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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellbremse gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 sowie eine Bremsbacke
hierfür.
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Die
Feststellbremse kann als elektromechanisch betätigbare
Feststellbremse für Kraftfahrzeuge vom Typ „Duo-Servo"
ausgeführt sein. Diese weist ein von an einem Radträger
angeordneten elektromechanischen Aktuator betätigbares,
schwimmend gelagertes Spreizschloss, das im wesentlichen durch eine
Gewindemutter-Spindel-Anordnung, deren Gewindemutter vom elektromechanischen
Aktuator angetrieben wird, und zwei Druckstücke gebildet
ist, wobei das Spreizschloss Bremsbacken mit einer Bremstrommel
in Eingriff bringen kann, und wenigstens ein vorgespannten Federelement
auf.
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Aus
der internationalen Anmeldung
WO 2004/059189 A1 ist eine elektromechanisch
betätigbare Trommelbremse bekannt. Bei dieser vorbekannten
Trommelbremse wird die schwimmende Lagerung des Spreizschlosses
realisiert, indem die Gewindemutter eine Geradverzahnung aufweist,
die mit einem Schraubrad ein Schraubradgetriebe bzw. mit einem Zahnrad
ein Stirnradgetriebe bildet. Bei einer Aktivierung der als Feststellbremse
fungierenden Trommelbremse eines an einem Hang abgestellten Kraftfahrzeugs
bewegt sich das Kraftfahrzeug etwas in Richtung der Hangabtriebskraft
bis die Bremsbacken durch den für Trommelbremsen vom Typ „Duo-Servo"
charakteristischen Selbstverstärkungseffekt mit der Bremstrommel
und einem radträgerfesten Abstützbock in Eingriff
stehen. Bei diesen Setzeffekten tritt ein Verlustweg innerhalb des
Spreizschlosses auf, der aufgrund der Steifigkeit der sich im Kraftfluss
befindlichen Bauteile zu einen unmittelbaren Verlust der Spreizkraft
und damit zu einer Verringerung der Zuspannkraft führt,
was zu sicherheitskritischen Situationen führen kann. Außerdem
kann es bei der vorbekannten Trommelbremse vorkommen, dass ein Lösevorgang
nicht mehr möglich ist. Bei dem sogenannten Heißabstellen
ist die zuvor erhitzte Bremstrommel durch Abkühlung einem
geringen Schrumpfprozess ausgesetzt, wodurch sich die Zuspannkraft
bedingt durch die hohe Steifigkeit der sich im Kraftfluss befindlichen
Bauteile des Spreizschlosses erhöht. Durch diese erhöhte
Zuspannkraft ist es möglich, dass ein Lösevorgang
der Trommelbremse nicht durchgeführt werden kann, was als
nachteilig anzusehen ist.
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Diesbezüglich
ist die gattungsgemäße
WO 2005/070736 A1 bekannt,
welche ein Federelement vorsieht, das in der Lage ist, eine Verringerung
der Zuspannkraft zu kompensieren, wenn der Selbstverstärkungseffekt
der Trommelbremse einsetzt, sowie die Wegänderung durch
den Schrumpfungsprozess aufzunehmen, ohne dabei die Zuspannkraft übermäßig
zu erhöhen. Das Federelement der
WO 2005/070736 A1 ist
in Paketform innerhalb des Spreizschlosses vorgesehen. Hierbei ergeben
sich höchste Ansprüche hinsichtlich der Toleranzen
der Federsteifigkeit der Federanordnung, was zu hohen Kosten führt.
Ferner kann es möglich sein, dass das bekannte Federelement
unter Umständen nicht in der Lage ist, die aufgrund des
zulässigen Einbauraumes in der Kraft- und Wegreserve die
benötigten Kräfte und Wege zur Verfügung
zu stellen.
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Die
Feststellbremse kann im Rahmen der Erfindung auch als Trommelbremse
vom Typ „Duo-Servo" ausgeführt sein, welche ein
mechanisch oder hydraulisch betätigbares, schwimmend gelagertes Spreizschloss
aufweist, wobei das Spreizschloss Bremsbacken mit einer Bremstrommel
in Eingriff bringen kann. Auch hier treten die bekannten Nachteile
auf.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Feststellbremse sowie eine
Bremsbacke hierfür darzulegen, welche den Stand der Technik
verbessern und die genannten Nachteile vermeiden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Federelement als vorgespanntes Federelement zwischen dem
Spreizschloss und einer Bremsbacke vorgesehen ist. Hierdurch kann
unabhängig vom Einbauraum des Spreizschlosses eine hohe
Federkraft sowie ein entsprechender Federweg realisiert und die
Feststellbremsfunktion in allen Betriebszuständen gewährleistet
werden.
