DE102017008196A1

DE102017008196A1 - Trommelbremse mit einem elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator

Info

Publication number: DE102017008196A1
Application number: DE102017008196.4A
Authority: DE
Inventors: Lukas Madzgalla
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trommelbremse (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer fest mit einer Kraftfahrzeugachse verbindbaren Ankerplatte (12), zwei verschwenkbar mit der Ankerplatte (12) verbundenen Bremsbacken (14, 16), die jeweils mit einer Bremstrommel in bremswirksame Anlage bringbar sind, und einem elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator (20). Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator (20) hat ein Gehäuse (26) mit einem Radbremszylinder (28), der zur Druckbeaufschlagung hydraulisch mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist, zwei Druckkolben (36, 38), die in dem Radbremszylinder (28) an entgegengesetzten Enden hydraulisch dichtend verlagerbar geführt und jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken (14, 16) zur gemeinsamen Verlagerung verbunden sind, und eine elektromechanische Antriebseinrichtung (44), die zumindest teilweise in dem Radbremszylinder (28) angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben (36, 38) gekoppelt ist. Die beiden Druckkolben (36, 38) sind wahlweise mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) mechanisch oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders (28) hydraulisch verlagerbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trommelbremse für ein Kraftfahrzeug sowie einen elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator für eine Trommelbremse.
Trommelbremsen für Kraftfahrzeuge sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt. Herkömmliche Trommelbremsen haben Bremsbacken, die bei einer Betätigung der Bremse meist radial nach außen gegen eine sich drehende Bremstrommel gedrückt werden, um mit einer Innenreibfläche der Bremstrommel in bremswirksame Anlage zu gelangen. Häufig sind solche Trommelbremsen hydraulisch betätigbar. Dazu ist ein Radbremszylinder der Trommelbremse an einen Bremskreis einer konventionellen hydraulischen Bremsanlage angeschlossen und über diese mit Druck beaufschlagbar. Die Druckbeaufschlagung bewirkt eine bremswirksame Verlagerung von in dem Radbremszylinder angeordneten Druckkolben sowie der mit den Druckkolben gekoppelten Bremsbacken in Richtung der Bremstrommel.
Ferner ist es insbesondere aus dem Bereich der Elektromobilität bekannt, die hydraulische Betätigung einer Trommelbremse durch eine elektromechanische Betätigung zu ersetzen. Hierzu wird anstelle eines mit Hydraulikfluid gefüllten Radbremszylinders eine mechanische Anordnung zum Verlagern der Druckkolben verwendet, die mittels eines Elektromotors betätigbar ist.
Eine solche elektromechanische Trommelbremse ist beispielsweise aus dem Dokument WO 2015/082205 A2 bekannt, das sich die Aufgabe gestellt hat, eine elektromechanisch betätigbare Trommelbremse unter Verwendung möglichst vieler Gleichteile einer herkömmlichen hydraulischen Trommelbremse bereitzustellen.
Ferner offenbart das Dokument WO 2016/096680 A1 eine mit einer Nachstelleinrichtung versehene elektromechanisch betätigbare Trommelbremse.
Das Dokument WO 2009/030726 A1 offenbart eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse, die als Trommelbremse ausgebildet ist.
Des Weiteren ist aus dem Dokument DE 10 2014 226 265 A1 eine elektromechanisch betätigbare Trommelbremse bekannt. Die Trommelbremse umfasst einen Elektromotor, der dazu eingerichtet ist, über eine mechanische Anordnung einen Kolben zu verlagern. Der Kolben ist in einem mit Hydraulikfluid gefüllten Radbremszylinder verlagerbar geführt, um diesen bei einer Verlagerung mit Druck zu beaufschlagen. Zwei ebenfalls in dem Radbremszylinder verlagerbar geführte Druckkolben sind mit Bremsbacken gekoppelt und werden bei einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders bremswirksam in Richtung einer drehbaren Trommel verlagert. Demnach sieht die technische Lehre des Dokuments DE 10 2014 226 265 A1 vor, eine anfängliche elektromechanische Betätigung der Trommelbremse in eine hydraulische Betätigung umzuwandeln.
Es besteht die Anforderung, aus dem Stand der Technik bekannte Trommelbremsen hinsichtlich ihrer Funktionalität weiterzuentwickeln.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine variabel nutzbare Trommelbremse bereitzustellen, die die Funktionen bekannter Trommelbremse in vorteilhafter Weise vereint und weiter verbessert.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Trommelbremse mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und einen elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator für eine Trommelbremse mit den im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen vor.
Die erfindungsgemäße Trommelbremse für ein Kraftfahrzeug umfasst eine fest mit einer Kraftfahrzeugachse verbindbare Ankerplatte, zwei verschwenkbar mit der Ankerplatte verbundene Bremsbacken, die jeweils mit einer Bremstrommel in bremswirksame Anlage bringbar sind, und einen elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator. Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator ist unabhängig voneinander sowohl elektromechanisch als auch hydraulisch betätigbar. Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator kann vorzugsweise fest an der Ankerplatte angebracht sein.
