DE102012214507A1 - Friction brake for e.g. motor car, has alignment element that is connected to brake element when brake pivot, joint, and center are aligned on straight line, to ensure concentricity of adjacent surfaces of brake drum and brake element - Google Patents

Friction brake for e.g. motor car, has alignment element that is connected to brake element when brake pivot, joint, and center are aligned on straight line, to ensure concentricity of adjacent surfaces of brake drum and brake element Download PDF

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Adrian Homutescu
Adrian Sirbu
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Abstract

The brake (2) has a rotationally symmetrical brake drum (14) which is rotated around a center (54). A braking element (20) is arranged outside the brake drum and is provided with a brake pivot (26) connected to positioning element (30) which is connected with a non-central positioning joint (36) at non-rotating bearing (8). A rigid alignment element (46) is connected to brake element when brake pivot, positioning joint, and center are aligned on straight line (42), so that concentricity of adjacent surfaces of brake drum and brake element is ensured.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungsbremse mit einem sich nicht drehenden Montagelager und mit einem rotationssymmetrischen Bremskörper, der sich um ein Zentrum drehen kann, und mit mindestens einem Bremselement.The invention relates to a friction brake with a non-rotating mounting bearing and with a rotationally symmetrical brake body which can rotate about a center, and with at least one brake element.

Eine selbstverstärkende Reibungsbremse wie oben beschrieben ist aus DE 195 39 012 A1 bekannt. Diese Arten von Reibungsbremsen, die sich insbesondere für Fahrzeuge wie Kraftfahrzeuge eignen, umfassen üblicherweise einen sich drehenden Bremskörper, gegen den während der Bremsprozedur ein Bremselement gedrückt wird, das aufgrund der Reibung zwischen dem Bremskörper und dem Bremselement die Drehenergie des Bremskörpers in Wärme umwandelt. Wegen der selbstverstärkenden Natur dieser Bremsen geschieht die Vergrößerung der Reibung zwischen diesen beiden Körpern automatisch, nachdem das Bremselement den Bremskörper berührt hat, und keine oder nur wenig externe Kraft muss ausgeübt werden, um die beiden Körper gegeneinander zu drücken.A self-energizing friction brake as described above is off DE 195 39 012 A1 known. These types of friction brakes, which are particularly suitable for vehicles such as motor vehicles, usually comprise a rotating brake body, against which a braking element is pressed during the braking procedure, which converts the rotational energy of the brake body into heat due to the friction between the brake body and the brake element. Because of the self-reinforcing nature of these brakes, the increase in friction between these two bodies occurs automatically after the brake element has touched the brake body, and little or no external force must be exerted to push the two bodies against each other.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Reibungsbremse, die in einem sehr kompakten Design realisiert werden kann und die einen robusten und effizienten selbstverstärkenden Mechanismus bereitstellt.The object of the invention is to provide a friction brake which can be realized in a very compact design and which provides a robust and efficient self-energizing mechanism.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Bremselement außerhalb des Bremskörpers angeordnet ist und dass das mindestens eine Bremselement ein Bremsgelenk zum Verbinden mit einem starren Positionierelement umfasst, das mit einem nicht-zentralen, insbesondere nicht im Zentrum angeordneten, Positioniergelenk an dem Montagelager verbunden ist, wobei, wenn das Bremsgelenk, das Positionierungsgelenk und das Zentrum auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, das mindestens eine Bremselement von dem Bremskörper gelöst wird, und dass ein starres Ausrichtungselement mit dem mindestens einen Bremselement verbunden ist, das die Konzentrizität der benachbarten Oberflächen des Bremskörpers und des mindestens einen Bremselements sicherstellt.According to the present invention, this object is achieved in that the brake element is arranged outside the brake body and that the at least one brake element comprises a brake joint for connection to a rigid positioning, which with a non-central, in particular not arranged in the center, positioning on the Is connected to the mounting bracket, wherein, when the brake joint, the positioning joint and the center are aligned on a straight line, the at least one brake element is released from the brake body, and that a rigid alignment element is connected to the at least one brake element, the concentricity of the adjacent Ensures surfaces of the brake body and the at least one braking element.

Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass ein selbstverstärkender Mechanismus für eine Reibungsbremse auf dem Prinzip basieren sollte, dass, nachdem sich ein Bremsbelag und ein Bremskörper berührt haben und gegeneinander schleifen, der Kontakt zwischen Bremskörper und Bremselement automatisch vergrößert werden soll, um die Reibung zu vergrößern und um dadurch das verfügbare Bremsmoment zu vergrößern.The invention is based on the consideration that a self-energizing mechanism for a friction brake should be based on the principle that, after a brake pad and a brake body have touched and grind against each other, the contact between the brake body and brake element is to be automatically increased to the friction enlarge and thereby increase the available braking torque.

Wie erkannt wurde, kann dieser Mechanismus von einem starren Positionierelement oder Positionierstab verwendet werden, der einerseits mit dem Bremselement verbunden ist und andererseits nicht-zentral mit einem Montagelager verbunden ist. Wegen des nicht-zentrischen Montagepunkts des Positionierelements an dem Montagelager ist der größte Abstand zwischen Zentrum und Bremselement und auch zwischen Bremskörper und Bremselement gegeben, wenn das Zentrum, der nicht-zentrische Montagepunkt und das Bremselement eine gerade Linie bilden. Durch Wegdrehen des starren Positionierelements von dieser Linie, das heißt im Grunde durch Vergrößern des Winkels zwischen dem Positionierelement und dieser Linie, nimmt der Abstand zwischen dem Zentrum und dem Bremselement ab.As has been appreciated, this mechanism can be used by a rigid positioning or positioning rod, which is connected on the one hand to the brake element and on the other hand is non-centrally connected to a mounting bearing. Because of the non-centric mounting point of the positioning on the mounting bearing the largest distance between the center and the brake element and also between the brake body and brake element is given when the center, the non-centric mounting point and the brake element form a straight line. By turning the rigid positioning member away from this line, that is, basically by increasing the angle between the positioning member and this line, the distance between the center and the braking member decreases.

