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Die
Erfindung betrifft eine längenveränderbare Vorrichtung
zur Regelung des Lüftspiels einer elektromechanischen Bremse.
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Bremsen
umfassen in der Regel ein Reibglied, das gegen einen abzubremsenden
Gegenstand gedrückt wird und aufgrund der dadurch auftretenden
Reibkräfte den abzubremsenden Gegenstand verzögert.
Zum Erzeugen ausreichender Bremskräfte ist das Reibglied
auf der dem abzubremsenden Gegenstand zugewandten Seite üblicherweise
mit einem als Bremsbelag bezeichneten Reibbelag versehen. Während
eines Bremsvorgangs wird ein Teil der Oberfläche des Bremsbelags
abgetragen, so dass sich die Dicke des Reibbelags mit der Anzahl der
vorgenommenen Bremsungen zunehmend verringert. Dieser Bremsbelagverschleiß führt
zu einer Vergrößerung des Wegs, den das Reibglied
bei einem Bremsvorgang aus seiner Ruheposition hin zum abzubremsenden
Gegenstand zurücklegen muss. Der Abstand zwischen der Reibbelagoberfläche
und dem abzubremsenden Gegenstand wird als Lüftspiel bezeichnet.
Je größer das Lüftspiel, umso größer
ist der Weg, den das Reibglied aus der Ruhelage hin zum abzubremsenden
Gegenstand zurücklegen muss. In der Praxis macht sich ein
zunehmend größer werdendes Lüftspiel
als zunehmend verzögert einsetzende Bremswirkung bemerkbar.
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Bei
elektromechanischen Bremsen erfolgt das Verstellen des Reibgliedes über
einen zumeist als Elektromotor ausgebildeten Aktor. Fällt
der Aktor während des Bremsvorgangs aus, beispielsweise aufgrund
eines Kabelbruches oder eines Aktordefektes, so kann es vorkommen,
dass sich die Bremse nicht mehr automatisch öffnet, sondern
im zugespannten Zustand verbleibt. Eine solch ungewollte Bremswirkung
kann jedoch bei einem Fahrzeug zu einem nur schwer kontrollierbaren
bis hin zu einem unkontrollierbaren Fahrverhalten führen.
Um einer entsprechenden Destabilisierung des Fahrverhaltens aktiv
entgegenzuwirken, sind Notlösevorrichtungen bekannt, die
ein ei genständiges Lüften der Bremse durch Lösen
der Zuspannung der Bremse, d. h. durch Entfernen des Bremsbelags
vom abzubremsenden Gegenstand, ermöglichen.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 003 132 A1 ist beispielsweise
ein Notlösemechanismus offenbart, dessen auf die Bremseneinheit
einwirkendes Druckelement mithilfe eines Verstellelements zwischen
einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Position
verstellt werden kann. Das Verstellelement kann mit einem elektrisch
betätigbaren Aktor wahlweise in eine Arbeitsstellung oder
eine Freigabestellung geführt werden. Im stromlosen Zustand des
Aktors nimmt das Verstellelement mithilfe eines Rückstellelements
stets die Freigabestellung ein, bei der sich das Druckelement in
der zurückgezogenen Position befindet. In der Arbeitsstellung
des Verschiebeelements befindet sich das Druckelement in der ausgefahrenen
Position. Der Wegunterschied zwischen den beiden Positionen ist
so bemessen, dass der Bremsbelag in der zurückgezogenen
Position den abzubremsenden Gegenstand auch bei betätigter
elektromechanischer Bremse nicht berühren kann.
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Wesentliches
Element der in der Patentschrift
DE 10 2006 000 763 B3 offenbarten Notöffnungseinrichtung
ist eine zwischen Bremsvorrichtung und Bremsenhalterung angeordnete
längenveränderbare Einrichtung. Die Einrichtung
umfasst mehrere Stapelelemente, die sich übereinander angeordnet
in einem instabilen Gleichgewicht befinden, so dass sie diese erste
Stellung nur mit Unterstützung einer Halteeinrichtung aufrechterhalten
können. Bei einer Fehlfunktion der Bremse erfolgt keine
Stützung durch die Halteeinrichtung so dass der von den
Stapelelementen gebildete Stapel teilweise zusammenfällt
und in dieser zweiten Stellung eine geringere Stapellänge
aufweist, wodurch der Bremsbelag vom abzubremsenden Gegenstand zurückgezogen
wird.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 012 440 A1 ist eine längenveränderbare
Vorrichtung angegeben, die sowohl als Nachstelleinrichtung zur Regulierung
des Lüftspiels als auch als Notlösevorrichtung
zum Lösen einer fehlerhaft geschlossenen Bremse verwendbar
ist. Die längenveränderbare Vorrichtung umfasst
ein verstellbares Element und zwei relativ zueinander verdrehbare
Kurvenscheiben, von denen eine drehfest mit einer Spindel verbunden
ist. Die Spindel wirkt auf einen Keilmechanismus, über
den sich der Abstand der Bremsvorrichtung zur Bremshalterung regulieren
lässt. Bei einer der beschriebenen Ausführungsformen
wird die drehfest mit der Spindel verbundene Kurvenscheibe motorisch
angetrieben. Mithilfe eines elektromagnetisch steuerbaren Halteelements
wird verhindert, dass sich die nicht angetriebene Kurvenschreibe während
einer Betätigung der Bremse dreht. Bei einem Stromausfall
gibt der Elektromagnet die nicht drehfest mit der Spindel verbundene
Kurvenscheibe frei, wodurch sich diese Kurvenscheibe aufgrund der durch
die Zuspannkraft der Bremse auf die beiden Kurvenscheiben ausgeübten
Druckkraft innerhalb weniger Millisekunden zur Notlöseposition
hin verdreht, bei der die beiden Kurvenscheiben den geringsten Abstand
zueinander aufweisen. Hierdurch wird die Bremse freigegeben.
