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Die
Erfindung betrifft eine selbstverstärkende elektromechanische Keilbremse.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Keilbremse für ein Abbremsen
eines gegenüber
der Bremse in zwei entgegen gesetzten Richtungen beweglichen Gegenstands.
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Keilbremsen
besitzen eine Abstützung
des Reibglieds, die schräg
zur Laufrichtung eines abzubremsenden Gegenstands, beispielsweise
einer Bremsscheibe verläuft.
Hierzu sind an der Abstützung
regelmäßig so genannte
Keilflächen
angeordnet, entlang deren die Führung
des Reibglieds erfolgt. Tritt das Reibglied mit dem abzubremsenden Gegenstand
in Kontakt, so wird es von dem Gegenstand in dessen Bewegungsrichtung
mitgenommen. Bei geeigneter Neigung der Keilfläche bzw. der Keilflächen wird
das Reibglied durch diese Mitnahme weiter an den abzubremsenden
Gegenstand geführt, wodurch
sich die Bremswirkung verstärkt,
ohne dass das Reibglied weiter über
einen Aktuator zum Gegenstand verlagert werden muss. Dieser Effekt
ist allgemein als Selbstverstärkung
bekannt. Eine mathematische Behandlung des Selbstverstärkungseffekts ist
in der Patentschrift
EP 0 953
785 angegeben. Demnach erniedrigt sich die für eine bestimmte Bremskraft
F
B – das
ist die am Reibglied entstehende Reibkraft – in die Keilanordnung einzubringende Kraft
F
E nach der Gleichung:
FE = –FB·[1 – (tanα/μ)], (1)worin α den Winkel
der Keilfläche
mit der Bewegungsebene angibt und μ die Reibungszahl für das Stoffpaar
Reibungsbelag/abzubremsender Gegenstand bedeutet.
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Da
sich die Reibzahl bzw. der Reibwert μ in Abhängigkeit von der Belastung
der Bremse und den auf sie wirkenden Umgebungs einflössen stark ändert, werden
die daraus resultieren Änderungen
der Reib- bzw. Bremskraft durch eine Bremskraftregelung ausgeglichen. Üblicherweise
ist eine elektromechanische Bremse hierfür mit einer geeigneten Sensorik
versehen, die eine ständige
oder regelmäßige Kontrolle
der Bremskraft gestattet. Die Sensorik ist mit einem im Allgemeinen
elektronischen Steuergerät
verbunden, das die Sensorwerte verarbeitet und den oder die Aktuatoren
der Bremse so nachstellt, dass die vorgegebene Bremskraft erreicht
wird.
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Die
Selbstverstärkung
wirkt jedoch nur für eine
der beiden möglichen
Laufrichtungen, nämlich die
zum Scheitelpunkt zwischen der Keilfläche und der Bewegungsebene
des Gegenstands verlaufende Richtung. Bewegt sich der abzubremsende
Gegenstand in entgegen gesetzter Richtung, so muss die zum Abbremsen
erforderliche Druckkraft von den Aktuatoren des Reibglieds allein
aufgebracht werden.
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Um
für entgegen
gesetzte Bewegungsrichtungen eines abzubremsenden Gegenstands eine selbstverstärkende Bremswirkung
zu erreichen, werden an der Abstützung
gegensätzlich
geneigte Keilflächen
angeordnet. D.h., die Winkel, die die Bewegungsebene mit den gegenseitig
geneigten Keilflächen
bildet sind in entgegen gesetzte Richtungen geöffnet. Je nach abzubremsender
Bewegungsrichtung wird das Reibglied in Richtung der Keilflächen mit
der einen Neigung oder in Richtung der Keilflächen mit der anderen Richtung
bewegt. Diese Anordnung gestattet zwar eine selbstverstärkende Bremswirkung für beide
Bewegungsrichtungen, doch setzt sie voraus, dass die Richtung der
abzubremsenden Bewegung bekannt ist. Bei stillstehendem abzubremsenden
Gegenstand ist jedoch nicht immer bekannt, wie äußere Kräfte auf ihn einwirken werden.
Beispielsweise kann ein parkendes Fahrzeug sowohl hangabwärts als
auch hangaufwärts
geparkt sein. Der Selbstverstärkungseffekt
wirkt aber nur in die Scheitelrichtung der Keilflächen, an
denen das Reibglied angelegt wurde. In der anderen Richtung muss
die gesamte Haltekraft von den Aktuatoren des Reibglieds aufgebracht
werden.
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Um
für beide
Bewegungsrichtungen einen selbstverstärkenden Effekt zu erzielen,
gibt die Offenlegungsschrift
DE 100 37 055 eine Vorrichtung mit zwei gegenläufig angeordneten
keilförmigen
Abstützungen
an. Die Abstützungen
werden über
ein Keilelement gleichzeitig gegen eine Bremsscheibe gedrückt, wodurch
für jede
der beiden Bewegungsrichtungen jeweils eines der Reibglieder selbstverstärkend wirkt.
Nachteilig ist hierbei, dass die beiden Reibglieder nicht unabhängig voneinander
betrieben werden können,
so dass kein zuverlässiger
Selbstverstärkungseffekt
in einer Parkbremssituation erreicht wird. Da keine mechanische
Verbindung zwischen Aktuator und Selbstverstärkungsanordnung besteht, können ungewollte
Bewegungen des Reibglieds nicht direkt ausgeregelt werden, wodurch
die Regelgüte
den hohen Anforderungen im Werkzeugbau nicht genügt.
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Um
den Selbstverstärkungseffekt
für beide Bewegungsrichtungen
auch in einer Parkbremssituation nutzen zu können, wird in der Patentschrift
DE 103 19 082 B3 eine
elektromechanische Keilbremse mit zwei voneinander getrennt ausgebildeten
Reibgliedern angegeben, die jedes von einem eigenen Aktuator so
angesteuert werden können,
das die Reibglieder in einer Parkbremssituation gegenläufig zueinander
verschoben werden. Damit wirkt jeweils ein Reibglied für jeweils
eine Bewegungsrichtung selbstverstärkend. Damit beide Reibglieder
auch für eine
Betriebsbremsung selbstverstärkend
eingesetzt werden können,
sind diese mit einem Passstift so gekoppelt, dass das jeweils andere
Reibglied von dem auf es zubewegten Reibglied mitgeführt wird.
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Nachteilig
ist bei dieser Anordnung jedoch einerseits, dass bei einer Umkehrung
der Bewegung die Bremskraft solange nachlässt, bis sich die Abstützungen
der Reibglieder an den für
diese Bewegungsrichtung angeordneten Keilflächen ausgerichtet haben.
