DE102020110427A1

DE102020110427A1 - Brake device for control systems of aircraft

Info

Publication number: DE102020110427A1
Application number: DE102020110427.8A
Authority: DE
Inventors: Lutz Berger
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Steuersystem von Flugzeugen, wobei die Bremsvorrichtung ein Gehäuse und einen mehrstufigen Bremsmechanismus zur Ableitung eines Drehmoments einer Welle des Steuersystems in das Gehäuse umfasst, wobei es sich bei einer ersten Stufe des Bremsmechanismus um eine elektromechanische Bremse mit wenigstens einem Rotor und mit wenigstens einem am Gehäuse festgelegten Stator handelt, an dem der Rotor im aktiven Zustand der elektromechanischen Bremse gebremst wird. Erfindungsgemäß weist eine zweite Stufe des Bremsmechanismus eine Mechanik auf, die eine Verdrehung der Bremsscheibe gegen die Welle zulässt und in Folge einer solchen Verdrehung eine Bremskraftverstärkung der ersten Stufe oder eine zusätzliche Fixierung der Welle an einem am Gehäuse festgelegten Stator innerhalb der zweiten Stufe bewirkt.The invention relates to a braking device for a control system of aircraft, the braking device comprising a housing and a multi-stage braking mechanism for deriving a torque of a shaft of the control system into the housing, a first stage of the braking mechanism being an electromechanical brake with at least one rotor and acts with at least one stator fixed on the housing, on which the rotor is braked in the active state of the electromechanical brake. According to the invention, a second stage of the braking mechanism has a mechanism that allows the brake disc to rotate against the shaft and, as a result of such rotation, boosts the brake force of the first stage or additionally fixes the shaft to a stator fixed to the housing within the second stage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für Steuersysteme und insbesondere Hochauftriebssysteme von Flugzeugen, die ein Gehäuse und einen mehrstufigen Bremsmechanismus zur Ableitung eines Drehmoments einer Welle in das Gehäuse umfasst.The invention relates to a braking device for control systems and in particular high-lift systems of aircraft, comprising a housing and a multi-stage braking mechanism for diverting a torque of a shaft into the housing.

In Flugzeugen wird die Bewegung von Steuerflächen wie etwa Vorflügeln oder Landeklappen durch Hochauftriebssysteme gesteuert, die einen im Flugzeugrumpf angeordneten Zentralantrieb sowie beidseitig davon in die Flügel abgehende Transmissionswellenstränge aufweisen. Moderne Hochauftriebssysteme umfassen typischerweise Bremsvorrichtungen in den Flügeln, welche im aktiven Zustand ein Drehmoment der Welle in die Flügelstruktur ableiten und die Welle an der Flügelstruktur fixieren können, um beispielsweise im Falle einer Anomalie im Zentralantrieb die Welle fixieren und so eine Asymmetrie zwischen den Wellensträngen der beiden Flügel vermeiden zu können.In aircraft, the movement of control surfaces such as slats or landing flaps is controlled by high-lift systems that have a central drive arranged in the aircraft fuselage and transmission shafts extending into the wings on both sides. Modern high-lift systems typically include braking devices in the wings, which in the active state derive a torque from the shaft into the wing structure and can fix the shaft to the wing structure, for example in order to fix the shaft in the event of an anomaly in the central drive and thus an asymmetry between the shafts of the two Avoiding wings.

Im Stand der Technik sind derartige Bremsvorrichtungen in der Regel als elektromechanische Bremsen ausgebildet, wobei zum Schließen der Bremse eine Bremsscheibe durch einen Anker komprimiert wird. Der Anker ist zumeist anhand einer Feder gegen die geschlossene Position vorgespannt und wird von einem Elektromagneten zurückgehalten, solange dieser bestromt ist, was einer stromlos geschlossenen Ausführung der Bremse entspricht.In the prior art, such braking devices are usually designed as electromechanical brakes, with a brake disc being compressed by an armature to close the brake. The armature is mostly biased against the closed position by means of a spring and is held back by an electromagnet as long as it is energized, which corresponds to a de-energized closed version of the brake.

Aufgrund physikalischer Limits bei der Leistungsfähigkeit von Elektromagneten hinsichtlich der Hubkraft und, aufgrund der degressiven Kennlinie, des Arbeitshubs besteht bei derartigen Bremsen eine inhärente Limitierung des erreichbaren Brems- und Haltemoments im Verhältnis zu Größe und Gewicht der Bremse. Deshalb besitzen derartige Bremsen oftmals wenig Leistungsreserve und schon geringe Veränderungen beispielsweise des Reibwerts führen zu nicht akzeptablen Leistungsverlusten. Eine große Herausforderung ist auch die Sicherstellung der erforderlichen Brems- und Haltekraft unter Vibrationsbedingungen, weil hier die Massebeschleunigung spielbehafteter Bauteile auf die Bremse einwirkt. Zur Optimierung des Wirkungsgrades elektromechanischer Bremsen werden im Stand der Technik Bremsscheibenpakete mit mehreren gestaffelten Bremsscheiben eingesetzt, um die Reibfläche zu vergrößern. Die mit dieser Maßnahme erreichbare Verbesserung ist aber aufgrund der Erhöhung der Masse der zu bewegenden Teile, der Reibung und des erforderlichen Arbeitshubs begrenzt.Due to physical limits in the performance of electromagnets with regard to the lifting force and, due to the degressive characteristic curve, the working stroke, there is an inherent limitation of the braking and holding torque that can be achieved with such brakes in relation to the size and weight of the brake. Therefore, such brakes often have little power reserve and even small changes, for example in the coefficient of friction, lead to unacceptable power losses. Ensuring the required braking and holding force under vibration conditions is also a major challenge, because here the mass acceleration of components with backlash acts on the brake. To optimize the efficiency of electromechanical brakes, brake disk packs with several staggered brake disks are used in the prior art in order to enlarge the friction surface. The improvement that can be achieved with this measure is limited due to the increase in the mass of the parts to be moved, the friction and the required working stroke.

Ausreichende Brems- und Haltekräfte für eine zumindest statisch sichere Bremse werden im Stand der Technik anhand einer mehrstufigen Auslegung erreicht, wobei die elektromechanische Bremse eine erste Stufe der Bremse darstellt, durch deren Aktivierung in der Folge noch eine zweite Stufe getriggert wird. In der Regel werden Kugelrampen eingesetzt, um ein zweites Bremsscheibenpaket zu aktivieren. Als Beispiel ist die WO 2005/015044 A1 zu nennen. Diese Konstruktionen sind allerdings in der Regel relativ groß, schwer und teuer.Sufficient braking and holding forces for an at least statically safe brake are achieved in the prior art using a multi-stage design, the electromechanical brake being a first stage of the brake, the activation of which subsequently triggers a second stage. As a rule, ball ramps are used to activate a second brake disk package. As an example is the WO 2005/015044 A1 to call. However, these constructions are usually relatively large, heavy and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, die aufgrund mehrstufiger Auslegung ausreichende Brems- und Haltekräfte zur Verfügung stellen kann, die jedoch im Vergleich zu bekannten Lösungen mit einer geringeren Teilezahl auskommt und kompakter, leichter und kostengünstiger ausgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a braking device which, due to its multi-stage design, can provide sufficient braking and holding forces, but which, compared to known solutions, manages with a smaller number of parts and can be made more compact, lighter and more cost-effective.

Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Bremsvorrichtung für ein Steuersystem von Flugzeugen, wobei die Bremsvorrichtung ein Gehäuse und einen mehrstufigen Bremsmechanismus zur Ableitung eines Drehmoments einer Welle des Steuersystems in das Gehäuse umfasst, wobei es sich bei einer ersten Stufe des Bremsmechanismus um eine elektromechanische Bremse mit wenigstens einem Rotor, vorzugsweise wenigstens einer Bremsscheibe und mit wenigstens einem am Gehäuse festgelegten Stator handelt, an dem der Rotor im aktiven Zustand der elektromechanischen Bremse gebremst wird.Against this background, the invention relates to a braking device for a control system of aircraft, the braking device comprising a housing and a multi-stage braking mechanism for deriving a torque of a shaft of the control system into the housing, a first stage of the braking mechanism being an electromechanical brake at least one rotor, preferably at least one brake disk and with at least one stator fixed on the housing, on which the rotor is braked in the active state of the electromechanical brake.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine zweite Stufe des Bremsmechanismus eine Mechanik aufweist, die eine Verdrehung der Bremsscheibe gegen die Welle zulässt und in Folge einer solchen Verdrehung eine Bremskraftverstärkung der ersten Stufe oder eine zusätzliche Fixierung der Welle an einem am Gehäuse festgelegten Stator innerhalb der zweiten Stufe bewirkt.According to the invention, it is provided that a second stage of the brake mechanism has a mechanism that allows the brake disc to rotate against the shaft and, as a result of such rotation, a brake force boost of the first stage or an additional fixation of the shaft on a stator fixed on the housing within the second stage causes.

Die Mechanik dient zur Aktivierung der zweiten Stufe in Folge eines ausgehend vom Rotor auf die Welle wirkenden Gegendrehmoments, welches nach Aktivierung der elektromechanischen Bremse der ersten Stufe auftritt. Die erste Stufe dient als Trigger.The mechanism is used to activate the second stage as a result of a counter-torque acting on the shaft from the rotor, which occurs after the electromechanical brake of the first stage has been activated. The first stage serves as a trigger.

Bei dem Bremsmechanismus handelt es sich vorzugsweise um einen Brems- und Haltemechanismus, der nicht nur eine bewegte Welle bremsen, sondern auch eine unbewegte Welle am Gehäuse fixieren soll. Ebenso handelt es sich bei der Bremsvorrichtung vorzugsweise um eine Brems- und Haltevorrichtung. Der Einfachheit halber werden vorliegend aber die Begriffe eines Bremsmechanismus und einer Bremsvorrichtung verwendet, die in einer Ausführungsform auch Haltemechanismen bzw. -vorrichtungen erfassen sollen. Bei dem Steuersystem handelt es sich vorzugsweise um ein Hochauftriebssystem zur Steuerung von beispielsweise Vorflügeln oder Landeklappen.The braking mechanism is preferably a braking and holding mechanism which is intended not only to brake a moving shaft, but also to fix an unmoving shaft on the housing. The braking device is also preferably a braking and holding device. For the sake of simplicity, however, the terms of a brake mechanism and a brake device are used here, which in one embodiment are also intended to cover holding mechanisms or devices. The control system is preferably a high-lift system for controlling, for example, slats or landing flaps.

Der mehrstufige Bremsmechanismus umfasst vorzugsweise zwei Stufen. Die Mechanik der zweiten Stufe ist vorzugsweise derart, dass eine Verdrehung der Bremsscheibe gegen die Welle um einen bestimmten Winkelbetrag zugelassen wird.The multi-stage braking mechanism preferably comprises two stages. The mechanism of the second stage is preferably such that a rotation of the brake disc relative to the shaft by a certain angular amount is permitted.

Die elektromechanische Bremse der ersten Stufe umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Bremsscheiben, einen positionsveränderlichen Anker zum wahlweisen Klemmen und Entlasten der Bremsscheiben, einer Feder zur Vorspannung des Ankers gegen die Bremsscheiben (stromlos geschlossen) oder von den Bremsscheiben (stromlos offen) und mit einem Elektromagneten zur Bewegung des Ankers gegen die mechanische Vorspannung.The electromechanical brake of the first stage preferably comprises one or more brake disks, a variable position armature for optionally clamping and relieving the brake disks, a spring for preloading the armature against the brake disks (normally closed) or from the brake disks (normally open) and with an electromagnet for Movement of the armature against the mechanical prestress.

Vorzugsweise handelt es sich bei der elektromechanischen Bremse der ersten Stufe um eine stromlos geschlossene Bremse.The electromechanical brake of the first stage is preferably a normally closed brake.

Bei der Bremsscheibe kann es sich um eine einzelne Bremsscheibe handeln. In einer Ausführungsform ist aber ein Bremsscheibenpaket bevorzugt.The brake disk can be a single brake disk. In one embodiment, however, a brake disk package is preferred.

Insbesondere kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass sich die erste und die zweite Stufe der Bremsvorrichtung ein oder mehrere gemeinsame Bauteile teilen. Die zweite Stufe ist also zumindest teilweise in die erste Stufe integriert. Zum Beispiel können sich beide Stufen denselben Rotor und/oder denselben Stator teilen.In particular, it can be provided within the scope of the present invention that the first and the second stage of the braking device share one or more common components. The second stage is therefore at least partially integrated into the first stage. For example, both stages can share the same rotor and / or the same stator.

Im Falle einer gemeinsamen Verwendung desselben Stators können die beiden Stufen an unterschiedlichen Stellen des Stators angreifen und unterschiedliche Konturen bzw. Reibflächen des Stators nutzen.If the same stator is used together, the two stages can act at different points on the stator and use different contours or friction surfaces of the stator.

Ein Spezialfall der Verwendung desselben Rotors ist die Verwendung derselben Bremsscheibe bzw. desselben Bremsscheibenpakets. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Bremsscheibe zwei getrennte Teile aufweist, wobei ein innerer Teil sich ausgehend von einer ringförmigen Trennlinie radial nach innen erstreckt und ein äußerer Teil sich ausgehend von der Trennlinie radial nach außen erstreckt, wobei die Teile drehfest miteinander gekoppelt verbunden sind, jedoch in axialer Richtung relativ zueinander bewegt werden können, wobei der äußere Teil der Bremsscheibe im aktiven Zustand der elektromechanischen Bremse der ersten Stufe am Stator gebremst wird, wobei die Mechanik der zweiten Stufe des Bremsmechanismus ausgebildet ist, in Folge einer Verdrehung der Bremsscheibe gegen die Welle eine axiale Bewegung des inneren Teils der Bremsscheibe relativ zum äußeren Teil zu bewirken, und wobei am inneren Teil der Bremsscheibe eine Kontur vorgesehen ist, die in Folge der axialen Bewegung des inneren Teils der Bremsscheibe relativ zum äußeren Teil die Bremskraftverstärkung der ersten Stufe oder die zusätzliche Fixierung der Welle innerhalb der zweiten Stufe bewirkt. Im Falle eines Bremsscheibenpakets kann der innere Teil mit mehreren oder allen einzelnen Bremsscheiben in Kontakt stehen und deren gemeinsamen inneren Teil bilden.A special case of using the same rotor is the use of the same brake disc or the same brake disc package. In particular, it can be provided that the brake disc has two separate parts, an inner part extending radially inward from an annular dividing line and an outer part extending radially outward from the dividing line, the parts being connected to one another in a rotationally fixed manner , but can be moved in the axial direction relative to each other, the outer part of the brake disc is braked in the active state of the electromechanical brake of the first stage on the stator, the mechanics of the second stage of the braking mechanism being formed as a result of a rotation of the brake disc against the Shaft to cause an axial movement of the inner part of the brake disc relative to the outer part, and wherein a contour is provided on the inner part of the brake disc which, as a result of the axial movement of the inner part of the brake disc relative to the outer part, the brake force boosting of the first stage or the additional fix ation of the wave within the second stage causes. In the case of a brake disk pack, the inner part can be in contact with several or all of the individual brake disks and form their common inner part.

