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Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für
ein Fahrzeugbremssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, an einem Bremshebel, der
über eine in dem Hebel gelagerte Schnecke die Bremsen betätigt, wobei die Schnecke
zum Nachstellen des Bremshebels über eine Einwegkupplung mit einerAntriebseinrichtung
verbunden ist, die entsprechend der Winkelbewegung um die Achse hin- und herbewegt
wird, wenn der Hebel eine vorbestimmte Winkelabweichung von seiner neutralen Lage
überschreitet.
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Die Erfindung ist insbesondere für luft- oder vakuumbetätigte Fahrzeugbremsen,
speziell an schweren Fahrzeugen, wie Bussen oder Lastwagen, geeignet.
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Die bei Trommelbremsen bekannten Nachstellvorrichtungen, die hauptsächlich
nach dem Prinzip einer Ratsche arbeiten, sind im Aufbau kompliziert und für die
hohen Bremskräfte, wie sie bei schweren Fahrzeugen erforderlich sind, nicht geeignet.
Außerdem unterliegen diese Nachstellvorrichtungen einem starken Verschleiß und ermöglichen
keine exakte Nachstellung des Bremsspiels.
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Um ein Bremssystem der eingangs beschriebenen Art nachzustellen, wird
bekanntlich die Verbindung zwischen Bremshebel und Bremswelle als Schneckenverzahnung
ausgebildet, wobei das Schneckenrad in den Bremshebel eingebaut ist, damit die Winkelstellung
zwischen Bremshebel und Bremswelle einstellbar ist, und die mit dem Schneckenrad
im Eingriff stehende Schnecke ebenfalls im Hebelarm angeordnet ist, so daß durch
Drehung der Schnecke eine Winkelverstellung des Schneckenrades und damit eine Nachstellung
erreicht werden kann. Dazu wird bei den bekannten Nachstellvorrichtungen diese Schnecke
angetrieben, wenn das Spiel zu groß geworden ist bzw. wenn der Bremshub des Hebels
eine vorbestimmte Grenze überschreitet. So beschreibt beispielsweise die USA.-Patentschrift
3 121478 eine Nachstellvorrichtung, die nach überschreiten einer gewissen Kolbenverschiebung
durch Druck auf ein Bremspedal aktiviert wird, wobei unvorteilhafterweise unberücksichtigt
bleibt, ob diese Überschreitung wegen Abnutzung der Bremsbeläge oder wegen einer
Deformation im Übertragungsmittel verursacht worden ist.
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Bei einem solchen Bremssystem setzt sich beim Anlegen und Lösen der
Bremsen die Winkelbewegung des Bremshebels aus einer Winkelbewegung, während der
die Bremsbacken nicht mit der Bremstrommel in Berührung stehen, und aus einer weiteren
Winkelbewegung zusammen, während der eine Berührung vorhanden ist. Die erstere hängt
vom Spiel zwischen Bremsbacken und Bremstrommel bei voll gelösten Bremsen und die
letzere von der Bremskraft und der Elastizität der Übertragungsmittel ab.
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Wenn demnach die gesamte Winkelbewegung zu groß wird, kann dies darauf
beruhen, daß entweder das Spiel zwischen Bremsbacken und Bremstrommel bei vollkommen
gelösten Bremsen zu groß ist oder die elastische Deformation während des Bremsens
durch zu hohe Bremskraft übermäßig groß wird. Der Nachteil der bekannten Nachstellvorrichtungen
sowie auch der nach der obenerwähnten USA.-Patentschrift liegt vor allem darin,
daß die Nachstellung durch eine einzelne, sehr harte Bremsung vorgenommen werden
kann, obwohl in Wirklichkeit keine Nachstellung erforderlich wäre, so daß schließlich
das Spiel zu klein wird. Die Gefahr einer solchen falschen Nachstellung ist besonders
in dem Fall groß, in dem eine handbetätigte Bremse mit einem durch Fluiddruck betätigten
Bremssystem verbunden ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist vor allem darin zu sehen, eine selbsttätige
Nachstellvorrichtung für ein Bremssystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
das unter allen Bedingungen eine exakte Nachstellung des Bremsspiels gewährleistet
und sowohl im Aufbau einfach als auch im Betrieb zuverlässig ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Kupplung,
die entkuppelt, wenn die Bremskraft einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann bei einer solchen selbsttätigen
Nachstellvorrichtung die Schnecke während der Übertragung der Bremskraft durch das
Schneckenrad axial verschoben werden, wobei eine vorgespannte Feder, die dieser
axialen Übertragung entgegenwirkt, eingebaut ist und wobei ferner die genannte Kupplung,
die entsprechend den ansteigenden Bremskräften entkuppelt wird, durch die axialen
Bewegungen der Schnecke betätigt wird.
