DE102015220049A1

DE102015220049A1 - Bremsbackenrückstellfeder für eine Kraftfahrzeuginnenbackenbremse

Info

Publication number: DE102015220049A1
Application number: DE102015220049.3A
Authority: DE
Inventors: Aloisio Junior; Alessandro Roberto Pavao; Benedito Augusto Rodrigues; Ewaldo Castro Rück
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine einstückig gebogene Bremsbackenrückstellfeder 11 für eine Kraftfahrzeuginnenbackenbremse 1 umfassend zwei Endabschnitte 13, 14 mit Endösen 15, 16 deren miteinander fluchtende Befestigungspunkte 17, 18 eine Befestigungsachse B definieren, mit einem Verbindungsabschnitt 19 zwischen den beiden Endabschnitten 13, 14, und mit wenigstens einem, um eine Windungsachse W schraubenförmig gewickelten Windungsabschnitt 22, 23 zwischen Verbindungsabschnitt 19 und Endabschnitt (13, 14), wobei die Windungsachse W und die Befestigungsachse B parallel und mit Achsabstand 20 distanziert zueinander versetzt angeordnet sind. Zur Vermeidung von Komfortbeeinträchtigung (frog noise, snare noise) wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Windungsabschnitt 22, 23 eine Konizität α aufweist, wobei die Windungsachse W parallel und mit Achsabstand 21, 22 in Relation zu Befestigungsachse B und Längsachse A angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsbackenrückstellfeder für eine Kraftfahrzeuginnenbackenbremse umfassend zwei Endabschnitte mit Endösen deren miteinander fluchtende Befestigungspunkte eine Befestigungsachse definieren, mit einem längs einer Mittelachse verlaufenden Verbindungsabschnitt zwischen den Endabschnitten, und mit wenigstens einem, um eine Windungsachse schraubenförmig gewickelten Windungsabschnitt zwischen Verbindungsabschnitt und Endabschnitt, wobei die Befestigungsachse und die Windungsachse jeweils parallel und im Achsabstand distanziert zueinander versetzt angeordnet sind. Die Bremsbackenrückstellfedern dienen u.a. dazu, die Bremsbacken in deren unbetätigter Lösestellung in Anlage an einer Spreizvorrichtung und/oder längenveränderlichen Strebe zu halten.
Die Bremsbackenrückstellfedern nehmen konstruktiv eine Sonderrolle im Federbereich ein, weil diese packagingbedingt außermittig eingespannt sind und folglich einer zusätzlichen Biegebeanspruchung in Querrichtung unterliegen. Eine besonders verdichtet aufgebaute Innenbackenbremse mit einer entsprechenden Bremsbackenrückstellfeder geht beispielsweise aus der DE 35 24 501 A1 hervor. Die Bremsbackenrückstellfeder hat zwei abgewinkelte Endabschnitte die unter elastischer Vorspannung jeweils in Öffnungen der zugeordneten Stege eingreifen. Einerseits schließt sich an einen der Endabschnitte, parallel zum Steg, ein zylindrisch schraubenförmig gewickelter Windungsabschnitt an. An diesen Windungsabschnitt schließt sich ein Verbindungsabschnitt an, welcher parallel gerichtet an der Betätigungsvorrichtung vorbeigeführt ist. Die Nachstellvorrichtung ist mit einer besonderen Hebelbetätigung und mit einer zusätzlichen Vorspanneinrichtung versehen.
