DE102018222125B3

DE102018222125B3 - Trommelbremse

Info

Publication number: DE102018222125B3
Application number: DE102018222125.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Bach; Christian Vey; Ahmed Sefo; Jens Hoffmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: WO2020127189A1; EP3899303B1; CN113195918B; CN113195918A; EP3899303A1; US20220065310A1; JP2022509312A; KR20210073589A; BR112021010127A2

Abstract

Insbesondere zur Steuerung von elektromechanisch betätigbaren Bremsen der Servobremsbauart ist es notwendig, die auf das Widerlager (6) der Bremsbacken (2, 3) wirkenden Kräfte zu erfassen.Das Widerlager (6) ist daher aus einem massiven Material geformt, das sich unter Last verformt, wobei Messeinrichtungen vorgesehen sind, die diese Verformung erfassen.Die Form des Widerlagers (6) ist so gewählt, dass es Messspalte aufweist, deren Größe sich bei einer Belastung des Widerlagers ändert. Die Größe der Messspalte kann z. B. mit Hilfe von Hall- oder AMR-Sensoren erfasst werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trommelbremse der Servobremsbauart mit einer Bremstrommel und zwei an die Bremstrommel anlegbare, auf der Bremsbackenseite einer Trägerplatte angeordnete Bremsbacken, die jeweils ein Druckende und ein Abstützende aufweisen, wobei sich zwischen den Druckenden eine gegenüber der Trägerplatte schwimmend gelagerte Spreizeineinrichtung befindet, die zur Krafteinleitung in die beiden Druckenden in Krafteinleitungspunkten an den Druckenden abgestützt ist, und wobei sich zwischen den Abstützenden ein gegenüber der Trägerplatte schwimmend gelagerter Stempel befindet, der zur Kraftübertragung an den beiden Abstützenden abgestützt ist.
Eine elektrisch betätigbare Trommelbremse dieser Art, bei der die Spreizeinrichtung aus einem elektrischen Aktuator besteht, wird in der WO 99/53214 A1 beschrieben.
Die DE 10 2007 054 498 A1 beschreibt ein Spreizschloss für eine Trommelbremse vom Typ „Duo-Servo“. Das Spreizschloss ist ebenso wie ein Widerlager schwimmend gelagert. Eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Stärke der in der Trommelbremse wirkenden Kräfte ist nicht vorgesehen.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2017 217 410 A1 zeigt ein Widerlager, das geeignet ist, die in der Trommelbremse wirkenden Kräfte zu messen. Bei dieser Ausführung werden allerdings Arme am Widerlager, an denen sich die Bremsbacken abstützen, über Verlängerungsstreben auf die Rückseite der Trägerplatte geführt, wo der sich bei einer Belastung des Widerlagers ändernde Abstand der Verlängerungsstreben gemessen wird.
Gemäß das Widerlager als fluidgefüllter Zylinder ausgeführt, in dem bei einer Bremsbetätigung ein Druck aufgebaut wird, der proportional zur Bremsbetätigungskraft ist.
Die DE 690 01 840 T2 beschreibt ein Widerlager mit einem Spalt, der sich bei einer Belastung des Widerlagers verengt und dabei einen Messlichtstrahl teilweise abschattet.
Die DE 10 2014 217 405 A1 beschreibt eine Trommelbremse, deren Bremsbacken von einem Stellhebel betätigt werden. Der Stellhebel besitzt einen parallel zu ihm verlaufenden Arm. Wenn der Stellhebel sich bei einer Betätigung verbiegt, ändert sich der Abstand vom Kopf des Armes zum Stellhebel, was zur Bestimmung der Bremskraft herangezogen werden kann.
Die Trommelbremse der DE 10 2013 224 922 A1 sieht vor, dass die Bremskräfte mittels Sensoren an den Druckstücken der Spreizeinrichtung gemessen werden.
Um bei einer Bremsbetätigung den Aktuator steuern bzw. regeln zu können, werden Informationen über die Stärke der in der Trommelbremse wirkenden Kräfte benötigt. Gemäß der WO 99/53214 A1 wird an einer Stirnseite des Widerlagers ein Lastsensor angeordnet, der die Kraft misst, mit der sich eine der Bremsbacken an dem Widerlager abstützt.