Bei der Mechanik der zweiten Stufe des Bremsmechanismus handelt es sich vorzugsweise um eine Kugelrampe, die eine Mehrzahl von zwischen zwei Mitnehmerscheiben eingefassten Kugeln aufweist, wobei eine der Mitnehmerscheiben drehfest mit der Welle gekoppelt ist und die andere der Mitnehmerscheiben drehfest mit der Bremsscheibe der elektromechanischen Bremse der ersten Stufe gekoppelt ist. Vorzugsweise wird die andere Mitnehmerscheibe durch den inneren Teil der Bremsscheibe gebildet.The mechanics of the second stage of the brake mechanism is preferably a ball ramp which has a plurality of balls enclosed between two driver disks, one of the driver disks being rotationally fixed to the shaft and the other of the driver disks being rotationally fixed to the brake disk of the electromechanical brake first stage is coupled. The other driver disk is preferably formed by the inner part of the brake disk.

Alternative kann die Mechanik der zweiten Stufe des Bremsmechanismus andere Elemente zur Aktivierung der zweiten Stufe wie beispielsweise Trapezgewinde, Wendelnuten oder exzentrisch gelagerte Kegelräder umfassen.Alternatively, the mechanics of the second stage of the braking mechanism can comprise other elements for activating the second stage, such as, for example, trapezoidal threads, helical grooves or eccentrically mounted bevel gears.

Die zusätzliche Fixierung der Welle innerhalb der zweiten Stufe kann in einer Variante der Erfindung durch Kraftschluss erfolgen. Als Beispiel einer reib- bzw. kraftschlüssigen Verbindung in der zweiten Stufe kann eine Kontaktierung von korrespondierenden Reibflächen an einem gemeinsamen Stator der ersten und zweiten Stufe einerseits und am inneren Teil der Bremsscheibe andererseits genannt werden. Die korrespondierenden Reibflächen können beispielsweise konisch ausgeführt sein. Als weiteres Beispiel kann ein Klemmrollenmechanismus zwischen einem gemeinsamen Stator der ersten und zweiten Stufe einerseits und einem drehfest an der Welle befestigten Körper andererseits genannt werden.The additional fixation of the shaft within the second stage can take place in a variant of the invention by means of a frictional connection. As an example of a frictional or force-locking connection in the second stage, contacting of corresponding friction surfaces on a common stator of the first and second stage on the one hand and on the inner part of the brake disc on the other hand can be mentioned. The corresponding friction surfaces can be designed, for example, conical. As a further example, a pinch roller mechanism between a common stator of the first and second stages on the one hand and a body fixed in a rotationally fixed manner on the shaft on the other hand can be mentioned.

In einer anderen Variante der Erfindung kann die zusätzliche Fixierung der Welle innerhalb der zweiten Stufe durch Formschluss erfolgen. Als Beispiel einer reib- bzw. kraftschlüssigen Verbindung in der zweiten Stufe kann das Einschieben von Stiften am inneren Teil der Bremsscheibe oder am gemeinsamen Stator der ersten und zweiten Stufe in Nuten am jeweils anderen Teil genannt werden, wenn sich der innere Teil der Bremsscheibe axial auf den Stator zubewegt. Als weiteres Beispiel können ineinandergreifende Zähne an einem gemeinsamen Stator der ersten und zweiten Stufe einerseits und am inneren Teil der Bremsscheibe andererseits genannt werden.In another variant of the invention, the shaft can be additionally fixed within the second stage by means of a form fit. As an example of a frictional or force-locking connection in the second stage, the insertion of pins on the inner part of the brake disc or on the common stator of the first and second stage in grooves on the other part can be mentioned when the inner part of the brake disc is axially on moves the stator closed. As a further example, interlocking teeth on a common stator of the first and second stages on the one hand and on the inner part of the brake disc on the other hand can be mentioned.

Im Rahmen der Erfindung dient also die erste Stufe zur Fixierung eines Mechanismus, der bei einer weiteren Verdrehung der Welle aktiviert wird. Der Mechanismus funktioniert in beiden Drehrichtungen gleichermaßen. Durch Verdrehung wird vorzugsweise eine Axialbewegung bewirkt, welche zur Bremskraftverstärkung der ersten Stufe oder zur kraftschlüssigen oder formschlüssigen Festlegung der Welle in der zweiten Stufe genützt wird.In the context of the invention, the first stage is used to fix a mechanism that is activated when the shaft is rotated further. The mechanism works equally in both directions of rotation. An axial movement is preferably caused by rotation, which for Brake booster of the first stage or for frictional or positive locking of the shaft is used in the second stage.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung liegt darin, dass durch die Integration der zweiten Stufe in die erste Stufe im Vergleich zu bekannten zweistufigen Bremsen die Anzahl der Teile, der benötigte Bauraum und das Gewicht gering gehalten werden können. Durch die mechanische Verstärkung können sehr hohe Bremsmomente unabhängig von der zur Verfügung stehenden magnetischen Kraft der elektromechanischen Bremse erzielt werden. Das erzeugte Haltemoment ist stets größer als das anliegende Moment. Durch die kompakte Ausführung ist eine Integration der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung in Getriebe oder Stellantriebe problemlos möglich. Der elektrische Leistungsbedarf ist gering.One advantage of the braking device according to the invention is that, by integrating the second stage into the first stage, the number of parts, the required installation space and the weight can be kept low compared to known two-stage brakes. The mechanical reinforcement enables very high braking torques to be achieved regardless of the available magnetic force of the electromechanical brake. The holding torque generated is always greater than the applied torque. Due to the compact design, the braking device according to the invention can be integrated into gears or actuators without any problems. The electrical power requirement is low.

Die Erfindung betrifft ferner ein Steuersystem für ein Flugzeug, das wenigstens eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung umfasst.The invention also relates to a control system for an aircraft which comprises at least one braking device according to the invention.

Bei dem Steuersystem handelt es sich vorzugsweise um ein Hochauftriebssystem zur Bewegung von Auftriebshilfen in den Flügeln eines Flugzeugs. Ein solches System umfasst typischerweise einen Zentralantrieb und beidseitig davon abgehende Transmissionswellen, wobei an den Transmissionswellen jeweils einer oder mehrere Aktuatoren zur Lastableitung in die Auftriebshilfen angeordnet sind. Bei den Auftriebshilfen kann es sich beispielsweise um Vorflügel oder Landeklappen handeln. Vorzugsweise sind Bremsvorrichtungen an beiden Transmissionswellen im Bereich der Flügel angeordnet. Insbesondere können diese im distalen Endbereich der Transmissionswellen hinter dem letzten Aktuator oder zwischen zwei der äußersten zwei, drei oder vier Aktuatoren angeordnet sein. Bei der Transmissionswelle handelt es sich um diejenige Welle, deren Drehmoment in das Gehäuse der Bremsvorrichtung und folglich in die Flügelstruktur abgeleitet werden soll bzw. die am Gehäuse und folglich an der Flügelstruktur fixiert werden soll.The control system is preferably a high lift system for moving lift aids in the wings of an aircraft. Such a system typically comprises a central drive and transmission shafts extending therefrom on both sides, with one or more actuators for transferring loads into the buoyancy aids being arranged on each of the transmission shafts. The buoyancy aids can be slats or landing flaps, for example. Braking devices are preferably arranged on both transmission shafts in the area of the wings. In particular, these can be arranged in the distal end area of the transmission shafts behind the last actuator or between two of the outermost two, three or four actuators. The transmission shaft is the shaft whose torque is to be diverted into the housing of the braking device and consequently into the wing structure or which is to be fixed on the housing and consequently on the wing structure.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Flugzeug mit wenigstens einem derartigen Steuersystem.The invention also relates to an aircraft with at least one such control system.

