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Die
Erfindung betrifft eine elektromechanisch zu betätigende selbstverstärkende Bremsvorrichtung sowie
eine Anordnung solcher Bremsvorrichtungen
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Solche
Bremseinheiten finden ihr Einsatzgebiet in unterschiedlichen technischen
Bereichen nahezu überall
dort wo Massen die sich in Bewegung befinden abgebremst und gegebenenfalls
in Stillstand gebracht werden müssen.
Beispiele dafür
sind die Automobiltechnik, Eisenbahnzüge, sonstige Beförderungstechnik
wie Seilbahnen, Schienenbahnen, Förderanlagen und auch Personen-
und Materialaufzüge.
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Ein
Hauptproblem herkömmlicher
Bremsen mit einem elektrischen Aktuator liegt in der hohen Aktuatorkraft,
die zum Erzielen einer ausreichenden Bremswirkung aufgebracht werden
muss. Dies bringt es mit sich, dass bisher sehr große drehmomentstarke
und damit auch schwere und teure Antriebseinheiten, üblicherweise
Elektromotoren eingesetzt werden mussten. Dies hat dazu geführt, dass
elektromechanisch betätigte
Bremsen trotz ihrer großen
Vorteile in Bezug auf Regelung und Energieversorgung keine Verbreitung
gefunden haben.
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Durch
den Einsatz von Selbstverstärkungs-Mechaniken,
die die vom elektrischen Aktuator erzeugte Betätigungskraft ohne Einleitung
von Hilfskräften
auf rein mechanischem Wege verstärken,
ist der Anteil der Aktuatorkraft, der zum Hervorrufen einer gewünschten
Reibkraft erforderlich ist, maßgeblich
verringert. Es können
somit deutlich kleinere und damit leichtere und auch billigere Elektromotoren
eingesetzt werden, die zudem den Vorteil einer gesteigerten Dynamik
aufweisen.
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Eine
solche elektromechanische Bremse mit Selbstverstärkung ist beispielsweise aus
der
DE 198 19 564
A1 bekannt. Diese Bremseinheit hat einen elektrischen Aktuator,
der eine Betätigungskraft
erzeugt und zumindest auf ein Reibglied wirkt, um dieses zum Hervorrufen
einer Reibkraft gegen ein drehbares, abzubremsendes Bauteil der
Bremse zu drücken.
Zwischen dem abzubremsenden Bauteil und dem Aktuator ist eine Anordnung
vorhanden, die zur Selbstverstärkung
der Betätigungskraft
führt.
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Eine
weitere Problematik, die dem Einsatz von elektromechanisch betätigten Bremsen
entgegen steht ist der Sicherheitsaspekt. Insbesondere in der Automobiltechnik
und der Personenbeförderung steht
dieser Aspekt besonders im Vordergrund. Hierbei ist die Forderung
im Allgemeinen, dass auch in Notsituationen und in Störungsfällen, wie
zum Beispiel beim Ausfallen der Energieversorgung, keine unkontrollierten
oder unkontrollierbaren Zustände auftreten
dürfen.
Diese sind je nach Einsatzfall durchaus unterschiedlich definiert.
So darf zum Beispiel in der Automobiltechnik im Fehlerfall keine,
durch die Selbstverstärkung
hervorgerufene, unkontrollierte Vollbremsung eingeleitet werden,
was durchaus verständlich
ist.
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Dem
gegenüber
steht zum Beispiel der Einsatz einer solchen Bremse in einem Personenaufzug.
Durch den Einsatz einer elektromechanisch betätigten selbstverstärkenden
Bremse können
hier normale Betriebsbremsungen auf besonders einfache Weise, ohne
vorherige Energieumwandlung, durchgeführt werden. Hier ist im Fehlerfall,
zum Beispiel Stromausfall oder dem Reißen des Tragseiles, in jedem
Fall eine Notbremsung einzuleiten, um ein Abstürzen des Personenkorbes zu
verhindern. Bei konventionellen Personenaufzügen kommen hierfür separat
angeordnete technisch und konstruktiv aufwendige, so genannte Fangvorrichtungen
zum Einsatz.
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Eine
solche Fangvorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 196 16 344 A1 bekannt.
