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Selbsttätige Nachstellvorrichtung für Bremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für Bremsen,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem eine hohle Nabe aufweisenden Betätigungshebel,
einem zwischen der Nabe und der Bremswelle eingeschalteten, nur in Betätigungsrichtung
eine Kraft übertragenden, ersten Gesperre und mit einem zweiten Gesperre, das die
Rückstellung der Bremswelle nur um einen bestimmten Winkel freigibt.
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Es ist bereits eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für Bremsen
bekannt, bei der innerhalb der Nabe zwischen der Bremsnockenwelle und einem Hebel
ein Gesperre mit Sägeverzahnung zur Kraftübertragung vorgesehen ist. Die Nachstellvorrichtung
wird außerhalb der Nabe durch eine kraftschlüssige Verbindung über Kupplungsscheiben
betätigt. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die kraftschlüssige Verbindung
infolge der Reibung schnell verschleißt, und das Gesperre ist bei rauhem Betrieb
zu empfindlich.
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Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, bei denen die Kraftübertragung
vom Hebel auf die Bremsnockenwelle und die Nachstelleinrichtung-über eine Anzahl
von Zahnradpaaren erfolgt, und diese Anzahl von Zahnradpaaren bildet einen erheblichen
fertigungstechnischen Aufwand. Es ist ferner eine über gekoppelte Hebel betätigbare
Antriebs- und Nachstellvorrichtung bekannt. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei
vom äußeren Stellring auf die mit der Bremswelle verbundenen Klemmringe über Rollkörper.
Das Nachstellen der Bremsen geschieht nur dann, wenn beim Bremsen die auf die Rollkörper
wirkende Normalkraft multipliziert mit dem Reibungsfaktor größer ist als die Tangentialkraft
beim Entspannen der Bremsen und wenn die Normalkraft multipliziert mit dem Reibungsfaktor
kleiner ist als die Tangentialkraft. Beim Bremsen dürfen also die Rollkörper keine
Relativbewegung gegenüber den anliegenden Ringen ausführen.
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Bei den bekannten automatischen Nachstellvorrichtungen wird der Einbau
in Fahrzeuge oft wegen des großen Platzbedarfes, erschwert. Weiterhin arbeiten diese
bekannten Vorrichtungen zum Teil nur unzuverlässig, und die durch die Erwärmung
der Bremsen erfolgende Trommelausdehnung wird nicht kompensiert. Weitere Mängel
der bekannten Vorrichtungen liegen in der Anfälligkeit bei rauhem Betrieb und in
der übermäßigen Abnutzung, wenn Ritzelräder und mehrere Zahnradpaare verwendet werden.
Dort, wo die Nachstellung über kraftschlüssige Verbindungen erfolgt, besteht immer
die Gefahr der schnellen Abnutzung der übertragungsflächen. Weiterhin sind die bekannten
Vorrichtungen unzureichend gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt,
so daß durch Korrosion diese Vorrichtungen nach kurzer Zeit unbrauchbar werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur selbsttätigen
Nachstellung von Bremsen zu schaffen, die über lange Zeiträume sicher und genau
arbeitet und nur einen geringen Platz beansprucht und in wirtschaftlicher Weise
hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß weist das erste Gesperre einen in der Nabe drehbar
gelagerten und mit der Bremswelle undrehbar verbundenen Hohlzylinder auf, dessen
Zylinderwandung axial sich erstreckende, in Sehnenrichtung bis zur Zylinderoberfläche
verlaufende Schlitze aufweist, in die in Sehnenrichtung bewegliche, federbeaufschlagte,
plattenartige Sperriegel eingesetzt sind, die in in der Nabenbohrung angebrachte
Rastnuten einrasten können, und weist der Hohlzylinder axiale Bohrungen auf, in
die federbelastete Sperrstifte eingesetzt sind, die mit Sperrzähnen zusammenwirken,
die in einem Ring ausgebildet sind, der am Hohlzylinder anliegt und Verdrehungsbegrenzungsanschläge
trägt.
Es kann vorteilhaft sein, daß der Hohlzylinder vier
zueinander senkrecht verlaufende, Schlitze aufweist. Die Rastnuten können dabei
einen V-förmigen Querschnitt haben, wobei der von den Nutenseiten eingeschlosseneWinkelgrößerals90
undkleinerals1101ist.
