-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinheit für eine Trommelbremse, insbesondere für Spreizkeiltrommelbremsen, sowie auf eine Trommelbremse.
-
Trommelbremsen, insbesondere Spreizkeiltrommelbremsen, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Diese Art von Bremsen weisen dabei Bremskolben auf, welche die Bremsbacken derart verschieben oder verlagern, dass diese in Kontakt mit der Bremstrommel gelangen, sodass ein Bremsmoment auf die zu bremsende Achse oder Welle übertragen wird. Die im Stand der Technik bekannten Trommelbremsen sind dabei derartig ausgestaltet, dass die Stellrichtungen der betätigenden Bremskolben auf einer Achse liegen. Bedingt durch diese Anordnung der Betätigungseinheit weisen Trommelbremsen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, einen großen Bauraumbedarf auf.
-
-
Die
DE 19 49 069 U betrifft eine Keilbremse, wobei die Bremsbacken in an sich bekannter Weise schwimmend gelagert sind und mittels je eines vom Spreizzylinder her betätigten Druckhebels mittig beaufschlagt werden.
-
Die
GB 510 440 A betrifft eine Kupplung, Bremse oder der Gleichen mit Mitteln, um die Bremsschuhe an einer Vielzahl von Punkten gleichzeitig andrücken zu können.
-
Die
DE 18 05 744 A betrifft eine Bremsvorrichtung mit einer Bremstrommel und einem Paar in die Trommel eingebauten relativ zur Trommel verschiebbaren Bremsbacken, wobei jede der Bremsbacken ein erstes und ein zweites Ende aufweisen und sowohl die ersten Enden als auch die zweiten Enden der Bremsbacken nahe beieinander liegen.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betätigungseinheit für eine Trommelbremse sowie eine Trommelbremse bereitzustellen, welche nur geringen Bauraum benötigen, sowie eine große Gestaltungsfreiheit der Anordnung der Bremskolben erreicht.
-
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Betätigungseinheit gemäß dem Anspruch 1 und mit einer Trommelbremse gemäß dem Anspruch 7. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß umfasst eine Betätigungseinheit für eine Bremse, insbesondere für eine Trommelbremse, einen ersten Bremskolben, einen zweiten Bremskolben und ein Gehäuse, wobei der erste Bremskolben durch Verlagerung entlang einer ersten Stellrichtung und der zweite Bremskolben durch Verlängerung entlang einer zweiten Stellrichtung dazu ausgelegt sind, je eine Bremsbacke zu betätigen, wobei das Gehäuse zumindest zwei Lagerbereiche und einen Zwischenbereich aufweist, wobei der Zwischenbereich zumindest bereichsweise zwischen den Lagerbereichen angeordnet ist, und wobei der erste Bremskolben gegen Verlagerung quer zur ersten Stellrichtung im ersten Lagerbereich gesichert ist und der zweite Bremskolben gegen eine Verlagerung quer zur zweiten Stellrichtung im zweiten Lagerbereich gesichert ist, wobei die Projektion der ersten Stellrichtung in eine Projektionsebene eine erste projizierte Stellrichtung und die Projektion der zweiten Stellrichtung in die Projektionsebene eine zweite projizierte Stellrichtung definiert, wobei die erste projizierte Stellrichtung mit der zweiten projizierten Stellrichtung einen ersten Öffnungswinkel bildet, welcher ungleich 0° und ungleich 180° ist. Der erste und der zweite Bremskolben dienen daher dazu, durch eine Verlagerung längs der jeweiligen Stellrichtung die Reibelemente wie beispielsweise einen Bremsbelag oder eine Bremsbacke an eine Reibscheibe oder eine Bremstrommel zu drücken. In einer Ausführungsform können die Bremskolben rein mechanische Elemente sein und kein Arbeitsfluid für die Kraftübertragung nutzen. In einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei den Bremskolben auch um hydraulische Betätigungselemente handeln. Die beiden Lagerbereiche des Gehäuses sichern dabei die beiden Bremskolben quer, insbesondere senkrecht, zu den beiden Stellrichtungen und erlauben, dass die Bremskolben jeweils in die Stellrichtung translatorisch bewegt werden können. Insbesondere können die beiden Bremskolben somit nicht in eine andere Richtung translatorisch verlagert werden als in die positive oder negative Stellrichtung. Somit dienen die beiden Lagerbereiche insbesondere dazu, Kräfte in das Gehäuse zuleiten, welche insbesondere quer zu den beiden Stellrichtungen gerichtet sind. Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff gebildet, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Hierdurch wird erreicht, dass hohe lokale Flächenpressungen zwischen den Bremskolben und den Gehäuse unbeschadet aufgenommen werden können. Die Projektion der beiden Stellrichtungen in die Projektionsebene erfolgt entlang der Normalen der Projektionsebene. Durch die Schrägstellung der beiden Stellrichtungen zueinander wird erreicht, dass die Baugröße der Betätigungseinheit reduziert ist. Dies ist deshalb der Fall, weil durch die Schrägstellung der maximal mögliche Abstand der beiden Bremskolben im Vergleich zu einer „geraden“ Anordnung reduziert wird. Zusätzlich wird durch diese winklige Anordnung der beiden Stellrichtungen ermöglicht, dass der Kinematik der Reibelemente - bei einer Betätigung - besser gefolgt werden kann, sodass insbesondere die auftretenden Kräfte senkrecht zur Stellrichtung reduziert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der erste Öffnungswinkel, welcher zwischen der ersten projizierten Stellrichtung und der zweiten projizierten Stellrichtung gebildet wird, zwischen 100° und 160°, hierdurch wird eine besonders kompakte Betätigungseinheit realisiert.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Normale der Projektionsebene parallel zu einer Rotationsachse, welche insbesondere die Rotationsachse einer zu bremsenden Bremstrommel oder Bremsscheibe ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Baugröße der Betätigungseinheit entlang dieser Rotationsachse besonders gering ist. Unter der Rotationsachse ist insbesondere die Rotationsachse der Bremstrommel zu verstehen, welche durch die Betätigungseinheit betätigt bzw. gebremst werden soll. Darüber hinaus handelt es sich bei dieser Rotationsachse insbesondere um die Rotationsachse der zu bremsenden Achse oder Welle.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform spannen die beiden Stellrichtungen die Projektionsebene auf. In anderen Worten bedeutet dies, dass die erste projizierte Stellrichtung gleich der ersten Stellrichtung ist und dass die zweite projizierte Stellrichtung gleich der zweiten Stellrichtung ist. Bevorzugt liegen die erste und die zweite Stellrichtung somit in einer gemeinsamen Ebene.
-
Vorteilhafterweise bildet die erste projizierte Stellrichtung einen ersten Winkel mit einer Querrichtung, wobei die zweite projizierte Stellrichtung einen zweiten Winkel mit der Querrichtung bildet, wobei die Querrichtung in der Projektionsebene liegt und senkrecht auf einer Verbindungsstrecke steht, wobei die Verbindungsstrecke die Strecke vom Schnittpunkt der ersten projizierte Stellrichtung und der zweiten projizierten Stellrichtung zur Rotationsachse ist, wobei der erste Winkel (a) und der zweite Winkel (β) ungleich 0° oder 180° sind. Der Schnittpunkt ist derjenige Punkt in der Projektionsebene, in welchem sich die erste projizierte Stellrichtung mit der zweiten projizierten Stellrichtung schneidet. Die Verbindung dieses Schnittpunkts mit dem Punkt, in welchem die Rotationsache die Projektionsebene schneidet, definiert dabei die Verbindungsstrecke. Die Richtung, welche in der Projektionsebene liegt und senkrecht auf der Verbindungsstrecke steht, definiert dabei die Querrichtung. Insbesondere ist die Rotationsachse dabei die Rotationsachse der Bremstrommel. Durch diese geometrische Ausgestaltung wird erreicht, dass die Betätigungseinheit einen besonders kleinen Bauraumbedarf in Querrichtung aufweist. Bevorzugt sind der erste und der zweite Winkel gleich groß. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich die Betätigungskräfte in Querrichtung ausgleichen, sodass die Lagerkräfte reduziert werden können. Bevorzugt liegt der erste Winkel und/oder der zweite Winkel in einem Bereich von 5° bis 35°. Denn es hat sich gezeigt, dass bei dieser Kolbenausrichtung nur geringe Reibungskräfte zwischen den Bremskolben und den Lagerbereichen bei der Betätigung der Bremse entstehen. Der erste und der zweite Winkel können unterschiedlich ausgebildet sein, um eine auflaufende Bremsbacke mit einem anderen Winkel zu betätigen als eine ablaufende Bremsbacke.
