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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier auf eine Innenbacken-Trommelbremse, umfassend eine Bremstrommel mit einer innenliegenden Reibfläche, zwei Bremsbacken, nämlich eine Primärbremsbacke und eine Sekundärbremsbacke, zum Eingriff mit der innenliegenden Reibfläche der Bremstrommel, eine Bremsträgerplatte mit einem Reaktionsblock, welcher zwei einander gegenüberliegende Stützflächen als Widerlager für die Bremsbacken ausbildet, und eine Spreizeinrichtung, durch welche bei Betätigung die Bremsbacken in entgegengesetzter Richtung gegen die innenliegende Reibfläche der Bremstrommel drängbar sind.
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An Innenbacken-Trommelbremsen können aus unterschiedlichen Gründen Schwingungen auftreten, welche sich vor allem durch eine unerwünschte Geräuschentwicklung bemerkbar machen.
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Herkömmliche Abhilfemaßnahmen bestehen darin, einzelne Komponenten der Trommelbremse mit einer größeren Wandstärke zu versehen oder gegebenenfalls zu verrippen, um das System im Hinblick auf kritische Anregungsfrequenzen zu verstimmen. Eine solche schwingungstechnische Abstimmung ist jedoch in der Regel sehr aufwendig, da es zumeist mehrere kritische Frequenzen gibt. Einzelne Maßnahmen, welche sich positiv auf eine bestimmte Anregungsfrequenz auswirken, sind oftmals kontraproduktiv für andere Anregungsfrequenzen. Zudem können in einem solchen Fall bislang unauffällige Anregungsfrequenzen plötzlich in den Vordergrund treten und für neue Probleme sorgen.
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Weitere Abhilfemaßnahmen bestehen in der Entkopplung von Bauteilen oder der Anbringung von Tilgern. Diese Maßnahmen können oftmals die bestehenden Schwingungsprobleme lindern, beseitigen jedoch die eigentliche Ursache nicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Alternativen aufzuzeigen, welche es ermöglichen, das Entstehen von Schwingungen an einer Innenbacken-Trommelbremse möglichst einfach zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Innenbacken-Trommelbremse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegen dabei folgende Überlegungen zu Grunde: eine gattungsgemäße Innenbacken-Trommelbremse weist eine Primärbremsbacke, bisweilen auch als Auflaufbremsbacke bezeichnet, und eine Sekundärbremsbacke, bisweilen auch als Ablaufbremsbacke bezeichnet, auf. Der Unterschied beider Bremsbacken besteht darin, dass an der Primärseite die Kraft der Spreizeinrichtung, beispielsweise eines Bremszylinders, und die Reibkraft der Bremstrommel die gleiche Wirkrichtung haben. An der Sekundärbremsbacke wirkt die Reibkraft der Kraft der Spreizeinrichtung entgegen. Die Reibkraft entsteht, wenn sich die Bremsbacken an die innenliegende Reibfläche der Bremstrommel anlegen, so dass durch Reibung eine Reib- bzw. Bremskraft entsteht.
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Je nach den konstruktiv festgelegten geometrischen Verhältnissen, der Reibwerte und der Bauteiltoleranzen, können sich für die Sekundärbacke verschiedene Situationen ergeben. Wenn die Kraft der Spreizeinrichtung größer als die Reibkraft ist, wird die Sekundärbremsbacke in Richtung des Reaktionsblocks gedrückt. Wenn die Kraft der Spreizeinrichtung hingegen kleiner als die Reibkraft ist, wird die Sekundärbremsbacke in Richtung von dem Reaktionsblock weg gedrückt. Im Verbund mit einer Betätigung der Spreizeinrichtung kann sich das Gesamtsystem aufschwingen und zu Geräuschen führen.