Gemäß der Erfindung umfasst der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator ein Gehäuse mit einem Radbremszylinder, der zur Druckbeaufschlagung hydraulisch mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist. Hierzu kann der Radbremszylinder im Wesentlichen den bekannten Aufbau eines herkömmlichen hydraulischen Radbremszylinders haben und in konventioneller Weise mittels der hydraulischen Bremsanlage mit Druck beaufschlagbar sein.
Erfindungsgemäß umfasst der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator ferner zwei Druckkolben, die in dem Radbremszylinder an entgegengesetzten Enden hydraulisch dichtend verlagerbar geführt und jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken zur gemeinsamen Verlagerung verbunden sind, sowie eine elektromechanische Antriebseinrichtung, die zumindest teilweise in dem Radbremszylinder angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben gekoppelt ist. Somit sind die beiden Druckkolben wahlweise mechanisch mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders hydraulisch verlagerbar. Die elektromechanische Bremsenbetätigung und die hydraulische Bremsenbetätigung sind unabhängig voneinander durchführbar. So kann beispielsweise mittels der hydraulischen Bremsenbetätigung, d.h. mittels der hydraulischen Funktion des Bremsaktuators, eine normale Betriebsbremsfunktion erzielt werden, während mittels der elektromechanischen Bremsenbetätigung, d.h. mittels der elektromechanischen Funktion des Bremsaktuators, eine Feststellbremsfunktion sichergestellt wird. Obgleich die erfindungsgemäße Trommelbremse die technischen Vorteile und Funktionen einer elektromechanisch betätigbaren und einer hydraulisch betätigbaren Trommelbremse verknüpft, ermöglicht sie durch die zumindest teilweise Aufnahme der elektromechanischen Antriebseinrichtung in dem Radbremszylinder eine optimale Raumausnutzung.
Die mechanische Kopplung der elektromechanischen Antriebseinrichtung mit den beiden Druckkolben kann beispielsweise über jeweils aneinander liegende Flächenabschnitte der elektromechanischen Antriebseinrichtung und der beiden Druckkolben realisiert sein. Dies bedeutet, dass die mechanische Kopplung lose ausgestaltet ist, sodass die Komponenten der elektromechanischen Antriebseinrichtung bei einer rein hydraulisch bewirkten bremswirksamen Verlagerung der beiden Druckkolben nicht mitbewegt werden müssen.
Für eine verschwenkbare Verlagerung der beiden Bremsbacken können diese jeweils an einem Ende fest mit einem an der Ankerplatte angebrachten Widerlager verbunden sein. Ein jeweils entgegengesetztes Ende der Bremsbacken kann mit einem der beiden Druckkolben des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators verbunden und mittels dieses in Richtung der Bremstrommel verlagerbar sein. Insbesondere sind die beiden Bremsbacken durch diese Anordnung radial nach außen gegen eine Innenreibfläche einer drehbaren Bremstrommel verschwenkbar.
In einer Weiterbildung kann die elektromechanische Antriebseinrichtung eine in dem Radbremszylinder angeordnete, vorzugsweise koaxial zu diesem ausgerichtete Gewindemutter-Spindel-Anordnung mit einer Gewindespindel umfassen. Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung ist in diesem Fall von einem in dem Radbremszylinder enthaltenen Hydraulikfluid umgeben. Insbesondere kann die Gewindemutter-Spindel-Anordnung vollständig in einer Aufnahmebohrung des Radbremszylinders aufgenommen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Gewindespindel ein mittig an dieser angeordnetes Antriebszahnrad aufweisen. Das Antriebszahnrad kann drehfest mit der Gewindespindel verbunden oder an dieser angeformt sein. Vorzugsweise kann das Antriebszahnrad mit einem Schneckentrieb der elektromechanischen Antriebseinrichtung in Eingriff stehen, um die Gewindespindel in Drehung zu versetzen. Der Schneckentrieb kann der Gewindemutter-Spindel-Anordnung vorgelagert und zumindest teilweise in dem Gehäuse des Bremsaktuators angeordnet sein.
Der Schneckentrieb der elektromechanischen Antriebseinrichtung kann beispielsweise ein mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehendes Schneckenrad und eine Antriebswelle umfassen. Das Schneckenrad und die Antriebswelle sind allgemein quer zu einer Längsachse der Gewindespindel angeordnet. Beispielsweise können das Schneckenrad und die Antriebswelle rechtwinklig zur Längsachse der Gewindespindel angeordnet sein. Jedoch können das Schneckenrad und die Antriebswelle auch in einem beliebigen anderen Winkel zur Längsachse der Gewindespindel angeordnet sein, wobei gegebenenfalls die Schneckengeometrie entsprechend anzupassen ist. Die Antriebswelle kann in einer an dem Gehäuse des Bremsaktuators angebrachten Lagerhülse führend gelagert sein. Das Schneckenrad des Schneckentriebs kann sich zumindest abschnittsweise in die Aufnahmebohrung des Radbremszylinders hinein erstrecken.
