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Die Erfindung betrifft eine Trommelbremse für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Trommelbremse.
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Trommelbremsen sind Reibungsbremsen mit Bremsbelägen, die auf eine Trommel bzw. die zylindrische Innenfläche der Trommel wirken. Beim Betätigen der Bremse durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs mit einer solchen Trommelbremse wird der Bremsbelag üblicherweise von innen gegen die umlaufende Trommel gedrückt. Die Bremsbacken mit den Bremsbelägen werden typischerweise auf einer Bremsankerplatte beweglich gelagert. In der sich drehenden Trommel werden die Bremsbacken von innen angepresst. Das kann mechanisch über eine Nockenwelle, einen Spreizkeil oder über einen Radbremszylinder erfolgen, der die beiden Bremsbacken mechanisch wirkverbindet.
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Es ist allgemein üblich, innerhalb von Trommelbremsen eine selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung zum Ausgleich eines übermäßigen Lüftspiels vorzusehen, sodass zwischen den Bremsbelägen und der Trommel trotz eintretenden Verschleißes der Bremsbeläge und auch trotz thermisch bedingter Ausdehnung der Trommel zu jeder Zeit ein möglichst kleines Lüftspiel vorliegt. Ein möglichst kleines Lüftspiel ist wünschenswert, damit der Bremsflüssigkeitsbedarf der hydraulischen Bremsanlage beim Betätigen der Bremse gering ist und der erforderliche Bremspedalweg klein bleibt.
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Derartige Nachstellvorrichtungen verkleinern das Lüftspiel zwischen der Trommel und den Bremsbelägen bei Verschleißen der Bremsbeläge und sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Üblicherweise sind die bekannten Nachstellvorrichtungen mit einem wärmeempfindlichen Bauteil, insbesondere aus einem Bimetall, ausgestattet. Beim Aufwärmen des wärmeempfindlichen Bauteils über eine bestimmte Temperatur, blockiert dieses die Nachstellvorrichtung und verhindert somit eine ungewollte Nachstellung aufgrund einer thermischen Ausdehnung der Trommel. Da die thermische Ausdehnung reversibel ist könnte es ansonsten zu Restschleifmomenten der Bremsbacken an der Trommel in ihrem abgekühlten Zustand kommen.
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Typischerweise kommt es aufgrund der Funktionsweise des wärmeempfindlichen Bauteils zu einer unerwünschten Totzeit zwischen dem Anstieg der Temperatur der Trommel und der Temperatur an dem wärmeempfindlichen Bauteil. Es ist wünschenswert, diese Totzeit auf einfache und kostengünstige Art und Weise zu reduzieren.
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Aus der
US 2,133,533 A ist es bekannt, eine Nachstellvorrichtung möglichst nah an der Trommel anzuordnen, um die Wärme der Trommel schnell zu der Nachstellvorrichtung zu transportieren.
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Allerdings unterliegt die Anordnung der Nachstellvorrichtung zahlreichen weiteren konstruktionstechnischen Anforderungen, sodass sie nicht beliebig innerhalb der Trommelbremse angeordnet werden kann. Ferner sorgt dies nicht für eine gewünschte stark reduzierte Totzeit.
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Aus der
JP 2015068392 A2 ist es bekannt, ein Wärmerohr zwischen der Trommel und dem wärmeempfindlichen Bauteil vorzusehen. Das Wärmerohr dient der schnellen Wärmeleitung von der Trommel zu dem wärmeempfindlichen Bauteil und reduziert so die Totzeit.
