DE9312347U1 - Druckluftbetätigte Scheibenbremse - Google Patents
Druckluftbetätigte ScheibenbremseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine druckluftbetätigte
Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die insbesondere für Straßennutzfahrzeuge vorgesehen
ist.
Druckluftbetätigte bzw. pneumatische Scheibenbremsen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise aus der DE-OS
37 16 202, der DE-OS 40 32 885 sowie aus der nicht vorveröffentlichten
DE-OS 42 12 384 bekannt. Bei diesen bekannten Scheibenbremsen wird eine Bremsscheibe von einem in Axialrichtung
verschiebbar gelagerten Bremssattel umfaßt, wobei auf einer Seite des Bremssattels eine druckluftbetätigte
Zuspannvorrichtung angeordnet ist, bei deren Betätigung eine auf dieser Seite der Bremsscheibe befindliche Bremsbacke
gegen die betreffende Reibfläche der Bremsscheibe gedrückt wird, worauf sich der Bremssattel aufgrund der Reaktionskräfte in Gegenrichtung verschiebt und dadurch eine auf der
gegenüberliegenden Seite befindliche Bremsbacke gleichfalls gegen die Bremsscheibe preßt.
Die Zuspannvorrichtung weist bei diesen bekannten Scheibenbremsen als Betätigungsorgan einen Drehhebel auf,
der um eine zur Ebene der Bremsscheibe parallel verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist. Der Drehhebel liegt
hierbei auf seiner der Bremsscheibe zugewandten Seite mittels eines Exzenters etwa längsmittig an einer sich parallel
zur Drehachse erstreckenden Traverse an, die bezüglich der Bremsscheibe verschiebbar geführt ist und in der zwei
mit einem Außengewinde versehene Stellspindeln in einem jeweils zugeordneten Innengewinde der Traverse in paralleler
Anordnung verstellbar verschraubt sind. Aufgrund der Verwendung zweier Stellspindeln wird eine derartige Zuspannvorrichtung
auch als"zweispindelige" Zuspannvorrichtung bezeichnet .
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Die beiden Stellspindeln wirken jeweils über ein an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sitzendes Druckstück auf
die zuspannseitig im Bremssattel bezüglich der Bremsscheibe verschiebbar gelagerte Bremsbacke ein. Mittels mindestens
einer Nachstelleinrichtung, die axial verschiebbar, jedoch drehfest mit einer der beiden Stellspindeln gekoppelt ist
und bei jeder Betätigung des Drehhebels über eine Rutschkupplung auf die betreffende Stellspindel einwirkt, wird
ereicht, daß das sich infolge Belagverschleiß ändernde Lüftspiel seinen korrekten Sollwert konstant beibehält. Die
von der Nachstelleinrichtung im Falle von Belagverschleiß bewirkte Drehung der genannten Stellspindel wird von einer
Synchronisationseinrichtung so auf die andere Stellspindel übertragen, daß diese um den gleichen Winkel gedreht wird
und folglich ihren Abstand zur Bremsscheibe um exakt die gleiche Wegstrecke verringert.
Im einfachsten Fall ist in der genannten zweiten Stellspindel
lediglich eine Mitnehmervorrichtung angeordnet, welche diese Stellspindel drehfest mit der Synchronisationseinrichtung
koppelt und beispielsweise aus einem in eine innere Axialverzahnung der Stellspindel eingreifenden Zahnrad
gebildet sein kann, das über eine Welle mit der Synchronisationseinrichtung gekoppelt ist. Jedoch kann für die
zweite Stellspindel gleichfalls eine eigene Nachstelleinrichtung vorgesehen sein, wobei in diesem Fall doppelt so
große Nachstellkräfte erzielbar sind, was jedoch mit entsprechend höheren Herstellungskosten verbunden ist; darüber
hinaus kann auch bei Verwendung von zwei Nachstelleinrichtungen nicht auf eine Synchronisationeinrichtung verzichtet
werden, da eine exakt synchrone Arbeitsweise beider Nachsteller zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Bremsbelag-Abriebs
unabdingbar ist, um das Auftreten von Umfangsschrägverschleiß, d.h. der ungleichmäßigen Abnutzung der
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Bremsbeläge in tangentialer oder Umfangsrichtung der Bremsscheibe,
sicher zu verhindern.
Die Synchronisationseinrichtung der bekannten Zuspannvorrichtungen
besteht in der derzeit gebräuchlichsten Ausführungsform aus einem Zahnriemen oder einer Gliederkette,
der bzw. die jeweils mit einem Zahnrad der Nachstelleinrichtung und einem weiteren Zahnrad der Mitnehmervorrichtung
bzw. der anderen Nachstelleinrichtung gekoppelt ist, so daß ein Umschlingungsgetriebe gebildet wird. Alternativ
hierzu ist es auch bekannt, den Zahnriemen bzw. die Gliederkette durch eine ungerade Anzahl von zwischengeschalteten
Zahnrädern zu ersetzen; jedoch ist diese Lösung aufgrund der zahlreichen erforderlichen Lager sehr aufwendig
und entsprechend teuer.