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Vorzugsweise
ist das Federelement als Hebel mit einem Betätigungsarm
und einem Federarm ausgebildet, wobei der Hebel drehbar um ein Lager an
der Bremsbacke vorgesehen ist, wodurch eine kostengünstige
Umsetzbarkeit und toleranzunempfindliche Lösung erzielt
werden.
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Die
Vorspannung des Hebels kann in einfacher Weise dadurch erreicht
werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung der Hebel zwischen zwei Anschlägen vorgespannt ist.
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Der
vorhandene Einbauraum der Trommelbremse kann optimal ausgenutzt
werden, indem das Lager sowie die Anschläge an einem Steg
der Bremsbacke vorgesehen sind.
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Vorzugsweise
ist das Lager des Hebels als axialer Stift ausgeprägt,
welcher von einer Bohrung des Hebels aufgenommen wird. Hierdurch
ist eine einfache Montage des Hebels möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung einer
elektromechanisch betätigbaren Trommelbremse kann vorsehen,
dass zusätzlich zu dem Federelement ein weiteres Federelement
im Kraftfluss zwischen der Gewindemutter-Spindel-Anordnung und einem
der Druckstücke vorgesehen ist, wobei das weitere Federelement
vorzugsweise als Tellerfederpaket innerhalb des Spreizschlosses
vorgesehen ist. Der Hebel kann dabei derart ausgelegt sein, dass
die Funktion des Hebels erst zum Tragen kommt, falls die Kraft-
und Wegreserve des Tellerfederpakets nicht ausreicht, um die Feststellbremsfunktion
zu gewährleisten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung
hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert sowie im Schnitt:
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1 eine
Teilansicht einer erfindungsgemäßen Trommelbremse
und
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt der Trommelbremse gemäß 1.
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Die
in 1 dargestellte elektromechanisch betätigbare
Trommelbremse 1 besteht im Wesentlichen aus einer an sich
bekannten Trommelbremse vom Typ „Duo-Servo", sowie einem
elektromechanischen Aktuator 2. Die Trommelbremse 1 vom
Typ „Duo-Servo" weist eine lediglich teilweise dargestellte
Bremstrommel 3, ein mit Reibflächen versehenes Paar
von Bremsbacken 4, 5 und ein Spreizschloss 6 auf,
das die Reibflächen der Bremsbacken 4, 5 mit der
Innenseite der Bremstrommel 3 in Eingriff bringen kann.
Charakteristisch für die Trommelbremse 1 vom Typ „Duo-Servo"
ist eine frei bewegliche bzw. schwimmend gelagerte Abstützvorrichtung 7,
die dem Spreizschloss 6 gegenüber liegt und zwischen den
Bremsbacken 4, 5 angeordnet ist. Außerdem
ist die Abstützvorrichtung 7 mit einer Nachstellvorrichtung
kombinierbar.
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Im
Falle einer Bremsbetätigung werden die radial aufspreizbaren,
innerhalb der Bremstrommel 3 gelagerten Bremsbacken 4, 5 zur
Reibanlage mit der Bremstrommel 3 geführt. Im
Einzelnen umfassen die Bremsbacken 4, 5 einen
Belagträger 8 sowie einen auf der radialen Außenseite
darauf aufgebrachten Reibbelag 11. Der Belagträger 8 seinerseits
besitzt ein sich in Umfangsrichtung der Bremstrommel 3 sich erstreckendes
Trägerband 10 und einen senkrecht dazu orientierten
Steg 9. Trägerband 10 und Steg 9 sind
auf der dem Reibbelag 11 abgewandten Seite fest miteinander
verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Der Steg 9 dient
dabei in erster Linie zur Versteifung der gesamten Bremsbacke 4, 5.
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Das
erwähnte Spreizschloss 6 wird im Wesentlichen
durch eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 und zwei
Druckstücke 13, 14 gebildet, wobei das
eine Druckstück 14 mit einer Spindel 16 und
das andere Druckstück 13 mit einer Gewindemutter 15 der
Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 zusammenwirkt. Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 wird
von einem Schraubrad betätigt, das vom elektromechanischen
Aktuator 2 über ein nicht näher beschriebenes
Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Bei einer Betätigung
durch den elektromechanischen Aktuator 2 wird die Gewindemutter 15 in
eine Rotationsbewegung versetzt. Aufgrund dieser Rotationsbewegung
der Gewindemutter 15 vollzieht die Spindel 16 der
Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 eine Translationsbewegung
und bringt die beiden Bremsbacken 4, 5 mit der
gewünschten Zuspannkraft mit der Bremstrommel 3 in
Eingriff.
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Um
einen Feststellbremsvorgang durchführen zu können,
ist entweder das Untersetzungsgetriebe oder die Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 selbsthemmend
ausgebildet. Durch diese Maßnahme verbleiben die Bremsbacken 4, 5 im
stromlosen Zustand des elektromechanischen Aktuators 2 mit
der Bremstrommel 3 in Eingriff.
