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Dokumentenidentifikation DE69824701T2 07.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000963520
Titel NACHSTELLMECHANISMUS MIT VERBESSERTER ÜBERLASTKUPPLUNG FÜR SCHEIBENBREMSEN
Anmelder Meritor Heavy Vehicle Systems, LLC, Troy, Mich., US
Erfinder BENNETT, L., John, Fraser, US;
FROST, L., Mark, Sterling Heights, US
Vertreter Prinz und Partner GbR, 81241 München
DE-Aktenzeichen 69824701
Vertragsstaaten DE, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.02.1998
EP-Aktenzeichen 989087770
WO-Anmeldetag 26.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/03909
WO-Veröffentlichungsnummer 0098038437
WO-Veröffentlichungsdatum 03.09.1998
EP-Offenlegungsdatum 15.12.1999
EP date of grant 23.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse F16D 65/56

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nachstellmechanismus für eine Scheibenbremse, wie er in Anspruch 1 angegeben ist, sowie eine Scheibenbremse, wie sie in Anspruch 4 angegeben ist.

Scheibenbremsen werden zur Aufbringung von Bremskräften auf Fahrzeuge verwendet. Bei einer bekannten Art Scheibenbremse dreht sich auf den Empfang einer Betätigungskraft von einer Scheibenbremssteuerung hin ein Exzenterelement. Wenn sich der Exzentermechanismus dreht, treibt er eine Hülse an, um die Grundplatte und eine zugeordnete Reibfläche in Kontakt mit einer sich drehenden Scheibe zu bringen.

Mit zunehmendem Verschleiß wird der Abstand des Reibmaterials von der Scheibe größer. Im Stand der Technik sind Nachstellmechanismen vorgeschlagen worden, bei denen das Reibmaterial bei Verschleiß näher zur Radnabe bewegt wird. Bei einem bekannten Nachstellmechanismus bewirkt eine Drehung des Exzenterelements auch eine Drehung eines Nachstellelements. Das Nachstellelement dreht wiederum ein äußeres Kupplungselement. Das äußere Kupplungselement ist über eine Überlastverbindung mit einem inneren Kupplungselement verbunden. Das innere Kupplungselement ist über eine Freilaufkupplung einem zentralen Zahnrad zugeordnet. Das zentrale Zahnrad treibt seinerseits ein Getriebe an, das Nachstellhülsen antreibt. Die Nachstellhülsen drehen eine Struktur, die das Reibmaterial näher an die sich drehende Scheibe heran vorschiebt. Auf diese Weise wird, wenn das Exzenterelement verdreht wird, das Reibmaterial nach vorne geschoben, um einem Verschleiß Rechnung zu tragen.

Die Überlastkupplung stellt sicher, daß das Reibmaterial nicht unerwünscht weit vorgeschoben wird. Ist das Reibmaterial erst einmal mit der sich drehenden Scheibe in Kontakt, dann wäre es nicht erwünscht, daß das Reibmaterial weiter vorgeschoben wird. Wenn das Reibmaterial weiter vorgeschoben wird, während es mit der sich drehenden Nabe in Kontakt ist, dann überschreitet die Drehmomentbelastung der Überlastkupplung die vorbestimmte Drehmomentbelastung. Die Kupplung ermöglicht dann eine Relativbewegung und verhindert, daß sich das Reibmaterial weiter vorschiebt. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Vorschieben des Reibmaterials aufgrund des Nachstellmechanismus vermieden. Wenn das Exzenterelement gelöst wird und in eine Nicht-Bremsstellung zurückkehrt, ermöglicht die Freilaufkupplung die Rückkehr ohne ein weiteres Vorschieben. Der bis hierher beschriebene Aufbau ist bekannt.

