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Die
Erfindung betrifft ein Bremselement zur Dämpfung der Drehbewegung eines
sich um eine Achse drehenden und damit gekoppelten Elementes, aufweisend:
- – ein
Lagerelement, das in einer Lagerschale drehbar gelagert ist, wobei
das Lagerelement und die Lagerschale relativ gegeneinander verdrehbar angeordnet
sind und entweder das Lagerelement mit dem Element verbunden ist
und die Lagerschale stationär
in einem Gehäuse
oder an einem Halter fixiert ist oder die Lagerschale mit dem Element
und das Lagerelement stationär
in einem Gehäuse
oder an einem Halter fixiert sind,
- – mindestens
eine Bremsvorrichtung mit mindestens einem, auf das sich drehende
Lagerelement oder auf die sich drehende Lagerschale eine Bremskraft
direkt ausübenden
Bremsorgan, das entweder an der Mantelfläche des Lagerelementes oder
an der Innenfläche
der Lagerschale unter Federwirkung reibend anliegt.
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Bremselemente
der gattungsgemäßen Art, auch
Mini-Bremselemente genannt, gewährleisten das
kontrollierte Öffnen
und Schließen
von Hauben, Fächern,
Schubladen, etc. Sie sind insbesondere geeignet für die Schwenkbewegungsdämpfung von
Deckeln von Tape-Decks, Fotokopierern, Toilettendeckeln, Rückschlagventilen,
Klappen, Abdeckhauben, CD-Player-Einschüben, Autohandschuhfächern und in
der Möbelindustrie
für Klappen
jeder Art, etc., die durch einen Federantrieb nach der Entriegelung
geöffnet
werden. Die Kraft-(Moment)Übertragung
kann direkt im Drehpunkt über eine
Schaftbefestigung oder ein Ritzel oder linear über Ritzel und Zahnstangen
erfolgen, um eine gleichmäßige und
ruhige Bewegung zu erzielen. Empfindliche Bauteile werden dadurch
geschont und ein weiches Verschwenken des gesteuert verschwenkenden
Elementes bewirkt.
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Die
Bremselemente bremsen die kinetische Energie der sich verschwenkenden
Elemente und bauen ein konstantes Bremsmoment unabhängig von
der Drehrichtung auf. Das Bremsmoment ist dabei abhängig von
der Relativgeschwindigkeit der am Bremssystem beteiligten Elemente.
Hierzu werden unterschiedliche Effekte wie Körperreibung bzw. Adhäsion, Fluidreibung,
Deformation bzw. Formänderung
und magnetische Felder genutzt. Die Reibung ist definiert als mechanischer
Widerstand, der der Relativbewegung sich bewegender Körper entgegenwirkt.
Die Adhäsion
und die Deformation treten bevorzugt in Kunststoffen (Polymeren)
auf. Die Reibkraft setzt sich aus den Komponenten Adhäsion und Deformationskraft
zusammen. Bei der Fluidreibung treten im Fluid durch Drosseln und
Blenden Strömungs-
und Druckverluste auf. Am Rotor werden Wirbelströmungen erzeugt. Bei der Scherung
von Flüssigkeiten
wird eine Scherspannung gebildet. Bei der Deformation und Formänderung
werden Bauteilebereiche deformiert, dabei wird Formveränderungsarbeit
geleistet. Die Widerstandskräfte
können auch
durch Feldeinwirkung erzeugt werden. Beim Feldsystem entstehen Hystereseverluste
bei der Umpolung eines magnetischen Werkstoffes. Beim Stofffeldsystem
wird die Ausnutzung der Anziehungskraft eines Dauermagneten auf
einen Eisenwerkstoff zur Erzielung einer proportionalen Reibkraft
genutzt.
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Ein
gattungsgemäßes Bremselement
ist aus der
DE 84 04
656 U1 ,
5 und
6, bekannt.
Die dort zum Einsatz kommenden Bremsorgane sind diametral gegenüberstehend
angeordnet und durch eine sich an beiden Organen abstützende Schraubendruckfeder
vorgespannt. Zwischen Bremssegment und Feder ist jeweils ein Druckstück angeordnet,
welches sich flächig
an die Rückseite
des jeweiligen Bremsorgans abstützt.
Auf der der Feder zugewandten Seite ist ein Vorsprung vorgesehen,
auf welchen die Feder endseitig aufgeschoben ist. Die Welle ist
mit einem H-förmigen
Führungsteil
verbunden, das in die Lagerschale eingesetzt ist und radiale Längsführungen
für die
Bremsorgane aufweist.
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Aus
der
DE 43 23 095 C1 ist
ein Bremselement zur Dämpfung
einer durch eine Feder ausgelösten
Schubbewegung bekannt. Dieses Bremselement besteht aus einem aus
hartelastischem Kunststoff hergestellten Lagergehäuse und
einer in diesem drehbar gelagerten Bremsscheibe aus ähnlichem Material,
die über
eine Welle und ein daran angeformtes Antriebselement mit einem Schubelement zusammenwirkt.
Die Bremsscheibe weist konisch ausgebildete Reibflächen auf,
die gegen eine entsprechend ausgebildete Reibfläche in dem Lagergehäuse mit
konstant gehaltener Kraft mittels einer Feder angedrückt wird.
Die verwendete Andruckfeder, die sich an einem Gehäuseverschließteil abstützt, bringt
dabei sowohl eine axiale als auch eine radiale Reibkraftkomponente
auf.
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Aus
der JP 09-126261 A ist ein Bremselement bekannt, bei dem in ein
Lagergehäuse
eines Rotors Federn eingesetzt sind, die eine axiale Reibkraft auf
den Rotor ausüben.
Des Weiteren zeigt diese Ausführung
eine Schraubenfeder, die über
einen Vergrößerungsabschnitt
des Rotors greift, der in eine Lagerschale eingesetzt ist, die von
einem aufgesetzten Deckel abgeschlossen ist.