Falls sich beispielsweise der Bremskörper zu einem gegebenen Zeitpunkt mit einem gewissen Drehsinn dreht und auch das Positionierelement gemäß diesem Drehsinn bewegt wird, schleppt der Bremskörper, nachdem sich Bremskörper und Bremselement berühren, das Bremselement aufgrund der Reibungskräfte im Sinne dieser Drehung weiter, was dann den Winkel der geraden Linie und des Positionierelements weiter vergrößert und somit den Abstand zwischen dem Bremselement und dem Zentrum und auch dem Bremselement und dem Bremskörper weiter verringert. Der gleiche Mechanismus funktioniert, falls sich der Bremskörper mit einem entgegengesetzten Drehsinn dreht und das Positionierelement zu der anderen Seite bewegt wird. Somit funktioniert dieser Mechanismus für beide möglichen Drehsinne des Bremskörpers.If, for example, the brake body rotates at a given time with a certain sense of rotation and the positioning is moved in accordance with this direction of rotation, drag the brake body after brake body and brake element touch, the brake element due to the frictional forces in the sense of this rotation on, which then the angle the straight line and the positioning further increases and thus further reduces the distance between the brake element and the center and also the brake element and the brake body. The same mechanism works if the brake body rotates in an opposite direction of rotation and the positioning element is moved to the other side. Thus, this mechanism works for both possible directions of rotation of the brake body.

Es wurde auch erkannt, dass zum Sicherstellen einer effizienten Bremsleistung aufgrund des Kontakts zwischen Bremselement und Bremskörper das Bremselement eine Oberfläche mit einer Krümmung aufweisen sollte, die der Krümmung des sich drehenden Bremskörpers entspricht. Diese beiden Oberflächen sollten während des ganzen Bremsprozesses zueinander konzentrisch sein. Diese Situation erzeugt die kleinsten unsymmetrischen Kräfte auf die Bauelemente und führt auch zu einem homogenen Verschleiß des Bremselements bzw. Bremskörpers. Um die Konzentrizität dieser beiden Oberflächen sicherzustellen, wird ein starres Ausrichtungselement verwendet, das das Bremselement in jedem Stadium während des Bremsens derart orientiert, dass die Reibungskraft zwischen Bremskörper und Bremselement an jedem Kontaktpunkt die gleiche ist.It has also been recognized that to ensure efficient braking performance due to the contact between the brake element and the brake body, the brake element should have a surface with a curvature corresponding to the curvature of the rotating brake body. These two surfaces should be concentric with each other throughout the braking process. This situation produces the smallest unbalanced forces on the components and also leads to a homogeneous wear of the brake element or brake body. In order to ensure the concentricity of these two surfaces, a rigid alignment element is used, which orientates the brake element at each stage during braking so that the frictional force between the brake body and the brake element at each contact point is the same.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehgelenk für das Ausrichtungselement in das Zentrum an dem Montagelager montiert, und das Ausrichtungselement ist durch ein Schiebergelenk mit dem Bremselement verbunden. Das Schiebergelenk gestattet die Variation des Abstands des Bremselements zum Zentrum, der in Abhängigkeit von dem Winkel oder der Position des Positionierelements variiert. Das Schiebergelenk ist bevorzugt auf einer Linie montiert, die das Bremselement symmetrisch in zwei gleiche Hälften unterteilt und die orthogonal zu der Tangente der Oberfläche des Bremselements verläuft, das den Bremskörper kontaktiert. Es sei angemerkt, dass das Zentrum nicht dem Schwerpunkt des Montagelagers entsprechen muss.According to a preferred embodiment, a hinge for the alignment member is mounted in the center on the mounting bracket, and the alignment member is connected by a slide joint with the brake member. The slide joint allows the variation of the distance of the braking element to the center, depending on varies depending on the angle or position of the positioning element. The slide joint is preferably mounted on a line which divides the brake element symmetrically into two equal halves and which is orthogonal to the tangent of the surface of the brake element which contacts the brake body. It should be noted that the center does not have to correspond to the center of gravity of the mounting bracket.

Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Konzentrizitätslager für das Ausrichtungselement bereitgestellt, das sich um das Zentrum drehen kann, wobei das Ausrichtungselement starr mit dem mindestens einen Bremselement und durch ein Schiebergelenk mit dem Konzentrizitätslager verbunden ist. Mit anderen Worten besteht eine starre zentrische Verbindung des Ausrichtungselements mit dem Bremselement, und der Abstand zwischen Bremselement und Zentrum kann durch ein Schiebergelenk angepasst werden, das in diesem Fall nicht an dem Bremselement montiert ist, sondern auf dem drehbaren Konzentrizitätslager.In an alternative embodiment, a concentric bearing for the alignment member is provided which can rotate about the center, the alignment member being rigidly connected to the at least one brake member and to the concentricity bearing through a slide joint. In other words, there is a rigid central connection of the alignment element with the brake element, and the distance between the brake element and the center can be adjusted by a slide joint, which is not mounted on the brake element in this case, but on the rotatable Konzentrizitätslager.