Die Antriebswelle kann mit einem Elektromotor der elektromechanischen Antriebseinrichtung wirkverbunden sein, um die Gewindespindel zu drehen. Beispielsweise kann die Antriebswelle des Schneckentriebs eine Ausgangswelle des Elektromotors sein. Der Elektromotor kann außerhalb oder innerhalb des Gehäuses des Bremsaktuators angeordnet und fest an dem Gehäuse und/oder an der Ankerplatte angebracht sein.
In einer Weiterbildung kann die Gewindespindel der Gewindemutter-Spindel-Anordnung zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte haben, die jeweils mit einem Gewinde versehen sind, wobei die Gewinde der beiden Endabschnitte entgegengesetzt zueinander verlaufende Steigungen aufweisen. Mit anderen Worten kann an einem Endabschnitt der Gewindespindel ein Linksgewinde ausgebildet sein, während an einem entgegengesetzten Endabschnitt der Gewindespindel ein Rechtsgewinde ausgebildet ist.
Ferner kann auf die beiden Endabschnitte der Gewindespindel jeweils eine Triebmutter aufgeschraubt sein, die gegenüber dem Gehäuse verdrehsicher angeordnet und durch Drehen der Gewindespindel relativ zu letzterer axial verlagerbar ist. Durch die einander entgegengesetzten Steigungen der Gewinde der beiden Endabschnitte der Gewindespindel können die beiden Triebmuttern durch Drehen der Gewindespindel jeweils in einander entgegengesetzte Richtungen axial verlagert werden. Die beiden Triebmuttern können jeweils mit einem der beiden Druckkolben mechanisch gekoppelt sein, um die Druckkolben bei einer Drehung der Gewindespindel ebenfalls zu verlagern. So kann eine synchrone Verlagerung der beiden mit den Druckkolben verbundenen Bremsbacken in entgegengesetzte Richtungen erreicht werden. Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung wandelt demnach die Drehbewegung der Gewindespindel in eine translatorische Bewegung der Triebmuttern und der Druckkolben. Insbesondere kann die mechanische Kopplung der Triebmuttern mit den Bremsbacken durch eine Anlage von einander gegenüberliegenden Flächen einer Triebmutter und der jeweils benachbarten Bremsbacke realisiert sein.
Bei einer bremswirksamen elektromechanischen Betätigung wird die Gewindespindel in eine erste Drehrichtung gedreht, wodurch die Druckkolben und Bremsbacken jeweils in Richtung einer benachbarten Innenreibfläche der Bremstrommel verlagert werden. Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung ist selbsthemmend, sodass die Anordnung im Falle einer Nichtbestromung des Elektromotors in der vorhandenen Stellung verbleibt, beispielsweise in einer Park- bzw. Feststellbremsstellung. Zum Lösen der elektromechanischen Bremsenbetätigung kann die Gewindespindel mittels des Elektromotors in eine zweite Drehrichtung gedreht werden, die der ersten (bremswirksamen) Drehrichtung entgegengesetzt ist. Die Funktion des Lösens der elektromechanischen Bremsenbetätigung ist weiter unten näher erläutert.
In einer Weiterbildung kann jede der beiden Triebmuttern wenigstens eine Sicherungsnut haben, die mit wenigstens einem komplementären Vorsprung an dem Gehäuse in Eingriff steht. Das Ineinandergreifen der wenigstens einen Sicherungsnut mit wenigstens einem komplementären Vorsprung verhindert eine Drehung der Triebmuttern relativ zu dem Gehäuse, ohne ihre bremswirksame Axialverlagerung zu beeinträchtigen. Es können auch mehrere Sicherungsnuten und mehrere komplementäre Vorsprünge vorhanden sein, wobei die Triebmuttern dann vorzugsweise eine kleeblattartige Querschnittsfläche haben. Die komplementären Vorsprünge können beispielsweise in einer Umfangsfläche der Aufnahmebohrung des Radbremszylinders ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise auch wenigstens ein Vorsprung an jeder der beiden Triebmuttern und wenigstens eine komplementäre Ausnehmung an dem Gehäuse vorhanden sein.
In einer Variante kann die Gewindespindel axial schwimmend in dem Radbremszylinder gelagert sein. Die schwimmende Lagerung kann beispielsweise im Bereich des mittig an der Gewindespindel vorgesehenen Antriebszahnrads ausgestaltet sein. Die schwimmende Lagerung der Gewindespindel ermöglicht es, im Falle einer elektromechanischen Bremsenbetätigung einen ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbacken (möglicherweise einhergehend mit einer Änderung der ursprünglichen Position der jeweils zugeordneten Triebmutter relativ zu dem Gehäuse) in einfacher Weise zu kompensieren. Genauer gesagt führt ungleichmäßiger Verschleiß der Bremsbacken dazu, dass die bei einem Bremsvorgang zu überwindenden Abstände zwischen den Bremsbacken und der jeweils benachbarten Innenreibfläche der Bremstrommel unterschiedlich sind. Folglich sind auch die Verlagerungsdistanzen der beiden Druckkolben zum Erreichen einer bremswirksamen Anlage der Bremsbacken an der Bremstrommel unterschiedlich. Deshalb wird eine der beiden Bremsbacken zuerst in Anlage mit der Bremstrommel gelangen, wodurch sich ein Widerstand aufbaut, der die schwimmend gelagerte Gewindespindel in Richtung der noch nicht in Anlage stehenden Bremsbacke verschiebt, bis sich dort ebenfalls ein entsprechender Widerstand aufgebaut hat.