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Sofern
das Kraftfahrzeug an einem Hang abgestellt wird, erfolgt nach der
Einstellung der gewünschten Zuspannkraft, eine geringfügige
Bewegung des Kraftfahrzeugs in Richtung der Hangabtriebskraft. Dabei
dreht sich auch die Bremstrommel 3 um einen bestimmten
Winkelbetrag, bis der für eine Trommelbremse vom Typ „Duo-Servo"
charakteristische Selbstverstärkungseffekt einsetzt. Als
Folge wird jedoch die gewünschte Zuspannkraft reduziert. Außerdem
ist es möglich, dass beim Heißabstellen ein Lösevorgang
der Feststellbremse nicht durchgeführt werden kann, wenn
eine Abkühlung der zuvor erhitzten Bremstrommel 3 eintritt.
Bei dieser Abkühlung vollzieht die Bremstrommel 3 einen
geringen Schrumpfvorgang, wonach sich die Zuspannkraft aufgrund
der großen Steifigkeit der sich im Kraftfluss befindlichen
Bauteile erhöht. In diesem Fall ist es möglich,
dass der elektromechanische Aktuator 2 einen Lösevorgang
der Feststellbremse nicht durchführen kann, da die Zuspannkraft
zu groß ist und sich die sich im Kraftfluss befindlichen
Bauteile verklemmt haben. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass an einer Bremsbacke 4 ein Hebel 17 um ein
Lager L derart drehbar vorgesehen ist, dass dieser zur Weg- und
Kraftübertragung zwischen dem Spreizschloss 6 und
der Bremsbacke 4 dient, und dabei gleichzeitig als vorgespanntes
Federelement zwischen der Spreizvorrichtung 6 und der Bremsbacke 4 fungiert.
Hierdurch kann unabhängig vom Einbauraum des Spreizschlosses 6 eine
hohe Federkraft sowie ein entsprechender Federweg realisiert und
die Feststellbremsfunktion in allen Betriebszuständen gewährleistet
werden.
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Das
Lager L des Hebels 17 ist in einfacher Weise als axialer
Stift ausgeprägt, der von einer Bohrung des Hebels 17 aufgenommen
ist. Der Hebel 17 umfasst einen zwischen Spreizschloss 6 und
Lager L angeordneten Betätigungsarm 18 und einen
Federarm 19, welcher zum Aufbau einer Vorspannung dient.
Dadurch können eine kostengünstige Umsetzbarkeit
und toleranzunempfindliche Lösung erzielt werden.
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In 2 ist
der Bremsbelag 4 detaillier dargestellt. Der Hebel 17 ist
auf dem Steg 9 der Bremsbacke 4 in Form eines
Biegebalkens an dem Lager L einem Anschlag A und einem weiteren
Anschlag B gebogen vorgespannt festgelegt. Die gestrichelte Linie 20 in 2 zeigt
die Form des Hebels 17 in entspanntem Zustand vor der Montage
des Anschlags B. In nicht betätigtem Zustand der Trommelbremse 1 ist
der Federarm 19 des Hebels 17 um den Anschlag A
gebogen, wobei dort die höchste Biegespannung anliegt.
Dabei nimmt der Anschlag A die Summe der Abstützkräfte
des Lagers L und des Anschlags B auf. Der Betätigungsarm 18 ist
unbelastet. Die Vorspannung des Hebels 17 wird in einfacher
Weise dadurch die Anordnung zwischen den beiden Anschlägen
A, B, realisiert. Der vorhandene Einbauraum der Trommelbremse 1 wird
durch die Anordnung des Hebels 17 an dem Steg 9 der
Bremsbacke 4 optimal ausgenutzt.
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Wird
die Trommelbremse betätigt, so wird auf einem Absatz 21 des
Betätigungsarms 18 eine Verschiebung bzw. Betätigungskraft
von dem Spreizschloss 6 ausgeübt. Es sind verschiedene
Auslegungen des Hebels 17, des Federarms 19 und
der sich daraus ergebenden Steifigkeit und Vorspannung des Hebels 17 denkbar.