Der Zentralantrieb des Steuersystems bzw. vorzugsweise Hochauftriebssystems ist dabei vorzugsweise im Flugzeugrumpf angeordnet und die Transmissionswellen reichen in die Flügel des Flugzeugs, wobei Auftriebshilfen wie Vorflügel oder Landeklappen an die Aktuatoren angebunden sind.The central drive of the control system or preferably high-lift system is preferably arranged in the aircraft fuselage and the transmission waves extend into the wings of the aircraft, with lift aids such as slats or landing flaps being connected to the actuators.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. In den Figuren zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
2: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
3a-3b: schematische Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
4a-4c: schematische Darstellungen eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung; und
5: eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.

Further details and advantages of the invention emerge from the exemplary embodiments described below with reference to the figures. In the figures show:

1 : a schematic representation of a first embodiment of a braking device according to the invention;
2 : a schematic representation of a second embodiment of a braking device according to the invention;
3a-3b : schematic representations of a third embodiment of a braking device according to the invention;
4a-4c : schematic representations of a fourth embodiment of a braking device according to the invention; and
5 : a schematic representation of a fifth embodiment of a braking device according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 schematisch dargestellt. Die gezeigte Bremsvorrichtung 100 umfasst als wesentlichen Bestandteil einen zweistufigen Bremsmechanismus, der erste Stufe in Form einer elektromechanischen Bremse 110 und eine mit dieser elektromechanischen Bremse 110 gekoppelte zweite Stufe umfasst. Die beiden Stufen sind in einem gemeinsamen Gehäuse 101 der Bremsvorrichtung 100 angeordnet sind. Eine Welle 102 läuft in axialer Richtung durch dieses Gehäuse 101. Anhand des zweistufigen Bremsmechanismus soll im aktiven Zustand der Bremse ein Drehmoment der bewegten Welle 102 in das Gehäuse 101 abgeleitet bzw. die unbewegte Welle 102 drehfest am Gehäuse fixiert werden.In 1 is an embodiment of a braking device according to the invention 100 shown schematically. The braking device shown 100 comprises a two-stage brake mechanism as an essential component, the first stage in the form of an electromechanical brake 110 and one with this electromechanical brake 110 includes coupled second stage. The two stages are in a common housing 101 the braking device 100 are arranged. A wave 102 runs in the axial direction through this housing 101 . With the aid of the two-stage brake mechanism, a torque of the moving shaft should be generated when the brake is active 102 in the housing 101 derived or the motionless wave 102 fixed to the housing in a torsion-proof manner.

Die elektromechanische Bremse 110 ist als stromlos geschlossene Bremse (Power-Off-Brake, POB) ausgebildet. Sie umfasst eine zwischen einem ortsfest am Gehäuse angeordneten und als Stator dienenden Anschlag 111 und einer in axialer Richtung verschiebbaren, jedoch drehfest am Gehäuse angeordneten Ankerplatte 112 eingefasste Bremsscheibe 130. Anstatt einer einzelnen Bremsscheibe 130 kann auch ein Bremsscheibenpaket zum Einsatz kommen, in der Figur ist der Einfachheit halber aber lediglich eine einzelne Bremsscheibe dargestellt. Die Ankerplatte 112 ist anhand einer metallischen Druckfeder 114 gegen die Bremsscheibe 130 vorgespannt, sodass die Bremsscheibe 130 im stromlosen Zustand der Bremse 110 anhand der Federkraft zwischen die Ankerplatte und den Anschlag 111 geklemmt wird. Aus Sicht der Bremsscheibe 130 hinter der Ankerplatte 112 angeordneter Elektromagnet 115 wirkt im bestromten Zustand der Bremse 110 auf die Ankerplatte 112 und zieht diese gegen die Vorspannung der Feder 114 von der Bremsscheibe 130 ab, wodurch die Bremse gelöst wird.The electromechanical brake 110 is designed as a normally closed brake (Power-Off-Brake, POB). It comprises a stop which is arranged in a stationary manner on the housing and serves as a stator 111 and an armature plate which can be displaced in the axial direction but is non-rotatably arranged on the housing 112 framed brake disc 130 . Instead of a single brake disc 130 A brake disk package can also be used, but for the sake of simplicity, only a single brake disk is shown in the figure. The anchor plate 112 is based on a metallic compression spring 114 against the brake disc 130 preloaded so that the brake disc 130 when the brake is de-energized 110 based on the spring force between the anchor plate and the stop 111 is clamped. From the perspective of the brake disc 130 behind the anchor plate 112 arranged electromagnet 115 works when the brake is energized 110 on the anchor plate 112 and pulls it against the bias of the spring 114 from the brake disc 130 which releases the brake.

Die zweite Stufe umfasst im Ausführungsbeispiel der 1 keine eigentliche Bremse, sondern einen Bremskraftverstärker für die elektromechanische Bremse 110 der ersten Stufe.In the exemplary embodiment, the second stage comprises 1 not an actual brake, but rather a brake booster for the electromechanical brake 110 the first stage.

Der Bremskraftverstärker umfasst eine Kugelrampe 120, wobei eine Reihe an Kugeln 121 in bekannter Weise zwischen zwei Mitnehmerscheiben 122 und 132 eingefasst sind, wobei die Mitnehmerscheiben 122 und 132 an den einander zugewandten Oberflächen so strukturiert sind, dass rampenförmige Bahnen für die Kugeln 121 gebildet werden. Eine wellenseitige Mitnehmerscheiben 122 ist als radial abstehender Steg an der Welle 102 ausgebildet und steht fest mit der Welle 102 in Verbindung, also drehfest und auch ohne die Möglichkeit einer axialen Verschiebung relativ zur Welle 102. Die andere, bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 wird durch den radial innersten Abschnitt der Bremsscheibe 130 der elektromechanischen Bremse 110 gebildet, der relativ zu dem verbleibenden äußeren Teil 131 der Bremsscheibe 130 drehfest ist, aber in axialer Richtung bewegt werden kann, worauf in der Folge noch genauer eingegangen werden wird. Jedenfalls ist die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 anhand einer Tellerfeder 124 gegen die wellenseitige Mitnehmerscheibe 122 vorgespannt. Die Tellerfeder oder sonstigen Druckfeder 124 stützt sich dabei gegen einen radial abstehenden Steg 125 der Welle 102 ab, wobei zwischen dem Steg 125 und der Tellerfeder 124 ein Axiallager 126 angeordnet ist, um eine Relativbewegung zwischen Welle 102 und bremsenseitiger Mitnehmerscheibe 132 zu ermöglichen.The brake booster includes a ball ramp 120 , taking a number of balls 121 in a known manner between two drive plates 122 and 132 are edged, with the drive plates 122 and 132 on the surfaces facing each other are structured so that ramp-shaped tracks for the balls 121 are formed. One drive plate on the shaft side 122 is a radially protruding web on the shaft 102 formed and stands firmly with the shaft 102 in connection, i.e. non-rotatable and also without the possibility of axial displacement relative to the shaft 102 . The other driver plate on the brake side 132 is through the radially innermost section of the brake disc 130 the electromechanical brake 110 formed relative to the remaining outer part 131 the brake disc 130 is rotationally fixed, but can be moved in the axial direction, which will be discussed in more detail below. In any case, the brake-side drive plate is 132 using a disc spring 124 against the drive plate on the shaft side 122 biased. The disc spring or other compression spring 124 is supported against a radially protruding web 125 the wave 102 off, being between the web 125 and the disc spring 124 a thrust bearing 126 is arranged to allow relative movement between shaft 102 and brake-side drive plate 132 to enable.

