DE102022203002B3

DE102022203002B3 - Betätigungseinrichtung für eine Bremse

Info

Publication number: DE102022203002B3
Application number: DE102022203002.8A
Authority: DE
Inventors: Alfred Junk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2042-03-29

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für eine Bremse mit einem an einem feststehenden Gehäuse 1 angeordneten, schwenkbaren Schwenkhebel 7, der in einem radialen Abstand von einer Schwenkachse 8 von einer Betätigungskraft 25 beaufschlagbar ist, mit einem im Bereich zwischen Schwenkachse 8 und Kraftangriffsstelle 6 um eine zur Schwenkachse 8 parallele Querjochachse 11 schwenkbar gelagerten Querjoch 10, das quer zu einer Querjochachse 20 eine Durchgangsbohrung 12 aufweist, mit einem Zugbolzen 13, der die Durchgangsbohrung 12 durchragt und an einem Ende über ein auf dem Zugbolzen 13 angeordnetes Lagerelement 14 an einer Abstützstelle des Querjochs 10 abgestützt ist und am anderen Ende um eine zur Querjochachse 11 parallelen Querbolzenachse 20 schwenkbar an einem Betätigungselement 21 angelenkt ist, durch das bei einer Zugbelastung des Zugbolzens 13 an einem Kraftangriffspunkt 22 des Zugbolzens 13 an dem Betätigungselement 21 die Bremse aktivierbar ist. Die Abstützstelle 23 des Zugbolzens 13 sowie der Kraftangriffspunkt 22 des Zugbolzens 13 sind an dem Betätigungselement 21 von einer fiktiven Bolzenverbindungsline 24 zwischen der Querjochachse 11 und Querbolzenachse 20 um ein Maß „X“ von der Schwenkachse 8 sich derart rechtwinklig beabstandet verlagert, das dem Reibmoment des Querjochs 10 in der Lagerbohrung 9 Mreib= F × µ × r ein entsprechendes Biegemoment Mbieg= F × X entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für eine Bremse mit einem an einem feststehenden Gehäuse angeordneten, um eine Schwenkachse schwenkbaren Schwenkhebel, der in einem radialen Abstand von der Schwenkachse an einer Kraftangriffsstelle von einer Betätigungskraft beaufschlagbar ist, mit einem im Bereich zwischen Schwenkachse und Kraftangriffsstelle in einer Lagerbohrung an dem Schwenkhebel um eine zur Schwenkachse parallele Querjochachse schwenkbar gelagerten Querjoch, mit einem Zugbolzen, der an seinem einen aus einer Durchgangsbohrung herausragenden Ende über ein auf dem Zugbolzen angeordnetes Lagerelement an einer Abstützstelle des Querjochs abgestützt ist und an seinem zweiten aus der Durchgangsbohrung herausragenden Ende um eine zur Querjochachse parallelen Querbolzenachse schwenkbar an einem Betätigungselement angelenkt ist, durch das bei einer Zugbelastung des Zugbolzens an einem Kraftangriffspunkt des Zugbolzens an dem Betätigungselement die Bremse aktivierbar ist.
Aus der DE 83 29 777 U1 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Vollscheibenbremse bekannt. Die bekannte Vollscheibenbremse umfasst dabei zwei Druckplatten, die innerhalb eines Gehäuses gegeneinander verdrehbar und dadurch auseinanderspreizbar sind, zwei Laschen, die in einem Winkel zueinander angeordnet und mit je einer der Druckplatten gelenkig verbunden sind, einen Gelenkkopf, der mit beiden Laschen gelenkig verbunden ist, sowie eine Stange, die innerhalb des Gehäuses am Gelenkkopf befestigt ist und aus dem Gehäuse herausragt.
Die US 4 685 541 A offenbart eine selbstverstärkende Scheibenbremse mit einer Betätigungseinheit, die einen hydraulisch betätigbaren Mechanismus und einen mechanisch betätigbaren Mechanismus enthält. Die Bremseinheit umfasst ein Element, das lösbar am Gehäuse der Bremse befestigt ist und eine Halterung für beide Mechanismen bereitstellt, die durch eine gemeinsame Öffnung in das Gehäuse hineinragen. Derartige Betätigungseinrichtungen für eine nasse Vollscheibenbremsen werden vorzugsweise bei land-, forst- und bauwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen wie Traktoren, Mähdreschern, Forstmaschinen und Baumaschinen sowie bei Flugzeugen verwendet. Die Betätigungskraft wird dabei mittels einer Kolbenstange eines Kolbens auf den Schwenkhebel aufgebracht, wobei der Kolben in einem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet ist, der an dem