bekannten Scheibenbremsen sind jeweils zwei parallel und abstän- dig zueinander angeordnete Bremsstempel vorgesehen, die zum

Lüftspielausgleich über die zentral, d.h. zwischen beiden Bremsstempeln angeordnete Nachstelleinrichtung zum Ausgleich des Lüftspiels antreibbar sind, wobei jeder Stellspindel ein Abtriebsrad zugeordnet ist, die Bestandteil eines Zahnradgetriebes der Nachstelleinrichtung sind. In der DE 10 2012 012 818 A1 ist eine vergleichbare Scheibenbremse thematisiert, die allerdings lediglich einen zentral angeordneten Bremsstempel aufweist, dessen Stellspindel als Gewindehülse ausgebildet ist, mit einem Innengewinde, das in Eingriff steht mit einer dazu verdrehbaren Gewindespindel, an deren Abtriebsrad wiederum das axial gesicherte gehaltene Antriebsrad der seitlich dazu angeordneten Nachstelleinrichtung angreift.

Neben den aus dem genannten Stand der Technik bekannten Zahnradgetriebe kann zur Übertragung der Verdrehung der Nachstelleinrichtung auf den oder die Bremsstempel auch ein anderes Getriebe Verwendung finden, beispielsweise ein Zugmitteltrieb.

Im Fall einer Bremsung, d.h. bei Betätigung des Bremshebels, wird der Bremsstempel axial in Richtung des Bremsbelages verschoben, einschließlich des verdrehfest an der Gewindespindel gehaltenen Abtriebsrades, das, wie erwähnt, in Wirkverbindung mit dem axial gesichert und verdrehfest an der Antriebsspindel gehaltenen Antriebsrad steht.

Die Querschnittskontur eines Zahnes der Außenverzahnung der Antriebsspin- del ebenso wie die Kontur der zugeordneten Zahnlücke einer Innenverzahnung einer als Stellspindel bezeichneten Aufnahmehülse ist in der erwähnten DE 10 2004 019 723 A1 abgebildet. Dabei ist die nutartige Zahnlücke im Querschnitt trapezförmig ausgebildet, mit kantigen Übergängen der sich gegenüberliegenden Flanken sowohl zum Grund der Zahnlücke wie auch zu den angrenzenden inneren Mantelbereichen der Aufnahmehülse.

Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Formgebung der Zahnlücke und des eingreifenden Zahnes zu Problemen führen kann, da bei einer Verdrehung und gleichzeitigen axialen Verschiebung der Antriebsspindel die beteilig- ten Bauteile verkanten können, was zu einer die Standzeit der Nachstelleinrichtung nachteilig beeinflussenden Belastung führt.

Überdies ergeben sich bei der Nachstellung Kippbewegungen und Verschiebungen zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung, was den Nachstellvorgang selbst, insbesondere hinsichtlich der Nachstellstrecke, in inakzeptabler Weise beeinflusst. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstelleinrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass Ihre Funktionsfähigkeit verbessert und ihre Standzeit erhöht wird. Diese Aufgabe wird durch eine Nachstelleinrichtung mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 gelöst.

Wie sich überraschend gezeigt hat, ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nachstelleinrichtung, nach der die Zahnlücke in ihrer

Querschnittskontur U-förmig mit gerundeten Übergängen des Grundes zu den beidseitigen Flanken ausgebildet ist, eine deutliche Verbesserung der Funktionssicherheit wie auch der Standzeit zu erreichen.

Die verbesserte Funktionssicherheit bezieht sich dabei vor allem auf eine Re- duzierung der Beeinflussung des Nachstellvorgangs, d.h., der Nachstellstrecke durch Kippbewegungen und Verschiebungen vor allem der Aufnahmehülse, was bislang zu beklagen war.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, den Zahn der Antriebsspindel kreisbogenförmig zu konturieren, wobei der Krümmungsradius des Zahnes größer ist als die Radien der gerundeten Übergänge der U- förmigen Zahnlücke.

Durch die Ausbildung der Zahnlücke und des eingreifenden Zahnes ergibt sich, dass dieser Bereich bei einem funktionsbedingten axialen Versatz der Antriebsspindel einerseits und der Aufnahmehülse andererseits unschädlich ist, ebenso wie in Bezug auf sich einstellende unterschiedliche Neigungen, wobei die relative Verschiebbarkeit der Antriebsspindel und der Aufnahmehülse zueinander nicht beeinträchtigt wird. Im Übrigen hat die neue Ausbildung der Zahn- lücke keinerlei Einfluss auf das konstruktive Lüftspiel im senkrechten Zusammenbau der Nachstelleinrichtung.

Bevorzugt sind die sich gegenüberliegenden Flanken der U-förmig konturierten Zahnlücke parallel zueinander ausgerichtet, wobei die gerundeten Übergänge insbesondere der Vermeidung einer Kerbwirkung dienen und insoweit eine deutliche Erhöhung der Festigkeit und damit Verbesserung der Belastbarkeit mit sich bringen. Dies betrifft auch die Rundungen der Flanken im Bereich der Übergänge zur inneren Mantelfläche der Aufnahmehülse. Unter dem Aspekt einer optimierten Belastbarkeit ist auch die Ausbildung nach einem weiteren Gedanken der Erfindung zu sehen, nach der der Zahn in einem großzügigen Übergang zum zylindrischen Teil der Antriebswelle hin ebenfalls gerundet ist.

