DE102019207661A1

DE102019207661A1 - Trommelbremse

Info

Publication number: DE102019207661A1
Application number: DE102019207661.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Gädke; Holger von Hayn; Matthias Schulitz; Ahmed Sefo; Uwe Bach; Adrian Messner; Wolfgang Ritter; Jens Hoffmann; Falk Petzold; Martin Kruse; Christian Vey; Ulrike Meyer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Um die Abstützkräfte der Bremsbacken (2, 3) an einem Widerlager (5) zu bestimmen, ist dieses U-förmig ausgeführt. In jedem der Arme (7) des U's befindet sich ein stabförmiger Zeiger (13), der lediglich mit seinem Fuß (10) im Kopf der Arme (7) befestigt ist, aber über seine Restlänge gegenüber dem Arm (7) beweglich ist. Der Versatz des Kopfes und der Last wird mittels des Versatzes des freien Endes des Zeigers (13) erfasst, der von einem Sensor (16), vorzugsweise einem magnetfeldempfindlichen Sensor, erfasst wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trommelbremse mit einer Bremstrommel und zwei an die Bremstrommel anlegbaren, auf der Bremsbackenseite einer Trägerplatte befestigten Bremsbacken, die jeweils ein Druckende und ein Widerlagerende aufweisen, wobei sich zwischen den Druckenden eine Spreizeinrichtung und zwischen den Widerlagerenden ein Widerlager mit einer Lastmesseinrichtung befindet, die zur Bestimmung der am Widerlager herrschenden Last dient, wobei das Widerlager einen mit der Trägerplatte verbundenen Sockel und zwei von dessen Vorderseite abstehende, biegeelastisch nachgiebige Arme aufweist, an deren Außenseiten die Widerlagerenden der Bremsbacken abgestützt sind.
Eine derartige Trommelbremse ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2018 202 261 A1 beschrieben.
Das Widerlager hat die Aufgabe, einerseits die Bremskräfte, die von den Bremsbacken auf das Widerlager übertragen werden, abzustützen. Weiterhin dient es als Messkörper, um die wirkenden Bremskräfte zu bestimmen. Wie dies geschehen soll, ist in der Offenlegungsschrift aber nicht näher spezifiziert.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine geeignete Messmethode zur Verfügung zu stellen.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass jeder Arm mit dem Fuß eines Zeigers fest verbunden ist und dass für jeden Zeiger ein Sensor vorhanden ist, der die Bewegung des freien Endes des Zeigers bei einer Biegung der Arme unter Last erfasst.
Wenn sich die Bremsbacken bei einer Bremsung an dem Widerlager abstützen, werden die Arme nach innen gebogen, wobei die Zeiger, die mit dem Arm im Bereich der Abstützpunkte verbunden sind, entsprechend verschwenkt werden. Da die Zeiger länger sind als die Arme, legen ihre freien Enden einen größeren Weg zurück als der Abstützpunkt am Arm. Diese Wegübersetzung ermöglicht es, die Verformung des Armes sehr genau zu bestimmen, indem man den Versatz des freien Endes des Zeigers bestimmt.
Eine günstige Anordnung des Zeigers am Arm besteht darin, dass er in Richtung auf das mit dem Sockel verbundene Ende des Armes weist.
Um den Zeiger vor Beschädigung zu schützen, kann vorgesehen werden, dass jeder Arm eine von der Rückseite des Sockels ausgehende, sich im Querschnitt verengende Bohrung aufweist, dass sich der Zeiger durch die Bohrung erstreckt, wobei dessen Fuß darin im Bereich des Armes befestigt ist, und dass der Sensor für den Zeiger an der Rückseite des Sockels angeordnet ist. Durch die Anordnung der Zeiger innerhalb der Arme sind diese vor mechanischen Einwirkungen geschützt.
