DE102020133109B4

DE102020133109B4 - Messwiderlager und Trommelbremse mit einem Messwiderlager

Info

Publication number: DE102020133109B4
Application number: DE102020133109.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Vey; Verena Freund; Martin Gädke; Ahmed Sefo; Jens Hoffmann; Uwe Bach; Adrian Messner; Matthias Schulitz
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2040-12-12
Also published as: DE102020133109A1; WO2022122096A1

Abstract

Messwiderlager (5), insbesondere zur Abstützung der Enden der Bremsbacken einer Trommelbremse,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Messwiderlager (5) als eine elektrische Radmessbaueinheit definiert ist, welche sowohl das Messwiderlager (5) und einen elektrischen Signalgenerator/Signalgeber integriert;
das Messwiderlager (5) einen Sockel (10) und einen Kopf (12) umfasst, der über einen einzigen elastisch nachgiebigen, von der Oberseite des Sockels ausgehenden Arm (11) mit dem Sockel (10) verbunden ist;
vom Kopf (12) eine Messstange (16) ausgeht, die zur Unterseite des Sockels (10) verläuft;
der Arm (11) und der Sockel (10) einen in der Längsrichtung des Armes (11) verlaufenden Kanal (15) aufweisen, der durch den Sockel (10) und dem Arm (11) bis zum Kopf (12) verläuft; und
die Messstange (16) in dem Kanal (15) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messwiderlager insbesondere zur Abstützung der Enden der Bremsbacken einer Trommelbremse sowie auf eine Trommelbremse mit einem Messwiderlager.
Ein solches Messwiderlager ist in der EP 0 388 040 A2 beschrieben. Es handelt sich um einen massiven Block, in dem zwei sich kreuzende Schlitze eingefräst sind. Bei einer Belastung von zwei gegenüberliegenden Stirnseiten des Blocks verformt sich der Block, so dass die Schlitze sich verengen. Die Breite der Schlitze wird mit optischen Mitteln gemessen. Aus den gewonnenen Messwerten werden die Kräfte berechnet, die auf das Messwiderlager wirken. Da die Verformungen des Blockes nicht sehr groß sind, ändert sich die Schlitzbreite bei einer Belastung nur wenig, so dass eine empfindliche Messtechnik eingesetzt werden muss, die es ermöglicht, die benötigten Werte mit einer hinreichenden Genauigkeit zu bestimmen.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, ein Messwiderlager zu schaffen, bei dem mit einem geringen Messaufwand hinreichend präzise Daten gewonnen werden können.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Messwiderlager aus einem Sockel und einem Kopf besteht, der über wenigstens einen elastisch nachgiebigen, von der Oberseite des Sockels ausgehenden Arm, mit dem Sockel verbunden ist, und dass vom Kopf eine Messstange ausgeht, die zur Unterseite des Sockels verläuft.
Dazu kann der Sockel z. B. eine Öffnung aufweisen, durch die die Messstange hindurchgeführt ist. Bei einem solchen Messwiderlager werden die zu messenden Kräfte in den Kopf eingeleitet, wodurch sich der Arm unter der Wirkung dieser Kräfte verbiegt. Der Kopf erfährt dabei eine Lageänderung, die auf die Messstange übertragen wird, wobei das freie Ende der Messstange je nach der gewählten Geometrie ggf. einen größeren Versatz erfährt als der Kopf selbst. Eine Messung des Versatzes des freien Endes der Messstange, die mit einfachen Mitteln durchgeführt werden kann, erlaubt es, die auf das Messwiderlager wirkenden Kräfte zu bestimmen.
Eine geeignete Ausführung des Messwiderlagers besteht darin, dass der Sockel über einen einzigen Arm mit dem Kopf verbunden ist, wobei der Arm und der Sockel einen in der Längsrichtung des Armes verlaufenden Kanal aufweisen, der durch den Sockel und den Arm bis zum Kopf verläuft, und dass die Messstange in dem Kanal angeordnet ist.
In dem Kanal ist die Messstange vor Beschädigungen gesichert, so dass Verbiegungen der Messstange nicht zu erwarten sind, die anderenfalls zu einem Messfehler führen würden. In dem Kanal ist die Messstange auch vor dem direkten Einfluss aus dem Bremsbereich, wie Wärmestrahlung, Staub und dergleichen, geschützt, so dass keine gesonderte Abdichtung benötigt wird.
Damit sich die Bremsbacken leichter an dem Kopf anlegen können, besitzt der Kopf vorzugsweise zwei seitliche Vorsprünge, die zur Krafteinleitung ausgebildet sind.
Eine andere Ausführung sieht vor, dass zwei Arme vorgesehen sind, deren vom Sockel entfernten Enden über eine den Kopf des Messwiderlagers bildende Brücke miteinander verbunden sind, wobei die Messstange mit einem Ende an der Unterseite der Brücke befestigt ist und mit ihrem anderen Ende zur Unterseite des Sockels verläuft. Dabei bilden der Sockel, die beiden Arme und die Brücke einen Rahmen, wobei die vom Sockel entfernten Endbereiche der Arme zur Krafteinleitung ausgebildet sind.