Gehäuse fest angeordnet ist. Bei Druckbeaufschlagung und damit Verschiebung des Kolbens rotiert durch die Schwenkbewegung des Schwenkhebels das Querjoch um die Querjochachse in der Lagerbohrung des Schwenkhebels, wodurch eine Zugkraft auf den Zugbolzen einwirkt und diesen in Betätigungsrichtung der Bremse zieht. Dabei entsteht aber auch ein Reibmoment Mreib des Querjochs in der Lagerbohrung, was zu einer Biegebelastung des Zugbolzens führt. Das Reibmoment ist dabei proportional zur auf den Zugbolzen einwirkenden Zugkraft, dem Durchmesser der Lagerbohrung und dem Reibwert. Der dabei auf Biegung vorgespannte Zugbolzen kann bei Entlastung zu einem dynamischen Rückfedern und damit Biegebeanspruchung des Zugbolzens und so zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Zugbolzens führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Betätigungseinrichtung für eine Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen Aufbau die o.g. Nachteile und eine Reduzierung der Lebensdauer des Zugbolzens vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Querjoch quer zur Querjochachse (20) die Durchgangsbohrung (12) aufweist, wobei der Zugbolzen (13) die Durchgangsbohrung (12) mit radialem Spiel durchragt, daß die Abstützstelle (23) des Zugbolzens sowie der Kraftangriffspunkt des Zugbolzens an dem Betätigungselement von einer fiktiven Bolzenverbindungsline zwischen der Querjochachse und Querbolzenachse um ein Maß „X“ von der Schwenkachse sich derart rechtwinklig beabstandet verlagert ist, daß dem Reibmoment des Querjochs in der Lagerbohrung M_reib = F x µ x r ein entsprechendes Biegemoment M_bieg = F x X entgegenwirkt, wobei „F“ die Kraft ist, mit der das Querjoch die Wandung der Lagerbohrung im Schwenkhebel beaufschlagt, wobei „µ“ der Reibwert des Querjochs an der Wandung der Lagerbohrung und wobei „r“ der Radius der Lagerbohrung ist.
Durch diese Ausbildung, bei der es zu einem parallelen Verschieben der neutralen Zugbolzenachse um das Maß „X“ kommt, wird ein dem Reibmoment M_reib entgegenwirkendes Biegemoment M_bieg = F x X im Zugbolzen erzeugt, so daß die Biegebeanspruchung des Zugbolzens durch das Reibmoment M_reib zumindest weitgehend eliminiert ist. Eine Reduzierung der Lebensdauer des Zugbolzens wird somit auf einfach Weise ohne die Baugröße der Betätigungseinrichtung vergrößernde zusätzliche Bauteile vermieden.
In einfacher Weise kann dabei das Lagerelement lagefixiert auf dem Querjoch angeordnet sein und eine sich quer zur Querjochachse erstreckende Lager-Durchgangsbohrung aufweisen, durch die der Zugbolzen von der Lager-Durchgangsbohrung geführt hindurchragt und an seiner dem Querjoch abgewandten Seite durch ein an dem Lagerelement abgestützten Sicherungselement in seiner Axiallage gesichert ist.
Zur einfachen Sicherung der Axiallage kann dabei der Zugbolzen zumindest in seinem durch die Lager-Durchgangsbohrung hindurchragenden Endbereich als Gewindebolzen ausgebildet sein, auf den eine an dem Lagerelement anliegende Mutter als Sicherungselement aufgeschraubt ist.
Zur einfachen Lagefixierung des Lagerelements auf dem Querjoch kann das Querjoch in seinem Auflagebereich des Lagerelements eine Kalottenkontur aufweisen, in die das Lagerelement mit einer entsprechenden Gegenkontur eingreift.
Zur gleichmäßigen Beaufschlagung des Zugbolzens mit der Betätigungskraft kann zwischen zwei gleichen in einem Abstand zueinander parallelen Schwenkhebeln das Querjoch angeordnet und in zueinander koaxialen Lagerbohrungen des Gehäuses gelagert sein.
Eine hohe Betätigungskraft der Bremse wird dadurch erreicht, daß der bzw. die Schwenkhebel von einer Kolbenstange eines in einem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordneten Kolbens mit der Betätigungskraft beaufschlagbar ist, wobei der Hydraulikzylinder an dem Gehäuse fest angeordnet und mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.
Dabei kann die Bremse eine nasse Vollscheibenbremse sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen Längsschnitt durch eine Betätigungsvorrichtung einer Bremse
2 eine Prinzipdarstellung der Betätigungsvorrichtung nach 1.