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Bei
einem solchen Freigabevorgang wird die durch die Druckkraft gegebene
potentielle Energie binnen kürzester Zeit in die zum Verdrehen
der Kurvenscheiben benötigte kinetische Energie umgewandelt,
die dann bei Erreichen der Notlöseposition schlagartig
vernichtet wird. Die Stoßbelastung überträgt
sich auf den Antrieb der drehfest mit der Spindel verbundenen Kurvenscheibe.
Insbesondere beim Lösen hoher Zuspannkräfte ist
diese Stoßbelastung des Kurvenscheibenantriebs so hoch,
dass Beschädigungen des Antriebs auftreten können.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Notlösemechanismus anzugeben, bei dem eine entsprechende
Beschädigung von mit dem Notlösemechanismus verbundenen
Teilen vermieden werden kann.
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Die
Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen
der Erfindung gelöst.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines Lüftspiels
einer elektromechanischen Bremse mit einem Kurvengetriebe zum Übersetzen
einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, wobei das Kurvengetriebe
eine um eine Bezugsachse drehbar angeordnete erste Kurvenscheibe
und eine zur ersten Kurvenscheibe benachbart und koaxial angeordnete
zweite Kurvenscheibe aufweist, und die Kurvenscheiben jeweils so
ausgebildet sind, dass der Abstand der einander abgewandten Außenseiten
der Kurvenscheiben eine Funktion der Drehstellung der beiden Kurvenscheiben
relativ zueinander ist, wobei die Vorrichtung einen über
eine Kupplung lösbar mit der ersten Kurvenscheibe verbindbaren
Antrieb zum Drehen der ersten Kurvenscheibe umfasst.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und in den
Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten
Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”,
sowie deren grammatikalischen Abwandlungen, generell als nicht abschließende
Aufzählung von Merkmalen, wie zum Beispiel Verfahrensschritten,
Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen
aufzufassen sind, die in keiner Weise das Vorhandensein anderer
oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen
oder zusätzlichen Merkmalen ausschließt.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Bremse mit einer wie oben angegebenen
Vorrichtung.
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Durch
die mit einer Kupplung lösbar gestaltete Verbindung zwischen
Kurvenscheibenantrieb und erster Kurvenscheibe, kann der Antrieb
während eines Notlöse- bzw. -öffnungsvorganges
abgekoppelt werden, so dass der Momentenstoß beim Notöffnen nicht
mehr auf den Antrieb übertragen wird.
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Die
Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen
weitergebildet.
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Zum
Erzielen einer reibungsarmen Verdrehung der beiden Kurvenscheiben
gegeneinander, wie auch zur Verwirklichung spezieller Kurvengeometrien,
ist die erste Kurvenscheibe vorteilhaft über einen Wälzkörper
von der zweiten Kurvenscheibe beabstandet. Zum Erzielen einer Abstandsänderung der
Außenseiten der Kurvenscheiben in Abhängigkeit
von der Drehstellung der beiden Kurvenscheiben zueinander, weist
zumindest eine der beiden Kurvenscheiben an der der anderen Kurvenscheibe
zugeordneten Innenfläche vorzugsweise ein Oberflächenprofil
auf, entlang dessen sich die Dicke der Kurvenscheibe entlang ihrer
Umfangsrichtung ändert.
