WO2023062032A1 - Zuspanneinrichtung einer scheibenbremse für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Zuspanneinrichtung einer scheibenbremse für ein nutzfahrzeug Download PDF

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WO2023062032A1
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brake
adjusting spindle
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pressure piece
clamping device
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Inventor
Michael Hidringer
Andreas Petschke
Thomas Beck
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • F16D65/568—Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play with screw-thread and nut for mounting on a disc brake for synchronous adjustment of actuators arranged in parallel

Definitions

  • the invention relates to an application device for a disc brake for a commercial vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the application device of a disc brake is arranged in a brake caliper that overlaps a brake disc on the vehicle side, with a brake plunger being held in a bridge which, when braking, is moved in the direction of the brake disc by means of a pivotable brake lever that can be actuated pneumatically or electromechanically, taking the Brake plunger is movable.
  • a pressure piece of the brake plunger comes into contact with an associated brake lining, which is pressed against the brake disc.
  • the pressure piece rests against a front support surface of the adjusting spindle and is held in such a way that it can be rotated relative to it, for which purpose a concentric pin of the adjusting spindle is inserted into a blind hole in the pressure piece.
  • a sliding ring is arranged between the journal and the blind bore of the pressure piece, which enables the pressure piece to be turned easily if an adjustment device is used to compensate for a wear-related change in the clearance, i.e. the distance between the brake lining and the brake disc.
  • the adjusting spindle is turned for an axial stroke, while the pressure piece remains in the assumed position.
  • the pressure piece is usually secured against rotation relative to the adjusting spindle by means of a bellows, by means of which a receiving space of the brake caliper, which accommodates the application device, is sealed off from the environment.
  • the pressure piece is caulked on the pin of the adjusting spindle or by a shoulder in this area.
  • the outer diameter of the support surface of the adjusting spindle corresponds to the known brake plunger, as is known, for example, from DE 10 2015 110 231 A1, the nominal diameter of the outer thread of the adjusting spindle or is smaller than the nominal diameter, while the outer diameter of the pressure piece is significantly larger.
  • the invention is based on the object of further developing an application device of the generic type in such a way that the service life of the disc brake is increased overall and the operating costs are thus reduced.
  • This structural design of the brake plunger or the adjusting spindle creates a larger support surface, which leads to a reduction in the tilting moment that occurs during braking and thus counteracts the oblique wear mentioned.
  • the support surface of the adjusting spindle can be dimensioned accordingly when it is shaped, i.e. the end face of the adjusting spindle assigned to the pressure piece is dimensioned in terms of its diameter according to the invention.
  • the ring can also be designed in such a way that it also covers the end face of the adjusting spindle, in which case the pin of the adjusting spindle carrying the pressure piece passes through the ring. If the ring also overlaps the front side of the adjusting spindle, the support surface is uninterrupted, with the exception of a central opening for the pin to pass through.
  • a ring in both of the forms described also enables the support surface to be subsequently increased in the case of an already installed clamping device, since the adjusting spindle has, on its side facing the pressure piece, a peripheral collar which is offset from the external thread and whose external diameter is smaller than the nominal external diameter - Threads, so that with a certain configuration of the ring, the step between the thread and the collar serves as an axial stop for the ring.
  • FIG. 1 shows a disc brake provided with an application device according to the prior art in a partially sectioned plan view
  • Fig. 2 shows a brake plunger of the clamping device after
  • 3 to 5 each show an embodiment of a brake piston according to the invention in a longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a disc brake according to the prior art, which has a brake caliper 1 which engages over a brake disc 3 on the vehicle side and which, in relation to the brake disc 3, is held on a stationary brake carrier 2 in an axially displaceable manner.
  • An application device 5 is positioned in the brake caliper 1, with a pivotable, pneumatically or electromechanically actuated brake lever 6, which is supported on a bridge 7
  • each adjusting spindle 8 carries a pressure piece 9 which, in the event of braking, rests with a pressure surface 23 on the brake pad on the action side and presses it against the brake disc 3. the reaction-side brake pad 4 being pressed against the opposite side of the brake disc 3 as braking continues.
  • the adjusting spindles 8 pass through a closure cover 11 closing a receiving space of the brake caliper 1 , the passage area being sealed by a bellows 10 .
  • an adjustment device is provided with a rotating element 13, which is rotated when the brake lever 6 is actuated and which positively fits into the adjusting spindle 8 intervenes.
  • axial grooves 14 are provided in an axial blind bore 12 and engage in the teeth of the rotating element 13 .
  • a synchronizing device 15 for a simultaneous and uniform rotation of the adjusting spindles 8 for the purpose of adjustment, is provided.
  • FIG. 2 shows a detail of a prior-art brake plunger. It can thus be seen that the adjusting spindle 8 has a concentric pin 16 on its end face facing the pressure piece 9, which is adjoined by a radially aligned, annular support surface 18 on which the pressure piece 9 rests. The outer diameter of this support surface 18 corresponds to the diameter of an unthreaded cuff 20 and is smaller than the nominal diameter of the external thread 19.
  • the pin 16 is surrounded by a slide ring 17, through which a slight twisting of the adjusting spindle 8 relative to the pressure piece 9 is possible.
  • FIGS. 3 to 5 each show an exemplary embodiment of a brake stamp according to the invention. What they all have in common is that the outside diameter of the support surface 18 is at least 60% of the diameter of the pressure surface 23 of the pressure piece 9 .
  • a spindle neck of the adjusting spindle is preferably about 20% - 40% larger than the diameter of the external thread 19.
  • the end face of the adjusting spindle 8 facing the pressure piece 9 is designed to be correspondingly large. That is, the support surface 18 is an integral part of the adjusting spindle 8.
  • the enlarged support surface is formed by attaching a ring 21 to the cuff 20, which is aligned with the end face of the adjusting spindle 8 on the side facing the pressure piece 9 in such a way that the enlarged planar support surface 18 results.
  • the brake plunger according to FIG. 5 also has a ring 21, which is pushed onto the collar 20 of the adjusting spindle 8, but which is designed in such a way that the end face facing the pressure piece 9 is covered, resulting in an uninterrupted support surface 18.
  • the ring 21 has a flange 22 which is aligned radially towards the pin 16 and which rests on the end face of the adjusting spindle 8 on the one hand and forms part of the support surface 18 on the other hand.
  • a clamping device according to the invention can in principle be constructed like the clamping device shown in FIG.
  • such an application device has exactly one brake plunger arranged centrally on the bridge 7, so that instead of the application device with two brake plungers shown in FIG pushes.

