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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Betätigungssystem für eine Trommelbremse von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen oder Landmaschinen.
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Vorrichtungen der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist beispielsweise aus der
DE 40 35 943 A1 eine Trommelbremse bekannt, deren Bremsbelagträger einseitig schwenkbar gehalten werden und auf deren anderer Seite mittels einem S-förmigen Nocken gegen die innere Umfangsfläche der Bremstrommel verlagert werden. Aufgrund dieser asymmetrischen Betätigung ist bei derartigen Bremssystemen jedoch problematisch, dass ein Kräftegleichgewicht insbesondere unter Berücksichtigung des Belagverschleißes, der Trommeldeformation beim Bremsen und Einflüsse aufgrund der Fertigung nicht sichergestellt werden kann. Im Übrigen sind derartige Betätigungssysteme für Trommelbremsen sehr komplex aufgebaut und darüber hinaus aufgrund der nicht linearen Charakteristik beim Bremsen schwierig mit Fahrdynamikregelungssystemen zu kombinieren, da die Bremswirkung vom jeweiligen Betriebspunkt abhängt.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betätigungssystem für eine Trommelbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder einer Landmaschine, vorzusehen, die die oben genannten Nachteile überwindet und insbesondere pneumatisch ansteuerbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Betätigungssystem für eine Trommelbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder einer Landmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Trommelbremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder einer Landmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Betätigungssystem für eine Trommelbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder einer Landmaschine, vorgesehen, umfassend zumindest einen Bremsbelagträger, welcher an einem Bremsträger geführt ist, ein Betätigungselement, um den Bremsbelagträger dem Innenumfang einer Bremstrommel anzunähern bzw. dahin zu verlagern, und ein Stellmittel, um das Betätigungselement zu steuern bzw. zu betätigen, wobei das Betätigungselement als Hohlkörper ausgebildet ist, in dessen Hohlraum ein Achskörper aufgenommen ist. Das Betätigungssystem für die Trommelbremse findet insbesondere Anwendung in Nutzfahrzeugen oder Landmaschinen, wie beispielsweise Lastkraftwagen oder von diesen gezogenen Sattelanhängern, die ausgelegt sind, schwere Lasten zu transportieren, so dass – anders als bei Personenkraftwagen – die Trommelbremse eine sehr hohe Bremswirkung erzielen muss. Der Bremsträger ist bei derartigen Fahrzeugsystemen in der Regel im Wesentlichen mit einem Achskörper bzw. einer starren bzw. nicht drehenden Achse bzw. Achsrohr bzw. Achsstummel fest verbunden, so dass Bremsmomente vom Bremsbelagträger in den Bremsträger eingeleitet werden und über die Festlegung bzw. Fixierung an dem Achskörper in den Rahmen des Fahrzeugs eingeleitet werden können. In anderen Worten bilden Bremsträger, Achskörper und Rahmen des Fahrzeugs vorteilhafterweise eine Einheit aus, die – bezogen auf den Radmittelpunkt – im Wesentlichen nicht zueinander drehbar ist. Der Bremsbelagträger weist zweckmäßigerweise an seiner Außenoberfläche einen Bremsbelag auf, wobei dessen geometrische Außenkonfiguration im Wesentlichen der Innenkonfiguration der Bremstrommel entspricht. Der Bremsbelagträger ist an dem Bremsträger derart geführt, dass der Bremsbelagträger sich dem Innenumfang bzw. der inneren Umfangsfläche der Bremstrommel annähern kann. Dies erfolgt über ein Betätigungselement, welches derart mit dem Bremsbelagträger zusammenwirken kann bzw. in Eingriff bringbar ist, dass der Bremsbelagträger an die innere Umfangsfläche der Bremstrommel herangeführt wird. Hierfür ist ein Stellmittel vorgesehen, um das Betätigungselement zu steuern. Das Stellmittel steht somit zweckmäßigerweise mit dem Betätigungselement derart in (mechanischem) Eingriff, dass bei Betätigung bzw. Bedienung bzw. Aktivierung des Stellmittels das Betätigungselement in Funktion gesetzt wird. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Betätigungssystem zwei Bremsbelagträger auf, die sich in Bezug auf die Längsachse bzw. Rotationsachse bzw. Symmetrieachse des Achskörpers bzw. in Bezug auf die Rotationsachse der Bremstrommel gegenüber liegen. Auch ist von Vorteil, wenn eine geradzahlige Anzahl bzw. ein Vielfaches von zwei Bremsbelagträgern vorgesehen ist, wobei sich jeweils ein Paar Bremsbelagträger gegenüber liegen. Das Betätigungselement ist als Hohlkörper ausgebildet, in dessen Hohlraum der Achskörper aufgenommen ist. Das Betätigungselement kann vorteilhafterweise als ring- bzw. rohrförmiger Körper ausgebildet sein, welcher auf den Achskörper aufgesteckt bzw. aufgeschoben ist. Die Innenquerschnittskonfiguration des Betätigungselements kann beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise rund, oval oder vieleckig. Besonders zweckmäßigerweise entspricht diese jedoch im Wesentlichen der geometrischen Konfiguration des Achskörpers oder eines zwischen Achskörper und Betätigungselement vorgesehenen Zwischenelements (wie beispielsweise einem Lager). Hierdurch ist es möglich, ein besonders kompaktes Betätigungssystem für eine Trommelbremse bereit zu stellen.
