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Selbsttätige mechanische Nachstell-
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vorrichtung für Innenbackentrommelbremsen Die Erfindung bezieht sich
auf eine selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung für Innenbackentrommelbremsen
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Eine derartige Nachstellvorrichtung ist z. B. in der DE-AS 26 44 575
dargestellt und beschrieben.
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Der Abstand zwischen der Trommelwandung und den Bremsbacken einer
Innenbackentrommelbremse soll im nicht gebremsten-Zustand möglichst klein sein,
damit der Bremsflüs sigkeit sbedarf beim Betätigen der Bremse gering ist und der
erforderliche Bremspedalweg klein bleibt.
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Dieser für den Freigang der Bremse erforderliche Abstand zwischen
Bremsbelag und Trommelwandung wird bei Trommelbremsen über der Bremsenmitte parallel
zum Radzylinder gemessen und als Lüftspiel bezeichnet. Er vergrößert sich ständig
durch Verschleiß der Bremsbeläge und der Bremstrommel sowie kurzzeitig auch durch
Ausdehnung der Bremstrommel bei Temperaturanstieg, wobei eine entsprechende Vergußerung
des 3remspedalweges stattfindet.
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Es ist daher allgemein üblich, innerhalb der Innenbackentrommelbremse
eine selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung zum Ausgleich eines übermäßigen
Lüftspiels infolge Bremsbelagverschleißes vorzusehen, so daß zwischen Bremsbelag
und Trommelwand trotz eintretenden Belagverschleißes zu jeder Zeit ein möglichst
kleines Lüftspiel vorliegt.
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Aus der DE-AS 26 44 575 ist eine derartige selbsttätige mechanische
Nachstellvorrichtung bekannt, bei der die Nachstellung mit Hilfe eines selbsthemmend
bemessenen Stellkeiles vorgenommen wird, der zwischen dem einen Ende einer Druckstange
konstanter Länge und einem mit der einen Bremsbacke starr verbundenen Widerlager
angeordnet ist, wobei Widerlager, Stellkeil und Druckstange mit Hilfe einer Anlagefeder
fest miteinander verspannt sind. Erst wenn die Bremsbackenbewegung bei hydraulischer
Betätigung der Bremse infolge Belagverschleißes und/oder wärmebedingter Bremstrommelvergrößerung
größer wird als ein vorgegebenes Soll-lüftspiel, wird die Druckstange gegen die
Wirkung der Anlagefeder vom Stellkeil abgehoben und dadurch die Verspannung zwischen
Stellkeil, Druckstange und Widerlager gelöst, so daß der Stellkeil - ggf. unter
der Einwirkung einer an ihm angreifenden Nachstellfeder - weiter in den sich dabei
vergrößernden Zwischenraum zwischen Druckstange und Widerlager bis zur erneuten
Anlage eindringt und damit eine Nachstellung des Lüftspieles bewirkt.
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Die Größe des möglichen Nachstellbereiches ist durch die Länge des
Stellkeiles gegeben, welche infolge der räumlichen Verhältnisse innerhalb der Innenbackentrommelbremse
begrenzt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Nachstellbereich einer
selbsttätigen mechanischen Nachstellvorrichtung des im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Typs zu vergrößern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung eines oder mehrerer zusätzlicher
Stellkeile mit dem gleichen Keilwinkel, die jeweils nacheinander zur Wirkung gebracht
werden, kann ein sehr großer Nachstellbereich erzielt werden, so daß es auch möglich
ist, diese sowohl bezüglich ihres Material- und Fertigungsaufwandes als auch bezüglich
ihrer Funktion besonders vorteilhafte bekannte Keil-Nachstellvorrichtung bei Innenbackentrommelbremsen
mit sehr starken Bremsbelägen einzusetzen. Darüber hinaus kann - wegen der Möglichkeit,
kürzere Stellkeil einzusetzen - die Druckstange näher zum hydraulischen Bremsbetätigungszylinder
verlegt werden, wodurch der sogenannte C* - Wert (inneres Übersetzungsverhältnis)
der Handbremse vergrößert werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
welches anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt in
schematischer Darstellung Fig. 1 den Blick in das Innere einer Innenbackentrommelbremse
mit einer Nachstellvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 das in Fig. 1 mit II
bezifferte Detail der Nachstellvorrichtung im vergrößerten Maßstab, Fig. 3 eine
Schnittdarstellung entlang der Schnittführung III in Fig. 2 und
Fig.