Die mit der jeweiligen Nachstelleinrichtung und/oder der Mitnehmervorrichtung gekoppelten Zahnräder sind in gebräuchlichen
Ausführungsformen am bremsscheibenabgewandten
Ende dieser Funktionselemente vorgesehen, so daß eine "außenliegende" Synchronisationseinrichtung gebildet wird;
eine derartige außenliegende Synchronisationseinrichtung ermöglicht zwar eine sehr gute Zugänglichkeit und damit eine
erleichterte Wartung, jedoch sind hierfür mehrere zusätzliche Abdeckbauteile erforderlich, die einerseits die
Herstellungskosten erhöhen und andererseits das Risiko einer in jedem Fall zu vermeidenden Gehäuse —Undichtigkeit
aufgrund der zusätzlichen Abdichtungsstellen deutlich erhöhen.
Zur Vermeidung dieser Probleme sind daher auch "innenliegend" angeordnete Synchronisationseinrichtungen in
Erwägung gezogen worden, bei denen die Zahnräder der Nachstelleinrichtung und/oder der Mitnehmervorrichtung sowie
der Zahnriemen bzw. die Kette ungefähr auf Höhe des Exzenters der Traverse angeordnet sind. Diese Anordnung bereitet
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jedoch in diesem funktionell wichtigen Bereich der Zuspannvorrichtung
erhebliche Platzprobleme, so daß eine Vergrößerung der Gehäuseabmessungen ggf. unvermeidlich ist. Darüber
hinaus ist die Wartung erheblich schwieriger als bei einer außenliegenden Anordnung der Synchronisationseinrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckluftbetätigte Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zu schaffen, deren Synchronisationseinrichtung sich durch einen platzsparenden Aufbau und hohe Wartungsfreundlichkeit unter Vermeidung jeglicher Dichtigkeitsprobleme
auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Erfindungsgemäß besteht die Synchronisationseinrichtung demzufolge aus einer im wesentlichen im Bereich der Achse
des Exzenters verlaufenden Welle, die an jeder Stirnseite ein Kegelrad aufweist, das mit einem entsprechenden Kegelrad
der Nachstelleinrichtung bzw. der Mitnehmervorrichtung kämmt, so daß ein entsprechender Winkeltrieb gebildet wird.
Diese die im Stand der Technik üblichen Zahnriemen oder Gliederketten ersetzende Welle benötigt keinerlei zusätzlichen
Platz, so daß die Synchronisationseinrichtung ohne nennenswerten Einfluß auf die Platzverhältnisse im Inneren
der Zuspannvorrichtung eingebaut werden kann. Darüber hinaus ist die Welle konstruktiv einfacher als ein Zahnriemen
oder eine Gliederkette, so daß Wartungsarbeiten bereits aus diesem Grund wesentlich seltener durchzuführen sind.
Schließlich werden durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung auch keinerlei Dichtigkeitsprobleme
hervorgerufen.
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Wenn entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der oben genannten DE-OS 42 12 384, auf deren Offenbarung hier
vollinhaltlich bezug genommen sei, der Exzenter der Zuspannvorrichtung durch eine Walze gebildet ist, die in der
Traverse und im Drehhebel jeweils in einem schalenförmigen Lagerbett ruht, dann ist es gemäß der Lehre des Anspruchs 2
von besonderem Vorteil, wenn diese Exzenterwalze gleichzeitig als Welle der Synchronisationseinrichtung dient. Die
Synchronisationseinrichtung kann dann nämlich äußerst kostengünstig hergestellt werden, da die Exzenterwalze lediglich
durch Vorsehen entsprechender Kegelräder modifiziert zu werden braucht - was gemäß Anspruch 3 besonders vorteilhaft
durch einstückige Ausbildung der Kegelräder mit der Exzenterwalze geschehen kann - und im übrigen nur noch die
zwei Kegelräder für die Nachstelleinrichtung bzw. die Mitnehmervorrichtung benötigt werden.
Im übrigen zeichnet sich diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Synchronisationseinrichtung noch durch zwei weitere Vorteile aus: Zum einen stehen die seitlichen Kegelräder
in der bevorzugten Ausführungsform ein gewisses Maß über, so daß eine axiale Sicherung der Exzenterwalze
auf der Traverse erreicht wird. Zum anderen wird jede unerwünschte Veränderung der Position der beiden Stellspindeln,
die auf Vibrationen oder dergleichen zurückzuführen ist, durch die Exzenterwalze sicher verhindert, und zwar ohne
daß eine zusätzliche Bremseinrichtung erforderlich wäre. Dieser positive Effekt ist darauf zurückzuführen, daß die
Traverse auch im unbetätigten Zustand der Bremse durch eine Druckfeder zum Drehhebel hin vorgespannt ist, so daß die
Exzenterwelle durch entsprechende Reibungskräfte an einer selbstätigen Drehung gehindert ist; gleichwohl reicht das
auf die Nachstelleinrichtung ausgeübte Nachstell-Drehmoment zu jeder Zeit völlig aus, diese Reibungskräfte zu überwinden,
so daß die als Synchronisationseinrichtung arbeitende Exzenterwalze die sichere Nachstellung nicht beeinträch-
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tigt. Erst wenn das Lüftspiel beider Bremsbacken voll überwunden ist, tritt eine so hohe Kraftbeaufschlagung auf, daß
die Exzenterwalze nicht mehr gedreht werden kann, da das traversenseitige Lagerbett einen mehrfach höherern Reibbeiwert
als das hebelseitige Lagerbett aufweist; jedoch ist zu diesem Zeitpunkt ohnehin keine Nachstellbewegung mehr erwünscht,
weshalb dieser Effekt eher von Vorteil als von Nachteil ist.