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Auch wenn die Totzeit damit stark reduziert wird, ist die Lösung mit einem Wärmerohr vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv. Entsprechend ist weiterhin eine Trommelbremse mit Nachstellvorrichtung mit reduzierter Totzeit wünschenswert, die einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Trommelbremse mit Nachstellvorrichtung bereitzustellen, die eine reduzierte Totzeit bereitstellt und einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch eine Trommelbremse nach Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trommelbremse offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Trommelbremse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Trommelbremse eine Trommel, zwei Bremsbacken mit Bremsbelägen, zumindest eine die beiden Bremsbacken miteinander verbindende Bremsbackenfeder sowie eine Nachstellvorrichtung aufweist, wobei die Nachstellvorrichtung mit einem wärmeempfindlichen Bauteil zum Verkleinern eines Lüftspiels zwischen der Trommel und den Bremsbelägen bei Verschleißen der Bremsbeläge oder infolge thermisch bedingter Ausdehnung der Trommel eingerichtet ist, und wobei die Trommelbremse ferner eine Luftleitvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, warme Luft aus einem Lüftspielraum zwischen der Trommel und den Bremsbelägen an das wärmeempfindliche Bauteil der Nachstellvorrichtung zu führen.
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Das Leiten der warmen Luft aus dem Lüftspielraum in den Innenraum, in dem sich die Nachstellvorrichtung mit dem wärmeempfindlichen Bauteil befindet, ist eine besonders einfache und kostengünstige Art und Weise, die Totzeit der Nachstellvorrichtung zu reduzieren. Die Luftleitvorrichtung kommt, anders als ein Wärmerohr, ohne zusätzliches Wärmetransportmedium aus und nutzt die bereits vorhandene, an der Innenseite der Trommel erwärmte Luft. Die Luftleitvorrichtung kann auch sehr günstig ausgeführt und in der Trommelbremse angeordnet werden.
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Insbesondere kann die Luftleitvorrichtung dazu eingerichtet sein, in dem Lüftspielraum mittels der Trommel beschleunigte Luft aufzunehmen und an das wärmeempfindliche Bauteil zu führen. Mit anderen Worten wird die in dem Lüftspielraum bewegte Luft über die Luftleitvorrichtung aufgenommen und mit ihrer Geschwindigkeit zu dem wärmeempfindlichen Bauteil geführt.
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Die Nachstellvorrichtung kann beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Bauart sein. Die Nachstellvorrichtung kann ein wärmeempfindliches Bauteil aufweisen. Entscheidend für die Erfindung ist nicht die Bauart der Nachstellvorrichtung sondern die thermische Kopplung der Nachstellvorrichtung mit der Trommel. Diese erfolgt mittels der Luftleitvorrichtung, die die warme Luft von der Innenseite der Trommel bzw. einem Lüftspielraum zwischen Trommel und Bremsbelägen zu dem wärmeempfindlichen Bauteil führt, auf einfache und kostengünstige Art und Weise.
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Die Nachstellvorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass ihre wirksame Länge zur Verkleinerung eines vorliegenden Lüftspiels selbsttätig vergrößert wird, sobald sich die Bremsbacken bei Betätigung infolge übermäßigen Bremsbelagverschleißes um einen ein Solllüftspiel überschreitenden Weg auseinanderbewegt haben.
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Die Luftleitvorrichtung kann beispielsweise an der Bremsankerplatte, oder alternativ an den Bremsbacken oder anderen sich im Fahrbetrieb nicht drehenden Bauteilen, befestigt sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Nachstellvorrichtung in einem Innenraum zwischen den Bremsbacken angeordnet ist und mit den Bremsbacken verbunden ist. Die warme Luft wird demnach mittels der Luftleitvorrichtung in den Innenraum zwischen den Bremsbacken geleitet.
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Auch kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung eine längliche Erstreckung von dem Lüftspielraum in den Innenraum aufweist. Dies erlaubt eine konstruktionstechnisch einfache und genaue Wärmekopplung zwischen Trommel und Nachstellvorrichtung. Die warme, aus der rotierenden Grenzschicht nahe der Innenseite der Trommel und aus dem Lüftspielraum stammende Luft wird so unmittelbar in den Innenraum weitergeleitet.