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Die
Druckschrift JP 06-101730 A zeigt ebenfalls ein Bremselement, bei
dem der Rotor gegenüber einer
Gehäusewand
beabstandet ist und in der Gehäusewand
nahezu tangentiale Schlitze verlaufen, in denen Federn eingesetzt
sind, die auf den Umfang des Rotors eine Reibkraft ausüben und
damit eine gewünschte
Dämpfung
bewirken.
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Aus
der
US 1 805 466 ist
ein Bremselement bekannt, bei dem die diametral angeordneten Bremsorgane,
die in einem H-förmigen
Lagerteil geführte Andruckelemente
aufweisen, die unter Federspannung stehen, gegen die exzentrisch
angeordnete Zylinderwand eines Gehäuses drücken, so dass je nach Drehstellung
unterschiedliche Reibkräfte
ausgeübt werden.
zusätzlich
ist auch eine axiale einstellbare Dämpfungsfeder vorgesehen.
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Aus
der
GB 2 192 252 A ist
ein Bremselement bekannt, das aus einer Feder besteht, die eine Welle
umschlingt und sich gemeinsam mit dieser dreht. Das obere Ende der
Feder ragt rechtwinklig nach außen
vor, das untere Ende der Feder läuft
mit den Federwindungen am Umfang aus. Wird ein Anschlagbauteil gegen
das abstehende Ende geschoben, so bremsen die Federwindungen aufgrund
von Reibungskräften
die durchdrehende Welle ab. Durch das zweite freie Ende auf der
Welle wird keine Vorspannkraft aufgebaut. Der Kraftaufbau zwischen Welle
und Feder ist somit eine reine Reibungskraft. Ihre Größe wird
allein durch die Normalkraft und den Reibungskoeffizienten zwischen
Welle und Feder erzeugt. Die Normalkraft wird um so größer, je
strammer die Feder auf der Welle sitzt. Eine Kraftverstärkung ist
nicht gegeben. Der Ausbau einer Reibkraft erfolgt nur in einer angegebenen
Drehrichtung. Bei entgegengesetzter Drehrichtung findet ein Aufbiegen der
Feder von der Welle weg statt, wodurch die Funktion der Bremswirkung
stark beeinträchtigt
wird.
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Aus
der JP 01-266331 A ist ein weiteres Bremselement bekannt, bei dem
eine Schraubenfeder den geschlitzten Zylinderteil eines Lagers und
einen Achsteil eines Zahnrades miteinander verbindet. Die Schraubenfeder
wird hier durch Klemmwirkung des geschlitzten Zylinderteils auf
das Achsteil gedrückt
und erzeugt dadurch Reibungskräfte,
die das drehende Achsteil abbremst. Das geschlitzte Zylinderteil
bewirkt eine Normalkraft auf die Feder. Diese wiederum übt eine
Normalkraft auf das Achsteil aus. Die Größe der Normalkraft ist abhängig von
der Pressung des geschlitzten Zylinderteils und des Reibungskoeffizienten
der Feder. Die Enden der Schraubenfeder sind frei. Die Schraubenfeder
als solche ist somit nicht vorgespannt. Eine Kraftverstärkung kann sich
praktisch nicht aufbauen.
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Aus
der
DE 100 61 030
A1 ist eine Bremseinrichtung für ein sich um eine Achse drehendes
Element, wie ein Bedienrad, ein Drehknopf, eine Walze oder dergleichen,
insbesondere für
eine Frischluftdüse
in einem Kraftfahrzeug bekannt, die zur Erzielung eines konstanten
Drehmomentes bzw. einer konstanten Bedienkraft des sich drehenden
Elementes in einem Temperaturbereich von beispielsweise ca. –40°C bis ca.
+100°C ein
stopfenförmiges
Gehäuse mit
einem Boden und einem vom Boden wegstehenden umlaufenden Bund mit
einer kreisrunden Außenmantelfläche aufweist,
die für
das sich drehende Element eine Drehlagerfläche bildet. Der Bund umschließt einen
zentralen Führungsraum
für zwei Bremsorgane,
die sich mit diametral voneinander abgewandten Bremsabschnitten
durch Querlöcher
im umlaufenden Bund hin erstrecken. Die beiden Bremsorgane werden
mit Hilfe eines zwischen ihnen vorgesehenen Federelementes voneinander
weggezwängt.
Die aus den Querlöchern
austretenden Oberflächen
der Bremsorgane liegen an der Innenseite der Lagerbuchse bzw. der
Lagerschale bremsend an. Dieses Bremselement ist universell einsetzbar
und weist gegenüber
Viskose-Bremseinrichtungen, die einen in einem Lagergehäuse in einer
fluiden Masse drehbaren Rotor mit darin eintauchenden Flügeln aufweisen,
den Vorteil auf, dass auch bei niedrigen Temperaturen sich die Kennlinie
der Bremswirkung nicht abhängig
von der Temperatur wesentlich ändert.
Die Ausführung
der mechanischen Bremseinrichtungen ist in der genannten Schrift
beschrieben.
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Bei
Klappenverschlüssen,
insbesondere bei Klappenverschlüssen
für Tankdeckel
bzw. Tanklagerschalen für
Tankanschlüsse
in Kraftfahrzeugen, ist es bekannt, die Klappe um eine im wesentlichen
senkrecht verlaufende Achse nach der Freigabe des Verschlusses mittels
einer Öffnungsfeder,
die eine Doppelschenkelwendelfeder sein kann und um den Lagerbolzen
der Klappe gewickelt ist, aufzuschwenken. Die Federkraft ist dabei
so bemessen, dass die Klappe in der Regel nur einen Spalt öffnet, um
dann von Hand in die Öffnungsstellung
verbracht werden zu können.