4 die Draufsicht auf die beiden verwendeten Stellkeile.
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Die innerhalb der nicht weiter gezeigten Bremstrommel befindlichen
beiden Bremsbacken der Trommelbremse sind mit 3 und 4 beziffert. Sie besitzen in
üblicher Weise einen T-förmigen Querschnitt mit einem der Bremstrommel zugewandten
Flansch 3.1 bzw.
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4.1, auf dem der eigentliche Bremsbelag 3.2 bzw. 4.2 befestigt ist,
sowie den mit 3.3 bzw. 4.3 bezifferten Stegen. Die unteren Enden der beiden Bremsbacken
3 und 4 stützen sich in üblicher Weise mit ihrer gewölbten Anlagefläche an einem
Stützlager ab.
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Eine im oberen Bereich der Trommselbremse befindliche Bremsbetätigungsvorrichtung
9, ein hydraulischer Radbremszylinder, steht mit den oberen Enden der beiden Bremsbacken
3 und 4 in Verbindung und überträgt auf diese die von der Bremsanlage erzeugte Bremskraft.
Im gelösten Zustand der Bremse werden die zuvor durch die Bremsbetätigungsvorrichtung
9 an die Bremstrommel angedrückten Bremsbacken 3 und 4 mit Hilfe der mit 8 bezifferten
Rückstellfedern wieder von der Bremstrommel gelöst und aufeinander zubewegt, bis
sie an einer unterhalb der Bremsbetätigungsvorrichtung befindlichen und sich zwischen
den beiden Bremsbacken erstreckenden Druckstange 1 zur Anlage kommen. Der hierbei
zurückgelegte Weg bestimmt das Lüftspiel der Trommelbremse. Die einteilig ausgebildete
Druckstange konstanter Länge ist Teil einer selbsttätigen mechanischen Nachstellvorrichtung
zum Ausgleich eines übermäßigen lüftspiels.
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Sie liegt mit ihrem einen, dem rechten Ende an einem Bremshebel 5
einer Feststellbremse an, der an der rechten Bremsbacke 4 - um den Drehzapfen 14
schwenkbar - angelenkt ist. Falls eine Feststellbremse nicht vorgesehen ist, liegt
sie in entsprechender Weise unmittelbar am Steg 4.3 dieser Bremsbacke an. Mit ihrem
anderen, dem linken Ende liegt die Druckstange 1 an der linken Bremsbacke 3 an,
allerdings nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer Keilvorrichtung.
Diese Keilvorrichtung besteht aus einem ersten Stellkeil 2 und einem zweiten Stellkeil
15. Am Steg 3.3 der den Stellkeilen
zugewandten zweiten Bremsbacke
3 sind ein erstes Widerlager 10 sowie ein zweites Widerlager 11 starr befestigt.
Der erste Stellkeil 2 liegt mit seiner linken Keilfläche am ersten Widerlager 10
und der zweite Stellkeil 15 in entsprechender Weise mit seiner linken Keilfläche
am zweiten Widerlager 11 an.