Sie weist einen Geschwindigkeitsbegrenzer auf, durch den die Geschwindigkeit
des Fahrkorbes erfassbar und mittels einer ersten Bremseinrichtung
limitierbar ist. Eine zweite Bremseinrichtung ist mit Mitteln zum
gegenüber
dem Auslösen
der ersten Bremsvorrichtung zeitverzögerten Entsichern gekoppelt.
Mittels eines Beschleunigungsdiskriminators ist die zweite Bremseinrichtung
bei Unterschreiten eines zulässigen
minimalen Verzögerungswertes
auslösbar.
Diese Anordnung hat den Nachteil, dass damit keine normalen, geregelten
Betriebsbremsungen möglich
sind sondern nur Notfallbremsungen durchgeführt werden können.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine geregelte elektromechanisch
zu betätigende
Bremsvorrichtung anzugeben, die sich durch eine niedrigen Energiebedarf
und die damit verbundenen Vorteile auszeichnet und die im Falle
eines Stromausfalles stromlos eine Notbremsung auslöst.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1
sowie durch eine Anordnung von Bremsvorrichtungen mit den Merkmalen
gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination
miteinander eingesetzt werden können,
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße, elektromechanisch zu
betätigende,
selbstverstärkende
Bremsvorrichtung weist ein Bremselement auf, das mittels einer Übertragungsmechanik
mit einem elektromechanischen Aktuator gekoppelt ist wobei der Aktuator
im Betrieb über
die Übertragungsmechanik
eine Betätigungskraft
auf das Bremselement bewirkt. Das Bremselement ist zur Aufnahme
von Reaktionskräften
an einem Widerlager abgestützt.
Zwischen dem Bremselement und dem Widerlager ist eine Selbstverstärkungs-Mechanik
vorgesehen, durch die das Bremselement bei Betätigung zur Erzeugung einer Brems-Normalkraft
gegen einen relativ zum Bremselement beweglichen Bremskörper gedrückt und durch
die, zumindest in Bezug auf eine erste Bewegungsrichtung des Bremskörpers, eine
selbstverstärkende
Wirkung erzielt wird, indem die Brems-Normalkraft durch Nutzung
der Brems-Reaktionskräfte
verstärkt
wird. Eine zusätzlich
vorgesehene Notfallbremseinrichtung weist einen Energiespeichereinheit
auf und übt
bei Ausfall des elektromechanischen Aktuators eine aus der Energiespeichereinheit
gespeiste Betätigungskraft
auf das Bremselement aus, durch die ein selbstverstärkender
Bremsvorgang eingeleitet wird.
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Dies
wird dadurch erreicht, dass die Energiespeichereinheit eine ständige Betätigungskraft
auf den Übertragungsmechanismus
ausübt.
Diese Betätigungskraft
wird im Normalbetrieb durch den elektromechanischen Aktuator kompensiert
und nur so weit frei gegeben, wie es der geregelte Bremsvorgang
erfordert. Bei Ausfall der Stromversorgung wirkt nur noch die aus
dem Energiespeicher gespeiste Betätigungskraft auf die Übertragungsmechanik
und somit auf das Bremselement, da der Aktuator keine Gegenkraft
mehr erzeugen kann. Die so ausgeübte
Betätigungskraft
der Notfallbremseinrichtung ist so dimensioniert, dass in jedem
Fall der selbstverstärkende Bremsvorgang
eingeleitet wird. Der Umstand, dass bei zunehmendem Betätigungsweg
die von der Notfallbremseinrichtung ausgeübte Betätigungskraft gegebenenfalls
abnimmt wird dadurch kompensiert, dass die Selbstverstärkung bei
zunehmender Bremskraft zunimmt.
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Im
Normalbetrieb wird die Bremsvorrichtung durch den Aktuator direkt
betätigt.
Die Betätigung
erfolgt auf elektromechanischem Wege und weist alle Vorteile einer
geregelten elektromechanischen Bremseinheit auf.
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Hierbei
wird der Aktuator elektrisch angesteuert. Der Aktuator erzeugt entsprechend
den elektrischen Steuersignalen und mittels der Übertragungsmechanik eine translatorische
Bewegung eines mechanischen Übertragungselementes.
