Nachstellvorrichtung für eine Scheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Nachstellvorrichtung für eine Scheibenbremse, insbesondere pneumatisch betätigte Scheibenbremse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nachstellvorrichtungen für Scheibenbremsen gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Aus der DE 10 2004 037 771 Al ist eine Nachstellvorrichtung für eine Scheiben- bremse bekannt, wobei hier auf diese Schrift vollinhaltlich Bezug genommen wird. Sie ist für eine pneumatisch betätigte Scheibenbremse, insbesondere in Schiebesattelaus- führung, geeignet. Weiterhin ist sie aber auch in pneumatisch betätigten Fest- oder Schwenksattelscheibenbremsen verwendbar.

Pneumatisch betätigte Scheibenbremsen gehören mittlerweile zur Standardausrüstung bei schweren Nutzfahrzeugen.

Derartige Scheibenbremsen benötigen zur Erzeugung der geforderten Zuspannkraft, eine mechanische übersetzung, da die Kraft der pneumatisch beaufschlagten Bremszy- linder wegen des Druckniveaus (derzeit ca. 10 bar) und der limitierten Baugröße der Bremszylinder beschränkt ist. Bei den derzeit bekannten pneumatisch betätigten Scheibenbremsen finden sich übersetzungsverhältnisse zwischen 10:1 und 20: 1. Die Kolbenhübe der Bremszylinder bewegen sich zwischen 50 und 75 mm, damit ergeben sich Zuspannwege zum Andrücken der Bremsbeläge an die Bremsscheibe von etwa 4 mm.

Die Reibmaterialdicke der Bremsbeläge liegt im Bereich von 20 mm, da 2 Beläge eingebaut sind ergibt sich somit, ohne Berücksichtigung des Scheibenverschleißes, ein Verschleißweg von etwa 40 mm. Dieser Weg ist um ein Vielfaches größer als der o. e. Zuspannweg. Es besteht daher die Notwendigkeit die Bremse mittels einer Vorrichtung, dem Belagverschleiß entsprechend, nachzustellen. Stand der Technik ist eine automatisch arbeitende Verschleißnachstellung, damit wird erreicht, dass das so genannte Lüftspiel, damit ist der Spalt zwischen den Bremsbelägen und der Bremsschei-

be im unbetätigten Zustand gemeint, unabhängig vom Verschleißzustand und Verschleißverhalten der Bremsbeläge, konstant gehalten wird.

Sehr häufig findet man in Nutzfahrzeugen Scheibenbremsen, welche über einen Nachsteller verfügen, der konzentrisch im Hohlraum eines Gewindestempels angeordnet ist und exzentrisch über ein Antriebselement (zum Beispiel Schaltfmger oder Zahnrad) vom Bremshebel angetrieben wird. Bei einem Bremsvorgang führt der mit der Kolbenstange des Bremszylinders gekoppelte Bremshebel eine Drehbewegung aus. Bevor über den Koppelmechanismus der Nachstellung (zum Beispiel Schaltgabel und Schalt- fϊnger oder Zahnrad) die Drehbewegung des Hebels in den Nachsteller eingeleitet wird, muss ein so genannter Leerweg überwunden werden. Dieser Weg ist für die Größe des so genannten Lüftspiels ausschlaggebend, da während dieser Bewegung die Nachstellung nicht aktiviert wird, und der Zuspannweg damit das Lüftspiel darstellt. Nach überwinden dieses Leerwegs wird der Nachsteller in eine Drehbewegung versetzt, und durch die Koppelung mit dem Gewindestempel bzw. -röhr wird ein Nach- Stellvorgang eingeleitet.

Die DE 10 2004 037 711 Al beschreibt einen solchen Nachsteller, der in Fig. 5 gezeigt ist. Er besteht im Wesentlichen aus folgenden Funktionselementen:

• Welle 2 • Lagerscheibe 3

• Axiallager 5

• Bundbuchse, bzw. Distanzhülse 19

• Schaltgabel, bzw. Antriebsring 6

• Kugelrampenkupplung 7 • Konuskupplung 17

• Zylinderfeder 12

Hinsichtlich der Beschreibung wird auf die DE 10 2004 037 711 Al verwiesen.

