DE102014226273A1

DE102014226273A1 - Elektromechanisch betätigbare Spreizeinrichtung für eine mit einer Nachstelleinrichtung versehenen Trommelbremse

Info

Publication number: DE102014226273A1
Application number: DE102014226273.9A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Lahr; Uwe Bach; Holger von Hayn; Wolfgang Ritter; Jens Hoffmann; Ahmed Sefo; Martin Gädke
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: DE102014226273B4

Abstract

Eine Spreizeinrichtung zum Betätigen einer der Bremsbacken (2, 3) einer Trommelbremse besteht aus einem Drehkörper (11) und Übertragungskörpern (16, 17), die von dem Drehkörper (11) über Kugelbahnrampen betätigt werden. Um dem Spielausgleich der Nachstelleinrichtung (6) der Trommelbremse zu folgen, ist der Drehkörper (11) zweiteilig ausgeführt. Zwischen den beiden Teilkörpern (12, 13) des Drehkörpers befindet sich ein Distanzkörper (24), der beim durch eine Spreizfeder (23) bewirktes Auseinanderfahren der Teilkörper (12, 13) von einer Stellfeder (28) nachgeführt wird und die Teilkörper (12, 13) auf den jeweils erreichten Abstand hält.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanisch betätigbare Spreizeinrichtung für eine mit einer Nachstelleinrichtung versehenen Trommelbremse.
Bekannt sind hydraulische Spreizeinrichtungen, die einen Radbremszylinder aufweisen, der über eine hydraulische Leitung mit einem Bremsdruckheber, z. B. einem pedalbetätigten Hauptbremszylinder, verbunden ist.
Insbesondere für Elektrofahrzeuge sind schon elektromechanische Spreizeinrichtungen vorgeschlagen worden, wie z. B. ein von einem Elektromotor angetriebener Nocken, der sich an Stelle des Radbremszylinders befindet.
Zur Betätigung von Scheibenbremsen sind auch schon Rollrampen vorgesehen worden, bei denen zwischen zwei Körpern Kugeln auf rampenförmigen Kugelbahnen vorgesehen sind. Durch die Verdrehung des einen Körpers laufen die Kugeln die Rampen hoch und drücken dabei die beiden Körper auseinander, was zur Betätigung der Bremse führt.
Bei Spreizeinrichtungen für Trommelbremsen besteht insbesondere das Problem, dass diese mit einer Nachstelleinrichtung versehen sind, die dafür sorgt, dass das Lüftspiel zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel einer Trommelbremse stets gleich bleibt.
Der Hub, der eine Spreizeinrichtung der oben beschriebenen Art zur Verfügung stellen kann, reicht nicht aus, einen ausreichend großen Verstellweg zum Nachstellen der Trommelbremse zu realisieren, so dass derartige Spreizeinrichtungen bisher noch nicht für Trommelbremsen eingesetzt worden sind.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, eine Spreizeinrichtung für eine mit einer Nachstelleinrichtung versehenen Trommelbremse zu schaffen.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Spreizeinrichtung einen um eine Drehachse drehbaren Drehkörper mit einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Stirnseite und einen gegen eine Verdrehung um die besagte Drehachse gesicherten Übertragungskörper mit einer der Stirnseite gegenüberliegenden Druckseite aufweist, wobei zwischen der Stirnseite und der Druckseite auf einem koaxial zur besagten Drehachse verlaufenden Kreis wenigsten drei Kugeln angeordnet sind, die in Kugelbahnen an der Stirnseite und der Druckseite verlaufen, und wobei wenigstens jeweils die Kugelbahnen einer Seite als Rampe ausgeführt sind, und dass der Drehkörper aus zwei in axialer Richtung gegeneinander verschiebbaren Teilkörpern besteht, die von einem Distanzkörper auf einen Abstand gehalten sind, wobei die Lage und/oder Länge des Distanzkörpers nur in Richtung auf einen größeren Abstand veränderbar ist.