In einer Weiterbildung kann die Trommelbremse eine Rückstellfeder umfassen, die an den beiden Bremsbacken angreift, um diese in eine Ausgangsstellung vorzuspannen. Dazu ist die Rückstellfeder vorzugsweise als Zugfeder ausgebildet. Die Rückstellfeder kann benachbart zu dem Bremsaktuator und vorzugsweise unterhalb des Bremsaktuators angeordnet sein. Die Rückstellfeder greift an den oben beschriebenen verlagerbaren Abschnitten der Bremsbacken an und führt bzw. zieht die verschwenkbaren Bremsbacken nach Lösen der Bremsenbetätigung in ihre Ausgangsstellung zurück. Dadurch stellt die Rückstellfeder einen vorbestimmten Abstand zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel her, der als Lüftspiel bezeichnet wird. Die Rückstellfeder dient zur Rückstellung der Bremsbacken sowohl bei einer hydraulischen als auch bei einer elektromechanischen Bremsenbetätigung.
Ein gewünschtes Lüftspiel der Trommelbremse kann mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung einstellbar sein. Genauer gesagt kann die Rückstellung der Bremsbacken und das damit verbundene Einstellen des Lüftspiels durch ein Zusammenwirken der elektromechanischen Antriebseinrichtung und der Rückstellfeder erreicht werden. Zwar wirkt auch im Falle einer elektromechanischen Bremsenbetätigung die Rückstellkraft der Rückstellfeder auf die beiden Bremsbacken, doch können diese aufgrund der Selbsthemmung der Gewindemutter-Spindel-Anordnung selbst bei einer Nichtbestromung des Elektromotors nicht ohne weiteres in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt werden. Vielmehr ist zusätzlich zur Rückstellkraft der Rückstellfeder ein Drehen der Gewindespindel in die oben beschriebene zweite Drehrichtung erforderlich. Durch dieses Drehen werden die Triebmuttern entgegen der bremswirksamen Verlagerung aufeinander zu verlagert. Gleichzeitig wird damit die oben beschriebene lose Anlage zwischen den Triebmuttern und dem jeweils benachbarten Druckkolben gelöst. Da jedoch die Rückstellkraft der Rückstellfeder auf die Bremsbacken und die mit diesen verbundenen Druckkolben wirkt, werden sie im Wesentlichen gemeinsam mit den Triebmuttern in Richtung ihrer Ausgangsstellung mitverlagert. Da die Rückstellung der Druckkolben und Bremsbacken bei einer elektromechanischen Bremsenbetätigung demnach durch die Rückstellfeder bewirkt und durch die Triebmuttern der Gewindemutter-Spindel-Anordnung begrenzt ist, kann das Lüftspiel präzise eingestellt werden. Dabei kann das Lüftspiel stufenlos eingestellt und in Abhängigkeit des Bremsbackenverschleißes nachgeregelt werden.
Es versteht sich, dass das vorstehend beschriebene Einstellen des Lüftspiels nicht zwangsläufig im Zusammenhang mit einer elektromechanischen Bremsenbetätigung erfolgen muss. Vielmehr kann das maximale Lüftspiel allgemein auf die vorstehend beschriebene Weise eingestellt werden, da selbst bei einer rein hydraulischen Bremsenbetätigung die maximale Rückstellung der Druckkolben durch die Stellung der Triebmuttern begrenzt ist.
Zum Lösen der elektromechanischen Bremsenbetätigung kann der Elektromotor basierend auf einem mathematischen Modell angesteuert werden, das die Drehung der Antriebswelle des Schneckentriebs und somit die Drehung der Gewindespindel über die Zeit beschreibt.
Durch eine gezielte Ansteuerung des Elektromotors kann die Bremswirkung der Trommelbremse im Betrieb nachgestellt werden, beispielsweise um thermische Einflüsse auszugleichen. Auf einen zusätzlichen Nachstellmechanismus kann daher verzichtet werden.
In einer Variante kann der Radbremszylinder eine Anschlussöffnung umfassen, den sogenannten „feedport“, über die er mit der hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist. Ferner kann der Radbremszylinder eine Entlüftungsöffnung umfassen, den sogenannten „bleedport“. Die Anschlussöffnung und/oder die Entlüftungsöffnung können in einer Mantelfläche des Radbremszylinders angeordnet sein. Beispielsweise können die Anschlussöffnung und/oder die Entlüftungsöffnung benachbart zu dem Schneckentrieb angeordnet sein und sich im Wesentlichen parallel zu diesem erstrecken.
