DE1750553C3 - Selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung fur eine druckmittelbetatigte Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Gummi-Schubring als Rückstell- und Dichtelement eines in einem Zylindergehäuse gelagerten Betätigungskolbens, in den eine Gewindespindel eingeschraubt ist, die durch eine Feder in Richtung aus dem Betätigungskolben heraus vorgespannt ist, wobei !wischen den im Eingriff miteinander befindlichen Gewindegängen der Gewindespindel und des Betätigungskolbens ein dem Lüftspiel entsprechendes Flankenspiel

vorhanden ist.

Aus der französischen Patentschrift 13 19 419 ist eine Nachstellvorrichtung bekannt, bei der auf einer zentrisch im Boden eines Bremszylinders geführten Nachstellspindel eine Nachstellmutter geschraubt ist. Bei einem Bremsvorgang wird die Nachstellmutter durch den Bremskolben mitgenommen und im Nachstellsinn verdreht. Ein Zurückdrehen der Nachstellmutter wird bei einer Druckbeaufschlagung des Kolbens dadurch ίο verhindert, daß zwischen der Mutter und dem Bremskolben eine Konuskupplung vorgesehen ist. Die Konuskupplung ist hierbei entsprechend dem Lüftspiel der Bremse im unbetätigten Zustand der Bremse lösbar. Der bei einem Bremsvorgang von der Nachstellmutter gegenüber der Nachstellspindel gemessene Betätigungsweg des Bremskolbens entspricht dabei nicht dem Betagverschieiß, sondern enthält zusätzlich die durch die Elastizität der einzelnen Bauelemente der Bremse beim Betätigen auftretenden Dehnungen. Damit bei einer Vorrichtung dieser Art die Bremse im unbetätigten Zustand nicht blockiert, muß das Grundlüftspiel der Nachstellvorrichtung größer sein als die beim Bremsen auftretenden Materialdehnungin.
Aus de,· DT-AS 11 77 879 ist eine Nachstellvorrichtung bekannt, die in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise der Nachstellvorrichtung gemäß der französischen Patentschrift 13 19 419 ähnlich ist. Die Nachstellvorrichtung weist hierbei zwei Bremskolben auf, wobei der eine mit einer Nachstellspindel verschraubt ist. Bei einem Bremsvorgang mißt die Nachstellspindel den zwischen den beiden Bremskolben auftretenden Betätigungsweg. Da auch hier der Nachstellschritt während einer Bremsbetätigung erfolgt, wo Materialdehnungen den theoretischen Nachstellweg verfälsehen, ist nicht sichergestellt, daß die Bremse im unbetätigten Zustand gelöst ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Nachstellvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der der Nachstellschritt im gelösten Zustand der Bremse erfolgt und die besonders kompakt, billig und betriebssicher ist.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß an der von dem Betätigungskolben abgewandten Seite der Gewindespindel ein vom Druckmittel beaufschlagbarer, die Gewindespindel umgreifender hohlzylinderförmiger Gegenkolben kleineren Durchmessers als der Betätigungskolben in einer koaxial zur Gewindespindelachse liegenden Bohrung des Zylindergehäuses gleitbar angeordnet ist, daß die als Druckfeder ausgebildete Feder zwischen Gegenkolben und Gewindespindel liegt und sich an diesen abstützt, daß an dem Gegenkolben und der Gewindespindel konische Reibflächen ausgebildet sind, die bei Druckbeaufschlagung entgegen der Kraft der Feder in Eingriff kommen, und daß die Gewindespindel zwischen Betätigungskolben und Gegenkolben eine weitere Reibfläche aufweist, die bei Druckentlastung mit einer entsprechenden Reibfläche am Zylindergehäuse in Eingriff kommt.