Falls dennoch eine völlige Entkoppelung der Synchronisationseinrichtung
von irgendwelchen Reibungskräften erwünscht sein sollte oder falls dies aus noch anderen Gründen
Vorteile bietet, kann gemäß der im Anspruch 4 angegebenen alternativen Ausführungsform der Exzenterwalze diese
als rohrförmiges Teil ausgebildet sein, dessen Innenbohrung als Lagerung einer entsprechend dimensionierten Welle
dient, an deren Stirnseiten jeweils ein Kegelrad, z.B. durch Verschraubung, befestigt wird.
Wenn entsprechend den weiteren . Ausführungsbeispielen
der oben genannten DE-OS 42 12 384 der Exzenter der Zuspannvorrichtung
demgegenüber einstückig mit der Traverse oder mit dem Drehhebel ausgebildet ist, so wird für die erfindungsgemäße
Synchronisationseinrichtung nach der vorteilhaften Lehre des Anspruchs 5 eine Längsbohrung im Exzenter
ausgebildet, die zur Lagerung der Welle der Synchronisationseinrichtung dient. Diese Art der Ausbildung bzw.
Lagerung entspricht funktionell der vorstehend erläuterten Verwendung einer Hohlwalze für den beidseitig gelagerten
Exzenter.
Falls der Einbauraum und insbesondere der realisierbare
Durchmesser des einstückig mit der Traverse bzw. mit dem Drehhebel ausgebildeten Exzenters sowie der jeweilige
Durchmesser der Synchrdnisationswelle dies zulassen, so kann es in Übereinstimmung mit der Lehre des Anspruchs 6
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von Vorteil sein, die Längsbohrung exzentrisch zur Längsachse des Exzenters anzuordnen, und zwar vorzugsweise konzentrisch
zur Drehachse des Drehhebels. Diese Maßnahme hat nämlich den Vorteil, daß die in dieser Längsbohrung gelagerte
Synchronisationswelle bei Betätigung des Drehhebels ihre axiale Relativlage zu den Kegelrädern der Nachstelleinrichtung
bzw. der Mitnehmervorrichtung kaum bzw. gar nicht ändert. Damit kann erreicht werden, daß diese Kegelräder
mit denen der Welle selbst dann in Eingriff bleiben, wenn sich die Traverse und damit der Exzenter bei Betätigung
des Drehhebels zur Bremsscheibe hin bewegen.
Jedoch sei darauf hingewiesen, daß, wie Untersuchungen belegt haben, eine derartige teilweise Verringerung des gegenseitigen
Eingriffs der den Winkeltrieb bildenden Kegelräder in der Praxis bei geeigneter Dimensionierung keine
Rolle spielt, da eine eventuell von der Nachstelleinrichtung bereits eingeleitete Verstellung spätestens dann zur
anderem Stellspindel übertragen wird, wenn sich die Traverse nach Ende des betreffenden Brßmsvorgangs wieder in
ihre Ruhelage zurückbewegt, da dann die Kegelräder wieder in (vollständigen) Eingriff geraten. Somit treten durch
diesen Effekt auch bei den vorstehend geschilderten Synchronisationseinrichtungen
keine Probleme auf, bei denen die Synchronisationsbewegung von der Exzenterwalze oder einer
in dieser gelagerten Welle übertragen wird und somit keine derartige Verschiebung der Drehachse der Welle realisierbar
ist.
Dennoch kann gemäß der vorteilhaften Weiterbildung des Anspruchs 8 ein kontinuierlich guter Eingriff der Kegelräder
auch bei einer derartigen Ortsverschiebung der Achse der Synchronisationswelle (Exzenterwalze bzw. in ihr gelagerte
Welle) erreicht werden, wenn die Kegelräder der Nachstelleinrichtung bzw. der Mitnehmervorrichtung an dieser
jeweils axial verschiebbar befestigt werden, so daß ggf.
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unter zusätzlicher Verwendung eines Federelements eine Nachführung dieser Kegelräder zu denen der Welle erreicht
werden kann.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können beispielsweise in der zusätzlichen Verwendung eines
Gleitlagers für die Synchronisationswelle (siehe Anspruch 7) oder in der Verwendung von Kunststoffmaterial für die
Kegelräder (Anspruch 9) liegen.
Die Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 anhand eines Querschnitts den schematischen Aufbau der Zuspannvorrichtung mit einem als Walze ausgebildeten
Exzenter;
Fig. 2 einen Längsschnitt der in Fig. 1 gezeigten Zuspannvorrichtung
;
Fig. 3 anhand eines Tei!querschnitts der Fig. 2 die Hebelmechanik
und die darin angeordnete Synchronisationseinrichtung;
Fig. 4 einen weiteren Längsschnitt der in Fig. 1 gezeigten Zuspannvorrichtung mit einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung;
Fig. 5 anhand eines Teilquerschnitts der Fig. 4 die Hebelmechanik und die darin angeordnete Synchronisationseinrichtung;
und
Fig. 6, 7 und 8 die Anordnung der Synchronisationseinrichtung
bei einer Ausführungsform der Zuspannvorrichtung
mit einstückig ausgebildetem Exzenter.
