DE102015219626A1

DE102015219626A1 - Kraftübertragungsvorrichtung und Bremsanordnung

Info

Publication number: DE102015219626A1
Application number: DE102015219626.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Wolfsteiner
Original assignee: Hochschule fur Angewandte Wss Muenchen; Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
Current assignee: Hochschule fur Angewandte Wss Muenchen; Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-04-13
Also published as: EP3359428A1; WO2017060282A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung (100), mit einem ersten und einem zweiten Federenergiespeicher (10, 20) und mit einer mechanischen Kopplung (30) der ersten und zweiten Federenergiespeicher (10, 20) miteinander, wobei die mechanische Kopplung (30) ein Hebelelement (33) aufweist mit einem ersten Ende (31) in Verbindung mit dem ersten Federenergiespeicher (10) und einem zweiten Ende (32) in Verbindung mit dem zweiten Federenergiespeicher (20) derart, dass bei gekoppelter Bewegung der ersten und zweiten Enden (31, 32) des Hebelelementes (30) über Kraftkopplung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern (10, 20) Energie übertragbar ist. Zur Bewegung sind das erste Ende (31) des Stabelementes (31) an eine erste Führung (41) und das zweite Ende (32) des Stabelementes (31) an eine zweite Führung (42) gekoppelt. Die ersten und zweiten Linearführungen (41, 42) liegen in einer Ebene und weisen nicht-parallele Erstreckungsrichtungen auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung und eine Bremsanordnung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Kraftübertragungsvorrichtung unter Verwendung von Federenergiespeichern sowie eine Bremsanordnung unter Verwendung der Kraftübertragungsvorrichtung.
Beim Einsatz mechanischer Kraftübertragungsvorrichtungen, zum Beispiel bei Spannvorrichtungen, wie sie z. B. bei Reibungsbremsen zum Einsatz kommen können, muss beim Betätigen eine bestimmte mechanische Arbeit verrichtet werden. Die verrichtete Arbeit geht beim umgekehrten Betätigungsvorgang, zum Beispiel dem Entspannen der entsprechenden Spannvorrichtung, teilweise oder vollständig verloren. Zwar sind verschiedene Mechanismen unter Verwendung von Federenergiespeichern bekannt, die zumindest teilweise eine Speicherung der verrichteten mechanischen Arbeit und deren Wiedereinspeisen bei einem umgekehrten Arbeitsvorgang ermöglichen, jedoch sind die dabei verwendeten Kraftübertragungs- und Energiespeichermechanismen vergleichsweise komplex aufgebaut und selbst verlustbehaftet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung und eine Bremsanordnung zu schaffen, die mit besonders einfachen Mitteln eine reversible und möglichst energieerhaltende Übertragung mechanischer Kräfte ermöglichen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Kraftübertragungsvorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 und bei einer Bremsanordnung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung geschaffen mit einem ersten und zweiten Federenergiespeicher und mit einer mechanischen Kopplung der ersten und zweiten Federenergiespeicher miteinander, wobei die mechanische Kopplung ein Hebelelement aufweist mit einem ersten Ende in Verbindung mit dem ersten Federenergiespeicher und einem zweiten Ende in Verbindung mit dem zweiten Federenergiespeicher derart, dass bei gekoppelter Bewegung der ersten und zweiten Enden des Hebelelementes über Kraftkopplung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern Energie übertragbar ist.
Insbesondere sind zur Bewegung das erste Ende des Hebelelementes an eine erste Führung und das zweite Ende des Hebelelementes an eine zweite Führung gekoppelt. Die ersten und zweiten Führungen liegen vorzugsweise in einer Ebene und/oder weisen nicht-parallele Erstreckungsrichtungen auf.
Die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung weist zur mechanischen Kopplung ein Hebelelement auf, durch welches mit besonders einfachen mechanischen Mitteln eine Kraftkopplung und ein Energieaustausch zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern erreicht werden. Dadurch wird ein besonders verlustfreier Kraft- und Energieübertrag zwischen den Federenergiespeichern möglich. Auf Grund des vereinfachten Aufbaus ist die Kraftübertragungseinrichtung vergleichsweise robust und daher zuverlässig in Betrieb. Auch können Montage und Wartung auf Grund der Vereinfachung des mechanischen Aufbaus mit weniger Aufwand erfolgen, als dies beim Einsatz von mechanisch gegeneinander beweglichen Teilen für die Kraftkopplung möglich wäre.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad stellt sich bei der Kraft- und Energieübertragung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern dadurch ein, dass gemäß der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung die ersten und zweiten Führungen insbesondere in einer Ebene liegen und/oder nicht-parallele Erstreckungsrichtungen aufweisen.
Das Hebelelement kann auch als Hebel, Stabelement oder Stab ausgebildet sein. Im Folgenden werden die Begriffe Hebelelement, Hebel, Stabelement und Stab synonym verwendet, solange nicht eine bestimmte Anwendung die besondere Unterscheidung erfordert.
Der zweite Federenergiespeicher kann auch einfach als zweiter und elastischer Energiespeicher bezeichnet werden und insbesondere gebildet werden von derjenigen Einrichtung, welche mit der Kraft- und Energiekopplung betrieben oder betätigt werden soll und welche auch allgemein als Kraftaufnahmeeinheit bezeichnet wird. Das heißt, dass in diesem Fall keine zusätzlichen Komponenten im zweiten und elastischen Energiespeicher außer denjenigen der Kraftaufnahmeeinheit ausgebildet sind.
Im Sinne der Erfindung können die erste und die zweite Führung separate und insbesondere materiell getrennte Einheiten sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Vielmehr sind erfindungsgemäß auch Ausführungsformen umfasst, bei welchen die erste und die zweite Führung als materiell nicht getrennte Einheiten ausgebildet sind, z. B. in materiell einstückiger Form. So können die Führungen und/oder das Hebelelement als Teil einer übergeordneten mechanischen Einheit und z. B. als Teil eines Getriebes, insbesondere eines Umlaufrades oder Planetenrades eines Planetengetriebes, ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung sind die ersten und zweiten Führungen als Linearführungen oder im Wesentlichen lineare Führungen ausgebildet und/oder weisen zueinander senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Erstreckungsrichtungen auf.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung wird ein besonders einfacher Aufbau dadurch erreicht, dass der erste Federenergiespeicher ein erstes Federelement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, das erste Ende des ersten Federelementes ortsfest angeordnet ist und das zweite Ende des ersten Federelementes beweglich und am ersten Ende des Hebelelementes angebracht ist.
