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Selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Betäti-
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gungakolbeneines mit Druckmittel beaufschlagbaren Bremazylindere
Die
Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Betätigungskolben
eines mit Druckmittel beaufschlagbaren Bremszylinders gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Bei einer bekannten Nachstellvorrichtung der vorstehend genannten
Art (DT-OS 2 330 949) ist der Steuerkolben mit einer Ringnut versehen, deren belagseitige
Seitenwandung zum Bilden einer Keilfläche stark abgeschrägt ist. In die Ringnut
greift ein mit einer entsprechenden Keilfläche endender, radial verlaufender und
in einer Radialbohrung der Gewindespindel radial verschieblich geführter StöRel
ein, der in einen Gewindegang der Mutter ragt und dort dem Profil des Gewindes angepasst
endet. Bei Beaufschlagen dieser Vorrichtung mit einer bestimmten Mindestdruckhöhe
wird nach Anlegen des Bremsbelages durch entsprechendes Verschieben des Betätigungskolbens
und gegebenenfalls UerschleiSnachstellung durch Nachlaufen der Mutter der Steuerkolben
in der Gewindespindel entgegen seiner Federbelastung zurückgedrückt, wobei vermittels
der Keilflächen der Stößel radial nach außen verschoben und gegen die Mutter angedrückt
wird. Die Mutter wird hierdurch an einem weiteren Verschrauben unter ihrer Federbelastung
auf der Gewindespindel, also an einem weiteren Nachlaufen gehindert. Bei der steigenden
Druckbeaufschlagung erfolgt somit keine weitere Nachstellung mehr.
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Bei der bekannten Nachstellvorrichtung muß der Stößel in der dünnen,
die Bohrung umgebenden Wand der Gewindespindel verschieblich geführt werden, und
er weist eine dementsprechend kurze FUhrungslänge auf. Andererseits wirkt jedoch
ein großes, durch die-Querkraftkomponente seiner Keilbetätigung und die Federbelastung
der Mutter bedingtes Kippmoment auf ihn ein. Die Std.ßelfUhrung ist daher sehr hoch
belastet, verschleißt entsprechend rasch, so daß der Stbßel zum Verklemmen neigt.
Weiterhin ist am Stßel aus Raumgründen keine Rflckzugfeder anbringbar, im Lösezustand
der Sremse ist er daher frei beweglich, kann andererseits am Steuerkolben und an
der Mutter anschlagen und stellt somit ein Klappern und Schlagen verursachendes
Bauteil dar. Zum Arretieren der Mutter muß der Stößel kräftig an die Mutter angepresst
werden, was nur bei entsprechend hoher Beaufschlagung des Steuerkolbens möglich
ist. Bei dieser hohen Beaufschlagung übt jedoch der Betätigungskolben bereits eine
beachtliche Zuspannkraft auf die Bremse aus, die sich entsprechend elastisch verformt.
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Die bekannte Nachstellvorrichtung ist also nicht derart ausbildbar,
daß nur das Lösespiel der Bremse konstant gehalten wird.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Nachstelivorrichtung
der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die vorgenannten Mängel vermieden
werden, daß also keine die Funktion der Bremse gefährdende Verklemmung zu befürchten
ist,
daß keine Klappen~ und Schlaggeräusche auftreten, und daß das Spreizelement bei
unbeaufschlagtem Steuerkolben elastisch in seiner Ruhestellung gehalten wird bzw.
in diese zurückkehrt.
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Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach
Patentanspruch 1. Da der den Betätigungskolben beaufschlagende Druck auch im Bereich
des Spindelkopfes bzw.
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vorderen Spindelendesherrscht, wird der Steuerkolben bei Erreichen
des genau vorbestimmbaren Druckes in die in der Gewindespindel befindliche Bohrung
eingeschoben; die beiden Schenkel des Spreizbügels, welche sich in entsprechenden
Ausstift nehmungen an der Scheibe und am Anschlag/ abstützen, biegen sich bogenförmig
stärker nach außen, derart, daß sie mit dem Gewinde der Nachstellmutter in Reibungseingriff
gelangen.
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Die Nachstellmutter wird auf diese Weise in ihrer Drehung arretiert.