Dieses mechanische Übertragungselement
kann konstruktiv z.B. als Spindelwelle ausgeführt sein. Entscheidend ist,
dass der Aktuator und die Übertragungsmechanik keine
Selbsthemmung aufweisen. Fällt
nämlich
der Aktuator aufgrund einer Störung
aus (z.B. Stromausfall), so muss das mechanische Übertragungselement
weiterhin beweglich bleiben, um die Funktion der mechanischen Notbremsung
unter Nutzung der durch die Notfallbremseinrichtung aufgebrachten
Betätigungskraft
zu gewährleisten.
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Soll
eine Bremsung erfolgen, so verschiebt der Aktuator das mechanische Übertragungselement und
den daran angebrachten Keil in Betätigungsrichtung bzw. der Aktuator
gibt der durch die Notfallbremseinrichtung aufgebrachten Betätigungskraft
so weit nach, dass diese das Übertragungselement
verschieben kann. Das Bremselement stützt sich am Widerlager ab und
drückt
gegen den Bremskörper,
wodurch die Bremswirkung erzielt wird. Zudem wird die Bremswirkung
durch die Selbstverstärkung
erhöht, d.h.
das Bremselement wird weiter in Bewegungsrichtung des Bremskörpers mitgenommen
wodurch mittels der Selbstverstärkungs-Mechanik
die Brems-Normalkraft oder Zuspannkraft verstärkt wird. Zum Lösen der
Bremse muss der Aktuator den Keil entgegen der Betätigungsrichtung
bewegen. Auf diese Weise kann die Bremse elektromechanisch betätigt und
geregelt werden.
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Tritt
nun ein Stromausfall ein, so besteht die Möglichkeit, dass die Bremse
sich im offenen Zustand befindet. In diesem Zustand besteht die
Möglichkeit
dass ein sicherheitsrelevantes System, wie z.B. ein Aufzug, ungebremst
beschleunigt. Daher muss nun eine Sicherheitsmaßnahme eingeleitet werden,
welche das System auch stromlos abbremst. Hierzu dient die Notfallbremseinrichtung,
die einen Energiespeicher aufweist. Die gespeicherte Energie wird
nun derart in das Bremssystem eingeleitet, dass die freigesetzte
Kraft aus dem Energiespeicher, welcher über die Übertragungsmechanik mit dem
Bremselement verbunden ist, das Bremselement soweit in Zugrichtung
verschiebt, bis die Selbstverstärkung
aufgrund der Reibwirkung zwischen Bremselement und Bremskörper einsetzt.
Das Bremselement muss also von dem Energiespeicher solange bewegt
werden, bis es mit dem Bremskörper
in Kontakt gerät
und eine Selbstverstärkung
erfährt.
Mit Hilfe der Selbstverstärkung
wird nun zum Beispiel der Fahrstuhl bis zum Stillstand abgebremst
und dann in Ruhe gehalten.
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Die
erläuterte
Notbremsung darf jedoch durch den Aktuator, der mit der Übertragungsmechanik
nach wie vor in Eingriff steht, nicht gestört oder verhindert werden.
Daher darf die Paarung Aktuator/Übertragungsmechanik
nicht selbsthemmend ausgelegt werden. Im Gegenzug muss bei Normalbetrieb
der Aktuator genügend
Kraft erzeugen, um die Kraft, die auf ihn durch den Energiespeicher
wirkt, überwinden
zu können
bzw. zusätzlich
aufzubringen.
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Die
wesentlichen Vorteile der Erfindung sind eine bessere Regelbarkeit
des Bremsvorganges im Vergleich zu elektromagnetischen oder rein
mechanischen Bremsen. Dies ermöglicht
den Einsatz dieser Bremsvorrichtungen sowohl für den Einsatz bei Betriebsbremsungen
im Normalbetrieb als auch für
Notfallbremsungen im Falle eines Stromausfalls. Die moderaten Betätigungskräfte, vor
allem wenn große
Zuspannkräfte
erforderlich sind, ermöglichen
den Einsatz sehr kompakt und leicht bauender Bremsvorrichtungen
die zum einen sehr Platz sparend untergebracht werden können und
zum anderen das zu bremsende System nur mit wenig Zusatzgewicht
belasten.
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Die
erfindungsgemäße Bremsenanordnung weist
eine erste erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
und eine zweite erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
auf. Diese Bremsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite
Bremsvorrichtung in zur ersten Bremsvorrichtung entgegengesetzten
Orientierung am Bremskörper
angeordnet ist, so dass bei der zweiten Bremsvorrichtung, in Bezug
auf eine der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten
Bewegungsrichtung des Bremskörpers,
eine selbstverstärkende
Wirkung erzielt wird, indem die Brems-Normalkraft durch Nutzung der Brems-Reaktionskräfte verstärkt wird.