Indem bestimmte Freiheitsgrade für die Bewegung des beweglichen zweiten Endes des ersten Federelementes ausgewählt werden, lässt sich eine weitere Vereinfachung der Struktur erzielen. Dazu ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, dass das bewegliche zweite Ende des ersten Federelementes, insbesondere über das erste vermittelnde Drehschubgelenk, an eine erste Führung gekoppelt ist.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung weist der zweite Federenergiespeicher eine Kraftaufnahmeeinheit auf oder wird davon gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das zweite Ende des Hebelelementes zur Kraftübertragung mittelbar oder unmittelbar an die Kraftaufnahmeeinheit koppelbar oder gekoppelt.
Zur weiteren Vereinfachung der Kraftübertragungsvorrichtung ist es bei einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der zweite Federenergiespeicher ein zweites Federelement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, das erste Ende des zweiten Federelementes beweglich und am zweiten Ende des Hebelelementes angebracht ist und das zweite Ende des zweiten Federelementes zur Kraftübertragung an eine Kraftaufnahmeeinheit koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist.
Auch hier können bestimmte Freiheitsgrade der Bewegung des beweglichen ersten Endes des zweiten Federelementes ausgewählt werden, indem nämlich gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung das bewegliche erste Ende des zweiten Federelementes, insbesondere über das zweite vermittelnde Drehschubgelenk, an eine zweite Führung gekoppelt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern eine ausbalancierte Wechselwirkung bei der Kraft- und Energieübertragung vorzusehen. Dies wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung dadurch erreicht, dass das erste Federelement eine erste Federkonstante c1 und das zweite Federelement eine zweite Federkonstante aufweist und die ersten und zweiten Federkonstanten c1 und c2 insbesondere der Beziehung (1) 1 / c1 = 1 / c2 + 1 / C (1) genügen, wobei c1 die erste Federkonstante und c2 die zweite Federkonstante bezeichnen und C für elastische Eigenschaften einer Kraftaufnahmeeinheit repräsentativ ist, an welche das zweite Federelement mit seinem zweiten Ende koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist. Der Parameter C beschreibt die angekoppelte Kraftaufnahmeeinheit als extern gekoppelte Einrichtung, also z. B. ein Gerät an dem mechanische Arbeit verrichtet wird, nach Art einer Ersatzfeder mit der Federkonstanten C und in Serienanordnung zum zweiten Federenergiespeicher.
Um die Kraft- und Energieübertragung von der Kraftübertragungsvorrichtung an eine extern gekoppelte Einrichtung in geeigneter Weise anpassen zu können, ist es bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, dass zur Kopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit das zweite Ende des zweiten Federelementes mit einem Eingang einer mechanischen Kraftübersetzung verbunden ist, insbesondere einer Hebelübersetzung, vorzugsweise mit gesteuert variablem Übersetzungsverhältnis.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung mit einem Aktuator zum Aufprägen mindestens einer antreibenden Kraft und/oder eines antreibenden Momentes oder Drehmomentes ausgebildet sein, welcher mittelbar oder unmittelbar an einen – z. B. beliebigen – Punkt des Hebelelementes und insbesondere mit dem ersten Ende des zweiten Federelementes gekoppelt ist. Dabei kann eine Mittelbarkeit durch Zwischenschaltung oder Verwendung zusätzlicher mechanischer Komponenten erreicht werden, z. B. unter Verwendung eines Getriebes, z. B. eines Planetengetriebes.
Zur mechanischen Steuerung der Kraftübertragungsvorrichtung ist es vorgesehen, dass der Aktuator ausgebildet ist zum Aufprägen einer antreibenden Kraft und gekoppelt ist mit dem ersten Ende des zweiten Federelementes und dem zweiten Ende des Stabelementes, vorzugsweise über das zweite Drehschubgelenk, um diese entlang der zweiten Führung zu verschieben.
Für einen besonders stabilen Aufbau der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung ist diese gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform ausgebildet mit einem Gehäuse, an welchem das erste Ende des ersten Federelementes fixiert, die ersten und zweiten Führungen ausgebildet und die Drehschubgelenke – insbesondere linear – beweglich an den Linearführungen angebracht sind.
Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Bremsanordnung mit einer Bremseinrichtung und insbesondere mit einer Scheibenbremse, welche durch Aufprägen einer Kraft betreibbar ist und mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung zur Kraftübertragung an die Bremseinrichtung als Kraftaufnahmeeinheit gekoppelt ist, um diese zu betreiben.
Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Bremsanordnung an den jeweiligen Anwendungsfall ist bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform ein Kompensationsmittel für Verschleiß und/oder Lüftspiel ausgebildet, insbesondere als Teil der zu Grunde liegenden Kraftübertragungseinrichtung.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
1 zeigt in schematischer Seitenansicht zur Illustration von Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung.
2A–E zeigen Details der Kraftübertragungsvorrichtung aus 1.
3, 4A–B zeigen in schematischer Seitenansicht sowie in Form von schematischen Kraft-Weg-Diagrammen Grundprinzipien der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung und deren Anwendung bei einer Scheibenbremse.
6 und 7 zeigen in schematischer Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Hebelkopplung in Anwendung bei einer Scheibenbremse.
8 zeigt in schematischer Seitenansicht eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung bei einer Anwendung in einer Scheibenbremse mit Verschleißkompensation.
9A und 9B zeigen in schematischer Seitenansicht zwei Zustände einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung in Anwendung bei einer Scheibenbremse mit Lüftspielkompensation.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 9B Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
1 zeigt in schematischer Seitenansicht im Zusammenhang mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 die der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzipien.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 100 besteht dem Kern nach aus einem ersten Federenergiespeicher 10 und einem zweiten Federenergiespeicher 20, die mechanisch durch eine Kopplung 30 miteinander mittels Kraftkopplung und zur Übertragung von Energie verbunden sind. Die mechanische Kopplung 30 besteht aus einem Stabelement 33, das auch als Stab bezeichnet wird, linear ausgebildet ist und ein erstes Ende 31 und ein zweites Ende 32 aufweist.