In Zusammenhang mit bekannten Innenbackenbremsen und besonders geräuscharmen Fahrzeugantriebskonfigurationen wird beanstandet, dass die eingespannte Bremsbackenrückstellfeder Schwingungsgeräusche emittiert. Demzufolge wird ein Störgeräusch (frog noise, snare noise) beanstandet. Zur Dämpfung dieser Problematik sind zwar geräuschbekämpfende Gegenmaßnahmen wie insbesondere Beschichtungen bekannt. Zudem sind Stützlager für Federn bekannt geworden, die störende Schwingungen vermeiden sollen. Dies ist aber aufwändig und erfordert auch besondere Umsicht bei der Montage. Mit anderen Worten ist mit konventionellen Methoden und Geräuschbekämpfungsmaßnahmen nur eine eingeschränkte oder vorübergehende Besserung der Problematik möglich.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, die Nachteile vom Stand der Technik zu vermeiden, und eine komfortable, bauraumsparende, dauerhafte und dazu günstige Abhilfemaßnahme für die Geräuschproblematik vorzuschlagen, die auch einfach-fehlerfrei montierbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis dass das eingeschränkte Raumangebot in den verdichteten Innenbackenbremsen, und die damit einher gehenden konstruktiven Randbedingungen einschließlich schiefe Biegung eine primäre Ursache des Problems darstellt. Zur Problemlösung schlägt die Erfindung konstruktive Änderungen an der Bremsbackenrückstellfeder vor, indem der Windungsdurchmesser vom Windungsabschnitt in Richtung auf den Verbindungsabschnitt zu – also von außen nach innen abnehmend konisch gestaltet sowie in Achsrichtung zum Rest des Federkörpers quer versetzt ist. Mit anderen Worten ist die Bremsbackenrückstellfeder mit wenigstens einem konifizierten Windungsabschnitt versehen, welcher die Feder in dem betreffenden Bereich versteift. Demzufolge ist die Federsteifigkeit so angepasst, dass keine Schwingung oder Kontakt der Federwindung an benachbarten Bauteilen eintritt. Das Schwingungsverhalten der Feder ist zielführend beeinflusst. Vorteilhafterweise erlaubt es die Erfindung, dass eine Innenbackenbremskonstruktion im Übrigen änderungsfrei beibehalten werden kann. Demzufolge ermöglicht es die Erfindung überraschend simpel bei geringem Aufwand und lediglich durch Austausch der implementierten Bremsbackenrückstellfedern in den Genuss sämtlicher erfinderischen Vorteile zu gelangen. Als positiver Nebeneffekt ermöglicht die konstruktiv geänderte Windung der Bremsbackenrückstellfeder im Vergleich zur zylindrisch gewickelten Bremsbackenrückstellfeder eine Federrate mit einer abgesenkten Steigung im F/ΔL-Diagramm, also eine gleichmäßiger aufgeprägte Rückstellkraft. Die Dauerfestigkeit der erfindungsgemäßen Rückstellfeder ist erhöht.
Mit Vorteil verfügt die erfindungsgemäße Bremsbackenrückstellfeder über zwei konifizierte Windungsabschnitte, welche jeweils zwischen Endabschnitt und Verbindungsabschnitt angeordnet sind, um noch weiter verbesserte Bremsbackenrückstellfederwirkung zu erzielen, und gleichzeitig die günstige Geräuschreduktion zu erhalten.
Weiterhin bevorzugt ist die Bremsbackenrückstellfeder zu einer Querachse symmetrisch gestaltet.
In zusätzlicher Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Bremsbackenrückstellfeder im Bereich von einem Endösen ein Mittel zugeordnet ist, welches die schiefe Durchbiegung vom Windungsabschnitt der Bremsbackenrückstellfeder vermeiden oder reduzieren hilft. Zu diesem Zweck kann jede Endöse mit einer Drehmomentstütze versehen sein. Die Drehmomentstütze kann dem Befestigungsabschnitt ein Gegendrehmoment aufprägen, welches einer der schiefen Biegung entgegengesetzt gerichtetes, Gegendrehmoment aufprägt. Die Drehmomentstütze ad der Öse kann auch derart biegesteif ausgebildet sein, dass die Durchbiegung der Bremsbackenrückstellfeder vollständig vermieden wird. Zu diesen Zwecken kann die Drehmomentstütze einen oder mehrere Nocken, Schenkel oder Ausprägungen an der Endöse aufweisen.
Die erfindungsgemäße Bremsbackenrückstellfeder ist insbesondere als Rückstellmittel für den Antriebsstrang von einem elektromotorischen Radbremsaktuator einer Innenbackenbremse einsetzbar. Dabei kann es sich prinzipiell sowohl um kombinierte Betriebs- und Feststellbremsen wie auch um ausschließliche Feststellbremsen handeln.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 Zusammenbau einer Innenbackenbremse bei demontierter Bremstrommel (Rotor) im Maßstab verkleinert,
2 eine erfindungsgemäß einstückig aus Federstahldraht gebogene Bremsbackenrückstellfeder,
3 eine Einzelheit der erfindungsgemäß gebogenen Bremsbackenrückstellfeder vergrößert, und
4 ein Kraft-Weg-Schaubild (F/ΔL) zum Vergleich einer Federrate einer a) zylindrisch gewundenen Rückzug feder mit einer b) konisch gewickelten Bremsbackenrückstellfeder.