Dieses Aufklappen erfolgt im Prinzip sprunghaft und ist von der
Vorspannung der Feder abhängig.
Es ist jedoch gewünscht,
dass das Öffnen
der Klappe gedämpft
erfolgt oder diese sich nach einer bestimmten Beschleunigungskurve öffnet. Dieses gedämpfte Öffnen soll
dabei über
den gesamten Temperaturbereich sichergestellt sein, der z.B. bei
einem Kraftfahrzeug in der Umgebungstemperatur auftritt, also von
ca. –40°C bis ca.
+80°C. Eine
weitere Anforderung besteht darin, dass keine Verschmutzungen auftreten
dürfen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bremselement der gattungsgemäßen Art
zu verbessern und so weiterzubilden, dass es besonders einfach aufgebaut
ist, aus wenigen Teilen besteht und einfach montiert werden kann.
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Die
Aufgabe löst
die Erfindung durch Ausgestaltung des Bremselementes gemäß der in
den nebengeordneten Ansprüchen
1 und 11 angegebenen Lehren.
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Solche
Bremselemente können
vielseitig eingesetzt werden, wie eingangs schon dargestellt, um
ein gedämpftes
Verschwenken einer Achse oder eines anderen Elementes, das damit
gekoppelt ist, zu gewährleisten.
Gemäß der Lehre
der Erfindung nach Anspruch 1 sind Lagerelement und Bremsorgan einteilig
aus Kunststoff ausgeführt.
Das Bremselement besteht praktisch nur aus zwei Teilen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsformen der Bremselemente sind in den Unteransprüchen 2 bis 10
und 20 bis 22 im Einzelnen angegeben.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mechanische Bremseinrichtungen,
wie sie beispielsweise aus der
DE
100 61 030 bekannt sind, für eine derartige Bewegungsdämpfung von
Klappen einsetzbar sind, wobei diese Bremselemente unmittelbar mit
dem drehbaren Lagerbolzen verbindbar sind, ja sogar das Drehlager
für den
Lagerbolzen bilden können.
Der Endabschnitt des Lagerbolzens kann dabei den Rotor des Bremselementes
bilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Bremselement
als separates Element über
eine Steckkupplung ankoppelbar ist, zu welchem Zweck an dem Rotor
des Bremselementes zentrisch ein Ansatz mit Mitnahmeflächen bzw.
mit polygonem Querschnitt vorsteht, der in eine entsprechende zentrische
Ausnehmung in dem Lagerbolzenende eingreift. Die Verbindungselemente
können
auch in umgekehrter Anordnung vorgesehen sein.
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Der
Lagerbolzen kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall gefertigt
sein, vorzugsweise jedoch aus Kunststoff, um ihn kostengünstig herzustellen
und keine Oberflächenbehandlung
vornehmen zu müssen,
um Korrosionen entgegenzuwirken. Das Bremselement kann ebenfalls
aus Kunststoff gefertigt sein und z.B. aus zwei miteinander verbindbaren Teilen
bestehen, die jeweils einteilig gespritzt sind. Die Lagerschale
ist dabei so ausgebildet, dass sie in eine Ausnehmung oder in einen
Halter z.B. in der Karosserie hineingedrückt wird und zugleich über den Rotor
das Drehlager für
den Lagerzapfen bildet. Wird die Lagerschale zylinderförmig ausgeführt und
weist diese oben eine geschlossene Abschlusswand auf, so ist ersichtlich,
dass das Drehlager selbst und die Bremsorgane des Bremselementes
witterungsgeschützt
sind. Verschmutzungen können
nicht auftreten. Durch die Wahl des Kunststoffes ist aber auch sichergestellt,
dass über
die gesamte Lebensdauer des Elementes und über den gesamten Temperaturbereich
konstante Drehmomente ausübbar
sind. Es kann auch eine Veränderung
der Drehmomentenkennlinie bewirkt werden, indem entweder die Bremselemente
auf einer Exzenterbahn angeordnet werden oder aber in einfacher
Weise durch exzenterförmige
Ausbildung der Lagerbuchse bzw. der Lagerzylinder in der Lagerschale,
so dass bei entsprechender Positionierung der Bremsorgane am Umfang
diese unter wechselnder Bremskraft an der Innenmantelfläche der
Buchse oder der Lagerschale anliegen, wodurch während des Verschwenkens gewünschte Veränderungen
in der Bremswirkung gegeben sind. Wird beispielsweise gewünscht, dass
die Bremskraft zu Beginn der Öffnung
gering sein soll, so ist die Positionierung der Bremsorgane in der
feststehenden Lagerschale mit Exzenterlagerungsbohrung so positioniert,
dass nur eine geringe Bremskraft ausgeübt wird. Die Öffnung verengt
sich dann, so dass das Bremsorgan unter höherer Federkraftwirkung anliegt, so
dass die Dämpfung
zunimmt. Die Drehachse des Rotors befindet sich bei solchen Ausführungen
im Exzenterpunkt.
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Die
verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten
der mechanischen Bremselemente sind in den Unteransprüchen selbsterklärend angegeben. Grundsätzlich kann
die Lagerschale außen
rund oder eckig ausgeführt
sein. Die Lagerungsbohrung für
den Rotor bzw. die Lageröffnung
muss jedoch kreisrund bzw. exzentrisch ausgeführt sein, um die gewünschte Bremswirkung
an der Innenfläche
zu ermöglichen. Die
Bremsorgane sind nach der Erfindung am Rotor direkt einteilig ausgeformt,
beispielsweise zungenförmig.