Die Federenergiespeicher 10 und 20 werden bei der Ausführungsform der 1 von einem ersten Federelement 13 bzw. von einem zweiten Federelement 23 gebildet. Das erste Federelement 13 besitzt ein erstes Ende 11, welches an der Oberfläche 74-1 einer Wand 74 eines zu Grunde liegenden Gehäuses 70 angebracht ist. Somit ist das erste Ende 11 des ersten Federelementes 13 ortsfest und unbeweglich ausgebildet. Das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 ist dagegen beweglich und nicht ortsfest ausgebildet. Das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 ist mit einem Gelenkpunkt 81 eines ersten Drehschubgelenkes 80 verbunden, und zwar gemeinsam mit dem ersten Ende 31 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30.
Das erste Drehschubgelenk 80 besitzt einen Gelenkkörper 83, dessen eine Seite, die als Schubfläche 82 fungiert, so an einer Oberfläche 71-1 einer Wand 71 des Gehäuses 70 angebracht ist, dass eine erste Linearführung 41 vorliegt. Das bedeutet, dass der Gelenkkörper 83 des ersten Drehschubgelenkes 80 sich linear in der ersten Linearführung 41 bewegen kann und dass dabei das erste Ende 31 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30 und das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 des ersten Federenergiespeichers 10 auf Grund deren Drehbarkeit am Gelenkpunkt 81 des ersten Drehschubgelenkes 80 linear mit bewegt werden.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 gemäß 1 weist des Weiteren ein zweites Drehschubgelenk 90 auf. Das zweite Drehschubgelenk 90 besteht aus einem Gelenkkörper 93, dessen Unterseite als Schubfläche 92 dient und an einer Oberfläche 72-1 einer Gehäusewand 72 des Gehäuses 70 derart angebracht ist, dass eine zweite Linearführung 42 ausgebildet ist. Entlang dieser zweiten Linearführung 42 kann sich somit das zweite Schubgelenk 90 linear bewegen.
Das bedeutet, dass das erste Schubgelenk 80 sich in 1 in der z-Richtung bewegen kann und dass die Bewegung des zweiten Schubgelenkes 90 senkrecht dazu in der x-Richtung erfolgt. Jedoch sind diese Ausrichtungen nicht zwingend, wenngleich zueinander senkrecht ausgebildete Bewegungsrichtungen für die Linearführungen 41 und 42 und entsprechend für die Schubgelenke bevorzugt werden.
Der Gelenkkörper 93 des zweiten Drehschubgelenkes 90 weist ebenfalls einen Gelenkpunkt 91 auf, an welchem einerseits ein erstes Ende 21 des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und das zweite Ende 32 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30 angebracht sind. Auf Grund der Drehbarkeit am Gelenkpunkt 91 kann bei Bewegung des Gelenkkörpers 93 mit der Schubfläche 92 entlang der zweiten Linearführung 42 mit der Bewegung des Gelenkpunktes 91 sowohl das zweite Ende 32 des Stabelementes 33 als auch das erste Ende 21 des zweiten Federelementes 23 mitbewegt werden. Wegen der Starrheit des Stabelementes 33 sind die Bewegungen des Gelenkpunktes 81 des ersten Schubgelenkes 80 mit den verbundenen Enden 12 und 31 einerseits und des Gelenkpunktes 91 des zweiten Schubgelenkes 90 mit den verbundenen Enden 32 und 21 andererseits miteinander zwangsweise gekoppelt.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist das zweite Ende 22 des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 mit einer Kraftaufnahmekopplung 62 einer Kraftaufnahme 60 zur Ankopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit 61 verbunden. Bei der Kraftaufnahme 60 kann es sich also zum Beispiel um eine Vorrichtung handeln, an der mechanische Arbeit verrichtet werden soll und die durch Übertragung von Kraft in Betrieb gesetzt wird, es kann sich zum Beispiel um eine Bremsanordnung 200, wie sie im Folgenden noch beschrieben wird, oder dergleichen handeln.
Zum Antrieb der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 kann auch bei hochgradig verlustarmen Wechselwirkungsmechanismen, zum Beispiel der Drehschubgelenke 80 und 90 in den Linearführungen 41 und 42, ein gewisser Energieeintrag und Kraftaufwand von extern hilfreich oder nötig sein.
Dies wird bei der Ausführungsform der 1 durch Betätigung mittels eines Aktuators 50 erreicht. Dieser besteht aus der eigentlichen Aktuatoreinheit 51, die mittels einer Aktuatorkopplung 52 – in dem Fall der 1 – eine Kraft auf das zweite Drehschubgelenk 90 ausübt, um dieses entlang der zweiten Linearführung 42 zu verschieben. Durch diese Verschiebung wird jeweils ein Stauchen oder Entspannen des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers und – über die mechanische Kopplung 30 mit dem Stabelement 33 gekoppelt – des ersten Federelementes 13 mit entsprechendem Kraft- und Energieübertrag bewirkt. Gleichzeitig findet ein Kraft- und Energieübertrag in Bezug auf die Kraftaufnahme 60 statt. Das bedeutet, dass die der Kraftaufnahme 60 zu Grunde liegende Einrichtung entsprechend angetrieben wird.
Die 2A bis 2E zeigen in isolierter Form konstruktive Details des ersten Federenergiespeichers 10 mit dem ersten Federelement 13, des zweiten Federenergiespeichers 20 mit dem zweiten Federelement 23, der ersten und zweiten Drehschubgelenke 80 und 90 sowie der mechanischen Kopplung 30 mit dem Stabelement 33.
Zu bemerken ist in Bezug auf 1 noch, dass der zweite Federenergiespeicher 20 übergeordnet sowohl diejenige Wechselwirkung mit dem zweiten Federelement 23 als auch die Wechselwirkung mit der Kraftaufnahme 60 repräsentiert.
In den 3, 4A, 4AB und 4B wird diese vereinheitlichte Sicht in Bezug auf den zweiten Federenergiespeicher 20 zu Grunde gelegt. Das bedeutet, dass hier Details in Bezug auf die Energie- und Kraftauskopplung an eine externe Kraftaufnahme 60 im Detail nicht betrachtet wird.
