EP3359428A1 - Force transmission device and brake assembly - Google Patents

Force transmission device and brake assembly

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Publication number
EP3359428A1
EP3359428A1 EP16781707.1A EP16781707A EP3359428A1 EP 3359428 A1 EP3359428 A1 EP 3359428A1 EP 16781707 A EP16781707 A EP 16781707A EP 3359428 A1 EP3359428 A1 EP 3359428A1
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EP
European Patent Office
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spring
transmission device
power transmission
coupled
spring element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16781707.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Wolfsteiner
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Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
Original Assignee
Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3359428A1 publication Critical patent/EP3359428A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60T1/02Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors
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    • B60T13/02Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with mechanical assistance or drive
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    • F16D61/00Brakes with means for making the energy absorbed available for use
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T2270/00Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/06Locking mechanisms, e.g. acting on actuators, on release mechanisms or on force transmission mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device and a brake assembly. More particularly, the present invention relates to a power transmission device using spring energy storage devices and a brake assembly using the power transmission device.
  • the invention is therefore based on the object to provide a power transmission device and a brake assembly, which allow a particularly simple means reversible and energy-conserving transmission of mechanical forces as possible.
  • a power transmission device having first and second spring energy stores and mechanical coupling of the first and second spring energy stores with each other, the mechanical coupling having a lever member having a first end in communication with the first spring energy store and a second end in conjunction with the second spring energy storage such that when coupled movement of the first and second ends of the lever element via power coupling between the first and second spring energy storage energy is transferable.
  • first end of the lever element are coupled to a first guide and the second end of the lever element to a second guide for movement.
  • the first and second guides preferably lie in one plane and / or have non-parallel extension directions.
  • the power transmission device has for mechanical coupling to a lever element through which a particularly simple mechanical means a force coupling and an energy exchange between the first and second spring energy storage can be achieved.
  • a particularly lossless power and energy transfer between the spring energy storage is possible.
  • Due to the simplified structure of the power transmission device is relatively robust and therefore reliable in operation. Also, assembly and maintenance due to the simplification of the mechanical structure can be done with less effort than would be possible with the use of mechanically mutually movable parts for the power coupling.
  • the lever element can also be designed as a lever, rod element or rod.
  • lever element, lever, rod element and rod are used interchangeably unless a particular application requires special distinction.
  • the second spring energy storage can also be referred to simply as the second and elastic energy storage and in particular be formed by that device which is operated or operated with the power and energy coupling and which is also generally referred to as a power receiving unit. That is, in this case, no additional components are formed in the second and elastic energy storage other than those of the power unit.
  • the first and the second guide may be separate and in particular physically separate units. However, this is not mandatory. Rather, according to the invention, embodiments are also included in which the first and second guides are formed as materially non-separate units, e.g. in materially one-piece form.
  • the guides and / or the lever element may be incorporated as part of a higher-level mechanical unit and e.g. be formed as part of a transmission, in particular a planetary gear or planetary gear of a planetary gear.
  • the first and second guides are designed as linear guides or substantially linear guides and / or have mutually perpendicular or substantially perpendicular extension directions.
  • the first spring energy storage has a first spring element having a first end and a second end, the first end of the first Spring element is arranged stationary and the second end of the first spring element is movable and attached to the first end of the lever element.
  • the movable second end of the first spring element is coupled to a first guide.
  • the second spring energy storage has a power receiving unit or is formed thereof.
  • the second end of the lever element for power transmission can be coupled or coupled directly or indirectly to the power take-up unit.
  • the second spring energy storage has a second spring element having a first end and a second end, the first end of the second spring element is movable and attached to the second end of the lever element and the second end of the second spring element for transmitting power to a power receiving unit is coupled or coupled formed.
  • certain degrees of freedom of movement of the movable first end of the second spring element can be selected, namely, according to another preferred embodiment of the force transmission device according to the invention, the movable first end of the second spring element, in particular via the second mediating rotary push joint, is coupled to a second guide.
  • a balanced one is provided between the first and second spring energy stores Provide interaction in the power and energy transfer.
  • the first spring element has a first spring constant c1 and the second spring element has a second spring constant and the first and second spring constants c1 and c2 in particular the relationship (1).
  • c1 the first spring constant and c2 denote the second spring constant and C is representative of elastic properties of a power unit to which the second spring element is formed with its second end coupled or coupled.