Die Nachstellvorrichtung muss im Wesentlichen zwei Funktionen erfüllen: 1. die automatische Lüftspieleinstellung

2. die manuelle Rückstellung der Nachstellmechanik beim Erneuern der Bremsbeläge.

Beim Zurückdrehen wird die Nachstellvorrichtung per Hand mit einem Schraubenschlüssel von der so genannten Verschleißstellung in die Ausgangsstellung zurückgedreht. Hierbei muss die Nachstellvorrichtung gegen die Sperrrichtung des Freilaufs verdreht werden. Da der Freilauf aber eine 100%-ige Sperrwirkung besitzt, ist ein Zurückdrehen nicht ohne besondere konstruktive Maßnahmen möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Nachstellvorrichtung mit verbesserte manueller Rückstellung bereitzustellen, wobei die obigen Nachteile entfallen bzw. bedeutend verringert und weitere Vorteile geschaffen sind.

Die Aufgabe wird durch eine Nachstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Aufgabe wird auch durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Demgemäß ist eine Nachstellvorrichtung zur Nachstellung eines Verschleißes von Bremsbelägen und Bremsscheibe einer pneumatisch betätigten Scheibenbremse mit einer drehhebelbetätigten Zuspannvorrichtung, die vorzugsweise in eine Stellspindel der Scheibenbremse einsetzbar und an einem Bremssattel der Scheibenbremse mittels einer Lagerscheibe anbringbar ist, wobei axial auf einer Seite eines Antriebsrings ein Axiallager und axial auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsrings eine Kugelrampenkupplung mit Freilauffunktion ausgebildet ist; die Kugelrampenkupplung Kugeln, eine axial zwischen dem Axiallager und ihren Kugeln antriebsseitig angeordneten Antriebsbuchse und einen abtriebsseitigen Kupplungsring aufweist, eine Konuskupplung zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsring und einer Federhülse für eine Zylinderfeder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der abtriebsseitige Kupplungsring für einen durch zumindest einen feststehenden Anschlag begrenzten Arbeitsdrehwinkel α _A ausgebildet ist.

Unter dem Arbeitsdrehwinkel ist der Drehwinkel zu verstehen, um welchen die Nach- Stellvorrichtung bei einem automatischen Nachstellvorgang während eines Bremsvorgangs verdreht wird.

Dadurch wird es erreicht, dass beim Zurückdrehen die Sperrwirkung des Freilaufs für diesen Betriebsfall aufgehoben wird, indem der abtriebsseitige Kupplungsring am Verdrehen gehindert wird, was durch einen feststehenden Anschlag möglich ist. Gleichzeitig wird ein begrenzter Arbeitsdrehwinkel geschaffen, der in entgegengesetzter Drehrichtung des abtriebsseitigen Kupplungsrings die automatische Nachstellung gestattet.

Diese Konstruktion bietet folgende Vorteile

• Relativ geringer Kraftaufwand beim manuellen Zurückdrehen, da keine Last- Schaltkupplung überwunden werden muss.

• Keine zusätzlichen Bauteile für die Rückstellmechanik erforderlich

• Kostengünstige Herstellung durch spanlose Umformtechnik

Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dieser Nachstellvorrichtung ist eine, in axialer Richtung wirkende, Richtungskupplung eingebaut. Die Richtungskupplung wird gebildet aus einem Kugelrampensystem und einer Reibungskupplung, insbesondere einer Kugel-Konuskupplung.

Beim Zurückdrehen von Hand wird die Drehbewegung über die Welle und die Federhülse zunächst in die Kugel-Konuskupplung eingeleitet. Von da wird die Bewegung über den Reibschluss in der Kugel-Konuskupplung in die Kugelrampenkupplung geleitet. Da Kugel-Konus- und Kugelrampenkupplung auf Selbsthemmung abgestimmt sind, kommt es zur Klemmwirkung. Ein Zurückdrehen ist somit nicht ohne weiteres möglich. Um das Zurückdrehen zu ermöglichen ist es erforderlich die Klemmwirkung der Richtungskupplung zu eliminieren.

