DE102014226265A1 - drum brake - Google Patents
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Abstract
Bei einer Trommelbremse (1) wird der Radbremszylinder (5) in einem einheitlichen Gehäuse (8) mit einem Betätigungszylinder (10) angeordnet. Der Radbremszylinder (5) und der Betätigungszylinder (10) grenzen an einen im Gehäuse (8) ausgebildeten Hydraulikraum (13) an, der mit einem Übertragungsmedium gefüllt ist. Der Betätigungszylinder (10) wird von einem elektromotorischen Aktuator (12) betätigt, der sich auf der Rückseite einer Tragplatte (4) der Trommelbremse (1) befindet. Der Aktuator weist eine an einem (11) des Betätigungszylinders (10) abgestützte Zahnstange (20) auf, die über ein Getriebe (23, 24, 25) von einem Elektromotor 21 des Aktuators (12) angetrieben wird. Eine solche Anordnung vereint die Vorteile einer hydraulischen mit einer elektromechanischen Betätigung.In a drum brake (1), the wheel brake cylinder (5) is arranged in a unitary housing (8) with an actuating cylinder (10). The wheel brake cylinder (5) and the actuating cylinder (10) adjoin a housing (8) formed in the hydraulic chamber (13), which is filled with a transmission medium. The actuating cylinder (10) is actuated by an electromotive actuator (12) located on the back of a support plate (4) of the drum brake (1). The actuator has a rack (20) which is supported on one (11) of the actuating cylinder (10) and which is driven via a gear (23, 24, 25) by an electric motor 21 of the actuator (12). Such an arrangement combines the advantages of a hydraulic with an electromechanical actuation.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Trommelbremse mit zwei Bremsbacken, mit einem zwischen den Bremsbacken angeordneten Radbremszylinder zur Betätigung der Bremsbacken und mit einem Betätigungszylinder, der hydraulisch mit dem Radbremszylinder verbunden ist.The invention relates to a drum brake with two brake shoes, with a arranged between the brake shoes wheel brake cylinder for actuating the brake shoes and with an actuating cylinder which is hydraulically connected to the wheel brake cylinder.
Bremsanlagen, bei denen der Betätigungszylinder ein pedalbetätigter Hauptbremszylinder ist, sind allgemein bekannt. Bei solchen Bremsanlagen besteht die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern aus einer Bremsleitung. Obwohl sich derartige Bremsanlagen grundsätzlich bewährt haben, stellen die Bremsleitungen eine gewisse Schwachstelle dar, da diese beschädigt werden können oder ihre Anschlüsse sich lösen können, was zu einem Ausfall der Bremsanlage führen würde. Des Weiteren ist das Verlegen von hydraulischen Bremsleitungen kostenintensiv. Aus diesem Grund wurde schon vorgeschlagen, elektromagnetisch betätigbare Bremsen vorzusehen, bei denen ein elektromechanischer Aktuator auf die Bremsbacken einwirkt. Solche Bremsanlagen eignen sich insbesondere für Elektrofahrzeuge.Brake systems in which the actuating cylinder is a pedal-operated master cylinder are well known. In such brake systems, the connection between the master cylinder and the wheel brake cylinders consists of a brake line. Although such brake systems have basically proven, the brake lines represent a certain vulnerability, as they can be damaged or their connections can be solved, which would lead to failure of the brake system. Furthermore, the laying of hydraulic brake lines is costly. For this reason, it has been proposed to provide electromagnetically actuated brakes, in which an electromechanical actuator acts on the brake shoes. Such brake systems are particularly suitable for electric vehicles.
Trommelbremsen benötigen grundsätzlich eine Nachstellvorrichtung, die den beim Abbremsen entstehenden Abrieb des Bremsbackenbelages ausgleicht, indem der Abstand (Lüftspiel) zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel konstant gehalten wird. Bei einem elektromechanischen Aktuator ist dies nur umständlich zu realisieren. Drum brakes basically require an adjusting device which compensates for the abrasion of the brake shoe lining occurring during braking by keeping the distance (clearance) between the brake shoes and the brake drum constant. For an electromechanical actuator, this is only cumbersome to implement.
Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, eine gut dosierbare und gut regelbare Trommelbremse darzustellen, die vor allem für Elektrofahrzeuge, aber auch für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren geeignet ist. Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass der Radbremszylinder und der Betätigungszylinder in einem einheitlichen Gehäuse untergebracht sind und dass der Betätigungszylinder von einem an der Trommelbremse angebrachten elektromechanischen Aktuator betätigbar ist.The invention is thus based on the problem to represent a well-dosed and well-controlled drum brake, which is particularly suitable for electric vehicles, but also for vehicles with internal combustion engines. To solve the problem, the invention provides that the wheel brake cylinder and the actuating cylinder are housed in a unitary housing and that the actuating cylinder is actuated by an attached to the drum brake electromechanical actuator.
Eine solche Anordnung verbindet die Vorteile einer hydraulischen und einer elektromechanischen Betätigung. Such an arrangement combines the advantages of hydraulic and electromechanical actuation.
Da der Radbremszylinder und der Betätigungszylinder in einem einheitlichen Gehäuse untergebracht sind, wird keine Bremsleitung benötigt. Vielmehr ist die Verbindung zwischen den beiden Zylindern durch Kanäle in dem Gehäuse realisiert. Since the wheel brake cylinder and the actuating cylinder are housed in a unitary housing, no brake line is needed. Rather, the connection between the two cylinders is realized by channels in the housing.
Da die Bremsbacken in bekannter Weise von einem Radbremszylinder betätigt werden, können die bekannten Einrichtungen zur Nachstellung der Bremse weiterhin Verwendung finden.Since the brake shoes are actuated in a known manner by a wheel brake cylinder, the known devices for adjusting the brake can continue to be used.
Die elektromechanische Betätigung kann insbesondere in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, da diese über eine ausreichende Batteriekapazität verfügen, die auch genügend Energie für den Aktuator zur Verfügung stellen kann. The electromechanical actuation can be used in particular in electric vehicles, since they have sufficient battery capacity, which can also provide enough energy for the actuator.
Eine besonders kompakte Anordnung erhält man, wenn die die Achse des Betätigungszylinders senkrecht zur Achse des Radbremszylinders steht und wenn dabei der Betätigungszylinder durch eine Tragplatte hindurchragt, auf deren Vorderseite die Bremsbacken und der Radbremszylinder und auf dessen Rückseite der elektromechanische Aktuator für den Betätigungszylinder angeordnet sind. A particularly compact arrangement is obtained when the axis of the actuating cylinder is perpendicular to the axis of the wheel brake cylinder and while the actuating cylinder protrudes through a support plate, on the front side of the brake shoes and the wheel brake cylinder and arranged on the back of the electromechanical actuator for the actuating cylinder.
Da sich der elektromechanische Aktuator auf der Rückseite der Tragplatte befindet, können die Einrichtungen auf der Vorderseite, die Lagerung der Bremsbacken, die Anordnung einer Rückstellfeder und dgl. aus konventionellen Anlagen übernommen werden. Lediglich der Radbremszylinder wird durch das einheitliche Gehäuse ersetzt, das sowohl den Betätigungszylinder als auch den Radbremszylinder auf-nimmt.Since the electromechanical actuator is located on the back of the support plate, the devices on the front, the mounting of the brake shoes, the arrangement of a return spring and the like. From conventional systems can be adopted. Only the wheel brake cylinder is replaced by the unitary housing, which takes up both the actuating cylinder and the wheel brake cylinder.
Der elektromechanische Aktuator kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Aktuator eine Zahnstange aufweist, die vom Betätigungskolben des Betätigungszylinders in axialer Richtung absteht und aus dem Gehäuse herausragt. The electromechanical actuator can be realized in various ways. One possibility is that the actuator has a toothed rack, which protrudes in the axial direction from the actuating piston of the actuating cylinder and protrudes from the housing.
Um eine gleichmäßige Kraftübertragung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Zahnstange mit zwei gegenüberliegenden Zahnreihen versehen ist.In order to achieve a uniform force transmission, it is provided that the rack is provided with two opposite rows of teeth.
Zum Antrieb der Zahnstange und damit des Kolbens des Betätigungszylinders ist vorgesehen, dass ein Elektromotor an der Rückseite der Tragplatte angeordnet ist, dass die Motorwelle des Elektromotors parallel zur Tragplatte und senkrecht zur Zahnstange verläuft, dass die Motorwelle ein Wenigzahnritzel (z. B. ein 2-Zahnritzel) aufweist und dass zwei Doppelzahnräder mit jeweils einem ersten und einem dazu koaxialen zweiten Stirnzahnrad vorgesehen sind, wobei das Wenigzahnritzel in die beiden ersten Stirnzahnräder und jede Zahnreihe in jeweils eines der zweiten Stirnzahnräder eingreift. To drive the rack and thus the piston of the actuating cylinder is provided that an electric motor is arranged on the back of the support plate, that the motor shaft of the electric motor is parallel to the support plate and perpendicular to the rack, that the motor shaft is a sprocket (eg -Zahnritzel) and that two double gears, each with a first and a coaxial second spur gear are provided, wherein the sprocket pinion engages in the first two spur gears and each row of teeth in each one of the second spur gears.