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Zweckmäßigerweise besteht diese Kupplung aus konischen, einander entsprechenden
Flächen der Welle, auf der die Schnecke und ein drehbares Element dieser Einwegkupplung
angeordnet ist.
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Wesentlich ist bei der erfindungsgemäßen Nachstellvorrichtung, daß
diese Kupplung entkuppelt wird, wenn die Bremskraft einen vorbestimmten Wert überschreitet,
und die eingekuppelt ist bzw. wird, wenn die Bremskraft unter diesem Wert liegt
bzw. unter diesen Wert absinkt.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der F i g. 1 in einer Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, eine Nachstellvorrichtung nach der Erfindung zeigt; F i g. 2 zeigt eine
Ansicht dieser Vorrichtung in Pfeilrichtung 11-II von F i g.1; F i g. 3 zeigt eine
weitere Ausführungsform der Nachstellvorrichtung der Erfindung; F i g. 4 zeigt die
Ansicht der Vorrichtung von F i g. 3 in Pfeilrichtung IV-IV von F i g. 3; F i g.
5 zeigt eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung; F i g. 6
zeigt einen Schnitt der Vorrichtung von F i g. 5 in Pfeilrichtung VI-VI; F i g.
7 zeigt dieselbe Vorrichtung in einem Schnitt längs der Linie VII-VII in F i g.
5.
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In den F i g. 1 und 2 ist 1 die Kolbenstange eines nicht gezeigten
Kolbens. Die Kolbenstange 1 ist schwenkbar durch einen Bolzen 2 mit dem Hebel 3
verbunden, der auf einem Schneckenrad 4 gelagert ist. Das Schneckenrad
4 ist durch Keile 5 mit der Welle eines nicht gezeigten Bremsnockens
verbunden, der die Bremsschuhe der Bremstrommel eines Fahrzeugs in bekannter Weise
betätigt.
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Das Schneckenrad 4 greift in eine Schnecke 6, die fest
mit einer Welle 7 verbunden ist und in einer Bohrung 8 des Hebelarms
3 gelagert ist und in radialer Richtung durch zwei Scheiben 9 und
10 geführt wird. Axial ist die Welle 7 in einer Richtung gehalten durch einen
Federring 11, ein Kugellager 12, eine Feder 13 und die fest auf der Welle sitzende
Scheibe 10. In der anderen Richtung wird die Welle 7
gehalten durch
eine fest auf ihr sitzende Scheibe 14,
ein Reibungselement 15 und die
an der Schulter 16
der Bohrung 8 anliegende Scheibe 9.
Eine
Abdeckhülse 17 wird in der Bohrung 8 durch einen Federring 18 gehalten. Ein Führungsglied
19 ist durch Schrauben 20 an der Abdeckhülse 17 befestigt. Das Reibungselement 15
und die Abdeckhülse 17 haben innere zylindrische koaxiale Flächen, an denen eine
Einwegkupplung in Form einer Schraubenfeder 21 anliegt. Das Führungsglied 19 hat
einen Führungskanal mit einem äußeren radial gerichteten Teil 15 a und einem der
Abdeckhülse 17 näher liegenden Teil 19 b, wobei Teil 19 b mit Teil
19 a einen Winkel bildet.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Während des Bremsvorgangs
bewegt sich die Kolbenstange 1, wie in F i g. 1 gezeigt, nach rechts und dreht den
Hebel 3 in die gestrichelt gezeichnete Lage. Während dieser Bewegung bewegt die
Kolbenstange 1 das Führungsglied 19 im Uhrzeigersinn. Die Abdeckhülse 17 nimmt an
dieser Bewegung teil, aber die Feder 21 ist so gewunden, daß sie eine Drehung in
dieser Richtung nicht auf das Reibungselement 15 übertragen kann. Während des ganzen
Gebrauchs der Bremsen wird die Welle 7 nicht um ihre Achse gedreht, aber sie wird
axial nach links in F i g. 1 gedrückt, und sobald die Bremskraft die Kraft der Feder
13 übersteigt, wird die Welle 7 um ein kleines Stück nach links geschoben, bis die
Scheibe 10 an einer Schulter der Bohrung 8 anliegt. Gleichzeitig endigt die Berührung
zwischen dem Reibungselement 15 und der Scheibe 14.