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Abstract

Eine Zuspanneinrichtung einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem auf einen Bremsstempel einwirkenden Bremshebel (6), wobei der Bremsstempel eine mit einem Außengewinde (19) versehene Stellspindel (8) aufweist sowie ein Druckstück (9), das an einer einem Bremsbelag (4) zugewandten radial ausgerichteten Stützfläche (18) der Stellspindel (8) anliegt, ist so ausgebildet, dass der Außendurchmesser der Stützfläche (18) wenigstens 60% des Durchmessers der Andruckfläche (23) des Druckstücks (9) beträgt, mit der das Druckstück im Fall einer Bremsung am Bremsbelag anliegt.

Description

BESCHREIBUNG
Zuspanneinrichtung einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Zuspanneinrichtung einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Zuspanneinrichtung einer Scheibenbremse ist in einem eine fahrzeugseiti- ge Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel angeordnet, wobei ein Brems- stempel in einer Brücke gehalten ist, die mittels eines verschwenkbaren Bremshebels, der pneumatisch oder elektromechanisch betätigbar ist, bei einer Bremsung in Richtung der Bremsscheibe unter Mitnahme des Bremsstempels verschiebbar ist.
Dabei kommt ein Druckstück des Bremsstempels zur Anlage an einem zuge- ordneten Bremsbelag, der gegen die Bremsscheibe gepresst wird.
Das Druckstück liegt an einer stirnseitigen Stützfläche der Stellspindel an und ist dieser gegenüber verdrehbar gehalten, wozu ein konzentrischer Zapfen der Stellspindel in eine Sackbohrung des Druckstücks eingesteckt ist. Zwischen dem Zapfen und der Sackbohrung des Druckstücks ist ein Gleitring angeord- net, der eine leichtgängige Verdrehung des Druckstücks ermöglicht, wenn eine Nachstelleinrichtung zum Ausgleich einer verschleißbedingten Änderung eines Lüftspiels, d.h. des Abstands zwischen dem Bremsbelag und der Bremsschei- be, zum Einsatz kommt.
Hierbei wird die Stellspindel verdreht für einen axialen Hub, während das Druckstück in der eingenommenen Position verharrt. Die Verdrehsicherung des Druckstücks gegenüber der Stellspindel erfolgt üblicherweise über einen Fal- tenbalg, mittels dessen eine Abdichtung eines die Zuspanneinrichtung aufneh- menden Aufnahmeraums des Bremssattels gegenüber der Umgebung erfolgt.
Zur axialen Sicherung des Druckstücks an der Stellspindel wird das Druckstück am Zapfen der Stellspindel oder durch einen Absatz in diesem Bereich ver- stemmt. Der Außendurchmesser der Stützfläche der Stellspindel entspricht bei dem be- kannten Bremsstempel, wie er beispielsweise aus der DE 10 2015 110 231 A1 bekannt ist, dem Nenndurchmesser des Außengewindes der Stellspindel oder ist kleiner als der Nenndurchmesser, während der Außendurchmesser des Druckstücks deutlich größer ist.
Daraus ergeben sich jedoch in Funktion der Zuspanneinrichtung, also bei Anla- ge des Druckstücks am Bremsbelag im Fall einer Bremsung insofern Probleme, als durch die Krafteinwirkungen der einlaufenden Bremsscheibe und deren He- belarme zur Abstützung des Bremsbelags, wie auch durch Sattelverformungen, das Druckstück kippt, mit der Folge eines Schrägverschleißes des Bremsbe- lags. Dies insbesondere bei einer Einstempelausführung der Zuspanneinrich- tung.
Vor allem aufgrund des erhöhten Verschleißes des Bremsbelages ist die Standzeit der Scheibenbremse insgesamt auf ein inakzeptables Maß reduziert, da damit vorzeitige Reparaturarbeiten verbunden sind.
Diese wiederum führen zu einer entsprechenden Betriebskostensteigerung, die sich zum einen aus der Ersatzteilbeschaffung und den Montagekosten und zum anderen aus den Stillstandszeiten des Fahrzeugs ergibt, dessen Scheiben- bremsen entsprechend bearbeitet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zuspanneinrichtung der gat- tungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Standzeit der Scheiben- bremse insgesamt erhöht und damit die Betriebskosten gesenkt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Zuspanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung des Bremsstempels bzw. der Stellspindel ist eine größere Stützfläche geschaffen, die zu einer Reduzierung des bei einer Bremsung sich ergebenden Kippmoments führt und somit dem genannten Schrägverschleiß entgegenwirkt.