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Der erste Stellkeil 2 liegt darüber hinaus mit seiner rechten Keilfläche
fest an der Druckstange 1 an. Die Keilwinkel der beiden Stellkeile sind gleich groß
und unter Berücksichtigung der Reibwerte zwischen den Keilflächen einerseits und
der anliegenden Druckstange 1 bzw. den anliegenden Widerlagern 10/11 so bemessen,
daß Selbsthemmung eintritt. Selbsthemmung liegt bei einem Keil bekanntlich vor,
wenn der Keilwinkel α iC' kleiner oder gleich groß dem doppelten Reibungswinkel
#0 ist, wobei für die beiden wirksamen Keilflächen jeweils der gleiche vorausgesetzt
ist. Ergänzt sei, daß sich der Haftreibungswinkel #0 aus der Beziehung µ0 = tan#0
ergibt. Die Haftreibungszahl µ0 hängt von der Oberfläche sowie von der Materialpaarung
der Reibflächen ab. Bei einer Materialpaarung Stahl auf Stahl kann mit µ0 ungefähr
o,1 gerechnet werden, was einen reibungswinkel#0 gleich 60 entspräche. Der Keilwinkelα
könnte unter dieser Annahme zu etwa 120 gewählt werden. Durch die selbsthemmende
Bemessung der Stellkeile ist sichergestellt, daß die räumliche Lage des jeweils
wirksamen Stellkeils innerhalb des Zwischenraums zwischen der Druckstange und dem
zugehörigen Widerlager erhalten bleibt, unabhängig davon mit welcher Kraft die Druckstange
1 bei Betätigung des Bremshebels 5 gegen den Stellkeil gedrückt wird, und in der
Regel auch unabhängig davon, was für Erschütterungen während der Fahrt auf treten.
Die der Druckstange zugewandte Fläche der Stellkeile kann vorteilhaft zusätzlich
mit einer Riefelung versehen werden, durch welche die räumliche Fixierung des Stellkeils
unterstützt wird, weil sie sich bei erstma]iger Betätigung des Bremshebels
5 - z. B. bei der Montage - im Material der Druckstange 1 etwas einprägt, so daß
ein gewisser
- geringer - Formschluß erzielt wird. Eine solche
Riefelung, bei der es sich nicht etwa um eine kleine Verzahnung üblicher Art handelt,
reicht aus, um eine ungewollte räumliche Verlagerung des Stellkeils auch bei den
während des Fahrbetriebes auftretenden stärksten dynamischen Beanspruchungen (Durchfahren
von Schlaglöchern etc.) der Bremse zu verhindern.
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Eine Anlagefeder 6 greift mit ihrem einen Ende an der Druckstange
und mit ihrem anderen Ende an der zweiten Bremsbacke 3 an, wodurch der erste Stellkeil
2 mit derDruckstange 1 sowie mit dem Widerlager 10 fest verspannt wird. Zusätzlich
wirkt bei nicht betätigter Bremsbetätigungsvorrichtung 9 noch die Kraft der Rückstellfeder
8, die an den beiden Bremsbacken angreift, auf diese Keilverbindung ein. Infolge
der festen Verspannung zwischen Widerlager, Stellkeil und Druckstange wird die Druckstange
bei hydraulischer Betätigung der Bremse zusammen mit der zweiten Bremsbacke 3 nach
links bewegt, wobei sich die erste Bremsbacke 4 mit dem daran angelenkten Bremshebel
5 vom rechten Ende der Druckstange 1 fortbewegen.
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Bei nicht betätigter Festellbremse wird der Bremshebel 5 durch die
auf dem nicht weiter bezeichneten Bremsseil befindliche Druckfeder 13 gegen die
rechte Bremsbacke 4 gedrückt und damit in seiner Lage fixiert. Bei nicht betätigter
hydraulischer Bremsbetätigungsvorrichtung 9 liegt er daher unter der Wirkung der
über die Bremsbacke 4 auf ihn einwirkenden Rückatellfeder 8 am rechten Ende der
Druckstange 1 an. Durch die wirksame Länge der Druckstange, d. h.
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durch die Länge von Druckstange und wirksamer Keilstärke, wird also
die Größe des Lüftspieles begrenzt, da die beiden Bremsbacken 3 und 4 jeweils nur
so weit zurückgezogen werden können, bis sie an der Druckstange zur Anlage kommen.