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Nachteilig
an dieser Anordnung ist ferner auch, dass die Selbsthemmung (z.B.
für die
Parkbremsstellung) lediglich auf dem Keilwinkel α und dem Reibkoeffizienten μ beruht.
Dies führt
zu einer Einschränkung
sowohl in der geometrischen Auslegung als auch bei der Wahl der
Reibpaarung von z. B. Bremsscheibe und Reibbelag, die insbesondere bei
Fahrzeugbremsen von Bedeutung ist, bei denen aufgrund von äußeren Einflüssen, wie
z. B. Nässe, der
Reibwert μ stark
schwanken kann.
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Um
thermische Ausdehnungen zu kompensieren, ist in der zitierten Patentschrift
daher vorgesehen, die Bremse mit Federelementen zwischen dem Aktuator
und dem Keilmechanismus zu versehen. Mittels dieser Feder soll eine
permanente Haltekraft für
eine Parkbremsfunktion aufgebracht werden, indem sie den Keilmechanismus
um den Betrag der thermischen Ausdehnung nachstellt. Allerdings
wirken die hohen Federkräfte
bei dieser Anordnung während
einer Parkbremssituation stets zurück auf die Aktuatoren, wodurch
diese auch im stromlosen Zustand während der gesamten Parkdauer
belastet werden.
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Diese
Bremsanordnung weist auch eine verminderte Dynamik auf, da bei Bremsanforderungen, die
das Bremsmoment beider Aktuatoren benötigen, zumindest ein Aktuator
immer erst den kraftabhängigen
Federweg überwinden
muss. Dadurch verschlechtert sich die Regelgüte der Bremse, die vor allem
bei Bremsen für
Werkzeugmaschinen gefordert ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine richtungsunabhängige selbstverstärkende Keilbremse
so auszubilden, dass für
die beiden gegenläufigen
Bewegungsrichtungen eines abzubremsenden Gegenstands eine selbstverstärkende Bremswirkung
bei hoher Regelgüte
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Gegenständen der
unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Ein
entsprechender Gegenstand umfasst eine Vorrichtung zum Erzielen
einer Reibkraft zwischen einem Reibglied und einem gegenüber dem Reibglied
beweglich angeordneten Gegenstand mit zumindest zwei Reibgliedern,
die jeweils dazu ausgebildet sind, mit dem beweglich angeordneten
Gegenstand flächenhaft
in Kontakt gebracht zu werden, einer ersten Abstützeinrichtung zur Aufnahme
eines ersten der zwei Reibglieder, wobei die erste Abstützeinrichtung
mit wenigstens zwei entgegengesetzt geneigten Keilflächen ausgebildet
ist, einer zweiten Abstützeinrichtung
zur Aufnahme eines zweiten der zwei Reibglieder, wobei die zweite
Abstützeinrichtung
mit wenigstens zwei entgegengesetzt geneigten Keilflächen ausgebildet
ist, einer dritten Abstützeinrichtung
mit wenigstens zwei Paaren entgegengesetzt geneigter Keilflächen, die
im Wesentlichen jeweils den Keilflächen der ersten Abstützeinrichtung und
den Keilflächen
der zweiten Abstützeinrichtung gegenüber angeordnet
sind, und zumindest einem ersten Aktuator zum Erzeugen einer Betätigungskraft auf
die erste Abstützeinrichtung
oder auf die zweite Abstützeinrichtung,
wobei ein, die erste Abstützeinrichtung
mit der zweiten Abstützeinrichtung
verbindendes Verbindungselement dazu ausgebildet ist, die erste
Abstützeinrichtung
und die zweite Abstützeinrichtung
in zumindest zwei unterschiedlichen Abständen zueinander zu halten.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und/oder Werkzeugmaschinen,
worin wenigstens eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung vorgesehen
ist.
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Die
Erfindung ermöglicht
einen gegenläufigen
Betrieb der Bremsvorrichtung, der unabhängig von einer Krafteinwirkung
durch einen auf die Keilplatten, d.h. die erste bzw. zweite Abstützeinrichtung, einwirkenden
Aktuator aufrechterhalten werden kann.
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Die
Erfindung wird in ihren abhängigen
Ansprüchen
weitergebildet.
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Für eine voneinander
unabhängige,
individuelle Betätigung
von erster und zweiter Abstützeinrichtung
weist die Vorrichtung zumindest einen ersten Aktuator zum Erzeugen
einer Betäti gungskraft
auf die erste Abstützeinrichtung
und zumindest einen zweiten Aktuator zum Erzeugen einer Betätigungskraft
auf die die zweite Abstützeinrichtung
auf.
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Bei
gewissen Reibpaarungen besitzt der Werkstoff zur Ausbildung der
Reibglieder genügende mechanische
Festigkeit um die erste Abstützeinrichtung
kostengünstig
einstückig
mit dem ersten der zwei Reibglieder und/oder die zweite Abstützeinrichtung
einstückig
mit dem zweiten der zwei Reibglieder auszubilden.
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Damit
das Verbindungselement die erste und die zweite Abstützeinrichtung
in wenigstens zwei unterschiedlichen Abständen zueinander halten kann, umfasst
das Verbindungselement vorteilhaft einen Rastmechanismus mit wenigstens
zwei Raststellungen. Um zwischen den wenigsten zwei Abständen zu wechseln,
ist der Rastmechanismus zweckmäßig elektromagnetisch
lösbar
ausgestaltet. Das Verbindungselement kann vorteilhaft auch als verstellbarer Kolben
ausgeführt
sein.
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Zur
einfachen und gegebenenfalls stufenlosen Änderung des Abstands zwischen
der ersten und der zweiten Abstützeinrichtung,
umfasst das Verbindungselement vorzugsweise zwei zueinander verschiebbare
Keilflächen.
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Vorteilhaft
umfasst das Verbindungselement einen weiteren Aktuator, der ausgebildet
ist, durch Einwirken auf zumindest ein Element des Verbindungselements
den Abstand zwischen der ersten Abstützeinrichtung und der zweiten
Abstützeinrichtung
zu verändern.
Damit kann der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Abstützeinrichtung
aktiv von dem Verbindungselement eingestellt werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Verbindungselement insbesondere
aus einer Kombination von einer oder mehreren der oben ausgeführten Ausführungsformen
ausgebildet werden kann.