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Da
die selbstverstärkende
Wirkung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
jeweils nur in einer Bewegungsrichtung des Bremskörpers besteht, ist
es besonders vorteilhaft zwei Bremsvorrichtungen in der angegebenen
erfindungsgemäßen Anordnung zu
kombinieren. Ist dies beim Einsatz in einem Personenaufzug weniger
bedeutend, da der Fahrkorb sich ausschließlich vertikal bewegt und vor
allem in Fallrichtung gebremst werden muss, so zeigt sich vor allem
bei in der horizontalen bewegten Einheiten die Vorzüge dieser
Bremsenanordnung.
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Diese
liegen darin, dass sowohl ein Betriebs-Bremsvorgang als auch ein
Not-Bremsvorgang mit selbstverstärkender
Bremswirkung für
beide möglichen
Bewegungsrichtungen des Bremskörpers
durchgeführt
werden können.
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Mit
anderen Worten zusammengefasst stellt sich die Erfindung wie folgt
dar:
<<<Text der Zusammenfassung einfügen>>>
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen offenbart und werden mit
Hilfe von Ausführungsbeispielen
anhand der Darstellungen in der Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
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2 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
mit einem zusätzlichen
Fest-Widerlager;
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3 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
mit einem durch eine Anschlagfeder gestützten Anschlagelement;
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4 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer Bremsanordnung von zwei
in entgegengesetzter Orientierung angeordneten Bremsvorrichtungen.
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Funktions-
und Benennungsgleiche Teile sind in den Figuren durchgängig mit
den selben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
in vereinfachter schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1.
Dieses Ausführungsbeispiel
weist auf:
- – Einen Bremskörper 7,
der als durchgehende Bremsschiene 7.1 ausgebildet ist;
- – Ein
Bremselement 2, das auf seiner der Bremsschiene 7.1 zugewandten
Seite einen Bremsbelag 2.1 aufweist;
- – Ein
Widerlager 5 gegen das sich das Bremselement 2 beim
Bremsvorgang abstützt;
- – Eine
Selbstverstärkungsmechanik 6 zwischen dem
Bremselement 2 und dem Widerlager 5, die als Keilführung mit
einem Keilwinkel α ausgebildet ist.
Dabei weisen sowohl das Bremselement als auch das Widerlager eine
Keilgeometrie 6.1 auf mit in einem Keilwinkel α angeordneten
gegenläufigen
Führungsflächen, weshalb
bei dieser Art Bremsvorrichtung auch von so genannten Keilbremsen
gesprochen wird;
- – Eine Übertragungsmechanik 3,
die eine Spindelwelle 3.1, eine Spindelmutter 3.2,
ein Spindellager 3.4 und ein Zahnradgetriebe 3.3 aufweist;
- – Einen
elektromechanischen Aktuator, beispielsweise einen bürstenlosen
Elektromotor oder einen Elektromotor mit Bürstenkommutator, der über ein
Antriebsritzel 4.1 die Übertragungsmechanik 3 und
somit den Bremskörper 2 antreibt; und
- – Eine
Notfallbremseinrichtung 8 die eine Energiespeichereinheit 9,
in diesem Beispiel einen Federspeicher aufweist, wobei die Speicherfeder
in einer Führungshülse geführt ist.
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Die
Keilführung
zur Gestaltung der Selbstverstärkungs-Mechanik 6 hat
den Vorteil, dass diese konstruktiv sehr einfach zu realisieren
ist und dass durch Vorgabe des Keilwinkels α auf einfache Weise die Verstärkungswirkung
beeinflusst werden kann. So ergibt sich bei kleiner werdendem Keilwinkel α ein größer werdender
Betätigungsweg
bei größer werdender
Verstärkungswirkung
und umgekehrt. Vorzugsweise ist der Bremskeil mit einem flachen
Keilwinkel auszuführen
um eine zuverlässige
Selbstverstärkung
zu erreichen.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Bremskörper 7 als
Bremsschiene 7.1 ausgeführt. Diese
Art Bremskörper
kommt vorteilhaft bei der Anwendung der Bremsvorrichtung in Schienenfahrzeugen
oder anderen schienengebundenen Transportmitteln, z. b. Personenaufzügen, zum
Einsatz. Die Bremsvorrichtung befindet sich dabei in der Regel auf
dem bewegten Fahrzeug, wogegen die Bremsschiene 7.1 ortsfest
montiert ist. Bei Bewegung des Fahrzeugs entlang der Schiene entsteht
so eine Relativbewegung zwischen Bremsschiene und Bremsvorrichtung,
die durch Eingriff des Bremselementes 2 gebremst wird.