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Bei Verwendung eines Bremszylinders kann beispielsweise der entsprechende Bremskolben entgegen seiner eigentlichen Bewegungsrichtung zurück in den Bremszylinder gedrückt werden. Hierdurch können im hydraulischen System Druckschwankungen entstehen, welche sich beim Bremsen in Zusammenwirkung mit der Reibkraft an der Sekundärbremsbacke aufschwingen.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, entsprechend kritische Anregungsfrequenzen im Hinblick auf die Spreizvorrichtung beim Bremsen durch Anpassungsmaßnahmen auf Seiten des Reaktionsblocks, insbesondere an dessen Kontakt zur Sekundärbremsbacke zu kompensieren. Auf diese Weise wird dem Entstehen von Schwingungsanregungen vorgebeugt, so dass letztlich eine Kompensation durch Modifikation anderer Bauteile, sei es durch größere Wandstärken derselben, Verrippung, Entkopplungsmaßnahmen oder die Anbringung von Tilgern gänzlich entfallen können. Ein solcher Ansatz, welcher auf der Bekämpfung der Schwingungsanregung an sich beruht, reduziert erheblich den schwingungstechnischen Abstimmungsaufwand einer Innenbacken-Trommelbremse.
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Die Ausgestaltung der Stützfläche für die Sekundärbremsbacke hängt dabei stark von der Konfiguration der betreffenden Innenbacken-Trommelbremse ab. Wesentlich ist vorliegend, dass die die Schwingungsproblematik betreffenden Maßnahmen auf diese Stützfläche für die Sekundärbremsbacke konzentriert werden. In der Praxis bedeutet dies, dass in Bezug auf eine durch die Bremstrommelmitte verlaufende Mittellinie des Reaktionsblocks die Kontur der Stützfläche für die Sekundärbremsbacke am Reaktionsblock asymmetrisch zu der Kontur der Stützfläche für die Primärbremsbacke am Reaktionsblock ist.
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In einer besonderen Ausführungsart weist die Spreizeinrichtung einen Bremszylinder auf, welcher zwischen dem Reaktionsblock gegenüberliegenden Endabschnitten der beiden Bremsbacken angeordnet ist und an diesen angreift. Eine entsprechend hydraulische Ansteuerung gestattet eine genaue Dosierung der Bremskraft.
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In einigen Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass die Stützfläche für die Primärbremsbacke eben ist und die Stützfläche für die Sekundärbremsbacke gekrümmt, nämlich entweder konkav gekrümmt oder konvex gekrümmt ist.
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In weiteren Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass die Stützfläche für die Primärbremsbacke eben ist und die Stützfläche für die Sekundärbremsbacke ebenfalls eben ist.
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Dabei kann insbesondere die Stützfläche für die Sekundärbremsbacke parallel zur Mittellinie des Reaktionsblocks sein.
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Ferner kann die Kontur der Stützfläche für die Sekundärbremsbacke mit einer Parallelen zur Mittellinie des Reaktionsblocks einen Winkel kleiner als 0° und größer als -20° einschließen, wobei Winkel vorliegend grundsätzlich im mathematischen Drehsinn zu verstehen sind. In einer weiter bevorzugten Variante ist der besagte Winkel kleiner als -4° und größer als -15°.
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Weiterhin kann die Stützfläche für die Primärbremsbacke parallel zur Stützfläche für die Sekundärbremsbacke verlaufen.
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Sofern die Stützfläche für die Primärbremsbacke eben ist, kann diese gemäß einiger weiterer Ausführungsvarianten mit einer Parallelen zur Mittellinie bevorzugt einen Winkel im Bereich von -2° bis -9° einschließen. Gegebenenfalls ist jedoch auch eine stärkere Anwinkelung bis etwa -25° möglich.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Betrag des Winkels der Stützfläche für die Sekundärbremsbacke größer als der Betrag des Winkels der Stützfläche für die Primärbremsbacke.
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Für die mit den Stützflächen korrespondierenden Kontaktflächen an den Bremsbacken gilt vorzugsweise Folgendes:
- Die Kontaktfläche der Primärbremsbacke ist bevorzugt eben ausgeführt, kann jedoch auch mit einer leichten konvexen Krümmung mit einem Krümmungsradius größer 200 mm versehen sein.