Die Kopplung zwischen der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 und dem verbleibenden äußeren Teil 131 der Bremsscheibe 130 erfolgt an korrespondierenden Führungselementen 133 am Außenmantel der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 und am Innenmantel des äußeren Teils 131 der Bremsscheibe 130 (bzw. der mehreren Bremsscheiben im Falle eines Bremsscheibenpakets). Die Führungselemente 133 erlauben eine relative Bewegung der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 gegenüber dem verbleibenden Teil 131 der Bremsscheibe 130 in axialer Richtung, binden diese Teile aber drehfest aneinander. Eine radial vom Außenmantel der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 abstehende Stoppkontur 134 dient als Anschlag hinsichtlich einer Axialverschiebung des äußeren Teils 131 der Bremsscheibe 130 relativ zum inneren Teil 132 in Richtung der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122 (in der Figur nach rechts).The coupling between the drive plate on the brake side 132 and the remaining outer part 131 the brake disc 130 takes place on corresponding guide elements 133 on the outer jacket of the brake-side drive plate 132 and on the inner jacket of the outer part 131 the brake disc 130 (or the multiple brake disks in the case of a brake disk package). The guiding elements 133 allow a relative movement of the brake-side drive plate 132 compared to the remaining part 131 the brake disc 130 in the axial direction, but bind these parts to one another in a rotationally fixed manner. One radially from the outer jacket of the brake-side drive plate 132 protruding stop contour 134 serves as a stop with regard to an axial displacement of the outer part 131 the brake disc 130 relative to the inner part 132 in the direction of the drive plate on the shaft side 122 (to the right in the figure).

In dem in 1 gezeigten offenen Zustand der Bremsvorrichtung 100 dreht sich die Bremsscheibe 130 gemeinsam mit der Welle 102, wobei das Drehmoment über die Kugelrampe 120 übertragen wird.In the in 1 shown open state of the braking device 100 the brake disc rotates 130 together with the wave 102 , with the torque via the ball ramp 120 is transmitted.

Wird die elektromechanische Bremse 110 aktiviert, indem der Elektromagnet 115 ausgeschaltet wird, drückt die Feder 114 die Ankerplatte 112 gegen die Bremsscheibe 130, sodass diese zwischen die Statoren, nämlich den Anschlag 111 und die Ankerplatte 112 geklemmt und dadurch gebremst wird. In Reaktion auf das so an der Bremsscheibe 130 erzeugte Gegendrehmoment wird die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 der Kugelrampe gegen die Vorspannung der Tellerfeder oder sonstigen Druckfeder 124 von der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122 abgespreizt und etwas in Richtung des Anschlags 111 der Bremse 110 (in der Figur nach links) axialverschoben. Die Stoppkontur 134 sorgt dafür, dass im Zuge dessen auch der äußere Teil 131 der Bremsscheibe 130 in Richtung des Anschlags 111 der Bremse 110 (in der Figur nach links) gedrückt wird, sodass es zu einer Verstärkung der ursprünglich nur von der Druckfeder 114 ausgeübten Klemmkraft an der Bremse 110 kommt.Will the electromechanical brake 110 activated by the electromagnet 115 is switched off, the spring pushes 114 the anchor plate 112 against the brake disc 130 so that it is between the stators, namely the stop 111 and the anchor plate 112 is clamped and thereby braked. In response to that on the brake disc 130 The counter-torque generated is the brake-side drive plate 132 the ball ramp against the bias of the disc spring or other compression spring 124 from the drive plate on the shaft side 122 splayed and slightly in the direction of the stop 111 the brake 110 (to the left in the figure) axially displaced. The stop contour 134 ensures that in the course of this also the outer part 131 the brake disc 130 in the direction of the stop 111 the brake 110 (in the figure to the left) is pressed, so that there is a reinforcement of the originally only by the compression spring 114 clamping force exerted on the brake 110 comes.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 schematisch dargestellt. Korrespondierende Bauteile sind mit korrespondierenden Bezugszeichen gekennzeichnet.In 2 is a further embodiment of a braking device according to the invention 100 shown schematically. Corresponding components are marked with corresponding reference symbols.

Die zweite Stufe umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Reibungsbremse mit konischen Reibflächen.In this exemplary embodiment, the second stage comprises an additional friction brake with conical friction surfaces.

In dieser Ausführungsform fehlt es an einer Stoppkontur, die radial vom Außenmantel der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 abstehen und als Anschlag für den äußeren Teil 131 der Bremsscheibe 130 dienen würde. Stattdessen können die inneren und äußeren Teile der Bremsscheibe 130 axial in beide Richtungen frei relativ zueinander bewegt werden. Die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 weist statt der Stoppkontur eine konische Ausformung 135 an ihrer der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122 abgewandten Seite auf. Die konische Mantelfläche dieser Ausformung 135 dient als Reibfläche einer zusätzlichen Reibungsbremse, die zwischen der bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 und dem Anschlag 111 der Bremse 110 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 auch der Anschlag 111 in radialer Richtung nach innen verlängert und bildet an seiner inneren Mantelfläche eine konische Reibfläche als Gegenstück zur Reibfläche der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 aus. Die Anstellwinkel der beiden Reibflächen entsprechen einander.In this embodiment, there is no stop contour that extends radially from the outer surface of the brake-side driver disk 132 stand out and as a stop for the outer part 131 the brake disc 130 would serve. Instead, the inner and outer parts of the brake disc 130 are freely moved axially in both directions relative to each other. The brake-side drive plate 132 has a conical shape instead of the stop contour 135 on their drive plate on the shaft side 122 facing away. The conical surface of this formation 135 serves as the friction surface of an additional friction brake, which is located between the brake-side drive plate 132 and the attack 111 the brake 110 is trained. For this purpose, compared to the embodiment example 1 also the attack 111 extends inward in the radial direction and forms a conical friction surface on its inner lateral surface as a counterpart to the friction surface of the brake-side drive plate 132 the end. The angles of attack of the two friction surfaces correspond to one another.

Weiterhin sind in diesem Ausführungsbeispiel der 2 gegenüber dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der 1 die auf die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 wirkende Tellerfeder und das zugehörige Axiallager durch eine koaxial um die Welle 102 gewundene Schraubenfeder 127 ersetzt, die sich als Druckfeder zwischen dem radial abstehenden Steg 125 der Welle 102 und der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 erstreckt.Furthermore, in this embodiment, the 2 compared to the above-described embodiment of the 1 the one on the brake-side drive plate 132 acting disc spring and the associated axial bearing by a coaxially around the shaft 102 coiled coil spring 127 replaced, acting as a compression spring between the radial protruding web 125 the wave 102 and the drive plate on the brake side 132 extends.

In dem in 2 gezeigten offenen Zustand der Bremsvorrichtung 100 dreht sich wiederum die Bremsscheibe 130 gemeinsam mit der Welle 102, wobei das Drehmoment über die Kugelrampe 120 übertragen wird.In the in 2 shown open state of the braking device 100 the brake disc rotates in turn 130 together with the wave 102 , with the torque via the ball ramp 120 is transmitted.