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Während die Bremsen gelöst werden, wird die Kolbenstange 1 nach links
in F i g. 1 bewegt, relativ zu der in gestrichelten Linien gezeichneten Lage. Die
Kolbenstange bewegt dann das Führungsglied 19 im Gegenuhrzeigersinn. Diese Winkelbewegung
wird über die Feder 21 auf das Reibungsglied 15 übertragen, aber keine Bewegung
kann auf die Scheibe 14 und damit auf die Welle 7 übertragen werden, bis die Bremskraft
so weit abgenommen hat, daß die Feder 13 sich ausgedehnt hat und einen Kontakt zwischen
dem Element 15 und der Scheibe 14 herstellt. Ist dies so früh erreicht, daß die
Kolbenstange 1 noch in dem Teil 19 b des Führungskanals des Führungsglieds 19 ist,
dann wird der letzte Teil der Winkelbewegung des Führungsglieds auf die Welle 7
übertragen. Die Schnecke 6 und das Schneckenrad 4 sind so angeordnet, daß das Schneckenrad
4 in Uhrzeigerrichtung relativ zu dem Hebel 3 bewegt wird. Dies entspricht einer
Bewegung des Bremsnockens an den Bremsschuhen in der das Bremsspiel vermindernden
Richtung.
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Nimmt jedoch die Bremskraft so spät ab, daß die Feder 13 sich erst
ausdehnt, nachdem die Kolbenstange 1 in den Teil 19 a des Führungskanals des Führungsglieds
19 eingetreten ist, so wird die Welle 7 nicht gedreht, weil eine Bewegung der Kolbenstange
1 in dem Teil 19 a keine Winkelverschiebung des Führungsglieds 19 bewirkt. Die Lage
des Bremsnockens relativ zum Hebel 3 kann von Hand durch Drehen der Scheibe 10 verstellt
werden. Nach dem Einbau der Nachstellvorrichtung sollte das Spiel zwischen den Bremsschuhen
und der Bremstrommel etwas größer als normal sein. `Nährend des ersten Bremsvorganges
wird der Kolbenhub zu groß, und dies verursacht eine wesentliche Abnahme der Bremskraft
während des Öffnens der Bremsen, ehe die Kolbenstange 1 in den Teil 19 a des Führungskanals
in dem Führungsglied 19 eingetreten ist. Während des öffnens der Bremsen wird somit
die Welle 7 mit dem Führungsglied 19 gekuppelt und in der das Bremsspiel vermindernden
Richtung gedreht. Nach einigen Bremsvorgängen hat das Bremsspiel so weit abgenommen,
daß auch die Bremskraft auf einen Wert, der der Kraft der Feder 13 entspricht, abgenommen
hat, worauf das Element 15 genau in dem Augenblick mit der Scheibe 14 gekuppelt
wird, wenn die Kolbenstange 1 in dem Teil 19 a des Führungskanals des Führungsgliedes
eintritt. Das Bremsspiel bleibt nun konstant, weil jede leichte Zunahme des Bremsspieles,
z. B. verursacht durch Abnutzung, eine Verstellbewegung während des nächsten Bremszyklus
hervorruft. Gewöhnlich ist jedes Rad eines Fahrzeugs mit einer Nachstellvorrichtung
ausgerüstet, und es ist natürlich von größter Wichtigkeit, daß das automatisch aufrechterhaltene
Bremsspiel an allen Rädern dasselbe ist. Die Ausführungsform, wie sie in den F i
g. 3 und 4 gezeigt wird, unterscheidet sich von der der F i g.1 und 2 dadurch, daß
die Welle 7 in radialer Richtung direkt in der Bohrung 8 geführt wird. Weiterhin
sind die Axialbewegungen der Welle 7 in einer Richtung durch eine konische Fläche
22 begrenzt, wobei diese Fläche an dem Innenkonus 23 der Hülse 24 in der Bohrung
8 anliegt, und in anderer Richtung, in dem die Schnecke an eine radial verlaufende
Schulter 25 in der Bohrung 8 anstößt. Die Feder 13 versucht die Welle 7 nach rechts
in der F i g. 3 zu bewegen, so daß die konischen Flächen 22 und 23 ineinandergreifen.