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Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung eine entlang ihrer länglichen Erstreckung geschwungene oder gebogene Form aufweist. Die geschwungene oder gebogene Form kann mit einer endseitigen Krümmung der geschwungenen oder gebogenen Form derart eingerichtet sein, dass sie entgegen der Drehrichtung der Trommel angeordnet ist. Dadurch kann die Luftleitvorrichtung die in dem Lüftspielraum zirkulierende Luft vorteilhaft mit hoher Geschwindigkeit aufnehmen und zu dem wärmeempfindlichen Bauteil führen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung sich bis vor das wärmeempfindliche Bauteil erstreckt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung das wärmeempfindliche Bauteil kontaktiert.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Luftauslass oder ein Ende der Luftleitvorrichtung auf das wärmeempfindliche Bauteil ausgerichtet ist. Dadurch wird die Wärmekopplung zwischen der Trommel und dem wärmeempfindlichen Bauteil verbessert.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das wärmeempfindliche Bauteil ein Bimetall aufweist oder aus einem Bimetall ausgebildet ist. Das wärmeempfindliche Bauteil kann beispielsweise eine Bimetallplatte sein. Das wärmeempfindliche Bauteil kann derart in der Nachstellvorrichtung angeordnet sein, dass es sich infolge der sich erwärmenden Trommel bzw. des Innenraums zwischen den Bremsbacken erwärmt und dabei derart ausdehnt bzw. verformt, dass die wirksame Länge der Nachstellvorrichtung begrenzt wird bzw. die Größe des Lüftspiels nach unten begrenzt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung als ein Hitzeleitblech ausgebildet ist. Das Hitzeleitblech kann im Querschnitt partiell offen oder aber vollständig geschlossen ausgebildet sein. Das Hitzeleitblech kann beispielsweise im Querschnitt rohrförmig sein. Als Hitzeleitblech ist die Luftleitvorrichtung besonders kostengünstig ausbildbar und ermöglicht dennoch eine hohe Reduktion der Totzeit der Nachstellvorrichtung.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung sich zwischen aneinander gegenüberliegenden Enden der Bremsbacken erstreckt. Hierzwischen kann die Luftleitvorrichtung in den Lüftspielraum eingeführt sein und damit auf einfache Art und Weise den bereits vorhandenen Bauraum ausnutzen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Trommelbremse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Auto oder ein Motorrad sein. Zunehmend gewinnt die Trommelbremse auch bei mit Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeugen an Bedeutung. Insoweit kann das Kraftfahrzeug insbesondere auch ein Elektrofahrzeug sein.
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Damit weist das Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung dieselben Vorteile wie die Trommelbremse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Trommelbremse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Querschnittsansicht; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Trommelbremse 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Querschnittsansicht. Die Trommelbremse 1 weist eine Trommel 2 und ein Paar zueinander zeigender Bremsbacken 3, 4 auf, die mittels darauf angeordneter Bremsbeläge 5, 6 mit der Trommel 2 in Wirkverbindung zum Bremsen gestellt werden können. Die Bremsbacken 3, 4, können auf einer nicht gezeigten Bremsankerplatte beweglich angeordnet sein. Die Trommel 2 selbst kann an einer Nabe eines Rades eines Kraftfahrzeugs 30 montiert sein, wie es in 2 gezeigt ist.
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Die Bremsbacken 3, 4 sind kreisbogenförmig ausgebildet und in der Trommel 2 angeordnet. Sie können auch als Innenbacken bezeichnet werden. Die Trommelbremse 1 kann demgemäß auch als eine Innenbacken-Trommelbremse bezeichnet werden.
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Die Bremsbacken 3, 4 stehen an ihren Enden mit einem Radbremszylinder 7 in Eingriff. Der Radbremszylinder 7 dient vorliegend als Betätigungselement der Trommelbremse 1 bzw. der Bremsbacken 3, 4. Alternativ zu dem Radbremszylinder 7 kann beispielsweise eine Nockenwelle oder ein Spreizkeil Verwendung finden.