Auch bei dieser Ausführung erfolgt bei einer Krafteinleitung eine Verbiegung der beiden Arme, die zu einer parallelen Verschiebung der Brücke führt, die wiederum auf die Messstange übertragen wird.
Um den Versatz des freien Endes der Messstange bestimmen zu können, ist vorgesehen, dass dort ein Signalgeber befestigt ist, der mit einem am Sockel befestigten Signalnehmer zusammenwirkt, um den Versatz des freien Endes der Messstange gegenüber dem Sockel zu bestimmen.
Bei dem Signalgeber handelt es sich z. B. um einen Magneten, dessen Lage durch einen induktiven Signalnehmer ermittelt werden kann.
Um ein Messwiderlager zu erhalten, das sich zeitbeständig gleichartig verhält, ist vorgesehen, dass der Sockel, der Arm oder die Arme und der Kopf in einem Stück ausgeführt sind.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Trommelbremse vom Typ Servobremse mit einer Bremstrommel und zwei an einer Bremstrommel anlegbaren, auf der Bremsbackenseite einer Ankerplatte gehaltenen Bremsbacken, die jeweils ein erstes und ein zweites Ende aufweisen und an ihren ersten Enden Nasen besitzen, wobei sich zwischen den ersten Enden eine Spreizeinrichtung und ein Widerlager, an dem die Nasen abstützbar sind, und zwischen den zweiten Enden ein schwimmend gelagerter Überträger befinden.
Bei einer Servobremse werden die Bremskräfte von der primären Bremsbacke über den Überträger und über die sekundäre Bremsbacke auf das Widerlager übertragen, das somit je nach Fahrtrichtung des zu bremsenden Fahrzeuges auf der einen oder anderen Seite belastet wird. Um diese Kräfte zu bestimmen, sieht die Erfindung vor, dass das Widerlager als Messwiderlager ausgebildet ist und dazu mit einer Kraftmesseinrichtung zur Bestimmung der während einer Bremsung auf das Widerlager wirkenden Kräfte versehen ist.
Ein solches Messwiderlager ist zwar aus der EP 0 388 040 A2 bekannt, hier wird allerdings nur ein Einsatz bei einer Simplexbremse beschrieben, bei der das Messwiderlager zwischen den zweiten Enden der Bremsbacken eingesetzt ist, wo sich bei einer Servobremse der schwimmend gelagerte Überträger befindet.
Vorzugsweise ist das Messwiderlager als Ganzes als ein unter einer Krafteinwirkung elastisch verformbares Bauteil ausgeführt, wobei ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sind, die eine unter einer Krafteinwirkung sich einstellende Verformung des Messwiderlagers erfassen.
Messwiderlager, wie sie oben näher beschrieben sind, können für Servobremsen als auch für sonstige Arten von Trommelbremsen eingesetzt werden. Dies gilt auch für das im Folgenden beschriebene Messwiderlager.
Eine weitere Ausführung eines Messwiderlagers, das für den Einsatz in einer Servobremse oder auch für andere Arten von Trommelbremsen geeignet ist, ist ein Messwiderlager, das aus einem an der Ankerplatte befestigten Sockel und einem Kopf besteht, der über einen von der Oberseite des Sockels ausgehenden Arm mit dem Sockel verbunden ist, wobei der Kopf von einer in einem Bogen verlaufenden Verlängerung gebildet ist, deren freies Ende zum Sockel weist, und dass von dem freien Ende der Verlängerung eine Messstange ausgeht, die zur Unterseite des Sockels verläuft.
Vorzugsweise besitzt der Kopf im Anschluss an einem bogenförmigen Abschnitt einen parallel zum Arm verlaufenden Endabschnitt, wobei die Nase der einen Bremsbacke am Arm und die Nase der anderen Bremsbacke an dem Endabschnitt des Kopfes angelegt sind.
Für alle Ausführungen gilt, dass der Sockel an der Außenseite der Ankerplatte befestigt ist, wobei der Arm oder die Arme durch eine Öffnung in der Ankerplatte zur Bremsbackenseite der Ankerplatte ragen.
Im Folgenden soll anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Trommelbremse mit einer ersten Ausführungsform eines Messwiderlagers,
2 eine perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform des Messwiderlagers,
3 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform des Messwiderlagers,
4 eine schematische Darstellung der Verformung des Messwiderlagers gemäß 3 unter Einwirkung einer Kraft,
5 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführung eines Messwiderlagers,
6 eine schematische Darstellung der Verformung des Messwiderlagers gemäß 5 unter Einwirkung einer Kraft,
7 die Anordnung einer Sensoreinrichtung unterhalb des Sockels am Beispiel der Ausführung des Messwiderlagers nach 2,
8 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Messwiderlagers und
9 eine schematische Darstellung der Verformung des Messwiderlagers gemäß 8 unter Einwirkung einer Kraft.

Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt den Aufbau einer Trommelbremse vom Typ Servobremse allerdings ohne eine Bremstrommel.
Auf einer Ankerplatte 1 sind zwei Bremsbacken 2, 3 angeordnet, die jeweils ein erstes und ein zweites Ende aufweisen.
Zwischen den ersten Enden befindet sich eine Spreizeinrichtung in Form eines Bremszylinders 4 sowie ein Messwiderlager 5. Gegenüberliegend zwischen den zweiten Enden befindet sich ein Überträger 6.
An den Bremsbacken 2, 3 befinden sich zwei Nasen 7 und 8, die beidseits des Messwiderlagers 5 an diesem angelegt sind. Bei einer Betätigung des Bremszylinders 4 werden die beiden Bremsbacken 2, 3 aufgespreizt, so dass sie sich an der hier nicht gezeigten Bremstrommel anlegen, wodurch das Fahrzeug verzögert wird. Dabei fungiert je nach Drehrichtung der Bremstrommel die eine Bremsbacke als primäre und die andere als sekundäre Bremsbacke. Die Abstützkraft der primären Bremsbacke wird auf die sekundäre übertragen, die sich mit ihrer Nase an dem Messwiderlager abstützt. Die Abstützkraft ist dabei ein Maß für die ausgeübte Bremskraft.
Zur Bestimmung der Abstützkraft wird wie folgt vorgegangen: Das Messwiderlager 5 gemäß der 2 und 3 besitzt einen länglichen Sockel 10 von dessen mittlerem Bereich ein Arm 11 senkrecht absteht. Dieser Arm 11 geht in einen Kopf 12 über. Links und rechts des Armes 11 befinden sich im Bereich des Kopfes 12 zwei Vorsprünge 13, 14, so dass das Messwiderlager ein Kreuz bildet. An den vom Arm 11 abgewandten Seitenflächen der Vorsprünge 13, 14 sind die beiden Nasen 7 und 8 der Bremsbacken 2 und 3 angelegt (siehe 1).
Wie der 3 zu entnehmen ist, befindet sich in dem Arm 11 ein Kanal 15, der ausgehend von der Unterseite des Sockels 10 bis in die Spitze des Kopfes 12 reicht. In diesem Kanal 15 befindet sich eine Messstange 16, die im Kopf 12 befestigt ist und den Kanal 15 durchläuft und unten über die Unterseite des Sockels 10 hervorsteht.
Wird nun bei einer Bremsung von der sekundären Bremsbacke eine Kraft - entsprechend dem Pfeil in 3 und 4 - auf das Messwiderlager ausgeübt, verbiegt sich dieses, wie dies in der 4 schematisch dargestellt ist. Die Messstange 16, die zuvor senkrecht zum Sockel 10 ausgerichtet war, verläuft nun schräg, wodurch sich ihre Messspitze 17 gegenüber dem Sockel 10 verschiebt. Der durch die Verschiebung hervorgerufene Versatz der Messspitze 17 kann, wie weiter unten beschrieben wird, gemessen werden.