Eine Kraftfahrzeuginnenbackenbremse 1 verfügt über eine Ankerplatte 2 als Träger für wenigstens eine Bremsbetätigung 3 (beispielsweise hydraulisch, mechanisch, elektromechanisch) und zwei einander gegenüberliegend über Lager 26, 27 geführte sowie in Doppelpfeilrichtung (1) nach radial auswärts in Richtung Reibfläche 4 einer Bremstrommel 5 verlagerbar platzierte Bremsbacken 6, 7 mit Steg 8, Reibbelagträger 9 und Reibbelag 10. Die beiden Bremsbacken 6, 7 werden durch eine Bremsbackenrückstellfeder 11 grundsätzlich in einer unbetätigten Lösestellung, also zurückgezogen, in Anlage an einer Betätigung 3, längenveränderlichen Nachstellvorrichtung 12 beziehungsweise Auflager 25 gehalten. Dazu ist die Bremsbackenrückstellfeder 11 mit Vorspannkraft elastisch zwischen den Bremsbacken 6, 7 eingespannt. Die Bremsbackenrückstellfeder 11 dient auch dazu, dass die Bremsbacken 6, 7 nach einer Bremsbetätigung unter der Wirkung der Rückstellfeder 11 automatisch in die Lösestellung rückverlagert werden, damit Selbsthemmung vermieden wird. In diesem Zusammenhang dient die teleskopierbare Nachstellvorrichtung 12 dazu, unnötigen Leerweg infolge Reibbelagverschleiss zu vermeiden. Die Nachstellvorrichtung 12 kooperiert demnach systematisch mit den Rücktellfedern 11, indem der maximale Rückstellweg für die Bremsbacken 5, 6 limitiert und gleichzeitig der fortschreitende Reibbelagverschleiß einbezogen ist. Zu diesem Zweck ist die Nachstellvorrichtung 12 zwischen den Bremsbacken 5, 6 verschleißabhängig aufspreizbar vorgesehen. Die Länge der Nachstellvorrichtung 12 definiert die unbetätigte Lösestellung der Bremsbacken 5, 6.
Eine Bremsbackenrückstellfeder 11 nach 2 + 3 ist aus federelastischem Rundstahldrahtwerkstoff einstückig gebogen ausgebildet. Sie umfasst zwei Endabschnitte 13, 14 mit Endösen 15, 16 deren miteinander fluchtende ideale Befestigungspunkte 17, 18 eine Befestigungsachse B definieren. Zwischen den beiden Endabschnitten 13, 14 ist ein langgestreckter Verbindungsabschnitt 19 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 19 erstreckt sich parallel zu Befestigungsachse B und Windungsachse W sowie jeweils mit Achsabstand 20; 20 + 21 versetzt dazu. Für die Federwirkung ist zwischen Endabschnitt 13, 14 und Verbindungsabschnitt 19 wenigsten ein schraubenfederförmig sowie konifiziert gewickelter Windungsabschnitt 22, 23 verantwortlich. Der konisch gewickelte Windungsabschnitt 22, 23 erstreckt sich längs einer Windungsachse W. Windungsachse W, Befestigungsachse B und Längsachse A vom Verbindungsabschnitt 19 erstrecken sich parallel zueinander sowie orthogonal zur Achsrichtung unter Achsabstand 21, 22 zueinander. Die Bremsbackenrückstellfeder 11 kann insbesondere auch mehrere Windungsabschnitte 22, 23 aufweisen, deren Windungsdrehrichtung gleichsinnig (einheitlich rechts- oder linksdrehend) oder wechselsinnig (rechts- und linksdrehend) gerichtet ist. In Mischform kann neben dem konischen Windungsabschnitt zusätzlich ein zylindrisch gewickelter Bereich vorgesehen sein, der sich an den konisch gewickelten Windungsbereich anschließt. Der zylindrisch gewickelte Windungsabschnitt grenzt dann an Endabschnitt/Endöse 13, 14; 15, 16. Die Steigung der Windungsabschnitte 22, 23 ist prinzipiell monoton einheitlich, kann aber unterschiedlich vorgesehen sein, um die Federkennlinie nach 4 zusätzlich zu beeinflussen. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Windungsabschnitte 22, 23 im Abstand 24 zueinander angeordnet und durch den Verbindungsabschnitt 19 miteinander verbunden. Die Endösen 15, 16 sind im Wesentlichen parallel fluchtend mit den Achsen A, W ausgeprägt und können eine zusätzliche Drehmomentstütze aufweisen. Zur Ausbildung der Drehmomentstütze kann die Endöse 15, 16 mit zusätzlichen Nocken, Schenkel und/oder Ausprägungen ausgebildet sein. Zur vereinfachten Überprüfung der Maßhaltigkeit der Bremsbackenrückstellfeder 11 ist diese in Bezug auf eine Querachse Q symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, ausgebildet.
Die 4 zeigt ein F-ΔL-Diagramm so dass eine Federrate verdeutlicht ist. In dem Diagramm ist unter der Kennlinie a) eine Bremsbackenrückstellfeder mit konventionell zylindrischer Windung und unter Kennlinie b) eine erfindungsgemäße Bremsbackenrückstellfeder 11 mit konischer Windungsausbildung verdeutlicht. Wie zu ersehen ist, verfügt die erfindungsgemäße Feder über einen erhöhten Offsetwert F0b und eine geringere Steigungskennlinie im Vergleich mit der konventionell zylindrisch gewickelten Kennlinie a). Dadurch ist die Rückstellwirkung der Feder vorteilhafterweise über deren Stellbereich vergleichmäßigt.
