DE3737381A1 - Getriebe zur umwandlung einer drehbewegung in eine linearbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Durch die GB 20 45 877 ist eine Betätigungsvorrichtung, auch Aktuator genannt, für Scheibenbremsen bekannt, bei der die Drehbewegung eines Bremshebels in eine lineare Axialbewegung einer Druckscheibe umgewandelt wird. Die Druckscheibe preßt die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe. Um eine möglichst verlustfreie Übertragung des Drehmomentes zu erzielen, sind Rampenflächen mit Laufbahnen für eine Anzahl am Umfang verteilter Rampenrollen vorgesehen. Während die Betätigungsscheibe durch den Bremshebel eine Drehbewegung durchführt, muß die Druckscheibe gegen Verdrehen gesichert und lediglich axial gegenüber der Betätigungsscheibe verschiebbar sein. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Verdrehsicherung durch eine am Mantel der Druckscheibe eingearbeitete Rille und einen im Gehäuse der Vorrichtung eingesetzten Gleitstift erzielt. Bei Betätigung der Vorrichtung werden Axialkräfte im Bereich mehrerer Tonnen erzeugt. Durch die axial geneigten Rampenflächen kann trotz geringster Reibung über die Rollen nicht verhindert werden, daß die Druckscheibe starken Drehmomenten ausgesetzt ist. Deshalb treten zwischen dem Gleitstift und den Rillenflächen hohe Reibverluste auf, die einerseits den Wirkungsgrad der Vorrichtung verschlechtern und andererseits die Funktionsfähigkeit nach längerer Betriebsdauer infolge Abnutzung beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verdrehsicherung bei dem eingangs genannten Getriebe so zu verbessern, daß ein größerer Wirkungsgrad und eine höhere Lebensdauer erzielt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elemente als Wälzkörper ausgebildet und damit zusammenwirkende, im wesentlichen axial verlaufende Laufbahnen in der Druckscheibe und in einem feststehenden Maschinenteil vorgesehen sind.

In dem Mantel der Druckscheibe und in einem entsprechend radial gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt werden vorzugsweise an drei am Umfang verteilten Stellen axial verlaufende Rillen für beispielsweise Kugeln eingearbeitet. Die Rillen haben nahezu ein halbkreisförmiges Profil und umfassen die jeweilige Kugel sehr weit, so daß sich ausgeprägte radiale Laufbahnabschnitte für einen zuverlässigen Formschluß in Umfangsrichtung ergeben. Die erfindungsgemäße Anordnung ist vergleichbar mit einer rotationssymmetrischen Linearführung, wobei sich eine gleichmäßige Axialbewegung der Druckscheibe im Gehäuse bei präziser radialer bzw. koaxialer Fixierung ergibt. Der Wirkungsgrad dieser Anordnung ist gegenüber einer Gleitführung erheblich größer und bewirkt gerade bei den bereits genannten hohen Belastungen eine nahezu verlustfreie Umwandlung der auf den Bremshebel aufgebrachten Bremskraft. Anstelle der genannten Kugeln können bei extrem hohen Kräften auch Rollen verwendet werden, wobei es weiterhin möglich ist, die Abstützung der Umfangskräfte und der Radialkräfte durch unterschiedlich angeordnete Rollen im Sinne einer Kreuzrollenkette oder radial abstützende Rollen von in Umfangsrichtung abstützenden Rollen zu trennen. Darüber hinaus ist eine Kombination von Rollen für die Abstützung in Umfangsrichtung und Kugeln für die radiale Führung denkbar. Neben dem verbesserten Wirkungsgrad ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Getriebe erheblich geringere Abnützungserscheinungen und damit eine längere Lebensdauer bei gleichbleibend guter Funktion.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal sind die Wälzkörper in der Ruhestellung der Druckscheibe durch eine Feder in einer Ausgangsposition für die Wälzbewegung gehalten angeordnet. Da insbesondere bei der Verwendung des Getriebes für Scheibenbremsen mit einer Unterbrechung des Kraftflusses über die Wälzkörper im nichtbetätigten Zustand gerechnet werden muß, ist zu erwarten, daß bei erneuter Betätigung der Bremse die Wälzkörper nicht in einer geeigneten Position liegen, die einen Abrollvorgang ohne Gleiten über den gesamten axialen Verschiebeweg sicherstellt. Aus diesem Grund ist jeder Wälzkörper mit einer beispielsweise schraubenförmigen Feder versehen, die ihn entlang seiner Laufbahnen in Druckscheibe und Gehäuse in eine bevorzugte Ausgangslage verschiebt, wenn der Kraftfluß Gehäuse-Wälzkörper-Druckscheibe unterbrochen ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Wälzkörper als Zahnwalzen ausgeführt und die Laufbahnen mit einer entsprechenden linearen Verzahnung versehen. Die Zahnwalze arbeitet dabei mit linearen Verzahnungen in Druckscheibe und Gehäuse zusammen. Bei dieser Ausführung besteht bei allen Betriebsbedingungen, also auch bei unterbrochenem Kraftfluß, eine formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse, Zahnwalze und Druckscheibe, so daß die geeignete Ausgangsposition bei nicht betätigter Bremse und eine gleichbleibende und gleichmäßige Ausnutzung der axialen Laufbahnlänge gewährleistet ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Laufbahnen im Sinne einer Umwandlung der Axialbewegung in eine Drehbewegung der Druckscheibe in Richtung ansteigender, rampenförmiger Laufbahnen gegenüber der Achsrichtung der Druckscheibe geneigt angeordnet. Durch die geneigt angeordneten Laufbahnen wird die Druckscheibe durch ihre axiale Verschiebung in eine kontrollierte Drehbewegung versetzt, die sich in Richtung ansteigender Rampen zur Drehbewegung der Betätigungsscheibe addiert. Dadurch wird das Übersetzungsverhältnis Drehwinkel der Betätigungsscheibe-Axialverschiebung der Druckscheibe vergrößert, wodurch bei Bedarf größere Axialverschiebungen erzielt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt eines Aktuators für Scheibenbremsen mit einer über Kugeln verdrehsicher geführten Druckscheibe,

