DE10322834A1

DE10322834A1 - Pneumatisch oder elektromotorisch betätigbare Scheibenbremse

Info

Publication number: DE10322834A1
Application number: DE10322834A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Fischer; Dietmar Knoop
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: WO2004102024A1; JP4718470B2; DE10322834B4; DE502004007680D1; CA2526090A1; AU2004239010A1; BRPI0410426A; EP1627160B1; ATE402351T1; US7331431B2; BRPI0410426B1; US20060118369A1; MXPA05012443A; JP2006529019A; EP1627160A1

Abstract

Eine pneumatisch oder elektromotorisch betätigbare Scheibenbremse, mit einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1), mindestens einer Zuspanneinrichtung (2) zum Zuspannen der Scheibenbremse (3) mittels eines verschiebbar geführten Elements (11), insbesondere einer Traverse, wobei das verschiebbar geführte Element (11) mindestens eine Gewindebohrung aufweist, in die eine Stellspindel (10) eingeschraubt ist, die ein Druckstück (5) trägt, mit welchem ein Bremsbelag (4) gegen die Bremsscheibe (3) drückbar ist, mit einer mit der Stellspindel (10) in Wirkverbindung stehenden Nachstelleinrichtung (6) zur Nachstellung des Lüftspiels und mit einem bis zu einem bestimmten Drehmoment verdrehhindernd auf die Stellspindel (10) wirkenden Sicherungselement, zeichnet sich dadurch aus, daß das Sicherungselement als ein Federring (8) mit wenigstens einem oder mehreren von über den Umfang verteilten Federbügeln (14) ausgebildet ist, die außerhalb des Innengewindes des verschiebbar geführten Elements (16) reibend an der Stellspindel (10) anliegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pneumatisch oder elektromotorisch betätigbare Scheibenbremse, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, mindestens einer Zuspanneinrichtung zum Zuspannen der Scheibenbremse mittels eines verschiebbar geführten Elements, insbesondere einer Traverse, wobei das verschiebbar geführte Element mindestens eine Gewindebohrung aufweist, in die eine Stellspindel eingeschraubt ist, die ein Druckstück trägt, mit welchem ein Bremsbelag gegen die Bremsscheibe druckbar ist, einer mit der Stellspindel in Wirkverbindung stehenden Nachstelleinrichtung zur Nachstellung des Lüftspiels, und einem bis zu einem bestimmten Drehmoment verdrehhindernd auf die Stellspindel wirkenden Sicherungselement.
Bei einer derartigen Schreibenbremse, wie sie beispielsweise aus der DE 94 22 342 U1 bekannt ist, wirkt ein Drehhebel auf eine Traverse ein, in der vorzugsweise zwei Stellspindeln gelagert sind, die jeweils ein Druckstück zur Aufnahme eines Bremsbelages aufweisen, das bei Bremsungen an eine Bremsscheibe angedrückt wird. Die beiden Stellspindeln sind mit einem Außengewinde versehen und jeweils in eine Gewindebohrung der Traverse eingeschraubt.
Mittels einer Nachstelleinrichtung, die einer der Stellspindeln zugeordnet ist, und einem Mitnehmer der anderen Stellspindel wird durch Verdrehen der Stellspindeln in den Gewindebohrungen bei Verschleiß des Bremsbelages die Bremsbacke so weit zugestellt, daß ein Lüftspiel zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe im wesentlichen immer konstant bleibt.
Um zu verhindern, daß durch Erschütterungen während des Fahrbetriebs die Stellspindeln ungewollt ihre Lage – und somit den Abstand zwischen dem Bremsbelag und der Scheibenbremse, also das Lüftspiel – verändern, werden Sicherungselemente eingesetzt, die drehhemmend auf die Stellspindeln einwirken, so daß die genannte unbeabsichtigte Verstellung verhindert wird. Dabei liegen die Sicherungselemente reibend an der Stellspindel oder Teilen davon an. Die Reibkraft ist so bemessen, daß bei einem durch die Nachstelleinrichtung aufzubringenden bestimmten Drehmoment die Drehung der Stellspindeln problemlos möglich ist, wobei dieses Drehmoment größer ist als ein solches, wie es sich aus den Erschütterungskräften im Fahrbetrieb ergeben kann.