In der EP-A-0 703 380 ist eine Scheibenbremse gezeigt, bei der zur Umwandlung der Drehbewegung des Exzenters in eine Drehbewegung des Nachstellkolbens zwei Hebel verwendet werden. An dem Exzenter ist ein erster Hebel angebracht, der in den zweiten Hebel eingreift. Der zweite Hebel treibt ein Nachstellzahnrad an, welches am Nachstellkolben angreift.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei einer offenbarten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Verbesserung der oben beschriebenen Überlastmechanismen mehrere Elemente, die axial so vorgespannt sind, daß sie das innere und das äußere Überlastelement drehfest miteinander verbinden. Sollte die Belastung dieser Verbindung einen vorbestimmten Drehmomentgrenzwert überschreiten, dann verschieben sich die Elemente und ermöglichen, daß sich das innere und das äußere Überlastelement relativ zueinander drehen können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Elemente durch eine Feder federbelastete Kugeln, die in Öffnungen sowohl des inneren als auch des äußeren Überlastelements aufzunehmen sind. Da die Kugeln tatsächlich in den Öffnungen aufgenommen sind, ist es keine Reibungskraft, die das innere und das äußere Überlastkupplungselement miteinander verbindet, sondern die Drehung zwischen dem inneren und dem äußeren Überlastkupplungselement wird statt dessen durch die vorhandenen Kugeln selbst übertragen. Dies kann unter bestimmten Umständen für eine zuverlässigere Drehung sorgen. Ferner ist bei dieser Anordnung in radialer Richtung weniger Raum für die Überlastverbindung erforderlich.

Sollte die Kraft zwischen dem inneren und dem äußeren Überlastkupplungselement die vorgegebene Drehmomentbelastung überschreiten, dann werden die Kugeln aus den Löchern herausgedrückt, damit sich die Elemente relativ zueinander drehen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform laufen die Kugeln in Löchern, die in einer sich radial nach außen erstreckenden Scheibe im inneren Überlastkupplungselement ausgebildet sind. Die Feder drückt die Kugeln unter Vorspannung wahlweise in Bohrlöcher im äußeren Überlastkupplungselement. Die Löcher im äußeren Überlastkupplungselement haben vorzugsweise einen Innendurchmesser, der etwas geringer als der Außendurchmesser der Kugeln ist. Auf diese Weise sind die Kugeln nur teilweise in den Löchern aufgenommen.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind am besten aus der nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen verständlich; es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Ansicht einer Scheibenbremsanlage, die die erfindungsgemäße Kupplung beinhaltet.

2 zeigt Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kupplung.

3A zeigt die erfindungsgemäße Kupplung in einer Stellung, in der eine Drehung übertragen wird.

3B zeigt, daß sich das erfindungsgemäße Kupplungselement bewegt hat, um eine Relativdrehung zwischen den Überlastkupplungselementen zu ermöglichen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In der 1 ist eine Scheibenbremsanlage 20 dargestellt. Die gezeigte Scheibenbremsanlage 20 ist in den gleichzeitig schwebenden US-Anmeldungen Nr. 08/747,141 und Nr. 08/747,139 offenbart, deren Inhaberin gleichzeitig die Erwerberin der vorliegenden Erfindung ist. Die erfindungsgemäßen Aspekte dieser Anmeldung beziehen sich auf einen verbesserten Kupplungsmechanismus, wie er nachstehend erläutert wird. Es ist jedoch ein grobes Verständnis der Betriebsweise der Bremsanlage 20 nötig, um die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kupplung zu verstehen.

Wie gezeigt ist, befördert eine Grundplatte 22 ein Reibmaterial 24 in Kontakt mit einem sich drehenden Element 26. Das sich drehende Element 26 ist einem Rad zugeordnet, welches von der Scheibenbremsanlage 20 gebremst werden soll. Die Drehung des Rades kann verlangsamt werden, indem das Reibmaterial 24 in Kontakt mit dem Element 26 gebracht wird.

Um das Reibmaterial 24 mit dem Element 26 in Kontakt zu bringen, wird ein Exzenterelement 28 verdreht. Mit der Drehung des Exzenterelements 28 wird eine Hülse 30 axial auf das Element 26 zu bzw. von diesem weggeschoben. Mit der Verschiebung der Hülse 30 werden Hülsen 32 vorgeschoben. Wie gezeigt ist, sind mit Gewinde versehene Elemente 34 bei 36 innerhalb der Hülsen 32 schraubbar aufgenommen. Wenn sich die Hülsen 32 vorschieben, führen sie die mit Gewinde versehenen Elemente 34 und damit auch die Grundplatte 22 und das Reibmaterial 24 in Kontakt mit dem Element 26.