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Für
einen kompakten Aufbau einer wie oben bezeichneten Vorrichtung,
die über die Drehstellung der beiden Kurvenscheiben in
der Länge veränderbar ist, umfasst der Antrieb
ein koaxial zur ersten Kurvenscheibe angeordnetes Antriebsrad. Das
Antriebsrad ist vorzugsweise als Schneckenrad ausgebildet, auf das
z. B. mithilfe einer Schnecke ein Drehmoment übertragen
werden kann. Diese Konstruktion gestattet, dass das zum Verdrehen
der ersten Kurvenscheibe erforderliche Drehmoment unter einem beliebigen
Winkel zur Bezugsachse der längenveränderbaren
Vorrichtung aufgebracht werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung zwischen
Antriebsrad und erster Kurvenscheibe angeordnet und als lösbare
formschlüssige Verbindung ausgeführt. Zum Erzielen
eines kompakten integrierten Aufbaus werden Antriebsrad und erste
Kurvenscheibe als Teil der Kupplung ausgebildet, wobei die lösbare
formschlüssige Verbindung hierzu ein oder mehrere Formschlusselemente
umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie durch das Antriebsrad oder
die Befestigung des Antriebsrads hindurch greifend auf die Außenfläche
der ersten Kurvenscheibe einwirken. In einer bevorzugten Ausführungsform weist
das oder weisen die Formschlusselemente günstigerweise
einen oder mehrere stiftförmige Abschnitte auf, und die
Außenfläche der ersten Kurvenscheibe eine oder
mehrere Vertiefungen zur Aufnahme eines Teils des einen oder der
mehreren Formschlusselemente. Zum Ausgleich von Toleranzen aber
auch, um den Formschluss mit den unter Last vorherrschenden Reibungskräften
bewirken bzw. auch wieder lösen zu können, können
das oder die Formelemente an der der Außenseite der ersten
Kurvenscheibe zugewandten Seite Fasen aufweisen. Alternativ oder
zusätzlich kann das oder können die Formelemente
an der der Außenseite der ersten Kurvenscheibe zugewandten
Seite auch einen Rollkörper aufweisen. Ein zusätzlicher
Toleranzausgleich und eine auslösende Kraft zum überwinden
der Reibungskräfte beim Lösen der Kupplung unter
Last wird geschaffen, indem die Seitenflächen der Vertiefung oder
der Vertiefungen in der Außenfläche der ersten Kurvenscheibe
Abschrägungen zur Oberfläche der Außenfläche
hin aufweisen.
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Zum
Bewirken des Formschlusses umfasst die Kupplung vorzugsweise einen
Aktor. Der Aktor ist vorteilhaft als Elektromagnet ausgebildet, über
den sich ein einfaches Schalten der Kupplung ermöglichen
lässt. Zum Lösen der formschlüssigen
Verbindung weist die Kupplung vorzugsweise ein oder mehrere Rückstellelemente
auf. Der Elektromagnet umfasst zweckmäßigerweise
einen Anker, der in mechanischem Kontakt mit dem oder den Formschlusselementen
steht und somit seine durch die Bestromung mit dem Elektromagneten
bewirkte Bewegung auf das oder die Formschlusselemente übertragen
kann. Zum Schaffen eines Toleranzausgleichs kann der mechanische
Kontakt des Ankers mit dem oder den Formschlusselementen gelenkig
ausgebildet sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die längenveränderbare
Vorrichtung einen Spindeltrieb, der eine Spindel und eine Spindelmutter umfasst,
und so angeordnet ist, dass die Bezugsachse die Drehachse des Spindeltriebs
bildet. Die Spindelmutter weist dabei eine drehfeste Verbindung
mit dem Antriebsrad auf.
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Um
zu verhindern, dass die beiden Kurvenscheiben über die
Notöffnungs- bzw. Notlöseposition hinaus verdreht
werden können, weist das in der zumindest einen Kurvenscheibe
ausgebildete Oberflächenprofil zumindest ein Formelement
auf, das die Verdrehung der ersten Kurvenscheibe gegenüber der
zweiten Kurvenscheibe begrenzt. Um die bei der Begrenzung der Verdrehung
entstehenden Stossbelastungen zu verringern, weist das Formelement
vorteilhaft eine Formgebung und/oder ein Material auf, das eine
elastische Verdrehungsbegrenzung bewirkt.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie
den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung je für sich oder
zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung
einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die
beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
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1 eine
Querschnittsdarstellung durch eine längenveränderbare
Vorrichtung zum Einstellen des Lüftspiels einer elektromechanischen
Bremse, und
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2 die
Vorrichtung von 1 in einer angeschnittenen Seitenansicht
zeigt.
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Die 1 zeigt
eine Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung 100 zum
Einstellen des Lüftspiels einer elektromechanischen Bremse,
wobei die Länge der Vorrichtung über einen, mit
einer Kurvenscheibe über eine Kupplungseinrichtung verbindbaren,
Antrieb verändert werden kann. Die längenveränderbare
Vorrichtung 100 stellt eine kombinierte Belagsverschleiß-
und Bremsennotöffnungseinrichtung dar.
