DE102020213917A1

DE102020213917A1 - drum brake

Info

Publication number: DE102020213917A1
Application number: DE102020213917.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Wolf
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Eine Trommelbremse hat zwei elektrisch ansteuerbare Aktuatoren (11, 12). Die Aktuatoren (11, 12) sind jeweils von elektrisch voneinander getrennten Steuergeräten (13, 14) ansteuerbar. Bei Ausfall eines Steuergerätes (13, 14) oder eines Aktuators (11, 12) wird die Bremswirkung von dem verbliebenen Aktuator (11, 12) erzeugt. Diese Trommelbremse ist damit insbesondere für den Einsatz in einem autonomen Kraftfahrzeug geeignet.A drum brake has two electrically controllable actuators (11, 12). The actuators (11, 12) can each be controlled by control units (13, 14) that are electrically separate from one another. If a control unit (13, 14) or an actuator (11, 12) fails, the braking effect is generated by the remaining actuator (11, 12). This drum brake is therefore particularly suitable for use in an autonomous motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trommelbremse mit einer gegenüber einer Tragplatte drehbar angeordneten Bremstrommel, mit zwei auf der Tragplatte angeordneten Bremsbacken, mit einer Spreizeinrichtung zur Vorspannung der Bremsbacken gegen die Bremstrommel.The invention relates to a drum brake with a brake drum arranged so as to be rotatable relative to a support plate, with two brake shoes arranged on the support plate, with a spreading device for prestressing the brake shoes against the brake drum.

Solche Trommelbremsen sind mit verschiedenen Konstruktionsprinzipien, wie beispielsweise Duo Duplex, Duplex oder Simplex aus der Praxis bekannt. Häufig weisen die Trommelbremsen zudem eine Parkbremse und eine Betriebsbremse auf und Hydraulikzylinder in der Spreizeinrichtung. Bei rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen werden jedoch Hydraulikzylinder durch elektrische Systeme ersetzt.Such drum brakes are known from practice with various design principles, such as duo duplex, duplex or simplex. The drum brakes often also have a parking brake and a service brake and hydraulic cylinders in the spreading device. In the case of purely electrically powered motor vehicles, however, hydraulic cylinders are replaced by electrical systems.

Aus der WO 9221542 A1 ist beispielsweise eine Trommelbremse ohne Hydraulikzylinder bekannt geworden. Diese Trommelbremse lässt sich sowohl als Betriebsbremse und als Feststellbremse einsetzen und hat ein von einem Elektromotor ansteuerbares Getriebe. Dieser Elektromotor wird von einem Steuergerät angesteuert und ist über einen Seilzug mit der Spreizeinrichtung verbunden. Nachteilig bei dieser Trommelbremse ist jedoch, dass sie sehr aufwändig aufgebaut ist und bei Ausfall des Seilzugs funktionslos ist.From the WO 9221542 A1 For example, a drum brake without a hydraulic cylinder has become known. This drum brake can be used both as a service brake and as a parking brake and has a gear that can be controlled by an electric motor. This electric motor is controlled by a control unit and is connected to the spreading device via a cable pull. The disadvantage of this drum brake, however, is that it has a very complex design and is inoperable if the cable pull fails.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Trommelbremse der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie eine besonders hohe Ausfallsicherheit hat und den Einsatz von Hydraulikzylindern vermeidet.The invention is based on the problem of developing a drum brake of the type mentioned at the outset in such a way that it has a particularly high level of fail-safety and avoids the use of hydraulic cylinders.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spreizeinrichtung zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Aktuatoren aufweist und dass die Aktuatoren elektrisch ansteuerbar sind.This problem is solved according to the invention in that the spreading device has two actuators that can be controlled independently of one another and that the actuators can be controlled electrically.

Durch diese Gestaltung hat die Trommelbremse zwei unabhängige Systeme. Hierdurch hat die Trommelbremse eine hohe Ausfallsicherheit. Eine hydraulische Ansteuerung der Spreizeinrichtung wird dank der Erfindung vermieden. Hierdurch weist diese Trommelbremse insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen eine besonders geringe Komplexität auf.Due to this design, the drum brake has two independent systems. As a result, the drum brake has a high level of reliability. A hydraulic control of the spreading device is avoided thanks to the invention. As a result, this drum brake has a particularly low level of complexity, particularly in the case of electrically operated vehicles.

