DE19955851A1 - Spreizeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schlägt eine Spreizeinrichtung (1) zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine bezogen auf die Rotationsbewegung axiale Translationsbewegung vor. Dazu ist die Spreizeinrichtung als Axialfreilauf (1) ausgebildet mit zwei zueinander verdrehbaren Scheiben (2, 3) sowie dazwischenliegenden Wälz- (5) und Spreizkörpern (6). DOLLAR A In einer ersten Drehrichtung (9) wirkt der Axialfreilauf (1) wie ein Axiallager. In der zweiten Drehrichtung (10) werden die mit einer Federkraft beaufschlagten Spreizkörper (6) aufgestellt, wobei der Axialfreilauf (1) seine axialen Abmessungen um den axialen Spreizweg (s) vergrößert. Zusätzlich wirkt der Axialfreilauf (1) als Überlastschutz, da bei Überschreiten eines bestimmten Reibmomentes zwischen Spreizkörpern (6) und Scheiben (2, 3) ein Gleiten ermöglicht wird. Die beiden Scheiben (2, 3) lassen sich dann wieder gegeneinander verdrehen. DOLLAR A Grundsätzlich erlaubt der neue Axialfreilauf einen vorteilhaften Einsatz als translatorisches Schaltelement oder als Betätigungselement.

Description

Die Erfindung betrifft eineSpreizeinrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine bezogen auf die Rotations­ bewegung axiale Translationsbewegung.

Grundsätzlich sind verschiedene Getriebeanordnungen be­ kannt, die die stufenlose Umsetzung einer Rotations- in ei­ ne Translationsbewegung gestatten. An dieser Stelle seien nur beispielhaft Gewindetriebe genannt.

Darüber hinaus offenbart die WO 95/30842 eine Betätigungs­ vorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Scheibenbremse mit einer drehbaren Rampenanordnung, die der Umsetzung einer Drehbe­ wegung in eine translatorische Zustellbewegung in Betäti­ gungsrichtung der Bremse dient. Dabei ist die Kraftfahr­ zeug-Scheibenbremse als kombinierte Bremse ausgeführt, die sowohl eine hydraulische Betriebs- als auch eine mechani­ sche Feststellbremsbetätigung erlaubt. Die Feststellbrems­ betätigung erfolgt über die Rampenanordnung und erfordert eine stufenlose Dosierbarkeit in der Übertragung der Betä­ tigungskraft. Daraus resultiert ein unnötig komplizierter Gesamtaufbau für die mechanische Betätigungseinrichtung so­ wie die Rampenanordnung.

Insbesondere für künftige Kraftfahrzeug-Bremssysteme mit elektromechanischer Betätigung sind jedoch auch Betäti­ gungsvorrichtungen gefragt, die ausgehend von einer rotato­ rischen Zustellbewegung im Sinne einer translatorischen Schalteinrichtung eine Betätigung in Zuspann- oder Löse­ richtung der Bremse ermöglichen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Spreiz­ einrichtung insbesondere für eine elektromechanisch betä­ tigbare Feststellbremse anzugeben, die im Sinne einer Schaltfunktion die Umsetzung einer Rotationsbewegung in ei­ ne Translationsbewegung bei fest vorgegebenem Spreizweg ge­ stattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombi­ nation des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist die Spreiz­ einrichtung als Axialfreilauf ausgeführt, der zwei zuein­ ander verdrehbare Scheiben aufweist. Im einzelnen wirkt der Axialfreilauf bei Verdrehung der ersten Scheibe gegenüber der zweiten Scheibe in einer ersten Drehrichtung wie ein Axiallager, während er bei einer Verdrehung der ersten Scheibe gegenüber der zweiten Scheibe in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung zu einer axialen Relativver­ schiebung der ersten Scheibe gegenüber der zweiten Scheibe führt. In der zweiten Drehrichtung verändert der Axialfrei­ lauf somit seine axialen Abmessungen um einen definierten Spreizweg und kann daher als Betätigungseinrichtung bzw. translatorische Spreizeinrichtung insbesondere innerhalb einer elektromechanisch betätigbaren Feststellbremse Ver­ wendung finden. Selbstverständlich sind darüber hinaus auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß zwischen den beiden Scheiben bzw. Ringen mehrere Wälz­ körper und zumindest ein, vorzugsweise mehrere, Spreizkör­ per angeordnet sind. Dabei sind sowohl die Wälzkörper wie auch die Spreizkörper innerhalb eines Käfigs zwischen den beiden Axialfreilaufscheiben aufgenommen und geführt. Im einzelnen sind die Spreizkörper jeweils unter Federvorspan­ nung vorzugsweise einer Torsionsfeder schwenkbar im Käfig gelagert. Zur Umsetzung der Spreizfunktion besitzen die Spreizkörper bezogen auf die Schwenkachse im Käfig eine nicht-konzentrische Kontur. Daher können sich die Spreiz­ körper bei relativer Verdrehung der beiden Scheiben zuein­ ander unter Krafteinwirkung der Torsionsfeder aufstellen. Dies führt zu einer definierten axialen Aufspreizung des Axialfreilaufs.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schwenkbewegung der einzelnen Spreizkörper innerhalb des Käfigs durch einen formschlüssigen Anschlag begrenzt. Dieser Anschlag ist entweder durch einen Vorsprung am Spreizkörper oder eine Lasche am Käfig realisiert und be­ stimmt das Maß des Aufstellwinkels der Spreizkörper. Letzt­ lich wird durch den Aufstellwinkel der axiale Spreizweg des Axialfreilaufs festgelegt.