-
Bevorzugt umfassen die beiden Bremskolben jeweils einen Grundkörper und einen Ausleitungskörper, wobei der Ausleitungskörper dazu ausgelegt ist, eine Betätigungskraft von der Betätigungseinheit auf ein Reibelement auszuleiten und der Grundkörper dazu ausgelegt ist, den Ausleitungskörper zu lagern, und wobei der Ausleitungskörper relativ zum Grundkörper verlagerbar ist. Durch eine Verlagerung des Grundkörpers zum Ausleitungskörper ist es möglich, den Verschleiß der Bremse nachzustellen. Diese Verlagerung der beiden Bauteile zueinander kann dabei insbesondere durch eine Rotationsbewegung hervorgerufen werden beispielsweise durch das Verwenden eines Gewindes. Insbesondere wird hierfür ein selbsthemmendes Gewinde verwendet, sodass eine Verlagerung der beiden Bauteile zueinander bei einer Bremsbetätigung verhindert wird. Der Grundkörper ist dabei verdrehgesichert durch z.B. eine Verzahnung im Gehäuse geführt.
-
Zweckmäßigerweise weist die Betätigungseinheit eine Spreizeinheit auf, welche dazu ausgelegt ist, die beiden Bremskolben entlang deren jeweiliger Stellrichtung zu verschieben. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Spreizeinheit eine Übersetzung aufweist oder bewirkt, sodass die Spreizeinheit insbesondere als eine Kraftverstärkungseinheit fungieren kann. In einer Ausführungsform kann die Spreizeinheit hierfür einen hydraulischen Kolben aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass besonders geringe Kräfte zur Lagerung der Spreizeinheit aufgenommen werden müssen. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Spreizeinheit um eine Spreizkeileinheit handeln. Die Betätigung des Spreizkeils kann dabei sowohl mechanisch, pneumatisch als auch hydraulisch erfolgen.
-
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Spreizeinheit einen Spreizkeil, wobei der Spreizkeil dazu ausgelegt ist, durch eine Verlagerung entlang einer Betätigungsrichtung die beiden Bremskolben entlang deren jeweiliger Stellrichtung zu verschieben, wobei der Spreizkeil zwei Betätigungsflächen aufweist, und wobei die Bremskolben auch jeweils eine Betätigungsfläche aufweisen, wobei die Betätigungsflächen der Spreizeinheit dazu ausgelegt sind, mittel- oder unmittelbar eine Kraft auf die Betätigungsfläche des jeweiligen Bremskolbens zu übertragen. Der Spreizkeil ist daher insbesondere dadurch charakterisiert, dass dieser durch eine translatorische Bewegung die Betätigung der Bremse bewirkt. Durch den Einsatz des Spreizkeils wird eine besonders kompakte Bauform erreicht, welche zusätzlich noch die Möglichkeit einer hohen Kraftübersetzung bedingt durch die Keilform bietet. Diese kompakte und einfache Bauweise mit anderen Betätigungsmechanismen, wie beispielsweise einer S-Nockenbetätigung nicht erreicht, da die außerhalb der Bremstrommel anzuordnenden Systeme mehr Bauraum beanspruchen, als der Bremszylinder einer Spreizkeiltrommelbremse. Darüber hinaus müssen durch die Wandlung von Torsionsspannungen in Druckspannungen die Schnittstellen am S-Nocken die moment- und kraftübertragenden Bauteile schwerer ausgelegt werden. Die Betätigungsrichtung weist dabei bevorzugt zumindest einen Anteil in Richtung der Rotationsachse auf. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Betätigungsrichtung bevorzugt nicht in einer Ebene liegt, welche senkrecht auf der Rotationsachse steht. Hierdurch wird zum einen eine bauraumsparende Spreizeinheit in Richtung der Rotationsachse erreicht, als auch die Abstützung der Spreizeinheit erleichtert. Die zu übertragende Betätigungskraft zwischen den Betätigungsflächen der Spreizeinheit und der Betätigungsflächen der Bremskolben dient dazu, die Bremse zu betätigen.
-
Vorteilhaft ist es, wenn die in die Projektionsebene projektierten Normalen der Betätigungsflächen jeweils im Wesentlichen parallel zu den projizierten Stellrichtungen orientiert sind. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Betätigungsflächen des Spreizkeils bevorzugt nicht nur eine Keilform in Richtung der Betätigungsrichtung aufweisen sondern auch in eine Richtung senkrecht dazu, insbesondere in Richtung der Verbindungslinie. Hierdurch kann erreicht werden, dass besonders geringe Querkräfte wirken. Darüber hinaus oder alternativ kann es zweckmäßig sein, wenn die Betätigungsflächen der Spreizeinheit parallel zu den Betätigungsflächen der Bremskolben sind, denn auch durch diese Maßnahme können die reibungsbedingten Kräfte minimiert werden, was zu einer besonders effektiven Betätigungseinheit führt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen den Betätigungsflächen der Spreizeinheit und den Betätigungsflächen der Bremskolben reibungsmindernde Zwischenkörper angeordnet, insbesondere jeweils nur ein Zwischenkörper. Diese Zwischenkörper, welche insbesondere rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse ausgebildet sind, dienen dazu die auftretenden Reibungsverluste zu minimieren. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die jeweiligen Betätigungsflächen der Spreizeinheit und des Bremskolbens parallel zueinander angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Hierdurch kann zum einen die wirkende Flächenpressung reduziert werden und zum anderen kann eine resultierende Querkraft reduziert bzw. verhindert werden. Vorteilhafterweise sind die projizierten Normalen der Betätigungsflächen der Bremskolben sowie der Betätigungsflächen der Spreizeinheit, dabei entlang oder parallel zu den jeweiligen Betätigungsrichtung der Bremskolben orientiert. Hierdurch können Querkräfte senkrecht zu der Stellrichtung reduziert werden, sodass das Gehäuse, insbesondere im Lagerbereich, dünnwandiger ausgestaltet werden kann.