Die beiden Druckkolben können in einer Ausführungsform jeweils über einen Lippendichtring mit dem Gehäuse des Radbremszylinders in Kontakt stehen, um das Gehäuse gegenüber der Umgebung fluiddicht abzudichten.
Die Erfindung sieht auch einen elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator für eine Trommelbremse der vorstehend beschriebenen Art vor. Der erfindungsgemäße mechanisch-hydraulische Radbremszylinder umfasst

- ein Gehäuse mit einem Radbremszylinder, der zur Druckbeaufschlagung hydraulisch mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist,
- zwei Druckkolben, die in dem Radbremszylinder an entgegengesetzten Enden hydraulisch dichtend verlagerbar geführt und jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken zur gemeinsamen Verlagerung verbunden sind, und
- eine elektromechanische Antriebseinrichtung, die zumindest teilweise in dem Radbremszylinder angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben gekoppelt ist, wobei die beiden Druckkolben wahlweise mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung mechanisch oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders hydraulisch verlagerbar sind.

Es versteht sich, dass der mechanisch-hydraulische Radbremszylinder für eine Trommelbremse weitere der vorstehend beschriebenen Merkmale aufweisen kann. So ist es für den Fachmann ersichtlich, dass die zuvor in Bezug auf die Trommelbremse beschriebenen Merkmale und Aspekte entsprechend für den elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator gelten.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Gleiche und gleichwirkende Komponenten sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es stellen dar:

1 eine perspektivische Ansicht einer Trommelbremse;
2 eine Seitenansicht eines Radbremszylinders eines elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators;
3 eine Schnittansicht A-A des Radbremszylinders aus 2 in einer Nichtbetätigungsstellung;
4 die Schnittansicht A-A des Radbremszylinders aus 2 in einer Betätigungsstellung;
5 eine perspektivische Ansicht einer elektromechanischen Antriebseinrichtung;
6 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseabschnitts des Radbremszylinders aus 2;
7 eine Schnittansicht B-B des Radbremszylinders aus 2; und
8 eine Schnittansicht C-C des Radbremszylinders aus 2.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Trommelbremse 10 gezeigt. Die Trommelbremse 10 enthält eine Ankerplatte 12, die in montiertem Zustand starr mit einer Kraftfahrzeugachse (hier nicht gezeigt) verbunden ist. Ferner umfasst die Trommelbremse 10 zwei Bremsbacken 14, 16, die bei einer bremswirksamen Betätigung der Trommelbremse 10 mit einer drehbaren Bremstrommel (hier nicht gezeigt) in bremswirksame Anlage bringbar sind.
Die beiden Bremsbacken 14, 16 sind jeweils mit einem unteren Ende an einem fest mit der Ankerplatte 12 verbundenen Widerlager 18 der Trommelbremse 10 angebracht und um dieses untere Ende schwenkbar. Die unteren Enden der beiden Bremsbacken 14, 16 sind zudem mittels einer Haltefeder 19 miteinander verbunden. Ein dem unteren Ende entgegengesetztes oberes Ende jeder der beiden Bremsbacken 14, 16 ist in Richtung der drehbaren Bremstrommel bzw. von dieser weg verlagerbar ausgebildet.
Zum Verlagern der beiden Bremsbacken 14, 16 umfasst die Trommelbremse 10 einen elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator 20, also einen Bremsaktuator, der sowohl elektromechanisch als auch hydraulisch betätigbar ist. Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 ist an der Ankerplatte 12 angebracht und zwischen den oberen Enden der beiden Bremsbacken 14, 16 angeordnet.
Unterhalb des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators 20 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine ebenfalls mit den oberen Enden der Bremsbacken 14, 16 verbundene Rückstellfeder 22 der Trommelbremse 10 angeordnet. Die Rückstellfeder 22 spannt die verlagerbaren, oberen Enden der beiden Bremsbacken 14, 16 in eine Nichtbetätigungsstellung vor, wodurch sich jeweils ein Abstand, das sogenannte Lüftspiel, zwischen den Bremsbacken 14, 16 und einer jeweils benachbarten Innenreibfläche der drehbaren Bremstrommel einstellt.
Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 ist zum Verlagern der beiden Bremsbacken 14, 16 mittels eines Elektromotors 24 betreibar. Zudem ist der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 zum Verlagern der beiden Bremsbacken 14, 16 über einen Bremskreis einer angeschlossenen hydraulischen Bremsanlage betreibbar.