Diese Information ist aber zur Steuerung bzw. Regelung des elektrischen Aktuators nicht genau genug, da bei einer Bremsbetätigung die auf die Bremsbacken wirkenden Reibkräfte unterschiedlich sein können, so dass auch die von den Reibkräften beeinflussten Abstützkräfte für jede Bremsbacke unterschiedlich sein werden. Die Abstützkraft einer Bremsbacke gibt daher nicht genau die Gesamtstärke der in der Trommelbremse wirkenden Kräfte und Bremsmomente wieder.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine Trommelbremse mit einer Lastmesseinrichtung am Widerlager zu schaffen, die die Gesamtstärke der in der Trommelbremse wirkenden Kräfte bei einer Bremsbetätigung wiedergibt.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass jede Bremsbacke an ihrem Druckende neben dem dortigen Krafteinleitungspunkt einen Druckkopf aufweist, wobei beide Druckköpfe an einem zwischen ihnen angeordneten und mit der Trägerplatte verbundenen Widerlager abstützbar sind, und dass das Widerlager als Ganzes als ein unter Last elastisch verformbares massives Bauteil ausgeführt ist, und dass ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sind, die die sich unter Last einstellende Verformung des Widerlagers erfassen, um mittels des Sensorsignals das in der Trommelbremse erzeugte Bremsmoment bestimmen zu können.
Diese Ausgestaltung des Widerlagers macht es möglich, die Bremskräfte in einer Trommelbremse der Servobremsbauart zu bestimmen.
Um die Verformung des Widerlagers zu bestimmen, können Dehnmessstreifen eingesetzt werden, die auf das Widerlager aufgebracht werden.
Um eine deutliche Verformung zu erreichen, ist das Widerlager vorzugsweise von einer Basis gebildet, die über wenigstens einen Steg an einen mit der Trägerplatte fest verbundenen Sockel anschließt, wobei die Druckköpfe an den gegenüberliegenden Kanten der Basis anliegen. Bei einer Belastung der Basis verschiebt sich oder kippt die Basis gegenüber dem Sockel, was messtechnisch erfasst werden kann.
In einer ersten einfachen Ausführung ist die Basis über einen einzigen zentralen Steg mit dem Sockel verbunden, wobei die einander zugewandten Kanten von Basis und Sockel parallel zueinander verlaufen und zwischen sich Messspalte einschließen. Die Größe der Messspalte ändert sich, wenn die Basis gegenüber dem Sockel bewegt wird. Die Änderung der Größe der Messspalte kann messtechnisch erfasst werden.
Eine andere Ausführung sieht vor, dass das Widerlager eine U-förmige Gestalt mit einer Basis in Form eines Quersteges und zwei von dem Quersteg abstehenden Armen hat, an deren Außenkanten die Druckköpfe der Bremsbacken abgestützt sind, wobei der oder die Sensoren von der Art sind, mit denen sich die unter der Last verändernde Neigung der Arme erfasst werden kann.
Dazu wird der Quersteg von einem an der Trägerplatte befestigten Sockel ausgehenden zentralen Steg getragen, der an die Innenkante des Quersteges anschließt, so dass die Arme zur Trägerplatte gerichtet sind.
Um auch bei dieser Ausführung einen Messspalt zu bilden, sieht die Erfindung vor, dass seitlich vom zentralen Steg abstehende Stifte an die Innenkanten der Arme unter Bildung jeweils eines Messspaltes heranreichen.
Eine weitere Ausführung des Widerlagers sieht vor, dass die Basis und der Sockel über zwei Stege in Form von randständigen Streben miteinander zu einem Rahmen verbunden sind, wobei wenigstens ein Stift ausgehend vom Sockel zur Innenkante der Basis zur Bildung eines Messspaltes reicht.
Bei einer einseitigen Belastung wird der rechteckige Rahmen zu einem Parallelogramm verbogen, so dass die Messspalte proportional verkleinert werden. Zur Vergrößerung der Messgenauigkeit werden vorzugsweise der Sockel, die Stege und die Basis als ein einstückiges Bauteil ausgebildet.
Wie schon oben ausgeführt, kann die Messung der Verformung des Widerlagers mit Hilfe von Dehnmessstreifen erfolgen.
