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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Reibungsbremse mit
einem Stellantrieb, mit einem Bremsbelag und mit einer Linearführung mit
wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren, Laufbahnen für Wälzkörper aufweisenden
Führungselementen
und dazwischen liegenden Wälzkörpern sowie
einem zwangsgeführten
Käfig für die Wälzkörper.
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Gemäß der
DE 19 65 170 B2 bilden
bei einer Vollbelagscheibenbremse mit umlaufendem Bremsgehäuse, bei
der die Betätigungsvorrichtung
von den in einer radialen Ausnehmung des Bremsgehäuses angeordneten
und jeweils aus einem ringförmigen Bremsbelag
und einem ebenfalls ringförmigen Bremsbelagträger bestehenden
beiden Bremsringen, deren Bremsbeläge mit den radialen Wänden der
Ausnehmung des Bremsgehäuses
in Reibschluss bringbar sind, getrennt ausgebildet ist, die Betätigungsteile
derart eine geschlossene Baueinheit zwischen den Bremsbelagträgern, dass
ein Ein- und Ausbau der Bremsringe ohne Zerlegen der Betätigungsteile
und ohne Öffnung
des Bremsgehäuses möglich ist.
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Aus
der
DE 200 02 915
U1 ist eine Brems- und/oder Klemmvorrichtung für Führungen
mit einer steuerbaren Betätigungsvorrichtung
bekannt, die über
ein mittelbares Keilgetriebe mit einem einseitig an der Betätigungsvorrichtung
angeordneten Keilelement auf einen Brems- und/oder Klemmbacken einwirkt,
wobei die wirksame Keilfläche
des Keilelements des Keilgetriebes kurvenförmig verlaufend ausgebildet
ist. Dabei ist das Keilelement gegenüber dem Brems- und/oder Klemmbacken
sowie gegenüber
einer Einstellschraube über
Wälzkörper längsverschieblich
gelagert, wobei die Wälzkörper in
einem Lager- bzw. Führungsgehäuse angeordnet
sind, das gegenüber
einem feststehenden Grundkörper
der Brems- und/oder Klemmvorrichtung in Führungsrichtung über Federkraftelemente
federnd gelagert ist.
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Ein
Problem bei Linearführungen
besteht in der Wanderung des Käfigs
infolge von Gleitbewegungen der Wälzkörper. In verschiedenen Vorschlägen finden
sich daher zwangsweise geführte
Käfige.
Aus der
US 6 155 719
A ist beispielsweise eine Linearführung bekannt, bei der ein
Zahnradgetriebe die Bewegung des Käfigs synchronisiert. In der
DE 295 07 303 U1 ist
eine Linearführung
mit Führungselementen und
einem dazwischen angeordneten Käfig
mit Wälzkörpern gezeigt,
bei der an dem Käfig
zwei Vorsprünge
vorgesehen sind, die jeweils in eine Ausnehmung eines der beiden
Führungselemente
eingreifen. Durch die Vorsprünge
ist die Bewegung des Käfigs zwar
begrenzt, Maßnahmen
zur Verhinderung eines Gleitens der Wälzkörper sind in dieser Schrift
aber nicht aufgezeigt.
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Aus
der
US 4 961 649 A ist
eine Linearführung
mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren, Laufbahnen für Wälzkörper aufweisenden Führungselementen
und dazwischen liegenden Wälzkörpern sowie
einem Käfig
für die
Wälzkörper bekannt,
wobei die beiden Führungselemente
und der Käfig über ein
Hebelgetriebe miteinander in Verbindung stehen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Reibungsbremse zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Reibungsbremse der eingangs genannten Art gelöst, bei
der die beiden Führungselemente
und der Käfig über ein
Hebelgetriebe miteinander in Verbindung stehen, das ihre Relativbewegungen
synchronisiert und den Hub begrenzt, und wobei wenigstens ein Führungselement
mit dem Bremsbelag der Reibungsbremse verbunden ist und der Stellantrieb
auf das andere Führungselement
oder auf das Hebelgetriebe wirkt.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Reibungsbremse
besteht darin, dass der Käfig
bei einer Relativbewegung der Führungselemente
durch das Hebelgetriebe bewegt wird, wodurch sicher gestellt ist,
dass sich der Käfig
immer synchron zur Relativbewegung der Laufbahnen bewegt. Ein Wandern
des Käfigs
ist dadurch ausgeschlossen. Für
die Begrenzung des Hubs sind keine zusätzlichen Maßnahmen oder Teile erforderlich,
so dass sich der Einsatz eines Hebelgetriebes auch wegen der raumsparenden Bauweise
insbesondere für
den Kleinhubbereich eignet. Außerdem
wird das Abrollen der Wälzkörper auf den
Laufbahnen begünstigt,
so dass ein Gleiten der Wälzkörper weitestgehend
vermieden wird. Das Hebelgetriebe stellt somit eine einfache und
raumsparende Maßnahme
dar, eine Synchronisation der Bewegung der Führungselemente und des Käfigs mit
einer Hubbegrenzung zu kombinieren, da der Hub bei Hebelgetrieben
durch die Hebelgeometrie definiert werden kann.