Am von der Keilvorrichtung abgewandten rechten Ende der Druckstange 1 ist eine Anschlag-
und Mitnahmevorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die Verspannung zwischen Stellkeil,
Druckstange und Widerlager gelöst wird, wenn
bei hydraulischer
Betätigung der Bremse das Sollüftspiel überschritten wird. Diese Anschlag- und Mitnahmevorrichtung
besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem hakenförmig abgewinkelten Fortsatz
7 der Druckstange, der mit einem dem Sollüftspiel proportionalen Spiel s um den
Bremshebel 5 herumgreift, was in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Falls kein Bremshebel
vorhanden ist, kann ein solcher Fortsatz mit entsprechendem Spiel in ein im Steg
4.3 der ersten Bremsbacke angeordnetes Langloch hineingreifen.
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Beim Betätigen der Bremsbetätigungsvorrichtung 9 werden die beiden
Bremsbacken 3 und 4 gegen die Wirkung der Rückstellfedern 8 auseinandergedrückt.
Durch das Auseinanderbewegen der beiden Bremsbacken hebt der über die Druckfeder
13 an der Bremsbacke 4 fixierte Bremshebel 5 vom rechten Ende der Druckstange 1
ab, wodurch sich der Spalt s zwischen dem Fortsatz 7 der Druckstange und dem Bremshebel
5 verringert. Die Verspannung des Stellkeils mit der Druckstange 1 und dem zugehörigen
Widerlager bleibt vom Auseinanderstreben der beiden Bremsbacken zunächst unbeeinflußt,
da diese Verbindung durch die Anlagefeder 6 fest zusammengehalten wird. Erst wenn
die Bremsbackenbewegung durch Belagverschleiß etc. größer wird als das durch den
Spalt s vorgegebenen Sollüftspiel und der Bremshebel 5 dadurch mit seiner rechten
Seite am Fortsatz 7 der Druckstange 1 zur Anlage kommt, wird die Druckstange 1 gegen
die Wirkung der Anlagefeder 6 vom gerade wirksamen Stellkeil abgehoben und die Verspannung
zwischen Stellkeil, Druckstange und Widerlager gelöst. Der Stellkeil kann dann unter
der Einwirkung der an ihm angreifenden Nachstellfeder 12 weiter in den sich dabei
vergößernden Zwischenraum zwischen Druckstange und Widerlager bis zur erneuten Anlage
eindringen, wodurch eine Nachstellung bewirkt wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die am Stellkeil 2 angreifende
Nachstellfeder 12 als Zugfeder ausgebildet. Es versteht sich, daß
eine
entsprechende Federwirkung auch durch eine am oberen Ende des Stellkeilsangreifende
Druckfeder erzielt werden kann.
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Es versteht sich weiterhin, daß die angestrebte Wirkung abweichend
von der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auch mit einem sich nach oben verjüngenden
Keil, der mittels einer Federvorrichtung von unten nach oben gedrückt wird, erzielt
werden kann. Wenn der Stellkeil wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, d. h. von oben
nach unten, eingebaut ist, kann ggf. auch auf die im Ausführungsbeispiel verwendete
Nachstellfeder 12 verzichtet werden, weil der Stellkeil bei abhebender Druckstange
bereits aufgrund seines Eigengewichtes nach unten strebt und weil andererseits ein
Nachobenwandern während des normalen Betriebes durch die Selbsthemmung des Stellkeils
im Prinzip verhindert wird. Im Hinblick darauf, daß Innenbackentrommelbremsen während
des normalen Betriebes starken Erschütterungen und groben Verschmutzungen ausgesetzt
sind, ist es jedoch von Vorteil,wie gezeigt, eine Nachstellfeder zu verwenden.