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Ferner
umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zum Ansteuern von
zumindest dem ersten und/oder dem weiteren Aktuator um eine geregelte
Bremswirkung zu erzielen. Hierbei umfasst die Vorrichtung in einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
eine RFID-Empfangseinrichtung zum drahtlosen Empfangen von Daten,
die für
eine Weiterverarbeitung durch die Steuereinrichtung zum Ansteuern
des ersten und/oder des weiteren Aktuators geeignet sind. Auf diese
Weise können
batterielose Sensoren im Umfeld der Bremsvorrichtung zur Abstimmung
der Bremskraft eingesetzt werden. Weiterhin kann die Vorrichtung
bedarfsweise eine RFID-Sendeeinrichtung umfassen, die zum Senden von
Signalen ausgebildet ist, die beispielsweise eine Warnung des Fahrers
bei defekter Bremse, Betriebsdaten für weitere Steuergeräte oder
dergleichen mehr umfassen.
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Eine
gleichmäßig auf
den abzubremsenden Gegenstand wirkende Bremskraft wird erreicht,
wenn die Vorrichtung vorteilhaft zwei Zusatzreibglieder umfasst,
die jeweils dazu ausgebildet sind, mit dem beweglich angeordneten
Gegenstand flächenhaft
in Kontakt gebracht zu werden und gegenüber den zwei Reibgliedern,
auf der diesen gegenüber
abgewandten Fläche
des beweglich angeordneten Gegenstands angeordnet sind.
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Für eine Ausregelung
der von den beiden Keilplatten auf den abzubremsenden Gegenstand ausgeübten Normalkraft
umfasst die Vorrichtung zumindest eine erste Bremskraft-Messeinrichtung
zum Erfassen der Bremskraft, die von einem aus dem ersten Reibglied
und dem ersten Zusatzreibglied gebildeten ersten Reibgliedpaar auf
den beweglich angeordneten Gegenstand ausgeübt wird und/oder eine zweite
Bremskraft-Messeinrichtung zum Erfassen der Bremskraft, die von
einem aus dem zweiten Reibglied und dem zweiten Zusatzreibglied
gebildeten zweiten Reibgliedpaar auf den beweglich angeordneten
Gegenstand ausgeübt
wird. Zur schnellen Umsetzung der Messwerte sind die erste Bremskraft-Messeinrichtung
und/oder die zweite Bremskraft-Messeinrichtung zweckmäßig dazu
ausgebildet, Daten, die Bremskraft-Messwerte repräsentieren,
an die Steuereinrichtung weiterzuleiten.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
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.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme
der beigefügten
Figuren näher
erläutert,
von denen
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Keilbremse
im nicht betätigten
Zustand zeigt,
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2 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Keilbremse
in einer Betriebsbremssituation zeigt,
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3 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Keilbremse
in einer Feststellbremssituation zeigt,
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4 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungselements
für eine
elektromechanische Keilbremse zeigt,
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5 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungselements
für eine
elektromechanische Keilbremse zeigt,
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6 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungselements
für eine
elektromechanische Keilbremse zeigt, und
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7 ein
Blockschaltbild einer elektromechanischen Betriebseinheit einer
erfindungsgemäßen Keilbremse
zeigt.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße elektromechanische
Keilbremse 100 in einer schematischen Darstellung. Die
elektromechanische Keilbremse ist zum Abbremsen eines gegenüber der Bremse
beweglich angeordneten Gegenstands 12 ausgebildet. In der 1 ist
die Bremse im nicht betätigten
Zustand dargestellt; der Gegenstand 12 ist daher gegenüber den
Komponenten der Bremse 100 frei beweglich.
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Die
selbstverstärkende
Einrichtung der Bremse 100 wird aus der Grundplatte 1,
den Übertragungselementen 6,
einer ersten als Keilplatte ausgestalteten Abstützeinrichtung 2 und
einer zweiten als Keilplatte ausgestalteten Abstützeinrichtung 7 gebildet.
Auf den Keilplatten 2 und 7 ist jeweils eines
von zwei Reibgliedern 3 bzw. 8 aufgebracht. Die
Grundplatte 1 dient als dritte Abstützung bei der Übertragung
von Kräften
auf die beiden Reibglieder 3 und 8. Die Übertragung
der Kräfte
erfolgt über Übertragungselemente 6,
die jeweils im Bereich der Keilflächen zwischen den Keilplatten 2 bzw. 7 und
der Grundplatte 1 angeordnet sind. An jeder der Keilplatten 2 bzw. 7 ist
eine Antriebseinrichtung zum Bewirken einer Verschiebung der Keilplatten
gegenüber der
Grundplatte 1 vorgesehen. Jede der Antriebseinrichtungen
umfasst einen Antrieb 5 bzw. 10 mit einem zugehörigen Übertragungselement 4 bzw. 9.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass der Begriff "umfassen", soweit er in dieser
Beschreibung verwendet wird, generell das Vorhandensein von Merkmalen,
wie z.B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und
dergleichen mehr angibt, ohne das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher
Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen auszuschließen.
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Bei
gewissen Reibpaarungen besitzt der Werkstoff zur Ausbildung der
Reibglieder genügende mechanische
Festigkeit um die Reibglieder einstückig mit den Abstützeinrichtungen
auszuführen.
Hierdurch können
die Keilbremsen kostengünstig
hergestellt werden.
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Im
gelösten,
d.h. nicht betätigten
Zustand der Bremsvorrichtung 100, üben die Reibglieder 3 bzw. 8 keine
Kräfte
auf den beweglich angeordneten Gegenstand 12 aus. Die Reibglieder
können
hierbei entweder beabstandet zum Gegenstand 12 angeordnet sein
oder diesen berühren.
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Gegenüber den
Reibelementen 3 und 8 sind ein oder mehrere zusätzliche
Reibglieder 13a und 14a angeordnet, die vorzugsweise
auf ihnen zugeordneten Abstützeinrichtungen 13 und 14 angebracht sind.
Die Zusatzreibglieder bilden zusammen mit den Abstützeinrichtungen 13 und 14 einen
Bremssattel, der sich bei einer Betätigung der Bremse vermittelt durch
die Bewegung der Reibglieder 3 und 8 parallel zu
diesen an den beweglich angeordneten Gegenstand 12 anlegt.
Die dies an der den Reibgliedern 3 und 8 abgewandten
Seite, d.h. der Gegenseite, des beweglichen Gegenstands 12 erfolgt,
wird auf beide sich gegenüberliegende
Seiten des Gegenstands 12 in etwa der selbe Druck ausgeübt, so dass
sich die Querkräfte
gegenseitig aufheben und im Ergebnis nur die Verzögerungskräfte auf
den Gegenstand 12 einwirken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Zusatzreibglieder 13a und 14a individuell
mit den von den einzelnen Reibgliedern 3 und 8 ausgeübten Normalkräften gekoppelt.