Um die der Erfindung zugrundeliegende Problematik zu verdeutlichen, sollen zunächst der prinzipielle Aufbau und
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die Wirkungsweise der gattungsgemäßen Scheibenbremse und
deren Zuspannvorrxchtung näher erläutert werden.
Wie aus den Figuren 1, 2 und 4 zu erkennen ist, wird
eine (innenbelüftete) Bremsscheibe 1, die an einer nicht näher bezeichneten Achse eines Nutzfahrzeugs befestigt ist,
von einem Bremssattel 2 umfaßt. Der Bremssattel 2 ist gemäß Fig. 2 mittels eines starren Führungslagers 52 sowie mittels
eines Ausgleichslagers 51 in axialer Verschiebbarkeit
bezüglich der Bremsscheibe 1 am Fahrzeug gelagert. Im übrigen sind Aufbau und Funktion des Bremssattels bekannt, so
daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt.
Auf der in Fig. 1 rechten bzw. der in den Fig. 2 und 4 unteren Seite der Bremsscheibe 1 ist eine schematisch mit
dem Bezugszeichen 3 bezeichnete zweispindelige Zuspannvorrichtung
angeordnet. Im Bremssattel 2 ist ein im wesentlichen halbkreisförmiges Drehlager 30 vorgesehen, dessen
Drehachse parallel zur Ebene der Bremsscheibe 1 verläuft und das den entsprechend abgerundeten. Bereich eines Drehhebels
4 aufnimmt, so daß der Drehhebel 4 parallel zur Ebene der Bremsscheibe 1 verschwenkt werden kann. Zur Betätigung
des Drehhebels 4 ist ein lediglich schematisch dargestellter Bremszylinder 40 vorgesehen, der mit einem Kolben in
eine geeignet geformte Ausnehmung eines Betätigungsarms 4a des Drehhebels 4 eingreift. Wenn der Bremszylinder 40 mit
der Druckluft beaufschlagt wird, wird der Betätigungsarm 4a des Drehhebels 4 folglich von seiner Ruheposition in die in
Fig. 1 in gestrichelter Darstellung angedeutete Position bewegt. Es sei angemerkt, daß die Betätigung des Drehhebels
4 selbstverständlich auch über ein Bremsgestänge erfolgen kann, so daß der Bremszylinder 40 gegebenenfalls an einem
anderen Ort plaziert werden kann, falls der Einbauraum für die Bremsscheibe begrenzt ist.
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Die dem halbschalenförmigen Drehlager 30 abgewandte Seite des Drehhebels 4 ist über einen als Nocken dienenden
Exzenter 6 mit einer Traverse 7 gekoppelt, die sich innerhalb des Bremssattels 2 im wesentlichen parallel zur Drehachse
der Bremsscheibe 1 erstreckt und in dieser Ebene verschiebbar gelagert ist. An ihrem der Bremsscheibe 1 zugewandten
Ende weist die Traverse 7 eine sacklochartige Ausnehmung auf, die von einem in Richtung zur Bremsscheibe 1
auskragenden, rohrartigen Ansatz umgeben ist. Dieser Ansatz der Traverse 7 ist in einer entsprechenden Ausnehmung des
Bremssattels 2 rechtwinklig zur Ebene der Bremsscheibe 1 unter Beibehaltung eines derartigen Spiels schiebegelagert,
daß die Traverse 7 geringfügige Schwenkbewegungen in der Zeichnungsebene ausführen kann. Innerhalb der Ausnehmung
ist eine Spiralfeder 7 8 angeordnet, die zwischen die Traverse 7 und das der Bremsscheibe 1 zugewandte Ende des
Bremssattels 2 eingespannt ist und dadurch die Traverse 7 zum Drehhebel 4 hin vorspannt.
Wie insbesondere den Längsschnitten der Figuren 2 und 4 entnehmbar ist, weist die Traverse 7 an beiden Seiten jeweils
eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung auf, in der jeweils eine Stellspindel 72 bzw. 73 justierbar verschraubt
ist, deren Außengewinde in einem entsprechend geformten Innengewinde der Traverse 7 geführt ist. An dem der
Bremsscheibe 1 zugewandten Ende jeder der Stellspindeln 72 und 73 ist ein sich kegelförmig verbreiterndes Druckstück
70 bzw. 71 befestigt. Da sich die beiden Stellspindeln 72 und 73 infolge ihrer Anordnung in der Traverse 7 senkrecht
zur Ebene der Bremsscheibe 1 erstrecken, liegen die Druckstücke 70 und 71 mit ihren flachen Enden an einer Bremsbacke
10 an. Die Bremsbacke 10 ist insbesondere in Umfangsrichtung zur Bremsscheibe 1 über nicht gezeigte Halterungen
quer zur Bremsscheibe 1 verschiebbar geführt, wobei die Halterungen entweder dem Bremssattel 2 oder einem Bremsträger
zugeordnet sein können.