Wird die elektromechanische Bremse 110 aktiviert, kommt es zu einer Abspreizung der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 von der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122, wodurch die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 in Richtung des Anschlags 111 axialverschoben wird und die konischen Reibflächen an der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 und dem Anschlag 111 miteinander in Kontakt treten. Die in Kontakt tretenden konischen Reibflächen bilden eine zweite Bremsstufe aus. Der Anschlag 111 dient auch als Stator für die zweite Stufe.Will the electromechanical brake 110 activated, the brake-side drive plate spreads apart 132 from the drive plate on the shaft side 122 , whereby the brake-side drive plate 132 in the direction of the stop 111 is axially displaced and the conical friction surfaces on the brake-side drive plate 132 and the attack 111 get in touch with each other. The conical friction surfaces that come into contact form a second braking stage. The attack 111 also serves as a stator for the second stage.

Durch die konische Ausbildung der Reibflächen kann eine im Verhältnis zur Anpresskraft große Bremswirkung erreicht werden. Anhand von Variationen im Anstellwinkel der Reibflächen, im Radialabstand der Reibflächen zur Welle 102, in der Oberflächenbeschaffenheit der Reibflächen und allgemein in der Ausbildung der Kugelrampe 120 kann die Bremscharakteristik auf die genauen Anforderungen eingestellt werden. Die Schraubenfeder 127 kann als Einstellfeder dienen, um eine Bremskraftänderung bei Verschleiß der Reibflächen auszugleichen.Due to the conical design of the friction surfaces, a large braking effect can be achieved in relation to the contact force. Based on variations in the angle of attack of the friction surfaces, in the radial distance between the friction surfaces and the shaft 102 , in the surface properties of the friction surfaces and in general in the design of the ball ramp 120 the braking characteristics can be adjusted to the exact requirements. The coil spring 127 can serve as an adjusting spring to compensate for a change in braking force when the friction surfaces are worn.

In 3a-3b ist ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 schematisch dargestellt. 3a zeigt dabei die bereits aus 1 und 2 bekannte schematische Seitenansicht. 3b zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B. Korrespondierende Bauteile sind auch in dieser Figur mit korrespondierenden Bezugszeichen gekennzeichnet.In 3a-3b is yet another embodiment of a braking device according to the invention 100 shown schematically. 3a shows the already 1 and 2 known schematic side view. 3b shows a schematic sectional view along the line BB. Corresponding components are also identified in this figure with corresponding reference symbols.

Die zweite Stufe umfasst in diesem Ausführungsbeispiel der 3a-3b einen Klemmrollenmechanismus.In this exemplary embodiment, the second stage comprises the 3a-3b a pinch roller mechanism.

Auch in dieser Ausführungsform können die inneren und äußeren Teile der Bremsscheibe 130 axial in beide Richtungen frei relativ zueinander bewegt werden und auch in dieser Ausführungsform ist die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 anhand einer koaxial um die Welle 102 gewickelte Druckfeder 127 gegen die wellenseitige Mitnehmerscheibe 131 vorgespannt. Anstatt der konischen Ausformung weist die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 an der betreffenden Seite jedoch in diesem Ausführungsbeispiel einen Rollenkäfig 136 mit mehreren über den Umfang verteilten Stegen auf, die axial von der bremsseitigen Mitnehmerscheibe 132 abstehen und einzelne Rollentaschen definieren.In this embodiment too, the inner and outer parts of the brake disc 130 can be moved freely relative to each other axially in both directions and also in this embodiment is the brake-side drive plate 132 using a coaxially around the shaft 102 coiled compression spring 127 against the drive plate on the shaft side 131 biased. Instead of the conical shape, the driver plate on the brake side has 132 however, a roller cage on the relevant side in this exemplary embodiment 136 with several webs distributed over the circumference, axially from the brake-side drive plate 132 stand out and define individual roller pockets.

Auf der wellenzugewandten Innenseite der Rollentaschen befindet sich ein Vieleckkörper 128, der drehfest an der Welle 102 befestigt und koaxial zu dieser angeordnet ist. Er hat eine hülsenförmige Grundgestalt und umschließt die Druckfeder 127 an der Außenseite. Die Befestigung des Vieleckkörpers 128 an der Welle 102 erfolgt an einem vom hülsenförmigen Bereich radial nach innen abstehenden Steg, der sich zwischen die Druckfeder 127 und den Steg 125 einfügt und bis an die Welle 102 reicht. Die Außenoberfläche des Vieleckkörpers 128 ist im Bereich der Rollentaschen von mehreren Seiten abgeflacht, sodass seine Außenoberfläche im Querschnitt nicht rund ist, sondern die Gestalt eines regelmäßigen Vielecks mit mehreren Kanten aufweist, im gezeigten Beispiel die Gestalt eines Hexagons. Dies ist insbesondere aus 3b ersichtlich. Es können aber auch andere Vieleckgestalten wie beispielsweise die eines Oktagons vorgesehen sein. Die abgeflachten Bereiche zwischen den Kanten des Vieleckkörpers 128 bilden die Böden der Rollentaschen. Die Anzahl der Rollentaschen und die Anzahl der Kanten des Vieleckkörpers 128 entsprechen einander, sodass im gezeigten Fall des Hexagons der Rollenkäfig 136 sechs Rollentaschen ausbildet.There is a polygonal body on the inside of the roller pocket facing the shaft 128 , which rotatably on the shaft 102 is attached and arranged coaxially to this. It has a sleeve-shaped basic shape and surrounds the compression spring 127 on the outside. The attachment of the polygonal body 128 on the shaft 102 takes place on a web which protrudes radially inward from the sleeve-shaped area and is located between the compression spring 127 and the jetty 125 inserts and up to the shaft 102 enough. The outer surface of the polygon body 128 is flattened on several sides in the area of the roller pockets so that its outer surface is not round in cross-section, but rather has the shape of a regular polygon with several edges, in the example shown the shape of a hexagon. This particular is off 3b evident. However, other polygonal shapes such as, for example, that of an octagon can also be provided. The flattened areas between the edges of the polygon body 128 form the bottoms of the roller bags. The number of roller pockets and the number of edges of the polygonal body 128 correspond to each other, so that in the case of the hexagon shown, the roller cage 136 forms six roller pockets.

Die an der wellenabgewandten Außenseite der Rollentaschen verlaufende Decke der Rollentaschen wird durch die ringförmige innere Mantelfläche des Anschlags 111 der elektromechanischen Bremse 110 gebildet. Der Anschlag 111 liegt an derselben Axialposition wie die Rollentaschen und erstreckt sich in geeignetem Ausmaß nach innen.The cover of the roller pockets running on the outside of the roller pockets facing away from the shaft is defined by the annular inner lateral surface of the stop 111 the electromechanical brake 110 educated. The attack 111 lies in the same axial position as the reel pockets and extends inward to a suitable extent.

In den Rollentaschen sind jeweils Zylinderrollen 129 angeordnet, deren Achse parallel zur Achse der Welle 102 verläuft und deren Durchmesser D geringer als der maximale Radialabstand dmax zwischen Vieleckkörpers 128 und Anschlag 111, aber größer als der minimale Radialabstand dmin zwischen Vieleckkörpers 128 und Anschlag 111 ist. Der maximale Radialabstand dmax bemisst sich ausgehend von der Mitte zwischen zwei Kanten des Vieleckkörpers 128, der minimale Radialabstand dmin ausgehend von den Kanten.There are cylindrical rollers in each of the roller pockets 129 arranged, the axis of which is parallel to the axis of the shaft 102 runs and whose diameter D is less than the maximum radial distance dmax between the polygonal body 128 and stop 111 , but larger than the minimum radial distance dmin between polygon bodies 128 and stop 111 is. The maximum radial distance dmax is measured starting from the center between two edges of the polygonal body 128 , the minimum radial distance dmin starting from the edges.