Die Darstellung der 3 entspricht im Wesentlichen der Darstellung aus 1 unter Fortlassung des Aktuators 50 und der Kraftaufnahme 60. Der zweite Federenergiespeicher 20 ist somit repräsentativ für die Wirkungen, die entfaltet werden durch das zweite Federelement 23 und die Kraftaufnahme 60. Das Federelement 25 stellt somit eine Ersatzfeder stellvertretend für das zweite Federelement 23 und die Kraftaufnahme 60 dar und ist mit ihrem im ersten Ende 21 gegenüberliegenden zweiten Ende 26 ortsfest an einer Oberfläche 73-1 einer Wand 73, zum Beispiel des Gehäuses 70, angebracht. Die Darstellung der 3 dient hier zunächst nur der Betrachtung der energetischen Verhältnisse, wie dies im Detail im Zusammenhang mit den folgenden 4A, 4AB und 4B erläutert ist.
Aus den Zusammenhängen der 1 bis 4B ergibt sich, dass die energetischen und Kraftverhältnisse des zweiten Federenergiespeichers 20 in vorteilhafter Weise so gewählt werden können, dass sie denjenigen des ersten Federenergiespeichers 10 entsprechen. Das bedeutet insbesondere, dass das zweite Federelement 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 so gestaltet sein muss, dass im Zusammenwirken mit der Kraftaufnahme 60 und dessen elastischem Verhalten gerade den kräfte- und energiemäßigen Verhältnissen des ersten Federenergiespeichers 10 entsprochen wird. In Bezug auf die Federkonstanten oder Federsteifigkeiten c1 für das erste Federelement 13, c2 für das zweite Federelement 23 und C stellvertretend für die Kraftaufnahme 60 ergibt sich, wie dies später im Detail dargelegt werden wird, folgende Beziehung (1) 1 / c1 = 1 / c2 + 1 / C. (1)
Die Spalten der 4A, 4AB und 4B repräsentieren verschiedene Stellungen A, AB und B der Anordnung der erfindungsgemäßen Krafterzeugungsvorrichtung 100 und somit verschiedene Stadien hinsichtlich wirkender Kräfte und der zur Verfügung stehenden Energien der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 aus 2.
Bei 4A und dem ersten Zustand A ist das erste Federelement 13 maximal gestaucht, wogegen das zweite Federelement 25 – als gedachte Kombination des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und der Kraftaufnahme 60 – entspannt ist.
Bei der 4B und dem zweiten Zustand B liegt der umgekehrte Fall vor. Das erste Federelement 13 ist entspannt, wogegen das zweite Federelement 25 maximal gestaucht ist. Die 4AB zeigt einen Zwischenzustand AB, bei welchem sich das erste Federelement 13 und das zweite Federelement 25 jeweils in einem Zwischenzustand befinden.
Die den Zuständen A, B und AB entsprechenden Situationen sind in den obersten Teilfiguren der 4A, 4AB und 4B dargestellt.
Die jeweils darunter liegenden Figuren geben in Form von Kraft-Weg-Diagrammen die jeweils auf das erste Federelement 13 wirkende Kraft F1 bzw. auf das zweite Federelement 25 wirkende Kraft F2 auf der Ordinate aufgetragen wieder, wobei auf der Abszisse der Weg im Sinne einer Stauchung oder Streckung x oder y der jeweiligen Feder 13, 25 aufgetragen ist und somit die Fläche unter den Graphen jeweils die an den Federn 13, 25 verrichtete Arbeit im Sinne einer Stauchung der Feder 13, 25 repräsentieren.
Auch diese Aspekte werden unten weiter im Detail erläutert.
5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 im Zusammenhang mit deren Verwendung bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse, die als Kraftaufnahme 60 fungiert.
Mittels eines Aktuators 50 mit einer Aktuatoreinheit 51 und einer Aktuatorkopplung 52 wird durch Bewegung des zweiten Drehschubgelenkes 90 über die zweite Feder 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und die Kraftaufnahmekopplung 62 auf die Kraftaufnahme 60 in Form einer Bremsvorrichtung 150 Kraft übertragen und somit die Bremsanordnung 200 betrieben. Die Bremsvorrichtung 150 als Kraftaufnahme 60 besteht aus einem Paar Bremsbacken 61-1 und 61-2, die zwischen sich eine Bremsscheibe 61-3 aufnehmen, um in Wechselwirkung mit dieser eine Rotation um die Achse 61-4 zu vermindern oder zu unterbinden.
Beim Betrieb der Bremsanordnung 200 wird mit der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 zumindest ein Teil der geleisteten Arbeit in den ersten und zweiten Federenergiespeichern 10 und 20 gespeichert und beim Umkehrvorgang gewinnbringend eingesetzt, so dass der gegebenenfalls notwendige energetische und Kraftaufwand durch den Aktuator 50 geringer ausfällt im Vergleich zum herkömmlichen Vorgehen ohne die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung 100.
Das in 5 schematisch dargestellte Federelement im Bereich der Bremsvorrichtung 150 gibt schematisch die elastischen Eigenschaften der Bremsbacken 61-1, 61-2 und der Bremsscheibe 61-3 als Ersatzfeder 24 mit einer Federkonstanten C wieder, die zusammen mit den elastischen Eigenschaften der ersten und zweiten Federelemente 13 und 23, nämlich den Federkonstanten c1 und c2, vorteilhafterweise die obige Beziehung (1) erfüllt.
6 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 mit Anwendung bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 61-3, die zwischen einem Paar Bremsbacken 61-1 und 61-2 angeordnet ist, um bei deren reibender Wirkung eine Rotation um die Rotationsachse 61-4 zu vermindern.
Zur Kraftverstärkung des Aktuators 50 wird die Kraftaufnahmekopplung 62 hier gebildet von einem Hebel 62-3 mit einem ersten Ende 62-1 und einem zweiten Ende 62-2 sowie einem Drehpunkt 62-5, der an einer Auflage 62-4 an einer Wand 73 eines zu Grunde liegenden Gehäuses 70 gehaltert ist. Am ersten Ende 62-1 des Hebels 62-3 ist das zweite Federelement 23 mit seinem zweiten Ende 22 angebracht. An das zweite Ende 62-2 des Hebels 62-3 ist die erste Bremsbacke 61-1 gekoppelt. So wird beim Betrieb des Aktuators 50 und somit beim Bewegen der ersten und zweiten Drehschubgelenke 80 bzw. 90 eine entsprechende Weg- und damit Kraftübersetzung zu gewährleistet.