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l#Iit besonderem Vorteil kann die Vorderkante der Sperriegel nasenartig
abgeschrägt sein, und die Hinterseite der Sperriegel kann Ausnehrnungen zur Aufnahme
der Federn aufweisen, welche sich an die Schlitze durchsetzenden Zapfen abstützen.
Ein Ende des Hohlzylinders kann einen Abschluß- und Führungsflansch aufweisen und
das andere Ende einen zylindrischen Ansatz, auf dem der Ring sitzt. Die Sperrzähne
können mit Vorteil Auflauframpen und senkrechte Sperrkanten haben. Die Kanten der
Schlitze können dabei abgeschrägt sein. Die Verdrehungsbegrenzungsanschläge können
mit einem ortsfesten Stift zusammenwirken.
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Ein Ausführtingsbeispiel der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die
Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt
eines Betätigungshebels mit einer Nachstellvorrichtung nach der Erfindung, F i
g. 2 die Stirnansicht des Betätigungshebels, wobei die Betätigungswelle längs
der Linie-H-II der Fig. 1 geschnitten ist, F i g. 3 einen vergrößerten
Schnitt durch die Nachstellvorrichtung, F i g. 4 einen Schnitt längs der
Linie IV-IV der Fig. 3,
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V
der Fig. 3,
F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt der F i
g. 3,
F i g. 7 eine auseinandergezogene Ansicht der Hauptteile der
Vorrichtung und F i g. 8 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines Sperriegels.
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Gemäß F i g. 1 ist die Nachstellvorrichtung an einer Fahrzeugbremse
angebracht, die eine Bremswelle 10 aufweist, die durch einen zylindrischen
Trä-Cler 11 hindurchgeht, der an einem Bremsschild 12 C befestigt ist.
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Die Bremswelle 10 weist an ihrem äußeren Ende Keilnuten
13 auf. Ein Lager 14 aus Kunststoff, das in der Nähe der-inneren Enden der
Keilnuten 13 angeordnet ist, bildet ein Lager für die Bremswelle
10
und dichtet den Innenraum des Trägers 11 ab.
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Die Keilnuten 13 nehmen ein Gesperre 15 auf, welches
einen Hebel 16 hat, das über ein Gestänge 17 an einer Druckmittelbetätigungseinrichtung
angeschlossen ist, so daß bei einer Schwenkung des Hebels 16 die Bremswelle
10 gedreht wird. Der Hebel 16 hat eine öffnung 18, an die das
Gestänge 17 angeschlossen werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Betätigungsvorrichtung
ein pneumatischer Betätigungszylinder 20, der einen mit dem Gestänge 17
gekappelten
Kolben 20a und eine den Kolben belastende Rückführfeder 20 b aufweist. Der
Hebel 16
weist eine Nabe 19 auf.
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Das Gesperre 15 weist einen Hohlzylinder 21 auf, der in F i
g. 7 dargestellt ist. Dieser Hohlzylinder ist innen mit Keilnuten 22 ausgestattet,
die mit Keilnuten 13 der Bremswelle 10 flüchten können. Das äußere
Ende des Hohlzylinders 21 bildet einen starren Flansch 23, der sich radial
über den zylindrischeu Mittelteil 24 hinaus erstreckt. Das innere Ende bildet einen
zylindrischen Ansatz 25 von kleinerem Durchmesser. Der Mittelteil 24 ist
geschlitzt. Die Schlitze enden am Flansch 23. Die Schlitze 26 erstrecken
sich über den Nfittelteil 24 längs Sehnen, die zueinander rechtwinklig stehen und
einander schneiden (F i g. 3
und 7), so daß ein Block 27 gebildet
wird, der durch die Schlitze 26 von den Segmenten 28 getrennt ist,
die durch die Schlitze 26 entstehen.
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Die Schlitze 26 nehmen plattenartige Sperriegel 30,
30a, 30b und 30c auf, die in den Schlitzen eine Gleitbewegung nach außen
zu durchführen können. Die Sperriegel 30 haben Ausnehmungen 31 (F
i g. 7),
die Schraubenfedem 32 aufnehmen und führen. Diese Schraubenfedern,
stützen sich an festen Stiften 33 ab, die in Bohrungen 34 eingesetzt sind,
die von der zylindrischen Außenfläche des Mittelteiles 24 her radial eingebohrt
sind. Die Bohrungen 34 erstrecken sich durch die Segmente 28 in den Block
27, und die Federn 32 haben einen solchen Durchmesser, daß sie in
die Ausnehmungen 31 passen. Der Durchmesser eines jeden Stiftes
33 ist kleiner als die Breite der Ausnehmungen 31, so daß sich die
Sperriegel 30
(F i g. 4) gegen die Kraft der Federn 32 frei
nach innen bewegen können.