  • Parameter C describes the coupled power unit as an externally coupled device, e.g. a device is performed on the mechanical work, in the manner of a spare spring with the spring constant C and in series with the second spring energy storage.
  • the second end of the second spring element with an input of a mechanical power transmission is connected, in particular a lever transmission, preferably with controlled variable transmission ratio.
  • the force transmission device according to the invention with an actuator for impressing at least one driving force and / or a driving torque or torque may be formed, which indirectly or directly coupled to a - eg arbitrary - point of the lever element and in particular with the first end of the second spring element is.
  • a mediacy by interposition or use of additional mechanical Components are achieved, for example using a transmission, such as a planetary gear.
  • the actuator is designed to impart a driving force and is coupled to the first end of the second spring element and the second end of the rod element, preferably via the second rotary push joint to move along the second guide ,
  • this is formed according to another preferred embodiment with a housing to which the first end of the first spring element fixed, the first and second guides formed and the rotary thrust joints - are mounted - in particular linear - movable on the linear guides.
  • the present invention provides a brake assembly having a braking device and more particularly a disc brake operable by applying a force and having a power transmission device formed according to the present invention, the power transmission device being coupled to the braking device as a force receiving unit for power transmission to operate these.
  • a compensating means for wear and / or clearance is formed in a preferred embodiment, in particular as part of the underlying power transmission device.
  • FIG. 1 shows a schematic side view for the illustration of FIG
  • FIGS. 2A-E show details of the power transmission device of FIG.
  • Figures 3, 4A-B show in a schematic side view and in the form of schematic force-displacement diagrams basic principles of the operation of the present invention.
  • Figure 5 shows another embodiment of the power transmission device according to the invention and its application in a disc brake.
  • Figures 6 and 7 show a schematic side view of embodiments of the power transmission device according to the invention with a lever coupling in application to a disc brake.
  • Figure 8 shows a schematic side view of another
  • FIGS 9A and 9B show in schematic side view two states of another embodiment of the invention.
  • FIGS. 1 to 9B Identical and equivalent as well as equivalent or equivalent elements and components are designated by the same reference numerals. Not in every case of their occurrence, the detailed description of the designated elements and components is reproduced.
  • the illustrated features and other properties can be isolated in any form of each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
  • FIG. 1 shows, in a schematic side view in connection with a first embodiment of the force transmission device 100 according to the invention, the principles on which the invention is based.
  • the power transmission device 100 consists of the core of a first spring energy storage 10 and a second spring energy storage 20, which are mechanically connected by a coupling 30 with each other by means of power coupling and transmission of energy.
  • the mechanical coupling 30 consists of a rod member 33, which is also referred to as a rod, is linear and has a first end 31 and a second end 32.
  • the spring energy accumulators 10 and 20 are formed in the embodiment of FIG. 1 by a first spring element 13 and by a second spring element 23, respectively.
  • the first spring element 13 has a first end 1 1, which is attached to the surface 74-1 of a wall 74 of an underlying housing 70.
  • the second end 12 of the first spring element 13 is movable and not formed stationary.
  • the second end 12 of the first spring element 13 is connected to a hinge point 81 of a first rotary push joint 80, together with the first end 31 of the rod element 33 of the mechanical coupling 30.
  • the first rotary thrust joint 80 has a joint body 83, one side of which acts as a thrust surface 82 is attached to a surface 71-1 of a wall 71 of the housing 70 such that a first linear guide 41 is present.
  • the embodiment of the power transmission device 100 according to the invention according to FIG. 1 furthermore has a second rotary thrust joint 90.
  • the second rotary thrust joint 90 consists of a joint body 93, whose underside serves as a thrust surface 92 and is attached to a surface 72-1 of a housing wall 72 of the housing 70 such that a second linear guide 42 is formed.
  • the second thrust joint 90 can thus move linearly.
  • the first thrust joint 80 can move in the z direction in FIG. 1 and that the movement of the second thrust joint 90 takes place perpendicular to it in the x direction.
  • these orientations are not mandatory, although mutually perpendicular directions of movement for the linear guides 41 and 42 and correspondingly for the sliding joints are preferred.
