DE19539012A1 - Selbstverstärkende Reibungsbremse - Google Patents

Selbstverstärkende Reibungsbremse

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Description

Die Erfindung betrifft eine selbstverstärkende Reibungsbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Reibungsbremse ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 195 922 A2 bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Reibungsbremse besteht darin, daß ein Ventil zum Sensieren des Radblockierens vorgesehen ist, das zwischen den beiden Reibbelägen angeordnet ist. Wenn das der Bremse zugeordnete Rad blockiert, erzeugt dieses Ventil einen hydraulischen Druck, der der Ansteuerung eines zweiten Ventils dient, das ein Umschalten von innerhalb des Radbremszylinders ausgebildeten wirksamen Flächen ermöglicht. Dadurch erfolgt eine Reduzierung der auf die Beläge wirkenden Betätigungskraft, so daß auf diese Weise eine Antiblockierwirkung gewährleistet ist.
Als weniger vorteilhaft wird bei der vorbekannten Reibungsbremse empfunden, daß lediglich ein hydraulischer Eingriff in den Radbremszylinder erfolgt, der nur in einem Blockierfall wirksam wird. Der Eingriff besteht in einem einfachen Umschaltvorgang, so daß die bekannte Bremse trotz des Eingriffs eine hohe Reibwertempfindlichkeit aufweist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine wesentliche Verringerung der Reibwertempfindlichkeit ermöglichen. Gleichzeitig soll eine hohe Selbstverstärkung, insbesondere in der Nähe der Blockiergrenze, realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die während des Betriebs der Bremse Änderungen der Selbstverstärkung ermöglichen und die vorzugsweise durch einen Verstellmechanismus gebildet sind, der Änderungen des Winkels zwischen der Verbindungslinie des zentralen Kraftangriffspunktes zwischen Reibbelag und Reibfläche mit zentralem Kraftabstützpunkt des Reibbelags einerseits und der Richtung der am Reibbelag wirkenden Normalkraft andererseits ermöglicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen 3 bis 24 zu entnehmen.
Außerdem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Selbstverstärkung einer selbstverstärkenden Reibungsbremse vorgeschlagen, bei der eine Addition der senkrecht auf den Reibbelag wirkenden Komponenten der Betätigungskraft und der durch die Selbstverstärkung bedingten Verstärkungskraft zur Normalkraft sowie eine Erzeugung der zwischen Reibbelag und Reibfläche wirkenden Reibkraft durch Wirkung der Normalkraft erfolgt. Erfindungsgemäß wird dabei ein die Reibkraft repräsentierendes Signal erzeugt, das zusammen mit einem die gewünschte Selbstverstärkung repräsentierenden Signal sowie einem die Betätigungskraft repräsentierenden Signal als Eingangsgrößen einem Regler zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße der Ansteuerung eines Aktors im Sinne einer Beeinflussung der Verstärkungskraft dient.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Einzelteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgeführte Reibungs- bzw. Duplexbremse;
Fig. 2 den Schnitt "C-C" nach Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der in Fig. 1 und 2 gezeigten Duplexbremse; und
Fig. 4 einen vereinfachten Regelkreis zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung der Selbstverstärkung der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Duplexbremse.
Die in Fig. 1 dargestellte Trommel- bzw. Duplexbremse weist einen Bremsträger 1 auf, auf dem zwei mit Bremsbelägen versehene Bremsbacken 2, 3 radial gegenüberliegend angeordnet sind, die über drehbar gelagerte Spannocken 4, 5 mittels einer Betätigungseinrichtung 6 betätigbar bzw. mit einer nicht gezeigten Bremstrommel in Eingriff bringbar sind. Die Spannocken 4, 5 wirken dabei über je ein mit der Bremsbacke 2, 3 verschraubtes Kraftübertragungsteil 7, 8 auf ein Ende der Bremsbacke 2, 3, deren anderes Ende über einen zentralen Kraftabstützpunkt A (s. Fig. 3) am Bremsträger 1 abgestützt ist. Das Kraftübertragungsteil 7, 8 ist dabei vorzugsweise mit Kraftmeßelementen, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen, versehen, die am Kraftübertragungsteil 8 schematisch angedeutet und mit den Bezugszeichen 23, 24 versehen sind. Der Kraftabstützpunkt A ist bei der gezeigten Ausführung an einem vorzugsweise radial verstellbaren Schlitten 9 eines Verstellmechanismus gebildet, der das Bezugszeichen 10 trägt.
