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Die Erfindung betrifft eine Zuspanneinrichtung für Radbremsen mit Lüftspielzustellvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Zuspanneinrichtung umfaßt eine Hebeleinrichtung mit mindestens einem Hebelarm zum Einwirken auf ein Kraftaufnahmesystem einer Bremsanlage, einen energiespeichernden Krafterzeuger, der einen Energiespeicher und ein Koppelglied aufweist, das auf den Hebelarm der Hebeleinrichtung an einer veränderbaren Anlageposition einwirkt und in der Lage ist, bei Vergrößerung der Hebellänge einen Teil der in ihm gespeicherten Energie abzugeben und bei Verkleinerung der Hebellänge die im Kraftaufnahmesystem gespeicherte Energie wieder aufzunehmen, und einer Verstelleinrichtung zum Verstellen der Anlageposition zwischen einer Ruhestellung und mindestens einer Bremsstellung.
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Eine derartige Zuspanneinrichtung ist in der
EP 0 644 358 B1 sowie der
WO 01/44 677 A1 gezeigt.
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Bei der Zuspannung einer Radbremse, insbesondere einer Scheibenbremse, werden die Bremsbeläge und das zum Beispiel als Schwimmsattel ausgebildete Gehäuse elastisch verformt. Beläge und Gehäuse bilden somit ein Kraftaufnahmesystem, in dem die elastische Verformungsenergie bei der Zuspannung gespeichert wird.
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In der
EP 0 644 358 B1 wird hierbei ein Krafterzeuger verwendet, der ein schwenkbares zylindrisches Gehäuse aufweist, in dem ein in axialer Richtung verschiebbarer Kolben von einer als Energiespeicher dienenden Feder nach außen gedrückt wird. Am äußeren Ende des Kolbens ist eine Rolle vorgesehen, die an einer Kontur eines Hebelarms der Hebeleinrichtung anliegt und bei Verschwenken des Krafterzeugergehäuses an der Kontur abrollt. Die Schwenkbewegung wird durch eine zwischen dem Gehäuse der Zuspanneinrichtung und dem Krafterzeugergehäuse vorgesehene Verstelleinrichtung bewirkt. Der Hebelarm drückt hierbei eine Stange gegen einen der Bremsbeläge der schwimmend aufgehängten Scheibenbremse.
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Eine derartige, allgemein ”energieoptimiert” genannte Zuspanneinrichtung ermöglicht es, bei einer Umkehr des Arbeitshubes, d. h. bei einer Verringerung der Bremsen-Zuspannung, einen Teil der im Kraftaufnahmesystem enthaltenen elastischen Verformungsenergie zurückzugewinnen und in den Energiespeicher des Krafterzeugers einzuspeisen, wodurch sich die im Energiespeicher gespeicherte Energie um den Anteil der zurückgewonnenen Verformungsenergie erhöht. Mit diesem Prinzip der Energierückgewinnung findet ein wechselseitiges Umspeichern von Energie aus dem Krafterzeuger zum Kraftaufnahmesystem und zurück statt. Somit kann eine mit relativ geringer Energie betriebene Verstelleinrichtung zur Steuerung einer hohen Kraft und hoher vorgespeicherter Energie des Krafterzeugers verwendet werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird als bei einer direkten Betätigung der Zuspanneinrichtung durch die Verstelleinrichtung.
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Grundsätzlich muß bei einer Scheibenbremse vor dem Aufbringen der eigentlichen Zuspannkraft für den Bremsvorgang ein Totweg, das sogenannte Lüftspiel, überwunden werden. Ein Lüftspiel ist nachteilig, weil man dessen wahre Größe nicht kennt, die u. a. vom Verschleiß der Bremsbeläge und von der Funktionalität einer Verschleißnachstelleinrichtung abhängt.
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Aus der
EP 0 644 358 B1 ist ganz allgemein bekannt, ein Verbindungselement, an dem sich zwei Zangenhebel einer Bremszange über Gelenklager abstützen, als Verschleißnachstelleinrichtung auszubilden, die bei zunehmendem Abrieb der Bremsbacken den Abstand zwischen den beiden Lagern so weit verkürzt, daß das Lüftspiel im wesentlichen konstant bleibt.
