DE1555652C3 - Selbsttätige Nachstellvorrichtung für die hydraulische Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeugbremse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für die hydraulische Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeugbremse, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Bremse mit einer Nachstellvorrichtung dieser Art (GB-PS 9 16 516) ist eine mechanische Betätigungsvorrichtung nicht vorgesehen. Die Kupplung ist von einem Klinkengesperre gebildet, das eine stufenweise Nachstellung um jeweils eine Zahnbreite gestattet.

Es ist auch schon eine Nachstellvorrichtung bekannt, bei der Spindel und Mutter durch ein in der einen Drehrichtung selbsthemmungsfreies und in der anderen Drehrichtung selbsthemmendes Gewinde miteinander verbunden sind (DE-AS 11 77 879). Dabei liegt die Spindel im Kraftfluß von einer mechanischen Betätigungsvorrichtung zu einem Betätigungsteil der hydraulischen Betätigungsvorrichtung. Zum Vermeiden eines Durchdrehens auf der selbsthemmungsbehafteten Seite des Gewindes muß ein sehr großer Flankenwinkel gewählt werden, der das Einhalten axialer Toleranzen erschwert und auf Grund der Keilwirkung zu sehr großen Spreizkräften führt. Aus diesen Gründen ist eine Anordnung mit zwei voneinander getrennten Gewinden, von denen eines selbsthemmend und das andere selbsthemmungsfrei ist, vorzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die stufenlos arbeitet und die eine mechanische Betätigung ohne Überbeanspruchung der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Bei der Nachstellvorrichtung nach der Erfindung findet ein Nachstellen bei Bremsbelagabnutzung im Zuge der Betriebsbremsung statt, wobei der Kraftfluß über die beiden Teile der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung geht, während beim Bremsen mit der mechani-. sehen Betätigungsvorrichtung der Kraftfluß über Spindel und die Mutter, d. h. über die selbsthemmungsbehaftete Schraubverbindung geht. Es gibt deshalb keinen Betriebsfall, bei dem die Bremskraft voll über die selbsthemmungsfreie Schraubverbindung übertragen wird. Hierdurch wird die selbsthemmungsfreie Schraubverbindung vor einer Überbeanspruchung bewahrt. Auf Grund der Aufteilung der Gewinde in ein selbsthemmungsbehaftetes und ein davon getrenntes selbsthemmungsfreies Gewinde kann das selbsthemmungsfreie Gewinde unabhängig von dem selbsthemmungsbehafteten Gewinde im Hinblick auf die gewünschte Nachstellfunktion gestaltet werden, was funktionell und herstellungstechnisch günstig ist.

Schließlich ermöglicht die Reibkupplung eine feinfühlige und stufenlose Nachstellung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. .

Die F i g. 1 und 2 zeigen Schnitte von zwei Ausführungsformen der Erfindung.

In F i g. 1 ist mit 10 ein Betätigungszylinder einer hydraulischen Fahrzeugbremse bezeichnet. Der Betätigungszylinder 10 hat eine Zylinderbohrung 11, in der ein die Bremse betätigender Kolben 12 gleitet. Ein Ende 13 einer drehbaren Spindel 14 ist in einer Bohrung 15 gleitend aufgenommen, die sich koaxial zur Zylinderbohrung 11 erstreckt. Das andere Ende 16 der Spindel 14 ist über ein Gewinde 18 in eine Sackbohrung 17 im Kolben 12 eingeschraubt. Dieser Kolben 12 bildet also gleichsam eine Mutter für das Gewinde 18 der Spindel 14. Das Gewinde 18 ist ein rechtsgängiges, selbsthemmendes Gewinde.

Eine weitere Mutter 19 ist über ein selbsthemmungsfreies linksgängiges Gewinde 20 mit dem Mittelteil der Spindel 14 verschraubt. Die Mutter 19 ist mit einem eine Reibfläche aufweisenden Kragen 21 versehen, der zwischen einem rückwärtigen, von einem Kugellager gebildeten Anschlag 22 und einer an einem Ring ausgebildeten Anschlag- oder Reibfläche 23 angeordnet ist. Die Reibfläche am Kragen 21, und die Reibfläche 23 bilden

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eine Reibkupplung. Der Ring 24 ist im Schnitt L-förmig und wird von einer Feder 25 gegen eine Schulter 26 am inneren Ende der Zylinderbohrung 11 gedruckt. Die Feder 25 ist durch eine Unterlegscheibe 27 gehalten, welche sich an einem in einer entsprechenden Nut in der Wand der Bohrung 11 aufgenommenen Sprengring 28 abstützt.