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Das
Bremssystem kann auch mit exzentrischen Bremsflächen ausgeführt sein, was besonders vorteilhaft
bei Drehbewegung < 120° ist. Die
elliptischen Bremsflächen
sorgen dabei dafür,
dass das durch eine Schenkelfeder mit steigender Kennlinie eingeleitete
Drehmoment konstant gehalten wird, wodurch ein anmutiger Lauf und
eine gleichmäßige Bremswirkung
gegeben sind und auch die Möglichkeit
der nachträglichen
Abstimmung besteht. Dieses Wirkprinzip einer steigenden bzw. fallenden
elliptischen Bahn bzw. Linearbewegung, z. B. Schubladen einer Rampe,
ist nicht nur auf Bremsbacken beschränkt, sondern könnte auch
auf Blattfedern, federnd gelagerte Gummiwalzen, etc., angewendet werden,
die den Rotor bilden.
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Zusätzlich können auch
eingesetzte Federschenkel als Bremsfederelemente vorgesehen sein, zu
welchem Zweck dann in dem Gehäuse
zum Rotor tangential verlaufend Führungen vorzusehen sind, um
eine Blattfeder oder eine Rundfeder mit Vorspannung einschieben
zu können,
die auf die Oberfläche des
Rotors drückt.
In solchen Fällen
empfiehlt es sich, eine U-förmige
doppelschenklige Bremsfeder zu verwenden, die beim Einschieben in
die Führungskanäle mit dem
Bogenteil eine Rastnase hintergreift und somit gegen unbeabsichtigtes
Herausziehen gesichert ist. Eine solche Feder kann aber auch in
Führungsschlitzen
eingesetzt werden und an den freien vorstehenden Schenkeln auch
nach dem Einsetzen abgebogen oder in vorgebogenem Zustand die Außenkante
der Führung
hintergreifen, so dass eine Selbstsicherung in den Führungen
gegeben ist. Um darüber
hinaus den Rotor zu positionieren und keine zusätzlichen Arretierungen vorsehen
zu müssen,
die ein unbeabsichtigtes Herausfallen des Rotors aus der Lagerbuchse
bzw. der Lagerschale verhindern, kann bei solchen Ausführungen
mit Doppelschenkelbremsfeder die Rotormantelfläche auch eine ringförmige Lagernut
aufweisen, die zugleich die Bremsfläche bildet, aber auch sicherstellt,
dass der Rotor weder nach der einen noch nach der anderen Seite
gegenüber
der Bremsfeder sich unbeabsichtigt verschieben kann. Es ist verständlich,
dass hierbei die Dimensionierungen so vorgenommen werden können und
der Rotor an der Einsatzringseite angefast sein kann, dass der Rotor
auch nachträglich
in die Buchse oder Lagerschale eindrückbar ist, wenn die Bremsfeder
bereits eingesetzt ist. Die beiden Schenkelabstände der Bremsfeder weiten sich
beim Eindrücken
auf und rasten dann in die Ringnut ein. Es versteht sich von selbst,
dass hierzu die Führung so
ausgelegt sein muss, dass die Bremsfederschenkel beim Einsetzen
sich nach außen
verbiegen bzw. verschieben können.
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In
weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die aus der Mantelfläche vorstehenden
zungenförmigen
Bremsfedern in Längsrichtung
der Achse schräg
gestellt angebracht sind, und zwar ansteigend, so dass ein einfaches
Eindrücken
des Rotors in die Lagerschale ermöglicht wird. Die Blattfedern werden
dabei in Ausnehmungen des Rotors hineinverschwenkt und liegen unter
Federkraft an der Innenmantelfläche
mit einer Teilfläche
an. Bei dieser Ausführung
kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Bremsfedern am Umfang verteilt
vorgesehen sind und dass die Lagerschale einen Rasteinführring aufweist,
der von den Oberkanten der einzelnen Blattfederbremselemente in
eingedrücktem
Zustand hintergriffen wird, so dass zugleich eine Lagesicherung
des Rotors gegeben ist.
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Ein
noch intensiveres Bremsvermögen
ist erzielbar, wenn das Bremselement nach dem Spill/Eytelwein-Prinzip
gemäß Anspruch
11 ausgeführt
ist und arbeitet. Seit langem sind Spill-Winden bekannt, bei denen
ein Seil ein- oder mehrfach um einen feststehenden Zapfen geschlungen
wird. Aufgrund der Umschlingung wird eine kleine Betätigungskraft
in eine große
Handhabungskraft oder umgekehrt auf- oder abgebaut. Voraussetzung
ist, dass das Seil mit Vorspannung um den Zapfen gewickelt wird.
Der Aufbau der Reibkraft des den Zapfen umschlingenden und vorgespannten
Seiles erfolgt nach der bekannten Eytelweinschen Gleichung FR = FF·(eμα – 1). Das
Ergebnis ist eine drehrichtungsunabhängige Reibkraft FR, wobei FF
die Spannkraft ist, mit der das Seil an der Nabe anliegt. Mit diesem
Prinzip ist die Erzeugung hoher Reibkräfte möglich, da die Kraftverstärkung exponentiell
erfolgt. Der große Vorteil
ist, dass dieses Prinzip nicht vom Nabendurchmesser abhängt und
dadurch sehr kleine Bauausführungen
zulässt,
so wie dies auch bei Minibremsen gewünscht ist. Mit den weiteren
beteiligten Parametern: Reibungszahl μ, Umschlingungswinkel α, Drahtdurchmesser
und Zapfen sowie Drahtwerkstoff kann das Bremssystem auf die gewünschten
Verhältnisse
ideal eingestellt werden. Dieses bekannte Spill/Eytelwein-Prinzip
macht sich eine Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 15 bis
18 zu eigen. Anstelle eines Seilsystems wird ein Federdrahtsystem
verwendet, das ein äußerst wirkungsvolles
Bremssystem für
Mini-Bremselemente aufzubauen gestattet. Hierbei wird eine Feder – wie beim
Spill – ein-
oder mehrfach um einen Zapfen bzw. den Rotor gewickelt und die Enden
in der Lagerschale festgelegt, so dass bei ausgeübter Drehung eine exponentielle
Bremskraft auf den Rotor ausgeübt wird.