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Die
Spindelwelle 3.1 ist mit dem dem Bremselement 2 zugewandten
Ende fest mit dem Bremselement 2 verbunden. Die Spindelwelle 2 ragt
durch die Spindelmutter 3.2 hindurch und kann durch Drehung
der Spindelmutter 3.2 in Längsrichtung verschoben werden.
Die Spindelmutter 3.2 ist in dem Spindellager 3.4 um
die Spindellängsachse
drehbar in Achsrichtung jedoch festgelegt gelagert und weist eine
Außenverzahnung
in Form eines um den Umfang der Spindelmutter 3.2 gelegten
Zahnrades auf. In die Außenverzahnung
der Spindelmutter 3.2 greift das Antriebsritzel 4.1 des
Elektromotors 4 ein. Je nach Drehrichtung des Elektromotors
wird die Spindelmutter 3.2 rechts- oder linksdrehend angetrieben und
dadurch die Spindelwelle 3.1 in Betätigungsrichtung, d.h. in Richtung
des Bremselementes, oder entgegen dieser Richtung bewegt. Dadurch
wird das fest mit dem entsprechenden Spindelwellenende verbundene
Bremselement 2 in jeweils gleicher Richtung verschoben
und gleitet auf dem Keilwinkel α.
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In
Verlängerung
zu der Spindelwelle 3.1 ist auf der dem Bremselement 2 gegenüberliegenden Seite
die Notfallbremseinrichtung 8 angeordnet. Als Energiespeicher 9 dient
in diesem Anwendungsbeispiel eine Druckfeder, die unter Vorspannung permanent
auf das ihr zugewandte Spindelwellenende drückt. Die Druckfeder ist in
einer Führungshülse 9.1 geführt.
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Beim
verschieben der Spindelwelle 3.1 entgegen der Betätigungsrichtung,
also beim öffnen
der Bremse muss der Elektromotor 4 gegen die Vorspannkraft
der Energiespeichereinheit 9 arbeiten und diese überwinden.
Zur Einleitung eines Bremsvorganges verschiebt der Elektromotor 4 die
Spindelwelle 3.1 in Betätigungsrichtung.
Dabei addieren sich die Betätigungskräfte der
Energiespeichereinheit 9 und das Drehmoment des Elektromotors
zur maximalen Betätigungskraft.
Um zu gewährleisten,
dass bei Stromausfall eine Betätigung
alleine durch die Energiespeichereinheit 9 erfolgen kann,
muss die gesamte Übertragungsmechanik 3 und
insbesondere die Spindelwelle 3.1 so ausgelegt sein, dass
keine Selbsthemmung auftritt.
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Der
Vorteil der Verwendung eines Spindelantriebes als Übertragungsmechanik 3 oder
als Teil der Übertragungsmechanik
in Verbindung mit einem Elektromotor, liegt darin, dass die Drehbewegung des
Elektromotors auf einfache Weise in eine Linearbewegung zur Betätigung des
Bremselementes 2 umgesetzt werden kann und dass durch entsprechende
Wahl der Gewindesteigung sowohl auf die Betätigungskraft, auf das Übersetzungsverhältnis als auch
auf die Selbsthemmung der Übertragungsmechanik 3 auf
einfache Weise Einfluss genommen werden kann. Solche Spindelantriebe
sind darüber hinaus
zu günstigen
Preisen auf dem Markt erhältlich.