Der Schlitten 9 wird vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes, beispielsweise eines lediglich schematisch angedeuteten Kugelgewindetriebs 21, durch einen elektrischen Schrittmotor 11 angetrieben und weist in Richtung seiner Hochachse zwei untereinander angeordnete, drehbar gelagerte Stützrollen 12, 13 auf, die mit zwei an der Bremsbacke 2 entsprechend ausgebildeten Laufbahnen 14, 15 zusammenwirken. Auf seiner der Bremsbacke 2, 3 abgewandten Seite ist der Schlitten 9 mit in Richtung seiner Hochachse untereinander angeordneten Rollenpaaren 16, 17 bzw. 18, - versehen, die mit einer vorzugsweise prismatisch ausgebildeten Führungsbahn 19 zusammenwirken, die mit dem Bremsträger 1 fest verschraubt ist. An der Führungsbahn 19 stützt sich eine Sensoreinrichtung 20 ab, die eine Ermittlung der zwischen dem Reibbelag 2 und der nicht gezeigten Bremstrommel wirkenden Reibkraft FR (Fig. 3) ermöglicht.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, kann bei der Ansteuerung des Schrittmotors 11 der durch die Stützrollen 12, 13 (Fig. 1, 2) gebildete Kraftabstützpunkt A mit der Stützkraft FSt in der Zeichnung von amax bis amin verstellt werden, so daß eine Änderung des Winkels β zwischen der Verbindungslinie AB des zentralen Kraftangriffspunktes B zwischen Reibbelag 2 und der lediglich angedeuteten Bremstrommel 22 mit dem zentralen, durch die Stützrollen 12, 13 gebildeten Kraftabstütztpunkt A der Bremsbacke 2 einerseits und der Richtung der an der Bremsbacke 2 wirkenden Normalkraft FN andererseits stattfindet. Die Normalkraft FN setzt sich zusammen aus einer im Kraftangriffspunkt B wirkenden Betätigungskraftkomponente FBet sowie einer Verstärkungskraft FVer, die aus der Selbstverstärkung resultiert.
Die Durchführung des vorhin erwähnten Verfahrens zur Regelung der Selbstverstärkung einer selbstverstärkenden Reibungsbremse ist im Zusammenhang mit dem in Fig. 4 dargestellten Regelkreis erläutert. So ist der Fig. 4 zu entnehmen, daß am Reibbelag (2) eine Addition der senkrecht auf den Reibbelag wirkenden Betätigungskraftkomponenten FBet und der aus der Selbstverstärkung resultierenden Verstärkungskraft FVer stattfindet, wobei die Summe der beiden Kräfte die im vorhergehenden Text erwähnte Normalkraft FN bildet. Durch die Wirkung der Normalkraft FN wird die zwischen dem Reibbelag 2 und der Bremstrommel 22 (Fig. 3) wirkende Reibkraft FR erzeugt, die in eine am Fahrzeugrad wirkende Bremskraft umgewandelt wird. Die in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 25 und 26 versehenen Blöcke stellen die Funktion der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Kraftmeßeinrichtung 7, 8 bzw. 23, 24 sowie der Sensoreinrichtung 20 dar, die der Ermittlung der am Reibbelag 2 wirkenden Betätigungskraft sowie der zwischen Reibbelag 2 und Bremstrommel 22 wirkenden Reibkraft dienen. Die den erwähnten Größen entsprechenden Signale Fb und Fr werden zusammen mit einem die gewünschte Selbstverstärkung repräsentierenden Vorgabesignal C*soll einem elektronischen Regler 30 zugeführt, in dem aus den Eingangssignalen Fb und Fr die gerade wirkende Selbstverstärkung C*ist ermittelt und eine Regelabweichung ΔC* gebildet wird. Das Ausgangssignal U des Reglers 30 dient der Ansteuerung des Schrittmotors 11 im Sinne der Änderung des im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Winkels β zum Zweck der Einstellung der gewünschten Selbstverstärkung C*soll bzw. Beeinflussung der Verstärkungskraft FVer.