Auch die Ausführungsform gemäß 7 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 50 im Zusammenhang mit einer Bremsanordnung 200, welche eine Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse aufweist. Auch hier ist eine Kraftübertragung mittels eines Hebels 62-3 wie bei 6 vorgesehen. Jedoch ist hier der Gelenkpunkt 62-5 innerhalb eines Schlitzes 62-6 des Hebels 62-3 verschieblich ausgebildet. Der Gelenkkörper 62-4 kann in der z-Richtung entlang der Wand 73 des Gehäuses 70 verschoben werden, um somit den Drehpunkt 62-5, um welchen der Hebel 62-3 verkippt werden kann, und damit die Hebellängen zu ändern und so eine Kraft- oder Steifigkeitsanpassung beim Betrieb der Scheibenbremse als Bremsvorrichtung 150 zu erreichen.
Bei der Ausführungsform für die erfindungsgemäße Bremsanordnung 200 gemäß 8 weist Kraftaufnahmekopplung 62 eine Verschleißanpassung 62-7 auf, um dem Verschleiß der Bremsbacken 61-1 und 61-2 sowie der Bremsscheibe 61-3 Rechnung tragen zu können. Dadurch wird die korrekte Einstellung der Kinematik und damit der Federhübe bei veränderter Belagdicke erreicht. Diese Verschleißanpassung führt zur Veränderung der Länge der Verbindung zwischen dem rechten Ende der Feder 20 und dem linken Anlenkpunkt des Reibbelages 61-1. Gesteuert wird die Längenänderung durch den Hub von 62-7 im Vergleich zum Gehäuse. Dies wird bewirkt durch den Zapfen in 8, der vom Gehäuse 70 in den Verschleißnachsteller hineinragt.
Bei der Ausführungsform gemäß 9 ist bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse als Kraftaufnahme 60 im Bereich des ersten Drehschubgelenkes 80 eine so genannte Lüftspielanordnung 84 mit einem Zapfen 85 und einer Ausnehmung 86 im Bereich der ersten Linearführung 41 zum Eingriff des Zapfens 85 vorgesehen.
Dadurch wird die korrekte Abstimmung der Kinematik und damit der Federhübe beim Schließen und Öffnen des Lüftspiels der Beläge erreicht.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert: Beim Einsatz mechanischer Spannvorrichtungen, wie Sie z. B. in Reibungsbremsen zum Einsatz kommen, muss beim Spannen mechanische Arbeit verrichtet werden, die im Regelfall beim Entspannen wieder verloren geht.
Als Beispiel sei hier eine typische Fahrzeugbremse genannt, deren Auslegung so durchzuführen ist, dass der Fahrzeuglenker mit seinem Fuß – bei begrenzter Kraft und begrenztem Hub – die Bremse betätigen kann. Auf Grund der Elastizität der verbauten Bauteile kann dies mit den vorgegebenen Beschränkungen hinsichtlich Hub und Kraft nicht ohne den Einsatz zusätzlicher Energiequellen, z. B. von Bremskraftverstärkern, durchgeführt werden.
Die mechanische Arbeit, die zum Spannen der Bremse aufzuwenden ist, geht auf Grund der Bauart beim Lösen wieder verloren.
Eine vergleichbare Problemstellung liegt bei Federspeicherbremsen vor. Hier ist die zum Spannen der Bremse benötigte Arbeit in einer Feder gespeichert. Zum Lösen der Bremse ist diese Arbeit jedoch erneut aufzuwenden.
Wird darüber hinaus gefordert, dass die Zeitdauer des Spannens bzw. Lösens der Spannvorrichtung sehr kurz sein muss, z. B. bei ABS- oder ESP-Systemen, so werden kurzzeitig sehr hohe Leistungen benötigt. Im Bereich des Fahrzeugbaus kommen daher meist Energiespeicher, z. B. in Form von Druckspeichern, zum Einsatz, die kurzfristig einen schnellen Energieumsatz erlauben.
Bremssysteme auf konventioneller pneumatischer oder hydraulischer Basis, die zusammen mit ABS- und ESP-Systemen zum Einsatz kommen, erfordern einen erheblichen technischen Aufwand (hydraulischer oder pneumatischer Bremsaktuator, Rohre, Bremszylinder, Druckspeicher, Druckerzeuger, elektromagnetische Ventile), so dass wiederholt der Einsatz elektromechanischer Krafterzeuger untersucht wurde. Das Ziel dieser Entwicklungen besteht darin, direkt am Bremssattel einen elektromechanischen Aktor zu verwenden und dann auf die übrigen (hydraulischen oder pneumatischen) Komponenten verzichten zu können. Die bereits erläuterten kurzen Stellzeiten zusammen mit den hohen mechanischen Arbeiten führen jedoch dazu, dass die Dimensionierung der Aktoren aufgrund der kurzeitig sehr hohen Leistungen schnell an Grenzen stößt.
Die hier vorgestellte Erfindung löst dieses Problem, indem es die mechanische Arbeit, die beim Spannen bzw. Lösen der Spanneinrichtung als Kraftübertragungsvorrichtung umgesetzt wird, mechanisch speichert und so nicht bei jedem Zyklus neue Energie aufwenden muss.
Unter der Annahme einer reibungsfreien Bauweise mit idealer Auslegung wäre damit das Spannen und Lösen ohne jegliche Betätigungskraft möglich. Dies gilt im Fall einer statischen Betrachtung. Bei einer schnellen Betätigung treten zudem noch Trägheitskräfte auf.
In 1 ist der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand einer Ausführungsform beschrieben.