Damit der Axialfreilauf im aufgespreizten Zustand nicht notwendigerweise blockiert und eine Verdrehung der ersten Scheibe gegenüber der zweiten Scheibe verhindert, wirkt der Axialfreilauf ab Erreichen eines bestimmten Reibmomentes als Rutschkupplung. In einem solchen Fall rutscht eine der Scheiben an den aufgestellten Spreizkörpern entlang und übernimmt die Funktion eines Überlastschutzes.

Zur weiteren Verschleißminimierung ist jeder Spreizkörper an seiner Berührungsfläche zu den Scheiben des Axialfrei­ laufes mit einer veschleißarmen Oberflächenbeschichtung versehen. Ein frühzeitiger Werkstoffverschleiß an den Scheiben bzw. den Spreizkörpern kann durch diese Maßnahme erfolgreich vermieden werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Spreizeinrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Käfigs eines Axialfreilaufes mit Wälzkörpern und Spreiz­ körpern,

Fig. 2 zwei Schnittdarstellungen des Axialfreilaufes mit einem ersten Anschlag für die Spreizkörper, und

Fig. 3 zwei Schnittdarstellungen des Axialfreilaufes mit eine zweiten Variante eines Anschlages für die Spreizkörper.

Die Fig. 1-3 zeigen eine als Axialfreilauf 1 ausgeführte Spreizeinrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine bezogen auf die Rotationsbewegung axiale Spreizbewe­ gung. Der Axialfreilauf 1 umfaßt zwei relativ zueinander verdrehbare Scheiben 2, 3, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind. Zwischen den beiden Scheiben 2, 3 ist ein Käfig 4 angeordnet, in dem sowohl Wälzkörper 5 als auch Spreizkörper 6 aufgenommen und geführt sind. Dabei dienen die Wälzkörper 5, die als Kugeln, Rollen oder ähnliches ausgeführt sein können, der freien Verdrehbarkeit der bei­ den Scheiben 2, 3 zueinander. Die Spreizkörper 6 sind je­ weils um eine Achse 7 schwenkbar im Käfig 4 gelagert und mittels einer Torsionsfeder 8 gegenüber dem Käfig 4 ver­ spannt.

Bei Verdrehung der ersten Scheibe 2 gegenüber der zweiten Scheibe 3 in einer ersten Drehrichtung 9 arbeitet der Axialfreilauf 1 wie ein gewöhnliches Axiallager, da die Spreizkörper 6 in dieser Drehrichtung 9 von der ersten Scheibe 2 infolge geringer Reibkräfte mitgenommen werden. Bei Drehrichtungsumkehr, d. h. bei Verdrehung der ersten Scheibe 2 gegenüber der zweiten Scheibe 3 in der zweiten Drehrichtung ("Spreizdrehrichtung") 10 werden die Spreiz­ körper 6 durch die Federkraft der Torsionsfeder 8 gegen die die beiden Scheiben 2, 3 angestellt und durch die Drehbewe­ gung in der zweiten Drehrichtung 10 aufgestellt. Dazu be­ sitzen die Spreizkörper 6 eine bezogen auf die Schwenkachse 7 nicht-konzentrische Kontur mit radial vorstehenden Ansät­ zen 11, 12. Durch das Aufstellen der Spreizkörper 6 wird die erste Scheibe 2 gegenüber der zweiten Scheibe 3 um ei­ nen definierten Spreizweg s in Achsrichtung 13 verschoben. Der Axialfreilauf hat damit seine Abmessungen in Achsrich­ tung 13 um einen festen Wert vergrößert. Durch diese axiale Spreizfunktion kann der Axialfreilauf allgemein als trans­ latorisches Schaltelement oder aber als Betätigungselement z. B. innerhalb einer elektromechanisch betätigbaren Fest­ stellbremse Verwendung finden. Selbstverständlich sind auch noch andere Einsatzmöglichkeiten für den beschriebenen Axialfreilauf denkbar.