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Die
Vorrichtung 100 umfasst einen Spindeltrieb, der eine Spindelmutter 110 und
eine innerhalb dieser geführte Spindel 109 umfasst.
Eine konzentrisch zur Drehachse 121 der Spindel 109 bzw.
des Spindeltriebs angeordnete erste Kurvenscheibe 101 ist
um die Spindelmutter 110 drehbar angeordnet. Die Verbindung
zwischen Spindelmutter 110 und erster Kurvenscheibe 101 ist
dabei so gestaltet, dass eine axiale Verschiebung der ersten Kurvenscheibe 101, d.
h. parallel zu der durch die Drehachse 121 definierten
Bezugsachse 121 der Vorrichtung, auf die Spindelmutter 110 übertragen
wird. Ein zwischen Spindelmutter 110 und erster Kurvenscheibe
angeordnetes Axiallager 104 nimmt die axialen Kräfte
auf und ermöglicht ein reibungsarmes Verdrehen der ersten Kurvenscheibe 101 gegenüber
der Spindelmutter 110.
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Zur
ersten Kurvenscheibe 101 benachbart und koaxial zu dieser
ist eine zweite Kurvenscheibe 102 angeordnet. An den einander
zugewandten Seiten, d. h. den Innenseiten der Kurvenscheiben, weist jede
der Kurvenscheiben 101 und 102 eine profilierte Oberfläche
auf, entlang deren sich die Dicke der jeweiligen Kurvenscheibe in
Umfangsrichtung ändert. Zwischen den Innenflächen
der Kurvenscheiben sind Wälzkörper 103 angeordnet,
die bei einem Verdrehen der Kurvenscheiben relativ zueinander auf
den Oberflächenprofilen der Kurvenscheibeninnenseiten abrollen
und so den Abstand der einander abgewandten Außenseiten
der Kurvenscheiben 101 und 102 ändern.
Die Dickenänderung einer Kurvenscheibe am Oberflächenprofil
in Umfangsrichtung der Scheibe wird als Kurvenverlauf bezeichnet.
Zur lagerichtigen Positionierung der Wälzkörper
auf den Oberflächenprofilen der beiden Kurvenscheiben werden
die Wälzkörper in einer Käfighalterung 116 gefasst.
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Die
Vorrichtung 100 stützt sich über die
Spindelmutter 110 und die zweite Kurvenscheibe 102 an dem
in der 1 nur schematisch angedeuteten Bremsengehäuse 120 ab.
Dabei liegt die zweite Kurvenscheibe 102 vorzugsweise mit
einer Andruckkraft am Bremsengehäuse 120 auf,
die durch die zwischen dem Fuß 118 der Spindelmutter 110 und
dem Bremsengehäuse 120 angeordnete Andruckfeder 119 aufgebracht
wird.
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Im
normalen Betrieb liegt die zweite Kurvenscheibe somit in der Regel
fest am Bremsengehäuse an. Bei einem Verdrehen der ersten
Kurvenscheibe
101 relativ zur zweiten Kurvenscheibe
102 dreht
sich somit nur die erste Kurvenscheibe
101. Die mit dieser Drehung
verbundene Änderung des Abstands der Außenflächen
der beiden Kurvenscheiben wird durch die verschiebefeste Verbindung
der ersten Kurvenscheibe mit der Spindelmutter an letztere übertragen, wodurch
sich die Lage des gesamten Spindeltriebs relativ zur zweiten Kurvenscheibe
102 und
damit zum Bremsengehäuse
120 ändert.
Da die Spindel
109 am in der Darstellung von
1 oberen
Ende mit einer elektromechanischen Keilbremse, beispielsweise in der
in der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 012 440 A1 dargestellten Weise
oder aber auch direkt verbunden ist, kann so eine Regulierung des
Lüftspiels der Bremse erreicht werden.
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Umgekehrt
wirkt zumindest ein Teil der Zuspannkraft der elektromechanischen
Bremse auf die Spindel 109 und damit auf die Spindelmutter 110 zurück.
Diese in Richtung der Bezugsachse 121 wirkende Kraft wird
auf die erste Kurvenscheibe 101 übertragen und übt
vermittelt über die Kurvenverläufe der beiden
Scheiben ein Drehmoment auf die erste Kurvenscheibe aus. Kann sich
die erste Kurvenscheibe frei drehen, so führt das Drehmoment
zu einer Änderung des Abstands der Außenseiten
der beiden Kurvenscheiben 101 und 102. Die Spindelmutter 110 folgt
dieser Lageveränderung in einer axialen Verschiebung zum
Bremsengehäuse 120 bzw. Bremssattel 120.