Um ein ausreichend großes Übersetzungsverhältnis zu erhalten, ist vorgesehen, dass die Bohrungen bis in die Spitzen der Arme reichen, wo sich an der Außenseite der Arme die Abstützpunkte der Bremsbacken befinden.
Damit der Zeiger sich gegenüber den Armen bewegen kann, ist die Bohrung als Stufenbohrung ausgeführt, so dass der Zeiger, abgesehen von seinem im Arm befestigen Fuß, gegenüber der Arme frei verschwenkt werden kann.
Damit das freie Ende des Zeigers vom Sensor erfasst werden kann, ist vorgesehen, dass die freien Enden der Zeiger über die Rückseite des Sockels hervorstehen.
Um das Biegeverhalten der Arme beeinflussen zu können, ist jeder Arm über eine verbreiterte Basis an den Sockel angeschlossen. Dabei wird das Biegeverhalten insbesondere von der Form der Verbreiterung an der von dem Abstützpunkt abgewandten Seite des Armes bestimmt.
Um zu verhindern, dass das Widerlager überbelastet wird, ist vorgesehen, dass an der Innenseite der Arme auf gleicher Höhe Vorsprünge angeordnet sind, so dass sich deren freie Enden bei Erreichen einer vorbestimmten Biegung der Arme aneinander legen.
Um die Bewegung der freien Enden der Zeiger zu erfassen, besitzen diese Magnete, wobei magnetfeldempfindliche Sensoren deren Bewegung erfassen.
Magnetfeldempfindliche Sensoren sind z. B. Hall-Sensoren oder AMR-Sensoren, deren Messprinzip auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt beruht. Die Sensoren sind vorzugsweise in einem Gehäuse untergebracht, das an der Rückseite des Sockels befestigt ist. Dieses weist eine Steckerleiste auf, um die Sensoren mit einer Steuereinheit zu verbinden.
Auf die Magnete kann verzichtet werden, wenn als Sensoren induktive Sensoren verwendet werden.
Der Sockel ist vorzugsweise an der von den Bremsbacken abgewandten Seite der Rückseite der Trägerplatte befestigt, wobei die Arme durch eine Öffnung in der Trägerplatte ragen. Dies erlaubt eine einfache Montage und ein Testen der Messeinrichtung vor der Montage des Widerlagers.
Vorzugsweise wird die Form des Widerlagers so gestaltet, dass die Biegungen der Arme weitgehend unabhängig voneinander sind. Dadurch wird erreicht, dass die Biegung einer der Arme auf den anderen nicht übertragen bzw. minimiert wird und somit eine gegenseitige Beeinflussung der Sensorsignale vermieden bzw. reduziert wird.
Das Widerlager wird form- oder kraftschlüssig mit der Trägerplatte verbunden.
Vorzugsweise bildet das Widerlager zusammen mit den Sensoren und der zugehörigen Elektronik eine Baugruppe. Diese kann vormontiert und im vormontierten Zustand geprüft werden.
Vorzugsweise wird die Baugruppe in sich geschlossen ausgeführt.
Dabei ist darauf zu achten, dass die Sensoren und die zugehörige Elektronik gegenüber der Bremstrommel wärmeisoliert sind, so dass die bei einer Bremsung entstehende Reibungswärme nicht zu einer Beschädigung der Sensoren und der Elektronik führt.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 eine Bremstrommel mit einem Widerlager,
2 einen Querschnitt durch das Widerlager und
3 eine Explosionsdarstellung des Widerlagers.

Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen, die den prinzipiellen Aufbau einer Trommelbremse mit einem Widerlager zeigt.
Auf der Vorderseite einer Trägerplatte 1, die mit einem Achsträger gekoppelt wird, sind zwei Bremsbacken 2, 3 angeordnet. Jede Bremsbacke verläuft auf einem Kreisbogen von etwas weniger als 180° und trägt an ihrer Außenseite einen Bremsbelag. Eine Bremstrommel, die mit einer sich drehenden Achse gekoppelt ist und die aus Übersichtsgründen hier nicht gezeigt ist, umschließt die beiden Bremsbacken, so dass bei einer Bremsbetätigung der Bremsbelag gegen die Bremstrommel gedrückt wird, wodurch die sich dadurch einstellenden Reibkräfte die Achse und damit ein auf der Achse montiertes Rad abbremsen.
Zur Bremsbetätigung befindet sich an den Druckenden der Bremsbacken eine Spreizeinrichtung 4, die in unterschiedlichster Weise ausgelegt werden kann. Es kann sich beispielsweise um einen Hydraulikzylinder oder um einen elektrischen Aktuator handeln.
Zwischen den anderen Enden der Bremsbacken, nämlich den Widerlagerenden, ist ein Widerlager 5 an der Trägerplatte 1 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel als massives U-förmiges metallisches Teil ausgeführt ist.
Das Widerlager besteht aus einem Sockel 6, von dem zwei Arme 7 abstehen. An den Außenseiten der Arme 7 sind die Widerlagerenden der Bremsbacken 2, 3 nahe dem freien Ende der Arme 7, also am Kopf der Arme, abgestützt. Wenn von den Bremsbacken 2, 3 ein Druck auf die Arme 7 ausgeübt wird, biegen sich diese gegeneinander, wobei - wie weiter unten erläutert wird - diese Biegung bestimmt werden kann. Aus der Biegung der Arme können dann die Kräfte, mit denen sich die Bremsbacken am Widerlager abstützen, errechnet werden.
Wie der 2 entnommen werden kann, weist der Sockel 6 an gegenüberliegenden Rändern abstehende Ohren 8 auf, die mit der Rückseite der Trägerplatte 1 verschraubt sind, wobei die Arme 7 durch eine Öffnung 9 in der Trägerplatte 2 auf die Vorderseite der Trägerplatte 1 weisen, wo sich die Bremsbacken 2, 3 befinden.
Die Basis 10 der Arme 7, mit der diese einteilig an den Sockel 6 anschließen, ist gegenüber dem Hauptteil der Arme 7 verbreitert, wobei insbesondere die bogenförmig verlaufende Flanke 11 an der von den Bremsbacken 2, 3 abgewandten Seite der Arme 7 das Biegeverhalten bestimmt.
In jedem Arm 7 erstreckt sich eine Stufenbohrung 12, die von der Rückseite des Sockels 6 ausgeht und bis in den Kopf der Arme 7 reicht und zwar insbesondere bis in den Bereich, an den jeweils eine der Bremsbacken 2, 3 abgestützt ist.
Jeder Arm 7 ist mit einem Zeiger 13 versehen, der als Stab ausgeführt ist, der die Stufenbohrung 12 durchläuft und im kleinsten Querschnitt der Bohrung im Kopf der Arme 7 eingepresst ist. Verbiegt sich ein Arm 7, so führt der Zeiger 13 eine Schwenkbewegung aus, die auch als Drehung um eine imaginäre Achse 14 betrachtet werden kann, die etwa auf halber Höhe der Arme 7 liegt. Da die Bohrung stufig ausgeführt ist, wird der Zeiger 13 über seine Länge die innere Mantelfläche der Stufenbohrung 12 nicht berühren.
Wie man der 2 entnehmen kann, befindet sich die imaginäre Achse 14 näher am befestigten Ende des Zeigers 13 als an seinem freien Ende, so dass der Versatz des freien Endes des Zeigers größer ist als der durch die Biegung der Arme hervorgerufene Versatz des Armkopfes, wodurch die Messgenauigkeit erhöht ist.
Die freien Enden der Zeiger 13 weisen über die Rückseite des Sockels 6 hinaus. An den freien Enden ist jeweils ein Magnet 15 befestigt. An der Rückseite des Sockels 6 befindet sich für jeden Zeiger 13 jeweils ein magnetfeldempfindlicher Sensor 16, der eine Bewegung des zugehörigen Magneten 15 erfasst. Aus dem daraus ermittelten Versatz des freien Endes des Zeigers 13 lässt sich die Biegung des zugehörigen Armes 7 und damit die auf ihn wirkenden Kräfte ermitteln. Als Sensoren eignen sich Hall-Sensoren und/oder AMR-Sensoren. Möglich wären aber auch induktive Sensoren, die keinen Magneten benötigen.
Wie man der 3 entnehmen kann, sind die Sensoren 16 in einem Gehäuse 17 angeordnet, das mit der Rückseite des Sockels 6 verschraubt wird. Dieses Gehäuse 17 weist eine Steckerleiste 18 auf, um die Sensoren 16 über ein Kabel mit einer hier nicht gezeigten Steuereinrichtung zu verbinden.
Nur in 2 ist eine Überlastsicherung für das Widerlager 5 dargestellt. Diese besteht aus zwei Vorsprüngen 19, die gegenüberliegend an Innenseiten der Arme 7 auf gleicher Höhe angeordnet sind, so dass sich deren freie Enden bei Erreichen einer vorbestimmten Biegung der Arme 7 aneinander legen und damit eine weitere Biegung der Arme 7 verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Trägerplatte
2: Bremsbacken
3: Bremsbacken
4: Spreizeinrichtung
5: Widerlager
6: Sockel
7: Arme
8: Ohren
9: Öffnung
10: Basis
11: Flanke
12: Bohrung (Stufenbohrung)
13: Zeiger
14: imaginäre Achse
15: Magnet
16: Sensor
17: Gehäuse
18: Steckerleiste
19: Vorsprung