Die Bestimmung der Messspaltgröße kann z. B. mittels Hallsensoren oder auf den anisotropen magnetoresistiven Effekt beruhenden AMR-Sensoren erfolgen, wozu die Schenkel mit Magneten versehen sind, die als Signalgeber für den Hallsensor bzw. AMR-Sensor fungieren.
Im Folgenden soll anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 eine Bremstrommel mit einer ersten Ausführung des Widerlagers,
2 eine vergrößerte Darstellung des Widerlagers der Trommelbremse nach 1,
3 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausführung des Widerlagers und
4 eine vergrößerte Darstellung einer dritten Ausführung des Widerlagers.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Trommelbremse eines Kraftfahrzeuges, die aus einer kreisförmigen Trägerplatte 1 und zwei Bremsbacken 2 und 3 besteht, die konzentrisch zur Mittelachse der Trägerplatte 1 angeordnet sind.
Die Bremsbacken 2, 3 werden von einer hier nicht dargestellten Bremstrommel konzentrisch umgeben, die mit einem abzubremsenden Rad des Kraftfahrzeuges verbunden ist, so dass - wenn die Bremsbacken 2, 3 gegen diese Bremstrommel gedrückt werden - das sich drehende Rad verzögert (Betriebsbremsung) bzw. ein ruhendes Rad am Drehen gehindert wird (Feststellbremsung).
Die Bremsbacken 2, 3 besitzen jeweils ein Druckende und ein Abstützende, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Druckenden eine Spreizeinrichtung 4 angeordnet ist. Hierbei handelt es sich in der Regel um eine hydraulisch, elektromechanisch oder elektrohydraulisch betätigbare Einrichtung.
Zwischen den sich ebenfalls gegenüberliegenden Abstützenden befindet sich ein Stempel 5, der Kräfte von der einen zur anderen Bremsbacke überträgt.
Sowohl die Spreizeinrichtung 4 als auch der Stempel 5 sind gegenüber der Trägerplatte 1 in Umfangsrichtung schwimmend gelagert, so dass es sich um eine so genannte Duoservobremse handelt, die einen starken Selbstverstärkungseffekt aufweist.
Um die Bremskräfte, die als Reibungskräfte zwischen den Bremsbacken 2, 3 und der Bremstrommel wirken, abzustützen, ist ein Widerlager 6 vorgesehen. Dieses befindet sich radial außerhalb der Spreizeinrichtung 4, wobei sich an den Enden der Bremsbacken 2, 3 neben den Krafteinleitungspunkten der Spreizeinrichtung 4 noch Druckköpfe 7, 8 befinden, die an beiden Seiten des Widerlagers 6 abgestützt sind. Da sowohl die Spreizeinrichtung 4 als auch der Stempel 5 schwimmend gelagert sind, wird die Bremskraft jeweils nur von der ablaufenden Bremsbacke auf das Widerlager 6 übertragen.
Betrachtet man den Fall, dass die Bremstrommel sich gemäß dem dargestellten Pfeil 9 gegen den Uhrzeigersinn dreht, so ist die links dargestellte Bremsbacke 2 die auflaufende, und die rechts dargestellte Bremsbacke 3 die ablaufende.
Die Spreizeinrichtung 4 drückt beide Bremsbacken 2, 3 auseinander, wobei die auflaufende Bremsbacke 2 von der Bremstrommel in deren Drehrichtung relativ zur Trägerplatte 1 mitgenommen wird. Die auf sie ausgeübte Reibkraft wird mittels des Stempels 5 auch auf die ablaufende Bremsbacke 3 übertragen, so dass deren Druckkopf 8 sich an dem Widerlager 6 abstützt.
Die Erfindung sieht nun vor, dass dort die Abstützkraft gemessen wird, die ein Maß für die Bremskraft darstellt und damit zur Steuerung der Spreizeinrichtung 4 genutzt werden kann.
Im einfachsten Fall besteht das Widerlager 6 gemäß 2 dazu aus einem massiven, aber flachen Bauteil, das senkrecht von der Trägerplatte 1 absteht und daran befestigt ist, so dass die Druckköpfe 7, 8 sich an deren in Umfangsrichtung weisenden Kanten abstützen können.