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Um
die erste Kurvenscheibe 101 aktiv gegenüber der
zweiten Kurvenscheibe zu verdrehen, ist oberhalb der ersten Kurvenscheibe 101 ein
Getriebe vorgesehen, dessen Abtrieb 108 mit der ersten
Kurvenscheibe mechanisch verbunden werden kann. In der in 1 dargestellten
Ausführungsform ist der Abtrieb des Getriebes als koaxial
zur ersten Kurvenscheibe 101 angeordnetes Antriebsrad in
Form eines Schneckenrads 108 ausgeführt, das mit
der Spindelmutter 110 fest verbunden ist. Da sich die Spindelmutter 110 beim
Betrieb der Vorrichtung 100 in Richtung der Bezugsachse 121 verschieben
kann, ist die Verzahnung des Schneckenrads 108 so gestaltet, dass
sich das Schneckenrad in Richtung der Bezugsachse 121 gegenüber
der in die Verzahnung eingreifenden Schnecke frei verschieben kann.
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Die
mechanische Verbindung zwischen Schneckenrad 108 und erster
Kurvenscheibe 101 wird über eine schaltbare Kupplungsvorrichtung
hergestellt. Die Kupplungsvorrichtung umfasst einen elektrisch steuerbaren
Hubmagneten, vom Hubmagneten bewegbare Formschlusselemente 111 und
an der Außenseite der ersten Kurvenscheibe angeordnete
Aufnahmen 112 zur Herstellung eines lösbaren Formschlusses
mit den Formschlusselementen. Der ringförmig ausgebildete
Hubmagnet weist einen Elektromagneten 105 und einen Anker
auf. Bei Bestromen des Elektromagneten 105 wird der Anker 106 zu
diesem hingezogen. Der Anker 106 ist mittels einer Verdrehsicherung 107 drehfest,
jedoch axial verschiebbar mit der Spindelmutter 110 verbunden ist.
Durch die in den 1 und 2 veranschaulichte
Integration des Hubmagneten in die Vorrichtung entfällt
der für einen externen Hubmagneten erforderliche Bauraum.
Eine weitere Reduzierung des für die Kupplung erforderlichen
Bauraums wie auch der Bauteilkomplexität wird durch die
Integration der ersten Kurvenscheibe 101 in den Kupplungsaufbau erzielt.
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2 zeigt
einen Teilausschnitt der Vorrichtung von 1 in einer
angeschnittenen Seitenansicht. Der Schnitt ist so gewählt,
dass die nahe der Verzahnung des Schneckenrads 108 angeordneten Kupplungselemente
sichtbar sind. Das Schneckenrad ist mit einem an der Spindelmutter 110 ausgebildeten
Kranz 117 fest verbunden. Nahe der Peripherie des Kranzes 117 sind Öffnungen
ausgebildet, von denen einige oder jede ein Formschlusselement 111 aufnimmt.
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Das
nicht in bzw. durch eine Öffnung des Kranzes 117 geführte
Ende eines Formschlusselements 111 stützt sich
am Magnetanker 106 ab. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist der Magnetanker 106 topfförmig ausgebildet
und nimmt den Elektromagneten 105 in seinem Innenraum auf.
Die, die äußere Mantelfläche des Elektromagneten 105 zumindest
teilweise umschließende Seitenwand des Magnetankers 106 liegt
dabei an den Formschlusselementen 111 auf. Fließt
durch den Elektromagneten 105 ein Strom, zieht das dadurch
bewirkte Magnetfeld den Anker 106 zum Elektromagneten hin,
wodurch die am Magnetanker 106 anliegenden Formschlusselemente
durch die Öffnungen des Spindelmutterkranzes 117 hindurch
geführt werden und dort in Aussparungen 112 der
Außenseite der ersten Kurvenscheibe 101 eingreifen
können.
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In
der Darstellung der 2 befindet sich die im Folgenden
auch als Kupplungsnut 112 bezeichnete Vertiefung 112 in
der Außenseite der ersten Kurvenscheibe 101 direkt
unterhalb einer Öffnung im Spindelmutterkranz 117 (die Öffnung
kann auch im Innenbereich des Antriebs- bzw. Schneckenrads 108 angeordnet
sein). Dies ist in der Regel bei einer Aktivierung der Kupplung
nicht der Fall. Da erste Kurvenscheibe und Spindelmutterkranz 117 bei
einer (wie gezeigt) gelösten Kupplung eine beliebige Drehstellung
zueinander einnehmen können, sind die Kupplungsnuten 112 bei
einer Aktivierung der Kupplung in der Regel nicht unterhalb der Öffnungen
angeordnet. Bei einer Drehung des Schneckenrads 108 (und
der damit verbundenen Spindelmutter 110), als auch bei einer über
die Zuspannkraft bewirkten Verdrehung der ersten Kurvenscheibe 101 kommt
es zu einer relativen Verdrehung des Spindelmutterkranzes 117 gegenüber
der Außenseite der ersten Kurvenscheibe 101. Durch
diese Relativdrehung werden die Kupplungsnuten 112 unterhalb
der Öffnungen des Spindelmutterkranzes 117 entlanggeführt,
so dass die vom Magnetanker gegen die Außenseite der ersten Kurvenscheibe 101 gedrückten
Formschlusselemente 111 schließlich in die Kupplungsnut
bzw. Kupplungsnuten 112 einrasten.