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Die
schematische Darstellung der 2 zeigt
die Bremsvorrichtung 100 der 1 bei einer Betriebsbremsung.
Unter Betriebsbremsung wird ein Zustand verstanden, bei dem die
Bewegungsrichtung des beweglich angeordneten Gegenstands 12 gegenüber der
Reibgliederanordnung bekannt oder vorhersehbar ist. Als Bewegungsarten
sind beispielsweise Drehbewegungen des Gegenstands 12 um eine
Drehachse, aber auch lineare Bewegungen des Gegenstands 12 möglich. Bei
einer Drehbewegung, wie sie z. B. bei Radbremsen von Fahrzeugen üblich ist,
kann die Bewegung durch die Betriebsart des abzubremsenden Gegenstands
ermittelt werden. Bei einem Fahrzeug wird dies beispielsweise über dessen
Fahrtrichtung, wie Vorwärts-
oder Rückwärtsfahrt vermittelt.
Die Erfassung der Fahrtrichtung kann z.B. mittels eines richtungsabhängigen Drehzahlsensors, ABS-Sensor
oder dergleichen erfolgen.
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In
der 2 wird angenommen, dass der beweglich angeordnete
Gegenstand 12 eine Bewegung relativ zu den Reibgliedern 3 und 8 in
Pfeilrichtung ausführt.
Bei linearen Bewegungen entspricht dies einer Verschiebung des Gegenstands 12 nach rechts,
bei rotierender Bewegung liegt im Bereich der Reibglieder eine stationäre Relativbewegung
des Gegenstands nach rechts vor.
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Zum
Abbremsen des Gegenstands wird zumindest einer der Aktuatoren 5 oder 10 derart
betätigt,
dass die mit ihm über
das zugehörige Übertragungselement 4 bzw. 9 verbundene
Keilplatte 2 bzw. 7 in Richtung der Bewegung des
Gegenstands 12 verschoben wird. Die Übertragungselemente sind zweckmäßig als
mechanische Verbindungen 4 bzw. 9 ausgeführt, die
z. B. eine Rotationsbewegung des jeweiligen Aktuators in eine translatorische
Bewegung umsetzen. Hierzu können
die Übertragungselemente
beispielsweise als Spindelantriebe ausgebildet sein, die vorzugsweise
ein großes Übersetzungsverhältnis bieten,
um kleine Drehmomente der Antriebe in hohe axiale Kräfte zum
Verstellen der Keilplatten 2 bzw. 7 zu übersetzen.
Andere, dem Fachmann zweckmäßig erscheinende Übertragungselemente
können
ebenfalls verwendet werden.
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Da
die Keilplatte im Bereich ihrer Keilflächen auf einem oder auf mehreren Übertragungselementen 6 gelagert
ist, führt
die Verschiebung zu einem Abrollen der Keilflächen auf den, bevorzugt als
Kugeln, Walzen oder Rollen ausgebildeten Übertragungselementen. Hierdurch
wird die Keilplatte auch in Richtung des abzubremsenden Gegenstands
verlagert. Das Übertragungselement 6 wird
durch den Abrollvorgang ebenfalls etwas in die Verschieberichtung
der Keilplatte mitbewegt, wodurch es eine Rollbewegung auf einer
der, auf der Grundplatte 1 ausgebildeten Keilflächen ausführt. Diese
Rollbewegung entlang der Keilfläche
hebt das Übertragungselement 6 in
Richtung des abzubremsenden Gegenstands 12 an, wodurch
die Keilplatte zusätzlich
in Richtung des Gegenstands 12 verlagert wird.
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Die
Verschiebung der Keilplatte durch den Aktuator wird fortgesetzt,
bis deren Reibbelag (Reibglied) an der Oberfläche des Gegenstands 12 angreift,
d.h. auf dessen Oberfläche
drückt.
Aufgrund der Bewegung des Gegenstands 12 relativ zum Reibbelag,
wird der Reibbelag wegen der zwischen beiden entstehenden Reibungskraft
mitgeführt,
wodurch eine weitere Verlagerung der Keilplatte gegenüber den Übertragungselementen 6 und
der Grundplatte 1 bewirkt wird. Diese Verschiebung führt auch
zu einer weiteren Verlagerung des Reibglieds in Richtung des abzubremsenden
Gegenstands 12, wodurch sich der Druck auf diesen verstärkt. Die
hiermit verbundene Erhöhung
der auf den Gegenstand 12 ausgeübten Normalkraft führt zu einer
Erhöhung
der Reibungskraft zwischen Reibbelag und Gegenstand 12.
Aufgrund dieses Selbstverstärkungseffekts
kann die von dem Aktuator einzubringende Kraft geringer als die für eine Abbremsung
notwendige Normalkraft sein.
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Für eine volle
Bremswirkung müssen
beide Keilplatten 2 und 7 gleichmäßig, d.h.
im Wesentlichen gleichzeitig an die entsprechende Oberfläche des
Gegenstands 12 verlagert werden. Dies kann durch synchrone
Steuerung beider Aktuatoren 5 und 10 mittels einer
nicht in der Figur dargestellten Steuereinrichtung realisiert werden.
Ein Beispiel für
eine geeignete Steuereinrichtung ist in der 7 dargestellt
und wird weiter unten beschrieben. Die erfindungsgemäße elektromechanische
Bremsvorrichtung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieser Steuereinrichtung 202 beschränkt. Vielmehr
können
auch andere, beispielsweise im Stand der Technik bekannte Steuereinrichtungen
zur Synchronsteuerung der Keilplatten verwendet werden.
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Die
Verzögerungswirkung
der Bremsvorrichtung wird erhöht,
indem parallel zu den Reibgliedern 3 und 8 Zusatzreibglieder 13a und 14a,
wie oben angegeben, Druck auf die Gegenseite des Gegenstands 12 ausüben. Üblicherweise
ist die Bremsvorrichtung 'schwimmend' gegenüber dem
Gegenstand 12 gelagert, womit ausgedrückt wird, dass die Zusatzreibglieder 13a und 14a relativ
zur Grundplatte 1 eine feste Position einnehmen. Die Verlagerung
der Keilplatten 2 und 7 gegenüber der Grundplatte führt somit
auch zu einer Verlagerung der Grundplatte 1 weg vom Gegenstand 12,
wodurch die Zusatzreibglieder 13a und 14a auf
die Gegenseite des Gegenstands 12 hinbewegt werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist
der von den Reibgliedern 13a und 14a sowie den
Abstützeinrichtungen 13 und 14 gebildete
Bremssattel geteilt ausgeführt,
so dass sich die auf die Abstützeinrichtung 13 und
Reibglied 13a ausgeübte
Druckkraft von der auf die Abstützeinrichtung 14 und
Reibglied 14a ausgeübten
Druckkraft unterscheiden kann. Damit wird einerseits verhindert, dass
der Bremssattel bei eventuell von den beiden Keilplatten 2 und 7 ungleichmäßig stark
ausgeübten Bremskräften (bzw.