Die tangentiale Breite der Rollentaschen entspricht in etwa dem Durchmesser der Zylinderrollen 129 und ist geringer als die tangentiale Breite der abgeflachten Bereiche an der Außenoberfläche des Vieleckkörpers 128. Die relative Winkelposition zwischen der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 einerseits und dem Vieleckkörper 128 andererseits ist so, dass die Rollentaschen in der Mitte der abgeflachten Bereiche an der Außenoberfläche des Vieleckkörpers 128 liegen.The tangential width of the roller pockets roughly corresponds to the diameter of the cylindrical rollers 129 and is less than the tangential width of the flattened areas on the outer surface of the polygonal body 128 . The relative angular position between the brake-side drive plate 132 on the one hand and the polygon body 128 on the other hand, the roller pockets are in the middle of the flattened areas on the outer surface of the polygonal body 128 lie.

In dem in 3a-3b gezeigten offenen Zustand der Bremsvorrichtung 100 dreht sich die Bremsscheibe 130 gemeinsam mit der Welle 102, wobei das Drehmoment über die Kugelrampe 120 übertragen wird. Die relative Winkelposition zwischen der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 einerseits und dem Vieleckkörper 128 andererseits bleibt konstant, sodass die Rollentaschen in der Mitte der abgeflachten Bereiche an der Außenoberfläche des Vieleckkörpers 128 bleiben und die Rollen frei um ihre Achse rotieren können.In the in 3a-3b shown open state of the braking device 100 the brake disc rotates 130 together with the wave 102 , with the torque via the ball ramp 120 is transmitted. The relative angular position between the brake-side drive plate 132 on the one hand and the polygon body 128 on the other hand, it remains constant, so that the roller pockets are in the middle of the flattened areas on the outer surface of the polygonal body 128 stay and the rollers can rotate freely around their axis.

Wird die elektromechanische Bremse 110 aktiviert, so wird die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 nicht nur von der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122 abgespreizt und in Richtung des Anschlags 111 axialverschoben, sondern auch um einen gewissen Winkelbetrag gegenüber der Welle 102 verdreht. Dadurch wandern die Rollentaschen aus der Mitte zu den Rändern der jeweiligen abgeflachten Bereiche an der Außenoberfläche des Vieleckkörpers 128, wodurch der Radialabstand zwischen Boden und Decke der Rollentaschen bis zum Erreichen des Durchmessers der Rollen 129 abnimmt. Erreicht der Radialabstand den Durchmesser der Rollen 129, kommt es zu einer Verklemmung der Rollen 129 zwischen dem Vieleckkörper 128 und dem Anschlag 111, wodurch eine zweite Bremsstufe ausgebildet wird. Durch die formschlüssige Klemmung wird eine weitere Bewegung der Welle 102 blockiert. Der Anschlag 111 dient wiederum auch als Stator für die zweite Stufe.Will the electromechanical brake 110 activated, the driver plate on the brake side is activated 132 not only from the drive plate on the shaft side 122 splayed and in the direction of the stop 111 axially shifted, but also by a certain angular amount relative to the shaft 102 twisted. As a result, the roller pockets migrate from the center to the edges of the respective flattened areas on the outer surface of the polygonal body 128 , whereby the radial distance between the floor and the ceiling of the roller pockets until the diameter of the rollers is reached 129 decreases. If the radial distance reaches the diameter of the rollers 129 , the roles will jam 129 between the polygon body 128 and the attack 111 , whereby a second braking stage is formed. The form-fit clamping causes further movement of the shaft 102 blocked. The attack 111 in turn also serves as a stator for the second stage.

Durch Variation der Größe der Rollen 129, der Kantenzahl des Vieleckkörpers 128, des Radialabstands zwischen Vieleckkörper 128 und Anschlag 111 und Druckkraft der Schraubenfeder 127 lassen sich Ansprech- und Klemmverhalten einstellen.By varying the size of the roles 129 , the number of edges of the polygon 128 , the radial distance between polygon bodies 128 and stop 111 and compression force of the coil spring 127 response and clamping behavior can be set.

In 4a-4c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 gezeigt. Erneut sind korrespondierende Bauteile mit korrespondierenden Bezugszeichen gekennzeichnet. 4a-4b zeigen die bereits aus 1, 2 und 3a bekannte schematische Seitenansicht der offenen Bremse (4a) und der geschlossenen Bremse (4b). 4c zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C.In 4a-4c is a further embodiment of a braking device according to the invention 100 shown. Corresponding components are again marked with corresponding reference symbols. 4a-4b show them already 1 , 2 and 3a well-known schematic side view of the open brake ( 4a) and the closed brake ( 4b) . 4c shows a schematic sectional view along the line CC.

Die zweite Stufe umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen formschlüssigen Feststellmechanismus.In this exemplary embodiment, the second stage comprises a positive locking mechanism.

Wie in den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und gemäß 3a-3b können auch in diesem Ausführungsbeispiel die inneren und äußeren Teile der Bremsscheibe 130 axial in beide Richtungen frei relativ zueinander bewegt werden. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 anhand einer Tellerfeder 124 gegen die wellenseitige Mitnehmerscheibe 122 vorgespannt, wobei sich die Tellerfeder 124 gegen einen radial abstehenden Steg 125 der Welle 102 abstützt und wobei zwischen dem Steg 125 und der Tellerfeder 124 ein Axiallager 126 angeordnet ist, um eine Relativbewegung zwischen Welle 102 und bremsenseitiger Mitnehmerscheibe 132 zu ermöglichen.As in the exemplary embodiments according to 2 and according to 3a-3b can also in this embodiment, the inner and outer parts of the brake disc 130 are freely moved axially in both directions relative to each other. As in the embodiment according to 1 is the brake-side drive plate 132 using a disc spring 124 against the drive plate on the shaft side 122 preloaded, with the disc spring 124 against a radially protruding web 125 the wave 102 supported and being between the web 125 and the disc spring 124 a thrust bearing 126 is arranged to allow relative movement between shaft 102 and brake-side drive plate 132 to enable.

Die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 weist in diesem Ausführungsbeispiel an ihrer der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122 abgewandten Seite axial abstehende Stifte 141 auf. Der Anschlag 111 der elektromechanischen Bremse 110 umfasst an seiner der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 zugewandten Seite teilringförmige Nuten 116 an entsprechenden Radialpositionen. Die Form der Nuten 116 ist insbesondere in 4c gut zu erkennen.The brake-side drive plate 132 has in this exemplary embodiment on its the drive plate on the shaft side 122 facing away from axially protruding pins 141 on. The attack 111 the electromechanical brake 110 includes on its the brake-side drive plate 132 facing side partially annular grooves 116 at corresponding radial positions. The shape of the grooves 116 is particularly in 4c clearly visible.

In dem in 4a gezeigten offenen Zustand der Bremsvorrichtung 100 dreht sich wiederum die Bremsscheibe 130 gemeinsam mit der Welle 102, wobei das Drehmoment über die Kugelrampe 120 übertragen wird.In the in 4a shown open state of the braking device 100 the brake disc rotates in turn 130 together with the wave 102 , with the torque via the ball ramp 120 is transmitted.