Bevorzugterweise ist die Reibungsbremse als eine Trommelbremse ausgelegt, wobei der Rotationskörper eine Trommel ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Bremskörper als eine Scheibe oder ein Zylinder ausgelegt.Preferably, the friction brake is designed as a drum brake, wherein the rotation body is a drum. In an alternative embodiment, the brake body is designed as a disc or a cylinder.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Reibungsbremse gibt es zwei Bremselemente, die auf gegenüberliegenden Seiten der Trommel angeordnet sind, wobei jedes der Bremselemente nicht-zentral mit dem Montagelager durch ein Positionierelement verbunden ist und jedes Bremselement ein Ausrichtungselement aufweist, um die Konzentrizität von benachbarten Oberflächen von Bremselement und Bremskörper sicherzustellen. Bei einer derartigen symmetrischen Konfiguration sind die Kräfte auf das Montagelager symmetrisch, was den Materialverschleiß reduzieren hilft. Außerdem kann, um ein gewisses Bremsmoment mit zwei Bremselementen im Vergleich zu einem bereitzustellen, die erforderliche Reibung niedriger sein, und der Verschleiß der Bremselemente ist reduziert.In a further preferred embodiment of the friction brake, there are two brake members disposed on opposite sides of the drum, each of the brake members being non-centrally connected to the mounting bracket by a positioning member and each brake member having an alignment member for concentricity of adjacent surfaces of Ensure brake element and brake body. With such a symmetrical configuration, the forces on the mounting bearing are symmetrical, which helps reduce material wear. In addition, to provide a certain braking torque with two brake elements compared to one, the required friction may be lower and the wear of the brake elements is reduced.

Bevorzugt ist der Bremskörper aus Gusseisen hergestellt und das mindestens eine Bremselement ist aus Ferodo oder ATE-Keramik hergestellt.Preferably, the brake body is made of cast iron and the at least one brake element is made of Ferodo or ATE ceramic.

Das Bremsgelenk und das Positioniergelenk sind bevorzugt als Drehgelenke ausgelegt, die maximale Flexibilität der Bewegungen von entsprechenden Teilen liefern.The brake joint and the positioning joint are preferably designed as hinges which provide maximum flexibility of movement of corresponding parts.

Um die Reibungsbremse gemäß der vorliegenden Erfindung zu betätigen, muss das mindestens eine Bremselement mit dem sich drehenden Bremskörper in Kontakt gebracht werden, welcher sich dreht, während sich ein entsprechendes Rad eines Fahrzeugs, an dem diese Bremse verwendet wird, dreht. Um diesen Kontakt herzustellen, sind verschiedene Betätigungsmechanismen geeignet. Eine Möglichkeit besteht darin, die Bremse durch Bewegen des Positionierelements zu betätigen. Dies kann beispielsweise durch einen Drehaktuator erreicht werden, der das Bremsgelenk umfasst. Es könnte auch ein Linearaktuator sein, der durch ein Drehgelenk mit dem Positionierelement verbunden ist. Im Fall eines Drehaktuators umfasst eine bevorzugte Ausführungsform ein Zahnrad, das entweder mit dem Ausrichtungselement oder dem Positionierelement verbunden ist, so dass sich der Punkt, um den sich das Element dreht, in der Mitte des Zahnrads befindet, und einen Motor mit einer drehbaren Welle, die mit einem Motorritzel verbunden ist. Das Motorritzel nimmt das Zahnrad in Eingriff. Durch Drehen der Motorwelle wird somit das Zahnrad und damit das Ausrichtungselement oder das Positionierelement gedreht, was zu einer Variation des Abstands zwischen dem Bremselement und dem Bremskörper führt.In order to operate the friction brake according to the present invention, the at least one brake element must be brought into contact with the rotating brake body, which rotates while a corresponding wheel of a vehicle on which this brake is used rotates. To make this contact, various operating mechanisms are suitable. One possibility is to operate the brake by moving the positioning element. This can be achieved for example by a rotary actuator comprising the brake joint. It could also be a linear actuator, which is connected by a hinge with the positioning element. In the case of a rotary actuator, a preferred embodiment includes a gear connected to either the alignment member or the positioning member such that the point about which the member is rotating is in the center of the gear and a motor having a rotatable shaft. which is connected to a motor pinion. The motor pinion engages the gear. By rotating the motor shaft thus the gear and thus the alignment member or the positioning element is rotated, resulting in a variation of the distance between the brake element and the brake body.