  • the joint body 93 of the second rotary push joint 90 also has a hinge point 91 on which on the one hand a first end 21 of the second spring element 23 of the second spring energy storage 20 and the second end 32 of the rod element 33 of the mechanical coupling 30 are mounted. Due to the rotatability at the hinge point 91, both the second end 32 of the rod element 33 and the first end 21 of the second spring element 23 can be moved with movement of the hinge body 91 with the sliding surface 92 along the second linear guide 42 with the movement of the hinge point 91.
  • the second end 22 of the second spring element 23 of the second spring energy store 20 is provided with a Power receiving coupling 62 of a power input 60 for coupling to a power unit 61 is connected.
  • the force absorption 60 can be, for example, a device that is to be used for mechanical work and that is put into operation by transmission of force; it can be, for example, a brake assembly 200, as will be described below , or the like act.
  • FIGS. 2A to 2E show, in isolated form, structural details of the first spring energy store 10 with the first spring element 13, the second spring energy store 20 with the second spring element 23, the first and second rotational thrust joints 80 and 90 and the mechanical coupling 30 with the rod element 33.
  • the second spring energy store 20 represents both the interaction with the second spring element 23 and the interaction with the force take-up 60.
  • this unified view is based on the second spring energy storage 20 as a basis. This means that details relating to the energy and power extraction to an external power 60 are not considered in detail here.
  • the illustration of FIG. 3 essentially corresponds to the illustration from FIG. 1, omitting the actuator 50 and the force absorption 60.
  • the second spring energy store 20 is thus representative of the effects which are developed by the second spring element 23 and the force receiving device 60 thus represents a substitute spring representative of the second spring element 23 and the power receptacle 60 and is with its opposite end 21 in the first end 21 fixed to a surface 73-1 of a wall 73, for example, the housing 70, mounted.
  • the illustration of FIG. 3 serves here only to consider the energetic conditions, as explained in detail in connection with the following FIGS. 4A, 4AB and 4B.
  • the energetic and force ratios of the second spring energy store 20 can advantageously be chosen so that they correspond to those of the first spring energy store 10.
  • the second spring element 23 of the second spring energy store 20 must be designed so that in cooperation with the force absorption 60 and its elastic behavior just the forces and energy moderate ratios of the first spring energy storage device 10 is met.
  • the spring constants or spring stiffnesses c1 for the first spring element 13, c2 for the second spring element 23 and C representative of the force absorption 60 as will be explained later in detail, the following relationship results
  • FIGS. 4A, 4AB and 4B represent different positions A, AB and B of the arrangement of the force-generating device according to the invention 100 and thus various stages with regard to acting forces and the available energies of the power transmission device 100 according to the invention from FIG. 2.
  • FIG. 4AB shows an intermediate state AB, in which the first spring element 13 and the second spring element 25 are each in an intermediate state.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of another embodiment of the force transmission device 100 according to the invention in connection with its use in a brake assembly 200 with a brake device 150 in the form of a disc brake, which acts as a force receiver 60.
  • the braking device 150 as a power take-up 60 consists of a pair of brake shoes 61 -1 and 61 -2, which receive between them a brake disc 61 -3, in order to reduce or inhibit in conjunction with this rotation about the axis 61 -4.
  • the brake assembly 200 During operation of the brake assembly 200, at least a portion of the work done is stored in the first and second spring energy stores 10 and 20 and profitably employed during the reversing process, so that any necessary energetic and force expenditure by the actuator 50 is less than that achieved by the actuator 50 conventional procedure without the power transmission device 100 according to the invention.
  • FIG. 5 shows the elastic properties of the brake shoes 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3 as a replacement spring 24 with a spring constant C again, which together with the elastic properties of the first and second spring elements 13 and 23, namely the spring constants c1 and c2, advantageously satisfies the above relationship (1).
  • Figure 6 shows another embodiment of the power transmission device 100 according to the invention used in a brake assembly 200 with a brake device 150 in the form of a disc brake with a brake disc 61-3, which is arranged between a pair of brake shoes 61 -1 and 61 -2, in the rubbing Effect of reducing rotation about the axis of rotation 61 -4.
  • the force-receiving coupling 62 is formed here by a lever 62-3 having a first end 62-1 and a second end 62-2 and a pivot point 62-5, on a support 62-4 on a wall 73 of a underlying housing 70 is supported.
  • the second spring element 23 is at its second end 22 attached.