Das Stabelement 33 ist als an seinen Enden 31, 32 jeweils mit den Drehschubgelenken 80 und 90 verbunden, die jeweils in den Linearführungen 41, 42 als geraden Führungen gehalten werden. Beide Führungen 41, 42 stehen hier senkrecht aufeinander und sind z. B. Teil eines Gehäuses 70. An den beiden Drehschubgelenken 80, 90 greifen jeweils die Federn 13 und 23 an, die jeweils durch das Gehäuse 70 abgestützt werden. Beide Federn 13 und 23 sind linear elastisch und haben die Steifigkeiten c1 und c2, die gleich oder an die angekoppelte Kraftaufnahme 60 angepasst sein können.
Weiterhin ist beispielhaft eine Kraft 53 Fan – z. B. eines Aktuator 50 – eingezeichnet, mit deren Hilfe das Stabelement 33 als Hebel geschwenkt werden kann. Auslegung und Funktion werden mit Hilfe der 3, 4A, 4ab und 4B erläutert.
Die 4A, 4AB und 4B zeigen drei Stellungen A, AB und B der vorgeschlagenen Kraftübertragungsvorrichtung 100:
Linke Spalte – Stellung A 4A:
In dieser Stellung ist Feder 13 gegenüber ihrer entspannten Länge um die Länge l vorgespannt. Dies entspricht ihrer maximalen Vorspannkraft Fmax. Feder 25 ist entspannt, wie dies auch in den Kraftdiagrammen darunter gezeigt ist.
Rechte Spalte – Stellung B – 4B:
In dieser Stellung ist Feder 25 gegenüber ihrer entspannten Länge um die Länge l vorgespannt. Dies entspricht ihrer maximalen Vorspannkraft Fmax. Feder 13 ist entspannt, wie dies auch in den Kraftdiagrammen darunter gezeigt ist.
Mittlere Spalte – Übergang von A nach B – 4AB:
In dieser Zwischenstellung sind beide Federn 13, 25 nur teilweise gespannt. Auf Grund der Kinematik des Stabelementes 33 als Hebel gibt es einen festen Zusammenhang zwischen der Verschiebung x des Drehschubgelenks 80 und der Verschiebung y des Drehschubgelenks 90. Dieser Zusammenhang wird beschreiben durch Gleichung (2): l² = x² + y². (2)
Bei Verwendung linear elastischer Federn 13, 25 mit gleicher Steifigkeit c führt dieser kinematische Zusammenhang dazu, dass beim Schwenken des Stabelementes 33 der Betrag der Spannenergie der aus Feder 13 abgegeben wird exakt von der Feder 25 wieder aufgenommen wird.
Summiert man die in der folgenden Gleichung (3) angegebenen Spannenergien W1(x) und W2(y) und setzt weiterhin den kinematischen Zusammenhang aus Gleichung (2) ein, so ergibt sich in der Summe eine konstante Spannenergie Wges für beide Federn 13, und 25 zusammen, und zwar unabhängig von der Position des Stabelementes 33, siehe Gleichung (4).
Diese konstante Spannenergie entspricht folglich der Spannenergie der Feder 13 in der Position A wie auch der Spannenergie der Feder 25 in der Position B. W₁(x) = c / 2x²; W₂(y) = c / 2y² (3) W_ges = W₁(x) + W₂(y) = c / 2x² + c / 2y² = c / 2(l² – y²) + c / 2y² = c / 2l² (4)
Anschaulich bedeutet das, dass die durch das Schwenken des Stabelementes 33 von Feder 13 abgegebene Arbeit, entsprechend der schraffierten Fläche im Diagramm für F1(x), von der Feder 25 wieder aufgenommen wird, entsprechend der schraffierten Fläche im Diagramm für F2(y).
Die Konsequenz daraus ist, dass das Stabelement 33 als Hebel – bei exakter Auslegung der Anordnung – in jeder Stellung im Gleichgewicht ist und folglich nur eine vernachlässigbar kleine Kraft 53 Fan gemäß 1 für seine Verschiebung aufgewendet werden muss.
Bei einer realen Umsetzung der vorgeschlagenen Anordnung ist damit zu rechnen, dass sowohl Reibung in den Drehschubgelenken 80 und 90 auftreten und auch eine exakte Auslegung der Federn 13 und 25 nur innerhalb gewisser unvermeidbarer Toleranzen möglich ist.
Als Konsequenz wird die Kraft 53 Fan, die zum Schwenken des Stabelementes 33 als Hebel aufgewendet werden muss, nicht vernachlässigbar klein sein.
Trotz dieser Einschränkung ist aber damit zu rechnen, dass die Anordnung im Vergleich zum bekannten Vorgehen erhebliche Vorteile aufweist. Insbesondere können die Leistungen, die für ein schnelles Spannen bzw. Lösen benötigt werden, sehr klein gehalten werden. Weiterhin ist denkbar, die vorgeschlagene Anordnung inklusive Antrieb direkt in einen Bremssattel oder eine Bremszange einzubauen, um damit komplett auf die oben angeführten Zusatzeinrichtungen verzichten zu können.
5 zeigt exemplarisch einen möglichen Einsatz des vorgeschlagenen Federspeichers als Krafterzeuger einer Scheibenbremse. Zusätzlich zu den in 1 enthaltenen Komponenten sind neben dem Aktuator 50 die Bremsscheibe 61-3 mit Drehachse 61-4 sowie die beiden Bremsbeläge oder Bremsbacken 61-1 und 61-2 gezeigt.
Die Feder 23 hat im Vergleich zur Feder 25 eine veränderte Steifigkeit. Der Aktuator 50 bewerkstelligt die Verstellung des Stabelementes 33 als Hebel, indem er die in 1 dargestellte Kraft 53 Fan auf das Gelenk 90 ausübt. Die Feder 23 stützt sich nun auf der Bremsscheibe 61-3 sowie den beiden Bremsbelägen 61-1, 61-2 ab. Die Druckkraft in der Feder 23 presst die Bremsbeläge 61-1, 61-2 auf die Bremsscheibe 61-3. Die Steifigkeit der Bremsscheibe 61-3 und der Bremsbeläge 61-1, 61-2 sind in 5 modellhaft in der Ersatzfeder 24 zusammengefasst.