Unter einem Wenigzahnritzel soll ein Ritzel mit Zähnen verstanden werden, die auf einer steilen Spirale um die Achse des Ritzels verlaufen, so dass das Ritzel einer Spindel mit einem Steilgewinde gleicht. Eine derartige Verzahnung wird auch als Evoloidverzahnung bezeichnet. Um einen möglichst belastbaren Eingriff in die Stirnzahnräder zu erhalten läuft jeder Zahn des Wenigzahnritzel möglichst zweimal um dessen Achse.A sprocket gear is to be understood to mean a sprocket with teeth that run on a steep spiral around the axis of the pinion so that the pinion equals a spindle with a coarse thread. Such a toothing is also referred to as Evoloidverzahnung. In order to obtain as strong as possible an engagement in the spur gears, each tooth of the sprocket sprocket runs as far as possible twice about its axis.
Die beiden Stirnzahnräder sind axial miteinander verbunden und können einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die Übersetzung wird entsprechend den jeweiligen Bedingungen ausgewählt. The two spur gears are axially connected to each other and may have a different diameter. The translation will be selected according to the respective conditions.
Eine weitere Ausführung des elektromechanischen Aktuators sieht vor, dass dieser eine Pleuelstange aufweist, die vom Betätigungskolben des Betätigungszylinders in axialer Richtung absteht und aus dem Gehäuse herausragt.A further embodiment of the electromechanical actuator provides that this has a connecting rod which protrudes from the actuating piston of the actuating cylinder in the axial direction and protrudes from the housing.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Pleuelstange mit einem segmentverzahnten Hebel gekoppelt ist und dass ein Elektromotor an der Rückseite der Tragplatte für den Antrieb des Hebels vorgesehen ist.Furthermore, it is provided that the connecting rod is coupled to a segmented lever and that an electric motor is provided on the back of the support plate for driving the lever.
Um einen weiteren Spielraum für die Realisierung verschiedener Übersetzungen zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Motorwelle des Elektromotors ein Motorritzel trägt und dass zwischen dem Motorritzel und der Segmentverzahnung des Hebels ein Segmentzahnrad mit einem dazu koaxial angeordneten Zwischenritzel vorgesehen ist, wobei das Zwischenritzel in die Segmentverzahnung des Hebels und das Motorritzel in die Verzahnung des Segmentzahnrades eingreift.In order to achieve a further scope for the realization of various translations, it is provided that the motor shaft of the electric motor carries a motor pinion and that between the motor pinion and the segment toothing of the lever, a segment gear is provided with a coaxially arranged intermediate pinion, wherein the intermediate pinion in the segment toothing of the lever and the motor pinion engages the toothing of the segment gear.
Der Hydraulikraum innerhalb des Gehäuses ist mit einem Übertragungsmedium gefüllt, das die Druckkräfte vom Kolben des Betätigungszylinders auf die Kolben des Radbremszylinders überträgt. Bei dem Medium kann es sich um ein dickflüssiges oder ein geleeartiges Medium handeln.The hydraulic space within the housing is filled with a transmission medium, which transmits the pressure forces from the piston of the actuating cylinder to the piston of the wheel brake cylinder. The medium may be a viscous or jellyy medium.
Alternativ dazu könnte das Übertragungsmedium von einer Vielzahl von kleinen Kugeln gebildet sein, die eine mechanische Übertragung zulassen und somit auch eine Feststellbremsfunktion erfüllen können. Eine solche Füllung ist wartungsfrei und kann fahrzeuglebenslang aufrechterhalten werden. Alternatively, the transmission medium could be formed by a plurality of small balls, which allow a mechanical transmission and thus can also fulfill a parking brake function. Such a filling is maintenance-free and can be maintained throughout the vehicle.
Soweit für die Regelung der Bremsanlage der Bremsdruck benötigt wird, kann das Gehäuse mit einem Drucksensor versehen werden, der den Druck im Übertragungsmedium erfasst.As far as the braking pressure required for the control of the brake system, the housing can be provided with a pressure sensor which detects the pressure in the transmission medium.