Durch den Gegenkolben und die zwischen Gegenkolben und Nachstellspindel wirksame Konuskupplung wird die Nachstellsp.indel an einer Drehung gehindert, solange ein Betätigungsdruck wirksam ist, der ausreicht,, um die Druckfeder zu spannen und die Konuskupplung zu schließen. Betätigungskolben, Nachstellvorrichtung und Gegenkolben bilden dann ein starres Gebilde, gleich einem Stufenkolben, welches in den Gehäusebohrungen frei gleiten kann. Est nach Unterschreiten dieses Druckniveaus, das durch die Bemes-

sung der Feder so festgelegt werden kann, daß keine nennenswerten Dehnungen auftreten, öffnet sich die Konuskupplung, und die Nachsteüspindel wird unter der Wirkung der Feder gegen den Gehäuseanschlag geschraubt. Sie mißt hierdurch die nach dem Lösen der Bremse erreichte Kolbenstellung gegenüber dem Zylindergehäuse und begrenzt gleichzeitig die Lösebewegung do; Bremskolbens auf das durch das Gewindespiel festgelegte Bremslüftspiel.

Durch ein Nachstellen der Bremse lediglich im gelöster. Zustand wird erreicht, daß der zur Bemessung des Nachstellschrins von der Nachstellvorrichtung gemessene Weg des Bremskolbens nur dem tatsächlichen Reibbelagverschleiß entspricht und nicht noch Dehnungen des Bremsgehäuses bzw. Stauchungen der Reibbeläge enthält. Der Nachstellschritt kann demnach exakt entsprechend dem eigentlichen Belagverschleiß erfolgen und das Grundlüftspiel der Bremse klein gehalten werden, ohne daß die Möglichkeit eines Blockierens der Bremse im unbetätigten Zustand gegeben ist. Die erfindungsgemäße Nachstellvorrichtung hat weiter den Vorteil, daß die Betätigungselemente der Nachstellvorrichtung auf der von dem Betätigungskolben abgewandten Seite der Gewindespindel angeordnet und somit nicht einer Wärmeeinwirkung durch den eventuell erhitzten Bremsbelag ausgesetzt sind. Auch ist die Nachstellvorrichtung auf einfache Weise zurückstellbar, da der Gegenkolben leicht zugänglich ist.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur einen Längsschnitt einer Sattelhälfte einer Scheibenbremse zeigt, bei der die erfindungsgemäße Nachstelleinrichtung eingebaut ist.

Nach der Zeichnung ist ein Gehäuse 4 mit einer Bohrung 20 versehen, in der ein Betätigungskolben 2 gleitbar angeordnet und mittels einer eine »Rollback«-Wirkung ausübenden Gummi-Schubdichtung 3 abgedichtet ist. Der Druckmitteleinlaß in die Bohrung 20 ist bei 5 angedeutet. In den als Mutter ausgebildeten Betätigungskolben 2 ist die mit Steilgewinde versehene Gewindespindel 1 eingeschraubt. Zwischen den im Eingriff miteinander befindlichen Gewindegängen der Gewindespindel 1 und des als Mutter ausgebildeten Betätigungskolbens 2 ist ein dem Lüftspiel entsprechendes Flankenspiel vorhanden.

Das Lüftspiel wird folglich durch das Gewindeaxialspiel zwischen der Gewindespindel 1 und dem Betätigungskolben 2 bestimmt, indem der Rückzughub der Gummischubdichtung 3. begrenzt wird, d. h., letztere bewegt den Betätigungskolben 2 zurück, jedoch nur innerhalb des Axialspiels des Gewindes der Gewindespindel 1 und des Gewindes des Be'.ätigungskolbens 2.