Anzumerken ist überdies, dass die Erfindung mit geringem fertigungstechni- schem Aufwand zu realisieren ist. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Konstruktiv gibt es verschiedene Möglichkeiten, um den Bremsstempel im Sin- ne der Erfindung zu gestalten.
So kann, wie bisher, die Stützfläche der Stellspindel bei deren Formgebung entsprechend dimensioniert sein, d.h., die dem Druckstück zugeordnete Stirn- fläche der Stellspindel ist hinsichtlich ihres Durchmessers gemäß der Erfindung dimensioniert.
Denkbar ist jedoch auch, die Stützfläche durch ein separates Teil zu vergrö- ßern, beispielsweise in Form eines Ringes, der auf das entsprechende Ende der Stellspindel aufgesteckt wird und dessen dem Druckstück zugewandte Flä- che in Kombination mit der Stirnfläche der Stellspindel die vergrößerte Stützflä- che ergibt.
Alternativ kann der Ring auch derart ausgebildet sein, dass er die Stirnseite der Stellspindel mit abdeckt, wobei in jedem Fall der das Druckstück tragende Zap- fen der Stellspindel den Ring durchtritt. Bei Überdeckung des Ringes auch der Stirnseite der Stellspindel ist die Stützfläche unterbrechungsfrei, mit Ausnahme einer Mittenöffnung zur Durchführung des Zapfens.
Der Einsatz eines Ringes in beiden beschriebenen Formen ermöglicht auch die nachträgliche Vergrößerung der Stützfläche bei einer bereits montierten Zu- spanneinrichtung, da die Stellspindel auf ihrer dem Druckstück zugewandten Seite ein umlaufendes, vom Außengewinde abgesetztes Bündchen aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Nenndurchmesser des Außen- gewindes, so dass bei einer bestimmten Konfiguration des Ringes der Absatz zwischen dem Gewinde und dem Bündchen als axialer Anschlag für den Ring dient.
Um dem besagten Schrägverschleiß des Bremsbelages entgegenzuwirken, können neben der Konfiguration gemäß der Erfindung zusätzliche Maßnahmen vorgesehen sein, die eine versetzte Krafteinbringung in den Bremsbelag bewir- ken. Auch hierbei ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stellspindel un- terstützend, so dass sich insgesamt ein deutlich verbessertes Bremsverhalten ergibt. Außer der genannten Gestaltung der Stellspindel sind prinzipiell keine weiteren Modifikationen erforderlich, um das angestrebte Ziel der Reduzierung des Schrägverschleißes und in der Folge einen Beitrag zu Kostenoptimierung in dem gewünschten Umfang zu erreichen. D.h., auch die Herstellung des neuen Bremsstempels gestaltet sich äußerst preiswert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefüg- ten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine mit einer Zuspanneinrichtung versehene Scheibenbrem- se nach dem Stand der Technik in einer teilweise geschnitte- nen Draufsicht
Fig. 2 einen Bremsstempel der Zuspanneinrichtung nach dem
Stand der Technik in einer Seitenansicht
Fig. 3 bis Fig. 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Bremsstempels nach der Erfindung in einem Längsschnit.
In der Fig. 1 ist eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik abgebildet, die einen eine fahrzeugseitige Bremsscheibe 3 übergreifenden Bremssattel 1 aufweist, der, bezogen auf die Bremsscheibe 3, axial verschiebbar an einem ortsfesten Bremsträger 2 gehalten ist.
Im Bremssattel 1 ist eine Zuspanneinrichtung 5 positioniert, mit einem schwenkbaren, pneumatisch oder elektromechanisch betätigbaren Bremshebel 6, der sich an einer Brücke 7 abstützt
In diese Brücke 7 sind zwei parallel und abständig zueinander angeordnete Bremsstempel eingeschraubt, die jeweils ein Außengewinde 19 (Figur 2) auf- weisen, das in eine Gewindebohrung der Brücke 7 eingreift.