Ähnliche Probleme treten bei rein statischem Takten durch ein Taumeln des Nachstellerantriebs gegenüber den Nachstellgliedern (Gewinderohren bzw., Stellspindeln auf), speziell, wenn es zu einem Mittenversatz kommt, wodurch ein Drehimpuls ausgeübt wird, dem eine Bremswirkung am Gewinderohr entgegenstehen muss.
Um diesen Effekten entgegen zu wirken, müssen die Gewinderohre daher mit einem recht genau einstellbaren und auch über der Zeit und der Belastung weitestgehend konstant einstellbaren Reibmoment versehen sein. Genau dies ist beim Stand der Technik nur eingeschränkt möglich.
So besteht ein bekanntes Sicherungselement aus einer (Sekundär-)Dichtung, die in einem dem Druckstück zugewandten Endbereich der Stellspindel angeordnet ist und sichernd in die Stellspindeln eingreift.
Unter anderem zur Funktion der Drehhemmung besteht die Sekundärdichtung bzw. das in die Stellspindel greifende Teil aus einem Elastomer wie Silikonkautschuk, das in die Sekundärdichtung integriert ist.
Insbesondere bei schwerem Einsatz erreichen die Stellspindeln Temperaturen, denen das aus Kunststoff bestehende Sicherungselement dauerhaft nicht standhalten kann. Auch eine Versprödung und Alterung des Materials sowie Reaktionen auf eine unvermeidliche Fetteinwirkung begrenzen die Lebensdauer, so daß ein verschleißbedingtes Auswechseln in wirtschaftlich wenig sinnvollen Intervallen notwendig wird.
Zwar sind Lösungen bekannt, bei denen in die Traverse eingesetzte metallische Ringe oder Zungen in Eingriff mit den Stellspindeln kommen, jedoch ist diese Konstruktion i.allg. nur unter einer besonderen mechanischen Bearbeitung der Traverse realisierbar, was naturgemäß eine Erhöhung der Fertigungskosten zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, daß mit konstruktiv einfachen Mitteln eine hohe Standzeit der eingesetzten Sicherungselemente erreicht wird, wobei auch eine möglichst präzise und über die Betriebszeit konstante Festlegung des Grenzdrehmomentes, bis zu welchem die Sicherungselemente ungewollte Drehungen des Stellpindeln verhindern, realisierbar sein soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist das Sicherungselement als Federring mit wenigstens einem oder mehreren von über den Umfang verteilten Federbügeln ausgebildet, die außerhalb des Innengewindes des verschiebbar geführten Elements – insbesondere der Traverse – reibend an der Stellspindel anliegen.
Ein besonderer Vorteil besteht in der genauen Bestimmbarkeit des zudem dauerhaft sehr konstanten Grenzdrehmomentes, bis zu welchem Drehungen der Stellpindel(n) verhindert werden.
Durch die gewählte konstruktive Ausbildung ergeben sich ferner eine ganze Reihe von Vorteilen sowohl hinsichtlich des Betriebs der Scheibenbremse wie auch hinsichtlich der Herstellung der Sicherungselemente und hinsichtlich deren Montage..
Insbesondere ist auch die leichte Nachrüstbarkeit bei bestehenden Scheibenbremsen zu nennen.
Zur Bestimmung des Grenzdrehmomentes, bis zu welchem Drehungen der Stellpindel(n) verhindert werden, bietet es sich insbesondere an, die Art und die Anzahl der Federbügel zu variieren. Bevorzugt ist wenigstens ein Federbügel vorgesehen. Noch vorteilhafter ist aber eine Anordnung mit drei oder mehr, insbesondere fünf oder sechs Federbügeln, da diese einerseits noch gut am Ringelement angeordnet sein können und andererseits von mehreren Stellen her eine gleichmäßige Krafteinwirkung auf die Stellpindel(n) sichern.