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Im
Fehlerfall, also bei Stromausfall kann der Elektromotor kein nennenswertes
Drehmoment erzeugen und es wirkt die Betätigungskraft des Energiespeichers 9 alleine
auf die Spindelwelle 3.1 der Übertragungsmechanik. Da eine
Selbsthemmung nicht gegeben ist bewirkt dies die Verschiebung des Bremselementes 2 in
Betätigungsrichtung
bis zum Eingreifen des Bremsbelages 2.1. Der Einsatz einer Federeinheit,
die je nach konstruktiver Gestaltung der Notfallbremsvorrichtung 8 sowohl
als Zug- als auch, wie dargestellt, als Druckfeder gestaltet sein kann,
hat den Vorteil, dass eine permanent wirkende, zeitlich konstante
Betätigungskraft
zur Verfügung
gestellt werden kann, die, im Gegensatz zu beispielsweise einem
Druckluftspeicher, sehr robust gegen Umwelteinflüsse und Störungssicher ist. Darüber hinaus
kann die Vorspannkraft nach wiedereinsetzen der Stromversorgung
alleine durch den vorhandenen Elektromotor 4 wieder erzeugt
werden und es ist kein externer Eingriff zur Ladung des Energiespeichers 9 erforderlich.
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Das
direkte und permanente Einwirken des Federspeichers 9 auf
die Spindelwelle 3.1 hat den Vorteil, dass bei Stromausfall
kein separat gesteuerter Auslösevorgang
für die
Notfallbremsung erforderlich ist, da bei Wegfall des Motordrehmomentes
automatisch und unverzüglich
die Betätigungskraft
des Federspeichers 9 die Betätigung der Spindelwelle 3.1 und
somit des Bremselementes bewirkt.
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Die Übertragungsmechanik 3 und
insbesondere die Spindelwelle 3.1 sowie die Notfallbremseinrichtung 8 und
der Aktuators 4 sind auf einer Wirklinie WA,
die in diesem Fall gleichwohl die Wirklinie der Betätigungskraft
FA ist, angeordnet. Diese Wirklinie WA verläuft
in einem Winkel α parallel
zu dem Keilwinkel α der
Selbstverstärkungs-Mechanik 6.
Dies hat den Vorteil, dass bei Bremsbetätigung keine Relativbewegung
zwischen dem Spindelwellenende und dem Bremselement 2 entsteht
und so eine einfache feste Verbindung zwischen Spindelwellenende
und Bremselement 2 ermöglicht
ist.
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2 zeigt
in gleicher Form prinzipiell die gleiche Anordnung wie 1.
Die Unterschiede bestehen zum einen in der Anordnung des Aktuators 4 quasi
um die Spindelwelle 3.1 herum und zum anderen in der Gestaltung
des Widerlagers 5.
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Der
Aktuator ist in dem Ausführungsbeispiel in 2 ein
Elektromotor in den die Spindelmutter quasi als Rotor-hohlwelle
integriert ist, so dass die Spindelwelle zentrisch durch den Elektromotor
hindurch läuft.
Dies hat den Vorteil, dass auf zusätzliche Getriebeteile, wie
z. b. Zahnräder,
verzichtet werden kann. Dadurch wird der Aufbau konstruktiv vereinfacht
und die Teileanzahl verringert.
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Als
zusätzliche
Sicherheitsmaßnahme
(z.B. gegen Selbstzerstörung
der Bremse) dient das Widerlager 5, das sich über vorgespannte
Stützfedern 10 abstützt. Sollten
die Zuspannkräfte
zu groß werden,
weicht das Widerlager 5 zurück. Das keilförmige Bremselement 2 wird
nicht mehr voll abgestützt.
Somit wird die Wirkung der Bremsung bzw. der Selbstverstärkung begrenzt,
indem das Widerlager 5 als Zuspannkraftbegrenzung wirkt.
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Weiterhin
verfügt
die Selbstverstärkungs-Mechanik 6,
in diesem Fall die Keilfläche
des Widerlagers 5 über
einen mechanischen Anschlag 11, bis zu dem das Bremselement
maximal verschoben werden kann. Damit wird ein weiteres Verschieben
des Bremselementes in Betätigungsrichtung
und somit eine weitere Steigerung der Bremskraft verhindert.