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Dadurch
eignet sich die Reibungsbremse beispielsweise für den Einsatz im Fahrzeugbau,
wo sie als mechanischer Bremskraftverstärker fungiert und das Gleiten
der Wälzkörper auf
Rampen vermeidet. Der begrenzte Hub verhindert unter allen Umständen ein Überrollen
des Segmentendes. In einer bevorzug ten Anwendung üben die
Antriebselemente der Reibungsbremse eine Stellkraft oder ein Stellmoment
auf den wenigstens einen Hebel aus, wobei entweder beide Führungselemente
auf Bremsbeläge wirken
können
oder ein Führungselement
die Linearführung
ortsfest abstützt.
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In
einer konstruktiven Ausgestaltung des Hebelgetriebes ist wenigstens
ein Hebel vorgesehen, der an einem der Führungselemente oder dem Käfig schwenkbar
gehalten ist, und an dem anderen Führungselement und dem Käfig beziehungsweise
an beiden Führungselementen
ist ein Führungszapfen vorgesehen,
der in ein sich in der Längsrichtung
des Hebels erstreckendes Langloch insbesondere mit geringer Spielpassung
eingreift. Ohne weitere Elemente wird damit die gewünschte Zwangsführung des
Käfigs
erreicht. Die Langlöcher
begrenzen auch den Bewegungsspielraum der Führungszapfen, woraus sich die
Hubbegrenzung der Laufflächen
ergibt. Der über
den Gelenkzapfen gehaltene Hebel stellt eine einfache und kostengünstige Ausführung eines Hebelgetriebes
dar. Statt des Langlochs kann auch ein teleskopierbarer Hebel verwendet
werden.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
sind die Laufbahnen in eine Abfolge gleichmäßig rampenförmig ausgebildeter Segmente
unterteilt. Dadurch lässt
sich bei einer Relativbewegung der Führungselemente auch deren Abstand
zueinander verändern.
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Weiterhin
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der die Segmente kehlnutförmig
ausgebildet sind. Wenn die beiden angrenzenden Rampen die gleiche
Neigung aufweisen, kann der Abstand der Führungselemente zueinander durch
Bewegen des Wälzelements
in die eine oder andere Richtung in gleicher Weise verändert werden.
Bei unterschiedlichen Neigungen der beiden angrenzenden Rampen ergeben
sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse, beispielsweise
eine schnellere Zunahme des Abstandes bei einer steileren Rampe.
Die Segmente können
unmittelbar aufeinander folgen, wobei sich entlang der Laufbahnen
ein Nutgrund mit einem Grat abwechselt, die Segmente können aber
auch vereinzelt angeordnet sein.
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In
einer alternativen Ausführungsform
sind die Segmente sägezahnförmig ausgebildet,
wobei die Rampen der einen Laufbahn entgegengesetzt zu den Rampen
der anderen Laufbahn ausgebildet sind. Diese Ausführungsform
eignet sich für
Linearführungen,
bei denen die Bewegung der Wälzkörper nur
in einer Richtung erfolgt, um den Abstand der Führungselemente zueinander zu
verändern.
In der anderen Richtung kann der steile Rücken der Sägezahnform einen Anschlag für den benachbarten Wälzkörper bilden.
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Vorzugsweise
steigen die Rampen linear oder progressiv an, so dass sich der Abstand
der Führungselemente
zueinander bei einer gleichmäßigen Bewegung
entsprechend linear oder progressiv verändert.
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Weiter
bevorzugt ist eine Anwendungsform, bei der die Hebel mit Sensoren
zur Winkelerfassung versehen sind, deren Ausgangssignal zu Steuerungszwecken
eingesetzt werden kann.
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Nachfolgend
wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher auf
Ausführungsbeispiele
der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 eine
Linearführung
in einer Seitenansicht;
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2 eine
perspektivische Ansicht der Linearführung nach 1;
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3 eine
Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Linearführung nach 1;
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4 eine
Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Linearführung;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Linearführung nach 4 und
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6 eine
Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Linearführung nach 4.
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1 zeigt
schematisch eine Seitenansicht einer Linearführung mit einem oberen plattenförmigen Führungselement 12 und
einem unteren plattenförmigen
Führungselement 14,
die relativ zueinander bewegbar sind. Die Führungselemente 12, 14 weisen Laufbahnen 16 für dazwischen
liegende Wälzkörper 18 auf,
die in einem Käfig 20 drehbar
gehalten sind. Bei den Wälzkörpern 18 handelt
es sich beispielsweise um Kugeln oder Rollen.
