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Selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung, insbesondere
für eine druckmittelbetätigte Teilbelagscheibenbremse Die Erfindung bezieht sich
auf eine selbsttätige und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung, insbesondere
für eine druckmittelbetätigte Teilbelagscheibenbremse, bei der ein mit dem Bremszylinder
bzw. Betätigungskolben verbundener Nachstellstift über einen Reibring mit dem Betätigungskolben
bzw. mit dem Bremszylinder derart zusammenwirkt, daß erst nach Überwindung des Lüftspiels
entgegen der Kraft einer Rückstellfeder durch den Betätigungskolben der Reibring
um die Bremsbelagabnutzung auf dem Nachstellstift verschoben wird.
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Es ist bekannt, daß die fortgesetzte Betätigung von Bremsen oder Kupplungen
über eine längere Zeitdauer bewirkt, daß das Reibungsmaterial sich allmählich abnutzt,
bis es schließlich erneuert werden muß.
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Die Abnutzung des Reibungsmaterials muß z. B. bei einer Bremse kompensiert
werden, wenn eine unzulässige Bewegung des Bremsenbetätigungsmechanismus bei zunehmender
Abnutzung vermieden werden soll.
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Es ist eine Reihe von selbsttätigen Nachstellvorrichtungen für Scheibenreibungsbremsen
bekannt, bei welchen der notwendige Reibungseingriff zwischen zwei Teilen erhalten
wird, die gegeneinandergeklemmt sind.
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Es sind z. B. Nachstellvorrichtungen bekannt, die einen Stift aufweisen,
der in einem Spann- oder Dichtungsring bewegbar ist. Diese Vorrichtungen haben den
Nachteil, daß der Reibungseingriff des aus Kunststoff oder Kautschuk bestehenden
Dichtungsringes sich mit der Temperatur ändert. Da bei Bremsen, insbesondere für
Flugzeuge oder schwere Fahrzeuge, vergleichsweise sehr hohe Temperaturen auftreten
können, ist der Reibungseingriff bei diesen bekannten Vorrichtung infolge von unvermeidlichen
Temperaturänderungen im Betrieb nicht stetig.
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Es sind außerdem Nachstellvprrichtungen bekannt, bei welchen an Stelle
des vorstehend beschriebenen Spannrings ein geschlitzter Metallring vorhanden ist.
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Eine der Hauptschwierigkeiten der Anwendung eines geschlitzten Metallrings
besteht darin, daß er deformiert oder aufgedrückt werden muß, damit er. in festen
Eingriff mit dem Stift kommt. Die mittlere Öffnung des geschlitzten Rings, die ursprünglich
kreisförmig im Querschnitt war, wird dann zu im wesentlichen ovaler Gestalt deformiert.
Demzufolge erfolgt der Reibungseingriff praktisch nur an zwei diametral gegenüberliegenden
vorstehenden Punkten. Diese hohe Konzentration der Belastung ergibt ein Einschneiden'
oder Einfressen bei dem Stift, so daß dieser rasch unbrauchbar wird. Überdies ist
der Grad des Reibungsschlusses unsicher und variiert mit Temperaturänderungen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer selbsttätigen
und stufenlos wirkenden Nachstellvorrichtung, insbesondere für druckmittelbetätigte
Teilbelagscheibenbremsen der geschilderten Art, welche nicht die Nachteile der bekannten
Nachstellvorrichtungen aufweist und einen stetigen Reibungseingriff zwischen Stift
und Reibring unabhängig von Temperaturschwankungen gewährleistet.