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Eine
Weiterentwicklung des Widerlagers 5 sieht ein zusätzliches
Fest-Widerlager 12 vor, das beim Zurückweichen des Widerlagers 5 gegen
die Stützfedern 10 mit
dem Bremselement 2 reib- oder formschlüssig in Kontakt kommt. D.h.
der Keil wird blockiert und damit gehindert, sich weiter in Zugrichtung
zu bewegen. So kann der Hub der Zuspannkraftbegrenzung reduziert
werden. In 2 ist dazu ein Fest-Widerlager 12 und
ein Bremselement 2 dargestellt, die an ihren einander zugewandten
Flächen jeweils
eine treppenförmige
Kontur aufweisen. Beim Zurückweichen
des Widerlagers 5 kommen diese Treppenkonturen in gegenseitigen
Eingriff und verhindern ein weiteres Verschieben des Bremselementes
in Betätigungsrichtung.
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Der
Einsatz der vorgenannten Anschläge verhindert
ein unkontrolliertes Ansteigen der Bremskräfte über eine vorbestimmte Grenze
hinaus und verhindert so eine mögliche
Selbstbeschädigung oder
gar Selbstzerstörung
der Bremsvorrichtung. Dies hat eindeutige Vorteile in Bezug auf
die Lebensdauer der Bremseinheit.
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Auch 3 zeigt
eine spezielle Ausführung der
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.
Im Unterschied zu den in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen
ist in 3 eine Selbstverstärkungs-Mechanik dargestellt,
bei der sich eine Anordnung mehrerer jeweils am Bremselement und
am Widerlager gegenüberliegend
angeordneter Keilgeometrien 6.1 über dazwischen liegende Rollenelemente 15 gegeneinander
abstützen.
Bei Bremsbetätigung
rollen die Keilgeometrien 6.1 des Bremselementes 2 auf
den Rollenelementen 15 auf den keilgeometrien 6.1 des
Widerlagers. Dadurch wird der gleiche Effekt erzeugt wie bei einer
einfachen Gleitführung
auf einer Keilfläche,
jedoch wird die Reibung zwischen Bremselement und Widerlager dadurch
erheblich reduziert und die erforderliche Betätigungskraft FA wird
kleiner.
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Die
Bremsvorrichtung wirkt dabei auf eine rotierende Bremsscheibe 7.1,
die mit der Drehgeschwindigkeit ω rotiert.
Solche Anordnungen sind vor allem an Radbremsen von Fahrzeugen vorteilhaft, wobei
sich sowohl die Bremsvorrichtung 1 als auch der Bremskörper 7 mit
dem Fahrzeug bewegen und die Bremsung durch Abbremsen der Drehbewegung der
Räder erfolgt.
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Weiterhin
wird in 3 eine weitere Form der Bremskraftbegrenzung
gezeigt. Dazu ist zwischen dem der Notfallbremseinrichtung 8 zugewandten
Ende der Spindelwelle 3.1 und dem Aktuator 4 mit
integrierter Spindelmutter eine Anschlagfeder 14 angeordnet,
die ein Anschlagelement 13 beaufschlagt. Wird nun die Spindelwelle 3.1 zur
Betätigung des
Bremselementes 2 über
den Betätigungsweg
SA hinaus in Betätigungsrichtung verfahren,
so kommt das Spindelwellenende an dem Anschlagelement 13 zur
Anlage und wird auf dem weiteren Weg mit ansteigender Federkraft
der Anschlagfeder 14 gebremst und schließlich zum
Stillstand gebracht. Statt der Anordnung einer zusätzlichen
Anschlagfeder 14 kann auch zum Beispiel die Feder der Energiespeichereinheit 9 so
ausgelegt sein, dass diese anfänglich über einen
bestimmten Betätigungsweg
als Druckfeder wirkt und anschließend in den Zugbereich übergeht
und so der Betätigungskraft
FA entgegen wirkt. Die Anordnung eines solchen
gefederten Anschlages hat den Vorteil, dass der Anschlag zur Federkraftbegrenzung
gedämpft
erfolgt. Dies schont das Material und verlängert die Lebensdauer der Bremsvorrichtung.
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4 zeigt
die Anordnung zweier an einem gemeinsamen Bremskörper 7 in entgegengesetzter Orientierung
angeordneter Bremsvorrichtungen. Eine solche Anordnung ist besonders
Vorteilhaft, wenn die selbstverstärkende Wirkung der Bremsvorrichtung
bezogen auf zwei entgegengesetzte Bewegungsrichtungen zum Einsatz
kommen soll. Je nach Bewegungsrichtung ist jeweils eine der beiden Bremsvorrichtungen
im selbstverstärkenden
Betrieb, was auch für
eine Notfallbremsung gilt.