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Die
Führungselemente 12, 14 und
der Käfig 20 sind
mit einem Hebelgetriebe 22 beweglich verbunden. Das Hebelgetriebe 22 weist
ein Verbindungselement in Form eines Hebels 24 auf. An
den Seitenflächen
der Führungselemente 12, 14 ist
jeweils ein Führungszapfen 26 und
an dem Käfig 20 ein Gelenkzapfen 28 vorgesehen
(1 und 2). Der Hebel 24 ist
mittels des am Käfig 20 vorgesehen
Gelenkzapfens 28 schwenkbar an dem Käfig 20 gehalten. Dazu
weist der Hebel 24 eine Gelenköffnung 30 auf, in
die der Gelenkzapfen 28 eingreift. Die an den beiden Führungselementen 12, 14 vorgesehenen Führungszapfen 26 greifen
jeweils mit geringer Spielpassung in ein Langloch 32 ein,
das sich in der Längsrichtung
des Hebels 24 erstreckt. In 2 ist schematisch
die Ausbildung der Linearführung
gezeigt, wobei ein zweiter Hebel 34 am gegenüberliegenden
Rand der plattenförmigen
Führungselemente 12, 14 vorgesehen
ist.
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In
einer dazu alternativen Ausführungsform ist
ein Hebel 124 an dem oberen Führungselement 12 schwenkbar
gehalten (siehe 3). Dazu ist an den Seitenflächen des
unteren Führungselements 14 und
an dem Käfig 20 jeweils
ein Führungszapfen 126 und
an dem oberen Führungselement 12 ein
Gelenkzapfen 128 vorgesehen. Selbstverständlich kann
der Gelenkzapfen 128 auch an dem unteren Führungselement 14 statt
an dem oberen Führungselement 12 vorgesehen
sein. In diesem Fall würde
das obere Führungselement 12 den
Führungszapfen 126 aufweisen.
Die an dem Käfig 20 und
dem unteren Führungselement 14 vorgesehenen
Führungszapfen 128 greifen
mit geringer Spielpassung in Langlöcher 132 ein, die
sich in der Längsrichtung
des Hebels 124 erstrecken.
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Bei
einer Relativbewegung der Führungselemente 12, 14 wird
der Käfig 20 mit
den Wälzkörpern 18 zwangsweise
bewegt, d. h. der Käfig 20 ist zwangsgeführt. Durch
die Synchronisation der Bewegung der Führungselemente 12, 14 und
der Käfigbewegung
befindet sich der Käfig 20 stets
an der gewünschten
Stelle. Ein Wandern des Käfigs 20 infolge von
Gleitreibung wird dadurch ausgeschlossen. Der Hub der Führungselemente 12, 14 ist
durch die Langlöcher 32, 132 begrenzt.
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Durch
Aufbringen eines Drehmoments an dem Hebel 24, 34, 124 kann
die Bewegung der Führungselemente 12, 14 ausgelöst werden.
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In 4 bis 6 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
gezeigt, bei der die Laufbahnen 16 der Führungselemente 12, 14 als
Abfolge rampenförmiger
Segmente 36 ausgebildet sind. Die Segmente 36 besitzen
einander entsprechende dachförmige Querschnitte.
Damit stellen sich die Segmente 36 als abwechselnde Folge
von Kehlnuten 38 mit zwischenliegenden Graten 40 dar.
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Die
Laufbahnen 16 sind so zueinander angeordnet, dass in einer
Mittelstellung der beiden Führungselemente 12, 14 die
tiefsten Stellen der Kehlnuten 38 und die Grate 40 jeweils
fluchtend zueinander liegen. In der in 4 gezeigten
Mittellage befinden sich die Wälzkörper 18 jeweils
mittig in den Kehlnuten 38 der Laufbahnen 16.
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Bei
einer Relativbewegung der Führungselemente 12, 14 rollen
die Wälzkörper auf
den geneigten Rampenflächen
der Segmente 36 ab, wodurch sich der Abstand der Führungselemente 12, 14 ändert. Die
Bewegung ist durch den Hebel 24 begrenzt, so dass ein Segment
nicht von dem ihm zugeordneten Wälzkörper überrollt
werden kann. In 6 ist eine der beiden möglichen
Endlagen gezeigt. Die andere Endlage befindet sich auf der anderen
Seite der in 4 gezeigten Mittellage, wobei
die symmetrische Dachform der Segmente zu einer entsprechend symmetrischen
Verlagerung in der entgegengesetzten Richtung der Relativbewegung
der Führungselemente
zueinander führt.
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Durch
die Möglichkeit,
den Abstand der beiden Führungselemente 12, 14 durch
rampenförmige Segmente 36 zu
verändern,
eignet sich die Linearfüh rung
für Reibungsbremsen
im Fahrzeugbau, um die Bremskraft mechanisch zu verstärken. Die
Stellglieder der Bremse können
z. B. senkrecht zu den Führungsbahnen
auf ein Führungselement
wirken, während
das andere Führungselement über einen Bremsbelag
auf ein bewegtes zu bremsendes Element wirkt. Der Antrieb kann aber
bei einem festgelegten Führungselement
auch auf den wenigstens einen Hebel erfolgen, der mit einem Sensor
zur Winkelerfassung versehen sein kann. Die beschriebene Linearführung ermöglicht eine
synchronisierte Bewegung der Führungselemente
wahlweise auch senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Führungsbahnen und
besteht aus einem Minimum einfacher Teile. Der Raumbedarf senkrecht
zu den Führungen
ist sehr klein.