Der weitere Grundaufbau einer Trommelbremse ist Fachleuten auf diesem Gebiet aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 hat ein Gehäuse 26 mit einem Radbremszylinder 28, der in 2 in einer Seitenansicht dargestellt ist. Der Radbremszylinder 28 weist in seiner Mantelfläche eine Anschlussöffnung 30 auf, den sogenannten „feedport“, mittels der der Radbremszylinder 28 mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist. Über die Anschlussöffnung 30 kann der Radbremszylinder 28 für eine bremswirksame Verlagerung der Bremsbacken 14, 16 mit Druck beaufschlagt werden, was einer konventionellen hydraulischen Bremsenbetätigung (Betriebsbremsfunktion) der Trommelbremse 10 entspricht. Ferner ist in der Mantelfläche des Radbremszylinders eine Entlüftungsöffnung 32 vorgesehen, der sogenannte „bleedport“.
In 2 ist des Weiteren ein Anschlussbereich des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators 20 zu einem Schneckentrieb 34 zu erkennen, welcher insbesondere mit Bezug auf 7 näher erläutert ist.
3 zeigt eine Schnittansicht A-A des Radbremszylinders 28 des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators 20 in einer Nichtbetätigungsstellung. Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 umfasst zwei Druckkolben 36, 38, die in dem Radbremszylinder 28 an entgegengesetzten Enden desselben verlagerbar geführt sind. Die beiden Druckkolben 36, 38 sind in der gezeigten Ausführungsform jeweils zweistückig ausgebildet und mittels eines Lippendichtrings 40, 42 hydraulisch dichtend in dem Gehäuse 26 angeordnet.
Der elektromechanisch-hydraulische Bremsaktuator 20 umfasst ferner eine elektromechanische Antriebseinrichtung 44 mit einer Gewindemutter-Spindel-Anordnung 46, die in dem Radbremszylinder 28 angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben 36, 38 gekoppelt ist. Genauer gesagt sind die Gewindemutter-Spindel-Anordnung 46 und die Druckkolben 36, 38 in einer Aufnahmebohrung des Radbremszylinders 28 aufgenommen, die mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Die elektromechanische Antriebseinrichtung 44 sowie die weiteren in oder an dem Radbremszylinder 28 angeordneten Bauteile sind in 5 vergrößert dargestellt.
Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung 46 umfasst eine Gewindespindel 48, die koaxial zu der Aufnahmebohrung des Radbremszylinders 28 angeordnet und axial schwimmend in dem Radbremszylinder 28 gelagert ist. In einem mittleren Bereich der Gewindespindel 48 ist diese mit einem Antriebszahnrad 50 versehen, das mit dem Schneckentrieb 34 in Eingriff steht (siehe 5 und 7). An zwei einander entgegengesetzten Endabschnitten weist die Gewindespindel 48 jeweils ein Gewinde auf, wobei die Gewinde an den beiden Endabschnitte entgegengesetzt zueinander verlaufende Steigungen haben. Die Gewindespindel 48 umfasst somit ein Links- und ein Rechtsgewinde.
Auf jeden der beiden Endabschnitte ist eine Triebmutter 52, 54 aufgeschraubt. Die beiden Triebmuttern 52, 54 sind jeweils mit einem benachbarten Druckkolben 36, 38 mechanisch gekoppelt, indem ein Flächenabschnitt der Triebmutter 54, 56 in Anlage mit einem gegenüberliegenden Flächenabschnitt des Druckkolbens 36, 38 steht. Abgesehen von der gemeinsamen Anlage sind die Triebmuttern 52, 54 und die ihnen benachbarten Druckkolben 36, 38 nicht miteinander verbunden, was hier als lose Kopplung bezeichnet ist.
Durch eine bremswirksame elektromechanische Betätigung des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators 20 werden die Triebmuttern 52, 54 und damit auch die anliegenden Druckkolben 36, 38 in eine in 4 gezeigte Betätigungsstellung verlagert. Wie zu erkennen ist, erfahren die Triebmuttern 52, 54 und Druckkolben 36, 38 dabei eine sich von dem mittigen Antriebszahnrad 50 entfernende axiale Verlagerung relativ zu der Gewindespindel 48.
Die beiden Druckkolben 36, 38 sind jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken zur gemeinsamen Verlagerung verbunden, sodass die in den 3 und 4 nicht gezeigten Bremsbacken in der Betätigungsstellung mit der drehbaren Bremstrommel in bremswirksamer Anlage stehen. In der Nichtbetätigungsstellung ist hingegen ein Lüftspiel zwischen jeder der Bremsbacken und der drehbaren Bremstrommel vorhanden.
Bei einer bremswirksamen elektromechanischen Betätigung wird die Gewindespindel 48 in eine erste Drehrichtung gedreht. Die Gewindemutter-Spindel-Anordnung 46 ist selbsthemmend, sodass die Anordnung im Falle einer Nichtbestromung des Elektromotors in der vorhandenen Stellung verbleibt, beispielsweise in der Nichtbetätigungsstellung gemäß 3 oder der Betätigungsstellung gemäß 4. Zum Lösen der elektromechanischen Bremsenbetätigung kann die Gewindespindel 48 mittels des Elektromotors in eine zweite Drehrichtung gedreht werden, die der ersten (bremswirksamen) Drehrichtung entgegengesetzt ist. Dadurch werden die Triebmuttern 52, 54 wieder aufeinander zu in Richtung des Antriebszahnrads 50 verlagert. Die Bremsbacken und die damit verbundenen Druckkolben 36, 38 werden dabei mittels der Rückstellfeder 22 ebenfalls in Richtung der Nichtbetätigungsstellung zurückgeführt, wobei das Maß der Verlagerung der Bremsbacken und Druckkolben 36, 38 durch die mechanische Kopplung mit den Triebmuttern 52, 54 begrenzt ist.