Da die korrekte Funktion der vorgeschlagenen Kraftübertragungsvorrichtung 100 mit Federspeichern 10 und 20 mit einer möglichst kleinen Betätigungskraft 53 Fan identische Federsteifigkeiten c der Federn 13 und 23, 24 erfordert, ist bei dieser Ausführungsvariante die Summensteifigkeit der in Reihe geschalteten Federn 23 mit Federsteifigkeit c2 und 24 mit Federsteifigkeit C entsprechend anzupassen, so dass die Beziehung (1) 1 / c1 = 1 / c2 + 1 / C (1) erfüllt ist, c1 die Steifigkeit der Feder 13 bezeichnet.
In gleicher Weise gilt dies für die Steifigkeiten weiterer hier nicht berücksichtigter Bauteile.
Die Erfindung betrifft eine ganz allgemeine Kraftübertragungsvorrichtung und z. B. eine Spanneinrichtung, so wie Sie bespielhaft in 1 beschrieben ist. Eine Anwendung auf Bremsen ist möglich, aber nicht zwingend.
Es ist eine Reihe von Ausführungsvarianten denkbar, die sich auf eine Anwendung als Bremsaktuator beziehen können.

1. Denkbar ist die Verwendung mit einer Übersetzungseinrichtung – z. B. mittels eines Hebels 62-3 – mit deren Hilfe die Kräfte in der beschriebenen Anordnung vermindert werden können. Dies führt zu einer kompakteren Bauweise von Federn 13, 23 und Hebel 62-3 gemäß den 6 und 7.
2. Möglich ist dabei auch die Verwendung einer Übersetzungseinrichtung mit variabler Übersetzung, mit deren Hilfe die Gesamtsteifigkeit der Feder 23 und 24 an die Feder 13 angepasst werden kann, wie dies in 7 gezeigt ist: In Folge des Verschleißes der Beläge 61-1, 61-2 in einer Reibungsbremse kann sich die Gesamtsteifigkeit der Federn 23 und 24 ändern. Durch eine verstellbare Steifigkeit kann eine Anpassung erzielt werden. Beispielhaft ist hier eine Anordnung vorgeschlagen, die von dem in dargestellten Hebel 62-3 ausgeht, der um eine verschiebbare Lagerung 62-4 ergänzt ist.
3. Ferner kann verschiedene Varianten des Antriebs durch den Aktuator 50 gedacht werden:
– Zum einen kann ein linearer Antrieb an den Gelenkpunkten 81 oder 91 gemäß 1 oder an einem beliebigen anderen Punkt auf dem Stabelement 33 als Hebel angreifen, wobei dann ggf. noch ein weiterer Schwenkmechanismus hilfreich sein könnte, da sich die anderen Punkte nicht linear verschieben.
– Es kann ein linearer Antrieb aus einem elektrischen Linearmotor aufgebaut sein.
– Ferner kann ein linearer Antrieb aus einem elektrischen rotatorischen Motor und einem Spindeltrieb mit oder ohne Selbsthemmung aufgebaut sein.
– Des Weiteren ist ein linearer Antrieb aus einem elektrischen rotatorischen Motor und einem Spindeltrieb und mit einem Zusatzgetriebe denkbar.
– Der Motor kann mit oder ohne Bremse ausgeführt sein.
– Der Motor kann mit einem Sensor ausgestattet sein, der die Winkellage bzw. Verschiebung des Motors misst. So kann die Stellung des Bremsaktuators und damit die Zugspannkraft der Bremse gemessen werden.
4. Denkbar ist auch die Aufnahme eines Verschleißnachstellers 62-7 gemäß 8: Zur Kompensation des Verschleißes der Bremsbeläge 61-1, 61-2 und der Bremsscheibe 61-3 ist eine Einrichtung 62-7 möglich, die die verlorene Dicke nachstellt.
5. Alternativ oder zusätzlich kann auch an das Vorsehen eines Mechanismus 84 für das Lüftspiel der Bremsbeläge 61-1, 61-2 gemäß den 9A und 9B gedacht werden: Bei einer gelösten Bremse werden im Regelfall die Bremsbeläge 61-1, 61-2 nicht nur entlastet, sondern tatsächlich von der Bremsscheibe 61-3 abgehoben. Zwischen den Belägen 61-1, 61-2 und der Bremsscheibe 61-3 entsteht dann ein Lüftspiel. Da der hier vorgeschlagene Mechanismus 84 auf einer genauen Abstimmung der Federkräfte und der Kinematik basiert, ist für eine geeignete Kompensation zu sorgen. Hierfür gibt es unter Anderem folgende Lösungsmöglichkeiten:
(i) Es wird eine besonders weiche Abstimmung der beiden Federn 13 und 23 verwendet, so dass der Einfluss der Abweichung auf die Betätigungskraft 53 Fan infolge des Lüftspiels klein gehalten werden kann.
(ii) Es wird eine zusätzliche Einrichtung 84 gemäß den 9A und 9B vorgesehen, die die Kompensation des Lüftspiels ermöglicht. Beispielhaft ist hier eine Anordnung, bei der das erste Drehschubgelenk 80 um eine zusätzliche Funktion mit Ausnehmung 86 und Zapfen 85 erweitert wurde.
6. Ferner kann zusätzlich oder alternativ der Ausfall der Stromversorgung berücksichtigt werden: Um bei Ausfall der Stromversorgung der Bremse ein definiertes Verhalten zu erzielen (Lösen oder Anlegen der Bremse), können zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, z. B. (i) eine gezielte ungleiche Auslegung der Federn 13 und 23 und/oder (ii) die Verwendung zusätzlicher Federn am Antrieb, die zum Öffnen oder Schließen der Bremse führen (Torsionsfeder am rotierenden Teil des Motor, lineare Feder am linear verschobenen Teil des Antriebs).