Wenn der abtriebsseitige Kupplungsring am Drehen gehindert wird, kann die Klemmwirkung des Freilaufsystems unterbunden werden. Die Bohrung des Kupplungsrings verfugt daher über eine Profilierung, mit deren Hilfe der Ring in der so genannten Ruhestellung des Nachstellers am Zurückdrehen gehindert wird. Die Abstützung des Kupplungsrings erfolgt an einem Anschlag, vorzugsweise an einem Anschlag der drehfest gelagerten Bundbuchse, welche eine zur Innenprofilierung des Kupplungs-

rings passende Außenprofilierung aufweist. Die beiden Profilierungen sind so aufeinander abgestimmt, dass der Kupplungsring den für den Arbeitsdrehwinkel notwendigen Freigang für die automatische Lüftspieleinstellung aufweist.

Damit die Klemmwirkung des Freilaufs in der Ruhestellung nicht auftritt, ist es sehr wichtig, dass die Bundbuchse und die über die Profilierung gekoppelte Kupplungsscheibe korrekt positioniert werden.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Anschlag an einem Endabschnitt einer sich axial durch die Kugelrampenkupplung und den abtriebsseitigen Kupplungsring hin- durch erstreckenden Bundbuchse angeformt, deren anderes Ende einen Bund aufweist, der einen feststehenden Abschnitt des Axiallagers bildet. Dadurch wird ein Bauteil mit Mehrfachfunktionen geschaffen, welches die Teilevielfalt vermindert und den Zusammenbau erleichtert.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass das andere Ende der Bundbuchse, welches den feststehenden Abschnitt des Axiallagers bildet, an der an dem Bremssattel angebrachten Lagerscheibe drehfest befestigt ist.

Die Konuskupplung ist vorzugsweise eine Kugel-Konuskupplung, welche den ab- triebsseitigen Kupplungsring und eine mit der Federhülse verbundene Kegelbuchse aufweist, und zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsring und der Kegelbuchse Klemmkugeln angeordnet sind.

Das Axiallager ist durch die eine Seite des Antriebsrings, Wälzkörper und einen Bund einer Bundbuchse, welche sich axial durch die Kugelrampenkupplung hindurch erstreckt, ausgebildet. Damit wird ebenfalls eine Teilevielfalt reduziert und ein kompakter Aufbau erzielt.

Eine Scheibenbremse, insbesondere pneumatisch betätigte Scheibenbremse, weist eine Nachstell Vorrichtung nach der oben stehenden Beschreibung auf.

Die Erfindung wird nun anhand einer beispielhaften Ausführung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

illustriert Fig. 2, und Fig. 3 zeigt.

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung einer erfin- dungsgemäßen Nachstellvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung des oberen Bereiches nach Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht der beispielhaften Ausfuhrung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Teilschnittansicht längs X-X im Bereich eines Kupplungsrings nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Teilschnittdarstellung einer Nachstellvorrichtung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Scheibenbremse.

Elemente mit gleichen oder ähnlichen Funktionen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zu Aufbau und Funktion einer pneumatischen Scheibenbremse nach Fig. 6 wird auf die entsprechende Beschreibung der DE 197 29 024 Cl verwiesen. In der Fig. 6 sind die folgenden Komponenten angegeben: Scheibenbremse 20, Bremsscheibe 21 ,

Bremssattel 22, Bremsbeläge 23, Traverse 24, Stellspindeln 25 und 26, Druckstücke 27, Kettenräder 28, Kette 29, Exzenter 30 und Drehhebel 31, welcher ein Antriebselement 32 aufweist, das mit einer Schaltgabel einer Nachstellvorrichtung 1 in Zusammenwirkung steht. Die Nachstellvorrichtung 1 ist hier in der Stellspindel 25 angeord- net. Eine derartige Nachstellvorrichtung 1 wird nun näher erläutert. Die Nachstell Vorrichtung 1 wäre auch für eine elektromotorisch betätigte Scheibenbremse geeignet.