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Vorteilhafterweise ist das Betätigungselement in Bezug auf den Achskörper rotatorisch verlagerbar, wobei die Rotationsachse des Betätigungselements vorzugsweise mit der Längsachse des Achskörpers fluchtet. In anderen Worten ist das Betätigungselement in Bezug zu dem starren oder drehbaren Achskörper bzw. der drehbaren oder starren/ortsfest angeordneten Bremstrommel drehbar bzw. verschwenkbar. Die Rotationsachse des Betätigungselements entspricht hierbei zweckmäßigerweise der Rotationsachse der Bremstrommel. Somit sind das Betätigungselement und der Achskörper sowie die Bremstrommel konzentrisch zueinander angeordnet bzw. achsgleich.
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Vorzugsweise weist das Betätigungselement zumindest einen radialen Vorsprung auf, der bei Betätigung des Betätigungselements mit dem Bremsbelagträger in Eingriff bringbar ist. Zweckmäßigerweise ist eine identische Anzahl von Bremsbelagträgern und Vorsprüngen vorgesehen. In anderen Worten ist jeder Vorsprung des Betätigungselements einem entsprechenden Bremsbelagträger zugeordnet.
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Zweckmäßigerweise ist der Außenumfang des Betätigungselements im Bereich des Vorsprungs stetig zunehmend ausgebildet. In anderen Worten nimmt der Radius des Außenumfangs im Bereich der Kontaktfläche bzw. Eingriffsfläche zwischen Bremsbelagträger und Betätigungselement in Umfangsrichtung gesehen stetig zu. Hierbei kann die Umfangsvergrößerung in diesem Bereich linear bzw. konstant erfolgen. Besonders vorteilhaft ist die Konfiguration bei zwei oder mehr Vorsprüngen derart, dass diese im Wesentlichen punktsymmetrisch zur Rotationsachse des Betätigungselements ausgebildet sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement in Bezug auf den Achskörper translatorisch verlagerbar, wobei dessen Translationsachse die Längsachse des Achskörpers entweder im rechten Winkel schneidet oder hierzu parallel ausgebildet ist. Bei einer rechtwinkligen Anordnung der Translationsachse zur Längsachse des Achskörpers sind ebenfalls radiale Vorsprünge vorgesehen. Ähnlich wie vorstehend beschrieben, nimmt die radiale Erstreckung der Vorsprünge entlang der Translationsachse des Betätigungselements zweckmäßigerweise zu. Jedoch sind die Vorsprünge in diesem Fall zweckmäßigerweise nicht punktsymmetrisch zur Rotationsachse des Betätigungselements ausgebildet, sondern spiegelsymmetrisch zur Translationsachse des Betätigungselements. Es ist jedoch auch möglich, das Betätigungselement entlang bzw. parallel bzw. koaxial zur Längsachse des Achskörpers zu verlagern, um die Bremsbelagträger zu dem Innenumfang der Bremstrommel hin zu führen. Hierfür weist das Betätigungselement zumindest in den Bereichen, welche mit dem Bremsbelagträger in Kontakt gebracht werden, die Konfiguration einer Kegelmantelfläche auf.
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Es versteht sich, dass ebenfalls eine Kombination aus rotatorischer und translatorischer Verlagerung des Betätigungselements möglich ist.
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Vorteilhafterweise weist das Betätigungselement Eingriffsmittel auf, in welche korrespondierende Eingriffsmittel des Stellmittels zur Steuerung bzw. Betätigung des Betätigungselements eingreifen können. Die Eingriffsmittel des Betätigungselements können beispielsweise als radial oder axial orientierte Verzahnung zumindest eines Bereichs der äußeren Stirn- oder Umfangsfläche des Betätigungselements ausgebildet sein. Entsprechend weist das Stellmittel hierzu korrespondierende Eingriffsmittel auf, um einen Formschluss zwischen Stellmittel und Betätigungselement zu ermöglichen.