Zur Realisierung einer solchen Axialverlagerung sind die Triebmuttern 52, 54 relativ zum Gehäuse 26 verdrehsicher ausgebildet, was in den 5 und 7 im Detail dargestellt ist. Hierzu sind in der Umfangsfläche der Triebmuttern 52, 54 mehrere Sicherungsnuten 56 ausgebildet, sodass der Querschnitt der Triebmuttern 52, 54 jeweils kleeblattförmig ist. Einige der Sicherungsnuten 56 der Triebmuttern 52, 54 stehen im montierten Zustand stets in Eingriff mit kompementären Vorsprüngen 58 des Gehäuses 26, die in den 6 und 7 genauer zu erkennen sind. Genauer gesagt sind die komplementären Vorsprünge 58 an der Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung des Radbremszylinders 28 ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform sind jeweils vier Sicherungsnuten 56 an den Triebmuttern 52, 54 vorhanden, während im Bereich der Triebmuttern 52, 54 jeweils zwei komplementäre Vorsprünge 58 an dem Gehäuse 26 ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass auch eine beliebige andere Anzahl an Sicherungsnuten und komplementären Vorsprüngen vorhanden sein kann.
Wird die Gewindespindel 48 bei einer elektromechanischen Bremsenbetätigung in Drehung versetzt, wirken die Gewinde der Endabschnitte der Gewindespindel 48 mit den Triebmuttern 52, 54 zusammen, wobei das Ineinandergreifen der Sicherungsnuten 56 mit den komplementären Vorsprüngen 58 eine Drehung der Triebmuttern 52, 54 relativ zu dem Gehäuse 26 verhindert. Dadurch erfahren die Triebmuttern 52, 54 jeweils die vorstehend beschriebene axiale Verlagerung relativ zu der Gewindespindel 48. Je nach Drehrichtung der Gewindespindel werden die Triebmuttern 52, 54 jeweils nach außen in Richtung der Druckkolben 36, 38 oder nach innen aufeinander zu verlagert. Durch die einander entgegengesetzte Steigung der Gewinde der Endabschnitte wird eine synchrone und jeweils entgegengesetzte Verlagerung der Triebmuttern 52, 54 sichergestellt.
Die Drehung der Gewindespindel 48 wird mittels des vorgelagerten Schneckentriebs 34 bewirkt. Dies ist in 7 genauer dargestellt, welche eine Schnittansicht B-B des elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuators 20 zeigt. Der Schneckentrieb 34 umfasst ein Schneckenrad 60 und eine drehfest damit verbundene Antriebswelle 62. Der Schneckentrieb 34 ist quer zur Längsachse der Gewindespindel 48 ausgerichtetet. Die Antriebswelle 62 des Schneckentriebs 34 ist mittels einer an dem Gehäuse 26 angebrachten Lagerhülse 64 führend gelagert. Das Schneckenrad 60 des Schneckentriebs 34 erstreckt sich in die Aufnahmebohrung des Radbremszylinders 28 hinein. Die Antriebswelle 62 des Schneckentriebs 34 ist mit dem Elektromotor 24 wirkverbunden und kann durch den Elektromotor in Drehung versetzt werden.
Das gegenseitige Ineinandergreifen des Schneckenrads 60 des Schneckentriebs 34 und des Antriebszahnrads 50 der Gewindespindel 48 ist in 8 zu erkennen, die eine weitere Schnittansicht C-C des Radbremszylinders 28 in einer Nichtbetätigungsstellung zeigt.
Die beiden Druckkolben 36, 38 können wahlweise mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung 44 mechanisch oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders 28 hydraulisch aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung verlagert werden.
Bei einer hydraulisch bewirkten Verlagerung der Druckkolben 36, 38 wird die Aufnahmebohrung des Radbremszylinders 28 durch die in 3 gezeigte Anschlussöffnung 30 von einer hydraulischen Bremsanlage mit Druck beaufschlagt. Der Druck wirkt auf die Druckkolben 36, 38 und drängt diese jeweils axial nach außen. Hinsichtlich der dadurch bewirkten Mitverlagerung der Bremsbacken gilt die vorstehend in Bezug auf eine elektromechanische Betätigung der Trommelbremse beschriebene Funktion entsprechend.