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Die Kontaktfläche der Sekundärbremsbacke wird im Fall einer ebenen oder konvex gekrümmten Stützfläche bevorzugt eben ausgeführt oder mit einem Krümmungsradius größer 200 mm konvex gekrümmt. Im Fall einer konkav gekrümmten Stützfläche weist die betreffende Kontaktfläche an der Sekundärbremsbacke einen konvexen Krümmungsradius von vorzugsweise kleiner als 50 mm auf.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine Explosion Darstellung einer Innenbacken-Trommelbremse nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine Seitenansicht der Innenbacken-Trommelbremse gemäß 1,
- 3 eine Detailansicht eines Reaktionsblocks einer herkömmlichen Innenbacken-Trommelbremse,
- 4 eine Detailansicht eines Reaktionsblocks gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung,
- 5 eine Detailansicht eines Reaktionsblocks gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung,
- 6 eine Detailansicht eines Reaktionsblocks gemäß einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung, und in
- 7 eine Detailansicht eines Reaktionsblocks gemäß einer vierten Ausführungsvariante der Erfindung.
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Die 1 und 2 zeigen beispielhaft den Aufbau einer Innenbacken-Trommelbremse 1 für ein Personenkraftfahrzeug oder leichtes Nutzfahrzeug.
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Die Innenbacken-Trommelbremse 1 umfasst zunächst eine Bremstrommel 10 mit einer innenliegenden Reibfläche 11. Die Mitte der Bremstrommel ist in den 1 und 2 mit M bezeichnet.
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Ferner sind zwei Bremsbacken 21 und 22 vorgesehen, welche bei einer Betätigung der Innenbacken-Trommelbremse 1 jeweils in Eingriff mit der innenliegenden Reibfläche 11 der Bremstrommel 10 gelangen. Jede der Bremsbacken 21 und 22 ist hierzu radial außenseitig mit einem entsprechenden Bremsbelag 23 bzw. 24 versehen. Zudem liegen die beiden Bremsbacken 21 und 22 einander in Bezug auf die Mitte M der Bremstrommel 10 gegenüber.
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Weiterhin ist in 1 eine Bremsträgerplatte 30 mit einem Reaktionsblock 40 zu erkennen, welcher zwei einander gegenüberliegende Stützflächen 41 und 42 als Widerlager für die Bremsbacken 21 und 22 aufweist. Der Reaktionsblock 40 kann als Teilabschnitt der Bremsträgerplatte 30 einstückig mit der Bremsträgerplatte 30 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Reaktionsblock 40 jedoch als separates Bauteil gefertigt und dementsprechend eigens an der Bremsträgerplatte 30 befestigt.
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Die Bremsbacken 21 und 22 weisen zur Abstützung gegen den Reaktionsblock 40 jeweils an einem Endabschnitt eine korrespondierende Kontaktfläche 25 bzw. 26 auf.
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Mittels einer Spreizeinrichtung 50 werden bei einer Betätigung der Innenbacken-Trommelbremse 1 die Bremsbacken 21 und 22 in entgegengesetzter Richtung gegen die innenliegende Reibfläche 11 der Bremstrommel 10 gedrückt. Hierbei schwenken die Bremsbacken 21 und 22 jeweils um ihre Abstützpunkte an den Stützflächen 41 und 42 des Reaktionsblocks 40 etwas nach außen.
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Die Spreizeinrichtung 50 ist an der Bremsträgerplatte 30 abgestützt. Rückstellfedern 60 zwischen den Bremsbacken 21 und 22 gewährleisten, dass nach einer Beendigung der Bremsbetätigung die Bremsbacken 21 und 22 wieder außer Eingriff mit der Reibfläche 11 der Bremstrommel 10 gelangen.
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Im Fall einer hydraulischen Bremsbetätigung kann die Spreizeinrichtung 50 beispielsweise einen Bremszylinder 51 aufweisen, der zwischen dem Reaktionsblock 40 gegenüberliegenden Endabschnitten der beiden Bremsbacken 21 und 22 angeordnet ist und an diesen angreift.
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Wie eingangs erläutert, wirken bei einer Vorzugsdrehrichtung D an einer der Bremsbacken die Bremskraft aus dem Reibkontakt mit der Bremstrommel 10 und die Kraft der Spreizeinrichtung 50 in die gleiche Richtung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies die Bremsbacke 21, welche im Folgenden daher auch als Primärbremsbacke 21 bezeichnet wird.