Eine andere Ausführung des Messwiderlagers ist in 5 dargestellt. Hier sind zwei Arme 20, 21 vorgesehen, die ausgehend vom Sockel 10 parallel zueinander verlaufen und an ihren Enden über eine Brücke 22 hintereinander verbunden sind. Der Sockel 10, die beiden Arme 20 und 21 sowie die Brücke 22 bilden einen in etwa rechteckigen Rahmen. An der Unterseite der Brücke 22 ist eine Messstange 16 befestigt und ragt durch eine Öffnung im Sockel 10 über die Sockelunterseite hinaus.
Bei einer einseitigen Belastung, die durch einen Pfeil angedeutet ist, erfährt der Rahmen eine Scherung (siehe 6), so dass er ein Parallelogramm bildet. Dadurch wird die Messstange 16 parallel zum Sockel 10 verschoben.
Eine dritte Ausführung des Messwiderlagers ist in den 8 und 9, zusammen mit 1, dargestellt. Hier ist wiederum ein einziger stabiler Arm 11 vorgesehen, der in eine Verlängerung übergeht, die aus einem nachgiebigen Bogenabschnitt 30 und einem sich daran anschließenden Endabschnitt 31 besteht, der parallel zum Arm 11 verläuft. Am freien Ende des Endabschnittes 31 ist wiederum eine Messstange 16 angeordnet, die durch eine Öffnung im Sockel 10 geführt ist.
Die beiden Bremsbacken 2, 3 bzw. deren Nasen 7, 8 liegen einerseits am Arm 11 und andererseits an dem Endabschnitt 31 an. Bei einer Krafteinleitung wird vor allem der Bogenabschnitt 30 weiter eingebogen, so dass der Endabschnitt 31 und die mit ihm verbundene Messstange 16 zum Arm 11 hin schräg gestellt werden. Dabei wird dies so eingerichtet, dass die bei einer Vorwärtsbremsung als sekundäre Bremsbacke wirkende Bremsbacke an dem Endabschnitt 31 anliegt, während die andere Bremsbacke, die primäre Bremsbacke, am Arm 11 anliegt.
Während also bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen die Kraft auf das Messwiderlager sowohl bei einer Rückwärts- als auch bei einer Vorwärtsbremsung gemessen werden kann, ist dies bei der Ausführung nach 8 und 9 nur für eine Richtung, vorzugsweise bei einer Vorwärtsbremsung, möglich.
Um den Versatz der Messstange 16 zu bestimmen, ist ihre Messspitze 17 mit einem Signalgeber, zum Beispiel einem Magneten, versehen. Der Messspitze 17 gegenüber wird an der Unterseite des Sockels 10 ein Signalnehmer, also zum Beispiel ein induktiver Sensor, angeordnet.
Der Signalnehmer ist in einem Gehäuse 32 gemäß der 7 angeordnet, das an der Unterseite des Sockels 10 befestigt ist, um mit dem Messwiderlager 5 eine Baueinheit zu bilden. Diese wird, wie aus der 1 hervorgeht, an der Rückseite der Ankerplatte 1 befestigt, wobei das Messwiderlager 5 durch eine Öffnung in der Ankerplatte 1 zu deren Bremsbackenseite gelangt und dort zwischen den Nasen 7 und 8 der Bremsbacken 2, 3 angeordnet wird. Wie aus der 1 hervorgeht befindet sich das Messwiderlager damit unmittelbar neben dem Bremszylinder 4.
Bezugszeichenliste