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Die Gewindegänge am Innendurchmesser der Mutter können Ausnehmungen
aufweisen, in welche die Schenkel des Spreizbügels formschlüssig einrastbar sind;
auf diese Weise kann eine die Drehung der Mutter arretierende formschlüssige Verbindung
zwlschen der Mutter und dem Spreizbügel erreicht werden, welche bereits bei niedrigen,
keine elastische Verformungen der Sremsanlage bedingenden Seãufschlagungsdruckenwirksam
werden kann.
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Eine vorteilhafte AusfUhrung sieht vor, daß die Schenkel des Spreizbügels
bereits in Ruhelage, also ohne Druckbeaufschlagung des Druckraumes, eine bogenförmige
Formgebung erhalten.
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Zu diesem Zweck sind Distanzstifte vorgesehen, deren Köpfe die an
ihren Enden gehalterten Schenkel des Spreizbügels bogenförmig nach außen vorformen.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen
sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Die Zeichnung stellt in Längs-Teilschnittansicht
die selbsttätige Nachstellvorrichtung gemäß der Erfindung dar.
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Der Bremszylinder gemäß Zeichnung weist ein Gehäuse 1 auf, innerhalb
welchem ein Betätigungskolben 3 verschiebbar angeordnet ist. Der Betätigungskolben
wird während der Bremsung über einen Anschluß 5 mit Druckmittel beaufschlagt und
bewegt sich dabei gemäß Zeichnung nach links gerichtet. Die Rückführung des Betätigungskolbens
geschieht über eine (nicht dargestellte) Rückholfeder o.dgl. an sich bekannte Rückholvorrichtung.
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Innerhalb des Betätigungskolbens 3 ist eine axial sich erstreckerde
Gewindespindel 7 vorgesehen, an deren Außenumfong sich ein
Gewinde
9 befindet. Auf diesem Gewinde läuft eine Mutter 11 mit nicht-selbsthemmendem Gewinde.
Die Formgebung der Gewindeflanken von Gewindespindel und Mutter ist so gewählt,
daß sich die Mutter in Bremsbetätigungsrichtung nachschrauben kann, in entgegengesetzter
Richtung hierzu jedoch gesperrt ist.
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Die Mutter 11 ist mittels einer an einem Wälzlager 13 abgestützten
Feder 15 verspannt, wobei die Feder 15 die Mutter 11 an eine Bodenfläche 17 des
Betätigungskolbens 3 andrUckt. Bei sich vollziehender Nachstellung schraubt sich
die Mutter unter der Verspannung der Feder 15 auf der Gewindespindel 7 nach, d.h.
die Mutter läuft unter Drehung dem gemäß Darstellung nach links bewegenden Setätigungskolben
3 nach, bis sie an der Bodenfläche 17 anliegt und in dieser Position gehalten ist.
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Von dem linken Ende der Gewindespindel 7 erstreckt sich eine 90hrung
19 in das Innere der Spindel. In das vordere Ende der Bohrung ist ein Steuerkolben
21 eingesetzt, der durch eine Dichtung 23 gegenüber der Bohrungswand abgedichtet
ist. Der Steuerkolben 21 setzt sich innerhalb der Bohrung 19 mittels eines reduzierten
Durchmesser aufweisenden Schafts 25 fort, welcher am gemäß Darstellung rechten Ende
einen Sprengring 27 o.dgl. Anschlagkörper trägt. Der vom Schaft getragene Sprengring
kann sich in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise an der Außenseite der Bohrung
anlegen, um eine nach links gerichtete Bewegung des Schafts 25 und des mit ihm verbundenen
Steuerkolbens
21 auf ein vorbestimmtes Maß zu begrenzen.
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Im Inneren der Bohrung 19 befindet sich eine Feder 28, welche sich
am gemäß Zeichnung rechten Bohrungsende als auch an der Schulter zwischen Steuerkolben
21 und Schaft 25 abstützt, derart, daß der Steuerkolben durch die Kraft der Feder
28 in eine vorbestimmte Ausgangslage verspannt wird.