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Die selbsttätig und stufenlos wirkende Nachstellvorrichtung gemäß
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring eine Schraubenfeder ist.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Schraubenfeder
innerhalb einer Ausnehmung des Betätigungskolbens mittels eines Sprengrings befestigt
und der Nachstellstift in dem Boden des Bremszylinders um das Maß des Bremslüftspiels
axial begrenzt verschiebbar gehalten. Dabei kann zwischen dem Kopf des Nachstellstifts
und einem Halteglied die Rückstellfeder eingespannt sein.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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F i g.1 zeigt eine Ausführungsform der selbsttätigen Nachstellvorrichtung
gemäß der Erfindung an einer Teilbelagscheibenbremse im Querschnitt; F i g. 2 ist
eine schaubildliche Ansicht der Schraubenfeder für die Nachstellvorrichtung gemäß
F i g.1. Die in der Zeichnung dargestellte Scheibenbremse weist eine drehbare Scheibe
1 auf, die an ihrem inneren
Umfang an einem Rad, einer Welle oder.einem
anderen drehbaren Teil befestigt ist. Ein nichtdrehbares bügelartiges Gehäuse 2,
das einen Teil des Umfangs der Scheibe umfaßt, hat axial gegenüberliegende Schenkel
3 und 4, die sich in. der Nähe von gegenüberliegenden Flächen der Scheibe 1 radial
nach innen erstrecken. Der Schenkel 4 ist mit einem Fortsatz 5 versehen, durch den
er an einem. nichtdrehbaren Teil, z. B. eines Fahrzeugs, bei welchem die Bremse
angewendet werden soll, befestigt wird. Das Gehäuse 2 ist an dem nichtdrehbaren
Teil befestigt und nimmt das Drehmoment auf. Die beiden Schenkel 3 und 4 des Gehäuses
2 sind jeweils mit zylindrischen Öffnungen 6 bzw. 7 versehen, wobei jede Öffnung
einen Teil 8 von größerem Durchmesser in der Nähe der Scheibe 1 und einen Teil 9
von kleinerem Durchmesser an dem in axialer Richtung außenliegenden Ende des Teiles
8 besitzt. Die Öffnungen 6 und 7 liegen koaxial auf gegenüberliegenden Seiten der
Scheibe 1 und befinden sich auch mit den entsprechenden Bremsflächen der Scheibe
in Ausrichtung.
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An jedem der Schenkel 3 und 4 des Gehäuses 2 ist je ein Zylinder 10
z. B. durch Bolzen befestigt, wobei die Bohrung 11 jedes Zylinders 10 koaxial mit
der entsprechenden Öffnung 6 bzw. 7 liegt. Das offene Ende jedes Zylinders 10 ist
dem zugehörigen Schenkel 3 bzw. 4 des Gehäuses 2 zugekehrt und in einem geringen
axialen Abstand von dem Schenkel angeordnet. In jeder Bohrung 11 jedes Zylinders
10 ist je ein Kolben 12 druckmitteldicht verschiebbar angeordnet; in der
voll zurückgezogenen Stellung der Kolben 12 befindet sich je ein Raum 13 zwischen
dem Boden 14 jedes Zylinders und der benachbarten Fläche 15 jedes Kolbens 12. Dieser
Raum 13 kann in bekannter Weise mit einer Druckmittelquelle verbunden werden, die
aus einem Hauptzylinder bestehen kann.
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Jeder Kolben 12 ist auf seiner von dem Boden 14
des Zylinders
10 abgekehrten Seite mit einem Vorsprung 16 versehen, der in ein Kissen
18 aus Reibungsmaterial eingreifen kann. Das Kissen 18 kann gewünschtenfalls
an dem Kolben z. B. durch schwalbenschwanzförmige Ausbildung der aneinanderliegenden
Enden 16 und 17 oder durch Kleben befestigt sein. Jeder Kolben 12 ist mit einem
üblichen Dichtungsring versehen.
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Die Reibungskissen 18 sind in den Teilen 8 der Öffnungen
6 und 7 in den Gehäuseschenkeln 3 und 4
verschiebbar.
Die Kolben 12 sind in den den kleineren Durchmesser aufweisenden Teilen 9 der genannten
Öffnungen frei verschiebbar, wobei die Köpfe 19
der Kolben gewöhnlich ein
kurzes Stück in die genannten Teile 9 eintreten.
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Jeder Kolben ist mit dem offenen Ende seines dazugehörigen Zylinders
durch ein ringförmiges elastisches Abschlußglied 20 aus Kautschuk oder kautschukartigem
Material verbunden, dessen innere und äußere Umfangsteile in ringförmigen Nuten
aufgenommen sind, die in dem Umfang des Kolbens 12 bzw. der Außenwand des Zylinders
10 ausgebildet sind: Jeder Kolben 12 ist mit einer Bohrung 21 versehen, die sich
axial und konzentrisch in den Kolben von der Fläche 15 zu einer Stelle erstreckt,
die in der Nähe des Vorsprungs 16 liegt. Von der Fläche 15 des Kolbens 12 aus ist
die Bohrung 21 über eine Strecke in der Größenordnung von etwa einem Drittel der
axialen Tiefe des Kolbens auf einen größeren Durchmesser zu einer Ausnehmung 22
erweitert, in die eine dichtgewundene Schraubenfeder 23 (F i g. 2) L,ingesetzt ist;
die` durch -Wickelar einer Mehrzahl von aneinander anliegenden Windüngeri von Federdraht
von im wesentlichen quadratischen Querschnitt gebildet ist. Die .Schraubenfeder
23 ist in der Ausnehniung 22 gegen. axiale Bewegung durch einen Sprengring 24 festgehalten,
der in einer entsprechenden ringförmigen Nut in der Wandung der Ausnehmung 22 sitzt.