Alternativ kann die Bremse auch durch Bewegen des Ausrichtungselements betätigt werden, das dann zur gleichen Zeit das Positionierelement bewegen wird. Eine dritte Alternative besteht in dem Vergrößern des Abstands und/oder des Winkels zwischen diesen beiden Elementen.Alternatively, the brake may also be actuated by moving the alignment member, which will then move the positioning member at the same time. A third alternative is to increase the distance and / or the angle between these two elements.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass aufgrund der Konstruktion mit dem Positionierelement und dem Ausrichtungselement alle Punkte an dem Bremselement homogen zu dem Bremsmoment beitragen. Dieses Design, das einen selbstverstärkenden Mechanismus aufweist, gestattet ein sehr kompaktes Design in radialer Richtung bezüglich des Drehzentrums des Bremskörpers. Aufgrund der Konstruktion der nicht-zentralen Verbindung des Bremselements mit dem Montagelager werden für die Betätigung der Bremse nur kleine Kräfte benötigt, weil eine starke Selbstverstärkung bereitgestellt wird. Wenn zwei Bremselemente auf gegenüberliegenden Seiten des Bremskörpers oder des Montagelagers verwendet werden, sind die Kräfte auf das Lager während der Bremsprozedur symmetrisch und heben einander teilweise auf.The advantages of the present invention are that due to the construction with the positioning element and the alignment element, all points on the brake element contribute homogeneously to the braking torque. This design, which has a self-energizing mechanism, allows a very compact design in the radial direction with respect to the center of rotation of the brake body. Due to the construction of the non-central connection of the brake element with the mounting bearing, only small forces are required for the actuation of the brake, because a strong self-reinforcement is provided. When two brake elements are used on opposite sides of the brake body or mounting bracket, the forces on the bearing during the braking procedure are symmetrical and partially cancel each other out.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the subclaims and the following description with reference to figures.

Es zeigen schematischIt show schematically

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Reibungsbremse in einer Bremsposition, 1 a first embodiment of a friction brake in a braking position,

2 die Reibungsbremse von 1 in einer Zwischenposition, 2 the friction brake of 1 in an intermediate position,

3 die Reibungsbremse von 1 und 2 mit maximalem Spielraum zwischen Bremselement und Bremskörper, 3 the friction brake of 1 and 2 with maximum clearance between brake element and brake body,

4 eine Reibungsbremse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit maximalem Spielraum zwischen Bremselement und Bremskörper, 4 a friction brake according to a second embodiment with maximum clearance between the brake element and the brake body,

5 die Reibungsbremse von 4 während einer Bremsprozedur, 5 the friction brake of 4 during a braking procedure,

6 eine Perspektivansicht der Reibungsbremse von 4 und 5 und 6 a perspective view of the friction brake of 4 and 5 and

7 eine Reibungsbremse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, umfassend ein Zahnrad und ein Motorritzel für die Betätigung. 7 a friction brake according to a third embodiment, comprising a gear and a motor pinion for the actuation.

Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Like parts are identified by the same reference numerals.

Eine in 1 gezeigte Reibungsbremse 2 umfasst ein Montagelager 8, das sich nicht dreht, und einen um ein Zentrum 54 drehbaren gelagerten Bremskörper 14, der als eine Trommel ausgebildet ist, und ein Bremselement 20, das als ein Bremsbelag ausgebildet ist. Die äußere Oberfläche 22 des Bremskörpers 14 und die innere Oberfläche 24 des Bremselements 20 weisen die gleiche Krümmung auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass, wenn sich das Bremselement 20 und der Bremskörper 14 berühren, alle Punkte der inneren Oberfläche 24 mit der äußeren Oberfläche 22 in Kontakt stehen.An in 1 shown friction brake 2 includes an assembly warehouse 8th that does not turn, and one around a center 54 rotatable mounted brake body 14 which is formed as a drum, and a brake element 20 , which is designed as a brake pad. The outer surface 22 of the brake body 14 and the inner surface 24 of the braking element 20 have the same curvature. In this way it can be ensured that when the brake element 20 and the brake body 14 touch, all points of the inner surface 24 with the outer surface 22 stay in contact.

Das Bremselement 20 umfasst ein Bremsgelenk 26, das als ein Drehgelenk ausgelegt ist, das ein starres Positionierelement 30, beispielsweise einen Stab, mit einem Positioniergelenk 36 an dem Montagelager 8 verbindet, das ebenfalls als ein Drehgelenk ausgelegt ist. Aufgrund der nicht-zentralen Anordnung des Positioniergelenks 36 an dem Montagelager 8 hängt der Abstand zwischen der inneren Oberfläche 24 und der äußeren Oberfläche 22 von dem Winkel α zu der Geraden 42, welche das Zentrum 54 mit dem Drehzentrum des Positioniergelenk 36 verbindet, ab. In der in 1 gezeigten Konfiguration stehen diese beiden Oberflächen 22, 24 miteinander in Kontakt.The brake element 20 includes a brake joint 26 , which is designed as a hinge, which is a rigid positioning element 30 For example, a rod, with a positioning joint 36 at the assembly warehouse 8th connects, which is also designed as a hinge. Due to the non-central arrangement of the positioning joint 36 at the assembly warehouse 8th depends the distance between the inner surface 24 and the outer surface 22 from the angle α to the straight line 42 which is the center 54 with the center of rotation of the positioning joint 36 connects, off. In the in 1 shown configuration are these two surfaces 22 . 24 in contact with each other.

Die Bremse 2 umfasst weiterhin ein Ausrichtungselement 46, das ebenfalls als ein starrer Stab ausgebildet ist und das mit dem Montagelager 8 über ein Konzentrizitätslager 52 verbunden ist, welches ein Drehgelenk 56 umfasst, und das über ein Schiebergelenk 50 mit dem Bremselement 20 verbunden ist. Das Drehzentrum des Drehgelenks 56 liegt in dem Zentrum 54 des rotationssymmetrischen Bremskörpers 14.The brake 2 further comprises an alignment element 46 , which is also designed as a rigid rod and that with the mounting bracket 8th via a concentricity camp 52 connected, which is a swivel joint 56 includes, and that via a slide joint 50 with the brake element 20 connected is. The center of rotation of the swivel joint 56 lies in the center 54 the rotationally symmetric brake body 14 ,