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Eine erste Bremsbackenfeder 8 ist als eine Rückstellfeder zwischen den Bremsbacken 3, 4 angeordnet bzw. an diesen angeordnet. Die erste Bremsbackenfeder 8 befindet sich in der Nähe des Radbremszylinders 7. Eine zweite Bremsbackenfeder 9 ist als eine Rückstellfeder ebenfalls zwischen den Bremsbacken 3, 4 aber relativ der Trommel 2 gegenüberliegend von der ersten Bremsbackenfeder 8 angeordnet.
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Eine Nachstellvorrichtung 10 mit einem wärmeempfindlichen Bauteil 17 befindet sich in einem Innenraum 22 zwischen den Bremsbacken 3, 4 und ist an den Bremsbacken 3, 4 angeordnet. Die hier gezeigte und erläuterte Nachstellvorrichtung 10 mit ihren Komponenten ist lediglich beispielhaft gezeigt und kann auch anders aufgebaut sein.
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Die Nachstellvorrichtung 10 weist vorliegend drei Streben 11, 12, 13 auf. Ferner weist die Nachstellvorrichtung 10 ein Stirnrad 14 auf. Auch weist die Nachstellvorrichtung 10 einen Hebel 15 und eine Rückstellfeder 16 auf.
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Durch die Streben 11, 12, 13 werden die Bremsbacken 3, 4 von innen abgestützt. Die erste Strebe 11 greift in die Bremsbacke 4 ein, während die dritte Strebe 13 in die Bremsbacke 3 eingreift. Die zweite Strebe 12 ist eine Verbindungsstrebe, die die erste Strebe 11 mit der dritten Strebe 13 verbindet. Die zweite Strebe 12 ist mit dem Stirnrad 14 verbunden, welches ein Abstandseinstellglied darstellt.
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Das Stirnrad 14 ist scheibenförmig ausgebildet und weist an der Umfangsfläche äußere Umfangszähne auf. Die zweite Strebe 12 dreht sich mit dem Stirnrad 14 mit. Die Streben 11, 12,13 sind so eingerichtet, dass sie sich verlängern bzw. die Nachstellvorrichtung 10 sich verlängert, wenn die Bremsbacken 3, 4 betätigt werden, also in Richtung auf die Trommel 2 zubewegt werden.
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Aus diesem Grund ist das Stirnrad 14 mit einem Hebel 15 verbunden, der ein Intervalleinstellglied darstellt, um die Nachstellvorrichtung 10 entsprechend dem Ausmaß der Ausdehnung der Bremsbacken 3, 4 beim Bremsen zu verlängern. Eine Stirnseite des Hebels 15 ist drehbar mit der Bremsbacke 3 verbunden, eine andere Stirnseite des Hebels 15 greift in die äußeren Umfangszähne des Stirnrades 14 ein. Der Hebel 15 dreht das Stirnrad 14, sodass es in die Richtung gedreht werden kann, in der sich die Nachstellvorrichtung 10 mit der Vorspannkraft der Rückholfeder 16 verlängert.
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Die zweite Strebe 12 ist mit dem wärmeempfindlichen Bauteil 17, vorliegend einer Bimetallplatte, als Einstellbegrenzungselement versehen. Das wärmeempfindliche Bauteil 17 drückt das Stirnrad 14 an einem Ende gegen die zweite Strebe 12 und an dem anderen Ende gegen die dritte Strebe 13.
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Wenn der Innenraum 22 sich infolge der Reibungswärme an der Trommel 2 beim Bremsen aufwärmt, erwärmt und dehnt sich das wärmeempfindliche Bauteil 17 aus. Dadurch wird die Nachstellvorrichtung 10 mit ihren Streben 11, 12, 13 insgesamt verlängert. Die einander gegenüberliegenden Bremsbacken 3, 4 werden so relativ zueinander weg verschoben bzw. wird ein Abstand zwischen diesen vergrößert. Der Lüftspielraum 21 wird dadurch verkleinert.