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Hierzu
können
die beiden Federenden anfangs weit auseinandergespreizt sein. Beim
Zusammendrücken
der Federenden bzw. beim Aufeinanderzudrücken werden diese so weit zusammengedrückt, dass
die Feder den Rotor mehr oder weniger leicht anpresst und umschlingt.
Dieser Zustand der Federenden wird quasi eingefroren, indem diese
in Lagerausnehmungen in der Wandung der Lagerschale einrasten. Zur
Lagerung kann dabei eine U-förmige
Ausnehmung vorgesehen sein bzw. eine Aussparung mit entsprechenden
Lagerstellen, in denen die beiden Schenkel dann unter Vorspannung einrasten.
Dabei entsteht die Federkraft FF, die das System vorspannt. Bei
Handhabung baut sich – wie oben
geschildert – die
verstärkte
Reibkraft exponentiell auf.
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Eine
bestimmte Bremscharakteristik kann erreicht werden, wenn der Drahtwerkstoff,
der Drahtdurchmesser, der Naben- bzw.
Rotorwerkstoff und damit die Reibungszahl oder die Aussparungsweite der
U-förmigen
bzw. beidseitig geschlitzt ausgeführten Lagerungsöffnung in
der Wand der Lagerschale verändert
werden. Um eine gute Funktion zu gewährleisten, sollte der Rotor
eine Führungsnabe
aufweisen, die in der Lagerschale geführt ist. Die Montagefreundlichkeit,
der ruhige Lauf und die Kraftwirkung nach außen entscheidet darüber, ob
die U-förmig
gestaltete Feder in einer U-förmigen
Aussparung besser ist oder eine gestreckt gestaltete Feder, die
in einer beidseitig geschlitzten Wand gehalten ist. Beide Ausführungsformen
sind grundsätzlich
möglich.
Es ist darüber
hinaus aber auch möglich,
dieses Bremssystem nicht nur in einer La gerschale als solche anzuordnen,
sondern den Rotor als Lagerzapfen in einer Lagerwand, in einem dort
vorgesehenen Drehlager zu lagern, das auch ein Eindrücklager
oder eine U-förmige
Ausnehmung sein kann. Der Rotor steht auf der Rückseite vor, so dass auf ihn
der Federdraht mit ein, zwei oder mehreren Umschlingungen aufgesteckt
werden kann. Die freien Schenkel können Anschläge an der Lagerwand hintergreifen.
Die Anschläge
können
als ortsfeste Anschläge
vorgesehen sein. Sie können
aber auch verschieblich angeordnet sein, so dass die Vorspannung
des Federdrahtes durch Aufeinanderzuschieben der Anschläge erhöht und durch
Entfernen der Anschläge
verringert werden kann. Eine noch bessere und leichtere Einstellung
ist möglich,
wenn ein Anschlag ortsfest vorgesehen ist und der zweite Anschlag
durch die Exzentermantelfläche
eines Exzenterverstellteils gebildet wird. Dieser Exzenterverstellteil
ist mit einem Lagerzapfen in einer Lagerbohrung gelagert und greift
mit der Exzentermantelfläche
gegen einen Schenkel des Federdrahtes. Durch Rasten kann der Exzenter
stufenweise verstellt werden und wird zugleich arretiert, so dass
die Vorspannung des Federdrahtes hierüber auf einfache Weise verändert werden
kann.
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Es
hat sich gezeigt, dass derartige Anbringungen besonders vorteilhaft
eingesetzt werden können
bei Lamellen, die in Luftdüsenanordnungen
vorgesehen sind. Hierzu ist der Lagerzapfen einer Steuerlamelle
verlängert
und steht außenseitig
aus der Lagerwand hervor. Die Feder ist auf diesen vorstehenden
Teil des Lagerzapfens, der den Rotor bildet, aufgesteckt und sodann
durch die an der Außenseite der
Lagerwand vorgesehenen Lagerstellen bildenden Anschläge vorgespannt,
so dass bei der Schwenkbewegung ein Bremsmoment ausgeübt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Lehre nach Anspruch 11 sind in
den Unteransprüchen
12 bis 22 hierzu ergänzend
angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
ergänzend
erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 ein
Schwenklager mit einem in Explosionsdarstellung eingezeichneten
Bremselement nach dem Stand der Technik;
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2 und 3 in
perspektivischer Darstellung ein Bremselement mit bügelförmiger Bremsfeder
nach dem Stand der Technik;
-
4 und 5 eine
Variante zu dem Ausführungsbeispiel
nach 2 und 3 mit rundem Lagergehäuse nach
dem Stand der Technik;
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6, 7 und 8 eine
Ausführung
eines Rotors mit zungenförmigen
Bremsfedern nach der Erfindung,
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9 und 10 eine
Ausführung,
die erfindungsgemäß nach dem
Spill/Eytelwein-Prinzip arbeitet.
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11 eine
Anordnung mit Bremsbacken und elliptisch ausgeführten Bremsflächen an
der Innenmantelfläche
der Lagerschale,
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12 und 13 eine
Variante zum Ausführungsbeispiel
gemäß den 9 und 10 und
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14 eine
Darstellung einer Bremseinrichtung für eine Lamelle in einem Lüftergehäuse für eine Frischluft-
oder Warmluftdüse
in einem Kraftfahrzeug.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach
1 zeigt einen Lagerbolzen
9 einer Klappe
mit einem Kopfteil
23, in welchem zentrisch eine Aufnahme
8 bzw.
eine Ausnehmung eingebracht ist, die die Querschnittsform eines
Langloches aufweist. In diese Aufnahme
8 ist ein konturenangepasster
Lagerzapfen
7 einsetzbar, der aus der Stirnfläche eines
Rotors
2 hervorsteht. Der Rotor
2 weist diametral
gegenüberliegende
Querlöcher
19a und
19b auf,
in die Bremsorgane
3a und
3b eingesetzt sind,
deren äußere Bremsseiten
aus der Mantelfläche
des Rotors
2 geringfügig
im eingesetzten Zustand des Rotors in die Gehäuseschale
1 vorstehen.