  • the first brake shoe 61 -1 is coupled to the second end 62-2 of the lever 62-3.
  • FIG. 7 also shows the application of a force transmission device 50 according to the invention in connection with a brake arrangement 200 which has a brake device 150 in the form of a disc brake.
  • a power transmission by means of a lever 62-3 is provided as in Figure 6.
  • the hinge point 62-5 is slidably formed within a slot 62-6 of the lever 62-3.
  • the hinge body 62-4 can be displaced in the z-direction along the wall 73 of the housing 70 so as to change the pivot point 62-5 about which the lever 62- 3 can be tilted, and thus the lever lengths, and thus a force or To achieve stiffness adjustment during operation of the disc brake as a braking device 150.
  • the force-receiving coupling 62 has a wear adjustment 62-7 in order to be able to take account of the wear of the brake shoes 61 -1 and 61-2 as well as the brake disk 61 -3.
  • This wear adjustment leads to a change in the length of the connection between the right end of the spring 20 and the left pivot point of the friction lining 61 -1.
  • the change in length is controlled by the stroke of 62-7 compared to the housing. This is effected by the pin in Fig. 8, which projects from the housing 70 in the wear adjuster.
  • a so-called Lsymmetricspielan instrument 84 with a pin 85 and a recess 86 in the region of the first linear guide 41 for engaging Spigot 85 is provided.
  • the correct coordination of the kinematics and thus the spring strokes is achieved when closing and opening the clearance of the pads.
  • the invention presented here solves this problem by mechanically storing the mechanical work that is implemented as a power transmission device when clamping or releasing the tensioning device and thus does not have to expend new energy with each cycle.
  • the rod member 33 is connected as at its ends 31, 32 respectively with the rotary thrust joints 80 and 90, which are held in the linear guides 41, 42 as straight guides. Both guides 41, 42 are perpendicular to each other and are, for example part of a housing 70. At the two rotary thrust joints 80, 90 each engage the springs 13 and 23, which are each supported by the housing 70. Both springs 13 and 23 are linearly elastic and have the stiffnesses c1 and c2, which may be the same or adapted to the coupled force absorption 60. Furthermore, by way of example, a force 53 fan - for example, an actuator 50 - located, with the aid of the rod member 33 can be pivoted as a lever. Design and function will be explained with reference to Figures 3, 4A, 4B and 4B. Figures 4A, 4AB and 4B show three positions A, AB and B of the proposed power transmission device 100:
  • spring 13 In this position, spring 13 is biased by its length I relative to its relaxed length. This corresponds to their maximum preload force Fmax. Spring 25 is relaxed, as shown in the force diagrams below.
  • spring 25 is biased by its length I relative to its relaxed length. This corresponds to their maximum preload force Fmax. Spring 13 is relaxed, as shown in the force diagrams below.
  • FIG. 5 shows an example of a possible use of the proposed spring accumulator as a force generator of a disc brake.
  • the brake disk 61 -3 with rotation axis 61 -4 and the two brake linings or brake shoes 61-1 and 61-2 are shown.
  • the spring 23 has a modified stiffness compared to the spring 25.
  • the actuator 50 accomplishes the adjustment of the rod element 33 as a lever by exerting the force 53 fan shown in FIG. 1 on the joint 90.
  • the spring 23 is now supported on the brake disk 61 -3 and the two brake pads 61 -1, 61-2.
  • the pressure force in the spring 23 presses the brake pads 61-1, 61 -2 on the brake disc 61 -3.
  • the stiffness of the brake disc 61 -3 and the brake pads 61 -1, 61 -2 are summarized in Figure 5 model in the spare spring 24.
  • the invention relates to a very general power transmission device and e.g. a clamping device, as described exemplarily in Figure 1.
  • An application on brakes is possible, but not mandatory.
  • Conceivable is the use of a translation device - for example by means of a lever 62-3 - with the help of the forces in the described arrangement can be reduced. This results in a more compact design of springs 13, 23 and lever 62-3 according to Figures 6 and 7. 2. It is also possible to use a translation device with variable ratio, with the help of the overall stiffness of the spring 23 and 24 to the spring Can be adjusted, as shown in Figure 7: Due to the wear of the pads 61 -1, 61 -2 in a friction brake, the overall stiffness of the springs 23 and 24 change. An adjustable rigidity allows adaptation to be achieved. By way of example, an arrangement is proposed here starting from the lever 62-3 illustrated in FIG. 6, which is supplemented by a displaceable mounting 62-4.
