DE3725624A1 - Bremsanlage fuer nutzfahrzeuge - Google Patents

Description

Mit der Bremsanlage für Nutzfahrzeuge nach Hauptpatent P 37 05 911.4 werden gegenüber gegenwärtigen Bremsanlagen eine Anzahl von Verbesserungen erzielt, die die aktive Fahrzeug­ sicherheit erhöhen und die Umweltbelastung durch verminderten Belagabrieb sowie Verwendung asbestfreier Reibbeläge senken.

Durch die Verwendung von Vollbelagscheibenbremsen mit vier, den Reibbelag tragenden Bremsscheiben und zwei direkt pneuma­ tisch betätigbaren Zuspanneinrichtungen bei jeder Radbremse werden in Verbindung mit der Ansteuerung der Zuspanneinrich­ tungen durch zwei unabhängige, vom Fahrer getrennt zu betäti­ gende Zweikreis-Bremsventile gegenüber bisherigen Bremsanlagen die folgenden Vorteile erreicht:

• - sowohl für die Betriebsbremsung als auch für die Hilfsbrem­ sung werden alle Radbremsen herangezogen
• - die direkt pneumatisch betätigten Zuspanneinrichtungen er­ geben einen praktisch hysteresefreien Bremsmomentenauf- und -abbau, wie er für die Erreichung hoher Regelfrequenzen mit genauer Nachführung des Bremsmomentes für die Antiblockier­ bremsregelung notwendig ist. Mechanische Bremsbetätigungen weisen demgegenüber eine grosse Hysterese auf, die eine zeit­ verschobene Bremsmomentennachführung bei der Druckregelung durch das Antiblockiersystem bewirken und somit eine schnelle und exakte Blockierregelung unmöglich machen
• - die Vollbelagscheibenbremsen vereinigen den gegenüber zylin­ drischem Reibschluss vorteilhaften ebenen Reibschluss, wie er auch bei Teilbelagscheibenbremsen gegeben ist, mit einer grösseren Reibbelagfläche, als sie die in dieser Hinsicht den Teilbelagscheibenbremsen überlegenen Trommelbremsen auf­ weisen. Dadurch ergeben sich niedrige spezifische Belag­ flächenleistungen, die im Zusammenwirken mit der wirkungs­ vollen, der Teilscheiben- und Trommelbremse überlegenen Kühlwirkung zu niedrigen Temperaturen und somit zu grossen Belagstandzeiten führen
• - durch die Anwendung von direkt pneumatisch betätigten Zu­ spanneinrichtungen entfallen Membran- und Tristopzylinder sowie die mechanischen Uebertragungselemente zur Bremsen­ betätigung, wodurch Gewicht und Aufwand eingespart wird
• - durch die Verbindung der beiden Zuspanneinrichtungen einer Radbremse über ein Sperrventil, welches bei Ausfall einer Zuspanneinrichtung diese vom Bremskreis abtrennt, wird ein völliger Bremskreisausfall verhindert und weitere Betriebs-, wie auch Hilfsbremsungen mit 7/8 der Bremskraft der intakten Anlage ermöglicht
• - die gute Wärmeabführung der Vollbelagscheibenbremse erlaubt die Benutzung der Radbremsen für Dauerbremsungen. Dies er­ laubt den Verzicht auf getrennte Dauerbremseinrichtungen und ergibt erhebliche Einsparungen an Gewicht, Aufwand und Kosten.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Feststelleinrichtung für die Bremsanlage nach Hauptpatent P 37 05 911.4, mit welcher das Fahrzeug mechanisch festgesetzt werden kann und welche nicht auf die Radbremsen, sondern direkt auf die Radnaben der festzustellenden Räder wirkt.

Bei der Anordnung einer Feststelleinrichtung, welche über den Antriebsstrang auf die Räder wirkt (z.B. am Getriebeausgang), besteht bei dazwischen geschaltetem Differentialgetriebe die Gefahr, dass bei fehlender Differentialsperre und der Aufhebung einer Radabstützkraft, beispielsweise durch Anhebung dieses Fahrzeugrades beim Radwechsel, die Feststellung des anderen Rades der Achse und somit des Fahrzeuges unwirksam wird.