Die in 1 dargestellte Betätigungseinrichtung für eine Bremse weist ein Gehäuse 1 auf, an dem einteilig ein Hydraulikzylinder 2 angeordnet ist.
In dem Hydraulikzylinder 2 ist ein Kolben 3 verschiebbar angeordnet, dessen eine Seite von einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist und von dessen anderer Seite eine aus dem Hydraulikzylinder herausragende Kolbenstange 4 entgegen der geringen Kraft einer Rückstellfeder 5 in Ausfahrrichtung mit einer Kolbenkraft 25 verschiebbar beaufschlagbar ist.
Das dem Kolben entgegengesetzte Ende der Kolbenstange 4 ist an einer Kraftangriffsstelle 6 an einem Schwenkhebel 7 angelenkt.
In einem radialen Abstand zur Kraftangriffsstelle 6 ist der Schwenkhebel 7 um eine Schwenkachse 8 an dem Gehäuse 1 schwenkbar gelagert.
In dem Bereich zwischen der Schwenkachse 8 und der Kraftangriffsstelle 6 ist in dem Schwenkhebel 7 parallel zur Schwenkachse 8 eine Lagerbohrung 9 ausgebildet, in der parallel zur Schwenkachse 8 ein Querjoch 10 kreisrunden Querschnitts um eine Querjochachse 11 schwenkbar gelagert ist.
Quer zur Querjochachse 11 ist in dem Querjoch 10 eine Durchgangsbohrung 12 ausgebildet, die sich annähernd rechtwinklig zu einer fiktiven Verbindungslinie zwischen Schwenkachse 8 und Kraftangriffsstelle 6 erstreckt.
Ein Zugbolzen 13 durchragt mit Spiel die Durchgangsbohrung 12. Mit seinem einen aus der Durchgangsbohrung 12 herausragenden Ende ist der Zugbolzen 13 über ein Lagerelement 14 an einer Abstützstelle 23 des Querjochs 10 abgestützt. Dieser erste Endbereich des Zugbolzens 13 ist als Gewindebolzen 15 ausgebildet, auf den eine Mutter 16 aufgeschraubt ist, die das Lagerelement 14 gegen die Abstützstelle 23 des Querjochs 10 beaufschlagt.
Die Abstützstelle 23 des Querjochs 10 befindet sich zentrisch zu einer Kalottenkontur 17 im Querjoch 10, die konzentrisch zur Durchgangsbohrung 12 ausgebildet ist. Auf der Kalottenkontur 17 liegt das Lagerelement 14 mit einer entsprechenden Gegenkontur 18 auf, wobei das Lagerelement 14 eine Lager-Durchgangsbohrung 19 aufweist, durch die der Zugbolzen 13 geführt hindurchragt.
An seinem zweiten aus der Durchgangsbohrung 12 herausragenden Ende ist der Zugbolzen 13 um eine zur Querjochachse 11 parallele Querbolzenachse 20 schwenkbar an einem Betätigungselement 21 angelenkt, durch das bei einer Zugbelastung des Zugbolzens 13 an einem Kraftangriffspunkt 22 des Zugbolzens 13 mit einer der Kolbenkraft 25 entsprechenden Betätigungskraft 26 an dem Betätigungselement 21 der Bremse aktivierbar ist.
Dabei sind die Abstützstelle 23 des Querjochs 10 sowie der Kraftangriffspunkt 22 des Zugbolzens 13 an dem Betätigungselement 21 um ein Maß „X“ von einer fiktiven Bolzenverbindungslinie 24 zwischen der Querjochachse 11 und der Querbolzenachse 2 rechtwinklig von der Schwenkachse 8 zur Angriffsstelle 6 hin verlagert.
Wie der Prinzipskizze in 2 zu entnehmen ist, wirkt dem Reibmoment M_reib = F × µ × r ein entsprechendes Biegemoment M_bieg = F × X entgegen, wobei „F“ die Kraft ist, mit der das Querjoch 10 die Wandung der Lagerbohrung 9 im Schwenkhebel 7 beaufschlagt, wobei „µ“ der Reibwert des Querjochs 10 an der Wandung der Lagerbohrung 9 und wobei „r“ der Radius der Lagerbohrung 9 ist. Dabei ergibt sich das $Ma ß X = μ \times r .$
Bezugszeichen