  • It can be constructed of a linear electric motor, a linear drive.
  • a linear drive can be constructed from an electric rotary motor and a spindle drive with or without self-locking.
  • a linear drive from an electric rotary motor and a spindle drive and with an additional gear conceivable.
  • the motor can be designed with or without brake.
  • the motor can be equipped with a sensor that measures the angular position or displacement of the motor. Thus, the position of the brake actuator and thus the tensile stress of the brake can be measured. 4. It is also conceivable to receive a wear adjuster 62-7 according to FIG. 8: To compensate for the wear of the brake linings 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3, a device 62-7 is possible which adjusts the lost thickness. 5.
  • a mechanism 84 for the clearance of the brake pads 61 -1, 61 -2 can be thought of according to Figures 9A and 9B:
  • the brake pads 61-1, 61 -2 When a brake is released, the brake pads 61-1, 61 -2 not only relieved, but actually lifted off the brake disc 61 -3. Between the pads 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3 then creates a clearance.
  • the mechanism 84 proposed here is based on a precise coordination of the spring forces and the kinematics, appropriate compensation must be provided. There are, among others, the following solution options:
  • An additional device 84 according to FIGS. 9A and 9B is provided, which enables the compensation of the clearance.
  • here is an arrangement in which the first rotary thrust joint 80 has been extended by an additional function with a recess 86 and a pin 85.
  • the failure of the power supply can be considered:
  • additional measures can be taken, eg (i) a targeted unequal design of the springs 13 and 23 and / or (ii) the use of additional springs on the drive which cause the brake to open or close (torsion spring on the rotating part of the motor, linear spring on the linearly displaced part of the drive).

Abstract

The invention relates to a force transmission device (100) comprising a first and a second spring energy accumulator (10, 20) and a mechanical coupling (30) of the first and the second spring energy accumulator (10, 20). The mechanical coupling (30) has a lever element (33) which has a first end (31) connected to the first spring energy accumulator (10) and a second end (32) connected to the second spring energy accumulator (20) such that when the movement of the first and second end (31, 32) of the lever element (30) is coupled, energy can be transmitted via a force coupling between the first and second spring energy accumulators (10, 20). For movement purposes, the first end (31) of the rod element (31) is coupled to a first guide (41), and the second end (32) of the rod element (31) is coupled to a second guide (42). The first and second linear guides (41, 42) lie on a plane and extend in non-parallel directions.

Description

Kraftübertraqunqsvorrichtunq und Bremsanordnunq  Power transfer device and brake assembly
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung und eine Bremsanordnung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Kraftübertragungsvorrichtung unter Verwendung von Federenergiespeichern sowie eine Bremsanordnung unter Verwendung der Kraftübertragungsvorrichtung. The present invention relates to a power transmission device and a brake assembly. More particularly, the present invention relates to a power transmission device using spring energy storage devices and a brake assembly using the power transmission device.