Neben der hinsichtlich ihrer Dimensionierung wählbaren Reibfläche ist auch durch die Bestimmung der Federkraft die Drehhemmung bestimmbar, wobei sich die Federkraft ergibt aus der Rückstellkraft der einzelnen Federbügel und deren Anzahl.
Der Federring, vorzugsweise aus einem Federstahl bestehend, kann aus einem einfachen, streifenförmigen Stanzteil hergestellt werden, das durch Biegen zu einem kreisrunden Ring mit geringem Aufwand zu formen ist. Dabei sind die beiden Enden vorzugsweise so (z.B. schlossartig) ausgebildet, daß sie zusammengesteckt formschlüssig ineinander greifen.
Eine Bearbeitung der Traverse ist ebenfalls nicht erforderlich, da der Federring außerhalb des Innengewindes der Traverse im Bereich der Sekundärdichtung, also auf der dem Druckstück zugewandten Seite, angeordnet ist und dort mit seinen Federbügeln, die vorzugsweise als Federarme ausgebildet sind, an der Stellspindel reibend anliegt.
In idealer Weise kann so der vorhandene Einbauraum zum Einsatz des Federringes genutzt werden, wobei als besonderer Vorteil hervorzuheben ist, daß der Federring auch in bestehende, also in Betrieb befindliche Scheibenbremsen, beispielsweise als Ersatzbeschaffung problemlos einbaubar ist. Hierbei können die vorhandenen Montagewerkzeuge für die Nachrüstung oder einen Austausch eingesetzt werden. Die einfache Montage mit der gleichermaßen problemlosen Anbindung an die Bremse führt ebenso zu einer Kostenminimierung wie die Herstellbarkeit unter Nutzung bekannter Technologien.
Der, wie erwähnt, vorzugsweise metallische Federring ist gegenüber einem solchen aus einem Kunststoff hoch temperaturbelastbar, so daß die auftretenden Betriebstemperaturen keine Auswirkungen auf die Standzeit dieses Bauteiles haben. Dazu trägt auch bei, daß ein solcher Federring mechanische äußerst robust ist, d. h., den auftretenden Beanspruchungen gegenüber unempfindlich, wodurch eine hohe Lebensdauer erreicht wird. Dabei bietet es sich an, den Federring aus rostfreiem Stahl zu fertigen.
Es ist auch denkbar, den Federring mit einer Dichtung integriert auszugestalten, Dabei bietet es sich wiederum an, den Federring ganz oder teilweise zu umspritzen und/oder zu umschäumen. Die Federbügel werden dabei bevorzugt vom Umschäumen ausgespart. Derart kann auf einfache Weise beispielsweise eine Sekundärdichtung z.B. in Ergänzung eines Faltenbalges als Primärdichtung hergestellt werden, welche das innere des Bremssattels gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit schützt.
Die Federarme können unterschiedlich geformt sein, beispielsweise in ihrem freien Endbereich U-förmig, wobei die offene Seite nach außen, also von der Stellspindel fort weist. Eine solche Formgebung bietet besondere Vorteile bei der Montage, d. h., beim Aufschieben des Federringes auf die Stellspindel.
Die Breite der Federbügel, insbesondere im Bereich der Anlage an der Stellspindel, ist so bemessen, daß die Federbügel an mehreren Spitzen der Gewindegänge anliegen.
Alternativ zu einem geschlitzten Ring, der sehr leicht zu fertigen ist, kann der Federring prinzipiell auch geschlossen ausgebildet werden.
Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile durch den Gegenstand des Anspruchs 1, insbesondere in Kombination mit einem oder mehreren Unteransprüchen:

– hochtemperaturbelastbar,
– mechanisch robust,
– elastisch verformbar,
– lebensdauertauglich,
– nicht rostend,
– in vorhandenem Einbauraum einsetzbar,
– mit Kunststoff umspritzbar,
– nachrüstbar,
– austauschbar,
– günstig herstellbar,
– einfach anzubinden an die Bremse,
– einfach montierbar in der Serie und im Feld bei einem Austausch oder ei ner Nachrüstung.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Scheibenbremse in einer teilweise geschnittenen Draufsicht,
2 einen Teilausschnitt der Scheibenbremse in einer geschnittenen Draufsicht,
3 einen Federring der Scheibenbremse in einer Draufsicht,
4 einen Schnitt durch den Federring in einer Seitenansicht,
5 einen Stanzling vor einer Verformung zu einem Federring in einer Seitenansicht, und
6 einen umspritzten Federring.
In der 1 ist eine pneumatisch betätigbare Scheibenbremse dargestellt, die einen als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel 1 aufweist, der eine Bremsscheibe 3 in ihrem oberen Umfangsbereich umfasst.
Prinzipiell ist auch eine elektromotorische Betätigung der Scheibenbremse möglich. Die Erfindung eignet sich ferner prinzipiell auch für Scheibenbremsen mit Fest- oder Schwenksätteln.
Beidseits der Bremsscheibe 3 sind Bremsbeläge 4 angeordnet. Zur Betätigung der Scheibenbremse mittels eines Zuspannens der Bremsbeläge dient dabei eine Zuspannvorrichtung 2, deren genaue Funktion näher in der DE 94 22 342 beschrieben ist.
Die Zuspannvorrichtung weist einen Drehhebel auf, welcher direkt oder über ein Zwischenelement wie ein Drehlager auf eine Traverse 16 einwirkt, welche mit Gewindebohrungen versehen ist, in welche Stellspindeln 10 eingeschraubt sind.
Zur Einstellung des durch Bremsungen vergrößerten Lüftspiels ist einer der Stellspindeln eine Nachstelleinrichtung 6 zugeordnet, mit der das infolge eines Belagverschleißes ändernde Lüftspiel durch Drehung der Stellspindel 10 nachgestellt wird. Die zweite Stellspindel 10 wird durch eine Synchronisationseinrichtung – hier eine Kette 7 – mitgenommen.
Um zu verhindern, daß sich während des Fahrbetriebs, beispielsweise durch Erschütterung, die Stellspindeln 10 unbeabsichtigt verdrehen und somit das Lüftspiel entsprechend in unerwünschter Weise verändert wird, ist jeder Stellspindel 10 ein Sicherungselement in Form eines Federringes 8 zugeordnet, das eine Mehrzahl von über den Umfang verteilte Federbügel 14 aufweist, die außerhalb des Innengewindes der Traverse 11 reibend an der Stellspindel 10 anliegen. Dies ist besonders deutlich in der 2 erkennbar. Die Federbügel 14 sind axial an den Federring über Stege 21 angeformt bzw. mit diesen verbunden und stehen nach innen hin vom Federring 8 vor.
In diesem Beispiel ist der Federring 8 an eine elastische Sekundärdichtung 12 angeschlossen, die ebenso wie ein Faltenbalg 9, der mit dem Druckstück 5 verbunden ist, an einer Verschlußplatte 13 befestigt ist, mit welcher der Innenraum des Bremssattels 1 verschlossen ist. Weiter ist zu erkennen, daß der Federring 8 mit einem geschlossenen Ringbereich 16 außenseitig an der Traverse 11 anliegt, während die Federbügel 14 in Form von Federarmen die Traverse 11 endseitig radial überragen und, wie erwähnt, an der Stellspindel 10 mit Anlageflächen 15 (4) anliegen.
Vorzugsweise sind fünf oder sechs Federbügel 14 gleichmäßig am Umfang des Ringbereiches 16 verteilt.
Jede Anlagefläche 15 wird durch den Rücken einer U-Form gebildet, deren dem Ringbereich 16 zugewandter Schenkel einen Anschlag beim Aufschieben des Federringes 8 auf die Traverse bildet.
Überdies können durch die genannten Schenkel die Federbügel 14 unter deren Aufspreizung sehr leicht von beiden Enden her auf die Stellspindel 10 aufgleiten werden, wodurch sich eine einfache Montage und eine einfache Wartung ergeben.
Wie die 5 sehr deutlich zeigt, kann der Federring 8 aus einem streifenförmigen Stanzteil hergestellt werden, das an einem Ende eine Zunge 17 aufweist, wäh rend das andere Ende als Aufnahme 18 ausgebildet ist, in welche die Zunge 17 nach Verformung des Streifens zu dem Federring 8 korrespondierend eingreift, so daß ein Formschluß erreicht wird.
Um ein montagebedingtes, unbeabsichtigtes Verbiegen der Federbügel 14 in axialer Richtung des Federringes zu verhindern, sind im Anschlußbereich jedes Federbügels 14 an den Ringbereich 16 axial sich erstreckende Nasen 19 vorgesehen, die den jeweils zugeordneten Federbügel 14 in seiner Höhe überragen, so daß diese Nase 19 praktisch einen Anschlag bildet.
6 zeigt eine Variante, bei welcher der Federring 8 teilweise – bevorzugt bis auf die Federbügel 14 – umspritzt ausgebildet ist, so dass der Federring 8 mit einer Art Dichtringabschnitt 22 kombinierbar ist, was auf einfache Weise das Innere des Bremssattels gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit schützt und insbesondere im Bereich des Nachrüstens bestehender Konstruktionen bei der Wartung sinnvoll ist.