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Am Kopfende des Steuerkolbens 21 ist ein mehrteiliger SpreizbUgel
29 vorgesehen; der Spreizbügel 29 besteht aus einem Kopf in Form einer Scheibe 31
und aus zwei Schenkeln33, 35. Die beiden Schenkel des Spreizbügels erstrecken sich
in diametral gegenüberliegenden Nuten 37, die das Gewinde 9 der Gewindespindel 7
in Längsrichtung durchsetzen. Am Ende der Nuten ist jeweils ein Anschlagstift 39
eingesetzt. Der Anschlagstift ist mit einer seitlichen Ausnehmung versehen, in welche
der zugeordnete Schenkel eingeführt ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß das
Ende des Schenkels 33 bzw. 35 radial nach außen auswandern kann.
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Am entgegengesetzten Ende stützen sich die beiden Schenkel 33 bzw.
35 des Spreizbügels in entsprechenden Ausnehmungen der Scheibe 31 ab. Die Scheibe
ist mittels einer Schraube 41 am Steuerkolben verschraubt. Um die aus der Zeichnung
ersichtlicheqleicht gewölbte Formgebung der beiden Schenkel zu erreichen, ist zwischen
ir Scheibe 31 und den beiden Anschlagstiften 39 je ein Distanzstift 43 in die Gewindespindel
7 eingesetzt.
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Der Kopf des Distanzstiftes trägt dazu bei, daß der Schenkel 33 bzw.
35 auch im entlasteten Zustand eine bogenförmige Vorformung beibehält. Der aus der
Zeichnung ersichtliche Kanal 45 dient zur Entlüftung der Bohrung 19, wenn sich der
Steuerkolben 21 innerhalb der Bohrung nach rechts gerichtet bewegt.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Nachstellvorrichtung
ist wie folgt: Es sei zunächst angenommen, daß sich die Bremse in gelöstem Zustand
befindet. Wird Druckmittel, so Hydraulikflüssigkeit, in den Anschluß 5 eingeleitet,
so bewegt sich der Betätigungskolben 3 gemäß Darstellung nach links gerichtet, bis
der Anlegehub beendet, die Bremse also angelegt ist. Das zwischen den Gewindeflanken
der Gewindespindel 7 und der Mutter 11 bestehende Flankenspiel ist so gewählt, daß
es dem minimalen Anlegehub entsprechend Lösespiel entspricht. Wenn die Mutter den
dem Flankenspiel entsprechenden Weg zurückgelegt hat, dann legt sie sich unter Verspannung
der Feder 15 wieder an der Bodenfläche 17 des Betätigungskolbens 3 an. Der Betätigungskolben
und die Mutter haben demnach gleiche Wegstrecke in Bremsbetätigungsrichtung zurückgelegt.
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Liegt an den Bremsklätzen bereits ein gewisser Verschleiß vor,
dann
wird der Betätigungskolben 3 mittels der durch den Anschluß 5 eingeleiteten Hydraulikflüssigkeit
um eine weitere zusätzliche Wegstrecke entsprechend Uerschleißhub bewegt. Die Mutter
11 folgt dieser Bewegung, indem sie sich um eine diesem Verschleißhub entsprechende
Wegstrecke auf dem Gewinde 9 der Gewindespindel 7 nachschraubt. Diese durch die
Mutter vorgenommene Nachstellung ist dann beendet, wenn sie wiederum an die Bodenfläche
17 des Betätigungskolbens 3 angelegt ist.
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Nunmehr beginnt die eigentliche Bremsung unter gleichzeitigem Druckaufbau
in dem im Inneren des Betätigungskolbens 3 befindlichen Druckraum 45. Der Betätigungskolben
3 bewegt sich nunmehr während des sog. elastischen Hubes, welcher je nach Elastizität
der Bremsenausführung unterschiedlich groß sein kann.
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Die Formgebung der Gewindeflanken von Gewindespindel und Mutter ist
so gewählt, daß sich die Mutter gemäß Zeichnung nach links gerichtet nachstellen
bzw. nachschrauben kann, während eine nach rechts gerichtete Bewegung infolge der
Keilwirkung der Gewindeflanken nicht möglich ist. Die Mutter 11 würde den zuvor
genannten elastischen Hub des Betätigungskolbens ohne die nachfolgend beschriebene
Sperre nachstellen, was zur Folge hätte, daß sich der BetStigungskolben nicht mehr
lösen lassen würde.