Dazu wird Bezug auf Fig. 1, 2 und 3 genommen.

Fig. 1 ist eine Teilschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Nachstellvorrichtung 1. Eine vergrößerte Teilschnittdarstellung des oberen Bereiches nach Fig. 1 illustriert Fig. 2, und Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilschnittansicht der beispielhaften Ausführung nach Fig. 1.

Die Nachstellvorrichtung 1 weist Folgendes auf: eine Welle 2, mit einem Antriebszapfen an ihrem oberen Ende; eine Lagerscheibe 3 zur Befestigung der Nachstellvorrichtung 1 im Bremssattel 22 (siehe Fig. 6); eine Bundbuchse 4, die verdrehsicher mit der Lagerscheibe 3 gekoppelt ist und einen oberen Bund mit einer darunter angeordneten Lauffläche für Kugeln eines Axiallagers 5 aufweist; einen Antriebsring 6, der mit einer Schaltgabel verbunden ist, die mit dem Antriebselement 32 (siehe Fig. 6) des Drehhebels 31 gekoppelt ist; eine Kugelrampenkupplung 7, mit einem Kupplungsring 8, welcher mit einer Kegelbuchse 11 zusammenwirkt, die mit einer Federhülse 14 drehfest verbunden ist; eine Zylinderfeder 12, die in der Federhülse 14 angeordnet ist und sich auf einer Profilscheibe 15 abstützt; und ein Einstellelement 16, zum Beispiel eine Mutter, die auf dem unteren Ende der Welle 2 angeordnet ist und zum Spannen der Zylinderfeder 12 und zum axialen Zusammenhalt der Elemente der Nachstellvorrichtung 1 dient. Die Kugelrampenkupplung 7 besteht aus einer Antriebbuchse 33, welche ein unterer Abschnitt des Antriebsrings 6 ist, Kugeln bzw. Wälzkörpern und dem Kupp- lungsring 8, wobei der Kupplungsring 8 einen oberen Abschnitt zur Aufnahme der Kugeln und einen unteren Abschnitt aufweist, der einen Teil der Konuskupplung 17 bildet. Die allgemeine Funktion der Nachstellvorrichtung 1 wird in DE 10 2004 037 771 Al mit Bezug auf Fig. 5 ausführlich beschrieben, worauf hier verwiesen wird.

Als ein erster Unterschied zu der Nachstellvorrichtung nach Fig. 5 ist bei der Nachstellvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung das Axiallager 2 aus dem Bund der Bundbuchse 4, einer Seite des Antriebsrings 4 und Wälzkörpern gebildet. Das untere Ende der sich durch die Kugelrampenkupplung 7 hindurch erstreckenden Bundbuchse 4 bildet direkt oder über eine Druckscheibe einen axialen Anschlag für die Ke- gelbuchse 9. Die Kegelbuchse 11 wird über die Federhülse 14 von der Zylinderfeder 12 nach oben gepresst, wobei die Komponenten Konuskupplung 17, Kugelrampenkupplung 7 und Axiallager 5 axial zusammengehalten und zusammengedrückt werden.

Die Bundbuchse 4 mit ihrem Anschlag dient dazu, ein Minimalspiel der Lagerungen beizubehalten.

Ein bedeutender Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass der abtriebs- seitige Kupplungsring 8 nur einen begrenzten Drehwinkel, nämlich einen begrenzten Arbeitsdrehwinkel α _A aufweist, der in Fig. 4 noch näher erläutert wird.

Ein Rückstellvorgang der Nachstellvorrichtung 1 wird nun anhand von Fig. 1 - 3 erläutert.