Beim Einsatz mechanischer Kraftübertragungsvorrichtungen, zum Beispiel bei Spannvorrichtungen, wie sie z.B. bei Reibungsbremsen zum Einsatz kommen können, muss beim Betätigen eine bestimmte mechanische Arbeit verrichtet werden. Die verrichtete Arbeit geht beim umgekehrten Betätigungsvorgang, zum Beispiel dem Entspannen der entsprechenden Spannvorrichtung, teilweise oder vollständig verloren. Zwar sind verschiedene Mechanismen unter Verwendung von Federenergiespeichern bekannt, die zumindest teilweise eine Speicherung der verrichteten mechanischen Arbeit und deren Wiedereinspeisen bei einem umgekehrten Arbeitsvorgang ermöglichen, jedoch sind die dabei verwendeten Kraftübertragungs- und Energiespeichermechanismen vergleichsweise komplex aufgebaut und selbst verlustbehaftet. When using mechanical power transmission devices, for example in tensioning devices, such as e.g. When friction brakes are used, a certain amount of mechanical work must be performed when operating. The work done is the reverse operation, for example, the relaxation of the corresponding fixture, partially or completely lost. While various mechanisms using spring energy storage devices are known that at least partially enable storage of the performed mechanical work and its reentry in a reverse operation, the power transmission and energy storage mechanisms used are comparatively complex and self-lossy.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung und eine Bremsanordnung zu schaffen, die mit besonders einfachen Mitteln eine reversible und möglichst energieerhaltende Übertragung mechanischer Kräfte ermöglichen. The invention is therefore based on the object to provide a power transmission device and a brake assembly, which allow a particularly simple means reversible and energy-conserving transmission of mechanical forces as possible.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Kraftübertragungsvorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 und bei einer Bremsanordnung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung geschaffen mit einem ersten und zweiten Federenergiespeicher und mit einer mechanischen Kopplung der ersten und zweiten Federenergiespeicher miteinander, wobei die mechanische Kopplung ein Hebelelement aufweist mit einem ersten Ende in Verbindung mit dem ersten Federenergiespeicher und einem zweiten Ende in Verbindung mit dem zweiten Federenergiespeicher derart, dass bei gekoppelter Bewegung der ersten und zweiten Enden des Hebelelementes über Kraftkopplung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern Energie übertragbar ist. The object underlying the invention is in a power transmission device according to the invention with the features of independent claim 1 and in a brake assembly according to the invention with the features of independent claim 10 solved. Advantageous developments are the subject matter of the dependent claims. According to a first aspect of the present invention there is provided a power transmission device having first and second spring energy stores and mechanical coupling of the first and second spring energy stores with each other, the mechanical coupling having a lever member having a first end in communication with the first spring energy store and a second end in conjunction with the second spring energy storage such that when coupled movement of the first and second ends of the lever element via power coupling between the first and second spring energy storage energy is transferable.
Insbesondere sind zur Bewegung das erste Ende des Hebelelementes an eine erste Führung und das zweite Ende des Hebelelementes an eine zweite Führung gekoppelt. Die ersten und zweiten Führungen liegen vorzugsweise in einer Ebene und/oder weisen nicht-parallele Erstreckungsrichtungen auf. In particular, the first end of the lever element are coupled to a first guide and the second end of the lever element to a second guide for movement. The first and second guides preferably lie in one plane and / or have non-parallel extension directions.
Die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung weist zur mechanischen Kopplung ein Hebelelement auf, durch welches mit besonders einfachen mechanischen Mitteln eine Kraftkopplung und ein Energieaustausch zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern erreicht werden. Dadurch wird ein besonders verlustfreier Kraft- und Energieübertrag zwischen den Federenergiespeichern möglich. Auf Grund des vereinfachten Aufbaus ist die Kraftübertragungseinrichtung vergleichsweise robust und daher zuverlässig in Betrieb. Auch können Montage und Wartung auf Grund der Vereinfachung des mechanischen Aufbaus mit weniger Aufwand erfolgen, als dies beim Einsatz von mechanisch gegeneinander beweglichen Teilen für die Kraftkopplung möglich wäre. The power transmission device according to the invention has for mechanical coupling to a lever element through which a particularly simple mechanical means a force coupling and an energy exchange between the first and second spring energy storage can be achieved. As a result, a particularly lossless power and energy transfer between the spring energy storage is possible. Due to the simplified structure of the power transmission device is relatively robust and therefore reliable in operation. Also, assembly and maintenance due to the simplification of the mechanical structure can be done with less effort than would be possible with the use of mechanically mutually movable parts for the power coupling.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad stellt sich bei der Kraft- und Energieübertragung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern dadurch ein, dass gemäß der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung die ersten und zweiten Führungen insbesondere in einer Ebene liegen und/oder nicht-parallele Erstreckungsrichtungen aufweisen. A particularly high efficiency arises in the power and energy transmission between the first and second spring energy storage in that, according to the force transmission device according to the invention, the first and second guides lie in particular in one plane and / or have non-parallel extension directions.
Das Hebelelement kann auch als Hebel, Stabelement oder Stab ausgebildet sein. Im Folgenden werden die Begriffe Hebelelement, Hebel, Stabelement und Stab synonym verwendet, solange nicht eine bestimmte Anwendung die besondere Unterscheidung erfordert. The lever element can also be designed as a lever, rod element or rod. In the following, the terms lever element, lever, rod element and rod are used interchangeably unless a particular application requires special distinction.