Jede Stellspindel 8 trägt an ihrer dem Bremshebel 6 abgewandten Ende ein Druckstück 9, das im Fall einer Bremsung mit einer Andruckfläche 23 an dem aktionsseitigen Bremsbelag anliegt und diesen an die Bremsscheibe 3 presst, wobei im weiteren Verlauf der Bremsung der reaktionsseitige Bremsbelag 4 an die gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe 3 gepresst wird.
Die Stellspindeln 8 durchtreten einen einen Aufnahmeraum des Bremssattels 1 verschließenden Verschlussdeckel 11, wobei der Durchtrittsbereich durch ei- nen Faltenbalg 10 abgedichtet ist.
Um eine verschleißbedingte Änderung eines Lüftspiels, d.h. des Abstands zwi- schen den Bremsbelägen 4 und der Bremsscheibe 3 auszugleichen, ist eine Nachstelleinrichtung mit einem Drehelement 13 vorgesehen, das bei Betäti- gung des Bremshebels 6 verdreht wird und das formschlüssig in die Stellspin- del 8 eingreift.
Hierzu sind in einer axialen Blindbohrung 12 Axialnuten 14 vorgesehen, in die Zähne des Drehelementes 13 eingreifen.
Für eine gleichzeitige und gleichmäßige Verdrehung der Stellspindeln 8 zum Zwecke der Nachstellung ist eine Synchronisiereinrichtung 15, im Beispiel in Form eines Zugmitteltriebs, vorgesehen.
In der Figur 2 ist ein Bremsstempel nach dem Stand der Technik als Einzelheit abgebildet. So ist zu erkennen, dass die Stellspindel 8 an ihrer dem Druckstück 9 zugewandten Stirnseite einen konzentrischen Zapfen 16 aufweist, an den sich eine radial ausgerichtete, ringförmige Stützfläche 18 anschließt, an der das Druckstück 9 anliegt. Der Außendurchmesser dieser Stützfläche 18 entspricht dem Durchmesser eines gewindefreien Bündchens 20 und ist kleiner als der Nenndurchmesser des Außengewindes 19.
Der Zapfen 16 ist umhüllt von einem Gleitring 17, durch den eine leichte Ver- drehung der Stellspindel 8 gegenüber dem Druckstück 9 möglich ist.
In den Figuren 3 bis 5 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Bremsstem- pels gemäß der Erfindung abgebildet. Allen gemeinsam ist, dass der Außen- durchmesser der Stützfläche 18 wenigstens 60% des Durchmessers der An- druckfläche 23 des Druckstücks 9 beträgt.
Bevorzugt ist ein Spindelhals der Stellspindel um etwa 20% - 40% größer als der Durchmesser des Außengewindes 19. Bei der in der Figur 3 gezeigten Variante ist die dem Druckstück 9 zugewandte Stirnseite der Stellspindel 8 entsprechend groß ausgebildet. D.h., die Stützflä- che 18 ist einstückiger Bestandteil der Stellspindel 8.
Bei dem in der Figur 4 gezeigten Beispiel ist die vergrößerte Stützfläche dadurch gebildet, dass auf das Bündchen 20 ein Ring 21 aufgesteckt ist, der mit der Stirnseite der Stellspindel 8 auf der dem Druckstück 9 zugewandten Seite derart fluchtet, dass sich die vergrößerte plane Stützfläche 18 ergibt.
Der Bremsstempel gemäß der Figur 5 weist ebenfalls einen Ring 21 auf, der auf das Bündchen 20 der Stellspindel 8 aufgeschoben ist, der jedoch derart ausgebildet ist, dass die dem Druckstück 9 zugewandte Stirnseite überdeckt ist, so dass sich eine unterbrechungsfreie Stützfläche 18 ergibt. Hierzu weist der Ring 21 einen zum Zapfen 16 hin radial ausgerichteten Flansch 22 auf, der auf der Stirnseite der Stellspindel 8 einerseits aufliegt und andererseits einen Teil der Stützfläche 18 bildet.
Eine erfindungsgemäße Zuspanneinrichtung kann prinzipiell wie die in Fig. 1 gezeigte Zuspanneinrichtung aufgebaut sein.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante einer solchen Zuspanneinrichtung weist diese genau einen zentral an der Brücke 7 angeordneten Bremsstempel auf, so dass anstelle der in Fig. 1 gezeigten Zuspanneinrichtung mit zwei Bremsstempeln nur ein zentraler Bremsstempel den aktionsseitigen Bremsbe- lag im Fall einer Bremsung gegen die Bremsscheibe 3 drückt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Bremssattel
2 Bremsträger
3 Bremsscheibe Bremsbelag
5 Zuspanneinrichtung
6 Bremshebel
7 Brücke
8 Stellspindel
9 Druckstück
10 Faltenbalg
11 Verschlussdeckel
12 Blindbohrung
13 Drehelement
14 Axialnut
15 Synchronisiereinrichtung
16 Zapfen
17 Gleitring
18 Stützfläche
19 Außengewinde 0 Bündchen 1 Ring 2 Flansch 3 Andruckfläche