Die Nachstelleinrichtung der Trommelbremse bewirkt, dass die Bremsbacken nicht wieder auf ihre Ursprungsposition zurückgestellt werden, sondern nur so weit, dass das Ursprungslüftspiel zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel wieder hergestellt ist. Daher darf der Übertragungskörper ebenfalls nicht vollständig zurückgestellt werden, damit er in Anlage an das Kopfende einer Bremsbacke verbleibt. Die Erfindung bewirkt, dass der Distanzkörper den Übertragungskörper an das Kopfende der Bremsbacke anliegend hält, obwohl die Kugeln sich wieder in ihren Ausgangspositionen auf den Kugelbahnen befinden, so dass bei einer erneuten Bremsbetätigung wieder der volle Betätigungsweg der Spreizeinrichtung zur Verfügung steht.
Um dies zu unterstützen, sind die Teilkörper von einer zwischen ihnen angeordneten Spreizfeder in Richtung auf einen größeren Abstand belastet. Die Spreizfeder bewirkt somit, dass die Spreizeinrichtung stets in Anlage an das Kopfende der Bremsbacke liegt. Der Distanzkörper verhindert, dass die Teilkörper hinter einen einmal erreichten Abstand zurückfallen.
Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass der Distanzkörper einen Schaft mit einem Kopf aufweist, wobei der Kopf am ersten Teilkörper anliegt und von einer Stellfeder gegen diesen Teilkörper gehalten wird und wobei der Schaft im zweiten Teilkörper nur in Richtung der Stellfederwirkung verschiebbar gelagert ist.
Werden somit die beiden Teilkörper von der Spreizfeder auseinander gedrückt, folgt der Distanzkörper, getrieben von der Stellfeder dieser Bewegung und bleibt somit in Anlage an den ersten Teilkörper. Die Führung im zweiten Teilkörper ist so eingerichtet, dass der Distanzkörper dieser Bewegung folgen kann, nicht aber in entgegen gesetzter Richtung bewegt werden kann.
Dazu ist eine am Schaft des Distanzkörpers angreifende Sperreinrichtung vorgesehen, die eine Rückbewegung des Schaftes gegen die Stellfederwirkung verhindert. Hierbei kann es sich z. B. um Ratschenvorrichtungen oder Ähnliches handeln.
Eine sehr einfache Methode besteht aber darin, den Schaft mittels eines nicht selbsthemmenden Bewegungsgewindes in einem der Teilkörper zu lagern und die Sperreinrichtung in Form einer Konuskopplung auszuführen. Durch die Stellfeder kann der Distanzkörper drehend aus der Führung herausgezogen werden.
Die Arretierung des Bewegungsgewindes und damit die Sperrung des Distanzkörpers wird erreicht, in dem der Kopf als Konus ausgeführt ist, dessen äußere Mantelfläche an einer inneren Mantelfläche einer konusförmigen Vertiefung im ersten Teilkörper anliegt. Kopf und Vertiefung bilden eine Konuskopplung.
Die Reibung zwischen den beiden Mantelflächen kann erhöht werden, wenn zumindest eine oder beide mit einer Rändelung versehen sind.
Die Stellfeder, die am Kopf des Distanzkörpers anliegt, kann mit ihrem anderen Ende am zweiten Teilkörper abgestützt werden, sie kann aber auch am ersten Teilkörper abgestützt werden, wozu an diesem eine Scheibe befestigt ist.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Spreizfeder an der Scheibe abgestützt ist. Da diese sich an dem ersten Teilkörper abstützt, wirkt die Spreizfeder wie zuvor auf den ersten Teilkörper ein. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die beiden Federn hintereinander angeordnet werden können, so dass der Spreizkörper im Durchmesser kleiner ausgeführt werden kann.
Zum Betätigen der Spreizeinrichtung wird der Drehkörper, bestehend aus den beiden Teilkörpern, um eine Drehachse gedreht. Da der Übertragungskörper gegen eine Drehung gesichert ist, rollen die Kugeln an den als Rampen ausgebildeten Kugelbahnen, die an den Stirnseiten des Drehkörpers und des Übertragungskörpers ausgebildet sind, hoch und drücken dadurch den Drehkörper und den Übertragungskörper auseinander.
Bei einer zweiteiligen Ausführung des Drehkörpers können diese jeweils einen hülsenförmigen Abschnitt aufweisen, wobei der hülsenförmige Abschnitt des einen Teilkörpers sich innerhalb des hülsenförmigen Abschnittes des anderen Teilkörpers befindet und dort gegen eine Verdrehung gesichert geführt ist und dass dieser radial ausliegende hülsenförmige Abschnitt eine Stirnverzahnung aufweist.