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Zweckmäßigerweise sind die Eingriffsmittel des Betätigungselements an dessen Mantelfläche ausgebildet und das Stellmittel ist vorzugsweise als außenverzahnte Welle oder Ritze ausgebildet, welche(s) im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Achskörpers angeordnet ist. Die Eingriffsmittel des Betätigungselements können als Verzahnung oder sonstige Oberflächengestaltung ausgebildet sein, die an der inneren und/oder äußeren Mantelfläche des Betätigungselements vorgesehen ist. Bei der Ausbildung des Stellmittels als Kegelritzel kann die Rotationsachse des Stellmittels gleichfalls geneigt zur Längsachse des Achskörpers angeordnet sein.
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Alternativ sind die Eingriffsmittel des Betätigungselements an dessen Stirnfläche ausgebildet und das Stellmittel ist vorzugsweise als außenverzahnte Welle oder Ritzel ausgebildet, welche(s) geneigt, vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig, zur Längsachse des Achskörpers angeordnet ist. Ein im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Stellmittels an diesem angeordneter Hebel kann somit von einem zur Längsachse des Achskörpers parallel angeordneten Bremszylinder betätigt werden. Hierdurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, dass der Bremszylinder direkt am Bremsträger integriert werden kann, ohne eine zusätzliche Aufnahme für den Bremszylinder am Achskörper vorsehen zu müssen. Dies ist besonders vorteilhaft, da die komplette Bremse als Einheit vormontierbar ist.
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Vorteilhafterweise ist der Bremsbelagträger an dem Bremsträger translatorisch und/oder rotatorisch geführt. Bei einer rotatorischen Führung wird der Bremsbelagträger einseitig gelagert und über eine Verdrehung einer auf die andere Seite wirkenden Nockenwelle, welche außermittig bezogen auf den Bremstrommelmittelpunkt angeordnet ist, nach außen geschwenkt. Aufgrund dieser asymmetrischen Betätigung entsteht ein Selbstverstärkungseffekt beim Bremsen, welcher jedoch nicht nur Vorteile aufweist. Daher ist besonders bevorzugt, dass der Bremsbelagträger an dem Bremsträger translatorisch geführt ist. In anderen Worten ist der Bremsbelagträger lediglich entlang einer geraden Linie verschieblich geführt, welche sich radial von der Rotationsachse der Bremstrommel erstreckt. Bei einer Vielzahl von Bremsbelagträgern werden diese somit paarweise parallel zueinander bzw. entlang einer Geraden verschieblich geführt. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte lineare Kraftabgabe vergleichbar mit der Leistungscharakteristik einer Scheibenbremse vorgesehen, durch die eine Integration in Fahrdynamikregelsystemen vereinfacht wird. Im Übrigen wird hierdurch eine kompaktere Belag-Geometrie im Vergleich zu konventionellen Trommelbremsen ermöglicht.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Trommelbremssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder einer Landmaschine vorgesehen, umfassend zumindest einen Bremsbelagträger, welcher an einem Bremsträger geführt ist, ein Betätigungselement, um den Bremsbelagträger dem Innenumfang einer Bremstrommel anzunähern, ein Stellmittel, um das Betätigungselement zu steuern, und einen pneumatisch betätigbaren Bremszylinder, der in Wirkverbindung mit dem Stellmittel steht bzw. bringbar ist, wobei das Betätigungselement als Hohlkörper ausgebildet ist, in dessen Hohlraum ein Achskörper aufgenommen ist. Zweckmäßigerweise ist der Bremszylinder pneumatisch über die zentrale Druckluftversorgung des Fahrzeugs betätigbar. Der Bremszylinder ist dem Betätigungssystem für die Trommelbremse derart zugeordnet, dass er auf das Stellmittel einwirken kann, beispielsweise dieses in Rotation bringen kann. Hierdurch wird das Betätigungselement rotatorisch oder translatorisch verlagert.
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Es versteht sich, dass die weiteren Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse ebenfalls in dem Trommelbremssystem Anwendung finden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, wobei einzelne Merkmale einzelner Ausführungsformen zu neuen Ausführungsformen kombiniert werden können. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse,
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2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse,
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3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse.
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In 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten, bevorzugten und beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse eines Fahrzeugs dargestellt. Dieses umfasst einen Bremsbelagträger 2, einen Bremsträger 4, ein Betätigungselement 6 sowie ein Stellmittel 8.
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Das Betätigungselement 6 ist als rohr- bzw. ringförmiger Körper ausgebildet, der über (nicht dargestellte) Lagerelemente auf einem starren Achskörper 50 dreh- bzw. rotierbar gelagert ist. Hierfür erstreckt sich der Achskörper 50 durch den Hohlraum 10 des Betätigungselements 6. Das Betätigungselement 6 ist um eine Rotationsachse x rotierbar, welche ebenfalls der Rotationsachse x einer Bremstrommel 52 sowie der Längsachse des Achskörpers 50 entspricht.