Normal- oder Druckkräften)
ungleichmäßig beansprucht
wird. Zum anderen könnte eine
Normakraftmessung bei einem einteiligen Sattel nur als Mittelwertmessung
der von den beiden Keilplatten 2 und 7 aufgebrachten
Normalkräften
durchgeführt
werden. Die Teilung des Sattels ermöglicht, dass jeder Keilplatte
ein eigener Normalkraftsensor (nicht gezeigt) zugeordnet werden
kann. Dieser misst jeweils ausschließlich die von der ihm zugeordneten Keilplatte
ausgeübte
Normalkraft. Eine Teilung des Bremssattels erlaubt daher in Verbindung
mit einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung eine detailliertere
Regelung der Normalkraft durch die beiden Aktuatoren 5 und 10.
Im Idealfall weist der Bremssattel genauso viele individuelle Zusatzreibglieder
auf, wie ihm gegenüber
Keilplatten angeordnet sind.
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Bei
Ausfall einer der Aktuatoren oder seiner Ansteuerung würde im vorgestellten
Beispiel nur eines der beiden Reibglieder 3 oder 8 gegen
den abzubremsenden Gegenstand 12 gedrückt. Die Bremskraft würde hierdurch
merklich verringert. In einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist daher
ein Verbindungselement 11 vorgesehen, das die beiden Keilplatten
im Betriebsbremszustand unabhängig von
einer Einwirkung der beiden Aktuatoren in einem im wesentlichen
konstanten Abstand zueinander hält,
der regelmäßig dem
Abstand der beiden Keilplatten im Ruhezustand, d.h. dem Zustand
der Nichtbetätigung
der Bremsvorrichtung, entspricht.
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In
der schematischen Darstellung von 3 ist die
Bremsvorrichtung 100 der 1 in einer
Feststellbremssituation gezeigt. Die Verlagerung der Keilplatten 2 und 7 erfolgt
wie oben mit Bezug auf die Betriebsbremssituation beschrieben, jedoch
mit dem Unterschied, dass die Keilplatten nicht gleichläufig sondern
so gegenläufig
zueinander verlagert werden, dass sich der Abstand zwischen ihnen
vergrößert. Hierdurch
wird eine Momentenkompensation am Gegenstand 12 erreicht,
d.h. alle in der Bewegungsebene des Gegenstands 12 auftretenden
Bewegungsmomente werden von der Bremsvorrichtung kompensiert.
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Erreicht
wird dies, indem die beiden Keilplatten gegensinnig bzw. gegenläufig aus
der Ruhelage verschoben werden d.h. mit Bezug auf die Bewegungsebene
des Gegenstands 12 in entgegen gesetzte Richtungen verschoben
werden. Wie bei der gleichläufigen
Betriebsbremssituation führt
die gegenläufige
Verschiebung ebenfalls zu einem Abrollen der Keilflächen an
den Übertragungselementen
und vermittelt hierüber
zu einer Verlagerung der Reibbeläge 3 und 8 (und
falls vorhanden der Zusatzreibbeläge 13a und 14a)
zum Gegenstand 12. Anders als in der Betriebsbremssituation
führt eine
Verschiebung des Gegenstands 12 (in der 3)
nach links zu einer Selbstverstärkung
an Keilplatte 2 und Reibbelag 3, eine Verschiebung
des Gegenstands 12 in entgegen gesetzter Richtung zu einer
Selbstverstärkung an
Keilplatte 7 und Reibbelag 8. Die ge zeigte Bremsstellung
verhindert damit, dass sich der ruhende Gegenstand bedingt durch äußere Einflüsse bewegen kann.
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Die
dargestellte Bremsstellung kann über
die Aktuatoren 5 und 10 herbeigeführt werden.
Da die Reibglieder 3 und 8 jedoch mit einem bestimmten Druck
auf den Gegenstand 12 einwirken müssen um diesen sicher festzuhalten,
werden die Übertragungselemente 4 und 9 zwischen
den Aktuatoren 5 bzw. 10 und den zugeordneten
Keilplatten 2 bzw. 7 mit der permanenten Haltekraft
beaufschlagt und leiten diese auf die Aktuatoren weiter, wodurch
diese stark belastet werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verbindungselement 11 verwendet,
das zwischen den beiden Keilplatten 2 und 7 angeordnet
ist und diese in der Feststellbremssituation in einem Abstand auseinander
hält, der
regelmäßig größer ist
als der Abstand beider Keilplatten im Ruhezustand. Damit ist sichergestellt,
dass die beiden Keilplatten an dem Gegenstand 12 unter
einem bestimmten Druck anliegen.
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Das
Verbindungselement 11 ist daher so ausgebildet, dass es
die beiden Keilplatten 2 und 7 je nach Bremssituation
in zwei unterschiedlichen Abständen
zueinander halten kann: einem ersten Abstand für die Betriebsbremsung und
einem zweiten Abstand für
eine Feststellbremsung. Der erste Abstand entspricht zweckmäßig dem
Abstand zwischen den Keilplatten im nicht betätigten Zustand (Ruhezustand)
der Bremse. Der zweite Abstand ist größer als der Abstand zwischen
den Keilplatten im Ruhezustand der Bremse und groß genug,
dass die hierdurch gegebene Verlagerung beider Keilplatten deren
jeweilige Reibglieder 3 und 8 gegen den Gegenstand 12 drückt.
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Das
Verbindungselement 11 wird bevorzugt als verstellbarer
Kolben, als verstellbarer Rastmechanismus oder als verstellbare
Keilanordnung ausgeführt.
Vorteilhaft kann das Verbindungselement 11 aus einer oder
mehrerer Kombinationen dieser Einrichtungen gebildet sein.
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In
der 4 ist ein Rastmechanismus 30 zur Verwendung
in einem erfindungsgemäßen Verbindungselement 11 dargestellt.