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Die Nahe 19 ist mit einer Bohrung 35 drehbar auf dem
zylindrischen Mittelteil 24 montiert, und die Sperriegel 30 bilden eine Verbindung
zwischen dem Hebel 16 und der Bremswelle 10. Im Inneren ist die Bohrung
35 mit Rastnuten 36 ausgestattet, deren Seiten einen Winkel einschließen,
der größer ist als 901.
Die Zahl und die Größe dieser Rastnuten
36 sowie deren Abstand in Umfangsrichtung sind so gewählt, daß im wesentlichen
in allen relativen Drehstellungen des Hebels 16 und des Hohlzylindexs 21
der federbelastete Sperriegel 30 voll in eine Nut 36 eingreift, wie
es in F i g. 3 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß die anderen Sperriegel
30 a, 30 b und 30 c
in dieser Stellung
nicht in einer Rastnut 36 sitzen. Die Verschiebung des Sperriegels
30 nach außen ist durch die Anlage gegen die andere Seite 30 der Nut
36 begrenzt.
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Wird der Hebel 16 -verschwenkt, dann dreht dieser die Bremswelle
in der NachsteRvorrichtung. Sobald ein bestimmter Drehwiderstand auftritt, arbeiten
die Seite 39 der Nut 36 und das Ende des Sperriegels 30
nockenartig
derart zusammen, daß der Sperriegel 30
nach innen zu, d. h. gegen die
Kraft der Feder 32
verschoben wird.
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Wie in F i g. 1 zu sehen ist, ist die axiale Länge der Hebelnabe
19 gleich der axialen Länge des Mittelteiles 24 des Hohlzylinders 21, so
daß eine ringförmige ebene Stimfläche 41 der Nahe drehbar mit der entsprechenden
ebenen ringförmigen Innenfläche des Flansches 23 in Berührung steht. Eine
dieser Flächen weist eine Ringnut 42 auf, die einen O-Ring 43 aufnimmt.
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Ein Ring 44 weist eine zylind-rische Bohrung 45 auf, mit der dieser
mit enger Passung drehbar auf dem zylindrischen Teil 25 des Hohlzylinders
21 montiert ist. Der Hohlzylinder 21 wird mittels einer Beilagscheibe 46 und eines
Sprengringes 47 axial durch die Keilnuten 13 gehalten. Die ringförmige Stimfläche
49 ist eben und liegt gleitbar gegen eine Fläche am Ring 44 an. Eine dieser Flächen
weist eine Ringnut 51 auf, die einen O-Ring 52 aufnimmt.
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An der Innenseite ist der Ring 44 mit Sperrzähnen 55 ausgestattet,
die um den Umfang der Bohrung 45 herum angeordnet sind. Die Ausnehmungen
55 bilden Zähne 56, die auf einer Seite Auflauframpen 57
und
auf der anderen Seite senkrechte Sperrkanten 58 aufweisen, die zu der Plattenoberfläche
senkrecht stehen. In Axialbohrungen61 des Hohlzylinders21 sind Stifte59 montiert
und durch Federn62 nach außen belastet, so daß sie in die Sperrzähne55 eingreifen.
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Es sind vier Stifte 59 dargestellt. Die Stifte 59 sind
exzentrisch auf dem gleichen Radius bezüglich der Bremswelle 10 angeordnet
(F i g. 3) und haben vorzugsweise in Umfangsrichtung einen gleichmäßigen
Abstand. Bei einer Drehung des Hebels 16 in einer Richtung wird irgendeiner
der vier Stifte 59 oder werden alle vier Stifte an einer Rippe
56 anliegen und antriebsmäßig mit dem Ring 44 verbunden sein, um diese mitzudrehen.
Wenn der Ring 44 durch eine größere Kraft an einer weiteren Drehung gehindert wird,
dann können die Stifte 59 die Zähne, 56
(F i g. 5) überlaufen.