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Im Inneren der Stellspindel 72 ist eine Nachstelleinrichtung 74 angeordnet, die infolge einer Axialverzahnung
drehfest mit der Stellspindel 72 gekoppelt und in axialer Richtung verschiebbar ist. Der genaue Aufbau einer bevorzugten
Ausführungsform der Nachstelleinrichtung ist in der
DE-OS 40 34 165 der Anmelderin beschrieben, so daß für nähere Einzelheiten auf diese Druckschrift, auf die hiermit
vollinhaltlich bezug genommen wird, verwiesen sei.
Die Nachstelleinrichtung 74 wird bei jeder Betätigung des Drehhebels 4 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht,
wodurch ein kontinuierliches Nachstellen der Bremse gewährleistet ist. Diese Drehung der Nachstelleinrichtung 74 wird
vorteilhaft beispielsweise mit Hilfe zweier am Drehhebel 4 radial auskragend ausgebildeter Stifte 61 erreicht, die um
einen geringen Winkelbetrag zueinander versetzt sind und deren Enden in entsprechende Ausnehmungen eines Antriebshebels
62 der Nachstelleinrichtung 74 eingreifen. Der genaue Aufbau einer derartigen Drehantriebseinrichtung für die
Nachstelleinrichtung ist in der DE-OS 42 04 307 der Anmelderin beschrieben, so daß für nähere Einzelheiten auf diese
Druckschrift, auf die hiermit vollinhaltlich bezug genommen wird, verwiesen sei. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß
die Art des Drehantriebs der Nachstelleinrichtung für die Erfindung nicht wesentlich ist; es ist alleine wichtig, daß
bei jeder Betätigung der Bremse ein ausreichend starkes Nachstell-Drehmoment erzeugt und auf die Nachstelleinrichtung
übertragen wird.
Im Inneren der gegenüberliegenden Stellspindel 73 ist keine Nachstelleinrichtung, sondern lediglich eine Mitnehmervorrichtung
angeordnet, die aus einem Zahnrad 77 gebildet ist, das in eine entsprechende Axialverzahnung der
Stellspindel 73 eingreift und an einer Welle 76 befestigt ist, die im Gehäuse gelagert ist, wie es aus der Fig.2 un-
M:KN0759b.doc, Seite - 13 -
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mittelbar ersichtlich ist. Wie bereits eingangs erläutert wurde ist es alternativ hierzu auch möglich, in der Stellspindel
7 3 ebenfalls eine der Nachstelleinrichtung 74 entsprechende Nachstelleinrichtung vorzusehen, was ggf. den
Vorteil hat, daß das Gesamt-Nachstelldrehmoment verdoppelt werden kann. Jedoch verteuert diese Lösung die Zuspannvorrichtung,
so daß vorzugsweise von der hier beschriebenen Mitnehmervorrichtung Gebrauch gemacht wird.
Wie beispeilsweise aus Fig.2 ersichtlich ist, ist mit
der Nachstelleinrichtung 74 ein Kegelrad 91 drehfest gekoppelt, wobei, wie später noch erläutert werden wird, ggf.
eine axiale Verschiebbarkeit des Kegelrads 91 vorgesehen ist. Die Welle 76 der Mitnehmervorrichtung der anderem
Stellspindel 7 3 weist ebenfalls ein drehfest gekoppeltes und ggf. axial verschiebbares Kegelrad 92 auf. Beide Kegelräder
91 und 92 kämmen mit den Zähnen eines Kegelrads 81 bzw. 82, wobei diese Kegelräder im Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 und 3 an den Stirnseiten des Exzenters 6 (ggf. einstückig) angebracht sind, während in den Ausführungsbeispielen
der Fig.4 bis 8 eine Welle 80 in einer Längsbohrung 85 gelagert ist und die Kegelräder 81 und 82 an deren Enden
z.B. durch Verschraubung oder auf andere geeignete Weise (z.B. Aufschrumpfung) befestigt sind. Durch die Kegelräder
81 und 91 sowie 82 und 92 wird jeweils ein Winkeltrieb gebildet, so daß die Nachstelleinrichtung 74 über den Exzenter
6 bzw. die Welle 80 drehfest mit der Mitnehmervorrichtung der Stellspindel 73 gekoppelt ist. Die Stellspindel 73
wird daher synchron mit der Stellspindel 72 gedreht, so daß die Kegelräder 81, 82, 91 und 92 sowie der Exzenter 6 bzw.
die Welle 80 die erfindungsgemäße Synchronisationseinrichtung bilden.
Nachfolgend wird zum besseren Verständnis der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung
das Arbeitsprinzip der Zuspanneinrichtung kurz erläutert.