1: Gehäuse
2: Hydraulikzylinder
3: Kolben
4: Kolbenstange
5: Rückstellfeder
6: Kraftangriffsstelle
7: Schwenkhebel
8: Schwenkachse
9: Lagerbohrung
10: Querjoch
11: Querjochachse
12: Durchgangsbohrung
13: Zugbolzen
14: Lagerelement
15: Gewindebolzen
16: Mutter
17: Kalottenkontur
18: Gegenkontur
19: Lager-Durchgangsbohrung
20: Querbolzenachse
21: Betätigungselement
22: Kraftangriffspunkt
23: Abstützstelle Querjoch
24: Bolzenverbindungslinie
25: Kolbenkraft
26: Betätigungskraft

Claims

Betätigungseinrichtung für eine Bremse mit einem an einem feststehenden Gehäuse (1) angeordneten, um eine Schwenkachse (8) schwenkbaren Schwenkhebel (7), der in einem radialen Abstand von der Schwenkachse (8) an einer Kraftangriffsstelle (6) von einer Betätigungskraft (25) beaufschlagbar ist, mit einem im Bereich zwischen Schwenkachse (8) und Kraftangriffsstelle (6) in einer Lagerbohrung ((9) an dem Schwenkhebel (7) um eine zur Schwenkachse (8) parallele Querjochachse (11) schwenkbar gelagerten Querjoch (10), mit einem Zugbolzen (13), der an seinem einen aus einer Durchgangsbohrung (12) herausragenden Ende über ein auf dem Zugbolzen (13) angeordnetes Lagerelement (14) an einer Abstützstelle des Querjochs (10) abgestützt ist und an seinem zweiten aus der Durchgangsbohrung (12) herausragenden Ende um eine zur Querjochachse (11) parallelen Querbolzenachse (20) schwenkbar an einem Betätigungselement (21) angelenkt ist, durch das bei einer Zugbelastung des Zugbolzens (13) an einem Kraftangriffspunkt (22) des Zugbolzens (13) an dem Betätigungselement (21) die Bremse aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Querjoch quer zur Querjochachse (20) die Durchgangsbohrung (12) aufweist, wobei der Zugbolzen (13) die Durchgangsbohrung (12) mit radialem Spiel durchragt, daß die Abstützstelle (23) des Zugbolzens (13) sowie der Kraftangriffspunkt (22) des Zugbolzens (13) an dem Betätigungselement (21) von einer fiktiven Bolzenverbindungsline (24) zwischen der Querjochachse (11) und Querbolzenachse (20) um ein Maß „X“ von der Schwenkachse (8) derart rechtwinklig beabstandet verlagert ist, daß dem Reibmoment des Querjochs (10) in der Lagerbohrung (9) M_reib = F × µ × r ein entsprechendes Biegemoment M_bieg = F × X entgegenwirkt, wobei „F“ die Kraft ist, mit der das Querjoch (10) die Wandung der Lagerbohrung (9) im Schwenkhebel (7) beaufschlagt, wobei „µ“ der Reibwert des Querjochs (10) an der Wandung der Lagerbohrung (9) und wobei „r“ der Radius der Lagerbohrung (9) ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (14) lagefixiert auf dem Querjoch (10) angeordnet ist und eine sich quer zur Querjochachse (11) erstreckende Lager-Durchgangsbohrung (19) aufweist, durch die der Zugbolzen (13) von der Lager-Durchgangsbohrung (19) geführt hindurchragt und an seiner dem Querjoch (10) abgewandten Seite durch ein an dem Lagerelement (14) abgestützten Sicherungselement in seiner Axiallage gesichert ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugbolzen (13) zumindest in seinem durch die Lager-Durchgangsbohrung (19) hindurchragenden Endbereich als Gewindebolzen (15) ausgebildet ist, auf den eine an dem Lagerelement (14) anliegende Mutter (16) als Sicherungselement aufgeschraubt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Querjoch (10) in seinem Auflagebereich des Lagerelements (14) eine Kalottenkontur (17) aufweist, in die das Lagerelement (14) mit einer entsprechenden Gegenkontur (18) eingreift.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei gleichen in einem Abstand zueinander parallelen Schwenkhebeln das Querjoch angeordnet und in zueinander koaxialen Lagerbohrungen des Gehäuses gelagert ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Schwenkhebel (7) von einer Kolbenstange (4) eines in einem Hydraulikzylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolbens (3) mit der Betätigungskraft (25) beaufschlagbar ist, wobei der Hydraulikzylinder (2) an dem Gehäuse (1) fest angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine nasse Vollscheibenbremse ist.