Bevorzugt weist die Aufnahmehülse mehrere, beispielsweise fünf, gleichmäßig über den Umfang verteilte Zahnlücken auf, die sich in Achsrichtung erstrecken und somit im Sinne von Axialnuten ausgebildet sind.

Entsprechend der Ausbildung der Nachstelleinrichtung der DE 10 2004 019 723 B4 weist die Antriebsspindel eine Kernspindei auf, mit einer endseitigen Werkzeugaufnahme, mittels der die Nachstelleinrichtung rückdrehbar ist.

Am anderen Ende dieser Kernspindel ist ein sogenannter Mitnehmerstern vorgesehen, der verdrehfest an der Kernspindel gehalten ist und der zwei, in Zahnlücken der Aufnahmehülse eingreifende Zähne aufweist. Dazu relativ verdrehbar gehalten ist eine sogenannte Abtriebshülse, die versetzt zu den Zähnen des Mitnehmersterns gleichfalls in die anderen Zahnlücken der Aufnahmehülse eingreifende Zähne besitzt.

Diese Konfiguration dient insbesondere dazu unkontrollierte Drehungen infolge von Rüttelbeanspruchungen zu verhindern.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Formgebung der Zähne betrifft sowohl die des Mitnehmersterns wie auch die der Abtriebsbuchse.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in einer teilweise geschnittenen Draufsicht

Fig. 2 eine Nachstelleinrichtung der Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht Fig. 3 eine Einzelheit der Nachstelleinrichtung, gleichfalls schaubildlich dargestellt

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht der Einzelheit nach Fig. 3.

In der Fig. 1 ist eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in schema- tischer Ansicht dargestellt, mit einem eine Bremsscheibe 2 übergreifenden, als Schiebesattei ausgebildeten Bremssattel 1 , in dem zwei Bremsbeläge 3 angeordnet sind, die in Funktion, also bei einer Bremsung, gegen die Bremsscheibe 2 gepresst sind.

Zunächst wird dabei der zuspannseitige Bremsbelag 3 mittels einer

Zuspanneinrichtung 8 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst, während nachfolgend, aufgrund der Reaktionskräfte, durch Mitnahme des sich verschiebenden Bremssattels 1 der reaktionsseitige Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst wird.

Die Zuspanneinrichtung 8 weist einen zentralen Bremsstempel 4 auf, der über einen Bremshebel 9 axial verschiebbar gegen den zuspannseitigen Bremsbe- lag 3 drückbar ist.

Der Bremsstempel 4 besteht aus einer verdrehbaren Gewindespindel 6 und einer verdrehsicher gehaltenen Gewindehülse 7, deren Innengewinde in das Außengewinde der Gewindespindel 6 eingreift. Auf der dem zugeordneten Bremsbelag 3 zugewandten Seite ist an der Gewindehülse 7 ein plattenförmi- ges Druckstück 10 befestigt, das im Bremsfall am Bremsbelag 3 anliegt und im Übrigen zur Verdrehsicherung der Gewindehülse 7 formschlüssig daran gehalten ist. Mit der Gewindespindel 6 steht eine Nachstelleinrichtung 5 in Verbindung zum Ausgleich eines sich verschleißbedingt verändernden Lüftspiels, d.h., des Ab- stands zwischen dem Bremsbelag 3 und der Bremsscheibe 2.

Zum Schutz einer die Zuspanneinrichtung 8 und die Nachstelleinrichtung 5 auf- nehmenden Aufnahmekammer des Bremssattels 1 ist eine Montageöffnung des Bremssattels 1 auf der der Bremsscheibe 2 zugewandten Seite mit einer Verschlussplatte 1 1 verschlossen, die mit dem Bremssattel 1 durch Schrauben 12 verbunden ist. Der Bremsstempel 4 durchtritt die Verschlussplatte 11 , während sich die Nachstelleinrichtung 5 an der Verschlussplatte 11 durch eine Druckfeder 14 belastet abstützt.

Der Durchtrittsbereich des Bremsstempels 4 ist durch einen Faltenbalg 13 abgedichtet, der einerseits an der Verschlussplatte 11 und andererseits am Druckstück 10 bzw. an dem Bremsstempel 4 dichtend anliegt.

Der Bremshebel 9 stützt sich über eine Kugel als Zwischenelement am Bremsstempel 4 schwenkbar ab, ebenso wie über Kugeln am Bremssattel 1.

In der Fig. 2 ist als Einzelheit der Scheibenbremse nach der Fig. 1 die

Zuspanneinrichtung 8 sowie die daneben angeordnete Nachstelleinrichtung 5 abgebildet. Zur Übertragung der Drehbewegung zum Zwecke eines

Lüftspielausgleichs steht ein an einer Aufnahmehülse 19 befestigtes Antriebsrad 16 eines Zahnradgetriebes 15 mit einem ebenfalls als Zahnrad ausgebildeten Abtriebsrad 17 in Eingriff, das verdrehfest mit der Gewindespindel 6 verbunden ist. Die Aufnahmehülse 19 taucht in eine mit der Verschlussplatte 11 verbundene Führungshüise 20 ein, die gleichzeitig eine Abstützung für die Nachstelleinrichtung 5 bildet.