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Bei Druckluftbeaufschlagung des BremsZylinders 40 wird der
Betätigungsarm 4a gemäß Fig. 1 nach links verschwenkt, wodurch der am Drehhebel 4 wirkende Exzenter 6 um eine entsprechend
den Hebelgesetzen verringerte Strecke gleichfalls nach links verschoben wird. Die Traverse 7 wird daher entgegen
der Vorspannkraft der Spiralfeder 78 um diese Wegstrecke zur Bremsscheibe 1 hin gedrückt. Die an der Traverse
7 über die Stellspindeln 72 und 73 befestigten Druckstücke 70 bzw. 71 drücken folglich unter Überwindung des
Lüftspiels (das in der Praxis ca. 0,4 mm beträgt) die Bremsbacke 10 gegen die Bremsscheibe 1. Wenn der Betätigungsarm
4a weiter nach links verschwenkt wird, verschiebt sich der Bremssattel aufgrund der auf die Bremsscheibe 1
ausgeübten Kraft in Fig. 1 nach rechts, so daß schließlich auch die linke Bremsbacke 10 gegen die Bremsscheibe 1 gepreßt
wird. Da das Außengewinde der Stellspindeln 72 und 74 und das jeweils zugeordnete Innengewinde der Traverse 7 so
dimensioniert sind, daß im druckbeaufschlagten Zustand entgegen
der Zuspannrichtung eine Selbsthemmung auftritt, können sich die Stellspindeln nicht in diese Richtung wegbewegen,
so daß der Bremsdruck solange aufrechterhalten bleibt, bis der Drehhebel 4 freigegeben wird.
Wenn die beiden Bremsbacken 10 im Verlauf des vorstehend
erläuterten Zuspannvorgangs um eine vorbestimmte, einem Soll-Lüftspiel entsprechende Strecke verschoben worden
sind, wird die Nachstelleinrichtung 74 vom Drehhebel 4 betätigt. Sofern das Lüftspiel korrekt eingestellt ist, liegen
beide Bremsbacken 10 zu diesem Zeitpunkt an der Bremsscheibe 1 an. Infolgedessen spricht eine in der Nachstelleinrichtung
74 vorgesehene Rutschkupplung an, so daß die Stellspindel 72 und die mit ihr synchronisierte Stellspindel
73 nicht verstellt werden. Wenn demgegenüber ein zu großes Lüftspiel vorliegt, was beispielsweise nach einem
Belagwechsel oder bei zunehmendem Verschleiß der Bremsbakken der Fall ist, werden die Stellspindeln 72 und 73 von
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der Nachstelleinrichtung 74 um eine bestimmte Strecke gedreht und bringen dadurch das Lüftspiel, gegebenenfalls
nach mehrmaliger Betätigung der Bremse, auf den Sollwert. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die erfindungsgemäße
Scheibenbremse bis zum vollständigen Abrieb der Bremsbacken 10 funktionsfähig bleibt.
Die erste, anhand der Fig.2 und 3 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung
überträgt die Nachstell-Drehbewegung der Nachstelleinrichtung 74 mittels des als Kraftübertragungswelle dienenden
Exzenters 6 (der im vorliegenden Ausführungsbeispiel somit eine Exzenterwalze bildet) auf die Stellspindel 73. Da gemäß
obiger Beschreibung bei Vorliegen eines auszugleichenden
Abriebs der Bremsbacken noch vor dem Anliegen der Bremsbacken 10 an der Bremsscheibe 1 ein Nachstellmoment
auftritt, wird die Exzenterwalze 6 zum Zeitpunkt der gewünschten Synchronisation lediglich von der Kraft der Feder
78 in das halbschalenförmige Lager der Traverse 7 gedrückt.
Die hierbei vorliegende Reibungskraft, kann von der Nachstelleinrichtung
74 überwunden werden, ohne daß die in der Nachstelleinrichtung 74 angeordnete Rutschkupplung anspricht;
erst wenn die Bremsbacken 10 an der Bremsscheibe 1 anliegen wird diese Reibungskraft so hoch, daß die Exzenterwalze
6 nicht mehr gedreht werden kann, wobei zu diesem Zeitpunkt ohnehin die Rutschkupplung anspricht, wie oben
erläutert wurde. Im unbetätigten Zustand der Bremse bzw. des Drehhebels 4 wirkt auf die Exzenterwalze 6 ebenfalls
die von der Feder 78 erzeugte Reibungskraft ein, so daß jegliche Drehung der Stellspindeln 72 und 73 über die Winkeltriebe
und die Nachstelleinrichtung 74 bzw. die Mitnehmervorrichtung gesperrt ist. Dieser Effekt ist jedoch von
Vorteil, da hierdurch erreicht wird, daß im Fahrbetrieb ggf. auftretende Vibrationen nicht in der Lage sind, eine
ungewünschte Verdrehung der Stellspindeln 72 und 73 und damit eine Änderung des eingestellten Werts des Lüftspiels
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hervorzurufen. Somit kann mit dieser Ausführungsform der
Synchronisationseinrichtung eine im Stand der Technik bei Auftreten von Vibrationen ggf. erforderliche Hemmvorrichtung
eingespart werden.