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 102018202261 A1 [0002]

Claims

Trommelbremse mit einer Bremstrommel und zwei an die Bremstrommel anlegbaren, auf der Bremsbackenseite einer Trägerplatte (1) befestigten Bremsbacken (2, 3), die jeweils ein Druckende und ein Widerlagerende aufweisen, wobei sich zwischen den Druckenden eine Spreizeinrichtung (4) und zwischen den Widerlagerenden ein Widerlager (5) mit einer Lastmesseinrichtung befindet, die zur Bestimmung der am Widerlager (5) herrschenden Last dient, wobei das Widerlager einen mit der Trägerplatte verbundenen Sockel (6) und zwei von dessen Vorderseite abstehende biegeelastisch nachgiebige Arme (7) aufweist, an deren Außenseiten die Widerlagerenden der Bremsbacken abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm (7) mit dem Fuß eines Zeigers (13) fest verbunden ist und dass für jeden Zeiger (13) ein Sensor (16) vorhanden ist, der die Bewegung der freien Enden des Zeigers (13) bei einer Biegung der Arme (7) unter Last erfasst.
Trommelbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) in Richtung auf das mit dem Sockel (6) verbundene Ende des Armes (7) weist.
Trommelbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm (7) eine von der Rückseite des Sockels (6) ausgehende, sich im Querschnitt verengende Bohrung (12) aufweist, dass sich der Zeiger (13) durch die Bohrung (12) erstreckt, wobei dessen Fuß darin im Bereich des Armes (7) befestigt ist, und dass der Sensor (16) für den Zeiger (13) an der Rückseite des Sockels (6) angeordnet ist.
Trommelbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) bis in die Spitzen der Arme (7) reichen.
Trommelbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) als Stufenbohrung ausgeführt sind.
Trommelbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Zeiger (13) über die Rückseite des Sockels (6) hervorstehen.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm (7) über eine verbreiterte Basis (10) an den Sockel (6) anschließt.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Arme (7) auf gleicher Höhe Vorsprünge (19) angeordnet sind, so dass sich deren freien Enden bei Erreichen einer vorbestimmten Biegung der Arme (7) aneinander legen.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Zeiger (13) Magnete (15) befestigt sind und dass die Sensoren (16) der Zeiger (13) magnetfeldempfindlich sind.
Trommelbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sensoren (16) um Hallsensoren oder AMR-Sensoren handelt.
Trommelbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (16) induktive Sensoren sind.
Trommelbremse nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (16) in einem Gehäuse (17) untergebracht sind, das an der Rückseite des Sockels befestigt ist.
Trommelbremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) eine Steckerleiste (18) aufweist.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (16) an der von den Bremsbacken (2, 3) abgewandten Rückseite der Trägerplatte (1) befestigt ist und dass die Arme (7) durch eine Öffnung (9) in der Trägerplatte (1) ragen.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Widerlagers (5) so gestaltet ist, dass die Biegungen der Arme (7) weitgehend unabhängig voneinander sind.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (5) form- oder kraftschlüssig mit der Trägerplatte (1) verbunden ist.
Trommelbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (5) zusammen mit den Sensoren (16) und der zugehörigen Elektronik eine Baugruppe bildet.
Trommelbremse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager-Baugruppe so ausgeführt ist, dass die Sensoren (16) und die zugehörige Elektronik gegenüber der Bremstrommel wärmeisoliert sind.