Im weiteren müssen die Einrichtungen zur Feststellung der Räder im Ringzylinderraum zwischen Radfelge und Achskörper im axialen Bereich der Radfelge derart angeordnet sein, dass ein Belagwechsel ohne Demontage der Radnaben möglich ist.

Die erfindungsgemässe Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, dass die Feststelleinrichtung radial innerhalb der Radbremse im axialen Bereich der Radfelge zwischen dem mit dem Achskörper verbundenen Bremsträger und dem Achskörper an­ geordnet ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung stützt der Bremsträger das Reaktionsmoment sowohl der Radbremse als auch das der Feststelleinrichtung ab.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die zur Feststellung des Rades dienenden Teile der Feststelleinrichtung im geschmier­ ten Raum untergebracht.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Feststellmoment für das Rad durch Formschluss erzeugt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird der zur Feststellung erforderliche Formschluss durch eine Zahnkupplung hergestellt, welche aus zumindestens einer mit der Radnabe verbundenen, mit umlaufenden, zumindest einseitig stirnverzahnten Feststell­ scheibe und zumindest einer axial beweglichen, sich am fest­ stehenden Bremsträger in Umfangsrichtung abstützenden, ein­ seitig stirnverzahnten Abstützscheibe besteht und deren Stirn­ verzahnungen Zähne mit einem von Null verschiedenen Flankenwinkel aufweisen.

In noch weiterer Ausbildung der Erfindung übernimmt ein mit Druckmittel lösbarer Federspeicher die Schliessung der Zahn­ kupplung durch Verschiebung der axial beweglichen Abstütz­ scheibe und die Abstützung der durch den Zahnflankenwinkel der stirnseitigen Zähne von Feststell- und Abstützscheibe er­ zeugten axialen Trennkraft.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Flankenwinkel der Zähne der Stirnverzahnungen von Feststell- und Abstützscheibe derart festgelegt, dass die erzeugte, auf die axial bewegliche Abstützscheibe wirkende Trennkraft bei einem bestimmten Ab­ stützmoment grösser wird als die aus der Federkraft des Feder­ speichers und den Reibungskräften von Feststell- und Abstütz­ scheibe gebildete Gegenkraft.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind im Bremsträger, am Umfang verteilt angeordnet, über Federn geschlossen gehaltene, durch Druckmittel lösbare Riegel angebracht.

Durch die erfindungsgemässe Lösung wird die Voraussetzung ge­ schaffen, Feststelleinrichtungen platzsparend im Rad in Ver­ bindung mit einer Radbremse unterzubringen und die Räder direkt über die Radnaben festzustellen. Die Ausnutzung des Raumes zwischen Bremsträger und Achskörper zur Anordnung der Radfest­ stelleinrichtung ermöglicht die Zusammenfassung von Feststell­ einrichtung und Bremsträger zu einer gewichtssparenden, kosten­ günstigen Baugruppe und ergibt eine einfache Abdichtungsmöglich­ keit dieser Baugruppe gegen den Umgebungsraum. Die mechanisch wirkende Feststelleinrichtung ist auf diese Weise im geschmier­ ten Raum, geschützt vor Umwelteinflüssen, angeordnet. Mechani­ sche, aus dem Felgenringraum des Rades herausragende Betäti­ gungselemente sind vermieden.

Der Gegenstand der Erfindung eignet sich deshalb auch zur An­ wendung in Verbindung mit einer hydraulisch betätigten Trommel­ bremse, wobei der die Feststelleinrichtung aufnehmende Brems­ träger zugleich als Bremsbackenhalter der Trommelbremse ausge­ bildet ist.

Erfindungsgemäss wird die Uebertragung von grossen Feststell­ momenten durch eine wenig aufwendige, in kleinem Bauraum un­ tergebrachte Einrichtung erreicht und gleichzeitig ein Schutz gegen die Ueberlastung der Feststelleinrichtung geschaffen.

