DE3016783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwimmsattel-Teilbelagscheiben­ bremse mit einer auf einer Scheibenseite am Schwimmsattel angeordneten Hauptkolben-Zylinder-Anordnung und mit einer auf der von der Hauptkolben-Zylinder-Anordnung abgewandten Scheibenseite zwischen dem Schwimmsattel und der Brems­ backe angeordneten Bremslüftspiel-Überwindungsvorrichtung, welche eine Hilfskolben-Zylinder-Anordnung mit wesentlich geringerer Querschnittsfläche als die Hauptkolben-Zylinder- Anordnung aufweist und von der gleichen Druckquelle wie die Hauptkolben-Zylinder-Anordnung gespeist ist.

Aus der DE-PS 9 05 934 ist eine hydraulische Kraftübertra­ gungsvorrichtung bekannt, bei der zur Überwindung des Lüft­ spiels die Bremsbacken mit einem kleinen Hilfskolben an­ gelegt werden, wobei sich dann nach Anlage der Bremsbacken an dem Bremsrotor ein vorbestimmter Schwellendruck mittels eines dortigen Rückschlagventils ergibt, oberhalb dem dann eine Hauptkolben-Zylinder-Anordnung mit großer Quer­ schnittsfläche die Bremskraft auf die zugehörige Bremsbacke überträgt. Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist, daß der Hilfskolben um eine verhältnismäßig große Hublänge ver­ schoben wird, und der Hauptkolben die Bremskraft über den Hilfskolben auf die Bremsbacken überträgt.

Aus der DE-PS 12 91 951 ist eine Nachstellvorrichtung für Teilbelagscheibenbremsen bekannt, bei der das Bremslüft­ spiel mechanisch mit gegeneinander gleitenden Keilflächen nachgestellt wird. Die US-PS 36 62 864 zeigt eine Scheiben­ bremse, bei der ein Keiltrieb das Bremsspiel der Bremsbacken nachstellt und eine Servowirkung für die Bremskraft hervor­ ruft. Diese beiden bekannten Lösungen sind mechanische Nach­ stellvorrichtungen, die nicht geeignet sind, die Überwindung des Bremslüftspiels unabhängig vom Hub des Hauptkolbens zu erreichen.

Aus der DE-AS 14 80 335 ist eine gattungsgemäße schwimmsattel­ artige Teilbelag-Scheibenbremse bekannt, bei der auf ent­ gegengesetzten Seiten der Bremsscheibe Kolben-Zylinder-An­ ordnungen mit deutlich unterschiedlichen Wirkflächen vorge­ sehen sind. Der kleine Kolben ist durch ein Reibgesperre gegen Zurückweichen sperrbar, damit er bei der vom großen Kolben erzeugten großen Zuspannkraft in seiner ausgefahrenen Position verbleiben kann. Bei dieser bekannten Teilbelag-Scheiben­ bremse werden in nachteiliger Weise Reaktionskräfte bei der Betätigung des großen Hauptkolbens auf den kleinen Hilfs­ kolben übertragen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bremse der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche bei geringer Beanspruchung des Hilfskolbens mit verhältnis­ mäßig kleinem Volumenbedarf und geringen Kräften das Bremslüftspiel auf der der Betätigungsvorrichtung abge­ kehrten Seite der Bremsscheibe zu überwinden gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser Ausbildung wird gewährleistet, daß nach Überwindung des Bremslüftspiels und Anlegen der Bremsbacke an die Bremsscheibe durch den volumensparenden Hilfskolben der Hauptkolben seine Reaktionskräfte über den Bremssattel und die Spreizvorrichtung unmittelbar auf die von ihm ab­ gewandte Bremsbacke überträgt. Beim eigentlichen Bremsvor­ gang wird also die vom Hauptkolben abgewandte Bremsbacke in erster Linie rein mechanisch über die Selbsthemmung der Spreizvorrichtung am Bremssattel abgestützt. Die selbst­ hemmenden Eigenschaften der Spreizvorrichtung können durch rauhe Oberflächen oder Zahnungen wesentlich erhöht werden.

Aufgrund der Ausbildung gemäß Anspruch 2 kann ein sehr klein­ flächiger Hilfskolben verwendet werden, dessen Wirkfläche ohne Rücksicht auf die unmittelbar mechanische Abstützung der Bremsbacke am Bremssattel gewählt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte praktische Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 3 bewirkt, daß die Spreizvorrich­ tung hier durch zwei hintereinander geschaltete Keiltriebe gebildet wird, um eine zweifache Kraftumlenkung aus der axialen in die radiale und wieder aus der radialen in die axiale Richtung zu erzielen.