-
Erfindungsgemäß weist der Spreizkeil eine Abstützfläche auf, welche dazu ausgelegt ist, eine Kraft von dem Spreizkeil in das Gehäuse auszuleiten, insbesondere in den Zwischenbereich des Gehäuses. Hierdurch wird erreicht, dass die resultierenden Kräfte an den Betätigungsflächen direkt in das Gehäuse der Betätigungseinheit ausgeleitet werden können, sodass ein resultierendes Biegemoment vermieden oder zumindest reduziert wird. Die Abstützfläche ist dabei eine Fläche des Spreizkeils, welche nicht zur Betätigung der Bremskolben eingesetzt wird. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Abstützfläche keine Betätigungsfläche ist. Die Abstützung über die Abstützfläche kann dabei unter Einsatz eines Gleitlagers, Nadellagers oder weiterer Zwischenkörper erfolgen, sodass die auftretenden Reibkräfte reduziert werden können. Bevorzugt ist es, wenn die Projektion der Normalen der Abstützfläche in die Projektionsebene im Wesentlichen parallel zu der geometrischen Addition der Projektion der Normalen der Betätigungsflächen der Bremskolben orientiert ist. Hierdurch wird erreicht, dass die resultierende Gesamtkraft der am Spreizkeil angreifenden Kräfte gleich null ist. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll dabei verstanden werden, dass die beiden Richtungen auch einen geringen Winkel von +/- 5° zueinander aufweisen dürfen.
-
Mit Vorteil bildet die Betätigungsrichtung einen dritten Winkel zwischen 10° und 80° mit der Rotationsachse. Hierdurch wird erreicht, dass ein besonders geringer Bauraumbedarf der Betätigungseinheit resultiert. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, wenn die Betätigungsrichtung in einer Ebene liegt, welche durch die Rotationsachse und die Verbindungslinie aufgespannt wird. Besonders bevorzugt liegt der dritte Winkel in einem Bereich von 30° bis 60°, denn es hat sich gezeigt, dass hierdurch ein besonders guter Kompromiss zwischen dem Bauraumbedarf in Richtung der Rotationsachse und dem Bauraumbedarf in Richtung der Verbindungslinie erreicht werden kann.
-
Bevorzugt ist die Spreizeinheit dazu ausgelegt, entlang der Betätigungsrichtung mittels eines pneumatischen Aktuators verlagert zu werden. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Bremse mittels eines pneumatischen Bremszylinders betätigt werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass der Betätigungsmechanismus ein geringes Gewicht aufweist, sowie eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Betätigungsmechanismus möglich ist.
-
Erfindungsgemäß umfasst eine Trommelbremse eine Betätigungseinheit und eine Bremstrommel, wobei die Bremstrommel um eine Rotationsachse rotierbar gelagert ist, und wobei die Reibfläche der Bremstrommel einen Durchmesser von kleiner als 301 mm aufweist. Die Reibfläche ist dabei dazu ausgelegt, mit Bremsbacken in Kontakt zu treten, wobei die Reibfläche einen Innendurchmesser von kleiner 301 mm aufweist. Die Rotationsachse ist dabei bevorzugt die Achse oder Welle, welche mit der Trommelbremse gebremst werden soll.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figur. Einzelne Merkmale der dargestellten Ausführungsform können dabei auch in anderen Ausführungsformen eingesetzt werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde.