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Aus der
DE 197 31 696 A1 ist eine Verschleißnachstellvorrichtung für Scheibenbremsen bekannt, die über einen Elektroantrieb ein oder zwei Stellspindeln betätigt, die einen Bremsbelag in Richtung einer Bremsscheibe drücken. Durch die
DE 195 21 401 C1 ist ein von einer Bremsbetätigungsanordnung unabhängiger Bremslüftspielsteller bekannt, der automatisch zu Beginn einer Bremsung zumindest ein Teil des Lüftspiels überwindet und nach der Bremsung das Lüftspiel wieder einstellt.
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Für eine energieoptimierte Zuspanneinrichtung ist es vorteilhaft, zu Beginn einer Bremsung das Lüftspiel auf Null zu stellen. Ist nämlich ein Lüftspiel vorhanden, so findet beim Durchfahren dieses Lüftspiels weder eine Kraftnoch eine Energieübertragung auf das Kraftaufnahmesystem statt; die während des Durchfahrens geleistete Arbeit geht in der Energiebilanz Krafterzeuger/Kraftaufnahmesystem verloren und kann nicht zurückgewonnen werden.
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Mechanische Einrichtungen zur Lüftspielzustellung dienen lediglich zum Ausgleich der jeweiligen Verschleißsituation und können nicht zur Null-Stellung des Lüftspiels bei Bremsbeginn benutzt werden, so daß sie für energieoptimierte Bremsenzuspanneinrichtungen nicht geeignet sind.
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Das Lüftspiel kann zwar entsprechend einer Einrichtung nach der
DE 197 31 696 A1 oder der
DE 195 21 401 C1 vor einer Bremsung unter Verwendung des für den Verschleißausgleich vorgesehenen Elektromotors zu Null gestellt werden, jedoch ist bei dieser Lösung nachteilig, daß sowohl die Kosten erheblich erhöht, als auch der erforderliche Bauraum vergrößert ist.
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Die Zustellung des Lüftspiels bei Bremsbeginn könnte auch anhand einer spezifischen Ausgestaltung einer Kontur erfolgen; dies hätte jedoch den entscheidenden Nachteil, daß eine derartige Zustellung auf eine ganz bestimmte Lüftspielgröße bezogen ist, so daß dieses Prinzip bei veränderlichen Lüftspielgrößen nicht anwendbar ist.
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DE 295 10 331 U1 betrifft eine Zuspannvorrichtung einer Scheibenbremse, insbesondere Schwimmsattel- oder Schwimmrahmen-Teilbelagscheibenbremse für Lastkraftwagen oder Omnibusse, mit mindestens einem Stößel, der in Richtung einer Stößelachse verschiebbar ist, um einen Bremsbelag an eine Bremsscheibe anzulegen, mindestens einem Exzenter, der zur Bremsbetätigung um eine Querachse drehbar und in mindestens einem Wälzlager gelagert ist, und einem am Exzenter mittels einer Lagerschale gelagerten Wälzkörper zum Übertragen von Betätigungskräften auf den Stößel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zuspanneinrichtung für eine Radbremse mit Lüftspielzustellvorrichtung zu schaffen, die relativ kostengünstig und mit geringem Bauraum herstellbar ist, eine genaue, einfach zu realisierende Lüftspielzustellung ermöglicht und beim Zuspannen einen relativ geringen Energieaufwand benötigt.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung sieht eine separate mechanische Lüftspielzustellvorrichtung in Ergänzung zu einer vorhandenen Verschleißnachstellung vor, durch die das Lüftspiel zu Null zustellbar ist beim Einleiten einer Bremsung (Bremsenzuspannung) und wieder freigebbar ist beim Lösen der Bremse.
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Durch die relativ einfach zu realisierende Lüftspielzustellung kann auf die aufwendige Ausbildung einer elektromechanischen Lüftspielzustellung verzichtet werden. Die Erfindung ermöglicht eine kompakte Bauweise und Verringerung des Energiebedarfs beim Bremsenzuspannen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist eine präzise Lüftspielzustellung möglich, so daß die Erfindung auch für energieoptimierte Zuspanneinrichtungen geeignet ist.