Die Kupplungsfeder 21 verbindet die Hülse 23 mit der Abdeckhülse 17 in derselben
Art wie oben bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Abdeckhülse 17 hat
einen exzentrisch angebrachten Zapfen 26, der in den Führungsschlitz 27 in ein Führungsglied
28 hineinragt, wobei dieses beweglich mit der Kolbenstange 1 verbunden ist.
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Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform arbeitet wie folgt:
Während des Gebrauchs der Bremsen bewegt sich die Kolbenstange 1 nach rechts, verursacht
dadurch eine Drehung des Hebels 3 im Uhrzeigersinn bis zu der in gestrichelten Linien
gezeigten Lage. Entsprechend wird das Führungsglied 28 nach unten bewegt, und der
Zapfen 26 bewegt sich nach rechts in F i g. 4. Dabei wird die Abdeckhülse 17 gedreht,
aber die Drehung wird nicht auf die Hülse 24 übertragen, weil die Feder 21 solche
Windungen hat, daß eine Drehung des Gebrauchs der Bremsen nicht übertragen werden
kann. Ist die Bremskraft so groß, daß die Feder 13 zusammengedrückt wird und die
Welle 7 nach links geschoben wird, so wird die Verbindung zwischen den konischen
Flächen 22 und 23 gelöst. Diese Bedingungen herrschen vor, auch während des ersten
Teils der nachfolgenden Rückstellung der Bremsen. Eine Verstellung des Bremsspiels
kann nur vorgenommen werden, wenn die Bremskraft so weit abgenommen hat, daß die
Welle 7 wieder mit der Hülse 24 gekuppelt wird. Während des Öffnens der Bremsen,
wenn die Welle mit der Hülse gekuppelt ist, kann eine Verstellung ausgeführt werden,
wenn der Zapfen 26 in dem Führungsschlitz 27 eine Lage über dem Punkt 29 hat. Hat
sich der Zapfen 26 in dem Schlitz 27 an dem Punkt 29 (in F i g. 4) nach unten vorbeibewegt,
so wird die Abdeckhülse 17 nicht mehr gedreht. Die Vorrichtung gemäß F i g. 3 und
4 hat den Vorteil, daß der Führungsschlitz 27 gegen Beschädigung geschützt ist und
leicht geschmiert werden kann.
In der Ausführungsform nach den F
i g. 5 bis 7 erkennt man den Hebel 3, das Schneckenrad 4, die Keilverbindung 5 mit
der nicht gezeigten Welle, die Schnecke 6 auf der Welle 7 und die Bohrung 8, in
der die Welle 7 gelagert ist. Die Axialbewegungen der Schnecke 6 und der Welle 7
nach rechts sind durch eine Schulter 30 begrenzt. Ein Hebel 31 ist durch einen Zapfen
32 schwenkbar mit dem Hebel 3 verbunden. Ein Bolzen 33 ist durch ein Loch am abseits
vom Zapfen 32 gelegenen Ende des Hebels 31 und ebenso durch ein Loch im Hebel 3
durchgesteckt. Der Bolzen 33 trägt eine Scheibe 34 und eine Druckfeder 35, die so
angeordnet sind, daß die Druckfeder 35 im Gegenuhrzeigersinn auf den Hebel 31 drückt.
Am linken Ende (in F i g. 5 und 6) hat die Welle 7 ein konisches Kuppelglied 36,
das in einen entsprechenden Innenkonus des Kuppelglieds 37 eingreift. Das Kuppelglied
37 wird in axialer Richtung nach links durch ein Lager 38, eine Scheibe 39 und einen
Federring 40 gehalten, wogegen das Kuppelglied 37 in der Richtung nach rechts durch
ein Zahnrad 41 gehalten wird, das selbst an einer Schulter in der Bohrung des Hebels
3 anliegt. Das Zahnrad 41 und das Kuppelglied 37 haben beide innenliegende zylindrische
Flächen, die einander angepaßt sind und wobei eine Kupplungsfeder 42 beide Flächen
erfaßt. Die Feder 42 hat solche Windungen, daß das Zahnrad eine Drehbewegung auf
das Kuppelglied nur in der Richtung übertragen kann, die eine Abnahme des Spiels
in der Bremse hervorruft.