Claims (25)

1. Selbstverstärkende Reibungsbremse mit einem Träger, mindestens einem sich am Träger abstützenden, mit mindestens einer Reibfläche zusammenwirkenden Reibbelag sowie mit mindestens einer Einrichtung zur Betätigung des Reibbelags, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9, 10, 11, 12, 14, 21) vorgesehen sind, die während des Betriebs der Bremse Änderungen der Selbstverstärkung ermöglichen.
2. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch einen Verstellmechanismus (10) gebildet sind, der Änderungen des Winkels (β) zwischen der Verbindungslinie (AB) des zentralen Kraftangriffspunktes (B) zwischen Reibbelag (2) und Reibfläche (22) mit zentralem Kraftabstützpunkt (A) des Reibbelags (2) einerseits und der Richtung der am Reibbelag (2) wirkenden Normalkraft (FN) andererseits ermöglicht.
3. Reibungsbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Trommelbremse ausgebildet ist.
4. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Servobremse ausgebildet ist.
5. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Duo-Servobremse ausgebildet ist.
6. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Simplexbremse ausgebildet ist.
7. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Duo-Duplex-Bremse ausgebildet ist.
8. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als eine Duplex-Bremse ausgebildet ist.
9. Reibungsbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen des Winkels (β) durch Verstellen des zentralen Kraftabstützpunktes (A) des Reibbelags (2) vorgenommen werden.
10. Reibungsbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus (10) durch einen mittels eines Antriebs (11, 21) verstellbaren Schlitten (9) gebildet ist, der den zentralen Kraftabstütztpunkt (A) darstellt.
11. Reibungsbremse nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen pneumatischen Aktor gebildet ist.
12. Reibungsbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen hydraulischen Aktor gebildet ist.
13. Reibungsbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen elektrischen Aktor (11, 21) gebildet ist.
14. Reibungsbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor durch einen Schrittmotor (11) mit nachgeschaltetem Getriebe (21) gebildet ist.
15. Reibungsbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor durch einen Servomotor mit nachgeschaltetem Getriebe gebildet ist.
16. Reibungsbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor durch einen Linearmotor gebildet ist.
17. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als ein Gewindetrieb ausgebildet ist.
18. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als ein Seiltrieb ausgebildet ist.
19. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als ein Kurbeltrieb ausgebildet ist.
20. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als eine Kombination Zahnstange/Ritzel ausgebildet ist.
21. Reibungsbremse nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kraftabstützpunkt (A) durch mindestens eine im Schlitten (9) drehbar gelagerte Stützrolle (12, 13) gebildet ist, die mit einer am Reibbelag (2) ausgebildeten Laufbahn (14, 15) zusammenwirkt.
22. Reibungsbremse nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (9) auf seiner dem Reibbelag (2) abgewandten Seite mindestens zwei Abstützrollen (16, 17, 18, -) aufweist, die mit einer am Träger (1) fest angeordneten Führungsbahn (19) zusammenwirken.
23. Reibungsbremse nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (19) prismatisch ausgebildet ist.
24. Reibungsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7, 20) vorgesehen sind, die eine Ermittlung der senkrecht auf den Reibbelag (2) wirkenden Betätigungskraftkomponente sowie der zwischen Reibbelag (2) und Reibfläche (22) wirkenden Reibkraft (FR) ermöglichen.
25. Verfahren zur Regelung der Selbstverstärkung einer selbstverstärkenden Reibungsbremse, bei der eine Addition der senkrecht auf den Reibbelag wirkenden Komponenten der Betätigungskraft und der durch die Selbstverstärkung be­ dingten Verstärkungskraft zur Normalkraft sowie eine Erzeugung der zwischen Reibbelag und Reibfläche wirkenden Reibkraft durch Wirkung der Normalkraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Reibkraft repräsentierendes Signal (FR) erzeugt wird, das zusammen mit einem die gewünschte Selbstverstärkung repräsentierenden Signal (C*soll) sowie einem die Betätigungskraft repräsentierenden Signal (FB) als Eingangsgrößen einem Regler (30) zuge­ führt werden, dessen Ausgangsgröße (ΔC*) der Ansteuerung des Aktors (11, 21) im Sinne einer Beeinflussung der Ver­ stärkungskraft (FVer) dient.
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