Zwischen den beiden Bremsorganen
3a und
3b, die
Lagerungsbohrungen für
die Aufnahme einer Druckfeder
4 aufweisen, ist in dem durchgehenden
Querkanal eine Druckfeder
4 eingesetzt und übt die gewünschte Federkraft
auf die beiden Bremsorgane
3a und
3b auf die Innenmantelwand
in der Lagerschale
1 aus. Die Lagerschale
1 ist von
unten her hohl ausgeführt
und weist oben eine Deckwand auf. Seitlich sind angeformte Ansätze
6a und
6b mit
federnden Rastschenkeln
5a und
5b vorgesehen.
Die Lagerschale
1 ist in eine Öffnung in einem nicht dargestellten
Halter oder in einer Wand, z.B. der Karosseriewand eines Kraftfahrzeuges,
von unten eindrückbar.
Der Rotor
2 mit dem Bremsorgan
3a,
3b und
der Druckfeder
4 kann vormontiert sein. Der sichtbare äußere Rastring
20 greift
dabei in eine nicht sichtbare Nut in der Wand der Lagerschale
1 ein und
schützt
den Rotor
2 gegen unbeabsichtigtes Herausfallen und gegen
Verschmutzung. Es ist ersichtlich, dass durch die Bremswirkung ein
gleichmäßiges Drehmoment
auf den Lagerbolzen
9 ausgeübt wird, an dem eine nicht
dargestellte Klappe befestigt ist, die sich mit dem Lagerbolzen
9 dreht.
Der Lagerbolzen
9 kann mit seinem unteren Ende in eine
Lagerbohrung in einem weiteren Halter oder einer Wand eingesetzt
sein. Es ist aber auch möglich,
ein gleiches Bremselement an der Unterseite anzubringen, um die
gewünschte
Bremswirkung auf die an dem Lagerbolzen befestigte Klappe auszuüben, wenn
diese durch eine nicht dargestellte Feder aus einer Verschließstellung
nach Lösen
des Schlosses in eine Öffnungsstellung
automatisch verbracht wird, um ein gedämpftes Herausklappen zu gewährleisten.
Das hier zur Anwendung kommende Bremselement ist aus der
DE 100 61 030 A1 in
seinem Aufbau bekannt. Auf dem Lagerbolzen
9 ist verdrehgesteuert
eine nicht dargestellte Klappe aufgesteckt. Zum Verschwenken der
Klappe ist auf dem Kopfteil
23 eine Wendelfeder
24 aufgesteckt,
deren eines Ende
25 hakenförmig gebogen ist und einen
Ansatz
26 am Kopfteil
23 hintergreift und deren
zweites Ende
27 bei gespannter Feder
24, am ortsfesten
Teil einer Wand oder eines Trägers
gehalten ist, wobei die Feder
24 derart gespannt ist, dass
die Klappe nach dem Lösen einer
Schlossverriegelung nach außen
schwenkt und dabei den Bolzen drückt.
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In
den 2 und 3 ist eine Ausführungsform
eines sehr kleinen kompakten Bremselementes dargestellt. Das dargestellte
rechteckförmige Gehäuse mit
drei Lagerbacken, die die Lagerbohrung bilden, nimmt den Rotor 2,
der eine Ringnut 14 aufweist, auf. In der kleinen Lagerschale 1,
die im Ausführungsbeispiel
ein Durchgangsloch für
die Aufnahme des Rotors 2 aufweist und beispielsweise nur 6 × 6 mm groß sein kann
und nur 2 mm hoch ist, ist eine Lagerkammer vorgesehen, in die eine
U-förmige,
zwei Bremsfederschenkel 11a und 11b aufweisende
Bremsfeder 10, bei spielsweise mit einem Durchmesser von
0,8 mm, einschiebbar ist. Zunächst wird
der Rotor 2 in die zentrale Buchse mit ihren Lagerschenkeln
eingesetzt, z.B. indem die Lagerschale 1 auf eine Montageplatte
aufgelegt wird. Danach wird die bügelförmige Bremsfeder 10 in
die Führung
eingeschoben und liegt dabei unter Spannung an der Oberfläche der
ringförmigen
Nut 14 an. Sie übt
also mit ihren Bremsfederschenkeln 11a und 11b eine Bremskraft
aus. Die Führung
selber wird durch die Längsführung 13a und 13b gebildet.
Damit die eingesetzte U-förmige
Feder 10 nicht unbeabsichtigt aus den Führungen herausgleiten kann,
ist eine Rastnase 12 vorgesehen, die die eingesetzte Feder 10, nämlich den
Bügelteil,
hintergreift (3). Das kleine Bremselement
ist z. B. mit einem Lagerbolzen 9 gemäß 1 verbindbar,
der zu diesem Zwecke einen Mitnahmezapfen aufweisen muss, der in
die konturenangepasste Lagerausnehmung 21 des Rotors 2 einsteckbar
ist. Er kann aber auch, wie die 2 zeigt,
alternativ einen Lagerzapfen 7 aufweisen, der in eine angepasste
Ausnehmung in den Bolzen 9 einsteckbar ist.
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2 zeigt
in Explosionsdarstellung die drei Teile und den alternativ ausgebildeten
Rotor des Minibremselementes, 3 dieselben
Teile im zusammengesetzten Zustand.
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Eine
Variante zu dem Ausführungsbeispiel
in 2 und 3 ist in den 4 und 5 dargestellt.