Der Mechanismus besteht aus zwei gleichen, punktsymmetrisch angeordneten
Verrastungselementen 32, die jeweils um eine Achse 31 drehbar
gelagert sind. Jedes Rastelement 32 wird mittels einer
Rückstelleinrichtung,
z.B. einer Zugfeder 33, gegen einen Anschlag 35 geführt. Der Anschlag 35 ist
vorzugsweise an der Keilplatte 2 bzw. 7 angebracht,
der das jeweilige Verrastungselement zugeordnet ist. Über einen
Elektromagneten 34 kann das Verrastungselement 32 aus
der in der 4 dargestellten Grundstellung
gebracht werden, so dass sich die Verriegelungselemente 32 voneinander
weg bewegen und der durch die ineinander greifende Verzahnung der
Verriegelungselemente gebildete Formschluss aufgelöst wird.
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In
diesem Zustand können
die beiden Keilplatten 2 und 7 nun relativ zueinander
verschoben werden. Beschränkt
sich die Ausbildung des Verbindungselements 11 auf den
dargestellten Rastmechanismus 30, so kann die relative
Verschiebung der Rastelemente durch die Eigenbewegung der Keilplatten 2 und 7 oder
aktiv über
die Aktuatoren 5 und 10 erfolgen. Während der
erste Abstand bei gelöstem Rastmechanismus
durch Rückkehr
der Keilplatten in die Ruhestellung eingestellt werden kann, wird
der zweite Abstand zweckmäßig durch
Auseinanderziehen der Keilplatten mithilfe der Aktuatoren 5 und 10 bewirkt.
Nach erfolgter Einstellung des jeweils gewünschten Abstands, gibt der
Elektromagnet 34 das Verriegelungselement wieder frei,
worauf es von dem Rückstellelement 33 wieder
in die formschlüssige Grundstellung
geführt
wird und den eingestellten Abstand fixiert.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines Rastmechanismus ist in der 5 vorgestellt.
Bei diesem Rastmechanismus 40 wird ein an einer der Keilplatten
(z.B. Keilplatte 2) fest angebrachtes erstes Verrastungselement 41 in
einer Aussparung 42 der anderen Keilplatte (z.B. Keilplatte 7)
verschiebbar geführt.
An der anderen Keilplatte befindet sich ein zweites Verrastungselement 43,
das in fester räumlicher
Zuordnung zu dieser Keilplatte einen lösbaren Formschluss mit dem
ersten Verrastungselement ermöglicht.
Der Formschluss wird vorzugsweise über einander entsprechende
Verzahnungen oder ähnliche,
zueinander komplementäre
Geometrien ausgebildet. Die Komponente des zweiten Verrastungselements,
auf der die Verrastungsgeometrie ausgebildet ist, ist zweckmäßig gegenüber dem
ersten Verrastungselement so verschiebbar ausgebildet, dass die Geometrien
beider ineinander und auseinander geführt werden können. Vorzugsweise
erfolgt dies mittels eines Elektromagneten, ähnlich dem für den Rastmechanismus 30 verwendeten.
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6 zeigt
ein Beispiel für
eine verstellbare Keilanordnung 50 zur Verwendung in einem
erfindungsgemäßen Verbindungselement.
Die Anordnung umfasst zwei sich gegenüberliegende Keilelemente 51 und 52,
sowie eine Verstelleinrichtung 53. Die an einer Keilplatte
befestigte Verstelleinrichtung 53 ist so ausgebildet, dass
das an ihr befestigte Keilelement 52 (bezogen auf die Zeichnungskoordinaten der
Figur) nach oben und unten verlagert werden kann. Das gegenüberliegende
Keilelement 51 ist fest mit der anderen Keilplatte verbunden.
Eine Verlagerung des Keilelements 52 nach oben oder unten
führt zu
einer Gleitbewegung der Keilelemente entlang ihrer aneinander liegenden
Keilflächen.
Je nach Lage der Keilflächen
und Richtung der Verlagerung des Keilelements 52, werden
die beiden Keilelemente 51 und 52 und damit die
beiden Keilplatten 2 und 7 zueinander hin oder
voneinander weg bewegt. Hiermit kann eine stufenlose Verstellung
des Abstands zwischen den Keilplatten 2 und 7 erreicht
werden.
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Damit
sich die beiden Keilelemente und Keilplatten ohne äußere Einwirkung
aufeinander zu bewegen können,
kann das Verbindungselement 11 weiterhin auch ein Rückstellelement
umfassen, das innerhalb oder außerhalb
der Keilelemente 51 und 52 angeordnet sein kann.
Das Verbindungselement 11 kann ferner auch einen Rastmechanismus,
wie z.B. einen der beiden oben beschriebenen oder dergleichen aufweisen,
der zumindest eine Verrastung in dem ersten und/oder dem zweiten
Abstand ermöglicht.
Der Rastmechanismus kann zwischen den beiden Keilele menten 51 und 52 wirkend
angebracht sein; in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Rastmechanismus jedoch zwischen dem Keilelement 51 und
der zugehörigen
Keilplatte 7 wirkend angebracht. In einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstelleinrichtung so ausgebildet,
dass sie auch bei eingerastetem Rastmechanismus eine stufenlose Verstellung
zumindest in kleinen Bereichen zulässt. Hiermit kann eine Feinregulierung
der Bremskraft erreicht werden.
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Alternativ
zu den in den Figuren dargestellten Mechanismen kann der Abstand
zwischen den Keilplatten 2 und 7 auch mittels
eines verstellbaren Kolbens, z.B. einem (doppelseitigen) Hubkolben
eingestellt werden. Der Hubkolben kann dabei als elektromechanischer
Linearantrieb ausgeführt
werden, der eine stufenlose oder schrittweise Verstellung ermöglicht.
Aber auch hydraulische Antriebe oder dergleichen können eingesetzt
werden.
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Ein
aktives Verbindungselement, d.h. ein Verbindungselement das ohne
Einwirkung äußerer Kräfte von
sich aus den Abstand zwischen den beiden Keilplatten 2 und 7 verstellen
kann, verbessert die Betriebssicherheit und Regelgüte der Bremsvorrichtung 100.
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Im
synchronen bzw. gleichläufigen
Modus (siehe 2) bewegen sich beide Keilplatten 2 und 7 parallel
entweder in oder entgegen der Bewegungsrichtung des abzubremsenden
Gegenstands 12. Um eine selbstverstärkende Wirkung zu erzielen,
erfolgt die Verstellung der Keilplatten 2 und 7 vorteilhaft
in Bewegungsrichtung des Gegenstands 12. Hierdurch wird
ein maximales Bremsmoment erreicht. Der konstante Abstand zwischen
den Keilplatten 2 und 7 verhindert, dass eine
der Keilplatten früher
oder stärker an
den Gegenstand 12 gedrückt
wird als die andere. Damit wird eine gleichmäßig über die Reibglieder verteilte
Normalkraft erzielt. Bei Verwendung eines aktiven Verbindungselements 11 kann
der Abstand jeweils so adaptiert werden, dass Herstellungstoleranzen
in der Dicke und Ausfor mung der Keilplatten und/oder der Reibbeläge ausgeglichen
werden.