Bei einer vorteilhaften praktischen Verwirklichung des Erfindungsgedankens gemäß Anspruch 4 werden die Zuspann­ kräfte unmittelbar vom Sattel über den Flansch und die Spreizbacken auf die Bremsbacke übertragen. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 bewirkt eine günstige Übertragung der Bremskraft auf die äußere Bremsbacke.

Die Nachstellvorrichtung erhält die vorteilhafte Ausbildung gemäß Anspruch 6, damit auch bei nicht betätigter Bremse alle Teile der Nachstellvorrichtung sauber aneinanderliegen. Die Zwischenplatte liegt unmittelbar an der äußeren Brems­ backe an.

Besonders zweckmäßig ist es gemäß Anspruch 7, wenn der Schwellenwert des Ventils so eingestellt ist, daß dieses erst öffnet, wenn der Eingangsdruck so weit angestiegen ist, daß der Hilfskolben die erforderliche Verstellbewegung zur Überwindung des Bremslüftspiels ausgeführt hat. Dies ist z. B. nach einem Druckaufbau auf 3 bis 5 bar der Fall. Wird dieser Druck überschritten, so öffnet das Ventil und gibt den Druckmitteldurchfluß zum Hauptkolben ungehindert frei. Derartige Ventile sind an sich bekannt (DE-GM 18 96 381).

Nach Anspruch 8 ist es vorteilhaft, daß durch eine Feder­ anordnung nach einer Bremsung eine Rückstellung der Spreiz­ vorrichtung und des Hilfskolbens in seine Ausgangslage erzielt wird.

Ein vorteilhaftes Federelement zur Vorspannung der Spreiz­ backen enthält Anspruch 9.

Um die gegen Verschmutzung empfindliche Spreizvorrichtung gegen äußere Einflüsse abzuschirmen, erfolgt eine Ausbil­ dung gemäß Anspruch 10. Der Zylinderflansch und die Zwi­ schenplatte sind vorzugsweise rund ausgebildet, so daß die Anbringung der Schutzkappe auf einfache Weise möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es nach Anspruch 11, wenn sich der Anschlag im gelösten Zustand der Bremse in einem Abstand gleich dem Bremslüftspiel von dem Hilfskolben befindet. Da die Anlege- und Lösebewegung der Spreiz­ backen gleich sind, bestimmt so die Größe der Bewegung das vorhandene Bremslüftspiel.

Durch die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 12, bei der zwei hintereinandergeschaltete Keiltriebe vor­ handen sind, wird erreicht, daß die Reaktionskraft aus der Betätigungskraft des Hauptkolbens über die Spreizbacken unmittelbar am Sattel abgestützt wird, und das Übertra­ gungsglied zwischen dem Hilfskolben und den Spreizbacken nicht belastet wird.

Anspruch 13 enthält bevorzugte Keilwinkel des Keiltriebes. Anspruch 14 gibt bevorzugte Keilwinkel der Spreizbacken an.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt einer erfindungs­ gemäßen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt des Schwellenven­ tils 28 nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist auf der Innenseite einer Bremsscheibe 19 eine Hauptkolben-Zylinder-Anordnung 27 dadurch gebildet, daß in einem am Schwimmsattel 15 ausgebildeten Zylinder ein Hauptkolben 17 axial verschiebbar angeordnet ist, welcher von dem pedalbetätigten Hauptzylinder 29 über ein Schwellenventil 28 und die Zuleitung 26 mit Brems­ druck beaufschlagbar ist.

Der Schwimmsattel 15 umgreift in nicht dargestellter Weise außen oder innen die Bremsscheibe 19. Auf der von der Haupt­ kolben-Zylinder-Anordnung 27 abgewandten Seite der Brems­ scheibe 19 weist der Schwimmsattel 15 im Bereich der Brems­ backen 16 eine Mittelbohrung 30 auf, in die ein kleiner Zylinder 20 eingesetzt ist, der über eine Leitung 31 von dem Hauptzylinder 29 unmittelbar beaufschlagt ist. In dem Zylinder 20 befindet sich ein Hilfskolben 12, der über einen Stößel mit einem Kugelkopf 32 einen Keiltrieb 13 beauf­ schlagt, der zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Spreizbacken 14 vorgesehen ist. Die Spreizbacken 14 weisen eine keil- oder konusförmige Außenfläche 18 auf, während die den Bremsbacken 16 zugewandte Fläche eben ausgebildet ist und an einer Zwischenplatte 23 anliegt, die die äußere Bremsbacke 16 unmittelbar beaufschlagt.