Das Gehäuse
der Lagerschale 1 kann auch – wie ersichtlich – rund ausgebildet
sein und einen äußeren Ringflansch 22 mit
abgeflachter Verdrehsicherung aufweisen. Bei entsprechender Platzierung
der Bremsfeder 10 und bei entsprechender Ausbildung der
Führungsweiten
im Inneren der Lagerkammer für den
Rotor 2 kann die Feder voreingesetzt werden und wird gegen
Rückzug
durch die nach außen
vorstehenden Enden 16a und 16b, die die äußeren Kanten
der Führungen
hintergreifen, gesichert. Die Bremsfederschenkel 11a und 11b greifen
in die Führungsnut 1.4 und
liegen schleifend an der Wand an und sichern zugleich den Rotor 2 gegen
Herausfallen (wie in 2). Die Feder 10 kann
dabei so positioniert werden, dass sie neben der Sicherung des Rotors 2 in
der Lagerausnehmung der Lagerschale 1 zugleich auch eine
Fixierung an einer Wand bewirkt, in die die Lagerschale 1 eingesetzt
ist. Der überstehende
Flansch 22 sichert dabei die Lagerschale gegen Durchdrücken, während die
untergreifende Feder die Lagerschale gegen Herausziehen zusammen mit
den vorstehenden, nach außen
gebogenen Enden 16a und 16b sichert. Diese Ausführungsform empfiehlt
sich dann eingesetzt zu werden, wenn der Wanddurchbruch leicht zugänglich ist,
so dass für
die Lagerung keine weiteren Sicherungselemente notwendig sind. Aus
allen vorhergehenden Ausbildungen ist ersichtlich, dass der Rotor
grundsätzlich
auch fester Bestandteil des Lagerbolzens sein kann.
-
Eine
Variante zu dem Bremselement nach 1 ist in
den 6, 7 und 8 dargestellt. An
dem Rotor 2 sind am Umfang verteilt vorstehende, zungenförmige Bremsfedern 17 vorgesehen,
die einteilig aus Kunststoff mit dem Rotor gefertigt sind. Diese
aus der Fläche
des Außenmantels
vorstehenden Bremsfedern 17 können in darunter liegende Ausnehmungen 18 hineinschwenken.
Wenn nun die Feder darüber
hinaus in Eindrückrichtung
des Rotars 2 in einen Wanddurchbruch 15 ansteigend
verlaufend ausgeformt ist, wie aus 7 ersichtlich,
so kann, ohne Hilfswerkzeug benutzen zu müssen, der so vorbereitete Rotor 2 in
die Lagerwand 28 hineingedrückt werden. Beim Eindrücken verschwenken die
Bremsfedern 17 in die Ausnehmungen 18 und üben dann
eine Bremskraft auf die Mantelinnenflächen des Lagerringes 29 in
der Wand 28 der Lagerschale 1 aus. Zugleich wird
die Einführwand – den Rotor
sichernd – hintergriffen.
Es ist ersichtlich, dass diese Lösung
selbst dann anwendbar ist, wenn die Lageröffnung in einer Lagerschale 1 einen
Innenringflansch aufweist, der einen geringfügig kleineren Durchmesser als
die Lagerbuchsen aufweist. In diesem Fall kann die Dimensionierung
so vorge nommen werden, dass die oberen Kanten der Bremsfedern 17 den
Innenringflansch hintergreifen, so dass eine Lagersicherung bereits
mit dem Eindrücken
gegeben ist. Anstelle des eingezeichneten Lagerzapfens 7 kann
auch eine Lagerausnehmung 21 vorgesehen sein, wie sie in
den 2 und 3 im Rotor dargestellt ist.
-
In
den 9 und 10 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Bremselementes nach der Erfindung dargestellt, das nach dem
Spill/Eytelwein-Prinzip arbeitet. In der Lagerschale 1,
die als eckiger Körper
gezeichnet ist, ist ein Rotor 2 mit einem sechseckigen
Kopplungsansatz eingesetzt. Dieser Rotor 2 weist einen
oberen Lagerabschnitt 37 auf, der in eine Lagerbohrung 38 der
Lagerschale eingesetzt ist. Unterhalb des Lagerabschnittes 37 ist
ein Lager/Bremsabschnitt 36 vorgesehen, an dem sich ein
weiterer unterer Lagerabschnitt anschließt, der in einer Lagerungsbohrung 39 der
Bodenwand der Lagerschale 1 eingesetzt ist. Die Schnittzeichnung (9).
längs der
Schnittlinie A-A in 10 verdeutlicht ferner, dass
um den zylinderförmigen
Lager/Bremsabschnitt 36 ein Federdraht 30 eineinhalbmal
gelegt ist, der mit seinen beiden Enden 31 und 32,
wie aus 10 ersichtlich ist, in Lagerstellen 33, 34 in
dem U-förmigen
Wanddurchbruch 35 gehalten ist. Beim Zusammendrücken der
beiden Enden wird eine bestimmte Andruckkraft durch die Anderthalbwindung
des Federdrahtes auf den Lager/Bremsabschnitt 36 des Rotors 2 ausgeübt, die
auch im eingesetzten Zustand erhalten bleibt. Wenn nun ein Drehmoment
auf den Rotor 2 ausgeübt
wird, so erfolgt durch den bereits gespannten Federdraht die Ausübung einer
exponentiell wirkenden Bremskraft auf den Rotor 2. Die
Bremscharakteristik kann dabei durch Auswahl des Materials des Federdrahtes
des Rotors und der Vorspannung individuell verändert werden, um eine Anpassung
an die jeweiligen Verwendungen zu erreichen.
-
In
den 12 und 13 ist
eine Variante zu dem Beispiel gemäß den 9 und 10 dargestellt.