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Im
gegenläufigen
Modus (siehe 3) bewegen sich die Keilplatten 2 und 7 entweder
aufeinander zu oder voneinander weg. Unabhängig davon bildet sich in beiden
Fällen
nur an einer der Keilplatten eine Selbstverstärkung aus. Nämlich an
der, die in die Bewegungsrichtung des Gegenstands 12 verschoben
wird. Dennoch trägt
auch die andere Keilplatte zur Abbremsung bei, wenn auch durch den
Aktuator eine höhere
Kraft eingebracht werden muss um dasselbe Bremsmoment zu erreichen.
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Der
Vorteil des gegenläufigen
Modus liegt bei einer Betriebsbremssituation jedoch vor allem darin,
dass für
jede der Bewegungsrichtungen des abzubremsenden Gegenstands 12 zumindest
an einem Reibbelag unverzüglich
eine Selbstverstärkung
eintritt, und somit einer Bewegungsumkehr vorbeugt werden kann.
Eine Rückkehr
in die Normalstellung, wie im gleichläufigen Betriebsmodus, ist im
gegenläufigen
Modus zum Erzielen einer Selbstverstärkung nicht erforderlich. Damit
wird eine hohe Regelgüte
der Bremsvorrichtung erreicht, die insbesondere bei Werkzeugmaschinen
und Baumaschinen gefordert ist.
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In
der Feststellbremssituation wird der Gegenstand 12 im Stillstand
gehalten. Sollte der Gegenstand 12 ein Bewegungsmoment
entfalten, beispielsweise durch äußere Einflüsse oder
mittels eines Antriebs, so kann, je nachdem in welche Richtung das Moment
wirkt, die eine oder die andere Keilplatte im gegenläufigen Betriebsmodus
unmittelbar eine Selbstverstärkung
aufbauen und eine Bewegung unterbinden. In einer Parkbremssituation
kann ein Kfz somit sicher vor einem Vorwärts- oder Rückwärtsrollen gesichert im Stillstand
gehalten werden. Bei Verwendung eines Rastmechanismus im Verbindungselement 11 kann
der gegenläufige
Modus ohne äußere Energiezufuhr
aufrechterhalten werden, so dass der Gegenstand 12 auch
bei Störung
der Energiezufuhr sicher im Stillstand gehalten werden kann.
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Das
Verbindungselement kann im Hinblick auf bestimmte Sicherheitsanforderungen
ausgelegt werden. Beispielsweise kann der Keilmechanismus von 6 so
ausgeführt
werden, dass die Keilplatten 51 und 52 energielos,
z. B. über
eine Druckfeder, auseinandergedrückt
werden. Bei einem Ausfall der beiden Aktuatoren würde so eine
Bremsung ausgelöst.
Dies wird I. A. als fail-safe Modus bezeichnet. Umgekehrt kann auch
ein ungewolltes Blockieren der Bremse unterbunden werden, wenn sich
die Bremse energielos öffnen
lässt.
Hierzu umfasst der Keilmechanismus 50 vorteilhaft ein mechanisches
Rückstellelement,
vorzugsweise eine Rückstellfeder.
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Bei
Ausfall eines der beiden Aktuatoren 5 oder 10 kann
mithilfe des Verbindungselements 11 eine volle Bremskraft
erreicht werden, indem dieses die beiden Keilplatten in einem für den gleichläufigen Betriebsmodus
geeigneten Abstand hält.
Die zweite Keilplatte wird sozusagen an die erste Keilplatte angedockt.
Damit werden beide Keilplatten 2 und 7 gleichzeitig
von dem noch funktionsfähigen
Aktuator 10 oder 5 verlagert.
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Das
Blockschaltbild der 7 zeigt eine elektromechanische
Betriebseinheit 200 einer erfindungsgemäßen Keilbremse. Die elektromechanische Betriebseinheit
umfasst eine Steuereinrichtung 202, Aktuatoren 5 und 10 zum
Verschieben der Keilplatten 2 und 7 der Bremsvorrichtung 100 und
einen Aktuator 53 des Verbindungselements 11.
Letzterer kann im Falle der Rastmechanismen 30 und 40 den
bzw. die Elektromagneten 34 umfassen. Bei der in 6 dargestellten
Ausführungsform
umfasst der Aktuator auch die Verstelleinrichtung 53.
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Die
Steuereinrichtung empfängt
Eingangssignale von einer nicht dargestellten Eingabeeinrichtung,
die beispielsweise ein Bremspedal und einen Handbremshebel umfassen
kann. Die Eingabeeinrichtung kann, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen,
jedoch auch übliche
Eingabeeinrichtungen einer Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise
eine Tastatur, eine Maus usw. umfassen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die elektromechanische Betriebseinheit 200 eine
Funkschnittstelle 201, zum drahtlosen Empfang von Daten.
Die Funkschnittstelle ist vorzugsweise als RFID-Empfänger
ausgebildet, das den batterielosen Betrieb von Sensoren im Umfeld
der Bremsvorrichtung 100 ermöglicht. Mit den Sensoren können wichtige,
die Bremsung des Gegenstands 12 beeinflussende Daten erfasst
und an den RFID-Empfänger 201 weitergeleitet
werden. Bei Einsatz der Bremsvorrichtung 100 in einem Fahrzeug
lassen sich hiermit Parameter, wie Reifentyp, Fülldruck, Temperatur und dergleichen
mehr erfassen. Diese Parameter werden in Form von Daten an die Funkschnittstelle 201 übertragen,
von wo sie an die Steuereinrichtung 202 weitergeleitet
werden. In der Steuereinrichtung werden die Parameter in Verbindung
mit weiteren Sensordaten, z.B. von Normalkraftsensoren am Bremssattel zur
Bestimmung einer aktuellen Bremskraft, und Daten der Eingabeeinrichtung
zu Ausgangssignalen weiterverarbeitet, die zur Ansteuerung der Aktuatoren 5, 10 und 53 dienen.