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Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, liegt der Mittelpunkt
der Exzenterwalze aufgrund der erforderlichen Exzentrizität um eine bestimmte Strecke neben dem mit dem Bezugszeichen
25 bezeichneten Drehpunkt des Drehhebels 4. Demzufolge
verschiebt sich der Drehpunkt der Exzenterwalze bei Betätigung des Drehhebels 4 in gleicher Weise wie die Traverse 1,
so daß die Zähne der Kegelräder 81 und 82 um einen entsprechenden Betrag aus den Zähnen der Kegelrädern 91 und 92
herausgleiten, falls diese Kegelräder 91 und 92 fest mit der Nachstelleinrichtung 74 bzw. der Mitnehmervorrichtung
verbunden sind. Jedoch stellt eine derartige teilweise Verringerung des gegenseitigen Eingriffs der den Winkeltrieb
bildenden Kegelräder bei geeigneter Dimensionierung aller Funktionsgruppen insofern kein Problem dar, als eine eventuell
von der Nachstelleinrichtung 74 bereits eingeleitete Verstellung spätestens dann zur anderem Stellspindel 73
übertragen wird, wenn sich die Traverse 7 nach Ende des betreffenden Bremsvorgangs wieder in ihre Ruhelage zurückbewegt,
da dann die Kegelräder wieder in vollständigen Eingriff geraten. Im übrigen kann durch geeignete Formgebung
der Zähne der Kegelräder erreicht werden, daß selbst bei nur teilweisem Eingriff eine Kraftübertragung erfolgt. Darüber
hinaus kann trotz dieser Ortsverschiebung der Achse der Synchronisationswelle bzw. Exzenterwalze 6 ein kontinuierlich
guter Eingriff der Kegelräder erreicht werden, wenn die Kegelräder der Nachstelleinrichtung 74 bzw. der Mitnehmervorrichtung
jeweils axial verschiebbar befestigt werden, so daß ggf. unter zusätzlicher Verwendung eines (nicht gezeigten)
Federelements eine Nachführung dieser Kegelräder zu denen der Exzenterwalze 6 erreicht werden kann.
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Im Falle dieser ersten Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung
ist noch anzumerken, daß die Kegelräder 81 und 82 einstückig mit dem Exzenter 6 ausgebildet sein können;
falls dies herstellungstechnisch günstiger ist, kann jedoch auch in Erwägung gezogen werden, entsprechende Kegelräder
durch Vers ehr auben oder auf andere Weise an den stirnseitigen Enden des Exzenters 6 zu befestigen. In diesem
Zusammenhang ist auch anzumerken, daß die Kegelräder 81 und 82 in der Praxis einen größeren Durchmesser als der Exzenter
6 aufweisen, so daß die Kegelräder 81 und 82 ein entsprechendes Maß überstehen; hierdurch wird der Exzenter
6 seitlich gesichert, was in jedem Fall von Vorteil ist.
In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung gezeigt, bei der die
Exzenterwalze das Synchronisationsmoment nicht selber sondern mittels einer in ihr gelagerten Welle 80 überträgt,
wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich in ihrer Wirkungsweise
von der vorhergehenden somit lediglich darin, daß die Übertragung des Synchronisationsmoments zu keinem Zeitpunkt
durch Reibungskräfte beeinträchtigt bzw. völlig gesperrt ist, so daß sie insbesondere für solche Anwendungen in
Frage kommt, wo diese Eigenschaften erforderlich sind. Auch bei dieser Ausführungsform kann ggf. das Vorsehen einer
axialen Verschiebbarkeit der Kegelräder 91 und 92 in Erwägung gezogen werden, falls ein kontinuierlich guter gegenseitiger
Eingriff der Kegelräder erforderlich ist.
In den Figuren 6 bis 8 sind Aus führungs formen der Hebelmechanik gezeigt, bei denen der Exzenter 6 einstückig
mit der Traverse (Fig.6) bzw. dem Drehhebel 4 (Figuren 7 und 8) ausgebildet ist. Im Falle der beiden letzteren Ausführungsformen
ist daher die Gegenlagerung 31 des Exzenters 6 in der Traverse 7 ausgebildet, wobei im Falle der Ausführungsform
der Fig.8 zusätzlich eine Druckplatte 63 zwi-
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schengeschaltet ist. Wirkungsweise und besondere Vorteile der jeweiligen Ausgestaltung des Exzenters sind in der eingangs
genannten DE-OS 42 12 384 der Anmelderin ausführlich erläutert, so daß bezüglich näherer Einzelheiten auf diese
verwiesen wird.
Bei diesen Ausführungsformen der Hebelmechanik ist im
Bereich des Exzenters 6 eine Längsbohrung 85 vorgesehen, die eine Welle 80 aufnimmt, an deren Stirnseiten in gleieher
Weise wie bei der Aus f ührungs form der Figuren 4 und 5 jeweils ein Kegelrad 91 bzw. 92 befestigt ist, so daß zur
prinzipiellen Funktionsweise auf deren Beschreibung verwiesen werden darf. Im Unterschied zu der Ausführungsform der
Figuren 4 und 5 ist jedoch anzumerken, daß bei dem einstückig ausgebildeten Exzenter 6 die Möglichkeit besteht,
die Längsbohrung 85 nicht exakt im Zentrum des Exzenters 6 anzuordnen, sondern vielmehr etwas exzentrisch in Richtung
zur Drehachse 25 des Drehhebels 4 hin. Im Idealfall ist es sogar möglich, die Längsbohrung 85 genau in der Drehachse
25 zu plazieren, falls der Durchmesser des Exzenters 6 und der der Längsbohrung dies zulassen. Durch diese Anordnung
der Längsbohrung 85 kann daher erreicht werden, daß die im Exzenter 6 gelagerte Welle 80 trotz der Verschwenkung des
Drehhebels 4 keine oder nur geringe Lageänderungen durchführt, so daß die Kegelräder ständig in genauem Eingriff
sind bzw. sich nur geringfügig voneinander entfernen. Eine derartige Anordnung der Längsbohrung 85 des Exzenters 6 ist
im Ausführungsbeispiel der Fig.7 gezeigt, wobei bei ausreichend Platz selbstverständlich auch die Ausführungsformen
der Fig.6 und 8 entsprechend modifiziert werden könnten. So ist z.B. bei der Aus f ührungs form der Fig. 6 eine Lage der
Längsbohrung angedeutet, die etwa zwischen dem Mittelpunkt des Exzenters 6 und der Drehachse 25 liegt, da diese Anordnung
aufgrund der Geometrie des Exzenters 6 und des Durchmessers der Längsbohrung 85 einen guten Kompromiss im Hin-
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blick auf die erzielbare Konstanz des gegenseitigen Eingriffs der Kegelräder darstellt.