In diese Stirnverzahnung kann das letzte Zahnrad eines elektromotorischen Antriebes eingreifen.
Eine Alternative sieht vor, dass die beiden hülsenförmigen Abschnitte den gleichen Durchmesser aufweisen und nebeneinander liegen. Beide hülsenförmigen Abschnitte besitzen eine Verzahnung, in der gekoppelte Zahnräder eingreifen.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Trommelbremse mit einer erfindungsgemäßen Spreizeinrichtung,
2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung der Spreizeinrichtung, wie sie auch in 1 zu erkennen ist,
3 eine zweite Ausführung der Spreizeinrichtung und
4 eine dritte Ausführung der Spreizeinrichtung.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt eine Trommelbremse 1 mit zwei Bremsbacken 2, 3, die an ihrem unteren Ende schwenkbar gelagert sind und zwischen deren oberen Kopfenden, die jeweils Druckanlageflächen bilden, eine Spreizeinrichtung 4 angeordnet ist.
Wenn diese betätigt wird, werden die beiden Bremsbacken 2, 3 auseinander gedrückt, so dass sie sich an eine hier nicht gezeigte Bremstrommel eines Fahrzeugrades druckbeaufschlagt anlegen. Die dabei entstehenden Reibkräfte erzeugen eine Drehverzögerung des Rades und damit eine Abbremsung des Fahrzeuges.
Die Beläge der Bremsbacken 2, 3 werden dabei nach und nach abgetragen, so dass sich das Lüftspiel zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel nach und nach vergrößern würde. Daher ist eine Nachstelleinrichtung 6 vorgesehen, die unterhalb der Spreizeinrichtung 4 angeordnet ist und die so eingerichtet ist, dass sie eine Rückstellung der Bremsbacken 2, 3 nur so weit erlaubt, dass nach einer Bremsung das ursprüngliche Lüftspiel wieder erreicht wird. Derartige Nachstelleinrichtungen 6 sind bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.
Eine Nachstellung hat aber zur Folge, dass die Bremsbacken selbst nicht ihre ursprüngliche Position erreichen, so dass eine vollständig nach dem Stand der Technik zurückgestellte Spreizeinrichtung nicht mehr unmittelbar an den Druckanlageflächen anliegt.
Dies muss bei der Ausgestaltung der Spreizeinrichtung 4 berücksichtigt werden. In der 2 ist dazu eine erste Ausführung der Spreizeinrichtung gezeigt. In einem hülsenförmigen Gehäuse 10 ist – um eine Drehachse drehbar gelagert – ein Drehkörper 11 angeordnet, der aus einem ersten Teilkörper 12 und einem zweiten Teilkörper 13 besteht. An der Außenseite des Drehkörpers 11 befinden sich zwei Stirnseiten 14, 15, denen jeweils ein Übertragungskörper 16, 17 gegenüberliegt. Diese ragen zu beiden Seiten mit Fortsätzen aus dem Gehäuse 10 hervor, so dass die Fortsätze sich an die Druckanlageflächen der Kopfenden der Bremsbacken 2, 3 anlegen können.
Zwischen dem Drehkörper 11 und den beiden Übertragungskörpern 16, 17 befinden sich jeweils drei Kugeln 18, die von einem Käfig 19 auf einem Kreis koaxial zur Drehachse des Drehkörpers gehalten werden.
Sowohl auf den Stirnseiten 14, 15 der Teilkörper 12, 13 als auch auf den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Übertragungskörper 16, 17 befinden sich rampenförmige Rollbahnen, die bewirken, dass die Übertragungskörper 16, 17 vom Drehkörper entfernt werden, wenn dieser um seine Drehachse gedreht wird. Wenn dies der Fall ist, drücken die Übertragungskörper 16, 17 die Köpfe der Bremsbacken auseinander.
Die Teilkörper 12, 13 besitzen jeweils einen hülsenförmigen Abschnitt 20, 21, die in dieser Ausführung ineinander gesteckt sind, wobei die beiden Abschnitte 20, 21 über eine Nut-Feder-Verbindung, Kerbverzahnung o. ä. drehfest, aber axial verschiebbar aneinander gehalten sind.