An der von dem Betätigungskolben 2 abgewandten Seite der Gewindespindel 1 ist ein Gegenkolbcn 6 in einer koaxial zur Gewindespindelachse liegenden Bohrung 21 des Zylindergehäuses 4 gleitbar angeordnet. Über den Verbindungskanal 17, der von der Bremszylinder-Bohrung 20 zu der Bohrung 21 führt, ist der Gegenkolben 6 vom Druckmittel beaufschlagbar.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Gegenkolben 6 als Hohlzylinder ausgebildet und umgreift die Gewindespindel 1 und die Druckfeder 10, welche auf dem Schaftteil 25 der Gewindespindel gleitbar sitzt. Die Druckfeder 10 stützt sich an ihrem einen Ende über die Scheibe 14 an einem radial nach innen gerichteten R und 18 des hohlen Gegenkolbens 6 und an ihrem anderen Ende über ein Wälzlager, welches aus einer Scheibe 11 und den Kugeln 12 gebildet ist, an einem konusförmigen Teil 9 ab, welches mit der Gewindespindel verschraubt ist.

Der hohlzylinderförmige Gegenkolben 6 ist an seiner Innenmantelfläche mit einer sich nach außen erweiternden Konusfläche 22 versehen, die entsprechend dem Konus 9 ausgebildet ist

Bei der dargestellten Ausführungsform ist in dem hohlzylinderförmigen Teil des Gegenkolbens 6 außerhalb der Konusfläche 22 ein Kolbenkopf 7 eingeschraubt, der mittels der Dichtung 8 in der Bohrung 21 des Bremsengehäuse 4 abgedichtet ist. Zwischen dem inneren Ende des Kolbenkopfes 7 und dem gegenüberliegenden Ende des Konusteil 9 ist ein Zwischenraum vorgesehen. Ebenfalls ist ein Zwischenraum zwischen dem in der Zeichnung rechts liegenden Ende des Gegenkolbens 6 und einem radialen konusartig ausgebildeten Sund 13 der Gewindespindel 1 vorgesehen.

Die Nachstelleinrichtung arbeitet wie folgt: Wenn beim Betätigen der Bremse Druckmittel bei 5 zugeführt wird, tritt das Druckmittel durch den Verbindungskanal 17 von dem Bremszylinder 20 in die Bohrung 21 und beaufschlagt den Gegenkolben 6, der sich, gesehen in der Zeichnung, nach links gegen die Wirkung der Feder 10 bewegt. Die Feder 10 liegt über einen Anschlag 14 an dem Bund 18 des Gegenkolbens 6 an. Die Bewegung des Gegenkolbens 6 nach links wird erst gestoppt, wenn die Konusfläche 22 des Gegenkolbens 6 an dem Konusteil 9 der Gewindespindel 1 anliegt. Durch die Reibkräfte des Gegenkolbens 6 wird die Gewindespindel 1 an einer Drehung gehindert. Folglich wird der N achstell Vorgang gehindert, solange Druckmitteldruck herrscht, um dem Betätigungskolben 2 ein eng begrenztes Lüftspiel zu geben, das durch Zusammenwirken der Rückzugskraft der Gummischubdichtung 3 mit dem axialen Spiel der Gewindspindel 1 in dem Muttergewinde des Betätigungskolbens 2 entsteht.

Wenn der Druckmitteldruck beim Lösen der Bremse nahezu abgeklungen ist, hebt die Feder 10 über die Scheibe 11 und die Kugeln 12 den Konusteil 9 ab, so daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gegenkolben 6 und dem Konusteil 9 gelockert wird und die Druckfeder 10 über das Wälzlager 11 und 12 die Gewindespindel 1 solange aus dem Betätigungskolben 2 herausdrehen kann, bis der konusförmige Spindelbund 13 an einer entsprechend geformten Reibfläche 19 des Zylindergehäuses 4 anliegt und somit die Gewindespindel 1 an einer weiteren Drehung gehindert wird. Die Anschlagscheibe 14 begrenzt den Rückhub des Gegenkolbens 6, indem sie am Spindelbund 26 anschlägt.

Zweckmäßigerweise ist aus Konstruktionsgründen der Gegenkolben zweiteilig ausgeführt und besteht aus dem hohlzylinderförmigen Teil 6 und dem mit diesem verschraubten Kolbenkopf 7, der die Dichtung 8 trägt. Aus dem gleichen Grunde ist der Konusteil 9 mit dem Schaft 25 der Gewindespindel 1 verschraubt.