In der folgenden Beschreibung des Funktionsprinzips der Bremse 2 wird eine Drehung des Bremskörpers 14 in dem Betätigungsdrehsinn 62 angenommen. Im dargestellten Zustand der Bremse 2 sind Bremskörper 14 und Bremselement 20 bereits in Kontakt. Aufgrund des nicht-zentralen räumlichen Orts des Positioniergelenks 36, d. h. des Abstandes/Versatz zwischen dem Drehzentrum 54 des Bremskörpers 14 und dem Drehzentrum des Positioniergelenks 36, nimmt der Abstand zwischen Bremselement 20 und Zentrum 54 immer weiter ab, wenn der Bremskörper 14 aufgrund der Reibung zwischen der äußeren Oberfläche 22 und der inneren Oberfläche 24 und aufgrund der Steifheit des Positionierelements 30 das Bremselement 20 in dem Betätigungsdrehsinn 62 mitschleppt, was zu einem stärkeren Drücken der Oberflächen 22 und 24 gegeneinander führt. Dieser verstärkte Oberflächenkontakt führt zu einer noch stärkeren Reibung und somit zu einem effizienteren Bremsen, d. h. zu einer Verringerung der Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit des Bremskörpers 14.In the following description of the operating principle of the brake 2 is a rotation of the brake body 14 in the operating direction of rotation 62 accepted. In the illustrated state of the brake 2 are brake bodies 14 and brake element 20 already in contact. Due to the non-central spatial location of the positioning joint 36 , ie the distance / offset between the center of rotation 54 of the brake body 14 and the center of rotation of the positioning joint 36 , takes the distance between brake element 20 and center 54 always off when the brake body 14 due to the friction between the outer surface 22 and the inner surface 24 and due to the stiffness of the positioning element 30 the brake element 20 in the operating direction of rotation 62 entrains, resulting in a stronger pressing of the surfaces 22 and 24 leads against each other. This increased surface contact leads to an even stronger friction and thus to a more efficient braking, ie to a reduction in the rotational or angular speed of the brake body 14 ,

Wegen dieser robusten Realisierung eines selbstverstärkenden Mechanismus werden nur kleine Betätigungskräfte benötigt, um die Bremse 2 zu betätigen und die Oberflächen 22 und 24 in Kontakt zu bringen.Because of this robust realization of a self-energizing mechanism, only small actuating forces are needed to apply the brake 2 to press and the surfaces 22 and 24 to bring into contact.

In der in 2 gezeigten Stellung der Bremse 2 ist der Winkel α zwischen dem Positionierelement 30 und der geraden Linie 42 im Vergleich zu seinem Wert in 1 kleiner. Dies bedeutet auch, dass sich der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche 22 und der inneren Oberfläche 24 vergrößert hat und das Bremselement 20 vom Bremskörper 14 gelöst ist.In the in 2 shown position of the brake 2 is the angle α between the positioning element 30 and the straight line 42 compared to its value in 1 smaller. This also means that the distance between the outer surface 22 and the inner surface 24 has increased and the brake element 20 from the brake body 14 is solved.

Die Bremse 2 kann auf unterschiedliche Weisen betätigt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Bremse 2 durch Bewegen oder Drehen des Positionierelements 30 betätigt. Auf diese Weise wird der Winkel α zwischen dem Positionierelement 30 und der geraden Linie 42 direkt variiert, während das Ausrichtungselement 46 entsprechend wirkt. Die Funktion des Ausrichtungselements 46 besteht darin, die Konzentrizität der inneren Oberfläche 24 und der äußeren Oberfläche 22 bereitzustellen, so dass sich diese beiden Oberflächen homogen berühren. Dies führt zu einem ausgeglichenen und homogenen thermischen Verhalten des Bremselements 20. Alternativ kann das Ausrichtungselement 46 betätigt werden. In noch einem weiteren Modus oder in einer noch weitere Möglichkeit kann der Abstand oder der Winkel zwischen dem Ausrichtungselement 46 und dem Positionierelement 30 verändert werden. In jedem Fall braucht nur eines dieser Betätigungsverfahren angewendet zu werden, weil die Konfiguration im Grunde nur einen Freiheitsgrad liefert, der beispielsweise durch den Wert des Winkels α ausgedrückt werden kann.The brake 2 can be operated in different ways. In a preferred embodiment, the brake is 2 by moving or rotating the positioning element 30 actuated. In this way, the angle α between the positioning element 30 and the straight line 42 varies directly while the alignment element 46 works accordingly. The function of the alignment element 46 This is the concentricity of the inner surface 24 and the outer surface 22 so that these two surfaces touch each other homogeneously. This leads to a balanced and homogeneous thermal behavior of the braking element 20 , Alternatively, the alignment element 46 be operated. In yet another mode or in still another possibility, the distance or angle between the alignment element 46 and the positioning element 30 to be changed. In any case, only one of these actuation methods needs to be applied because the configuration basically provides only one degree of freedom For example, can be expressed by the value of the angle α.