Das Widerlager 6 besteht dabei aus einem Sockel 10, an dem über einen schmalen zentralen Steg 11 eine Basis 12 anschließt, an deren in Umfangsrichtung weisenden Kanten die Druckköpfe 7, 8 der Bremsbacken 2, 3 anlegbar sind. Da die einander zugewandten Kanten von Sockel 10 und Basis 12 in einem geringen Abstand parallel zueinander verlaufen, bilden sich ausgehend vom Steg 11 zwischen dem Sockel 10 und der Basis 12 zwei Messspalte 13, 14.
Bei einer Drehung der Bremstrommel gegen den Uhrzeigersinn gemäß dem dargestellten Pfeil 9 ist die links dargestellte Bremsbacke 2 eine auflaufende und die rechts dargestellte eine ablaufende Bremsbacke 3. Durch die Reibkräfte zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel werden diese, weil diese schwimmend gelagert sind, in Drehrichtung mitgenommen, so dass die ablaufende Bremsbacke 3 sich an der Basis 12 des Widerlagers 6 abstützt und diese gegenüber dem Sockel 10 kippt, wodurch - wie in 2 gezeigt - der ihr zugewandte Messspalt 14 geweitet und der von ihr abgewandte Messspalt 13 enger wird.
Diese Änderungen können mit geeigneten Sensoren erfasst werden und stellen einen Wert für die eingeleitete Bremskraft dar, die wiederum zur Steuerung der Spreizeinrichtung genutzt werden kann.
Bei einer anderen Drehrichtung vertauschen sich die Funktionen der beiden Bremsbacken 2, 3, die linke wird zur ablaufenden und die rechte zur auflaufenden, so dass sich nun diese an der Basis 12 des Widerlagers 6 abstützt, wodurch der ihr zugewandte linke Messspalt 13 geweitet und der von ihr abgewandte rechte Messspalt 14 verengt wird.
Eine andere Möglichkeit der Ausbildung des Widerlagers ist in der 3 dargestellt. Aus dem an der Träger-platte 1 befestigten Sockel 10 läuft ein zentraler Steg 16, der in einen Quersteg 17 übergeht, von dessen Enden jeweils ein zum Sockel 10 weisender Arm 18, 19 ausgeht. Der zentrale Steg 16, der Quersteg 17 und die beiden Arme 18, 19 bilden somit ein T. An der in Umfangsrichtung weisenden Außenkante der Arme 18, 19 sind die Druckköpfe 7, 8 der Bremsbacken 2, 3 angelegt.
Von dem zentralen Steg 16 stehen seitlich zwei Stifte 20, 21 ab, die unter Bildung jeweils eines Messspaltes 13, 14 kurz vor den Innenkanten der Arme 18, 19 enden.
Die jeweils auflaufende Bremsbacke 2, 3 verbiegt den Arm 19 bzw. 18, an dem sie abgestützt ist, nach innen, wodurch der zugehörige Messspalt 14 bzw. 13 verkleinert wird, was wiederum messtechnisch erfasst werden kann.
Gleichzeitig dienen die Stifte 20, 21 als Überlastschutz. Sollten die Bremskräfte zu groß werden, stützen sich die Arme 17, 18 an dem zugehörigen Stift 20, 21 ab.
Eine dritte Ausführung gemäß 4 besteht aus einem Sockel 10 und einer Basis 12, die über zwei randständige Streben 22, 23 miteinander verbunden sind, so dass sie einen Rahmen mit einer zentralen Öffnung bilden. Von der die Öffnung begrenzende Innenkante des Sockels 10 gehen zwei Stifte 20, 21 aus, die bis auf einen Messspalt 13, 14 bis zur Innenkante der Basis 12 reichen.
Bei einer Belastung der Basis 12 in Umfangsrichtung verschiebt sich diese parallel gegenüber dem Sockel 10, so dass der rechteckige Rahmen sich in ein Parallelogramm umformt, wobei sich die Basis 12 dem Sockel 10 und den Enden der Stifte 20, 21 nähert, wodurch die Messspalte 13, 14 entsprechend verkleinert werden.
Für die Messung der Änderung des Messspaltes stehen in allen Ausführungen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung: Es können Sensoren, die den anisotropen magnetoresistiven Effekt (AMR-Effekt) nutzen, oder auch lineare Hall-Sensoren eingesetzt werden.
Unabhängig von der Messung der Messspaltgröße kann die jeweilige Formänderung des Widerlagers mit Dehnmessstreifen erfasst werden.