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Die Lüftspielzustellvorrichtung weist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine teilzylindrische Schale auf, welche auf der Umrandung der Achse der Hebeleinrichtung in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Die Schale weist an einem Ende eine Abwinklung auf, mit deren einer Seite das Koppelglied in Wirkverbindung steht und deren der Rolle gegenüberliegende Seite von einer Druckvorrichtung beaufschlagt ist. Im Bereich des anderen Endes ist die Schale keilförmig verstärkt ausgebildet. In diesem Bereich liegt sie an einer nach innen zeigenden Fläche (Innenfläche) einer an einer Bremswelle ausgebildeten nockenartigen Erhebung an, deren Steuerkurvenfläche evolventenartig ausgebildet ist und mit einem Druckstück des Kraftaufnahmesystems in Wirkverbindung steht.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Lüftspielzustellvorrichtung ermöglicht eine einfache und präzise Zustellung des Lüftspieles auf Null mit relativ geringem baulichen und kostenmäßigen Aufwand. Sie verringert den Energiebedarf beim Bremsenzuspannen.
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Die Schale wird vorzugsweise von einem Bolzen geführt, welcher in der Umrandung der Achse des Hebels und in einem Führungsschlitz der Schale angeordnet ist.
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Die Druckvorrichtung weist einen an der Abwinklung anliegenden, im Gehäuse geführten Stempel auf, der durch eine Feder vorgespannt ist, die sich mit einem Ende am Stempel und mit dem anderen Ende am Gehäuse abstützt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Lüftspielzustellvorrichtung eine Feder und ein durch die Feder vorgespanntes Keilelement auf, die an einem starr mit der Bremswelle verbundenen Bremshebel angeordnet sind. Die Schrägfläche des Keilelementes liegt an einer Anlagefläche des die Kontur aufweisenden, relativ zum Bremshebel verschwenkbaren Hebels an zum Auseinanderbewegen der beiden Hebel bei Einleitung einer Bremsung zwecks Zustellung des Lüftspiels auf Null. Die Spitze des Keilelementes liegt an einer Schrägfläche an zur Rückstellung des Keilelementes nach Lösen der Bremse. Auch diese Lüftspielzustellvorrichtung stellt eine einfach zu realisierende und präzise arbeitende mechanische Einrichtung dar, die den Energiebedarf beim Bremsenzuspannen verringert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Lüftspielzustellvorrichtung einen in einem der beiden Hebel schwenkbar gelagerten Stift und eine in dem anderen Hebel angeordnete Klemmhülse für den Stift sowie eine die beiden Hebel auseinanderdrückende Feder auf. Die Klemmhülse ist so ausgelegt, daß sie bei Krafteinwirkung auf den Bremshebel bei der Bremsenzuspannung den Stift blockiert und bei Krafteinwirkung auf den anderen Hebel beim Lösen der Bremse den Stift wieder freigibt.
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Um ein unkontrolliertes Hin- und Herbewegen des schwenkbar gelagerten Hebels zu verhindern, ist ein Klemmechanismus zur Fixierung der Endstellung des Hebels vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Lüftspielzustellvorrichtung kann je nach Dimensionierung, insbesondere der jeweiligen Feder, eine Zuspannkraft ausüben und dabei die eigentliche Bremsenzuspannung unterstützen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden.
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Es zeigen
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1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Bremsenzuspanneinrichtung mit einer Lüftspielzustellvorrichtung,
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2 eine Schnittdarstellung einer modifizierten Ausführungsform der Einrichtung nach 1,
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3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bremsenzuspanneinrichtung mit einer Lüftspielzustellvorrichtung und
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4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsenzuspanneinrichtung mit einer Lüftspielzustellvorrichtung.
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Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Klarheit wegen sei festgestellt, daß die erfindungsgemäße Lüftspielzustellvorrichtung nicht zum Verschleißausgleich vorgesehen ist; zum Verschleißausgleich kann eine beliebige Nachstelleinrichtung bekannter Bauart verwendet werden (aus den vorstehend genannten Gründen ist eine mechanische Einrichtung zum Verschleißausgleich einer elektromotorisch betriebenen Einrichtung vorzuziehen).