Die Keil- oder Konusfläche 18 liegt an der komplementären Innenfläche 24 eines Zylinderflansches 21 an, der am Zylinder 20 ausgebildet ist und den Schwimmsattel 15 innen hintergreift. Bohrungen 33 in den Spreizbacken 14 nehmen Federn 22 auf, welche die Zwischenplatte 23 und den Zylinder­ flansch 21 aufeinander zu vorspannen. Der Ringspalt zwi­ schen dem Zylinderflansch 21 und der Zwischenplatte 23 ist rundum durch eine elastische Schutzkappe 25 abgedeckt.

Um Ansätze an den Spreizbacken 14 im Bereich des Kugel­ kopfs 32 herum ist ein Federring 34 gelegt, welcher die Spreizbacken 14 gegen den Kugelkopf 32 spannen und sie nach einer Betätigung wieder in die Ausgangsposition zu­ rückstellen kann. Axiale Anschläge 36 an den Spreizbacken 14 begrenzen die Axialbewegung des Hilfskolbens 12 in Richtung der Bremsscheibe 19.

Die Wirkungsweise der Bremse ist wie folgt:

Beim Treten des Bremspedals 35 baut sich zunächst ein nur geringer Druck von beispielsweise 3 bis 5 bar auf, welcher den Hilfskolben 12 unmittelbar beaufschlagt und über den Keiltrieb 13 sowie die Keil- oder Konus­ flächen 18, 24 die äußere Bremsbacke 16 in Richtung auf die Bremsscheibe 19 verschiebt, bis sie dort zur Anlage kommt. Bei weiterer Drucksteigerung öffnet dann das Schwellenventil 28 und beaufschlagt auch den Hauptkolben 17, welcher aufgrund seiner erheblichen größeren Fläche eine wesentlich größere Kraft auf den Schwimmsattel 15 überträgt als der Hilfskolben 12. Aufgrund der Selbst­ hemmung an den Keilflächen 18, 24 wird jedoch verhindert, daß die größere Kraft des Kolbens 17 den kleinen Kolben 12 in seinen Zylinder 20 zurückweichen läßt.

Der aus Fig. 1 ersichtliche Keilwinkel α des Keiltriebes 13 wird vorzugsweise so groß gewählt, daß an dieser Stelle keine Selbsthemmung eintritt. Der Keilwinkel β der Keil­ flächen 18, 24 ist dagegen so klein gewählt, daß dort in Bremslöserichtung eine Selbsthemmung auftritt. Auf diese Weise wird der Kugelkopf 32 des Hilfskolbens 12 bei einer Bremsung nur wenig belastet.

Der Abstand zwischen dem Hilfskolben 12 und den Anschlägen 36 liegt in der in Fig. 1 gezeigten Bremsen-Lösestellung in der Größenordnung des Lüftspiels, damit nach Überwin­ dung desselben der Hilfskolben 12 an den Anschlägen 36 anliegt und der Spreiztrieb damit neutralisiert ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Bremsenlösestellung liegen die beiden radial gegenüberliegenden Spreizbacken 14 auf der Achse der Anordnung aneinander an. Dadurch wird eine definierte Endlage für die Bremsbacken in Bremsen­ lösestellung sichergestellt.

Fig. 2 zeigt noch schematisch den Innenaufbau des Schwellen­ ventiles 28. Eine mit einem Rückschlagventil 37 ausge­ stattete Ventilplatte 38 ist durch eine Feder 39 entgegen dem Druck aus dem Hauptzylinder 29 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 40 vorgespannt, so daß erst oberhalb eines durch die Kraft der Feder 39 bestimmten Schwellendruckes die Ventilplatte 38 von dem ringförmigen Ventilsitz 40 abheben und so den Durchgang zur Zuleitung 26 zum Hauptzylinder 15 freigeben kann. Das Rückschlagventil 37 wirkt in entgegenge­ setzter Richtung und gibt beim Lösen der Bremse, d. h. beim Absinken des Druckes im Hauptzylinder 29 eine Mittelöffnung 41 in der Ventilplatte 38 frei. Das Rückschlagventil wird in entgegengesetzter Richtung wie die Ventilplatte 38 von einer weiteren Feder 42 beaufschlagt, welche allerdings wesentlich schwächer als die Feder 39 ausgebildet ist.