Zur weiteren Erhöhung der Ausfallsicherheit trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn jeder der Aktuatoren mit einem eigenen Steuergerät verbunden ist und dass die Steuergeräte elektrisch voneinander getrennt sind. Diese Gestaltung bietet Redundanz bei Ausfall eines Systems. Insbesondere bei einem autonomen Fahrbetrieb eines mit der Trommelbremse ausgestatteten Kraftfahrzeuges ist diese Redundanz von großer Bedeutung, weil ein manueller Eingriff nicht vorgesehen ist. Bei Ausfall eines der Aktuatoren oder eines der Steuergeräte funktioniert die Trommelbremse nach dem Simplex Prinzip.According to another advantageous development of the invention, it contributes to further increasing the reliability if each of the actuators is connected to its own control unit and that the control units are electrically isolated from one another. This design provides redundancy in the event of a system failure. This redundancy is of great importance, particularly in the case of autonomous driving operation of a motor vehicle equipped with the drum brake, because manual intervention is not provided. If one of the actuators or one of the control units fails, the drum brake works according to the simplex principle.

Eine gleichmäßige Bremswirkung in beide Drehrichtungen der Bremstrommel lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn an jedem Ende der Bremsbacken jeweils ein Aktuator angeordnet ist.According to another advantageous development of the invention, a uniform braking effect in both directions of rotation of the brake drum can be easily ensured if an actuator is arranged at each end of the brake shoes.

Eine nach dem Duo Duplex Prinzip arbeitende Trommelbremse lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erzeugen, wenn beide Aktuatoren in einer Funktion als Betriebsbremse parallel geschaltet sind.According to another advantageous development of the invention, a drum brake working according to the duo duplex principle can be produced easily if both actuators are connected in parallel in a function as a service brake.

Der Energieverbrauch lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn in der Funktion als Parkbremse einer der Aktuatoren ansteuerbar ist. Bei abgestelltem, mit der erfindungsgemäßen Trommelbremse ausgestattetem Fahrzeug wird einer der beiden Aktuatoren als elektrische Parkbremse verwendet.According to another advantageous development of the invention, the energy consumption can be kept particularly low if one of the actuators can be controlled in its function as a parking brake. When the vehicle is parked and equipped with the drum brake according to the invention, one of the two actuators is used as an electric parking brake.

Die Fertigung der Aktuatoren gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn die Aktuatoren einen elektromagnetischen oder einen elektromotorischen Antrieb aufweisen.According to another advantageous development of the invention, the production of the actuators is particularly cost-effective if the actuators have an electromagnetic drive or an electric motor drive.

Die Trommelbremse lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus kostengünstigen Gleichteilen zusammensetzen, wenn die Aktuatoren identisch aufgebaut sind. Dank der Erfindung ist nur ein Aktuatordesign notwendig.According to another advantageous development of the invention, the drum brake can be assembled from inexpensive identical parts if the actuators are constructed identically. Thanks to the invention, only one actuator design is necessary.

Die Trommelbremse lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach montieren, wenn die beiden Aktuatoren auf der Tragplatte angeordnet sind. Dank der Erfindung werden Seilzüge, Hebel oder dergleichen zwischen den Aktuatoren und den Bremsbacken vermieden.According to another advantageous development of the invention, the drum brake can be installed particularly easily if the two actuators are arranged on the support plate. Thanks to the invention, cables, levers or the like between the actuators and the brake shoes are avoided.

Die Trommelbremse gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn die beiden Aktuatoren vollständig auf der Seite der Bremsbacken angeordnet sind. Weiterhin sind dank der Erfindung sämtliche Bauteile der Aktuatoren vor Verschmutzung von außerhalb der Trommelbremse geschützt.According to another advantageous development of the invention, the drum brake is particularly compact if the two actuators are arranged entirely on the side of the brake shoes. Furthermore, thanks to the invention, all components of the actuators are protected from contamination from outside the drum brake.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

1 Bauteile einer erfindungsgemäßen Trommelbremse vor der Montage,
2 schematisch einen Aktuator aus 1,
3 schematisch eine Draufsicht auf die Trommelbremse aus 1.