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Die 1 zeigt eine Bremsenzuspanneinrichtung mit einem Gehäuse 2, in dem eine Feder 4 als Energiespeicher vorgesehen ist, die auf einen axial verschiebbaren Kolben 6 in der 2 nach oben wirkt. Im Kolben 6 ist ein Pleuel 8 verschwenkbar angeordnet, der in der Ruhestellung an einer Anlagefläche 10 des Kolbens 6 anliegt. Eine Verschwenkung des Pleuels 8 wird über einen an dem Kolben 6 befestigten Motor 14 über ggf. ein nicht gezeigtes Getriebe und ein Abtriebszahnrad 16 bewirkt, das in eine Verzahnung 19 eines bogenförmigen Ansatzes 18 des Pleuels 8 eingreift. Durch diese Verschwenkbewegung wird eine am freien Ende des Pleuels 8 vorgesehene Rolle 12 entlang einer Kontur 24 eines um eine Schwenkachse 22 schwenkbaren Hebelarmes 20 einer Hebeleinrichtung 21 verstellt. Durch Verschwenken des Pleuels 8 können verschiedene wirksame Hebelarmlängen des Hebels 24 eingestellt werden.
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Im Gehäuse 2 ist zur Zustellung des Lüftspiels auf Null eine Lüftspielzustellvorrichtung 25 vorgesehen, die eine Druckvorrichtung 23 mit einem Zustellstempel 34, der von einer Zustellfeder 36, die sich einerseits am Zustellstempel und andererseits am Gehäuse abstützt, beaufschlagt ist, und eine die Umrandung 29 der Achse 22 des Hebelarms 20 umgebende Schale 26 aufweist, die teilzylindrisch ausgebildet ist und relativ zum Hebelarm 20 in Schwenkrichtung dieses Armes verdrehbar ist. Der Zustellstempel 34 beaufschlagt eine Abwinklung 27 der Schale 26.
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Auf der dem Zustellstempel 34 gegenüberliegenden Seite der Abwinklung 27 liegt die Rolle 12 des Pleuels 8 an. Die Schale 26 wird durch einen Bolzen 30 geführt, welcher in der Umrandung 29 angeordnet ist und durch einen Führungsschlitz 32 der Schale ragt, welcher in Schwenkrichtung der Schale 26 verlaufend ausgebildet ist, so daß die Schale 26 um die Schlitzlänge relativ zur Umrandung 29 des Hebelarmes 20 verdrehbar ist.
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Die Schale 26 liegt an einer Innenfläche einer nockenartigen Erhebung 35, deren Steuerkurvenfläche evolventenartig ausgebildet ist (Evolventenausbildung 35), einer Bremswelle 36 an. Die Evolventenausbildung der Bremswelle beaufschlagt über ein Lager 38 ein Druckstück 40 einer nicht dargestellten Scheibenbremse. Die Bremswelle 36 mit Evolventenausbildung 35 wandelt die Drehbewegung des Hebelarmes 20 in eine Linearbewegung zur Beaufschlagung des Druckstückes 40 und damit zur Zuspannung der Bremse um. Der der Abwinklung 27 entgegengesetzte Endbereich 42 der Schale 26 ist zum freien Ende hin sich keilförmig erweiternd ausgebildet.
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Verschwenkt der Pleuel 8 der Verstelleinrichtung bei der Einleitung eines Bremsvorganges in der Zeichnung nach rechts, wird die Abwinklung 27 der verdrehbaren Schale 26 freigegeben und durch die Anordnung Feder 36/Zustellstempel 34 der Rolle 12 des Pleuels 8 nachgeführt. Hierbei wird die Schale 26 nachgezogen, wobei sich das keilförmige Ende 42 in der 1 nach links verdreht, wodurch die Bremswelle mit Evolventenausbildung ebenfalls verdreht wird und ein Lüftspiel zu Null gemacht wird, bevor die eigentliche Bremsenzuspannung erfolgt.