Der Kolbenkopf 7 ist an seiner dem Konusteil 9 zugewandten Seite mit einer nicht-kreisförmigen Aussparung 23 versehen, und das entsprechende Ende der Gewindespindel 1 ist mit einem entsprechend geformten Vorsprung 24 versehen. Weiterhin weist der Kolbenkopf 7 an seinem von der Gewindespindel 1 abgewandten Ende ein Innengewinde 16 auf, in das nach Abnehmen der Schutzkappe 15 ein Hilfswerkzeug eingedreht werden kann, um durch Andrücken des Kolbenkopfes 7 an den Konusteil 9, wobei die Aussparung 23 mit dem Vorsprung 24 in Eingriff tritt, die Gewindespindel 1 zu

irehen und somit den Betätigungskolben 2 zurückzuschrauben, so daß ein Belagwechsel vorgenommen werden kann.

Die Gewindespindel 1 kann selbsthemmend oder unter bestimmten Bedingungen nicht selbsthemmend sein. Im ersten Fall muß eine Drehfeder oder Drehkraft wirken, um den Nachstellvorgang zu bewerkstelligen, im /weiten Fall eine Druckfeder oder Axialkraft.

Die Steigung des Steilgewindes ist so gewählt, daß unter bestimmten Bedingungen, d. h. bei einer axialen Abstützung der Gewindespindel über Wälzlager, die Selbsthemmung des Gewindes aufgehoben ist.

Wenn bei 5 Druckmittel eintritt, so wirkt dies sowohl auf den Betätigungskolben 2 wie auch auf den Gegenkolben 6, 7,8. Der Gegenkolben bewegt sich nach links. wobei er sich über die Druckfeder 10 abstützt. Während seines Weges bis zum Anliegen des Kegels 9 am Innenkegel bzw. an der konischen Reibfläche 22 des Gegenkolbens darf die konische Reibfläche 19 der Gewindespindel 1 noch nicht vom Innenkonus 19 des Gehäuses abgehoben haben, da sonst eine unerwünschte Nachstellung erfolgt. Man erreicht dies durch eine leichigängige Gestaltung der Gegenkolbendichtung 8 sowie durch eine entsprechend schwache Druckfeder 10 und durch eine schwergängige Gestaltung des Betatigungskolbens 2 sowie durch eine kräftige, bei Scheibenbremsen übliche Bremsbelagspreizfeder (nicht dargestellt). Es muß also beim Bremsvorgang die vorher beschriebene Reihenfolge eingehalten sein.

Ein Kanal im Gegenkolben 6 dient nur zum Druckmitteldruckausgleich zwischen dem Innenraum des Gegenkolbens 6 und dem Außenraum, da durch Eindringen des Spindelbundes 26 Druckmittel verdrängt wird. Ebenso dient ein Kanal 17 dem Druckmittelausgleich.