Claims

Ansprüche
1. Zuspanneinrichtung einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem auf einen Bremsstempel einwirkenden Bremshebel (6), wobei der Brems- stempel eine mit einem Außengewinde (19) versehene Stellspindel (8) auf- weist sowie ein Druckstück (9), das an einer einem Bremsbelag (4) zuge- wandten radial ausgerichteten Stützfläche (18) der Stellspindel (8) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Stützfläche (18) wenigstens 60% des Durch- messers der Andruckfläche (23) des Druckstücks (9) beträgt.
2. Zuspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (18) durch die Stirnfläche der Stellspindel (8) gebildet ist.
3. Zuspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stellspindel (8) auf der dem Druckstück (9) zugewandten Seite ein Ring (21) angeordnet ist, der mit einer radial ausgerichteten Seite zusam- men mit der Stirnfläche der Stellspindel (8) die fluchtende Stützfläche (18) bildet. . Zuspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) einen radial ausgerichteten Flansch (22) aufweist, der die dem Druckstück (9) zugewandte Stirnseite der Stellspindel (8) überdeckt und ei- ne unterbrechungsfreie Stützfläche (18) bildet. . Zuspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) auf einem Bündchen (20) der Stellspindel (8) gehalten ist. . Zuspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellspindel (8) gegenüber dem Ring (21) verdrehbar ist.
7. Zuspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) fest mit der Stellspindel (8) verbunden ist. 8. Zuspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Stützfläche (18) 20 % bis 40 % größer ist als der Nenndurchmesser des Außengewindes (19).
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