1: Bremssattel
2: Zuspannvorrichtung
3: Bremsscheibe
4: Bremsbelag
5: Druckstück
6: Nachstelleinrichtung
7: Synchronisationseinrichtung
8: Federring
9: Faltenbalg
10: Stellspindel
11: Traverse
12: Sekundärdichtung
13: Verschlußplatte
14: Federbügel
15: Anlagefläche
16: Ringbereich
17: Zunge
18: Aufnahme
19: Nase
20: Drehhebel
21: Stege
22: Dichtringabschnitt

Claims

Pneumatisch oder elektromotorisch betätigbare Scheibenbremse, mit a) einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1), b) mindestens einer Zuspanneinrichtung (2) zum Zuspannen der Scheibenbremse (3) mittels eines verschiebbar geführten Elements (11), insbesondere einer Traverse, c) wobei das verschiebbar geführte Element (11) mindestens eine Gewindebohrung aufweist, in die eine Stellspindel (10) eingeschraubt ist, die ein Druckstück (5) trägt, mit welchem ein Bremsbelag (4) gegen die Bremsscheibe (3) druckbar ist, d) einer mit der Stellspindel (10) in Wirkverbindung stehenden Nachstelleinrichtung (6) zur Nachstellung des Lüftspiels, und e) einem bis zu einem bestimmten Drehmoment verdrehhindernd auf die Stellspindel (10) wirkenden Sicherungselement, dadurch gekennzeichnet, f) daß das Sicherungselement als ein Federring (8) mit wenigstens einem oder mehreren von über den Umfang verteilten Federbügeln (14) ausgebildet ist, die außerhalb des Innengewindes des verschiebbar geführten Elements (16) reibend an der Stellspindel (10) anliegen.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (8) aus Metall besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (8) aus Federstahl besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (8) einen umlaufenden, an der Traverse (11) anliegenden, zylinderförmigen Ringbereich (16) aufweist, an den sich die Federbügel (14) anschließen.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Federbügel (14) eine Anlagefläche (15) aufweist, die an der Stellspindel (10), vorzugsweise an deren Außengewinde anliegt.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (15) in ihrer Breite so bemessen ist, daß sie sich zumindest an zwei einen Gewindegang begrenzenden Gewindespitzen anliegt.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Federbügel (8) als ein mit dem Ringbereich (16) verbundener Federarm ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ringbereich (16) drei bis sechs der Federbügel (8) angeformt sind.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (15) durch den Rücken einer U-Form gebildet ist, als die der zugeordnete Federbügel (14) in seinem freien Endbereiche ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (8) mit einer Dichtung (12) integriert ausgestaltet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring ganz oder teilweise umspritzt und/oder umschäumt ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich jedes Federbügels (14) mit dem Ringbereich (16) eine Nase (19) angeformt ist, die sich entgegengesetzt zum Ringbereich (16) axial erstreckt und den zugeordneten Federbügel (14) überragt.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (8) als Stanzteil aus einem Streifen gebildet ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Enden des Streifens mit Verschlußmitteln versehen ist, die nach Verformung zu einem Federring formschlüssig ineinandergreifen.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlussmittel aus einer Zunge (17) und einer Aufnahme (18) bestehen.