Der Kolben 12 wirkt auf einen nicht gezeigten Bremsbacken. Die Bremse wird z. B. mittels eines Pedals dadurch angelegt, daß das innere Ende der Zylinderbohrung 11 über einen nicht gezeigten Einlaß unter Bremsflüssigkeitsdruck gesetzt wird. Eine nicht gezeigte Rückholfeder wirkt auf eine Außenschulter 29 am Kolben 12.

Eine mechanische Betätigungsvorrichtung, z. B. eine Handbremsvorrichtung, umfaßt einen Nocken 30, der in einer Querbohrung 31 im Zylinder 10 mittels Wälzlagerrollen 32 drehbar aufgenommen ist. Die hintere Stirnfläche der Spindel 14 liegt am Nocken 30 an. Wenn der Nocken 30 nach der Zeichnung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die Spindel 14 nach links bewegt, schiebt dadurch den Kolben 12 ebenfalls nach links und legt die Bremse an. Die über einen Teil des Nockenumfangs in einem Käfig 33 gehaltenen Rollen 32 nehmen den Gegendruck auf, der beim Drehen des Nockens 30 zum Anlegen der Bremse entsteht.

Eine Dichtung 34 ist zwischen dem Kolben 12 und der Bohrung ti und eine weitere Dichtung 35 ist zwischen dem Spindelende 13 und der Bohrung 15 vorgesehen.

Der Betätigungszylinder 10 befindet sich in seiner normalen Ruhestellung, bei der die über die Schraubverbindung 18 auf die Spindel 14 wirkende Rückholfeder das Spindelende 13 gegen den Nocken 30 drängt, welcher dabei als Anschlag wirkt. Der Kragen 21 liegt an dem Kugellageranschlag 22 an. Beim normalen Anlegen der Bremse mittels hydraulischen Drucks wird der Kolben 12 nicht so weit nach links bewegt, daß die Reibfläche am Kragen 21 die Reibfläche 23 erreichen könnte. Wenn allerdings der Bremsbacken sich mehr und mehr abnutzt, muß der Kolben 12 einen weiteren Weg zurücklegen, ehe die Bremse angelegt werden kann. Wenn die Abnutzung übermäßig stark wird, legt sich die Reibfläche am Kragen 21 an die Reibfläche 23 an, so daß ein Reibmoment auf die Mutter 19 aufgebracht wird, welches das Reibmoment in der Schraubverbindung 18 und am Dichtring 35 übersteigt. Der Axialdruck, der dann am selbsthemmungsfreien Gewinde 20 entsteht, verursacht ein Drehen der Spindel 14. Hierdurch wird die Schraubverbindung 18 etwas herausgeschraubt, wobei die Reibung an der Berührungsfläche zwischen dem Kolben 12 und der nicht gezeigten Stützplatte des Bremsbackens den Kolben an einem Drehen im Zylinder 10 hindert.

Wird der Bremsdruck aufgehoben, so erreicht der Kragen 21 den Kugellageranschlag 22, ehe das Spindelende 13 zum Nocken zurückkehrt, denn die Spindel 14 ist ja in der Mutter 19 etwas nach links gedreht worden. Da der Kugellageranschlag 22 nur ein geringes Reibmoment auf den Kragen 21 an der Mutter 19 ausübt, welches kleiner als das Reibmoment in der Schraubverbindung 18 und am Dichtring 35 ist, dreht sich die Mutter 19 frei um die Spindel 14, bis das Spindelende 13 am Nokken 30 anliegt. Da die Spindel 14 geringfügig aus dem Kolben 12 herausgeschraubt ist, nimmt der Kolben 12 eine neue Ruhestellung ein, die vom Spindelende 13 etwas weiter weg als vorher liegt. Deshalb wird beim nächsten Bremsvorgang eine etwas geringere Pedalbewegung benötigt.