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Mit zunehmendem Belagverschleiß wird der Stellkeil 2 entsprechend
den zuvor geschilderten Abläufen zum Ausgleich des Belagverschleißes tiefer in den
Zwischenraum zwischen Druckstange 7 understem Wiederlager 10 eindringen und zwar
so lange, bis die Arretiervorrichung -z.B. ein sich quer zum Keil erstreckender
Stift 19 - an der Druckstange 1 aufliegt. Spätestens zu diesem Zeitpunkt wird der
bezüglich der Nachstellung bisher passive zweite Stellkeil 15 aktiviert. Die kleinste
Keilbreite a dieses meiten Stellkeils 15 ist nämlich etwas kleiner oder allenfalls
gleich groß bemessen wie die größte zur Wirkung zu bringende Keilbreite b des ersten
Stellkeils 2. Der zweite Stellkeil besitzt im unteren Bereich nämlich eine Einschnürung
16, so daß der für die Nachstellung bedeutsame eigentliche Keilbereich des zweiten
Stellkeils 15 bis zu diesem Zeitpunkt, ohne in Aktion treten zu können, lediglich
von oben auf der Druckstange 1 auflag. Mit einem schmalen
unteren
Fortsatz 18, an der eine zweite Nachstellfeder 17 angreift, greift der zweite Stellkeil
15 dabei durch einen entsprechend vorgesehenen Schlitz der Druckstange 1 nach unten
durch. Die Breite c dieses Fortsatzes ist höchstens so groß wie die kleinste zur
Wirkung gelangenden Keibreite d des ersten Stellkeils, so daß zunächst in jedem
Falle ausschließlich der erste Stellkeil mit der Druckstange und dem zugehörigen
Widerlager verspannt wird, während der zweite Stellkeil mit seinem Fortsatz 18 drucklos
zwischen dem zweiten Widerlager und der entsprechenden Aussparung der Druckstange
gelagert ist, was aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die dem zweiten Widerlager 11 zugekehrte
Seite des Fortsatzes 18 bildet eine Verlängerung der eigentlichen Keilfläche des
zweiten Stellkeils.
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Der zweite Stellkeil muß am zugehörigen zweiten Widerlager 11 gefesselt
werden, damit er nicht von diesem während seiner passiven Phase, d.h. so lange er
nicht nachstellend in Eingriff ist, nur begrenzt abheben kann. Diese Fesselung kann
beispielsweise mit Hilfe einer Federvorrichtung o. ä. geschehen, die auf ihn eine
auf das zweite Widerlager 11 zugerichtete Kraft ausübt.
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Diese Fesselung muß zumindest so lange geschehen, bis der erste Stellkeil
2 infolge des Belagverschleißes so tief in den Zwischenraum zwischen Druckstange
1 und dem ersten Widerlager 10 eingedrungen ist, daß seine wirksame Keilbreite gerade
der kleinsten Keilbreite a des zweiten Stellkeils 15 entspricht und dieser beginnt,
in den Spalt zwischen Druckstange 1 und zweitem Widerlager 11 einzudringen, was
die Ablösung des ersten Stellkeils 2 einleitet. Bei weiterem Belagverschleiß bleibt
der erste Stellkeil 2 mit seiner Arretiervorrichtung 19 an der Druckstange hängen,
so daß zum Nachstellen nur noch der zweite, breitere Stellkeil 15 wirksam ist.
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Mit Vorteil werden während eines gewissen Überlappungsbereiches beide
Stellkeile beim Nachstellen zur Wirkung gebracht, um eine einwandfreie Ablösung
mit Sicherheit zu gewährleisten.
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Bei Betrachtung der Fig. 4 ist leicht zu erkennen, daß der zweite
Stellkeil 15 von der Geometrie her eine nahtlose Verlängerung des ersten Stellkeils
2 nach oben darstellt. In entsprechender Weise ist es möglich, einen zusätzlichen
dritten und ggf. einen vierten Stellkeil vorzusehen, die jeweils den gleichen Keilwinkel
αaufweise müssen, bezüglich ihrer Breite aber jeweils auf den Stellkeil zuvor
aufbauen, wobei das zugehörige Widerlager und die entsprechende Aussparung der Druckstange
1, wie in Fig. 3 erkennbar jeweils so bemessen sind, daß die wirksame Keilfläche
des Folgekeils jeweils gerade dann in den Zwischenraum zwischen Druckstange und
zugehörigem Widerlager eindringt wenn der zuvor wirksame Stellkeil seine größte
zur Wirkung zu bringende Keilbreite erreicht hat.