3 zeigt die Bremse 2 in einem gelösten Zustand mit maximalem Abstand zwischen den Oberflächen 22 und 24, wobei ein Luftspalt (Lüftspiel) zwischen dem Bremselement 20 und dem Bremskörper 14 realisiert ist. Die Funktionalität der Bremse 2 ist die gleiche wie oben beschrieben, falls sich der Bremskörper 14 entgegen dem Betätigungsdrehsinns 62 dreht. Auch in diesem Fall führt, nachdem ein Kontakt zwischen dem Bremselement 20 und dem Bremskörper 14 hergestellt worden ist, der Selbstverstärkungsmechanismus zu einem noch stärkeren Drücken der Oberflächen 22 und 24 gegeneinander, wodurch die Bremskraft automatisch und ohne die Notwendigkeit einer externen Betätigung zunimmt. 3 shows the brake 2 in a dissolved state with maximum distance between the surfaces 22 and 24 , wherein an air gap (clearance) between the brake element 20 and the brake body 14 is realized. The functionality of the brake 2 is the same as described above, if the brake body 14 against the operating direction of rotation 62 rotates. Also in this case leads, after a contact between the brake element 20 and the brake body 14 has been made, the self-reinforcing mechanism to even more pressing the surfaces 22 and 24 against each other, whereby the braking force increases automatically and without the need for an external operation.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bremse 2 ist in 4 gezeigt. Der Bremskörper 14 ist wieder als eine Trommel ausgelegt. Das Montagelager 8 ist als ein Ring, bevorzugt aus Stahl hergestellt, ausgebildet. An dem Montagelager 8 sind zwei Positioniergelenke 36 auf gegenüberliegenden Seiten des Montagelagers 8 angeordnet, die als Drehgelenke ausgebildet sind und die jeweils eine Verbindung zu einem Positionierelement 30 darstellen, das durch ein Bremsgelenk 26, das als ein Drehgelenk ausgebildet ist, mit einem jeweiligen Bremselement 20 verbunden ist. Die in 4 gezeigte Stellung entspricht der Konfiguration mit maximalen Luftspalten zwischen Bremskörper 14 und dem jeweiligen Bremselement 20. Wegen der symmetrischen Konfiguration mit zwei Bremsbelägen oder Bremselementen 20 auf gegenüberliegenden Seiten der Welle 68 und auf gegenüberliegenden Seiten des Zentrums 54 ist das Montagelager 8 während des Betriebs mit einer symmetrischen Last belastet, was eine symmetrische Konstruktion des Lagers gestattet. Gleichzeitig ist das Lastmoment im Vergleich zu linear betätigten Bremsen niedriger. Im Vergleich zu klassischen Trommelbremsen ist die Kraft/das Moment, das für den Aktuator zum Betätigen einer Bremse erforderlich ist, wegen des Selbstverstärkungsmechanismus der Bremse 2 gemäß der vorliegenden Erfindung niedriger.Another embodiment of the brake 2 is in 4 shown. The brake body 14 is again designed as a drum. The assembly warehouse 8th is designed as a ring, preferably made of steel. At the assembly warehouse 8th are two positioning joints 36 on opposite sides of the mounting bracket 8th arranged, which are designed as hinges and each having a connection to a positioning 30 represent that through a brake joint 26 , which is formed as a hinge, with a respective brake element 20 connected is. In the 4 shown position corresponds to the configuration with maximum air gaps between the brake body 14 and the respective brake element 20 , Because of the symmetrical configuration with two brake pads or brake elements 20 on opposite sides of the shaft 68 and on opposite sides of the center 54 is the assembly warehouse 8th loaded during operation with a symmetrical load, which allows a symmetrical construction of the bearing. At the same time, the load torque is lower compared to linearly actuated brakes. Compared to classic drum brakes, the force / moment required for the actuator to apply a brake is due to the self-energizing mechanism of the brake 2 lower according to the present invention.

In 5, die das Ausführungsbeispiel der Bremse 2 aus 4 in einem betätigten Zustand zeigt, sind beide Bremselemente 20 in Kontakt mit dem Bremskörper 14. In dieser Figur ist auch das Ausrichtungselement 46 sichtbar. Die Welle 68, die sich zusammen mit dem Bremskörper 14 dreht, ist bevorzugt aus Bronze hergestellt.In 5 that the embodiment of the brake 2 out 4 in an actuated state, both are brake elements 20 in contact with the brake body 14 , In this figure is also the alignment element 46 visible, noticeable. The wave 68 , which together with the brake body 14 turns, is preferably made of bronze.

6 zeigt eine Perspektivansicht der Bremse 2 aus 4 und 5. Wie in dieser Figur zu sehen ist, ist das Ausrichtungselement 46 starr mit dem Bremsbelag 20 verbunden und ist mit einem Konzentrizitätslager 52 verbunden, das als eine Drehhülse ausgelegt ist, die sich frei um das Zentrum 54 drehen kann, wobei das Ausrichtungselement 46 durch ein Schiebergelenk mit dem Konzentrizitätslager 52 verbunden ist. 6 shows a perspective view of the brake 2 out 4 and 5 , As can be seen in this figure, the alignment element is 46 rigid with the brake pad 20 connected and is with a concentricity camp 52 connected, which is designed as a rotary sleeve, which is free around the center 54 can rotate, with the alignment element 46 through a slide joint with the concentricity bearing 52 connected is.