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Das Betätigungselement 6 weist zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge 12 auf, die derart ausgebildet sind, dass der Außenumfang des Betätigungselements 6 im Kontaktbereich s zwischen Bremsbelagträger 2 und Betätigungselement 6 in Umfangsrichtung gesehen radial zunimmt. Besonders zweckmäßigerweise nimmt der Abstand zur Rotationsachse x linear bzw. konstant zu.
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Der Bremsbelagträger 2 weist an der dem Bremsbelag 54 gegenüber liegenden Seit einen Führungsabschnitt 14 auf, mittels welchem der Bremsbelagträger 2 auf dem Bremsträger 4 entlang einer radialen Geraden translatorisch verschiebbar geführt ist.
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Zur Steuerung bzw. Betätigung des Betätigungselements 6 weist dieses als am Außenumfang vorgesehene Verzahnung ausgebildete Eingriffsmittel 16 auf. In die Eingriffsmittel 16 können als Verzahnung ausgebildete Eingriffsmittel 18 des Stellmittels 8 eingreifen.
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Bei einer Rotation des Stellmittels 8 in Pfeilrichtung a wird das Betätigungselement 6 aufgrund des Eingriffs der Eingriffsmittel 16, 18 untereinander um dessen Rotationsachse x in Pfeilrichtung b gedreht. Hierbei gelangt die Oberfläche des Betätigungselements 6 im Bereich des Vorsprungs 12 mit dem Führungsabschnitt 14 des Bremsbelagträgers 2 in Eingriff und verschiebt den Bremsbelagträger 2 in Pfeilrichtung c, so dass der Bremsbelag 54 der inneren Mantelfläche der Bremstrommel 52 angenähert wird und diese letztlich kontaktiert.
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In 2 ist eine weitere, bevorzugte und beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse dargestellt, wobei die mit 1 identischen Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Das Betätigungselement 60 weist zwei gegenüberliegende Vorsprünge 62 auf und ist entlang einer Translationsachse y auf einem Achskörper 150 verschieblich gelagert. In der dargestellten Ausführungsform ist der Achskörper 150 im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig, um eine bessere Führung für das Betätigungselement 60 zu ermöglichen. Bei Betätigung des Stellmittels 8 wird dieses in Pfeilrichtung a rotiert, so dass – aufgrund des Eingriffs der Eingriffsmittel 16, 18 – das Betätigungselement 60 entlang der Translationsachse y in Pfeilrichtung d translatorisch verlagert wird. Hierdurch gelangen die Vorsprünge 62 mit Führungsabschnitten 14 der Bremsbelagträger 2 in Eingriff und verschieben diese in Pfeilrichtung c zum Innenumfang der Bremstrommel 52 hin.
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In 3 ist eine weitere bevorzugte und beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungssystems für eine Trommelbremse dargestellt, wobei die mit 1 oder 2 identischen Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Das Betätigungselement 600 ist derart ausgebildet, dass dessen äußere Mantelfläche zumindest bereichsweise sich entlang dessen Rotationsachse x in radialer Richtung erweitert. Insbesondere kann das Betätigungselement 600 zumindest bereichsweise eine Mantelfläche aufweisen, die derjenigen eines Kegels entspricht (vgl. 3b). Infolgedessen weist das Betätigungselement 600 im Wesentlichen zwei gegenüberliegende entlang der Rotationsachse x in radialer Richtung zunehmende Vorsprünge 602 auf. Diese Vorsprünge 602 sind ausgelegt, bei einer Verlagerung des Betätigungselements 600 entlang einer im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse x liegenden Translationsachse y mit dem Führungsabschnitt 14 des Bremsträgers 2 in Eingriff gebracht zu werden und den Bremsbelagträger 2 somit in Pfeilrichtung c zu verschieben. Die translatorische Verlagerung des Betätigungselements 600 erfolgt – wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen – über das Stellmittel 8, welches in Pfeilrichtung a rotiert, wobei aufgrund des Eingriffs der Eingriffsmittel 16, 18 das Betätigungselement 600 entlang der Translationsachse y bzw. der Rotationsachse x verlagert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bremsbelagträger
- 4
- Bremsträger
- 6
- Betätigungselement
- 8
- Stellmittel
- 10
- Hohlraum
- 12
- Vorsprung
- 14
- Führungsabschnitt
- 16
- Eingriffsmittel
- 18
- Eingriffsmittel
- 50
- Achskörper
- 52
- Bremstrommel
- 54
- Bremsbelag
- 60
- Betätigungselement
- 62
- Vorsprung
- 150
- Achskörper
- 600
- Betätigungselement
- 602
- Vorsprung
- s
- Kontaktbereich
- x
- Rotationsachse
- y
- Translationsachse
- a, b, c, d
- Pfeilrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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