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Während des Druckaufbaues innerhalb des Druckraumes 41 wird ein bestimmter
Druck erreicht, welcher ausreicht, den Steuerkolben 21 gegen die Kraft der Feder
28 in das Innere der Bohrung 19 gerichtet zu verschieben. Während dieser gemäß-
Zeichnung nach rechts gerichteten Bewegung des Steuerkolbens 21 werden die zwischen
der Scheibe 31 und den beiden Anschlagstiften 39 gehaltenen Schenkel 33,35 stärker
nach außen, also in vom Distanzstift 43 abgewandter Richtung verspannt. Auf diese
Weise kommen die in den Nuten 37 geführten Schenkel am Innendurchmesser der Mutter
11 in Anlage.
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Die Gewindegänge bzw. Scheitel am inneren Durchmesser des Gewindes
der Mutter 11 sind verhältnismäßig flach ausgebildet, so daß die beiden Schenkel
unter ausreichender Flächenberührung an das Gewinde der Mutter 11 von innen angepresst
werden. Durch diesen Reibungsschluß zwischen den beiden Schenkeln des Spreizbügels
29 und dem Gewinde der Mutter 11 wird diese in ihrer weiteren Drehung arretiert,
sie kann also den elastischen Hub des Betätigungskolbens 3 nicht mehr nachstellen.
Der Betätigungskolben bzw. dessen Bodenfläche 17 löst sich also während des elastischen
Hubes von der Mutter 11.
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Das Innengewinde der Mutter 11 kann gegebenenfalls Vertiefungen oder
Zacken aufweisen, in welche die Schenkel 33 und 35 bei Spreizung formschlüssig eingreifen;
in diesem Fall wird die Mutter gegenüber weiterer Nachstell-Drehung formschlüssig
arretiert.
Es kann sich auch als vorteilhaft erweisen, den SproizbOgel mit zwei weiteren Schenkeln
zu versehen, um die Mutter unter Reibung oder formschlUssig arretieren zu können.
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Die selbsttätige Nachstellvorrichtung gestattet es, infolge der druckabhängigen
Arretierung der Mutter 11 das Flankenspiel zwischen den Gewindegängen von Gewindespindel
und Mutter auf das dem minimalen Anlegehub entsprechende Mindntmeß zu reduzieren,
dml das Lösespiel des vorzugsweise durch eine (nicht dargestellte) Feder rückführbaren
Betätigungskolbens kann sehr klein gehalten werden.
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Als Folge davon vermindert sich das Klappergeräusch auslösende Spiel,
welches an Nachstellvorrichtungen ohne eine derartige Sperre auftreten würde. Im
Ubrigen wird das zur Betätigung erforderliche Hydraulikvolumen auf einem Mindaatmaß
gehalten.
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Die die Nachstellvorrichtung aufweisende Bremse kann mit einer aus
Stößel 47, Welle 49 und Hebel 51 bestehenden Handbetätigung versehen sein. Die Gewindespindel
7 kann zum Zwecke des Bremsbslagaustausches mittels eines normalerweise drehfest
gehaltenen Innenritzels dreh- bzw. rückstellbar sein, wie dies der Zeichnung zu
entnehmen ist.
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Der mehrteilige Spreizbügel 29 wurde vorstehend als mit einer Scheibe
31 ausgestattet erläutert; anstelle der Scheibe 31 kann auch eine rechtwinklige
Platte o.dgl. Anschlagelement verwendet werden. In jedem Fall sind derartige Anschlagelemente
mit einer Vertiefung bzw. Nut versehen, in welcher sich jeweils ein Ende der Schenkel
33 bzw. 35 abstützt. Auch können anstelle der Distanzstifte 43 andere Mittel vorgesehen
werden, um den beiden Schenkeln die gewölbte Formgebung zu verleihen. So ist es
z.B.
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möglich, an der Innenseite der beiden Schenkel jeweils eine zum Beispiel
aus Kunststoff bestehende Platte anzukleben, wobei die Platte im entlasteten Zustand
der Schenkel an der Außenfläche der Gewindespindel 7 anliegt und dem Schenkel jeweils
die erwünschte bogenförmige Formgebung verleiht.