Die Bremse 2 und ihre in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen werden bevorzugt in Fahrzeugen wie etwa Kraftfahrzeugen oder Lastwagen angewendet, wo zwei Räder bis zu allen Rädern des Fahrzeugs mit einer entsprechenden Bremse ausgestattet sein können. Wenn die jeweilige Bremse 2 von einem Elektromotor betätigt wird, wird sie bevorzugt in Bremssystemen von dem Typ „elektronische Bremsanlage” („Brake-by-wire”) verwendet. Die Bremse 2 kann auch in anderen Arten von Fahrzeugen oder in Maschinen angewendet werden, bei denen die Drehung einer Achse gesteuert und angehalten werden muss.The brake 2 and her in the 1 to 6 shown embodiments are preferably used in vehicles such as automobiles or trucks, where two wheels can be equipped to all wheels of the vehicle with a corresponding brake. If the respective brake 2 is operated by an electric motor, it is preferably used in braking systems of the type "brake-by-wire". The brake 2 It can also be used in other types of vehicles or in machines where the rotation of an axle must be controlled and stopped.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremse 2 gezeigt, die von einem nicht gezeigten Elektromotor betätigt wird. Der Elektromotor umfasst eine drehbare Welle, die mit einem Motorritzel 74 verbunden ist, durch das ein maximales Motormoment von etwa 1 Nm betätigt werden kann. Das Motorritzel 74 greift in ein Zahnrad 78 ein, das starr mit dem Ausrichtungselement 46 verbunden oder daran fixiert ist, und zwar derart, dass sich seine Mitte an dem Drehgelenk 56 befindet. Dies führt zu einer gemeinsamen Drehung des Ausrichtungselements 46 und des Zahnrads 78. Wenn das Motorritzel 74 gedreht wird, wird das Zahnrad 78 bezüglich des Drehsinns des Motorritzels 74 in entgegengesetztem Drehsinn gedreht. Dies führt zu einer Variation des Winkels α. Wenn α zunimmt, wenn das Zahnrad 78 im Betätigungsrichtungssinn 62 gedreht wird, wird das Bremselement 22 näher an den Bremskörper 14 bewegt, und die Bremskraft nimmt zu.In 7 is another embodiment of a brake 2 shown, which is actuated by an electric motor, not shown. The electric motor comprises a rotatable shaft which is connected to a motor pinion 74 is connected, by which a maximum engine torque of about 1 Nm can be actuated. The motor pinion 74 engages in a gear 78 one rigid with the alignment element 46 is connected or fixed to, in such a way that its center at the pivot 56 located. This leads to a common rotation of the alignment element 46 and the gear 78 , If the engine pinion 74 is turned, the gear becomes 78 with respect to the direction of rotation of the motor pinion 74 turned in the opposite direction of rotation. This leads to a variation of the angle α. When α increases, when the gear 78 in the direction of actuation sense 62 is turned, the brake element 22 closer to the brake body 14 moves, and the braking force increases.

Mit einem Radius R = 150 mm, einem Abstand zwischen Drehgelenk 56 und Positioniergelenk 36 von a = 53,06 mm, einem Abstand R – c = 105 mm, c = 45 mm (Mindestwert, wobei c der Abstand zwischen dem Bremsgelenk 26 und der Reibungsoberfläche des Bremselements 20 ist, projiziert auf die Richtung des Ausrichtungselements 46) und einem Abstand r = 52,03 mm (Länge des Positionierelements 30), μ = 0,5 (der größte Reibungskoeffizient zwischen dem Bremsbelag 20 und der Oberfläche der Trommel 22), ε = 0,002 (elastische Dehnung des Stahls) und E = 210000 MPa (Elastizitätsmodul für Stahl), kann mit neuen Bremsbelägen eine Bremskraft von N = 25000 N angelegt werden. Im Fall von abgenutzten Bremsbelägen mit c = 60 mm (größter Wert) kann immer noch eine Bremskraft von N = 25000 N angelegt werden.With a radius R = 150 mm, a distance between hinge 56 and positioning joint 36 of a = 53.06 mm, a distance R - c = 105 mm, c = 45 mm (minimum value, where c is the distance between the brake joint 26 and the friction surface of the braking member 20 is projected on the direction of the registration element 46 ) and a distance r = 52.03 mm (length of the positioning element 30 ), μ = 0.5 (the largest friction coefficient between the brake pad 20 and the surface of the drum 22 ), ε = 0.002 (elastic elongation of the steel) and E = 210000 MPa (elastic modulus for steel), a braking force of N = 25000 N can be applied with new brake linings. In the case of worn brake pads with c = 60 mm (largest value), a braking force of N = 25000 N can still be applied.

Während der Bremsphase wird ein großer Teil der Energie in der elastischen Verformung des Positionierelements 30 gespeichert. Diese elastische Verformung der Länge r des Positionierelements 30 liefert eine neue Geometrie des Bremssystems, das unter Verwendung der gespeicherten elastischen Energie zurück in die Anfangsposition des Bremselements 20 kommt. Das Widerherstellen der Luftspalte zwischen den Bremselementen 20 und der Trommel, das heißt dem Bremskörper 14, erfolgt durch den Motor, der sich um einem gewissen Winkel drehen muss.During the braking phase, much of the energy in the elastic deformation of the positioning is 30 saved. This elastic Deformation of the length r of the positioning element 30 provides a new geometry of the braking system, using the stored elastic energy back to the initial position of the braking element 20 comes. Resetting the air gaps between the brake elements 20 and the drum, that is the brake body 14 , is done by the motor, which has to turn at a certain angle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Bremsebrake
88th
Montagelagermounting bearings
1414
BremskörperBrakes
2020
Bremselementbraking element
2222
äußere Oberflächeouter surface
2424
innere Oberflächeinner surface
2626
Bremsgelenkbrake joint
3030
Positionierelementpositioning
3636
PositioniergelenkPositioniergelenk
4040
Drehgelenkswivel
4242
gerade Liniestraight line
4646
Ausrichtungselementalignment member
5050
Schiebergelenkslide joint
5252
KonzentrizitätslagerKonzentrizitätslager
5454
Zentrumcenter
5656
Drehgelenkswivel
6262
BetätigungsdrehungssinnOperating rotation sense
6868
Wellewave
αα
Winkelangle
RR
Radiusradius
NN
Kraftforce