Bei Betätigung des Bremshebels 9, der mit der Nachstelleinrichtung 5 in Eingriff steht, wird über das Antriebsrad 18 das Abtriebsrad 17 verdreht, bei gleichzeitiger axialer Verstellung der auf der Gewindespindel 6 geführten Gewindehüise

7.

In den Fig. 3 und 4 ist deutlich zu erkennen, dass die Aufnahmehülse 25 an ihrer inneren Mantelfläche mehrere, vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete im Sinne von Axialnuten ausgebildete Zahnlücken 22 aufweist, in die Zähne 25 eines Mitnehmersterns 23 sowie Zähne 26 einer Abtriebshülse 24 eingreifen.

Der Mitnehmerstern 23 ebenso wie die Abtriebshülse 24 sind Bestandteil der Antriebsspindel 18, die überdies eine dazu konzentrische Kernspindel 27 aufweist, an deren dem Mitnehmerstern 23 abgewandten Ende eine Werkzeugaufnahme 21 angeschlossen ist. Während der Mitnehmerstern 23 verdrehfest mit der Kernspindei 27 verbunden ist, sind die Abtriebshülse 24 und die Kernspindei 27 relativ zueinander verdrehbar. Zur Funktion der Nachstelleinrichtung 5 wird ausdrücklich auf die bereits zum Stand der Technik genannte DE 10 2004 019 723 B4 verwiesen.

Gemäß der Erfindung sind die Zahnlücken 22 in ihrer Querschnittskontur U- förmig ausgebildet mit gerundeten Übergängen des Grundes zu den beidseitigen, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Flanken ausgebildet. Auch die Übergänge der Flanken zu der benachbarten inneren Mantelfläche der Aufnahmehülse 19 sind gerundet.

Insbesondere in der Fig. 4 ist zu erkennen, dass jeder Zahn 25, 26 durchgehend gerundet konturiert ist, mit einem kreisbogenförmigen Zahnkopf, der beid- seitig in einem großzügigen Radius zu den angrenzenden Bereichen übergeht.

Die Radien der gerundeten Übergänge der Zahnlücken 22 sind kleiner als die Radien der Zahnköpfr der Zähne 25, 26, wobei die Breite der Zähne 25, 26 kleiner ist als die Breite der Zahnlücken 22, so dass sowohl der Mitnehmerstern 23 wie auch die Abtriebshülse 24 zur Aufnahmehülse 19 relativ begrenzt verdrehbar sind.

Bezugszeichenliste

1 Bremssattel

2 Bremsscheibe

3 Bremsbelag

4 Bremsstempel

5 Nachstelleinrichtung

6 Gewindespindel

7 Gewindehülse

8 Zuspanneinrichtung

9 Bremshebel

10 Druckstück

11 Verschlussplatte

12 Schraube

13 Faltenbalg

14 Druckfeder

15 Zahnradgetriebe

16 Antriebsrad

17 Abtriebsrad

18 Antriebsspindel

19 Aufnahmehülse 0 Führungshülse 1 Werkzeugaufnahme 2 Zahnlücke

23 Mitnehmerstern 4 Abtriebshülse 5 Zahn

6 Zahn

7 Kernspindel

Claims

Ansprüche

1 . Nachstelleinrichtung einer Scheibenbremse, mit einer mittels eines Bremshebels (9) verdrehbaren Antriebsspindel (18), die eine Außenverzahnung aufweist, mit mindestens einem Zahn (25, 26), der in eine nutartige Zahnlücke (22) einer Innenverzahnung einer Aufnahmehülse (19) eingreift, in der die Antriebsspindel (18) axial verschieblich geführt ist, wobei die Antriebsspindel (18) zur axialen Nachstellung mindestens eines Bremsstempels (4) mit einer

Zuspanneinrichtung (8) in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zahnlücke (22) in ihrer Querschnittskontur U-förmig mit gerundeten Übergängen des Grundes zu den beidseitigen Flanken ausgebildet ist.

2. Nachstelleinrichtung nach Anspruch ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Zahn (25, 26) durchgehend gerundet konturiert ist.

3. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Flanken der Zahnlücke (22) parallel zueinander verlaufen.

4. Nachstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kopf des Zahnes (25, 26) kreisbogenförmig ausgebildet ist.

5. Nachstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Übergänge des Kopfes des Zahnes (25, 26) zu den angrenzenden Bereichen gerundet sind.

6. Nachstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Radien der Übergänge des Grundes der Zahnlücke (22) zu den Flanken kleiner sind als der Radius des Kopfes des Zahnes (25, 26).

7. Nachstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Zahnes (25, 26) im Eintauchbereich in die Zahnlücke (22) kleiner ist als die Breite der Zahnlücke (22),