-
Die Erfindung betrifft eine längenveränderbare Vorrichtung zur Regelung des Lüftspiels einer elektromechanischen Bremse.
-
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.
-
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 eigenständiges Lüften der Bremse durch Lösen der Zuspannung der Bremse, d. h. durch Entfernen des Bremsbelags vom abzubremsenden Gegenstand, ermöglichen.
-
Aus der
EP 0 900 342 B1 geht eine Bremsvorrichtung mit einer Betätigungseinrichtung zum Andrücken eines Bremsbelags an einen Bremskörper und mit einer Nachstelleinrichtung zum Einstellen des Lüftspiels zwischen dem Bremsbelag und dem Bremskörper hervor. Dabei weist die Betätigungseinrichtung einen Wälzkörperrampenmechanismus auf, dessen erste Rampenscheibe von einem Elektromotor angetrieben wird, so dass bei einer Bremsbetätigung die Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung umgesetzt wird, wodurch der Bremsbelag über einen Spindeltrieb an den Bremskörper gedrückt wird.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der Erfindung gelöst.
-
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, wobei die Kupplung schaltbar ausgeführt ist.
-
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.
-
Die Erfindung umfasst ferner eine Bremse mit einer wie oben angegebenen Vorrichtung.
-
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.
-
Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.
-
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.
-
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.
-
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 Formschlusselemente an der der Außenseite der ersten Kurvenscheibe zugewandten Seite Fasen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das oder können die Formschlusselemente 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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
-
1 eine Querschnittsdarstellung durch eine längenveränderbare Vorrichtung zum Einstellen des Lüftspiels einer elektromechanischen Bremse, und
-
2 die Vorrichtung von 1 in einer angeschnittenen Seitenansicht zeigt.
-
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.
-
Die Vorrichtung 100 umfasst einen Spindeltrieb, der eine Spindelmutter 110 und eine innerhalb dieser geführte Spindel 109 umfasst. Eine konzentrisch zur Drehachse 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 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Um die erste Kurvenscheibe 101 aktiv gegenüber der zweiten Kurvenscheibe zu verdrehen, ist oberhalb der ersten Kurvenscheibe 101 ein Getriebe vorgesehen, dessen Abtrieb 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.
-
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 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.
-
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.
-
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 Vertiefungen (Aussparungen) der Außenseite der ersten Kurvenscheibe 101 eingreifen können.
-
In der Darstellung der 2 befindet sich die im Folgenden auch als Kupplungsnut bezeichnete Vertiefung 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 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 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 einrasten.
-
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.
-
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 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 Druckfedern (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.
-
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.
-
Um das Eingreifen der Formschlusselemente 111 in die Kupplungsnuten zu erleichtern, kann das Formschlusselement am Eingriffsgebiet angefast sein. Alternativ oder als zusätzliche Maßnahme kann auch die Kupplungsnut 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 vorherrschenden 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.
-
Die oben beschriebenen Maßnahmen ermöglichen ein sichereres Einrasten der Formschlusselemente 111 in den Kupplungsnuten 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.
-
Bei geschlossener Kupplung greifen die Formschlusselemente 111 durch die im Spindelmutterkranz 117 ausgebildeten Öffnungen in die Kupplungsnuten 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 Druckfedern (Rückholfedern) 115 die Formschlusselemente 111 gegen den Anker 106 aus den Kupplungsnuten heraus. Die Kupplung ist somit selbstlösend.
-
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.
-
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. 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.
-
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.
-
Ferner muss die Kupplung nicht notwendigerweise wie oben beschrieben als formschlüssige Kupplung ausgeführt sein, sondern kann auch als Reibkupplung ausgebildet sein.
-
Eine der wie oben beschriebenen längenveränderbaren Vorrichtungen wird vorzugsweise als Lüftspielregulierung und Notlösevorrichtung in Bremsen, insbesondere elektromagnetischen Bremsen eingesetzt.
-
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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 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
- Formschlusselement (Kupplungsstift)
- 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