Bezugszeichenliste

10: erster Federenergiespeicher
11: erstes Ende
12: zweites Ende
13: erstes Federelement
20: zweiter Federenergiespeicher
21: erstes Ende
22: zweites Ende
23: zweites Federelement
24: Ersatzfeder
25: Ersatzfeder
26: zweites Ende
30: Kopplung, mechanische Kopplung
31: erstes Ende
32: zweites Ende
33: Stabelement
41: erste Linearführung
42: zweite Linearführung
50: Aktuator
51: Aktuatoreinheit
52: Aktuatorkopplung
53: Aktuatorkraft Fan
60: Kraftaufnahme
61: Kraftaufnahmeeinheit
61-1: Bremsbacke, Bremsbelag
61-2: Bremsbacke, Bremsbelag
61-3: Bremsscheibe
61-4: Achse, Drehachse der Bremsscheibe 61-3
62: Kraftaufnahmekopplung
62-1: erstes Ende
62-2: zweites Ende
62-3: Hebel
62-4: Auflage
62-5: Drehpunkt
62-6: Schlitz
62-7: Verschleißanpassung
70: Gehäuse
71: Wand
71-2: Oberfläche
72: Wand
72-2: Oberfläche
73: Wand
73-2: Oberfläche
74: Wand
74-2: Oberfläche
80: erstes Drehschubgelenk
81: Gelenkpunkt, Drehpunkt
82: Schubfläche
83: Gelenkkörper
84: Lüftspielanordnung
85: Zapfen
86: Ausnehmung
90: zweites Drehschubgelenk
91: Gelenkpunkt, Drehpunkt
92: Schubfläche
93: Gelenkkörper
100: Kraftübertragungsvorrichtung
150: Bremsvorrichtung, Scheibenbremse
200: Bremsanordnung
x: Raumrichtung
y: Raumrichtung
z: Raumrichtung

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung (100), mit: – einem ersten und einem zweiten Federenergiespeicher (10, 20) und – einer mechanischen Kopplung (30) der ersten und zweiten Federenergiespeicher (10, 20) miteinander, wobei: – die mechanische Kopplung (30) ein Hebelelement (33) aufweist mit einem ersten Ende (31) in Verbindung mit dem ersten Federenergiespeicher (10) und einem zweiten Ende (32) in Verbindung mit dem zweiten Federenergiespeicher (20), – zur Bewegung das erste Ende (31) des Hebelelementes (33) an eine erste Führung (41) und das zweite Ende (32) des Hebelelementes (33) an eine zweite Führung (42) gekoppelt ist, – die ersten und zweiten Führungen (41, 42) in einer Ebene liegen und nicht-parallele Erstreckungsrichtungen aufweisen und – bei gekoppelter Bewegung der ersten und zweiten Enden (31, 32) des Hebelelementes (30) über Kraftkopplung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern (10, 20) Energie übertragbar ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher die ersten und zweiten Führungen (41, 42): – Linearführungen oder im Wesentlichen lineare Führungen sind und/oder – zueinander senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Erstreckungsrichtungen aufweisen.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher: – der erste Federenergiespeicher (10) ein erstes Federelement (13) mit einem ersten Ende (11) und einem zweiten Ende (12) aufweist, – das erste Ende (11) des ersten Federelementes (13) ortsfest angeordnet ist und – das zweite Ende (12) des ersten Federelementes (13) beweglich und am ersten Ende (31) des Hebelelementes (33) angebracht ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher das bewegliche zweite Ende (12) des ersten Federelementes (13), insbesondere über ein erstes vermittelndes Drehschubgelenk (80), an die erste Führung (41) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher: – der zweite Federenergiespeicher (20) eine Kraftaufnahmeeinheit (60) aufweist oder davon gebildet wird und – das zweite Ende (32) des Hebelelementes (33) zur Kraftübertragung mittelbar oder unmittelbar an die Kraftaufnahmeeinheit (60) koppelbar oder gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher: – der zweite Federenergiespeicher (20) ein zweites Federelement (23) mit einem ersten Ende (21) und einem zweiten Ende (22) aufweist, – das erste Ende (21) des zweiten Federelementes (23) beweglich und am zweiten Ende (32) des Hebelelementes (33) angebracht ist und – das zweite Ende (22) des zweiten Federelementes (23) zur Kraftübertragung an eine Kraftaufnahmeeinheit (60) koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, bei welcher das bewegliche erste Ende (21) des zweiten Federelementes (23), insbesondere über ein zweites vermittelndes Drehschubgelenk (90), an die zweite Führung (42) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 3 und 6, bei welcher – das erste Federelement (13) eine erste Federkonstante (c1) und das zweite Federelement (23) eine zweite Federkonstante (c2) aufweist und – die ersten und zweiten Federkonstanten (c1, c2) insbesondere der Beziehung (1) 1 / c1 = 1 / c2 + 1 / C (1) genügen, wobei c1 die erste Federkonstante und c2 die zweite Federkonstante bezeichnen und C für elastische Eigenschaften einer Kraftaufnahmeeinheit (60) repräsentativ ist, an welche das zweite Federelement (23) mit seinem zweiten Ende (22) koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 6, bei welcher zur Kopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit (60) das zweite Ende (22) des zweiten Federelementes (23) mit einem Eingang einer mechanischen Kraftübersetzung (62-3) verbunden ist, insbesondere einer Hebelübersetzung, vorzugsweise mit gesteuert variablem Übersetzungsverhältnis.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Aktuator (50) zum Aufprägen mindestens einer antreibenden Kraft, welcher mittelbar oder unmittelbar an einen Punkt des Hebelelementes (33) und insbesondere mit dem ersten Ende (21) des zweiten Federelementes (23) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, bei welcher der Aktuator (50) mit dem ersten Ende (21) des zweiten Federelementes (23) und dem zweiten Ende (32) des Hebelelementes (33) gekoppelt ist, vorzugsweise über das zweite Drehschubgelenk (90), um diese entlang der zweiten Führung (42) zu verschieben.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (70), an welchem (i) das erste Ende (11) des ersten Federelementes (13) fixiert, (ii) die ersten und zweiten Führungen (41, 42) ausgebildet und (iii) die Drehschubgelenke (80, 90) – insbesondere linear – beweglich an den Führungen (41, 42) angebracht sind.
Bremsanordnung (200), mit: – einer Bremseinrichtung (150), insbesondere einer Scheibenbremse, welche durch Aufprägen einer Kraft betreibbar ist und – einer Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung (100) zur Kraftübertragung an die Bremseinrichtung (150) als Kraftaufnahmeeinheit (60) gekoppelt ist, um diese zu betreiben.
Bremsanordnung (200) nach Anspruch 13, bei welcher Kompensationsmittel (84, 62-7) für Verschleiß und/oder Lüftspiel ausgebildet sind, insbesondere als Teil der zu Grunde liegenden Kraftübertragungseinrichtung (100).