-
Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Betätigungseinheit 1, wobei die Schnittebene die Projektionsebene ist. Die Betätigungseinheit 1 weist dabei ein Gehäuse 4 auf, welches wiederum in einen ersten Lagerbereich 41, einen zweiten Lagerbereich 43 und einen Zwischenbereich 42 unterteilt ist. Der Zwischenbereich 42 liegt zwischen dem ersten Lagerbereich 41 und dem zweiten Lagerbereich 43 und separiert daher diese Bereiche voneinander. Im ersten Lagerbereich 41 ist der erste Bremskolben 2 derart gelagert, dass dieser entlang der ersten Stellrichtung S1 verschoben werden kann. In dem dargestellten Schnitt ist die erste Stellrichtung S1 gleichzeitig auch die erste projizierte Stellrichtung SP1. Der erste Bremskolben 2 wird dabei in der dargestellten Ausführungsform durch einen Einleitungskörper 31, einen Grundkörper 32 und einen Ausleitungskörper 31 gebildet. Der Ausleitungskörper 31 ist über ein Gewinde in den Grundkörper 32 eingeschraubt, wobei der Grundkörper 32 durch eine Gradverzahnung, welche entlang der ersten Stellrichtung S1 verläuft, verdrehsicher im ersten Lagerbereich 41 gelagert. Im zweiten Lagerbereich 43 der Betätigungseinheit 1 ist ein zweiter Bremskolben 3 gelagert, welcher entlang der zweiten Stellrichtung S2 bzw. der zweiten projizierten Stellrichtung SP2 verlagert werden kann. Der Aufbau des zweiten Bremskolbens 3 ist dabei entsprechend gleich zu dem Aufbau des ersten Bremskolbens 2, sodass diese baugleich sind. Die erste Stellrichtung S1 bzw. die erste projizierte Stellrichtung SP1 bildet dabei einen ersten Winkel α mit der Querrichtung Q. Die zweite Stellrichtung S2 bzw. die zweite projizierte Stellrichtung SP2 bildet dabei einen zweiten Winkel β mit der Querrichtung Q, welche wiederum senkrecht auf der Verbindungslinie L steht. Die Verbindungslinie L liegt dabei in der Projektionsebene und verbindet die Rotationsachse R mit dem Schnittpunkt P. Der Schnittpunkt P wird dabei durch denjenigen Punkt in der Projektionsebene gebildet, in welchem sich die erste projizierte Stellrichtung SP 1 mit der zweiten projizierten Stellrichtung SP2 schneidet, wobei die erste projizierte Stellrichtung SP1 mit der zweiten projizierten Stellrichtung SP2 einen ersten Öffnungswinkel W1 miteinander bilden. Zwischen dem ersten Bremskolben 2 und dem zweiten Bremskolben 3 ist innerhalb des Gehäuses 4 die Spreizeinheit 5 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform wird die Spreizeinheit 5 durch einen Spreizkeil 51 gebildet, wobei zwischen den Betätigungsflächen 6 und 7 der Spreizeinheit 5 und der Betätigungsfläche 12 des ersten Bremskolbens 2 und der Betätigungsfläche 13 des zweiten Bremskolbens 3 jeweils Zwischenkörper 9 angeordnet sind, welche im Käfig 8 geführt sind. Zusätzlich zu den Betätigungsflächen 6 und 7 weist der Spreizkeil 51 erfindungsgemäß auf einer der Rotationsachse R abgewandten Seite eine Abstützfläche 10 auf, wobei die Abstützfläche 10 dazu ausgelegt ist, über Zwischenkörper 9 oder erfindungsgemäß durch ein Gleitlager mit dem Gehäuse 4 abstützend in Eingriff gebracht zu werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- - Betätigungseinheit
- 2
- - erster Bremskolben
- 3
- - zweiter Bremskolben
- 4
- - Gehäuse
- 5
- - Spreizeinheit
- 6
- - Betätigungsfläche (Spreizeinheit)
- 7
- - Betätigungsfläche (Spreizeinheit)
- 8
- - Käfig
- 9
- - Zwischenkörper
- 10
- - Abstützfläche
- 12
- - Betätigungsfläche (Bremskolben)
- 13
- - Betätigungsfläche (Bremskolben)
- 31
- - Ausleitungskörper
- 32
- - Grundkörper
- 33
- - Einleitungskörper
- 41
- - erster Lagerbereich
- 42
- - Zwischenbereich
- 43
- - zweiter Lagerbereich
- 51
- - Spreizkeil
- B
- - Betätigungsrichtung
- L
- - Verbindungslinie
- P
- - Schnittpunkt
- Q
- - Querrichtung
- R
- - Rotationsachse
- W1
- - erster Öffnungswinkel
- S1
- - erste Stellrichtung
- S2
- - zweite Stellrichtung
- Sp1
- - erste projizierte Stellrichtung
- Sp2
- - zweite projizierte Stellrichtung
- α
- - erster Winkel
- β
- - zweiter Winkel