Zur Nachstellung der Position des Reibmaterials 24 zum Ausgleich von Verschleiß sind Zahnräder 38 drehfest mit den Hülsen 32 verbunden. Zwischenzahnräder 40 greifen in ein zentrales Nachstellzahnrad 42 ein. Es ist eine Überlastkupplung 44 gezeigt, die das zentrale Zahnrad 42 gezielt antreibt. Wenn sich das zentrale Zahnrad 42 dreht, dann dreht es die Zwischenzahnräder 40 sowie äußere Zahnräder 38. Mit der Drehung der äußeren Zahnräder 38 drehen sich auch die Hülsen 32, und durch die Schraubverbindung 36 mit den mit Gewinde versehenen Elementen 34 werden die Elemente 34 vorgeschoben, und somit wird das Reibmaterial 24 näher an das sich drehende Element 26 herangebracht.

In der 2 sind bestimmte Einzelheiten der Kupplung 44 gezeigt. Es ist zu sehen, daß eine zentrale Schraube 46 einen Gewindeanschluß 47 in einer Bohrung 48 in der Hülse 30 aufweist. Durch Anziehen der Schraube 46 in der Bohrung 48 kann eine von der weiter unten beschriebenen Überlastverbindung bereitgestellte Federbelastung nachgestellt werden. Es ist gezeigt, daß ein Kopf 50 der Schraube 46 an dem zentralen Zahnrad 42 anliegt. Ein innerer Hülsenabschnitt 52 des zentralen Zahnrads 42 dreht sich um die Schraube 46. Eine Freilaufkupplung 54, die herkömmlich ausgebildet sein kann, gestattet eine Drehung in eine Richtung zwischen einem inneren Überlastkupplungselement 56 und dem Innenabschnitt 52 des zentralen Zahnrads 42. Wird der Exzenter 28 gedreht, um das Reibmaterial 24 in Kontakt mit dem Element 26 zu bringen, so kann die Drehung über die Freilaufkupplung 54 übertragen werden. Wenn jedoch das Exzenterelement in seine nicht betätigte Stellung zurückkehrt, macht die Freilaufkupplung 54 die Drehung des Elements 52 nicht rückgängig. Auf diese Weise wird eine Nachstellung, einmal durchgeführt, nicht mehr rückgängig gemacht, wenn die Bremse in ihre nicht betätigte Stellung zurückkehrt.

Die erfindungsgemäßen Gesichtspunkte dieser Anmeldung beziehen sich auf die Überlastkupplung 44, die radial außerhalb der Freilaufkupplung 54 angebracht ist. Es ist zu sehen, daß ein inneres Überlastkupplungselement 56 radial innerhalb einer Feder 58 positioniert ist, die eine Wellenfeder sein kann. Die Feder 58 bringt eine axiale Vorspannkraft auf eine Scheibe 60 auf. Die Scheibe 60 liegt an einem Ende mehrerer Kugeln 62 an. Die Kugeln 62 gleiten innerhalb mehrerer Bohrungen 64 in einer Scheibe 66, die sich radial außerhalb eines Hülsenabschnitts 67 des inneren Überlastkupplungselements 56 erstreckt. Es sind zwar nur zwei Kugeln 62 gezeigt, jedoch sind vorzugsweise mehrere zusätzliche Kugeln umfangsmäßig voneinander beabstandet angeordnet. Die Kugeln 62 können sich unter dem Einfluß der Feder 58 durch die Bohrungen 64 bewegen. Ein äußeres Überlastkupplungselement 68 weist Bohrungen 70 auf. Der Innendurchmesser der Bohrung 64 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Kugel 62, derart, daß die Kugel 62 zwischen der auf der linken Seite der 2 gezeigten Stellung, in der ein Drehmoment übertragen wird, und der auf der rechten Seite gezeigten Stellung, in der keine Drehung übertragen wird, durch die Bohrung 64 gleiten kann.

Die Bohrungen 70 hingegen haben einen Innendurchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser der Kugeln 62 ist. Wenn sich die Überlastkupplungselemente 68 und 56 also in einer Stellung befinden, in der ein Drehmoment übertragen werden soll, werden die Kugeln 62 in die Bohrung 70 gedrückt und liegen an einer Stirnfläche der Bohrung an. Die Kugeln 62 sind nun sowohl in den Bohrungen 70 als auch in der Bohrung 64 aufgenommen. Die Kugeln übertragen eine Drehung zwischen dem inneren Lastelement 56 und dem äußeren Lastelement 68. Wie gezeigt ist, ist an einer Außenumfangsfläche des äußeren Lastelements 68 eine Verzahnung 72 ausgebildet.