Fig. 2 den Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1,

Fig. 3 die teilweise Draufsicht im Bereich einer geneigt verlaufenden Kugelführung zur Verdrehsicherung der Druckscheibe und

Fig. 4 die teilweise Seitenansicht im Bereich einer Zahnwalzenführung zur Verdrehsicherung der Druckscheibe.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Aktuator für Scheibenbremsen dient zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung. Die Drehbewegung wird über einen Bremshebel 1 und eine in einem Gehäuse 2 mittels eines Nadellagers 3 drehbar angeordnete Welle 4 auf eine Betätigungsscheibe 5 übertragen. Sowohl der Bremshebel 1 als auch die Betätigungsscheibe 5 sind mit der Welle 4, wie nicht näher dargestellt ist, durch Formschluß verdrehgesichert verbunden. Die Betätigungsscheibe ist über ihre rechts dargestellte Seitenfläche durch eine Anzahl in einem Käfig geführter Zylinderrollen 6 am Boden 7 des Gehäuses 2 abgestützt. Die links dargestellte Seitenfläche der Betätigungsscheibe ist mit sechs am Umfang verteilten, gegenüber der Umfangsrichtung axial geneigten, rampenförmigen Laufbahnen 8 versehen. Diese sind besser in Fig. 2 erkennbar und in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet. Auf jeder der Laufbahnen 8 befindet sich eine Rampenrolle 9, die sich bei Drehbewegung in axialer Richtung der Betätigungsscheibe 5 ansteigend bewegt. Entsprechende rampenförmige Laufbahnen 8 sind der Betätigungsscheibe 5 gegenüberliegend und mit den genannten Rampenrollen 9 ebenfalls zusammenwirkend an einer Druckscheibe 10 angeordnet, die axial verschiebbar im Gehäuse 2 geführt und verdrehgesichert ist. Dies wird durch drei am Umfang verteilte, sowohl in den Mantel der Druckscheibe 10 als auch gegenüberliegend in die Bohrungsfläche des Gehäuses 2 eingearbeitete Rillen 11 für jeweils eine Kugel 12 erzielt. In der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition des Aktuators befinden sich die Rampenrollen 9 jeweils in der axial tiefsten Stellung auf den rampenförmigen Laufbahnen 8. Dabei nehmen die Druckscheibe 10 die in Fig. 1 rechte Extremstellung und die Kugeln 12 eine Ausgangsposition am Ende der im Gehäuse 2 angeordneten Rillen 11 ein. In diese Ausgangsposition werden die Kugeln 12 durch Schraubenfedern 13 gedrückt, die sich am anderen Ende der betreffenden Rille 11 abstützen. Die Federkraft ist so bemessen, daß bei Betätigung des Aktuators und der dabei entstehenden Umfangsbelastung auf die Druckscheibe 10 der Reibkontakt über die Rillen ausreicht, um ein zwangsweises Abrollen der Kugeln 12 ohne Gleitbewegung gegen die Kraft der Schraubfedern 13 sicherzustellen. Wenn der Aktuator wieder in seine Ruhestellung bewegt wird, dabei die Umfangskräfte kleiner werden und somit ein zwangsweises Abrollen nicht mehr sichergestellt ist, werden die Kugeln 12 in jedem Fall durch die Schraubenfedern 13 in ihre Ausgangspositionen gebracht. Die Druckscheibe 10 wirkt über weitere nicht dargestellte Zwischenelemente auf die Bremsbeläge. Die Figuren zeigen nur die wesentlichen, zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelteile.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind wie dargestellt im Mantel der Druckscheibe 10 und weiter nicht zu sehen auch radial gegenüberliegend im Gehäuse 2 gegenüber der Achsrichtung geneigte Rillen 11 vorgesehen, die über Kugeln 12 wie beim vorangegangenen Beispiel eine Verdrehsicherung bilden. Beim Betätigen des Aktuators werden die Rampenrollen 9 in Richtung ansteigender Laufbahnen 8 bewegt und bewirken eine Axialverschiebung der Druckscheibe 10 in die durch Pfeile angedeutete Richtung. Durch die geneigten Rillen 11 wird dabei die Druckscheibe 10 in Rotation versetzt, wobei in Richtung ansteigender Laufbahnen 8 eine Axialverschiebung addiert wird. Auf diese Weise wird ein größeres Übersetzungsverhältnis bei der Umwandlung Drehbewegung in Axialverschiebung erreicht.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind zur Verdrehsicherung zwischen der Druckscheibe 10 und dem Gehäuse Zahnwalzen 14 eingesetzt, die mit entsprechenden linearen Verzahnungen 15 in Druckscheibe 10 und Gehäuse 2 zusammenwirken. Dabei kann auf eine im Beispiel nach Fig. 1, 2 erforderliche Schraubenfeder 13 zur Rückführung verzichtet werden. Die Zahnwalzen 14 werden durch ihren Formschluß über die Verzahnungen 15 stets in die gleiche Ausgangsposition gebracht und bilden gleichzeitig eine zuverlässige Verdrehsicherung ohne nennenswerte Verluste.

Claims (4)

1. Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, insbesondere für die Betätigung von Scheibenbremsen, bestehend aus einer drehbeweglich angeordneten Betätigungsscheibe, einer dazu in Achsrichtung beweglichen Druckscheibe, mit mindestens an einer der Scheiben angeordneten, in Umfangsrichtung verlaufenden, axial geneigten, rampenförmigen Laufbahnen und aus zwischen den korrespondierenden Laufbahnen eingesetzten Wälzkörpern, wobei die Druckscheibe über Elemente gegen unkontrolliertes Verdrehen gesichert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Verdrehsicherung als Wälzkörper (12, 14) ausgebildet und damit zusammenwirkende, im wesentlichen axial verlaufende Laufbahnen (11, 15) in der Druckscheibe (10) und in einem feststehenden Maschinenteil (2) vorgesehen sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (9) in der Ruhestellung der Druckscheibe (10) durch eine Feder (13) in einer Ausgangsposition für die Wälzbewegung gehalten angeordnet sind.

3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper als Zahnwalzen (14) ausgeführt und die Laufbahnen mit einer entsprechenden linearen Verzahnung (15) versehen sind.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (11, 15) im Sinne einer Umwandlung der Axialbewegung in eine Drehbewegung der Druckscheibe (10) in Richtung ansteigender rampenförmiger Laufbahnen (8) gegenüber der Achsrichtung der Druckscheibe (10) geneigt angeordnet sind.