The invention permits numerous embodiments. To further clarify their basic principle, two of them are shown in the drawing and are described below. This shows in

1 Components of a drum brake according to the invention before assembly,
2 schematically an actuator 1 ,
3 schematically shows a plan view of the drum brake 1 .

1 zeigt die Bauteile einer Trommelbremse eines Kraftfahrzeuges mit einer Tragplatte 1. Durch die Tragplatte 1 ist zentrisch ein gegenüber der Tragplatte 1 drehbar gelagerter Achsstummel 2 geführt. Der Achsstummel 2 hat einen Flansch zur Verschraubung mit einer Bremstrommel 4. Die Trommelbremse hat zudem zwei Bremsbacken 5, 6 mit Reibbelägen 7, 8. Zwei Zugfedern 9, 10 lassen sich in beide Bremsbacken 5, 6 einhängen. Zwischen den Enden der Bremsbacken 5, 6 lassen sich Aktuatoren 11, 12 auf der Tragplatte 1 befestigen. Die Aktuatoren 11, 12 sind jeweils mit einem eigenen Steuergerät 13, 14 zur Versorgung mit Signalen und elektrischem Strom verbunden. Die Steuergeräte 13, 14 haben zudem eine schematisch dargestellte Verbindung 15 mit einem nicht dargestellten Datenbus des Kraftfahrzeuges. Die Aktuatoren 11, 12 bilden im montierten Zustand eine Spreizeinrichtung 21 für die Bremsbacken 5, 6. 1 shows the components of a drum brake of a motor vehicle with a support plate 1. An axle stub 2, which is rotatably mounted relative to the support plate 1, is guided centrally through the support plate 1. The stub axle 2 has a flange for screwing to a brake drum 4. The drum brake also has two brake shoes 5, 6 with friction linings 7, 8. Two tension springs 9, 10 can be hooked into both brake shoes 5, 6. Actuators 11 , 12 can be attached to the support plate 1 between the ends of the brake shoes 5 , 6 . The actuators 11, 12 are each connected to their own control unit 13, 14 for the supply of signals and electrical power. The control units 13, 14 also have a connection 15, shown schematically, to a data bus of the motor vehicle, not shown. When installed, the actuators 11, 12 form a spreading device 21 for the brake shoes 5, 6.

2 zeigt schematisch einen der Aktuatoren 11 aus 1. Der Aktuator 11 hat einen in beide Drehrichtungen antreibbaren Elektromotor 16 und zwei Getriebe 17, 18 zum Antrieb zweier Stößel 19, 20. Im einfachsten Fall könnten die Getriebe 17, 18 aus einer angetriebenen Mutter bestehen, welche auf Gewindeabschnitte der Stößel 19, 20 aufgedreht sind, wobei eine der Muttern ein Linksgewinde und die andere der Muttern ein Rechtsgewinde hat. Durch eine entsprechende Bestromung des Elektromotors 16 werden die Stößel 19, 20 in den Aktuator 11 eingefahren oder aus dem Aktuator 11 ausgefahren. Der andere in 1 dargestellte Aktuator 12 ist identisch aufgebaut. 2 shows one of the actuators 11 schematically 1 . The actuator 11 has an electric motor 16 that can be driven in both directions of rotation and two gears 17, 18 for driving two tappets 19, 20. In the simplest case, the gears 17, 18 could consist of a driven nut, which is screwed onto threaded sections of the tappets 19, 20 , with one of the nuts having left-hand threads and the other of the nuts having right-hand threads. Appropriate energization of the electric motor 16 causes the plungers 19 , 20 to be moved into the actuator 11 or moved out of the actuator 11 . the other in 1 illustrated actuator 12 is identical.