Die Vorteile, die sich durch diese Anordnung ergeben, sind:
Eine sehr direkte Betätigung der Bremsbacken,
eine sehr gute Nachstellmöglichkeit bei Belagverschleiß, da erprobte Bremsbelagnachsteller weiterhin verwendet werden können,
eine einfache Montage der Komponenten,
ein kostengünstiges, teilweise bewährtes Betätigungskonzept,
der Aktuator ist bauraumoptimiert und kompakt,
der Aktuator befindet sich hinter der Tragplatte in einer geschützten Einbauposition,
das gemeinsame Gehäuse für den Radbremszylinder und den Betätigungszylinder kann schwimmend gelagert werden, bewährte Serientrommelbremskomponenten können übernommen werden,
das Gehäuse für den Radbremszylinder und den Betätigungszylinder kann mit dem Gehäuse für den Aktuator kombiniert werden, so dass die gesamte Betätigung gut gegen Umwelteinflüsse geschützt ist,
es liegt ein guter Gesamtwirkungsgrad vor und
durch eine entsprechende Befüllung des Hydraulikraumes mit Kugeln kann eine Feststellbremsfunktion realisiert werden. The advantages that result from this arrangement are:
A very direct operation of the brake shoes,
a very good adjustment option for lining wear, as well-proven brake pad manufacturers can continue to be used,
a simple assembly of the components,
a cost-effective, partially proven operating concept,
the actuator is space-efficient and compact,
the actuator is located behind the support plate in a protected installation position,
the common housing for the wheel brake cylinder and the actuating cylinder can be stored floating, proven series drum brake components can be adopted,
the housing for the wheel brake cylinder and the actuating cylinder can be combined with the housing for the actuator, so that the entire operation is well protected against environmental influences,
there is a good overall efficiency and
by a corresponding filling of the hydraulic chamber with balls, a parking brake function can be realized.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. To show:
Im Folgenden wird auf die
Zwischen den oberen Enden befindet sich ein Radbremszylinder
Dies entspricht dem konventionellen Aufbau einer Trommelbremse, die dem Fachmann bekannt ist und die daher nicht näher erläutert werden braucht.This corresponds to the conventional construction of a drum brake, the expert is known and therefore need not be explained in more detail.
Im Gegensatz zu einer konventionellen Trommelbremse ist allerdings der Radbremszylinder nicht über eine Bremsleitung mit einem Betätigungszylinder verbunden, vielmehr besitzt, wie dies der
Die Kolben
Eine Feder
Der Aktuator
Zum Antrieb der Zahnstange
Das oben erwähnte Wenigzahnritzel
Der Elektromotor
Die folgenden
Die perspektivische Darstellung der Trommelbremse, die in
Wie der
Der Betätigungskolben
Das Aktuatorgehäuse
Das eine Ende des Hebels
In das Segmentzahnrad
In den beiden oben beschriebenen Fällen erfolgt die Bremsbetätigung somit durch eine Verschiebung des Betätigungskolbens
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trommelbremse drum brake
- 22
- Bremsbacke brake shoe
- 33
- Bremsbacke brake shoe
- 44
- Tragplatte support plate
- 55
- Radbremszylinder wheel brake cylinder
- 66
- Radbremszylinderkolben Radbremszylinderkolben
- 77
- Radbremszylinderkolben Radbremszylinderkolben
- 88th
- Gehäuse casing
- 99
- Gehäusefortsatz Housing extension
- 1010
- Betätigungszylinder actuating cylinder
- 1111
- Betätigungskolben actuating piston
- 1212
- Aktuator actuator
- 1313
- Hydraulikraum hydraulic chamber
- 1414
- Feder feather
- 2020
- Zahnstange rack
- 2121
- Elektromotor electric motor
- 2222
- Motorwelle motor shaft
- 2323
- Wenigzahnritzel Little pinion
- 2424
- erstes Stirnzahnrad first spur gear
- 2525
- zweites Stirnzahnrad second spur gear
- 2626
- Aktuatorgehäuse actuator housing
- 3030
- Pleuelstange connecting rod
- 3131
- Ausbuchtung bulge
- 3232
- Hebel lever
- 3333
- Segmentzahnrad segment gear
- 3434
- Bolzen bolt
- 3535
- U-förmige Aufnahme U-shaped receptacle
- 3636
- Segmentverzahnung segment teeth
- 3737
- Zwischenritzel intermediate pinion
- 3838
- Motorritzel pinion
Claims (10)
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