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Das Zahnrad 41 greift in eine Zahnstange 43, deren unterer Teil als
Auflager 44 für das untere Ende der Feder 45 ausgebildet ist, deren oberes Ende
an einem Gegenlager im Hebel 3 aufliegt. Die Zahnstange 43 hat eine weitere Verzahnung,
die in einen verzahnten Teil des Ringes 46 eingreift, der im Hebel 3 koaxial zum
Schneckenrad 4 gelagert ist. In diesem Ring 46 ist eine Führungshülse 47 gelagert
und durch einen Arm 48 fest mit einem feststehenden Teil 49 des Fahrzeugs verbunden.
Die Führungshülse 47 und der Ring 46 sind drehbar miteinander verbunden, und zwar
durch einen Keil 50, der fest in dem Ring 46 sitzt und in eine Nut 51 in
der Hülse 47 hineinragt, wobei die genannte Nut 51 breiter ist als der Keil 50.
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In den F i g. 6 und 7 wird ein Deckel 52 gezeigt, der aus Gründen
der Klarheit in der F i g. 5 weggelassen wurde.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Während des Gebrauchs
der Bremsen wird der Hebel 3 in Richtung des auf den Hebel gezeichneten Pfeils gedreht.
Die Hülse 47 bleibt in Ruhe, und nach Durchlaufen des toten Gangs zwischen dem Keil
50
und der benachbarten Wand der Nut 51 in Gegenuhrzeigerrichtung bleibt auch
der Ring 46 in Ruhe. Während der weiteren Drehung des Hebels 3 wird die Zahnstange
43 relativ zum Hebel 3 in der Richtung verschoben, daß die Feder 45 zusammengedrückt
wird. Während dieser Verschiebung der Zahnstange 43 wird das Zahnrad 41 gedreht,
aber die Feder 42 hat solche Windungen, daß sie keine Drehung in dieser Richtung
übertragen kann, und somit bleibt das Kuppelglied 37 in Ruhe.
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Die Kraft zwischen Schneckenrad 4 und Schnecke 6 steigt mit zunehmender
Bremskraft. Sobald die Druckfeder 35 nicht mehr in der Lage ist, die Welle 7 in
der gezeichneten axialen Lage zu halten, bewegt sich die Welle 7 nach rechts, bis
die Schnecke 6 an der Schulter 30 der Hebelbohrung anstößt. Damit wird die Verbindung
zwischen den Teilen 36 und 37 gelöst.
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Während der folgenden Bremsenrückstellung wird der Hebel in die entgegengesetzte
Richtung gedreht. Die Bremskraft nimmt ab, und die Zahnstange 43 wird in der Richtung
relativ zum Hebel 3 bewegt, daß die Feder 45 sich ausdehnt und eine Drehung des
Zahnrads 41 in der Richtung hervorruft, daß die Drehbewegung auf die Kuppelhülse
37 übertragen werden kann. Jedoch ist die Übertragung dieser Bewegung nicht möglich,
ehe die Bremskraft so weit abgenommen hat, daß die Feder 35 die Welle 7 nach links
verschoben hat, so daß die Teile 36 und 37 gekuppelt wurden.
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Eine Verstellung des Bremsspiels, und zwar durch Drehung der Schnecke
6, kann nur unter der Bedingung durchgeführt werden, daß die Teile 36 und 37 gekuppelt
sind, ehe die Zahnstange 43 zurückgelaufen ist, und, um das Spiel zwischen Bremsschuhen
und Bremstrommel konstant zu halten, ohne Rücksicht auf irgendeine Dehnung in den
die Bremskraft übertragenden Elementen ist es notwendig, daß die Feder 45 das Zahnrad
41 während der Zeit, in der die Teile 36 und 37 voneinander gelöst sind, zurückdreht.