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Wird die Bremse wieder gelöst, schwenkt der Hebelarm 20 zurück und dreht die Schale 26 in der Zeichnung nach rechts zurück, wodurch das Lüftspiel wieder freigegeben wird.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform der Lüftspielzustellvorrichtung bei einer Zuspanneinrichtung nach 1, die sich von der Lüftspielzustellvorrichtung nach 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß die Schale 26 nicht links herum, sondern rechts herum um die Umrandung 29 der Achse 22 herumgeführt ist. Außerdem ist das Druckstück 40 über eine Druck- bzw. Zugstange 44 mit der Bremswelle 36 verbunden. Die Druck- bzw. Zugstange 44 ist in Lagern 46 und 48 drehbar mit dem Druckstück und der Bremswelle verbunden.
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Die 3 zeigt eine Zuspanneinrichtung mit Gehäuse 2, energiespeicherndem Krafterzeuger 4, 6, Verstelleinrichtung 14, Koppelglied 8, 12, Hebeleinrichtung 60, 62, Bremswelle 36 mit Evolventenausbildung 35, Lager 8, Druckstück 40 und Rückstellfeder 64, welche sich am Druckstück und einer Bremsplatte 66 mit Bremsbelag 68 abstützt.
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Die Hebeleinrichtung umfaßt einen ersten Hebel 62, der um eine Schwenkachse 70 schwenkbar ist und eine Kontur 24 aufweist, an der die Rolle 12 des Pleuels 8 lageveränderlich anliegt. Die Hebeleinrichtung umfaßt ferner einen zweiten Hebel 60, der drehfest mit der Bremswelle 36 verbunden ist und im Bereich des freien Endes eine Lüftspielzustellvorrichtung 72 aufweist. Diese Lüftspielzustellvorrichtung umfaßt eine Feder 74 und einen Keil 76, der von der Feder beaufschlagt ist. Die Schrägfläche des Keils 76 liegt am ersten Hebel 62 an und drückt diesen in der Zeichnung nach unten bei Einleitung eines Bremsvorganges, wodurch das Lüftspiel zu Null gestellt wird. Die Spitze des Keils 76 liegt an einer Schrägfläche 78 an, über die der Keil gegen die Kraft der Feder 74 nach Lösen der Bremse zurückbewegt wird und das Lüftspiel wieder freigegeben wird. Bei der Ausführungsform nach der 3 ist der Motor 14 im Kolben 6 angebracht, wobei allerdings der Motor auch wie bei der Ausführungsform nach 1 auf dem Kolben 6 angeordnet sein kann.
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Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zuspanneinrichtung mit einer Lüftspielzustellvorrichtung 80. Bei dieser Ausführungsform ist der Kolben 6 über Rollen 82 in einer inneren Buchse 84 des Gehäuses 2 geführt. Die Rolle 12 des Pleuels 8 liegt in der in der Figur gezeigten Ruhestellung an dem um ein Schwenklager 86 schwenkbaren Bremshebel 60 an. Bei Verschwenken des Pleuels 8 durch einen nicht gezeigten Motor rollt die Rolle 12 des Pleuels 8 an der Abrollkontur 24 des Hebelarmes 62 ab. Der Hebelarm 62 ist im Hebel 60 schwenkbar gelagert. Bei dieser Ausführungsform wird die Lüftspielzustellvorrichtung 80 durch einen im Hebel 60 bewegbar gelagerten Stift 88, eine im anderen Hebel 62 angeordnete Klemmhülse 90 und eine Druckfeder 92 gebildet, die zwischen den beiden Hebeln angeordnet ist. Die Klemmhülse 90 ist so ausgelegt, daß sie bei Krafteinwirkung auf den Hebel 62, also bei der Bremsenzuspannung, den Stift 88 blockiert und bei Kraft auf den Hebel 60, also bei Lösen der Bremse, den Stift und damit das Lüftspiel wieder freigibt. Um ein unkontrolliertes Schlackern des Hebels 62 zu verhindern, ist ein Klemmechanismus 94 zur Fixierung der jeweiligen Endstellung des Hebels 62 vorgesehen. Die Druckfeder 92 drückt die beiden Hebel 60 und 62 auseinander, wodurch das Lüftspiel zu Null gestellt wird bei Einleitung einer Bremsung.