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In
einer Variante liegt die Vorspannung unter der Betätigungskraft
des Spreizschlosses 6. An dieser Stelle sei angemerkt,
dass die Beträge der genannten Vorspannung und der Betätigungskraft
unter Berücksichtung der Geometrie und der Steifigkeit des
Hebels 17, des Winkels der Krafteinleitung am Absatz 21 normiert
zu vergleichen und ins Verhältnis zu setzen sind. Wird
also die Bremse betätigt, so verschiebt die Spreizvorrichtung 6 die
Bremsbacken 4, 5 bis zur Anlage an die Bremstrommel 3 und
baut dann einen Anpressdruck auf. Überschreitet die Betätigungskraft
am Spreizschloss 6 die Vorspannung des Hebels 17 – gesehen
im entsprechenden Übersetzungsverhältnis – so übernimmt
das Lager L sukzessive die Abstützung des Anschlages A
und entlastet diesen. Ist die Vorspannung überwunden, so
wird der Federarm 19 weiter gebogen und hebt vom Anschlag A
ab. Bei betätigter Trommelbremse 1 ergibt sich
so ein eine gespeichertes Reservoir an Betätigungskraft,
durch welches die Funktionsfähigkeit der Bremse gesichert
ist.
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Weiterhin
ist auch denkbar, den Federarm 19 und den Hebel 17 derartig
auszulegen, dass die Vorspannung des Hebels 17 die maximale
Betätigungskraft überschreitet, wodurch bei normaler
Bremsbetätigung eine quasi-steife Verbindung zwischen der Bremsbacke 4 und
dem Spreizschloss 6 vorliegt. Die Vorspannkraft des Hebels 17 ist
jedoch so gewählt, dass sie unter einem Kraftniveau liegt,
ab welchem die Bauteile der Betätigungsvorrichtung 6, 12, 2 verklemmen.
Dies ist besonders vorteilhaft beim Heißabstellen des Fahrzeugs.
Schrumpft nach einer Fahrt die Trommel 3 der betätigten
Trommelbremse 1, so steigt die Betätigungskraft
an. Bevor ein klemm-gefährliches Kraftniveau erreicht wird,
ist jedoch die Vorspannung des Hebels 17 überschritten,
das Lager L übernimmt die Abstützfunktion des
Anschlags A und der Hebel 17 verbiegt sich im Sinne einer
Biegefeder. So wird die Wegänderung der Schrumpfung kompensiert.
Außerdem kann das beschriebene Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Trommelbremse 1 mit
einer hydraulischen Scheibenbremse für Betriebsbremsungen
kombiniert werden, indem die Bremstrommel 3 im mittleren
Bereich einer Bremsscheibe angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die
erfindungsgemäße Feststellbremse mit einer besonders
kostengünstigen Ansteuerung des elektromechanischen Aktuators 2 betrieben
und die Leistungsanforderung an den elektromechanischen Aktuator 2 minimiert
werden kann.
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Eine
weitere, nicht dargestellte vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung kann vorsehen, dass zusätzlich zu dem Hebel 17 ein
weiteres Federelement im Kraftfluss zwischen der Gewindemutter-Spindel-Anordnung 12 und
einem der Druckstücke 13, 14 vorgesehen
ist, wobei das weitere Federelement vorzugsweise als Tellerfederpaket
innerhalb des Spreizschlosses 6 vorgesehen ist. Der Hebel 17 kann
dabei derart ausgelegt sein, dass die Funktion des Hebels 17 erst
zum Tragen kommt, falls die Kraft- und Wegreserve des Tellerfederpakets
nicht ausreicht, um die Feststellbremsfunktion zu gewährleisten.
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Weiterhin
beschränkt sich die Erfindung nicht ausschließlich
auf elektromechanische Betätigungsprinzipien. Eine weitere,
nicht dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist eine
Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die als eine Trommelbremse
vom Typ „Duo-Servo" ausgeführt ist und welche
ein mechanisch oder hydraulisch betätigbares, schwimmend
gelagerte Spreizschloss aufweist, wobei das Spreizschloss Bremsbacken
mit einer Bremstrommel in Eingriff bringen kann. Wie zur elektromechanisch betätigbaren
Trommelbremse gemäß den 1 und 2 beschrieben,
ist das vorgespannte Federelement ebenso als vorgespanntes Federelement
zwischen dem Spreizschloss und einer Bremsbacke vorgesehen ist.
Das Federelement ist auch bei dieser Ausführungsform als
Hebel 17 vorgesehen, wobei auf die Beschreibung zu dem
gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 verwiesen wird.
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- 1
- Trommelbremse
- 2
- Aktuator
- 3
- Bremstrommel
- 4
- Bremsbacke
- 5
- Bremsbacke
- 6
- Spreizschloss
- 7
- Abstützvorrichtung
- 8
- Belagträger
- 9
- Steg
- 10
- Trägerband
- 11
- Reibbelag
- 12
- Gewindemutter-Spindel-Anordnung
- 13
- Druckstück
- 14
- Druckstück
- 15
- Gewindemutter
- 16
- Spindel
- 17
- Hebel
- 18
- Betätigungsarm
- 19
- Federarm
- 20
- Linie
- 21
- Absatz
- A
- Anschlag
- B
- Anschlag
- L
- Lager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/059189
A1 [0003]
- - WO 2005/070736 A1 [0004, 0004]