Die Welle 2 weist an ihrem linken Ende in Fig. 3 einen Antriebszapfen 13 auf, welcher für einen korrespondieren Schlüssel zum Beispiel eine Sechskantprofilierung aufweist. Mit einem darauf angesetzten Werkzeug, zum Beispiel ein gekröpfter Ringschlüssel, wird die Welle 2 nun in Richtung des gezeigten Pfeils im Uhrzeigersinn verdreht. Dabei wird die Drehbewegung über die Welle 2 und die Federhülse 14 in die Konuskupp- lung 17 eingeleitet. Das heißt, über die Kegelbuchse 11 in die Klemmkugeln 10, und von diesen in den abtriebsseitigen Kupplungsring 8. Dieser liegt in seiner Ruhestellung, das heißt in der Stellung, in welcher keine automatische Nachstellung erfolgt, an einem feststehenden Anschlag 9 (Fig. 4) an und kann sich nicht weiter mitdrehen. Insofern kann dieser dadurch an einer Drehung gehinderte Kupplungsring 8 keine Dre- hung auf die Kugelrampenkupplung 7 übertragen, welche somit auch nicht in eine übertragungsstellung verstellt wird. Dadurch kann das durch den Ringschlüssel auf die Welle 2 eingeleitete Drehmoment die Federhülse 14 weiter verdrehen und diese Drehbewegung auf die (nicht gezeigte) Stellspindel 25 zur Rückstellung übertragen.

Der Bereich des Anschlags 9 ist in Fig. 4 in einer vergrößerten Teilschnittansicht (Linie X-X nach Fig. 2 im Bereich des Kupplungsrings 8) gezeigt. Die Bundbuchse 4 weist ein verlängertes unteres Ende (Fig. 2) auf, welches sich durch die Kugelrampenkupplung 7 axial in den Kupplungsring 7 hinein erstreckt und in diesem Bereich mit einem Außenprofil 36 versehen ist. Dieses Außenprofil erstreckt sich radial nach au- ßen und ist zum Beispiel in der Gestalt eines Kreisausschnitts ausgebildet. Die Außen- profilierung 36 ist symmetrisch angeordnet und wirkt mit einer korrespondierenden Innenprofilierung 35 des umgebenden Kupplungsrings 8 zusammen. Dabei sind Zwischenräume am Kreisumfang des Innenprofils 35 und Außenprofils 36 angeordnet,

welche den Arbeitsdrehwinkel α _A festlegen. Der Kupplungsring 8 kann sich somit um den von den Profilierungen 35 und 36 festgelegten Arbeitsdrehwinkel α _A bei einer automatischen Nachstellung verdrehen. Bei einer entgegengesetzten Rückstellung bildet das Außenprofil 36 der Bundbuchse 4 jedoch den Anschlag 9, welcher eine Drehbewegung des Kupplungsrings 8, angetrieben durch einen Rückstellschlüssel, verhin- dert.

Die Arretierung der Bundbuchse 4 ist in diesem Beispiel über die an dem Bremssattel 22 befestigte Lagerscheibe 3 ausgeführt, indem umgebogene Laschen der Lagerscheibe 3 in radiale Ausnehmungen am Umfang des Bundes der Bundbuchse 4 eingreifen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.

So kann zum Beispiel die Arretierung der Bundbuchse 4 direkt am Bremssattel 22, zum Beispiel über Nocken und korrespondierende Ausnehmungen im Bremssattel 22 erfolgen.

Weiterhin können die Innen- und Außenprofile 35, 36 andere Formen aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Nachstellvorrichtung

2 Welle

3 Lagerscheibe

4 Bundbuchse

5 Axiallager

6 Antriebsring

7 Kugelrampenkupplung

8 Kupplungsring

9 Anschlag

10 Klemmkugel

11 Kegelbuchse

12 Zylinderfeder

13 Antriebszapfen

14 Federhülse

15 Profilscheibe

16 Einstellelement

17 Konuskupplung

18 Hülsenkonus

19 Distanzhülse

20 Scheibenbremse

21 Bremsscheibe

22 Bremssattel

23 Bremsbeläge

24 Traverse

25 Erste Stellspindel

26 Zweite Stellspindel

27 Druckstück

28 Kettenräder

29 Kette

30 Exzenter

31 Drehhebel

32 Antriebselement

35 Innenprofil

36 Außenprofil α _A Arbeitsdrehwinkel