Im Unterschied zur elektromechanischen Betätigung werden bei einer hydraulischen Betätigung jedoch die Triebmuttern 52, 54 der Antriebseinrichtung 44 nicht axial nach außen verlagert, sondern verbleiben in ihrer vorgesehenen Ausgangsstellung. Diese Ausgangsstellung bzw. die Position der Triebmuttern 52, 54 begrenzt zugleich eine maximale Rückverlagerung der Druckkolben 36, 38 und dient damit der Einstellung und Nachstellung des Lüftspiels, was beispielsweise zur Verschleißkompensation vorteilhaft ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/082205 A2 [0004]
WO 2016/096680 A1 [0005]
WO 2009/030726 A1 [0006]
DE 102014226265 A1 [0007]

Claims

Trommelbremse (10) für ein Kraftfahrzeug, mit - einer fest mit einer Kraftfahrzeugachse verbindbaren Ankerplatte (12), - zwei verschwenkbar mit der Ankerplatte (12) verbundenen Bremsbacken (14, 16), die jeweils mit einer Bremstrommel in bremswirksame Anlage bringbar sind, und - einem elektromechanisch-hydraulischen Bremsaktuator (20), der aufweist: -- ein Gehäuse (26) mit einem Radbremszylinder (28), der zur Druckbeaufschlagung hydraulisch mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist, -- zwei Druckkolben (36, 38), die in dem Radbremszylinder (28) an entgegengesetzten Enden hydraulisch dichtend verlagerbar geführt und jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken (14, 16) zur gemeinsamen Verlagerung verbunden sind, und -- eine elektromechanische Antriebseinrichtung (44), die zumindest teilweise in dem Radbremszylinder (28) angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben (36, 38) gekoppelt ist, wobei die beiden Druckkolben (36, 38) wahlweise mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) mechanisch oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders (28) hydraulisch verlagerbar sind.
Trommelbremse (10) nach Anspruch 1, wobei die elektromechanische Antriebseinrichtung (44) eine in dem Radbremszylinder (28) angeordnete, vorzugsweise koaxial zu diesem ausgerichtete Gewindemutter-Spindel-Anordnung (46) mit einer Gewindespindel (48) umfasst.
Trommelbremse (10) nach Anspruch 2, wobei die Gewindespindel (48) ein mittig an dieser angeordnetes Antriebszahnrad (50) umfasst, das vorzugsweise mit einem Schneckentrieb (34) der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) in Eingriff steht.
Trommelbremse (10) nach Anspruch 3, wobei der Schneckentrieb (34) ein mit dem Antriebszahnrad (50) in Eingriff stehendes Schneckenrad (60) und eine Antriebswelle (62) umfasst, die vorzugsweise mit einem Elektromotor (24) der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) wirkverbunden ist.
Trommelbremse (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Gewindespindel (48) zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte hat, die jeweils mit einem Gewinde versehen sind, wobei die Gewinde der beiden Endabschnitte entgegengesetzt zueinander verlaufende Steigungen aufweisen.
Trommelbremse (10) nach Anspruch 5, wobei auf die beiden Endabschnitte der Gewindespindel (48) jeweils eine Triebmutter (52, 52) aufgeschraubt ist, die gegenüber dem Gehäuse (26) verdrehsicher angeordnet und durch Drehen der Gewindespindel (48) relativ zu letzterer axial verlagerbar ist, und wobei die beiden Triebmuttern (52, 52) jeweils mit einem der beiden Druckkolben (36, 38) gekoppelt sind.
Trommelbremse (10) nach Anspruch 6, wobei jede der beiden Triebmuttern (52, 52) wenigstens eine Sicherungsnut (56) hat, die mit wenigstens einem komplementären Vorsprung (58) an dem Gehäuse (26) in Eingriff steht.
Trommelbremse (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Gewindespindel (48) axial schwimmend in dem Radbremszylinder (28) gelagert ist.
Trommelbremse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Rückstellfeder (22) umfasst, welche an den beiden Bremsbacken (14, 16) angreift, um diese in eine Ausgangsstellung vorzuspannen.
Trommelbremse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Lüftspiel zwischen den Bremsbacken (14, 16) und der Bremstrommel mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) einstellbar ist.
Trommelbremse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radbremszylinder (28) eine Anschlussöffnung (30) umfasst, über die er mit der hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist.
Elektromechanisch-hydraulischer Bremsaktuator (20) für eine Trommelbremse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der umfasst: - ein Gehäuse (26) mit einem Radbremszylinder (28), der zur Druckbeaufschlagung hydraulisch mit einer hydraulischen Bremsanlage verbindbar ist, - zwei Druckkolben (36, 38), die in dem Radbremszylinder (28) an entgegengesetzten Enden hydraulisch dichtend verlagerbar geführt und jeweils mit einem Abschnitt einer der beiden Bremsbacken (14, 16) zur gemeinsamen Verlagerung verbunden sind, und - eine elektromechanische Antriebseinrichtung (44), die zumindest teilweise in dem Radbremszylinder (28) angeordnet und mechanisch mit den beiden Druckkolben (36, 38) gekoppelt ist, wobei die beiden Druckkolben (36, 38) wahlweise mittels der elektromechanischen Antriebseinrichtung (44) mechanisch oder mittels einer Druckbeaufschlagung des Radbremszylinders (28) hydraulisch verlagerbar sind.