Die Verwendung der erfindungsgemäß verbesserten Bremsbackenrückstellfeder 11 erstreckt sich auf Kraftfahrzeuginnenbackenbremsen 1, die als kombinierte Betriebs- und Feststellbremse oder als ausschließliche Feststellbremse gegebenenfalls neben einer Betriebsscheibenbremse, ggf. als DIH-Trommelbremse, konfiguriert sein können. Wenn die Betätigung 3 einen elektromechanischen Antrieb umfasst, kann die Bremsbackenrückstellfeder 11 zur Rückstellung des elektromechanischen Antriebsstrangs herangezogen werden.
Die Herstellung der Bremsbackenrückstellfeder 11 erfolgt bevorzugt mit Hilfe von Biegeautomaten aus biegeweichem Endlosstahldraht in einem Kaltbiege- und Wickelverfahren. An einem Drahtabschnitt werden als erstes die Windungsabschnitte 22, 23 lagegerecht sowie im Abstand 24 zueinander angebracht. Daran schließen sich die Biegeoperation zur Fertigung der Endabschnitte 13, 14 mit den Endösen 15, 16 an. Nach diesen Wicklungsund Biegeumformungen kann in nachgeschalteten Verfahren ggf. ein Härteprozess und ggf. ein Oberflächenbehandlungsverfahren als Korrosionsschutz vorgenommen werden, bevor eine Montage der Bremsbackenrückstellfeder 11 in einer Innenbackenbremse 1 erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeuginnenbackenbremse
2: Ankerplatte
3: Bremsbetätigung
4: Reibfläche
5: Bremstrommel
6: Bremsbacken
7: Bremsbacken
8: Steg
9: Reibbelagträger
10: Reibbelag
11: Rückstellfeder
12: Nachstellvorrichtung
13: Endabschnitt
14: Endabschnitt
15: Endöse
16: Endöse
17: Befestigungspunkt
18: Befestigungspunkt
19: Verbindungsabschnitt
20: Achsabstand
21: Achsabstand
22: Windungsabschnitt
23: Windungsabschnitt
24: Abstand
25: Auflager
26, 27: Lager
A: Längsachse (Verbindungsabschnitt)
B: Befestigungsachse
Q: Querachse
R: Radialrichtung
W: Windungsachse
α: Konuswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3524501 A1 [0002]

Claims

Bremsbackenrückstellfeder (11) für eine Kraftfahrzeuginnenbackenbremse (1) umfassend zwei Endabschnitte (13, 14) mit Endösen (15, 16) deren miteinander fluchtende Befestigungspunkte (17, 18) eine Befestigungsachse (B) definieren, mit einem Verbindungsabschnitt (19) zwischen den beiden Endabschnitten (13, 14), und mit wenigstens einem, um eine Windungsachse (W) schraubenförmig gewickelten Windungsabschnitt (22, 23) zwischen Verbindungsabschnitt (19) und Endabschnitt (13, 14), wobei die Befestigungsachse (B) und die Windungsachse (W) jeweils parallel zueinander und im Achsabstand (21, 22) zueinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Windungsabschnitt (22, 23) eine Konizität (α) aufweist, wobei die Windungsachse (W) parallel und mit Achsabstand (21, 22) in Relation zu Befestigungsachse (B) und Längsachse (A) angeordnet ist.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei konifizierte Windungsabschnitte (22, 23) mit unterschiedlicher Wicklungsrichtung vorgesehen sind.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Windungsabschnitte (22, 23) im Abstand (24) zueinander angeordnet und durch den Verbindungsabschnitt (19) miteinander verbunden sind.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endösen (15, 16) im Wesentlichen parallel fluchtend sowie mit Achsabstand (21) zu der Windungsachse (W) ausgeprägt sind, und eine zusätzliche Drehmomentstütze aufweisen.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze als zusätzlicher Nocken, Schenkel und/oder Ausprägung von einer Endöse (15, 16) ausgebildet ist.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbackenrückstellfeder (11) zu einer Querachse (Q) symmetrisch ausgebildet ist.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass diese einstückig aus einem Rundstahldrahtwerkstoff gebogen ausgebildet ist.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einer Kraftfahrzeuginnenbackenbremse (1) verwendet wird.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeuginnenbackenbremse (1) als kombinierte Betriebs- und Feststellbremse oder als ausschließliche Feststellbremse ausgebildet ist.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeuginnenbackenbremse als Feststellbremse neben einer Scheibenbremse, die als Betriebsbremse vorgesehen ist, verwendet wird.
Bremsbackenrückstellfeder (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Rückstellung einer elektromechanischen Betätigung (3) der Kraftfahrzeuginnenbackenbremse (1) vorgesehen ist.