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Im
stromlosen Zustand des Elektromagneten 105 wird der Magnetanker 106 nicht
oder aufgrund einer Restmagnetisierung des Elektromagneten 105 nur
mit geringer Kraft in Richtung der ersten Kurvenscheibe gezogen.
Zum Lösen der zuvor beschriebenen Kupplung sind Rückstellelemente 115 vorgesehen,
die den Magnetanker 106 vom Elektromagneten 105 und
damit von der ersten Kurvenscheibe 101 wegdrücken.
Im in der 2 vorgestellten Beispiel sind
die Rückstellelemente als schraubenförmige Druckfedern
ausgebildet die, zwischen Spindelmutterkranz 117 bzw. Schneckenrad 108 und
Formschlusselement 111 angeordnet, das Formschlusselement 111 gegen
den Anker 106 drücken.
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Um
dies zu ermöglichen, ist das Formschlusselement vorzugsweise
T-förmig gestaltet. D. h., es weist einen stiftförmigen
Schaft auf, der durch die Öffnungen im Spindelmutterkranz 117 hindurch
in die Kupplungsnuten 112 geführt werden kann.
Auf der (bezüglich der zeichnerischen Darstellung) oberen Seite
weist das Formschlusselement ein sich quer zum Schaft ausdehnendes
Kopfteil auf. Dieses ist zweckmäßig balkenförmig
ausgebildet, wobei die Ausdehnung in radialer Richtung des Spindelkranzes 117 in
etwa dem des Schafts des Formschlusselements 111 entspricht.
In lateraler Richtung, d. h. in Umfangsrichtung des Spindelkranzes 117,
ist das Kopfteil breit genug ausgeführt, um sich gegen
die Druckfedern 115 abzustützen. Zum besseren
Halt weist das Kopfteil an der Unterseite wie gezeigt Sacklöcher
zur Aufnahme der Rückholfedern 115 auf. Statt
einem balkenförmig gestalteten Kopfteil können
selbstverständlich auch anders gestaltete Kopfteile, beispielsweise
zylinderförmige Kopfteile, zylinderförmige Kopfteile
mit abgeplatteten Mantelflächen, oder auch Kopfteile deren
Mantelflächen einen polygonen Grundriss aufweisen, verwendet
werden.
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Damit
ein Verkanten der Formschlusselemente ausgeschlossen ist, weist
das Kopfteil wie gezeigt vorzugsweise eine Erhöhung auf,
die den mechanischen Kontakt zwischen Formschlusselement 111 und
Anker 106 auf eine minimale Fläche reduziert.
In Verbindung mit den Rückstellelementen 115 kann
das Formschlusselement 111 somit eine definierte Kippbewegung
gegenüber dem Anker 106 ausführen, über
die der negative Einfluss von Querkräften minimiert wird.
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Um
das Eingreifen der Formschlusselemente 111 in die Kupplungsnuten 112 zu
erleichtern, kann das Formschlusselement am Eingriffsgebiet angefast sein.
Alternativ oder als zusätzliche Maßnahme kann auch
die Kupplungsnut 112 so gestaltet sein, dass sich ihr Querschnitt
zumindest in Umfangsrichtung der ersten Kurvenscheibe 101 zu
deren Außenseite hin vergrößert. Entsprechende
Schrägen bewirken eine austreibende Kraft, womit die Kupplung
auch bei den unter Belastung vor herrschenden Reibungskräften
gelöst werden kann. In der in der 2 dargestellten
Ausführungsform sind beide Maßnahmen verwirklicht.
Der Winkel dieser Schrägen ist groß genug gewählt,
um trotz der bei Belastung vorherrschenden Reibung eine ausreichende
austreibende Kraft zu gewährleisten, und klein genug, damit
der Hubmagnet bei dem verfügbaren Bauraum die erforderlichen
Haltekräfte aufbringen kann.