Wie aus der Zeichnung besonders deutlich ersichtlich ist, baut die Vorrichtung sehr flach, so daß sie sich besonders zur Unterbringung innerhalb der Schüssel eines Fahrzeugrades eignet.

Claims (14)

1. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse mit einer auf der Scheibeninnenseite am Schwimmsattel angeordneten Haupt­ kolben-Zylinder-Anordnung und mit einer auf der Scheiben­ außenseite zwischen dem Schwimmsattel und der zugehörigen Bremsbacke angeordneten Bremslüftspiel-Überwindungsvorrich­ tung, welche eine Hilfskolben-Zylinder-Anordnung mit wesent­ lich geringerer Querschnittsfläche als die Hauptkolben- Zylinder-Anordnung aufweist, die von derselben Druckquelle wie die Hauptkolben-Zylinder-Anordnung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskol­ ben (12) der Hilfskolben-Zylinder-Anordnung die ihr be­ nachbarte Bremsbacke (16) über eine am Schwimmsattel (15) abgestützte Spreizvorrichtung (13, 14, 18, 24, 32) be­ tätigt, deren axialer Kraftverstärkungsfaktor nur so groß ist, wie es für die Erzielung einer Selbsthemmung unter Berücksichtigung der vom Hilfskolben (12) ausgeübten Kraft in Bremslöserichtung erforderlich ist, und daß die Druck­ quelle (29) erst oberhalb eines vorbestimmten Schwellen­ druckes an die Hauptkolben-Zylinder-Anordnung (27) ange­ schlossen ist, so daß oberhalb dieses vorgegebenen Schwellendruckes die Spreizvorrichtung (13, 14, 18, 24, 32) die Kraft der Hauptkolben-Zylinder-Anordnung unmittelbar vom Schwimmsattel (15) auf die Bremsbacke (16) überträgt.

2. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ schnittsfläche der Hilfskolben-Zylinder-Anordnung gerade so groß ist, wie es zum Vorschieben der zugehörigen Bremsbacke (16) unterhalb des Schwellendruckes erforder­ lich ist.

3. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (12) der Hilfskolben-Zylinder-Anordnung über einen Keiltrieb (13) auf wenigstens zwei radial verschiebbare Spreizbacken (14) einwirkt, die ihrerseits keil- oder konusförmig ausgebildet und zwischen dem Schwimmsattel (15) und der Bremsbacke (16) angeordnet sind.

4. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin­ der (20) des Hilfskolbens (12) im Schwimmsattel (15) angeordnet ist und einen den Schwimmsattel (15) innen hintergreifenden Zylinderflansch (21) aufweist, der scheibenseitig eine Keil- oder Konusfläche (24) be­ sitzt, an der die komplementären Keil- oder Konus­ flächen (18) der Spreizbacken (14) anliegen.

5. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schei­ benseitigen Flächen der Spreizbacken (14) eben sind und an einer Zwischenplatte (23) anliegen.

6. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreiz­ backen (14) und die Zwischenplatte (23) durch Federn (22) aufeinander zu vorgespannt sind.

7. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die hydraulische Zuleitung (26) zur Hauptkolben-Zylinder-Anordnung (27) ein Schwellenventil (28) eingeschaltet ist, welches erst oberhalb des vorbestimmten Schwellendruckes öffnet.

8. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung (13, 14, 18, 24, 32) durch eine Federanordnung (22, 34) auf ihre unge­ spreizte Lage zu vorgespannt ist.

9. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden radial einander gegenüber­ liegenden Spreizbacken (14) durch einen Federring (34) aufeinander zu vorgespannt sind.

10. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spreizvorrichtung (13, 14, 18, 24, 32) durch eine ringförmige Schutzkappe (25) zwischen dem Zylinderflansch (21) und der Zwischenplatte (23) abgedichtet ist.

11. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlegebewegung des Hilfskolbens (12) durch einen Anschlag (36) an den Spreizbacken (14) begrenzt ist.

12. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keilwinkel (β) der Spreizbacken (14) die Selbsthemmungsbedingung erfüllt, der Keilwin­ kel (α) des Keiltriebes (13) dagegen nicht.

13. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keilwinkel (α) des Keiltriebes (13) zwischen 30 und 60°, vorzugsweise bei 45° liegt.

14. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keilwinkel (β) der Spreizbacken (14) zwischen 10 und 20°, vorzugsweise bei 15° liegt.