Sowohl aus der Schnittzeichnung in 12 als
auch in der Draufsicht aus 13 ist
ersichtlich, dass die beiden Enden 31 und 32 des
Federdrahtes 30 nicht an den Lagerstellen nur eines Wanddurchbruches 35 anliegen,
sondern als gestreckte Schenkel an den beiden Lagerstellen 33 und 34 zweier
um 180° versetzter
Wanddurchbrüche 35.
An Stelle solcher breiter Wanddurchbrüche 35 können auch
nutenförmige
Einschnitte vorgesehen sein, in die die Enden 31, 32 des
Drahtes 30 eingeführt
werden können.
Selbstverständlich
sind an Stelle von solchen Lagerstellen auch punktuelle Lagerstellen
anbringbar, z. B. durch Anschläge.
-
Aus 11 ist
ersichtlich, dass die Bremsorgane 3a und 3b auch
in Lagerschalen gelagert sein können,
die elliptische Bremsflächen 40 aufweisen. Diese
sorgen dafür,
dass dem durch die Druckfeder gemäß 1 oder im
Falle, dass diese an Schenkelfedern angebracht sind, eingeleiteten
Drehmomente konstant gehalten werden, wodurch eine gleichmäßige Bremswirkung
erzielt wird.
-
In 14 ist
eine weitere Variante eines nach dem Spill/Eytelwein-Prinzips arbeitendes Bremssystem
dargestellt. Dies unterscheidet sich von dem vorhergehenden, insbesondere
den 9 und 10 sowie 12 und 13 dadurch,
dass hier keine Lagerschale als solche vorgesehen ist, in der der
Rotor 2 endet, sondern dass eine Lagerwand 41 vorgesehen
ist, in der sich ein Lager 42 befindet, in das ein Lagerzapfen,
der zugleich den Rotor 2 bildet, einsetzbar ist. Dieser
Lagerzapfen ist beispielsweise Bestandteil einer Horizontallamelle
in einem Lüftergehäuse für die Frischluft-
oder temperierte Luftzufuhr in einem Kraftfahrzeug. Der Lagerzapfen steht
an der anderen Seite, im Ausführungsbeispiel an
der Vorderseite, der Lagerwand 41 vor. Auf dem vorstehenden
Teil des Rotors 2 ist der Federdraht 30 aufgesetzt,
der mit seinen Schenkeln 31 und 32 an den aus
Anschlägen 43 und 44 bestehenden
Lagerstellen 33, 34 anliegt. Die Besonderheit
besteht darin, dass der Anschlag 43 fest an der Lagerwand 41 befestigt
ist und die Lagerstelle 34 die Mantelfläche eines Exzenterverstellteils 44 ist.
Dieses Exzenterverstellteil 44 weist einen gespaltenen
federnden Lagerzapfen auf, um in eine Lagerbohrung 46 in
der Lagerwand 41 rastend eingesetzt werden zu können. Rückzugssichernde
Rastnasen sorgen dafür,
dass das Teil nur durch Zusammendrücken der beiden Schenkel des
Lagerzapfens wieder entfernt werden kann. Das Exzenterverstellteil 44 weist
darüber
hinaus einen Schlitz 47 zum Einführen eines Schraubenziehers
zum leichteren Verstellen auf. Eine weitere Besonderheit besteht
darin, dass an der Rückseite des
Teils des Exzenterverstellteils 44, dessen Mantelfläche die
Lagerstelle 34 bildet, federnde Rastnoppen vorgesehen sind,
mindestens jedoch eine, die durch Fortschaltung in Lagerausnehmungen 45,
die sich auf einer Kreisbahn um die Lagerbohrung 46 befinden,
rastend weitergeschaltet werden können. Es ist auch möglich, mit
dem Exzenter einen verschiebbar gelagerten Anschlag zu kombinieren,
der durch die Drehung des Exzenters verschoben wird, wobei der Exzenter
die Bewegungstransformation der Rotationsbewegung in eine lineare
Bewegung bewirkt. Dem Fachmann sind verschiedene Möglichkeiten
der Variation gegeben. So können
auch Anschläge
in einer Lochreihe verstellbar angeordnet sein, die ebenfalls die
Lagerstellen bilden, so dass jede individuelle Einstellung und Abgleich
der Systeme auf die gewünschte
Bremswirkung möglich
ist.
-
- 1
- Lagerschale
- 2
- Lagerelement
bzw. Rotor
- 3a,
3b
- Bremsorgane
- 4
- Druckfeder
- 5a,
5b
- Rastschenkel
- 6a,
6b
- Ansätze
- 7
- Lagerzapfen
- 8
- Aufnahme
- 9
- Lagerbolzen
- 10
- Bremsfeder
- 11a,
b
- Bremsfederschenkel
- 12
- Rastnase
- 13a,
b
- Längsführung
- 14
- Führungsnut
- 15
- Wanddurchbruch
- 16a,
b
- Enden
- 17
- Bremsfeder
- 18
- Ausnehmung
- 19a,
b
- Querlöcher
- 20
- Rastring
- 21
- Lagerausnehmung
- 22
- Ringflansch
- 23
- Kopfteil
- 24
- Wendelfeder
- 25
- Federende
- 26
- Ansatz
- 27
- zweites
Ende
- 28
- Lagerwand
- 29
- Lagerring
- 30
- Federdraht
- 31
- Federdrahtende
- 32
- Federdrahtende
- 33
- Lagerstelle
- 34
- Lagerstelle
- 34
- Lagerstelle
- 35
- Wanddurchbruch
- 36
- Lager/Bremsabschnitt
- 37
- Lagerabschnitt
- 38
- Lagerbohrung
- 39
- Lagerbohrung
- 40
- elliptische
Brems fläche/Schritt
- 41
- Lagerwand
- 42
- Lager
- 43
- Anschlag
- 44
- Exzenterverstellteil
- 45
- Rastausmehung
- 46
- Lagerbohrung
- 47
- Schlitz
- 48
- Lamelle