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Die Verlängerung der Nachstellvorrichtung 10 wird begrenzt, wenn das Stirnrad 14 außer Eingriff mit dem Hebel 15 gerät. Die Einstellung des Lüftspiels kann so begrenzt werden. So kann verhindert werden, dass das Lüftspiel zwischen den Bremsbelägen 5, 6 und der Trommel 2 infolge einer thermischen Ausdehnung der Trommel 2 zu klein wird. Dabei wird das wärmeempfindliche Bauteil 17 so stark erwärmt, dass es das Stirnrad 14 außer Eingriff mit dem Hebel 15 bringt bzw. drückt. Dadurch werden Restschleifmomente der Bremsbeläge 5, 6 an einer abgekühlten Trommel 2 verhindert.
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Um die Totzeit das wärmeempfindlichen Bauteils 17 zu verringern, ist eine Luftleitvorrichtung 20 in der Trommelbremse 1 vorgesehen. Die Luftleitvorrichtung 20 ist vorliegend als ein rohrförmiges Hitzeleitblech ausgebildet, das warme Luft aus dem Lüftspielraum 21 zwischen der Trommel 1, die sich beim Bremsen erwärmt, und den Bremsbelägen 5, 6 in den Innenraum 22 und zu dem wärmeempfindlichen Bauteil 17 führt.
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Die Luft wird in dem Lüftspielraum 21 in der Drehrichtung der Trommel 2 mitgeführt und zirkuliert demnach. Die Luftleitvorrichtung 20 ist mit einem trichterförmigen Ende an der Trommel 2 bzw. dem Lüftspielraum 21 ausgebildet, um möglichst viel warme Luft aus dem Lüftspielraum 21 in die Luftleitvorrichtung 20 einzuleiten. Auch an ihrem Ende ist sie beispielhaft mit einem trichterförmigen Ende ausgebildet, um dort die warme Luft auf das wärmeempfindliche Bauteil 17 zuzuführen.
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Die Luftleitvorrichtung 20 weist ferner eine geschwungene Form entlang ihrer Längserstreckung von dem Lüftspielraum 21 zu dem wärmeempfindlichen Bauteil 17 auf. Dadurch wird die in dem Lüftspielraum 21 zirkulierende warme Luft von der Trommel 2 optimal in die Luftleitvorrichtung 20 geleitet und mit hoher Geschwindigkeit zu dem wärmeempfindlichen Bauteil 17 geführt.
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Dadurch erwärmt sich das wärmeempfindliche Bauteil 17 viel schneller als ohne Luftleitvorrichtung 20. Die Totzeit der Nachstellvorrichtung 10 wird reduziert. Die Luftleitvorrichtung 20 kann beispielsweise an den Bremsbacken 3, 4, etwa mittels Federn, oder an der Bremsankerplatte befestigt sein.
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2 zeigt ein Kraftfahrzeug 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Rad des Kraftfahrzeugs 30 ist mit der Trommelbremse 1 gemäß 1 ausgestattet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trommelbremse
- 2
- Trommel
- 3, 4
- Bremsbacke
- 5, 6
- Bremsbelag
- 7
- Radbremszylinder
- 8
- erste Bremsbackenfeder
- 9
- zweite Bremsbackenfeder
- 10
- Nachstellvorrichtung
- 11
- erste Strebe
- 12
- zweite Strebe
- 13
- dritte Strebe
- 14
- Stirnrad
- 15
- Hebel
- 16
- Rückstellfeder
- 17
- wärmeempfindliches Bauteil
- 20
- Luftleitvorrichtung
- 21
- Lüftspielraum
- 22
- Innenraum
- 30
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2133533 A [0007]
- JP 2015068392 A2 [0009]