Der innere hülsenförmige Abschnitt 21 schließt einen inneren Raum 22 ein. Dort befindet sich eine Spreizfeder 23, die die beiden Teilkörper 12, 13 auseinander drückt und damit die Übertragungskörper 16, 17 an die Köpfe der Bremsbacken 2, 3 hält.
In dem Raum 22 befindet sich weiterhin ein Distanzkörper 24. Dieser besteht aus einem mit einem nicht selbsthemmenden Bewegungsgewinde versehenen Schaft 25 und einem konusförmigen Kopf 26.
Der mit dem Gewinde versehene Schaft 25 befindet sich in einer mit einem Innengewinde versehenen Bohrung 27 im zweiten Teilkörper 13.
Eine Stellfeder 28 ist am zweiten Teilkörper 13 abgestützt und liegt an der Unterseite des Kopfes 26 an und drückt dabei den Kopf 26 in eine konusförmige Vertiefung 29 am ersten Teilkörper 12.
Damit der Distanzkörper 24 sich drehend aus dem Innengewinde der Bohrung 27 herausgeführt werden kann, ist zwischen der Stellfeder 28 und der Unterseite des Kopfes 26 ein Drehlager 30 vorgesehen. Der Distanzkörper 24 wirkt nun wie folgt:
Wird der Drehkörper 11 zur Beendigung einer Bremsung in seine Ausgangsposition zurückgedreht, folgen die Bremsbacken 2, 3 zunächst, werden aber von der Nachstelleinrichtung 6 kurz vor Erreichen ihrer Ausgangsposition zurückgehalten, so dass sich zwischen den Kopfenden der Bremsbacken 2, 3 und den Übertragungskörpern 16, 17 jeweils ein kleiner Spalt bildet. Dies hat zur Folge, dass die Spreizfeder 23 die beiden Teilkörper 12, 13 auseinanderdrückt, wobei der Distanzkörper 24 von der Stellfeder 28 angetrieben, durch sein Bewegungsgewinde in Drehung versetzt, den Teilkörpern 12, 13 folgt, so dass sich der konusförmige Kopf 26 wieder in die konusförmige Vertiefung 29 legt und mit dieser koppelt. Die aus dem Kopf 26 und der Vertiefung 29 bestehende reibkraftbehaftete Konuskupplung verhindert ein Zurückdrehen des Distanzkörpers 24. Der Distanzkörper 24 kann sich also nur in Richtung auf einen vergrößerten Abstand der beiden Teilkörper 12, 13 bewegen.
Die Teilkörper 12, 13 nehmen somit nach einer Nachstellung des Lüftspiels eine neue Grundposition ein, so dass die Spreizeinrichtung 4 wieder spielfrei an die Kopfenden der Bremsbacken 2, 3 angelegt ist.
Je größer der Reibkonus und damit der wirkende Reibradius, desto höher ist die Sicherheit gegen ein ungewolltes Durchrutschen der Kupplung. Ein eventuell vorsehbarer Formschluss in Form einer Rändelung auf dem Konus und seinem Gegenstück unterstützt diesen Vorgang.
Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, dass die schon bekannten Nachstelleinrichtungen 6 weiterhin Verwendung finden können.
Die 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach 2, die insbesondere darin besteht, dass in dem Raum 22 eine Scheibe 31 vorgesehen ist, die an einer Stufe des ersten Teilkörpers 12 anliegt, wobei die Spreizfeder 23 mit ihrem einen Ende an der einen Seite dieser Scheibe 31 und mit ihrem anderen Ende an dem zweiten Teilkörper 13 anliegt.
Die Stellfeder 28 liegt wiederum unter Zwischenschaltung des Drehlagers 30 einerseits am Kopf des Distanzkörpers 24 und andererseits an der anderen Seite der Scheibe 31 an.
Gemäß der Ausführung nach 4 besitzen die hülsenförmigen Abschnitte 20, 21 den gleichen Durchmesser und sind nebeneinander angeordnet. Beide weisen eine Außenverzahnung auf. Zum gleichmäßigen Antrieb der beiden Teilkörper ist ein Doppelzahnrad 32 vorgesehen, das aus zwei Zahnrädern auf einer Drehachse besteht, die synchron gedreht werden.