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In der inneren Fläche des Bodens 14 jedes Zylinders 10 befindet sich..
eine konzentrisch zu der Boh-. rung 11 des Zylinders und zu der Bohrung 21 in dem
Kolben 12 liegende kreisförmige Ausnehmung 25, in welche ein becherförmiges Halteglied
27 eingesetzt ist, das einen zylindrischen Teil 28 mit einem sich radial
nach außen erstreckenden Flansch 29 an dem einen Ende und einen sich radial nach
innen erstrek-. kenden ringförmigen Flansch 30 an dem anderen Ende aufweist, wobei
der innere Umfang des Flansches 30 eine Öffnung 31 begrenzt, die konzentrisch zu
der Bohrung 21 liegt.
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Vor dem Einsetzen des Halteglieds 27 in die Ausnehmung 25 wird
eine Rückstellfeder 32 in die Ausnehmung in dem Glied 27 gelegt, die durch
den zylindrischen Teil 28 und den Flansch 30 begrenzt ist, und es wird ein Nachstellstift
33 mit einem flachen scheibenförmigen Kopf 34 durch die Rückstellfeder 32 und die
Öffnung 31 geführt, so daß der Kopf 34 an der Rückstellfeder 32 angrenzend im Inneren
der Ausnehmung in dem Glied 27 liegt. Das Glied 27 wird dann in die Ausnehmung 25
so. eingesetzt, daß der Stift 33 sich koaxial und konzentrisch zu der Bohrung 11
des Zylinders 10 erstreckt; und z. B. durch Hämmern oder Stauchen des Metalls des
Bodens 14 des Zylinders über dem Flansch 29 befestigt, wie dies bei 36 angedeutet
ist.
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Wenn der Stift 33 und das Halteglied 27 in dem, Zylinder 10 angeordnet
sind,, wird der Kolben 12 in die Bohrung 11 gedrückt, so daß der Nachstellstift
33 in den zylindrischen Innenraum der Schraubenfeiler 23 eintritt. Der Stift 33
findet eine Preßpassung in der Schraubenfeder 23, und wenn er in ihr Inneres gedrückt
wird, so suchen sich die Windungen ein wenig aufzuwickeln, so daß der Stift 33 demgemäß
von diesen Windungen über 360° seines Umfangs und auf einem Teil seiner Länge umfaßt
wird.
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In der normalen Außerbetriebstellung der Bremse werden die Reibungskissen
18 gerade frei von der umlaufenden Scheibe 1 in einem Abstand gehalten, welcher
der axialen Tiefe der Räume 35 äquivalent ist, welche durch das Ausmaß der Krümmung
in den Rückstellfedern 32 bestimmt wird, wobei die Scheiben 32 mit den elastischen
Abschlußringen 20 zusammenarbeiten, um die Kolben 12 und die Reibungskissen
18 in dieser zurückgezogenen Stellung zu halten.
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Beim Zulassen von Druckmittel in die Räume 13, z. B. durch Betätigung
eines Hauptzylinders mittels eines Bremspedals od. dgl., werden die Kolben 12 und
die Reibungsküssen 18 gegen die benachbarten Reibungsflächen der Scheibe 1 gedrückt,
um die Bremse. anzulegen.
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Wenn der freie Raum oder das Lüftspiel zwischen den Reibungskissen
18 und der Scheibe 1 gleich oder geringer als die axiale Tiefe der Räume 35 ist,.
bewirkt die Bewegung der Kolben 12 und ihrer dazugehörigen
Reibungskissen
18 gegen die Scheibe 1, daß die Kissen vor oder gleichzeitig mit der Ausschaltung
der Räume 35, die sich durch die. axiale Bewegung der Stifte 33 gemeinsam mit den
Kolben 12 und das sich daraus ergebende Abflachen der Rückstellfedern 32 gegen die
Flansche 30 durch die Köpfe 34 der Stift 33 ergibt, mit der Scheibe in Reibungseingriff
kommen. In diesem Zustand bewegen sich die Stifte 33 und die Kolben 12 übereinstimmend
in beiden Richtungen, d. h. bei dem Anlegen und dem Lösen der Bremsen.