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An der gegenüberliegenden Bremsbacke 22, im Folgenden auch als Sekundärbremsbacke 22 bezeichnet, wirkt die Kraft der Spreizeinrichtung 50 der Bremskraft aus dem Reibkontakt entgegen. Aufgrund dieser entgegengesetzten Krafteinwirkung an der Sekundärbremsbacke 22 können sich unter Umständen akustisch störende Schwingungen aufbauen.
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Es hat sich gezeigt, dass solchen Schwingungen durch gezielte Maßnahmen am Kontakt zwischen der Sekundärbremsbacke 22 und dem Reaktionsblock 40 entgegengewirkt werden kann. Dieser Kontakt wird vorliegend durch die sekundärseitige Stützfläche 42 am Reaktionsblock 40 sowie die korrespondierende Kontaktfläche 26 an der Sekundärbremsbacke 22 bestimmt.
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Herkömmlicherweise wurde bisher, wie in 3 gezeigt, dieser Kontakt entsprechend dem Kontakt zwischen der Primärbremsbacke 21 und dem Reaktionsblock 40 ausgestaltet, so dass sich, wie in 3 ebenfalls zu erkennen, in Bezug auf eine Mittellinie A des Reaktionsblocks 40, welche vorzugsweise auch durch die Mitte M der Bremstrommel 10 verläuft, eine symmetrische Ausgestaltung der Stützflächen 41 und 42 am Reaktionsblock 40 ergab.
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Die sieht nunmehr Erfindung vor, den Kontakt zwischen der Kontaktfläche 26 der Sekundärbremsbacke 22 und der zugehörigen Stützfläche 42 am Reaktionsblock 40 zur Unterdrückung des Entstehens einer störenden Schwingungsanregung zu modifizieren. Im allgemeinsten Fall kann dies bereits erreicht werden, indem in Bezug auf die durch die Bremstrommelmitte M verlaufende Mittellinie A des Reaktionsblocks 40 die Kontur der Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 am Reaktionsblock 40 asymmetrisch zu der Kontur der Stützfläche 41 für die Primärbremsbacke 21 am Reaktionsblock 40 ausgeführt wird. Da hierdurch bereits einem Entstehen einer Schwingungsanregung entgegengewirkt wird, können Maßnahmen zur Verstimmung des Gesamtsystems oder anderweitige Maßnahmen zwecks Dämpfung störender Frequenzen unterbleiben. Der erforderliche Aufwand für die Schwingungsbekämpfung sinkt hierdurch beträchtlich.
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In den 4 bis 7 sind verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten für den Kontakt zwischen der Sekundärbremsbacke 22 und der Stützfläche 42 dargestellt, ohne dass die Erfindung auf diese konkreten Ausführungsvarianten beschränkt wäre.
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Die Stützfläche 41 für die Primärbremsbacke 21 ist vorzugsweise eben. Sie schließt mit einer Parallelen zur Mittelline A einen Winkel α1 im Bereich von vorzugsweise -2° bis -9° ein, wobei vorliegend der mathematische Drehsinn zu berücksichtigen ist.
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Der Stützfläche 41 für die Primärbremsbacke 21 kann gegebenenfalls jedoch auch stärker angewinkelt werden, wobei Winkel α1 von bis zu -25° möglich sind.
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Mit dem Ziel, die Primärbremsbacke 21 nicht abrutschen zu lassen, wird der Winkel α1 so gewählt, dass die Beweglichkeit der Primärbremsbacke 21 verhindert wird.
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Die korrespondierende Kontaktfläche 25 der Primärbremsbacke 21 kann entweder eben sein oder eine leichte Krümmung aufweisen, d.h. mit einem Krümmungsradius größer 200 mm konvex gekrümmt sein.
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Die Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 kann entweder ebenfalls eben (vgl. 4 und 5) sein oder aber gekrümmt (vgl. 6 und 7) ausgeführt sein. Dabei sind sowohl eine konvexe Krümmung (vgl. 6) als auch eine konkave Krümmung (vgl. 7) möglich.
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4 zeigt beispielhaft eine Variante, bei der die Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 parallel zur Mittellinie A des Reaktionsblocks 40 ist.