Die Sensoren erlauben eine Bestimmung des in der Trommelbremse wirkenden Bremsmomentes. Dieses wird zur Steuerung der Bremswirkung der Trommelbremse eingesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Trägerplatte
2: Bremsbacken
3: Bremsbacken
4: Spreizeinrichtung
5: Stempel
6: Widerlager
7: Druckkopf
8: Druckkopf
9: Pfeil
10: Sockel
11: Steg
12: Basis
13: Messspalt
14: Messspalt
16: zentraler Steg
17: Quersteg
18: Arm
19: Arm
20: Stift
21: Stift
22: randständige Strebe
23: randständige Strebe

Claims

Trommelbremse der Servobremsbauart mit einer Bremstrommel und zwei an die Bremstrommel anlegbare, auf der Bremsbackenseite einer Trägerplatte (1) angeordnete Bremsbacken (2, 3), die jeweils ein Druckende und ein Abstützende aufweisen, wobei sich zwischen den Druckenden eine gegenüber der Trägerplatte (1) schwimmend gelagerte (4) befindet, die zur Krafteinleitung in die beiden Druckenden in Krafteinleitungspunkten an den Druckenden abgestützt ist, und wobei sich zwischen den Abstützenden ein gegenüber der Trägerplatte (1) schwimmend gelagerter Stempel (5) befindet, der zur Kraftübertragung an den beiden Abstützenden abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bremsbacke (2, 3) an ihrem Druckende neben dem dortigen Krafteinleitungspunkt einen Druckkopf aufweist, wobei beide Druckköpfe (7, 8) an einem zwischen ihnen angeordneten und mit der Trägerplatte (1) verbundenen Widerlager (6) abstützbar sind, und dass das Widerlager (6) als Ganzes als ein unter Last elastisch verformbares massives Bauteil ausgeführt ist, und dass ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sind, die die sich unter Last einstellende Verformung des Widerlagers (6) erfassen, um mittels des Sensorsignals das in der Trommelbremse erzeugte Bremsmoment bestimmen zu können.
Trommelbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (6) von einer Basis (12) gebildet ist, die über wenigstens einen Steg (11, 16, 22, 23) an einen mit der Trägerplatte (1) fest verbundenen Sockel (10) anschließt, wobei die Druckköpfe (7, 8) an den gegenüberliegenden Kanten der Basis (12) anliegen.
Trommelbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (12) über einen einzigen zentralen Steg (11) mit dem Sockel (10) verbunden ist, wobei die einander zugewandten Kanten von Basis (12) und Sockel (10) parallel zueinander verlaufen und zwischen sich Messspalte (13, 14) einschließen.
Trommelbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (6) eine U-förmige Gestalt mit einer Basis (12) in Form eines Quersteges (17) mit zwei von dem Quersteg (17) abstehenden Armen (18, 19) hat, an deren Außenkanten die Druckköpfe (7, 8) abstützbar sind, und dass der oder die Sensoren von der Art sind, mit denen sich die unter der Last verändernde Neigung der Arme (18, 19) erfasst werden kann.
Trommelbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quersteg (17) von einem an der Trägerplatte (1) befestigten Sockel (10) ausgehenden zentralen Steg (16) getragen wird, der an die Innenkante des Quersteges (17) anschließt, so dass die Arme (18, 19) zur Trägerplatte (1) gerichtet sind.
Trommelbremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich vom zentralen Steg (16) abstehende Stifte (20, 21) an die Innenkanten der Arme (18, 19) unter Bildung jeweils eines Messspaltes (13, 14) heranreichen.
Trommelbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (12) und der Sockel (10) über zwei Stege in Form von randständigen Streben (22, 23) miteinander zu einem Rahmen verbunden sind, wobei wenigstens ein Stift (20, 21) ausgehend vom Sockel (10) zur Innenkante der Basis (12) zur Bildung eines Messspaltes (13, 14) reicht.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (10), die Stege (11, 16 22, 23) und die Basis (12) ein einstückiges Bauteil bilden.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Verformung des Widerlagers (6) an diesem Dehnmessstreifen angebracht sind.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Verformung des Widerlagers (6) Sensoren, die auf den anisotropen magnetoresistiven Effekt oder den Hall Effekt beruhen, genutzt werden.