Wenn die Bremse durch die Fußbremse angelegt wird, wirkt der Bremsflüssigkeitsdruck in der Zylinderbohrung 11 Querschnittsfläche der einen geringen Durchmesser aufweisenden Bohrung 15 und erzeugt eine Kraft, die nach rechts gerichtet auf die Spindel 14 wirkt. Diese belastet die Schraubverbindung 18 und daher wird die Drehreibung an der Schraubverbindung 18 proportional zum aufgebrachten Bremsdruck erhöht. Bei einem vorherbestimmten Bremsdruck übersteigt ίο das Reibmoment an der Schraubverbindung 18 und dem Dichtring 35 dasjenige Reibmoment, das zwischen der Reibkupplung 21,23 erzeugt werden kann. Dieses maximale Reibmoment wird von der durch die Feder 25 begrenzten maximalen Axialkraft bestimmt, die zwisehen den Reibflächen 21 und 23 erzeugt werden kann. Jeder Versuch, die Axialkraft weiter zu steigern, führt zu einem stärkeren Zusammenpressen der Feder 25, und die Spindel 14 dreht sich nicht mehr. Die Nachstellvorrichtung gemäß F i g. 1 ist also »belastungsbewußt«, d. h. eine Nachstellung erfolgt nur, solange der aufgebrachte Bremsdruck niedrig ist. Die in F i g. 1 gezeigte Nachstellvorrichtung wird also nur wirksam, wenn der Kolben 12 zum Anlegen der Bremse bewegt wird. Starkes Bremsen, was zu hohem Bremsflüssigkeitsdruck in der Zylinderbohrung 11 und zu einer weiteren Verschiebung des Kolbens 12 auf Grund der Nachgiebigkeit des Bremsbackens bzw. anderer Bremsenteile führt, verursacht kein übergroßes Nachstellen durch die Nachstellvorrichtung. Der Bremsflüssigkeitsdruck, bei dem die Nachstellung aufhört, wird durch das Zusammenpressen der Feder 25 bestimmt.

Beim Anlegen der Handbremse durch Drehen des Nockens 30 wird die Bremskraft auf den Kolben 12 nur über die Spindel 14 und das selbsthemmende Gewinde 18 übertragen. Infolgedessen wird das selbsthemmungsfreie Gewinde 20 durch das Anlegen der Handbremse nicht belastet, und außerdem verursacht das Anlegen der Handbremse keine Gegennachstellung, weil das Gewinde 18 selbsthemmend ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Nachstellvorrichtung erzeugt der Dichtring 35 ein Reibmoment entgegen einem Moment zur Nachstelldrehung der Spindel 14, und dies macht den Einbau einer stärkeren Feder 25 erforderlich, als es sonst nötig wäre. Dies wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 vermieden.

Fig.2 zeigt einen Betätigungszylinder 110 mit einer durchgehenden Bohrung 111, in der gegenläufige Kolben 142 und 112 gleiten. Die Kolben 142 und 112 wirken auf einen direkt betätigten Bremsbacken und über einen Bügel 109 (von dem in F i g. 2 nur ein Teil gezeigt ist) auf einen indirekt betätigten Bremsbacken. Eine Rückholfeder ist nicht vorgesehen. Dichtringe 134 und 134a sind zwischen den Kolben 142 und 112 und der Bohrung 111 angeordnet. Eine Bohrung 45, in der eine hülsenförmige Mutter 69 gleitet, ist im Kolben 112 ausgebildet, und es ist eine nicht gezeigte Einrichtung dafür vorgesehen, daß der Kolben 112 an einer Drehung gegenüber der Mutter 69 gehindert wird. Die Mutter 69 steht in rechtsgängiger, selbsthemmender Schraubverbindung 48 mit dem äußeren Ende 46 einer Spindel 144.

Ein drehbarer Nocken 60 für die Handbremse ist in einer Querbohrung 131 im Bügel 109 mittels Wälzlagerrollen 62 drehbar gelagert. Der Nocken kann als Anschlag für das hintere Ende 59 der Mutter 69 dienen. Ein Käfig 63 hält die Rollen 62 in ihrer Lage.