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Die
oben beschriebenen Maßnahmen ermöglichen ein sichereres
Einrasten der Formschlusselemente 111 in den Kupplungsnuten 112 auch dann,
wenn Form und Lage der Kupplungsnuten, aber auch die Form der Formschlusselemente 111 Toleranzen
unterworfen ist. In einer weiteren Ausführungsform können
die Formschlusselemente 111 im Eingriffsbereich mit Rollkörpern,
beispielsweise mit in Halterungen gefassten Kugeln oder anderen
Wälzkörpern versehen sein. Somit können
die Formschlusselemente 111 auf der Außenseite
der ersten Kurvenscheibe 101 entlang rollen, bis sie schließlich in
der entsprechenden Kupplungsnut versenkt werden. In einer weiteren
zweckmäßigen Ausführungsform ist der
Magnetanker 106 zweiteilig ausgebildet, wobei der die Formschlusselemente
tragende ringförmige Teil als Wippe bzw. Wippschaukel ausgebildet
ist, die eine Kippbewegung gegenüber der Seitenwand des
topfförmigen Teils ermöglicht. Durch leichtes
Hin- und Herschaukeln der Wippe können auch unter Umständen
verkantende Formschlusselemente in die entsprechenden Kupplungsnuten
geführt werden. Statt oder zusätzlich zur Wippe
können auch andere Konstruktionen verwendet werden, die einen
Achsversatz zwischen Schneckenrad 108 und erster Kurvenscheibe
ermöglichen. Selbstverständlich können
die oben beschriebenen Maßnahmen zum Toleranzausgleich
auch in Kombination eingesetzt werden.
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Bei
geschlossener Kupplung greifen die Formschlusselemente 111 durch
die im Spindelmutterkranz 117 ausgebildeten Öffnungen
in die Kupplungsnuten 112 an der Außenseite der
ersten Kurvenscheibe 101 ein. Damit ist eine drehfeste
Verbindung zwischen dem Schneckenrad 108 und der ersten
Kurvenscheibe 101 gegeben. In dieser Kupplungsstellung
kann ein auf das Schneckenrad 108 einwirkender Antrieb
somit die erste Kurvenscheibe 101 gegenüber der
zweiten Kurvenscheibe 102 verdrehen. Zum Schließen
der Kupplung wird wie oben beschrieben der Elektromagnet mit Strom
beschickt. Im stromlosen Zustand des Elektromagneten 105 drücken
die Rückholfedern 115 die Formschlusselemente 111 gegen
den Anker 106 aus den Kupplungsnuten 112 heraus.
Die Kupplung ist somit selbstlösend.
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Die
Oberflächenprofile der Kupplungsscheiben 101 und 102 sind
vorzugsweise so ausgebildet, dass die Vorrichtung 100 in
drei Betriebsarten verwendet werden kann, nämlich Normalbetrieb,
Parkbremsposition und Notlöseposition. Im auch als Betriebsbremsposition
bezeichneten Normalbetrieb befindet sich der Wälzkörper
auf einer flach geneigten Ebene des Oberflächenprofils
zwischen den beiden Endstellungen, d. h. zwischen der Parkbremsposition und
der Notlöseposition. Die Neigung des Oberflächenprofils
zwischen den Endposition ist so gewählt, dass der Abstand
der Kurvenscheiben in Richtung der Parkbremsposition zunimmt, in
Richtung der anderen, zum Notlösen der Bremse genutzten
Endstellung abnimmt. Die Parkbremsposition zeichnet sich durch einen
kleinen Abfall der Neigung aus, so dass die Kurvenscheiben bei einer
Rückdrehung zunächst etwas auseinandergedrückt
werden müssen, bevor der Abstand der Außenseiten
der Kurvenscheiben beim Abrollen der Wälzkörper
in Richtung der anderen Endstellung wieder langsam abnimmt. In der
Notlöseposition, d. h. in der der Parkbremsstellung entgegengesetzten
Endlage weist das Oberflächenprofil eine Vertiefung auf.
Die Vertiefung ist so gewählt, dass der Abstand zwischen
den Außenflächen der Kurvenscheibe minimal ist.
Die Winkellage der Notlöseposition stellt sicher, dass
der Spindeltrieb soweit zurückgedreht wird, dass sich der
Reibbelag einer mit dem Spindeltrieb verbundenen elektromechanischen
Bremse sicher vom abzubremsenden Gegenstand löst. Damit
der Wälzkörper nicht über die Notlöseposition
hinausrollen kann, weist die Vertiefung zumindest ein Formelement
auf, das als Endanschlag für den Wälzkörper
dient. Der Endanschlag ist vorzugsweise geneigt ausgebildet, damit
der Wälzkörper etwas auslaufen und wieder in die
energetisch niedrigste Lage zurücklaufen kann. Dies verhindert, dass
die kinetische Energie in einem Schlag vernichtet wird. Eine derartige
elastische Verdrehungsbegrenzung der beiden Kurvenscheiben 101 und 102 kann
alternativ oder zusätzlich auch mithilfe von Elastomeren
erzielt werden, die eine Dämpfung durch elastische Materialverformung
erreichen. Kurvenform und Dämpfungsmaterialien reduzieren
vorteilhaft auch die beim Übergang der Vorrichtung 100 in
die Notlöseposition entstehenden Geräusche.