Die am Bremsträger angeordneten Riegel verhindern ein unbeab­ sichtigtes Schliessen der Feststelleinrichtung, welches bei fahrendem Fahrzeug durch Verlust von Druckluft aus dem Druck­ raum des gespannten Federspeichers auftreten könnte. Dadurch würde die Gefahr bestehen, dass durch Schliessung der Zahn­ kupplung ein Blockieren der Räder während der Fahrt eintreten könnte.

In der Abbildung Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin­ dungsgegenstandes wiedergegeben. Dargestellt ist ein Teilquer­ schnitt durch die Radbremse und die Feststelleinrichtung einer Hinterradnabe. In Fig. 2 ist ein in Fig. 1 der Uebersicht­ lichkeit halber im Bremsträger nur gestrichelt angedeutete Verriegelungseinrichtung für den Federspeicher getrennt ver­ anschaulicht.

In der Abbildung Fig. 1 ist mit 1 die die Hinterräder tragende Radnabe, welche mittels Kegelrollenlager 2 auf dem Achskörper 3 gelagert ist, gekennzeichnet. Mit dem Achskörper verschweisst ist der Ring 5, mit welchem durch die Schrauben 4 der Brems­ träger 6 verbunden ist. Auf dem Bremsträger sitzen axial beweg­ lich die die Reibbeläge tragenden Bremsscheiben 8 bis 11 der Radbremse, welche sich bei der Bremsung in Umfangsrichtung an den Nocken 7 abstützen und ihre Umfangskraft auf den Brems­ träger 6 übertragen.

Das aus drei Teilen bestehende, mit dem Rad umlaufende Brems­ gehäuse der Radbremse ist in der Abbildung Fig. 1 nur teil­ weise dargestellt. Es besteht aus dem Deckel 12, der durch Rippen innenbelüfteten Gehäusemittelscheibe 13 und dem Aussen­ deckel 14, die, miteinander verbunden, an die Radnabe 1 ge­ schraubt sind.

Zwischen den Bremsscheiben 8 bis 11 sind die beiden vom Brems­ träger 6 getragenen, in Umfangsrichtung feststehenden Zuspann­ einrichtungen angeordnet, die aus jeweils zwei, im Querschnitt Z-förmigen Ringen 15, 16 und 17, 18 zusammengesetzt sind. Die Abdichtung ihrer Z-förmigen, mit Druckluft beaufschlagbaren Betätigungsräume erfolgt durch Dichtungen 19 bis 22. Werden die Druckräume der Zuspanneinrichtungen für die Bremsung be­ lüftet, so gleiten die Z-förmigen Ringe 15 bis 18 axial aus­ einander und pressen die Bremsscheiben 8 bis 11 mit den Reib­ belägen gegen die vier Gehäuseflächen, wodurch das Bremsmoment erzeugt wird.

Die auf die Radnabe 1 wirkende Feststelleinrichtung ist aus den mit den Rädern umlaufenden, sowie den feststehenden, die Abstützung des Feststellmomentes übernehmenden Bauteilen und den Betätigungselementen zusammengesetzt.

Umlaufende Bauteile sind der durch Schrauben 24 mit der Rad­ nabe 1 verbundene Nabenflansch 23 sowie die über die Wellenver­ zahnung 30 mit dem Flansch 23 in Umfangsrichtung formschlüssig verbundene, axial beweglich angeordnete Feststellscheibe 31. Die Feststellscheibe weist stirnseitig Radialverzahnungen 33 mit feiner Teilung auf und wird durch die Faltenbalgfeder 34 zur Festlegung ihrer axialen Lage gegen den Sprengring 32 ge­ drückt. An den Flansch 23 gesetzt ist zusätzlich das stirn­ verzahnte Polrad 28, welches mit dem am Bremsträger befestig­ ten Sensor 29 die Raddrehzahlangaben für die Antiblockierbrems­ regelung liefert.