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Wenn nach wiederholtem Anlegen der Bremse die Reibungskissen abgenutzt
sind und das Lüftspiel zwischen den Reibungskissen 18 und den benachbarten Flächen
der Scheibe 1 die axiale Tiefe der Räume 35 übersteigt, reicht die Zufuhr von Druckmittel
zu den Räumen 13 und die übereinstimmende Bewegung der Kolben 12 und der Stift 33
bis zur Ausschaltung der Räume 35 nicht aus, um die Reibungskissen 18 genügend gegen
die benachbarten Flächen der Scheibe 1 zu drücken. Druckmittel wird den Räumen 13
weiter zugeführt, und der Flüssigkeitsdruck in diesen Räumen drückt kontinuierlich
die Kolben 12 aus den Zylindern 10, bis die Reibungskissen 18 vollständig mit der
Scheibe in Eingriff treten. In dieser Stufe wird eine weitere axiale Bewegung der
Stifte 33 durch das Abflachen der Rückstellfedern 32 und das Anliegen der Köpfe
34 und der Scheiben 32 gegen die Flansche 30 verhindert, so daß der Reibungseingriff
zwischen den Nachstellstiften 33 und den Schraubenfedern 23 demgemäß überwunden
wird und eine Relativbewegung zwischen den Stiften 33 und den Schraubenfedern 23
auftritt, um die die axiale Tiefe der Räume 35 übersteigende Bewegung aufzunehmen.
Nach Aufheben des Flüssigkeitsdrucks in den Räumen 13 vereinigen sich die Wirkung
der Rückstellfedern 32 und der elastischen Abschlußglieder 20, um die Kolben und
die Reibungskissen von der Scheibe über eine Strecke wegzuziehen, welche gleich
der Krümmung der Rückstellfedern 32, d. h. gleich der axialen Tiefe der Räume 35
ist. Auf diese Weise sind die Zwischenräume zwischen den Reibungskissen
18
und den benachbarten Flächen der Scheibe 1 selbsttätig auf das normale
Lüftspiel zurückgeführt worden, das der axialen Tiefe der Räume 35 äquivalent ist,
und eine Abnutzung der Reibungskissen 18 ist kompensiert worden, so daß eine fortschreitende
Abnutzung der Kissen keine größere Bewegung der Bremsenanlegemittel erfordert.
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Obwohl nach der vorstehenden Erläuterung die selbsttätige Nachstellung
als eine. im wesentlichen periodische Einstellung erscheint, tritt sie in der Praxis
jedesmal ein, wenn irgendeine wirksame Abnutzung der Reibungskissen stattgefunden
hat, und sie kann eine sehr kleine Nachstellung bei jeder Anlegung der Bremse sein.
Bei längerem oder starkem Bremsen kann diese Nachstellung in Form einer laufenden
Kompensation stattfinden, während die Bremse in Tätigkeit ist.
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Die koaxiale Lage der Nachstellstifte 33 zu den Kolben 12 gewährleistet,
daß der durch die Rückstellfedern 32 auferlegte geringere Widerstand gegenüber der
Bewegung der Kolben und Reibungskissen gegen die Scheibe und die Wirkung der Schraubenfedern
23 auf die Stifte 33 sämtlich koaxial zu den Kolben und den Reibungskissen angelegt
werden, so daß auf diese Weise jede Neigung der Kolben und Reibungskissen zum Kippen
oder Festsetzen ausgeschaltet wird. Hierdurch werden eine ungleichmäßige Anlegung
der Reibungskissen und ihre sich daraus ergebende ungleichmäßige Abnutzung verhindert.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Scheibenbremsen beschränkt,
und sie kann z. B. auch bei Kupplungen ähnlicher Ausbildung angewendet werden. Ihre
Anwendung ist auch nicht auf Fahrzeugbremsen beschränkt, da sie in gleicher Weise
auch bei Bremsen für Luftfahrzeuge oder für Industriemaschinen angewendet werden
kann.
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Ferner ist die Lage der selbsttätigen Nachstellvorrichtung koaxial
zu der Kolben- und Zylindereinrichtung zwar bevorzugt, aber keineswegs unbedingt
erforderlich; die selbsttätige Nachstellvorrichtung kann auch in irgendeiner anderen
zweckmäßigen Anordnung zu der genannten Einrichtung liegen. Es können auch eine
oder mehrere solcher Vorrichtungen in geeigneten Stellungen außerhalb des Zylinders
angeordnet werden, falls dies gewünscht wird.