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Bei
einer Störung der elektromechanischen Bremse wird der Elektromagnet 105 in
den stromlosen Zustand überführt. Verbleibt die
Bremse im zugespannten Zustand, so wirkt die Zuspannkraft je nach Konstruktion
direkt oder indirekt in Richtung der Spindelachse 121.
Da die Kupplung im stromlosen Zustand des Elektromagneten gelöst
ist, besteht keine Verbindung zwischen dem Schneckenrad 108 und der
ersten Kurvenscheibe 101. Der in Richtung der Bezugsache 121 wirkende
Teil der Zuspannkraft übt auf die erste Kurvenscheibe 101 vermittelt über
deren axial nicht verschiebbare Anbindung an die Spindelmutter 110 eine
Druckkraft aus. Diese Druckkraft presst die erste Kurvenscheibe 101 auf
die Wälzkörper 103, die daraufhin entlang
des Kurvenverlaufs der Kurvenscheiben in dessen energetisch niedrigstes
Niveau abrollen, d. h. in die oben beschriebene Notöffnungsposition.
Bei diesem Vorgang nähert sich die Außenfläche
der ersten Kurvenscheibe zusammen mit der Spindelmutter und damit
dem gesamten Spindeltrieb dem Bremsengehäuse 120,
wodurch der Reibbelag vom abzubremsenden Gegenstand gelöst
wird. Da die Kupplung gelöst und damit das Schneckenrad 108 nicht
mit der ersten Kurvenscheibe 101 verbunden ist, dreht sich
das Schneckenrad nicht mit. Die beim Übergang in die Notlöseposition auftretende
Stoßbelastung kann sich somit nicht auf den mit dem Schneckenrad
verbundenen Antrieb übertragen.
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In
einer alternativen Ausführungsform einer längenveränderbaren
Vorrichtung zum Einstellen des Lüftspiels einer elektromechanischen
Bremse ist die Kupplung außerhalb des z. B. als Schneckenrad 108 ausgebildeten
Antriebsrads, beispielsweise zwischen Schnecke und Antrieb angeordnet.
Die Kupplung ist auch in diesem Falle selbstlösend ausgebildet,
so dass die mechanische Verbindung zwischen Antrieb und Antriebsrad
im stromlosen Zustand unterbrochen ist und somit keine Stoßbelastungen
vom Spindel-/Kurvenscheibentrieb auf den Antrieb übertragen
werden können.
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Ferner
muss die Kupplung nicht notwendigerweise wie oben beschrieben als
formschlüssige Kupplung ausgeführt sein, sondern
kann auch als Reibkupplung ausgebildet sein.
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Eine
der wie oben beschriebenen längenveränderbaren
Vorrichtungen wird vorzugsweise als Lüftspielregulierung
und Notlösevorrichtung in Bremsen, insbesondere elektromagnetischen
Bremsen eingesetzt.
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Die
oben dargelegten Ausführungsbeispiele dienen lediglich
der Veranschaulichung und sind in keiner Weise als beschränkend
für die in den Ansprüchen definierte Erfindung
anzusehen. Insbesondere ist sind von den vorgestellten Ausführungsbeispielen abweichende
Ausführungsformen möglich, ohne den von den Ansprüchen
bestimmten Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
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- 100
- längenveränderbare
Vorrichtung
- 101
- erste
Kurvenscheibe
- 102
- zweite
Kurvenscheibe
- 103
- Wälzkörper
- 104
- Axiallager
- 105
- Elektromagnet
des Hubmagneten
- 106
- Anker
des Hubmagneten
- 107
- Verdrehsicherung
des Ankers
- 108
- Schneckenrad
- 109
- Spindel
zur Belagsverschleißnachstellung
- 110
- Spindelmutter
- 111
- Kupplungsstift
- 112
- Kupplungsnut
- 113
- Kupplungswippe
- 114
- Kupplungsrollkörper
- 115
- Rückholfeder
(Druckfeder) der Kupplung
- 116
- Käfighalterung,
Wälzkörperkäfig
- 117
- Spindelmutterkranz
- 118
- Spindelmutterfuß
- 119
- Andruckfeder
- 120
- Bremsengehäuse
- 121
- Bezugsachse
der längenveränderbaren Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006003132
A1 [0004]
- - DE 102006000763 B3 [0005]
- - DE 102006012440 A1 [0006, 0028]