Ggf. ist es möglich, für die Kegelräder 81, 82, 91 und
92 Kunststoff zu verwenden, so daß die Herstellungskosten verringert werden können. Für die Lagerung der Welle 80
kann erforderlichenfalls ein (nicht gezeigtes) Gleitlager verwendet werden. Im übrigen wird bezüglich noch weiterer
Vorteile und Wirkungen der Erfindung ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.
Claims (9)
1. Druckluftbetätigte Scheibenbremse mit einem eine Bremsscheibe (1) umfassenden Bremssattel (2), auf dessen einer
Seite eine Zuspannvorrichtung (3) mit einem Drehhebel (4, 4a) angeordnet ist, der um eine zur Ebene der Bremsscheibe
(1) parallel verlaufende Drehachse (25) schwenkbar gelagert ist und bremsscheibenzugewandt mittels eines Exzenters (6)
etwa längsmittig an einer sich parallel zur Drehachse (25) erstreckenden Traverse (7) anliegt, die bezüglich der
Bremsscheibe (1) verschiebbar geführt ist und in der zwei mit einem Außengewinde versehene Stellspindeln (72, 73) in
Parallelanordnung verstellbar verschraubt sind, die jeweils über ein an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sitzendes
Druckstück (70, 71) auf eine bezüglich der Bremsscheibe (1) verschiebbar gelagerte Bremsbacke (10) einwirken und die
über eine Synchronisationseinrichtung drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei in mindestens einer der zwei Stellspindeln
(72, 73) eine axial verschiebbare Nachstelleinrichtung (74) drehfest angeordnet ist, die bei jeder Betätigung
des Drehhebels (4, 4a) auf die betreffende Stellspindel ein bestimmtes Nachstell-Drehmoment ausübt, das die
Synchronisationseinrichtung auf eine in der anderen Stellspindel angeordnete weitere Nachstelleinrichtung (74) bzw.
auf eine die andere Stellspindel drehfest koppelnde Mitnehmervorrichtung (76) überträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
als Synchronisationseinrichtung eine im wesentlichen im Bereich der Achse des Exzenters (6) verlaufende Welle (6;
80) vorgesehen ist, die an jeder Stirnseite ein Kegelrad (81, 82) aufweist, das mit einem entsprechenden Kegelrad
(91, 92) der Nachstelleinrichtung (74) bzw. der Mitnehmervorrichtung
(76) zur Bildung eines Winkeltriebs kämmt.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, bei der der Exzenter durch eine Walze (6) gebildet ist, die in der Traverse (7)
und im Drehhebel (4, 4a) jeweils in einem schalenförmigen
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Lagerbett ruht, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwalze
(6) als Welle der Synchronisationseinrichtung vorgesehen ist.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelräder (81, 82) einstückig mit der Exzenterwalze
(6) ausgebildet sind.
4. Scheibenbremse nach Anspruch 1, bei der der Exzenter durch eine Walze (6) gebildet ist, die in der Traverse (7)
und im Drehhebel (4, 4a) jeweils in einem schalenförmigen Lagerbett ruht, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwalze
(6) rohrförmig ist und zur Lagerung der Welle (80) der Synchronisationseinrichtung dient.
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5. Scheibenbremse nach Anspruch 1, bei der der Exzenter (6)
einstückig mit der Traverse (7) oder dem Drehhebel (4, 41) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Exzenter
(6) eine Längsbohrung (85) ausgebildet ist, die zur Lagerung der Welle (80) der Synchronisationseinrichtung
dient.
6. Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (85) exzentrisch zur Längsachse des
Exzenters (6) angeordnet ist, vorzugsweise konzentrisch zur Drehachse (25) des Drehhebels (4, 4a) .
7. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Welle (80) in der Längsbohrung
(85) gleitgelagert ist.
8. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kegelräder (91, 92) der Nachstelleinrichtung (74) bzw. der Mitnehmervorrichtung (76)
an dieser jeweils axial verschiebbar befestigt sind.
M:KN0759a.doc, Ansprüche KNORR-BREMSE AG
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9. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelräder (91, 92) der Nachstelleinrichtung
(74) bzw. der Mitnehmervorrichtung (76) sowie die Kegelräder (81, 82) der Welle (80) aus Kunststoff
gebildet sind.
Priority Applications (1)
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DE9312347U Expired - Lifetime DE9312347U1 (de) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Druckluftbetätigte Scheibenbremse |
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1993
- 1993-03-18 DE DE9312347U patent/DE9312347U1/de not_active Expired - Lifetime
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