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19539012 A1 [0002] DE 19539012 A1 [0002]

Claims (10)

Reibungsbremse (2) mit einem sich nicht drehenden Montagelager (8) und mit einem rotationssymmetrischen Bremskörper (14), der sich um ein Zentrum (54) drehen kann, und mit mindestens einem Bremselement (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (20) außerhalb des Bremskörpers (14) angeordnet ist, dass das mindestens eine Bremselement (20) ein Bremsgelenk (26) zum Verbinden mit einem starren Positionierelement (30) umfasst, das mit einem nicht-zentralen Positioniergelenk (36) an dem Montagelager (8) verbunden ist, wobei, wenn das Bremsgelenk (26), das Positioniergelenk (36) und das Zentrum (54) auf einer geraden Linie (42) ausgerichtet sind, das mindestens eine Bremselement (20) von dem Bremskörper (14) gelöst wird, und dass ein starres Ausrichtungselement (46) mit dem mindestens einen Bremselement (20) verbunden ist, das die Konzentrizität der benachbarten Oberflächen des Bremskörpers (14) und des mindestens einen Bremselements (20) sicherstellt.Friction brake ( 2 ) with a non-rotating assembly bearing ( 8th ) and with a rotationally symmetrical brake body ( 14 ), which is a center ( 54 ) and at least one braking element ( 20 ), characterized in that the braking element ( 20 ) outside of the brake body ( 14 ) is arranged, that the at least one brake element ( 20 ) a brake joint ( 26 ) for connection to a rigid positioning element ( 30 ) fitted with a non-central positioning joint ( 36 ) at the assembly warehouse ( 8th ), wherein when the brake joint ( 26 ), the positioning joint ( 36 ) and the center ( 54 ) on a straight line ( 42 ), the at least one braking element ( 20 ) of the brake body ( 14 ) and that a rigid alignment element ( 46 ) with the at least one brake element ( 20 ), the concentricity of the adjacent surfaces of the brake body ( 14 ) and the at least one braking element ( 20 ). Reibungsbremse (2) nach Anspruch 1, wobei ein Drehgelenk (40) für das Ausrichtungselement (46) an dem Zentrum (54) an dem Montagelager (8) angeordnet ist und wobei das Ausrichtungselement (46) durch ein Schiebergelenk (50) mit dem mindestens einen Bremselement (20) verbunden ist.Friction brake ( 2 ) according to claim 1, wherein a rotary joint ( 40 ) for the alignment element ( 46 ) at the center ( 54 ) at the assembly warehouse ( 8th ) and wherein the alignment element ( 46 ) by a slide joint ( 50 ) with the at least one brake element ( 20 ) connected is. Reibungsbremse (2) nach Anspruch 1, wobei ein Konzentrizitätslager (52) für das Ausrichtungselement (46) bereitgestellt ist, das um das Zentrum (54) gedreht werden kann, und wobei das Ausrichtungselement (46) starr mit dem mindestens einen Bremselement (20) und über ein Schiebergelenk (50) mit dem Konzentrizitätslager (52) verbunden ist.Friction brake ( 2 ) according to claim 1, wherein a concentricity bearing ( 52 ) for the alignment element ( 46 ) provided around the center ( 54 ), and wherein the alignment element ( 46 ) rigidly with the at least one brake element ( 20 ) and via a slide joint ( 50 ) with the concentricity store ( 52 ) connected is. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bremskörper (14) als eine Trommel ausgeführt ist.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the brake body ( 14 ) is designed as a drum. Reibungsbremse (2) nach Anspruch 4, wobei zwei Bremselemente (20) auf gegenüberliegenden Seiten der Trommel angeordnet sind.Friction brake ( 2 ) according to claim 4, wherein two brake elements ( 20 ) are arranged on opposite sides of the drum. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bremskörper (14) aus Gusseisen hergestellt ist und wobei das mindestens eine Bremselement (20) aus Ferodo hergestellt ist.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the brake body ( 14 ) is made of cast iron and wherein the at least one brake element ( 20 ) is made of Ferodo. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bremsgelenk (26) und das Positioniergelenk (36) als Drehgelenke ausgebildet sind.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the brake joint ( 26 ) and the positioning joint ( 36 ) are designed as hinges. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bremse (2) durch Bewegen des Positionierelements (30) betätigt wird.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the brake ( 2 ) by moving the positioning element ( 30 ) is pressed. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bremse (2) durch Bewegen des Ausrichtungselements (46) betätigt wird.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the brake ( 2 ) by moving the alignment element ( 46 ) is pressed. Reibungsbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bremse (2) durch Vergrößern des Abstands und/oder des Winkels zwischen dem Positionierelement (30) und dem Ausrichtungselement (46) betätigt wird.Friction brake ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the brake ( 2 ) by increasing the distance and / or the angle between the positioning element ( 30 ) and the alignment element ( 46 ) is pressed.
DE201210214507 2012-03-21 2012-08-15 Friction brake for e.g. motor car, has alignment element that is connected to brake element when brake pivot, joint, and center are aligned on straight line, to ensure concentricity of adjacent surfaces of brake drum and brake element Ceased DE102012214507A1 (en)

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