Wenn der Hebel 16 in der anderen Richtung gedreht wird, stoßen die Stifte
59 nach einer vorbestimmten Strecke an einer senkrechten Sperrkanten
58 an, so daß nun eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ring 44 und
dem Teil 21 besteht und der Ring 44 sich mit dem Hohlzylinder 21 dreht. Die Drehung
des Ringes 44 ist durch starre im Abstand befindliche Nasen 63 und 64 am
Ring 44 (F i g. 1 und 2) auf einen bestimmten Winkel begrenzt.
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In der Ruhestellung der Nachstellvorrichtung steht eine der Nasen
63 oder 64 mit dem Stift 65
(F i g. 2) in Berührung, und zwar
abhängig von der Drehrichtung des Hebels 16. Der Abstand A, über den
der Ring 44 gedreht werden kann, bis der Stift 65 mit der entgegengesetzten
Nase in Berührung kommt, gewährleistet, daß die Einstellung innerhalb des Bereiches
der Winkelbewegung des Hebels 16
ungestört bleibt, damit ein konstantes Spiel
zwischen den Bremsbackenbe1ä2en und der Bremstrommel gebildet wird. Damit wird auch
der normalen Bremstrommelausdehnung beim Heißlaufen und der normalen Bremstrommelverformung
Rechnung getragen.
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In F i g. 1 sind die äußeren Enden der Sperriegel
30 rechteckig dargestellt, wobei diese die Rastnuten 36 im wesentlichen
ausfüllen. Diese können auch abgesehrägt sein, damit die Gefahr eines unbeabsichtigten
Reibens und einer unbeabsichtigten Verriegelung herabgesetzt wird. Diese Abschrägung
beeinträchtigt nicht die Funktion der Sperriegel 30, da diese praktisch über
die ebenen Oberflächen erfolgt, die -über einen beträchtlichen Bereich hinweg miteinander
in Berührung stehen, wenn sich die Sperriegel 30 in der in F i
g. 6 gezeigten Stellung befinden.
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Auch können gemäß F i g. 8 die Sperriegel 30 mit zwei
oder mehreren Ausnehmungen 31 ausgestattet sein. Dies würde zwei Stifte
33 und Federn 32 erfordern, und diese Konstruktion hätte den Vorteil,
daß keinerlei gefahr bestünde, daß sich der Sperriegel in seiner Ebene verdreht.
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Die Winkelstellung der Bremswelle 10 bestimmt die nach außen
gegen die Trommel verschobene Stellungi der Bremsbacken, und die zwischen die Bremsbacken
gespannte Bremsfeder zieht die Backen gegen die Nocken und hält diese in Anlage,
so daß die Winkelstellung der Bremswelle bei gelöster Bremse das freie Spiel zwischen
dem Bremsbelag und der Trommel bestimmt. Durch Drehen des Hebels 16
wird zwischen
der Nabe19 und dem Hohlzylinder 21 über einen federbelasteten radialen Sperriegel30
eine kraftschlüssige bewegungsübertragende Verbindung hergestellt (F i
g. 3). Der Hohlzylinder 21 dreht dann infolge der Keilnutverbindung
13 die Brems" welle 10 im Uhrzeigersinn. Gleichzeitig wird der Ring
44 durch einen axialen Stift 59, der an einem Zahn 56 angreift, mit
dem Hohlzylinder 21 mitgedreht.
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Wenn die Bremsbeläge neu und nicht abgenutzt sind, reicht der Abstand
A zwischen den Anschlägen 63 und 64, über den sich der Ring 44 mit
dem Hebel 16 drehen kann, aus, um die Bremsbacken an die Trommel anzudrücken,.
und nach der Freigabe des Hebels 16 z. B. wird die Bremswelle 10 durch
die Feder 20 b in die Ausgangsstellung zurückgeführt.
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Wenn jedoch ein Bremsenverschleiß stattgefunden hat, muß der Hebel
16 über einen größeren Winkel gedreht werden. Wenn sich der Ring 44, der
mit dem Hebel gedreht wird, so weit gedreht hat, daß der Anschlag 63 gegen
den Stift 65 anliegt, wird der Ring an einer weiteren Bewegung zusammen mit
der Nabe 19 gehindert und die federbelasteten Stifte 59 laufen über
die Zähne 56, so daß nunmehr der Ring 44 am Bremsschild 12 festgehalten wird.