Im in 3 schematisch dargestellten montierten Grundzustand der Trommelbremse spannen die Zugfedern 9, 10 die Bremsbacken 5, 6 mit ihren Enden gegen die Stößel 19, 20 Aktuatoren 11, 12 vor. Die strichpunktiert dargestellte Bremstrommel 4 ist auf dem Flansch 3 befestigt und damit drehbar gegenüber den Bremsbacken 5, 6 gelagert. Die Reibbeläge 7, 8 sind im Grundzustand von der Innenseite der Bremstrommel 4 beabstandet. Sobald einer der Aktuatoren 11, 12 ausgehend von dem beschriebenen Grundzustand über eines der Steuergeräte 13, 14 angesteuert wird, werden die Stößel 19, 20 ausgefahren und die Bremsbacken 5, 6 mit den Reibbelägen 7, 8 gegen die Bremstrommel vorgespannt und einen Reibmoment erzeugen. In einer Verwendung als Betriebsbremse werden beide Aktuatoren 11, 12 unabhängig voneinander angesteuert. Die in 1 dargestellten Steuergeräte 13, 14 sind in 3 nicht dargestellt, weil sie an einer anderen beliebigen Stelle montiert sein können. Bei Ausfall eines Steuergerätes 13, 14 oder eines Aktuators 11, 12 ermöglicht der beschriebene Aufbau die Bremswirkung der Trommelbremse über das verbliebene Steuergerät 13, 14 oder den verbliebenen Aktuator 11, 12. In einer Verwendung als Parkbremse lässt sich einer der Aktuatoren 11, 12 ansteuern. Die Steuergeräte 13, 14 können damit unabhängig voneinander angesteuert werden.in 3 Schematically illustrated mounted basic state of the drum brake tension springs 9, 10, the brake shoes 5, 6 with their ends against the plunger 19, 20 actuators 11, 12 before. The brake drum 4 shown in phantom is fastened to the flange 3 and is thus rotatably mounted relative to the brake shoes 5, 6. The friction linings 7, 8 are spaced from the inside of the brake drum 4 in the basic state. As soon as one of the actuators 11, 12 is controlled via one of the control units 13, 14, starting from the basic state described, the tappets 19, 20 are extended and the brake shoes 5, 6 with the friction linings 7, 8 are prestressed against the brake drum and generate a friction torque. When used as a service brake, both actuators 11, 12 are activated independently of one another. In the 1 Control units 13, 14 shown are in 3 not shown because they can be mounted anywhere else. If a control unit 13, 14 or an actuator 11, 12 fails, the structure described enables the braking effect of the drum brake via the remaining control unit 13, 14 or the remaining actuator 11, 12. When used as a parking brake, one of the actuators 11, 12 can be controlled . The control units 13, 14 can thus be controlled independently of one another.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die beiden Steuergeräte 13, 14 zu einem gemeinsamen konstruktiven Bauteil zusammengefasst sein und zwei unabhängige elektronische Schaltungen für die beiden Aktuatoren 11, 12 aufweisen. Diese gemeinsamen Schaltungen können wahlweise in einem gemeinsamen Brems-Steuergerät oder in einem Zentralrechner angeordnet sein, der alle fahrzeugrelevanten Funktionen steuert.In an embodiment that is not shown, the two control units 13, 14 can be combined to form a common structural component and have two independent electronic circuits for the two actuators 11, 12. These common circuits can either be arranged in a common brake control unit or in a central computer that controls all vehicle-related functions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 9221542 A1 [0003]

Claims

Drum brake with a brake drum (4) arranged rotatably relative to a support plate (1), with two brake shoes (5, 6) arranged on the support plate (1), with a spreading device (21) for prestressing the brake shoes (5, 6) against the brake drum (4), characterized in that the spreading device (21) has two actuators (11, 12) that can be controlled independently of one another and that the actuators (11, 12) can be controlled electrically.

drum brake after claim 1 , characterized in that each of the actuators (11, 12) is connected to its own control unit (13, 14) and that the control units (13, 14) are electrically separated from one another.

drum brake after claim 1 or 2 , characterized in that an actuator (11, 12) is arranged at each end of the brake shoes (5, 6).

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 3 , characterized in that both actuators (11, 12) are connected in parallel in a function as a service brake.

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 4 , characterized in that in the function as a parking brake one of the actuators (11, 12) can be controlled.

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 3 , characterized in that the actuators (11, 12) have an electromagnetic or an electric motor drive.

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 6 , characterized in that the actuators (11, 12) are constructed identically.

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 7 , characterized in that the two actuators (11, 12) are arranged on the support plate (1).

Drum brake according to at least one of Claims 1 until 8th , characterized in that the two actuators (11, 12) are arranged entirely on the side of the brake shoes (5, 6).