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Ferner können, wie in 5 gezeigt, die Stützflächen 41 und 42 für beide Bremsbacken 21 und 22 zueinander parallel verlaufen.
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Die zweite Stützfläche 42 kann jedoch auch stärker oder weniger steil angewinkelt werden. Insbesondere kann die Kontur der Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 mit einer Parallelen zur Mittellinie A des Reaktionsblocks 40 einen Winkel α2 kleiner als 0° und größer als -20°, vorzugsweise einen Winkel α2 kleiner als -4° und größer als -15° einschließen.
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Weiterhin kann der Betrag des Winkels a2 der Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 größer, gegebenenfalls auch kleiner, als der Betrag des Winkels α1 der Stützfläche 41 für die Primärbremsbacke 41 sein.
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Wie bereits oben erwähnt, weist die Sekundärbremsbacke 22 eine Kontaktfläche 26 zur Anlage gegen die korrespondierende Stützfläche 42 am Reaktionsblock 40 auf. Diese Kontaktfläche 26 der Sekundärbremsbacke 22 ist im Fall einer ebenen oder konvex gekrümmten Stützfläche 42 entweder eben oder aber mit einem großen Krümmungsradius größer 200 mm leicht konvex gekrümmt, wie dies beispielsweise in 6 zu erkennen ist.
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Im Fall einer konkav gekrümmten Stützfläche 42 für die Sekundärbremsbacke 22 ist, wie in 7 gezeigt, die korrespondierende Kontaktfläche mit einem kleineren Krümmungsradius kleiner als 50 mm konvex gekrümmt.
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Im sämtlichen Fällen ermöglicht die Asymmetrierung der Stützflächen 41 und 42 eine wirkungsvolle Bekämpfung von Schwingungsanregungen aus der Zusammenwirkung von Betätigungskraft und Reibkraft unmittelbar an der Quelle der Entstehung.
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Die diesbezügliche Gegenmaßnahme besteht erfindungsgemäß in der Anpassung der Innenbacken-Trommelbremse 1 über die gesonderte Konfiguration der Stützfläche 42, so dass im Gegensatz zur bisher gebräuchlichen Vorgehensweise weitere diesbezügliche Gegenmaßnahmen entfallen können.
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Der Abstimmungsprozess hängt dabei von den jeweiligen Gegebenheiten der Ausgestaltung der Innenbacken-Trommelbremse 1 ab, wozu je nach Bedarf die oben erläuterten Ausgestaltungsvarianten für den Kontakt zwischen der Sekundärbremsbacke 22 und der Stützfläche 42 am Reaktionsblock 40 zum Einsatz kommen können.
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Im Unterschied zur Bekämpfung einzelner Störfrequenzen aus einer Schwingungsanregung verfolgt die Erfindung das Ziel, durch geeignete Maßnahmen ein einer definiert eingegrenzten Stelle die Schwingungsanregung an sich zu beseitigen. Dies stellt im Bereich der Entwicklung von Innenbacken-Trommelbremsen 1 technisches Neuland dar, da hierin eine Abkehr von herkömmlichen schwingungstechnischen Abstimmungskonzepten liegt.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsvarianten und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Diese dienen dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsvarianten beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenbacken-Trommelbremse
- 10
- Bremstrommel
- 11
- innenliegende Reibfläche
- 21
- Primärbremsbacke
- 22
- Sekundärbremsbacke
- 23
- Bremsbelag
- 24
- Bremsbelag
- 25
- Kontaktfläche der Primärbremsbacke
- 26
- Kontaktfläche der Sekundärbremsbacke
- 30
- Bremsträgerplatte
- 40
- Reaktionsblock
- 41
- Stützfläche für die Primärbremsbacke
- 42
- Stützfläche für die Sekundärbremsbacke
- 50
- Spreizeinrichtung
- 51
- Bremszylinder
- 60
- Rückstellfeder
- A
- Mittellinie
- M
- Mitte der Bremstrommel 10
- α1
- Neigung der Stützfläche für die Primärbremsbacke
- α2
- Neigung der Stützfläche für die Sekundärbremsbacke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19846420 A1 [0002]
- DE 4203173 B4 [0002]