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Beim Lösen der Bremsbacken dreht sich das gesamte Gesperre
15 durch die Feder 20 b in der entgegengesetzten Richtung. Dabei wird
der Ring 44 von einem Stift 59, der gegen eine Zahnfläche 58 anliegt,
erfaßt. Sobald sich der Ring 44 über den Winkel A
gedreht hat, legt sich der
Anschlag 64 gegen den Stift 65 an, so daß sich der Ring 44 nicht mehr weiter
in Richtung gegen den Uhrzeigersinn drehen kann. Die Stifte 59, die jetzt
mit dem feststehenden Ring 44 an senkrechten Sperrkanten 58 in Berührung
stehen, verhindern nun eine weitere Drehung des Hohlzylinders 21 und damit eine
weitere Rückdrehung der Bremswelle 10.
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Die Stifte 59 können im Gegensatz zu den Auflauframpen
57 der Zähne 56, die sie -überlaufen konnten, an der senkrechten Sperrkante
58 nicht vorbei. Dadurch wird die Rückdrehung der Bremswelle 10 in
einer vorbestimmten vorgeschobenen Stellung angehalten, und dies hat zur Folge,
daß die Bremsbacken ebenfalls eine eingestellte Stellung einnehmen und das normale
Spiel zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel wiederhergestellt wird. Der
Hebel 16 setzt seine Bewegung in Richtung gegen den Uhrzeigersinn fort und
kehrt in seine Ausgangsstellung zurück.
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Die beschriebene Nachstellung wird Jedesmal, wenn der normale Hub
A bei der Drehbewegung des Hebels 16 überschritten wird, fortlaufend
und automatisch wiederholt, bis die Bremsbeläge vollständig abgenutzt sind. Der
Hebel 16 kehrt stets in seine Anfangslage zurück, und zwar ohne Rücksicht
darauf, in welchem Ausmaß eine Winkeleinstellung der Welle 10 vorgenommen
wird, so daß der Hebelhub zum Andrücken der Beläge an die Bremstrommel stets konstant
bleibt.
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Zur Erzielung eines sanfteren Betriebes und zur Verminderung eines
Kratzens der Kanten der Sperrriegel 30 werden vorzugsweise beide Außenkanten
66
und 67 der Sperriegel 30 abgesehrägt. Ebenso werden die vier
Kanten 70 des Blockes 27, der durch die Sehnenschlitze 26 entsteht,
abgeschrägt, so daß die Sperriegel 30 bei der Rückdrehung der Nabe
19 so weit einwärts gedrückt werden, daß die abgeschrägten Kanten
66 mit der Kante 70 des Blockes fluchten, damit sie zu der radialen
Außenfläche des Mittelteiles 24 des Hohlzylinders 21 im wesentlichen tangential
verlaufen. Dadurch werden Scherkräfte, die
auf die Teile, wirken,
wenn die Nuten 36 über die Sperriege,1 30 hinwegrasten, weitgehend
herabgesetzt -und ein Scheuem oder Kratzen an scharfen Ecken verhindert.
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Die in F i g, 6 angedeuteten scharfen Seitenkanten
71 der Nuten 36, die während der Bearbeitung entstehen, werden ebenfalls
glattgemacht. Der eingeschlvssene Winkel zwischen den Seiten einer Nut
36
ist vorzugsweise größer als 90', aber kleiner als 1101,
so
daß beim Antrieb die antreibende Seite 37 einer Nut 36 im wesentlichen
vollständig an der oberen ebenen glatten Fläche, eines. eingerasteten Sperriegels
30 anliegt, damit eine Antriebsverbindung über einen Bereich maximalen Flächeninhaltes
hergestellt wird. Wäre der eingeschlossene Winkel kleiner als 901,
dann würde
lediglich eine Kante der Nut mit dem Sperriegel 30 in Berührung treten, und
dies würde z# unerwünschten örtlichen Beansprachungen längs Qjnes . verhältnismäßig
schmalen Bereiches führen. Eine Vergrößerung des eingeschlossenen Winkels über
110' hinaus könnte zur Folge haben, daß die Sperriegel 30 nur an ihren
Kanten erfaßt werden, womit das gleiche Beanspruchungsproblern entsteht und darüber
hinaus noch die Gefahr besteht, daß die Sperriegel wegrutschen.
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Die F i g. 7 läßt deutlich erkennen, daß die gesamte Anordnung
verhältnismäßig einfach ist und daß nur Nvenige identische und vertauschbare Teile
vorhanden sind, die leicht und billig hergestellt werden können.