Für alle eben beschriebenen Ausführungen gilt, dass bei einer Erneuerung der Bremsbeläge der Distanzkörper 24 von außen, z.B. über eine Bohrung in einem der Übertragungskörper 15, 17, durch ein Werkzeug in seine in 2 bzw. 3 dargestellte Ausgangsposition zurückgestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Trommelbremse
2: Bremsbacke
3: Bremsbacke
4: Spreizeinrichtung
5: Tragplatte
6: Nachstelleinrichtung
10: Gehäuse
11: Drehkörper
12: erster Teilkörper
13: zweiter Teilkörper
14: Stirnseite
15: Stirnseite
16: Übertragungskörper
17: Übertragungskörper
18: Kugel
19: Käfig
20: hülsenförm. Abschnitt
21: hülsenförm. Abschnitt
22: Raum
23: Spreizfeder
24: Distanzkörper
25: Schaft
26: Kopf
27: Bohrung
28: Stellfeder
29: Vertiefung
30: Drehlager
31: Scheibe
32: Doppelzahnrad

Claims

Spreizeinrichtung für eine mit einer Nachstelleinrichtung versehenen Trommelbremse, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizeinrichtung einen um eine Drehachse drehbaren Drehkörper (11) mit einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Stirnseite und einen gegen eine Verdrehung um die besagte Drehachse gesicherten Übertragungskörper (16, 17) mit einer der Stirnseite gegenüberliegenden Druckseite, aufweist, wobei zwischen der Stirnseite und der Druckseite auf einem koaxial zur besagten Drehachse verlaufenden Kreis wenigsten drei Kugeln (18) angeordnet sind, die in Kugelbahnen an der Stirnseite und der Druckseite verlaufen, und wobei wenigstens jeweils die Kugelbahnen einer Seite als Rampe ausgeführt sind, und dass der Drehkörper (11) aus zwei in axialer Richtung gegeneinander verschiebbaren Teilkörpern (12, 13) besteht, die von einem Distanzkörper (24) auf Abstand gehalten sind, wobei die Lage und/oder Länge des Distanzkörpers (24) nur in Richtung auf einen größeren Abstand veränderbar ist.
Spreizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (12, 13) von einer zwischen ihnen angeordneten Spreizfeder (23) in Richtung auf einen größeren Abstand belastet sind.
Spreizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper (24) einen Schaft (25) mit einem Kopf (26) aufweist, wobei der Kopf (26) am ersten Teilkörper (12) anliegt und von einer Stellfeder (28) gegen diesen Teilkörper (12) gehalten wird, und wobei der Schaft (25) im zweiten Teilkörper (13) nur in Richtung der Stellfederwirkung verschiebbar gelagert ist.
Spreizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Schaft (25) angreifende Sperreinrichtung vorgesehen ist, die eine Rückbewegung des Schaftes gegen die Stellfederwirkung verhindert.
Spreizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft mittels eines Bewegungsgewindes in einem der Teilkörper eingeschraubt ist und die Sperreinrichtung eine Konuskopplung ist.
Spreizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (26) als Konus ausgeführt ist, dessen äußere Mantelfläche an einer inneren Mantelfläche einer konusförmigen Vertiefung (29) im ersten Teilkörper (12) anliegt.
Spreizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellfeder (28) an einer am ersten Teilkörper (12) gehaltenen Scheibe (31) abgestützt ist.
Spreizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizfeder (23) an der Scheibe (31) abgestützt ist.
Spreizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (12, 13) jeweils einen hülsenförmigen Abschnitt (20, 21) aufweisen, wobei der hülsenförmige Abschnitt (20) des einen Teilkörpers sich innerhalb des hülsenförmigen Abschnitts (21) des anderen Teilkörpers befindet, und dass dieser radial außen liegende hülsenförmige Abschnitt (21) eine Stirnverzahnung aufweist.
Spreizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (12, 13) jeweils einen hülsenförmigen Abschnitt (20, 21) aufweisen, wobei die hülsenförmigen Abschnitte (20, 21) die gleichen Durchmesser aufweisen und je eine Stirnverzahnung aufweisen.
Spreizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (11) über eine Stirnradaußenverzahnung verfügt, in die ein elektromotorisch über ein zwischengeschaltetes Getriebe angetriebenes Zahnrad eingreift.