Wird die elektromechanische Bremse 110 aktiviert, kommt es wiederum zu einer Abspreizung der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 von der wellenseitigen Mitnehmerscheibe 122, wodurch die bremsenseitige Mitnehmerscheibe 132 in Richtung des Anschlags 111 axialverschoben wird und die Stifte 141 in die teilringförmigen Nuten 116 des Anschlags 111 geschoben werden, wie es in 4b gezeigt ist. Wird der Steg zwischen den Nuten 116 getroffen, dreht sich die Welle 102 ein wenig weiter, bis die Stifte 141 in die Nuten eingreifen. Dies führt zu einer formschlüssigen Blockierung einer weiteren Bewegung der Welle 102. Der Anschlag 111 dient auch hier als Stator für die zweite Stufe.Will the electromechanical brake 110 activated, there is again a spreading of the brake-side drive plate 132 from the drive plate on the shaft side 122 , whereby the brake-side drive plate 132 in the direction of the stop 111 is shifted axially and the pins 141 in the partially annular grooves 116 of the attack 111 be pushed as it is in 4b is shown. Will be the ridge between the grooves 116 hit, the shaft turns 102 a little further until the pins 141 engage in the grooves. This leads to a form-fitting blocking of further movement of the shaft 102 . The attack 111 also serves as a stator for the second stage.

Die geschlossene Bremsvorrichtung 100 ist daher völlig unempfindlich gegenüber Vibrationen, die bei kraftschlüssigen Bremsen immer ein Problem darstellen. Durch die teilringförmige Ausdehnung der Nuten 116 ist ein dynamisches Bremsen trotz Formschluss möglich.The closed braking device 100 is therefore completely insensitive to vibrations, which are always a problem with frictional brakes. Due to the partially annular expansion of the grooves 116 dynamic braking is possible despite a form fit.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 100 gezeigt, deren zweite Stufe eine andere Variante eines formschlüssigen Feststellmechanismus umfasst.In 5 is a further embodiment of a braking device according to the invention 100 shown, the second stage comprises another variant of a positive locking mechanism.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 4a-4c fehlt es an Stiften an der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 und an Nuten am Anschlag 111. Stattdessen entsprechend der Innenradius des Anschlags 111 und der Außenradius der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 einander und an der äußeren Mantelfläche der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 und der inneren Mantelfläche des Anschlags 111 sind korrespondierende Haltekonturen ausgebildet. Die Haltekonturen am Außenmantel der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 können in Doppelfunktion von den Führungselementen 133 zur Verbindung mit dem äußeren Teil 121 der Bremsscheibe 130 gebildet werden. Die Haltekonturen am Innenmantel des Anschlags 111 können durch Zahnkonturen 117 gebildet werden, die an dem der Mitnehmerscheibe 132 zugewandten Bereich des Innenmantels sitzen. In contrast to the embodiment according to 4a-4c there is a lack of pins on the brake-side drive plate 132 and on grooves at the stop 111 . Instead, according to the inner radius of the stop 111 and the outer radius of the brake-side drive plate 132 each other and on the outer surface of the brake-side drive plate 132 and the inner surface of the stop 111 Corresponding holding contours are formed. The holding contours on Outer jacket of the brake-side drive plate 132 can be used in a double function by the guide elements 133 for connection to the outer part 121 the brake disc 130 are formed. The retaining contours on the inner surface of the stop 111 can through tooth contours 117 are formed on that of the drive plate 132 facing area of the inner jacket.

Wird die elektromechanische Bremse 110 aktiviert, werden die Haltekonturen am Außenmantel der bremsenseitigen Mitnehmerscheibe 132 auf die korrespondierenden Haltekonturen am Innenmantel des Anschlags 111 geschoben, was zu einer formschlüssigen Blockierung einer weiteren Bewegung der Welle 102 führt. Treffen die Stirnflächen der korrespondierenden Haltekonturen aufeinander, dreht sich die Welle 102 ein wenig weiter, bis die Haltekonturen ineinandergreifen können. Wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß 4a-4c kann bereits mit jeweils drei Paaren korrespondierender Haltekonturen ein Formschluss erreicht und gleichzeitig dynamisches Bremsen ermöglicht werden.Will the electromechanical brake 110 activated, the retaining contours on the outer surface of the brake-side drive plate are activated 132 on the corresponding holding contours on the inner surface of the stop 111 pushed, resulting in a positive blocking of further movement of the shaft 102 leads. If the end faces of the corresponding holding contours meet, the shaft rotates 102 a little further until the retaining contours can interlock. As in the embodiment according to 4a-4c a form fit can be achieved with three pairs of corresponding holding contours and dynamic braking can be enabled at the same time.

Alle Bremsvorrichtungen 100 der 1-5 funktionieren in beide Drehrichtungen gleichermaßen.All braking devices 100 the 1-5 work equally in both directions of rotation.

Vorteile der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtungen umfassen eine hohe und von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung unabhängige Bremskraft bei einem geringen Gewicht, kompakten Abmessungen, einer geringen Zahl an Bauteilen und folglich geringen Produktionsstückkosten. Die erfindungsgemäßen können je nach Bedürfnissen des Kunden variabel eingestellt werden, sind einfach zu montieren und in bestehende Systeme zu integrieren und sind sehr zuverlässig. Alle beschriebenen Varianten können dabei trocken oder in Öl- oder Fett befüllter Umgebung eingesetzt werden.Advantages of the braking devices according to the invention include a high braking force that is independent of the available electrical power with a low weight, compact dimensions, a small number of components and consequently low unit production costs. The invention can be set variably depending on the needs of the customer, are easy to assemble and integrate into existing systems and are very reliable. All the variants described can be used dry or in an environment filled with oil or grease.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2005/015044 A1 [0005]

Claims

Braking device for a control system of aircraft, the braking device comprising a housing and a multi-stage braking mechanism for deriving a torque of a shaft of the control system into the housing, wherein a first stage of the braking mechanism is an electromechanical brake with at least one rotor, preferably at least one Brake disk and acts with at least one stator fixed on the housing, on which the rotor is braked in the active state of the electromechanical brake, characterized in that a second stage of the brake mechanism has a mechanism that allows a relative rotation of the brake disk against the shaft and as a result Such a rotation causes a brake force boost of the first stage or an additional fixation of the shaft on a stator fixed to the housing within the second stage.

Braking device according to Claim 1 , characterized in that the electromechanical brake of the first stage is a normally closed brake.

Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second stage of the braking device share one or more common components.

Braking device according to Claim 3 , characterized in that the first and the second stage of the braking device share the stator.

Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the brake disc has two separate parts, an inner part extending radially inward from an annular dividing line and an outer part extending radially outward from the dividing line, the parts being non-rotatable are coupled together, but can be moved in the axial direction relative to each other, the outer part of the brake disc is braked in the active state of the electromechanical brake of the first stage on the stator, the mechanics of the second stage of the braking mechanism being formed as a result of a rotation of the brake disc against the shaft to cause an axial movement of the inner part of the brake disc relative to the outer part, and wherein a contour is provided on the inner part of the brake disc, which as a result of the axial movement of the inner part of the brake disc relative to the outer part, the brake booster the first stage or the additional fixation of the shaft within the second stage.

Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanics of the second stage of the braking mechanism is a ball ramp which has a plurality of balls enclosed between two driver disks, one of the driver disks being rotatably coupled to the shaft and the other the drive disks are rotatably coupled to the brake disk of the electromechanical brake of the first stage.

Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the additional fixing of the shaft within the second stage takes place by means of a force fit.

Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the additional fixing of the shaft takes place within the second stage by means of a form fit.

Control system for an aircraft, characterized in that the control system comprises at least one braking device according to one of the preceding claims.

Aircraft with at least one control system Claim 9 .