Der durch Abklingen des Druckmitteldrucks eingeleitete Lösevorgang verläuft umgekehrt: zuerst wird durch die Belagpressung der Gegenkolben 2 kurz vor die Anfangslage für den nächsten Bremshub gemäß Zeichnung nach links bewegt. Es folgt nun der Rollback-Hub der Dichtung 3. Vorher wird jedoch bei entsprechend abgefallenem Druckmitteldruck durch die Druckfeder 10 die konische Reibflächen- bzw. Kegelverbindung 9/22 gelöst. Jetzt ist ein Nachstellhub der Gewindespindel 1 möglich. Fand beim betrachteten Bremsvorgang eine Belagabnutzung statt, dann dreht die Druckfeder 10 über das Steilgewinde der Gewindespindel 1 diese aus dem Betätigungskolben 2 heraus, bis der Kegel bzw. die Reibfläche 13 am Innenkegel bzw. der Reibfläche 19 anliegt. Der Rückweg des Gegenkolbens 6,7,8 wird durch den Anschlag des Spindelbundes 26 an die Scheibe 14 begrenzt. Hierdurch wird die Kraft der Druckfeder 10 geschlossen. Bei völligem Druckmittelabfall kommt der Rollback-Hub der Dichtung 3 zur Wirkung, die den Betätigungskolben 2 bis zum Anliegen an der in der Zeichnung linken Flankenseite nach links zurückzieht und somit ein dem Gewindeflankenspiel entsprechendes Lüftspiel herstellt. Unterstützt wird der Dichtring 3 hierbei durch die nicht dargestellte, übliche Belagspreizfeder, welche als über einen Keiltneb arbeitende Blattfeder eine erwünscht große Hysteresis zwischen Spannen und Entspannen aufweist. Erfahrungsgemäß haben die Bremskolbendichtung 3 und die Gegenkolbendichtung 8 beim Verdrehen einen erheblichen Widerstand, so daß sich besondere bauliche Maßnahmen gegen Verdrehen vorgenannter Teile erübrigen. Die Feder 24 und die Nut 23 dienen zum Herausschrauben der Spindel 1 beim Belagwechsel. Das Werkzeug wird im Gewinde 16 angesetzt.

Durch die Erfindung ist eine selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung geschaffen, deren Feder eine billige (Druck-)Feder ist, wobei deren Federarbeit bzw. Federweg nicht für den gesamten Nachstellweg des Bremsbelages vom Neuzustand bis zum völligen Belagverschleiß ausgelegt sein muß, sondern nur für den durch die Einzelbremsung verursachten Verschleiß. Die Feder kann somit klein dimensioniert werden, was zur Vereinfachung, Verbilligung und Betriebssicherheitserhöhung der Nachstellung beiträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Gummi-Schubring als Rückstell- und Dichtelement eines in einem Zylindergehäuse gelagerten Betätigungskolbens, in den eine Gewindespindel eingeschraubt ist, die durch eine Feder in Richtung aus dem Betätigungskolben heraus vorgespannt ist, wobei zwischen den im Eingriff miteinander befindlichen Gewindegängen der Gewindespindel und des Betätigungskolbens ein dem Lüftspiel entsprechendes Flankenspiel vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der von dem Betätigungskolben (2) abgewandten Seite der Gewindespindel (1) ein vom Druckmittel beaufschlagbarer, die Gewindespindel umgreifender hohlzylinderförmiger Gegenkolben (6) kleineren Durchmessers als der Betätigungskolben in einer koaxial zur Gewindespindelachse liegenden Bohrung (21) des Zylindergehäuses (4) gleitbar angeordnet ist, daß die als Druckfeder ausgebildete Feder (10) zwischen Gegenkolben (6) und Gewindespindel (1) liegt und sich an diesen abstützt, daß an dem Gegenkolben (6) und der Gewindespindel (1) konische Reibflächen (9, 22) ausgebildet sind, die bei Druckbeaufschlagung entgegen der Kraft der Feder (10) in Eingriff kommen, und daß die Gewindespindel (1) zwischen Betätigungskolben (2) und Gegenkolben (6) eine weitere Reibfläche (13) aufweist, die bei Drukkentlastung mit einer entsprechenden Reibfläche (19) am Zylindergehäuse (4) in Eingriff kommt.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (22) des Gegenkolbens (6) an seinem Innenmantei ausgebildet ist.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (10) sich mit ihrem einen Ende an einem die Reibfläche der Gewindespindel (1) tragenden und mit dieser verschraubten Konusteil (9) und mit ihrem anderen Ende an einem Bund (18) des Gegenkolbens (6) abstützt.

4. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfeder (10) und dem Konusteil (9) ein Wälzlager (11, 12) angeordnet ist.

5. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen die Bohrung (20) des Betätigungskolbens (2) mit der Bohrung (21) des Gegenkolbens (6) verbindenden Druekmittelkana!(17).