Zur Umsetzung eines definierten Spreizweges s, muß der Schwenkwinkel der Spreizkörper 6 innerhalb des Käfigs be­ grenzt werden. Dazu ist jeweils ein formschlüssiger An­ schlag zwischen dem Käfig 4 und den Spreizkörpern 6 vorge­ sehen. In einer ersten Ausführung nach Fig. 2 ist der An­ schlag als Lasche 14 an den Käfig 4 angeformt. Die Schwenk­ bewegung der Spreizkörper 6 wird in diesem Fall durch An­ schlag der radialen Vorsprünge 11 an den Laschen 14 be­ grenzt.

In einer zweiten Variante nach Fig. 3 sind die einzelnen Spreizkörper 6 mit Vorsprüngen 15 versehen, die bei Betrieb des Axialfreilaufes 1 in Spreizdrehrichtung 10 nach dem Aufstellen der Spreizkörper 6 am Käfig 4 anschlagen und ei­ ne weitere Schwenkbewegung der Spreizkörper 6 verhindern. Für diese zweite Variante ist vorteilhaft keine zusätzliche Bearbeitung des Käfigs 4 erforderlich.

Im axial aufgespreizten Zustand des Axialfreilaufes 1 nach den Fig. 2b und 3b kann der Axialfreilauf 1 zusätzlich als Überlastkupplung eingesetzt werden. Bei Anliegen eines bestimmten Drehmomentes am Axialfreilauf 1 wird das durch Reibung zwischen den Spreizkörpern 6 und den Scheiben 2, 3 erzeugte Reibmoment überschritten und es erfolgt ein Glei­ ten zwischen den Scheiben 2, 3 und den Spreizkörpern 6. Der Axialfreilauf 1 wirkt dann als Rutschkupplung. Um einen er­ höhten Verschleiß bzw. eine Werkstoffbeschädigung zu ver­ meiden ist es sinnvoll, die Spreizkörper 6 im Bereich der Berührungsfläche 16 mit den Scheiben 2, 3 mit eine ver­ schleißarmen bzw. besonders widerstandsfähigen Oberflächen­ behandlung oder -beschichtung zu versehen.

Claims (10)

1. Spreizeinrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine bezogen auf die Rotationsbewegung axiale Trans­ lationsbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreiz­ einrichtung als Axialfreilauf (1) ausgebildet ist mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Scheiben (2, 3), wobei der Axialfreilauf (1) bei Verdrehung der ersten Scheibe (2) gegenüber der zweiten Scheibe (3) in einer ersten Drehrichtung (9) als Axiallager wirkt und bei Verdrehung der ersten Scheibe (2) gegenüber der zweiten Scheibe (3) in einer zweiten, entgegengesetzten Dreh­ richtung (10) die erste Scheibe (2) relativ zur zweiten Scheibe (3) einen axialen Weg (s) ausführt.

2. Spreizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Scheiben (2, 3) mehrere Wälzkör­ per (5) und zumindest ein in der zweiten Drehrichtung (10) axial wirksamer Spreizkörper (6) angeordnet sind.

3. Spreizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Wälzkörper (5) und Spreizkörper (6) in einem Käfig (4) zwischen den Scheiben (2, 3) geführt sind.

4. Spreizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Spreizkörper (6) unter Federvorspannung schwenkbar im Käfig (4) gelagert ist.

5. Spreizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Spreizkörper (6) bezogen auf die Schwenk­ achse (7) im Käfig (4) eine nicht-konzentrische Kontur aufweist.

6. Spreizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwenkbewegung zumindest eines Spreizkör­ pers (6) innerhalb des Käfigs (4) durch einen form­ schlüssigen Anschlag begrenzt ist.

7. Spreizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlag durch einen Vorsprung (15) am Spreizkörper (6) ausgebildet ist.

8. Spreizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlag durch eine Lasche (14) am Käfig (4) ausgebildet ist.

9. Spreizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialfreilauf (1) für die zweite Drehrichtung (10) bei Überschreiten ei­ nes bestimmten Reibmomentes zwischen den Scheiben (2, 3) und jedem Spreizkörper (6) als Rutschkupplung wirkt.

10. Spreizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spreizkörper (6) an seiner Berührungsfläche (16) zu den Scheiben (2, 3) mit einer verschleißarmen Oberflächenbehandlung bzw. -beschichtung versehen ist.