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Neben
einer RFID-Empfangseinrichtung kann die Funkschnittstelle 201 auch
eine RFID-Sendeeinrichtung umfassen. Eine solche Sendeeinrichtung
gestattet die Übertragung
von Daten an andere Einrichtungen, z.B. weitere Steuereinrichtungen
und Fahrassistenzsysteme eines Fahrzeugs. Insbesondere können bei
einer defekten Bremse hiermit Warnmeldungen an den Bediener einer
mit der Bremse ausgestatten Maschine, beispielsweise den Fahrer
eines Fahrzeugs ausgegeben werden. Die RFID-Sendeeinrichtung ermöglicht jedoch auch die drahtlose Übertragung
von Betriebsdaten der Bremse an weitere Steuereinrichtungen der
Maschine bzw. des Fahrzeugs, die dort z.B. im Rahmen von Fahrassistenzsystemen
zur Steuerung des Verhaltens der Maschine weiterverarbeitet werden.
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Die
Steuereinrichtung 202 kann zentral für mehrere Bremsvorrichtungen 100 oder
lokal zur Steuerung nur einer Bremsvorrichtung 100 ausgebildet
sein. Vorzugsweise ist die Steuer einrichtung lokal ausgebildet,
wobei der lokalen Steuereinheit 202 in diesem Fall zweckmäßig eine
eigene, lokale RFID-Empfangseinrichtung 201 zugeordnet
ist und beide im Wesentlichen direkt an der Bremsvorrichtung angeordnet
sind. Somit können
die von der RFID-Empfangseinrichtung 201 empfangenen Daten direkt
an der Bremse verarbeitet werden, wodurch die elektromechanische
Betriebseinheit eine autarke Verarbeitung von Sensordaten ermöglicht.
Hierdurch kann jede Bremsvorrichtung 100 individuell (z.B.
für jedes
Rad eines Fahrzeugs getrennt) geregelt und an die nur diese Vorrichtung
betreffenden Parameter bzw. Parameteränderungen angepasst werden.
Ist beispielsweise bei nur einem Reifen eines Fahrzeugs der Fülldruck
zu hoch oder zu niedrig, so kann dies über RFID-verfügbare
Sensoren erfasst und ein Schiefziehen des Fahrzeugs durch radindividuell
angepasste Einzelradbremsung verhindert werden. Hierzu wertet die
Steuereinrichtung 202 die von der RFID-Empfangseinrichtung
weitergeleiteten Daten der lokalen Sensoren aus und regelt die Bremskraft für das Rad
entsprechend nach.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Bremse 100 selbständig auf
bestimmte von der RFID-Empfangseinrichtung 201 empfangene
Signale bzw. Daten reagieren. Beispielsweise kann die Bremse bei
einem nicht zugelassenen Reifentyp eine Feststellbremsung ausführen und
eine Bewegung des Fahrzeugs mit diesem Reifentyp verhindern.
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Um
eine hohe Regelgüte
der Bremsvorrichtung 100 sicherzustellen, ist eine Messeinrichtung vorgesehen,
die Normalkräfte
erfassen, die von den sich am Gegenstand 12 gegenüberliegenden
Reibgliedern auf den Gegenstand 12 ausgeübt werden. Vorzugsweise
umfasst die Messeinrichtung hierfür je eine Bremskraft-Messeinrichtung
für jedes
sich gegenüberliegende
Paar von Reibgliedern. Die Bremskraft-Messeinrichtungen sind jeweils
ausgebildet die erfassten Normalkräfte in ein elektrisches Signal
umzuwandeln und dieses an die Steuereinrichtung 202 zur
Weiterverarbeitung weiterzuleiten. Um die Komplexität der Steuereinrichtung 202 gering
zu halten, weisen die elektrischen Signale bevorzugt eine digitale
Signalform auf.
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Die
getrennt erfassten Normalkräfte
gestatten es der Steuereinrichtung 202 die Verlagerung
der Keilplatten 2 und 7 insbesondere unter Verwendung eines
erfindungsgemäßen Verbindungselements 11 getrennt
zu steuern. So können
Unterschiede in den Reibzahlen zwischen den einzelnen Reibgliedern und
dem Gegenstand 12 ausgeglichen werden. Vor allem kann jedoch
im gegenläufigen
Betriebsmodus eine Feinregelung der Bremskraft erreicht werden, die
auch bei unmittelbarer Bewegungsumkehr des Gegenstands, z.B. nach
Auflaufen auf eine Prallplatte, keine Unterbrechung der Bremskraft
aufkommen lässt.
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Eine
erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 100 kann
in einer Reihe unterschiedlicher Einsatzgebiete Verwendung finden,
vorzugsweise bei Bremsanlagen für
Werkzeugmaschinen und Fahrzeugen, aber auch bei Bremsvorrichtungen
für jegliche
Arten von Maschinen mit rotatorischen und translatorischen Antrieben.
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Bei
Werkzeugmaschinen hoher Regel- und Fertigungsgüte dürfen die Güteanforderungen nicht durch
eine schlecht geregelte Abbremsung des Werkzeugs und oder Werkstücks relativiert
werden. Insbesondere die Möglichkeit
einer ununterbrochenen Bremskraft auch bei Bewegungsumkehr erlaubt Regel-
und Fertigungsgüte
auf hohem Niveau.
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Bei
Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen, wird mit
einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 eine
hohe Bremskraft verbunden mit einer nach zwei Bewegungsrichtungen sichernden
Feststellbremse erzielt.
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- 1
- Grundplatte
- 2
- erste
Abstützeinrichtung/Keilplatte
- 3
- Reibglied
- 4
- Übertragungselement
Aktuator zu Keilplatte
- 5
- Aktuator
- 6
- Übertragungselement
Keilplatte zu Grundplatte
- 7
- zweite
Abstützeinrichtung/Keilplatte
- 8
- Reibglied
- 9
- Übertragungselement
Aktuator zu Keilplatte
- 10
- Aktuator
- 11
- Verbindungselement
- 12
- beweglich
angeordneter Gegenstand
- 13
- Abstützeinrichtung
für Zusatzreibglied
- 13a
- Zusatzreibglied
- 14
- Abstützeinrichtung
für Zusatzreibglied
- 14a
- Zusatzreibglied
- 30
- Rastmechanismus
- 31
- Achse
des Verrastungselements
- 32
- Verrastungselement
- 33
- Rückstellelement
- 34
- Elektromagnet
- 35
- Anschlag
für Verrastungselement
- 40
- Rastmechanismus
- 41
- erstes
Verrastungselement
- 42
- Aussparung
- 43
- zweites
Verrastungselement
- 50
- verstellbare
Keilanordnung
- 51
- erstes
Keilelement
- 52
- zweites
Keilelement
- 53
- Verstelleinrichtung/Aktuator/Elektromagnet
- 200
- elektromechanische
Betriebseinheit
- 201
- Funkschnittstelle/RFID-Empfangseinrichtung
- 202
- Steuereinrichtung