Wie in der 3A gezeigt ist, dreht sich bei einer Drehung des Exzenterelements 28 ein Nachstellelement 74. Ein Hebel 76 wird verwendet, um zur Betätigung der Bremse das Exzenterelement 28 zu drehen. Die Drehung des Nachstellelements 74 treibt die Verzahnung 72 so an, daß sie das äußere Überlastkupplungselement 68 dreht. Wenn die Kugeln 62 in der in 3A auf der linken Seite gezeigten Stellung bleiben, dann führt diese Drehung zu einer Drehung des inneren Überlastkupplungselements 56 und somit zur Nachstellung der Position der Elemente 34, wie oben näher erläutert.

In dem Fall jedoch, daß das Reibmaterial 24 in Kontakt mit dem Element 26 gebracht wird und dennoch noch nicht der gesamte Drehhub des Exzenterelements 28 stattgefunden hat, wäre eine weitere Drehung des Nachstellmechanismus unerwünscht. Sobald das Reibmaterial 24 an dem Element 26 in Anlage gelangt ist, wird einer weiteren Drehung der Elemente 68 und 56 ein Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand führt zu einer Reaktionskraft von den die Bohrung 70 begrenzenden Flächen gegen die Stirnflächen der Kugel 62. Solange die Kraft der Feder 58 diese Reaktionskräfte übersteigt, bleiben die Kugeln 62 in den Bohrungen 70, wird eine Drehung zwischen den Elementen 68 und 56 übertragen und schiebt der Nachstellmechanismus das Reibmaterial 24 vor. Dies ist die Stellung in der 3A.

Wenn jedoch, wie in der 3B gezeigt ist, die Reaktionskraft zwischen der die Bohrung 70 begrenzenden Fläche und der Stirnfläche der Kugel 62 die Federkraft von der Feder 58 übersteigt, dann bewegt sich die Scheibe 60 entgegen der Kraft der Feder 58. Die Kugeln 62 bewegen sich aus den Löchern 70 heraus, und das Element 68 kann sich relativ zum Element 56 drehen. Die Federkraft kann eingestellt werden, indem die Schraube 44 angezogen oder gelockert wird.

Die Verwendung der axialen Feder zum Aufbringen der Kraft auf die Kugeln ergibt eine formschlüssige Verbindung der Kugeln zwischen den Elementen 68 und 56. Bei einigen Anwendungen kann dies eine Verbesserung gegenüber den oben beschriebenen Anlagen sein, bei denen die Drehung durch Reibungskontakt übertragen wird. Zudem führt der Einsatz der axialen Federkraft dazu, daß weniger Raum in radialer Richtung erforderlich ist, was bei einigen Anwendungen erwünscht sein kann.

Es wurden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung offenbart, jedoch würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, daß bestimmte Änderungen in den Umfang dieser Erfindung fallen würden. Aus diesem Grunde sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung festzustellen.


Anspruch[de]
  1. Nachstellmechanismus für eine Scheibenbremsbaugruppe, mit:

    einem zentralen Zahnrad (42), das äußeren Zahnrädern (40) zugeordnet ist, die so ausgelegt sind, daß sie als Reaktion auf eine Eingangs-Rotationsenergie von dem zentralen Zahnrad (42) eine Grundplatte (22) in Richtung auf ein sich drehendes Bremselement (26) vorschieben, um einem Verschleiß des Reibmaterials Rechnung zu tragen; und

    einer Überlastkupplung (44), die wirkungsmäßig an das zentrale Zahnrad (42) angeschlossen ist, wobei die Überlastkupplung (44) ein inneres (56) und ein äußeres (68) Überlastelement aufweist, wobei Kugeln (62) durch eine Feder (58), die längs einer Drehachse des inneren (56) und äußeren (68) Überlastelements wirkt, in Löcher (70, 64) sowohl in dem inneren (56) als auch dem äußeren (68) Überlastelement gedrückt werden, wobei zwischen dem inneren (56) und dem äußeren (68) Überlastelement eine Drehung übertragen wird, wenn die Kugeln (62) in den Löchern (70, 64) sowohl in dem inneren (56) als auch dem äußeren (68) Überlastelement aufgenommen sind, und wobei die Kugeln (62) aus den Löchern (70, 64) in dem inneren (56) und/oder dem äußeren (68) Überlastelement herausbewegt werden können, damit sich das innere (56) und das äußere (68) Überlastelement relativ zueinander so drehen können, daß die Drehung nicht auf das zentrale Zahnrad (42) übertragen wird.
  2. Nachstellmechanismus nach Anspruch 1, bei dem das innere Überlastelement (56) eine sich radial nach außen erstreckende Scheibe (66) aufweist, wobei die Scheibe (66) die Löcher (64) aufweist, wobei die Kugeln (62) in den Löchern (64) aufgenommen sind, wobei die Löcher (64) in dem inneren Überlastkupplungselement (56) einen Innendurchmesser haben, der geringfügig größer als ein Außendurchmesser der Kugeln (62) ist, derart, daß sich die Kugeln (62) durch die Löcher (64) und in die Löcher (70) in dem äußeren Überlastelement (68) bewegen können.
  3. Nachstellmechanismus nach Anspruch 2, bei dem die Löcher (70) in dem äußeren Überlastelement (68) einen Innendurchmesser haben, der geringer als ein Außendurchmesser der Kugeln (62) ist, und derart, daß die Kugeln (62) nur teilweise in die Löcher (70) in dem äußeren Überlastelement (68) gedrückt werden.
  4. Scheibenbremsmechanismus mit:

    einer Grundplatte (22) und einem Reibmaterial (24), die wahlweise auf ein anzuhaltendes Element (26) zu bzw. von diesem wegbewegt werden können;

    einem zu drehenden Betätigungsmechanismus, der seinerseits die Grundplatte (22) auf das anzuhaltende Element (26) zu bzw. von diesem wegzubewegen hat;

    und einem Nachstellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  5. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem ein dem Betätigungsmechanismus zugeordnetes Nachstellelement das äußere Überlastelement (68) antreibt und die Kugeln (62) dann eine Drehung auf das innere Überlastelement (56) übertragen.
  6. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem die Kugeln (62) um eine Mittelachse des inneren Überlastelements (56) umfangsmäßig beabstandet sind, wobei die Kugeln eine Drehung zwischen dem inneren (56) und dem äußeren (68) Überlastelement übertragen.
  7. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 6, bei dem die Löcher (70) einen Innendurchmesser haben, der geringer als ein Außendurchmesser der Kugeln (62) ist, derart, daß die Kugeln (62) nur teilweise in die Löcher (70) in dem äußeren Überlastelement (68) gedrückt werden.
  8. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 6, bei dem das innere Überlastelement (56) eine sich radial nach außen erstreckende Scheibe (66) aufweist, wobei die Scheibe (66) die Löcher (64) aufweist, und wobei die Kugeln (62) in den Löchern (64) in der Scheibe (66) aufgenommen sind, wobei die Löcher (64) in der Scheibe (66) einen Innendurchmesser haben, der geringfügig größer als ein Außendurchmesser der Kugeln (62) ist, derart, daß sich die Kugeln (62) durch die Löcher (64) in der Scheibe (66) und in die Löcher (70) in dem äußeren Überlastelement (68) bewegen können.
  9. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem ferner eine Freilaufkupplung (54) zwischen dem zentralen Zahnrad (42) und der Überlastkupplung (44) angeordnet ist.
  10. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem die Feder (58) eine axiale Vorspannkraft bereitstellt.
  11. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 10, bei dem die Feder (58) eine Scheibe (60) vorbelastet, wobei die Scheibe (60) die Kugeln (62) so vorbelastet, daß die Kugeln (62) in den Löchern (70, 64) in dem inneren (56) bzw. dem äußeren (68) Überlastkupplungselement gehalten werden.
  12. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem eine Schraube (46) an einer dem Betätigungsmechanismus zugeordneten Struktur befestigt ist, die sich nicht mit der Überlastkupplung (44) dreht, wobei die Schraube (46) einen Kopf (50) aufweist, der eine Anschlagfläche für eine von der Feder bereitgestellte Vorspannkraft bietet, derart, daß die Stellung des Schraubenelements (46) zur Regulierung der Vorspannkraft eingestellt werden kann.
  13. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 12, bei dem die Feder (58) mit einem Ende an dem Schraubenkopf (50) anliegt.
  14. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 13, bei dem ein zweites Ende der Feder (58) an einer Scheibe (60) anliegt, wobei die Scheibe (60) die Kugeln (62) von dem Schraubenkopf (50) weg und in die Löcher (70, 64) drückt.
  15. Scheibenbremsmechanismus nach Anspruch 14, bei dem die Kugeln von der Feder (58) in die Löcher (70, 64) in dem inneren (56) bzw. dem äußeren (68) Überlastelement gedrückt werden.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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