Der Ringzylinderraum zwischen Achskörper 3 und Innenzylinder­ fläche des Bremsträgers 6, in welchen der die Feststellscheibe 31 tragende Nabenflansch 23 hineinragt, ist an den Schmierraum der Nabe 1 angeschlossen und durch die Wellendichtung 26 abge­ schlossen. Zur Abdichtung dieses Raumes dient ferner der Dicht­ ring 25 zwischen Nabenflansch und Nabe. In dem Ringzylinder­ raum sind, in Umfangsrichtung abgestützt, in eine Innenver­ zahnung des Bremsträgers 6, axial gehalten durch Sprengring 39 und Faltenbalgfeder 34, die einseitig mit einer Stirnver­ zahnung ausgerüstete Abstützscheibe 37 und auf der anderen Seite der Feststellscheibe 31 die axial verschiebbare, eben­ falls mit Stirnverzahnung 36 ausgerüstete Abstützscheibe 35 gesetzt.

In der dargestellten Stellung der Abstützscheibe ist die Fest­ stelleinrichtung gelöst, die Verriegelungseinrichtung, in Fig. 2 in einem getrennten Schnittbild veranschaulicht, ist zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Bewegung des Federspei­ chers 44 eingerückt. Das Ringzylindergehäuse 43, welches das den Federspeicher bildende Tellerfederpaket 44 umfasst, ist durch Druckluft, welche über den gestrichelt dargestellten Stutzen 55 und die Leitung 54 in den Druckraum 49 zwischen die beiden, durch Dichtungen 45 und 48 bzw. 51 und 53 abgedichteten Ringkolben 46 und 50 geführt wird in der Ausgangslage fest­ gehalten.

In der Ausgangslage, d.h. in der Lösestellung der Feststell­ einrichtung, ist also das sich am Ringzylindergehäuse 43 und an dem in einer Nut des Bremsträgers sitzenden Sprengring 47 abstützende Tellerfederpaket 44 gespannt, der Druckraum 49 belüftet. Der mit dem Ringzylindergehäuse 43 axial über den Sprengring 52 verbundene Kolben 50 liegt am rückwärtigen An­ schlag, welcher von der der Verschraubungsfläche gegenüberlie­ genden Fläche des Bremsträgers gebildet wird, an. Die Abstütz­ scheibe 35 befindet sich durch die Wirkung der Feder 41 eben­ falls in der dargestellten Ausgangsstellung. Ebenso die Ab­ stützscheibe 37. Die umlaufende Feststellscheibe 31 ist durch die Faltenbalgfeder 34 gegen den Sprengring 32 gedrückt und weist gegenüber den beiden Abstützscheiben 35 und 37 einen aus­ reichenden axialen Abstand auf.

Der gestrichelt dargestellte Bolzen 42 verbindet das Ringzy­ lindergehäuse 43 mit der in Umfangsrichtung fixierten Abstütz­ scheibe 35 und sorgt dafür, dass sich die Ausnehmung im aussen­ liegenden zylindrischen Wulst des Ringzylindergehäuses 43, in welche der Riegel 58 eingreift, nicht verdrehen kann.

Der Riegel 58 ist in Fig. 2 mit seinen Betätigungselementen näher dargestellt. Es ist die ausgerückte Stellung verdeutlicht, die der Riegel bei festgestellter Radnabe 1 einnimmt. Der Rie­ gel 58 ist in eine radiale Bohrung des Bremsträgers 6 gesetzt und als Stufenkolben ausgebildet, der einseitig über die, an der Fläche 60 angreifende Druckfeder 62 und die von der Hülse 65 geführte Druckfeder 66, belastet wird. Die Druckfedern 62 und 66 stützen sich über den Verschlussdeckel 67 und den Spreng­ ring 68 am Bremsträger ab. Der Stufenkolben bildet zusammen mit der Bohrung im Bremsträger einen Druckraum 69, welcher durch die Ringdichtungen 59 und 61 abgedichtet ist und dem, über den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stutzen 56 und die Bohrung 57, Druckluft zugeführt werden kann. Zur Sicher­ stellung der Umfangslage des Riegels 58 greift ein bolzenför­ miger Fortsatz 63 in die exzentrisch liegende Bohrung 64 ein. Wird der Druckraum 69 entlüftet, so drücken die Federn 62 und 66 den Riegel in die Verriegelungslage, in der er das Ringzy­ lindergehäuse 43 gegen die Kraft des Federpakets 44 abstützt. Aus Gründen der gleichmässigen Belastung des Ringzylinderge­ häuses 43 sind mehrere, am Umfang des Bremsträgers verteilt angeordnete Riegel vorgesehen.