Eine hohle Schraube 149 ist in einer Bohrung 147 im Kolben 142 für den direkt betätigten Bremsbacken angeordnet. Die Schraube 149 steht außen in linksgängi-

ger, selbsthemmungsfreier Schraubverbindung 150 mit dem eine Mutter bildenden Kolben 142 und weist einen inneren Ringflansch 151 auf, welcher eine begrenzte axiale Verschiebung auf dem inneren Ende 143 der Spindel 144 ausführen kann. Diese axiale Verschiebung ist in einer Richtung durch ein Axialkugellager 152 begrenzt, welches durch eine auf die Spindel 144 aufgeschrumpfte Flanschhülse 157 in seiner Lage gehalten wird. In der anderen Richtung ist die Verschiebung durch Anschlagen einer am Flansch 151 ausgebildeten scharfkantigen Reibfläche 151a an einer konischen Reibfläche 1436 eines Kopfflansches 143a am äußersten Ende der Spindel 144 begrenzt. Die Reibflächen 151a, 1436 bilden eine Reibkupplung. Eine Feder 155 preßt den Flanschkopf 143a gegen den Boden 147a der Bohrung 147. Die Feder wirkt zwischen der Flanschhülse 157 und einem Axialkugellager 158, welches durch einen im Schnitt L-förmigen Ring 156, der mit Preßsitz in dem offenen Ende der Bohrung 147 sitzt, in seiner Lage gehalten wird.

Um die Bremse hydraulisch anzulegen, wird der Zwischenraum lila zwischen den gegenläufigen Kolben 142 und 112 über einen nicht gezeigten Einlaß mit Bremsflüssigkeitsdruck beaufschlagt. Der Kolben 142 wird nach links gedrückt, um den direkt betätigten Bremsbacken anzulegen, und der Kolben 112 wird nach rechts gedrückt, um den Bügel 109 und damit den indirekt beaufschlagten Bremsbacken zu betätigen. Anfangs bewegen sich die Spindel 144 und die Mutter 69 mit dem Kolben 142 nach links; sobald jedoch der auf die Mutter 69 wirkende hydraulische Druck groß genug ist, um die Kraft der Feder 155 zu überwinden, wird der Kopfflansch 143a vom Boden 147a der Bohrung 147 abgehoben und die Stirnfläche 59 der Mutter 69 gegen den als Anschlag dienenden Nocken 60 gedrängt. Bei normaler Betätigung der Bremse erreicht die konische Fläche 1436 die Kante 151a nicht. Sollte der Kolben jedoch wegen der Bremsbelagsabnutzung so weit bewegt werden, daß die konische Fläche 1436 in Reibungseingriff mit der Kante 151a. trifft, wird zwischen der Schraube 149 und der Spindel 144 ein Reibungsmoment erzeugt. Eine weitere axiale Verschiebung des Kolbens 142 gegenüber dem Kolben 112 und dem Bügel 109 verursacht, daß die Schraube 149 und mit ihr die Spindel 144 infolge der nicht selbsthemmenden Schraubverbindung 150 gedreht wird, wodurch die Spindel 144 aus der Mutter 69 geringfügig herausgedreht wird und die Bremse, wie im Zusammenhang mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, nachgestellt wird. Bei Anwendung der Handbremse wird der Nocken 60 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um den direkt betätigten Bremsbacken über die Mutter 69, die selbsthemmende Schraubverbindung 48, die Spindel 144 und den Kolben 142 anzulegen. Der indirekt betätigte Bremsbacken wird durch den auf den Bügel 109 über die Wälzlagerrollen 62 wirkenden Gegendruck angelegt.

Daraus ist ersichtlich, daß eine Betätigung der Handbremse keine Belastung der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung 150 verursacht.

Die gemäß Fig. 1 verwendete Mutter 19 ist aus einem Kunststoff, wie Nylon hergestellt, der einen niedrigen Reibungskoeffizienten mit Metall hat und außerdem leicht an Gewicht und billig herzustellen ist. Die Schraube 149 gemäß Fig. 2, ist aus Metall hergestellt, beispielsweise aus Messing, so daß die scharfkantige