1: Ankerplatte
2: Bremsbacke
3: Bremsbacke
4: Bremszylinder
5: Messwiderlager
6: Überträger
7: Nase
8: Nase
10: Sockel
11: Arm
12: Kopf
13: Vorsprung
14: Vorsprung
15: Kanal
16: Messstange
17: Messspitze
20: Arm
21: Arm
22: Brücke
30: Bogenabschnitt
31: Endabschnitt
32: Gehäuse

Claims

Messwiderlager (5), insbesondere zur Abstützung der Enden der Bremsbacken einer Trommelbremse, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwiderlager (5) als eine elektrische Radmessbaueinheit definiert ist, welche sowohl das Messwiderlager (5) und einen elektrischen Signalgenerator/Signalgeber integriert; das Messwiderlager (5) einen Sockel (10) und einen Kopf (12) umfasst, der über einen einzigen elastisch nachgiebigen, von der Oberseite des Sockels ausgehenden Arm (11) mit dem Sockel (10) verbunden ist; vom Kopf (12) eine Messstange (16) ausgeht, die zur Unterseite des Sockels (10) verläuft; der Arm (11) und der Sockel (10) einen in der Längsrichtung des Armes (11) verlaufenden Kanal (15) aufweisen, der durch den Sockel (10) und dem Arm (11) bis zum Kopf (12) verläuft; und die Messstange (16) in dem Kanal (15) angeordnet ist.
Messwiderlager nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (12) zwei seitliche Vorsprünge (13, 14) aufweist, die zur Krafteinleitung ausgebildet sind.
Messwiderlager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem freien Ende der Messstange (16) ein Signalgeber befestigt ist, der mit einem am Sockel befestigten Signalnehmer zusammenwirkt, um den Versatz des freien Endes der Messstange (16) zu bestimmen.
Messwiderlager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (10), der Arm (11) und der Kopf (12) in einem Stück ausgeführt sind.
Trommelbremse, insbesondere vom Typ Servobremse, mit einer Bremstrommel und zwei an einer Bremstrommel anlegbaren, auf der Bremsbackenseite einer Ankerplatte (1) gehaltenen Bremsbacken (2, 3), die jeweils ein erstes und eine zweites Ende aufweisen und an ihren ersten Enden Auflager wie insbesondere Nasen (7, 8) besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Radmessbaueinheit definiert ist welche sowohl ein Messwiderlager (5) und einen elektrischen Signalgenerator/Signalgeber integriert; wobei das Messwiderlager (5) einen Sockel (10) und einen Kopf (12) umfasst, der über einen einzigen elastisch nachgiebigen, von der Oberseite des Sockels ausgehenden Arm (11) mit dem Sockel (10) verbunden ist; vom Kopf (12) eine Messstange (16) ausgeht, die zur Unterseite des Sockels (10) verläuft; der Arm (11) und der Sockel (10) einen in der Längsrichtung des Armes (11) verlaufenden Kanal (15) aufweisen, der durch den Sockel (10) und dem Arm (11) bis zum Kopf (12) verläuft; und die Messstange (16) in dem Kanal (15) angeordnet ist.
Trommelbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ersten Enden der Bremsbacken (2,3) eine Spreizeinrichtung (4) vorgesehen ist, dass die Nasen (7, 8) an dem Messwiderlager (5) abstützbar sind, und dass zwischen den zweiten Enden der Bremsbacken (2,3) ein schwimmend gelagerter Überträger/Strebe (6) angeordnet ist.
Trommelbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwiderlager (5) mit einer elektrischen Kraftmesseinrichtung zur Bestimmung der während einer Bremsung auf das Messwiderlager (5) wirkenden Kräfte versehen ist.
Trommelbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwiderlager (5) als Ganzes als ein unter einer Krafteinwirkung elastisch verformbares Bauteil ausgeführt ist, und dass ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sind, die eine unter einer Krafteinwirkung sich einstellende Verformung des Messwiderlagers (5) erfassen.
Trommelbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwiderlager (5) ferner die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 4 aufweist.
Trommelbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (12) von einer in einen Bogen verlaufenden Verlängerung des Armes (11) gebildet ist, deren freies Ende zum Sockel (10) weist.
Trommelbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (10) an der Außenseite der Ankerplatte (1) befestigt ist, wobei der Arm (11) durch eine Öffnung in der Ankerplatte (1) zur Bremsbackenseite der Ankerplatte (1) ragt.