Die Feststellung der Räder, d.h. die Betätigung der Feststell­ einrichtung, wird nur bei Stillstand des Fahrzeugs vollzogen. Dies wird durch eine Einrichtung sichergestellt, welche den Fahrzustand des Fahrzeugs vorzugsweise durch eine Drehzahl­ messung aufnimmt und die Ventilschaltung zur Entlüftung des Druckraumes 49 und Belüftung des Raumes 69 erst bei stillstehen­ dem Fahrzeug freigibt.

Auslösen kann der Fahrer die Betätigung der Feststelleinrich­ tung beispielsweise durch eine Druckknopfschaltung am Armaturen­ brett. Steht das Fahrzeug, so wird über ein Ventil der Druck­ raum 69 belüftet, d.h. die Riegel 58 gelöst und die axiale Be­ wegungsmöglichkeit des Ringzylindergehäuses 43 freigegeben. So­ dann wird über ein Ventil der Raum 49 entlüftet, worauf sich das Federpaket 44 entspannt und die Abstützscheibe 35 durch das Gehäuse 43 gegen die Feststellscheibe 31 gedrückt, diese axial mitgenommen und zur Anlage an der Abstützscheibe 38 ge­ bracht wird. Die Stirnverzahnungen der Feststell- und Abstütz­ scheiben greifen ineinander und stellen die Radnabe 1 durch Formschluss fest.

Claims (8)

1. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Hauptpatent P 37 05 911.4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrich­ tung (31 bis 53) radial innerhalb der Radbremse (12 bis 22) im axialen Bereich der Radfelge zwischen dem mit dem Achskörper (3) verbundenen Bremsträger (6) und dem Achs­ körper (3) angeordnet ist.

2. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (6) das Reaktions­ moment sowohl der Radbremse (12 bis 22) als auch das der Feststelleinrichtung (31 bis 53) abstützt.

3. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die zur Feststellung des Rades dienenden, bewegten Teile der Feststelleinrichtung (31 bis 53) im geschmierten Raum untergebracht sind.

4. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, dass das Feststellmoment durch Form­ schluss erzeugt wird.

5. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, dass der zur Feststellung erforder­ liche Formschluss durch eine Zahnkupplung hergestellt wird, welche aus zumindestens einer mit der Radnabe (1) verbun­ denen, mit umlaufenden, zumindest einseitig stirnverzahnten Feststellscheibe (31, 33) und zumindest einer axial beweg­ lichen, sich am feststehenden Bremsträger (6) in Umfangs­ richtung abstützenden, einseitig stirnverzahnten Abstütz­ scheibe (35, 36; 37, 38) besteht und deren Stirnverzahnun­ gen Zähne mit einem von null verschiedenen Flankenwinkel aufweisen.

6. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass ein mit Druckmittel lösbarer Federspeicher (44) die Schliessung der Zahnkupplung (31, 35, 37) durch Verschieben der axial beweglichen Abstütz­ scheibe (35) und die Abstützung der durch den Zahnflanken­ winkel der Stirnverzahnung von Feststellscheibe (31) und Abstützscheiben (35, 37) erzeugten axialen Trennkraft über­ nimmt.

7. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel der Zähne der Stirnverzahnungen (33, 36, 38) von Feststellscheibe (31) und Abstützscheiben (35, 37) derart festgelegt ist, dass die erzeugte, auf die axial bewegliche Abstützscheibe (35) wirkende Trennkraft bei einem bestimmten Abstützmoment grösser wird als die aus der Federkraft des Federspeichers (44) und den Reibungskräften von Feststellscheibe (31) und Abstützscheiben (35, 37) gebildeten Gegenkraft.

8. Bremsanlage für Nutzfahrzeuge, nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass im Bremsträger (6) am Umfang gleichmässig verteilt, über Federn (62, 66) geschlossen gehaltene, durch Druckmittel lösbare Riegel (58) angebracht sind.