ίο Reibfläche 151a nicht unnötig verformt wird. Die Schraube 149 liegt in einer in F i g. 2 gezeigten Ruhelage am Boden 147a der Bohrung 147 an und wird dadurch am Überdrehen kraft seines eigenen Trägheitsmoments gehindert, wenn die Bremse nach erfolgter Nachstellung freigegeben wird.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen haben die Schraubenverbindungen mit und ohne Selbsthemmung entgegengesetzte Steigung und etwaige Nachstellungen finden beim Anlegen der Bremse statt. Allerdings können die Schraubverbindungen mit und ohne Selbsthemmung gleichgerichtete Steigung haben; in diesem Fall tritt das Nachstellen beim Lösen der Bremse ein. Wenn eine Bremsbackenabnutzung vorliegt, die zu einer Bewegung der Bremselemente über einen vorbestimmten Weg hinausführt, so ergibt sich an der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung eine Freilaufwirkung. Wenn der Bremsflüssigkeitsdruck freigegeben wird, tritt die selbsthemmungsfreie Schraubverbindung in Aktion und schraubt die Spindel geringfügig aus einer Mutter heraus (wie bei der Spindel 144 und der Mutter 69 gemäß F i g. 2) und dadurch wird die Bremsabnutzung durch Nachstellen ausgeglichen.

Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen ist eine Totgangverbindung vorgesehen. Bei Fig. 1 besteht diese zwischen der Mutter 19 und dem Zylinder 10, während sie bei F i g. 2 zwischen der Schraube 149 und der Spindel 143 vorgesehen ist. An dem einen Ende des Totganges besteht ein großes Reibungsmoment zwischen den entsprechenden Teilen, während am anderen Ende des Totgangs zwischen diesen Teilen ein verhältnismäßig kleines Reibungsmoment besteht. Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen erhält man das niedrige Reibungsmoment durch Verwendung eines Axialkugellagers.

Das tatsächliche Maß des toten Gangs zwischen den entsprechenden Teilen, zwischen denen diese Totgangverbindung besteht, kann derartig klein sein, daß es kaum wahrnehmbar ist. Der tote Gang muß lediglich so groß sein, daß das erwünschte große und kleine Reibungsmoment zu erhalten ist. Die vorbestimmte Relativbewegung, die stattfinden kann, ehe eine Nachstellung nötig ist, kann in diesem Fall dadurch erzielt werden, daß ein zusätzliches Spiel an der einen oder anderen oder auch an beiden Schraubverbindungen vorgesehen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Nachstellvorrichtung für die hydrauliche Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeugbremse, mit einer längenveränderbaren Strebe aus Spindel und Mutter, die über ein selbsthemmendes Gewinde miteinander verbunden sind, mit einer davon getrennten, selbsthemmungsfreien Schraubverbindung und mit einer Kupplung, welche bei Bremsbelagabnutzung auf die Mutter der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung derart einwirkt, daß eine relative Axialbewegung der beiden Teile der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung in eine Drehbewegung zum Verdrehen der Spindel gegenüber der Mutter im Nachstellsinne umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Reibungskupplung (21,23; 151a, 1436,) ausgebildet ist, deren Reibflächen (21, 23; 151a, 1436,) zum Nachstellen des Bremsluftspiels bei Betatigung der Bremse kraftschlüssig in axialer Richtung aneinander anlegbar sind und daß die Spindel (13, 144) in einem die selbsthemmungsfreie Schraubverbindung nicht belastenden Kraftfluß von einer mechanischen Betätigungsvorrichtung (30, 60) zum Betätigungskolben (12, 142) der hydraulischen Betätigungsvorrichtung (10, 12; 110, 142) liegt, wobei die mechanische Betätigungsvorrichtung an einem Reaktionsteil (10,109) der Bremse abgestützt ist.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Reibfläche (21) der Reibungskupplung an der Mutter (19) der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung (20) ausgebildet und die andere Reibfläche (23) dem als Betätigungszylinder ausgebildeten Reaktionsteil (10) zugeordnet ist.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Reibfläche (23) an einem Ring (24) ausgebildet ist, der mittels einer am Betätigungszylinder (10) abgestützten Feder (25) gegen eine Schulter (26) am Betätigungszylinder gedruckt ist.

4. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Reibfläche (151a,) der Reibungskupplung ah der Schraube (149) der selbsthemmungsfreien Schraubverbindung (150) und die andere Reibfläche (143b) an der Nachstellspindel (144) ausgebildet ist.

5. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Reibfläche (143Z^ konisch und die andere Reibfläche (151a,) scharfkantig ausgebildet ist.