Der zweite Federenergiespeicher kann auch einfach als zweiter und elastischer Energiespeicher bezeichnet werden und insbesondere gebildet werden von derjenigen Einrichtung, welche mit der Kraft- und Energiekopplung betrieben oder betätigt werden soll und welche auch allgemein als Kraftaufnahmeeinheit bezeichnet wird. Das heißt, dass in diesem Fall keine zusätzlichen Komponenten im zweiten und elastischen Energiespeicher außer denjenigen der Kraftaufnahmeeinheit ausgebildet sind. Im Sinne der Erfindung können die erste und die zweite Führung separate und insbesondere materiell getrennte Einheiten sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Vielmehr sind erfindungsgemäß auch Ausführungsformen umfasst, bei welchen die erste und die zweite Führung als materiell nicht getrennte Einheiten ausgebildet sind, z.B. in materiell einstückiger Form. So können die Führungen und/oder das Hebelelement als Teil einer übergeordneten mechanischen Einheit und z.B. als Teil eines Getriebes, insbesondere eines Umlaufrades oder Planetenrades eines Planetengetriebes, ausgebildet sein. The second spring energy storage can also be referred to simply as the second and elastic energy storage and in particular be formed by that device which is operated or operated with the power and energy coupling and which is also generally referred to as a power receiving unit. That is, in this case, no additional components are formed in the second and elastic energy storage other than those of the power unit. For the purposes of the invention, the first and the second guide may be separate and in particular physically separate units. However, this is not mandatory. Rather, according to the invention, embodiments are also included in which the first and second guides are formed as materially non-separate units, e.g. in materially one-piece form. Thus, the guides and / or the lever element may be incorporated as part of a higher-level mechanical unit and e.g. be formed as part of a transmission, in particular a planetary gear or planetary gear of a planetary gear.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung sind die ersten und zweiten Führungen als Linearführungen oder im Wesentlichen lineare Führungen ausgebildet und/oder weisen zueinander senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Erstreckungsrichtungen auf. In a further development of the force transmission device according to the invention, the first and second guides are designed as linear guides or substantially linear guides and / or have mutually perpendicular or substantially perpendicular extension directions.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung wird ein besonders einfacher Aufbau dadurch erreicht, dass der erste Federenergiespeicher ein erstes Federelement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, das erste Ende des ersten Federelementes ortsfest angeordnet ist und das zweite Ende des ersten Federelementes beweglich und am ersten Ende des Hebelelementes angebracht ist. In another preferred embodiment of the power transmission device according to the invention a particularly simple construction is achieved in that the first spring energy storage has a first spring element having a first end and a second end, the first end of the first Spring element is arranged stationary and the second end of the first spring element is movable and attached to the first end of the lever element.
Indem bestimmte Freiheitsgrade für die Bewegung des beweglichen zweiten Endes des ersten Federelementes ausgewählt werden, lässt sich eine weitere Vereinfachung der Struktur erzielen. Dazu ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, dass das bewegliche zweite Ende des ersten Federelementes, insbesondere über das erste vermittelnde Drehschubgelenk, an eine erste Führung gekoppelt ist. By selecting certain degrees of freedom for the movement of the movable second end of the first spring element, a further simplification of the structure can be achieved. For this purpose, it is provided according to a preferred embodiment of the force transmission device according to the invention, that the movable second end of the first spring element, in particular via the first mediating rotary push joint, is coupled to a first guide.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung weist der zweite Federenergiespeicher eine Kraftaufnahmeeinheit auf oder wird davon gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das zweite Ende des Hebelelementes zur Kraftübertragung mittelbar oder unmittelbar an die Kraftaufnahmeeinheit koppelbar oder gekoppelt. In another development of the power transmission device according to the invention, the second spring energy storage has a power receiving unit or is formed thereof. Alternatively or additionally, the second end of the lever element for power transmission can be coupled or coupled directly or indirectly to the power take-up unit.
Zur weiteren Vereinfachung der Kraftübertragungsvorrichtung ist es bei einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der zweite Federenergiespeicher ein zweites Federelement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, das erste Ende des zweiten Federelementes beweglich und am zweiten Ende des Hebelelementes angebracht ist und das zweite Ende des zweiten Federelementes zur Kraftübertragung an eine Kraftaufnahmeeinheit koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist. To further simplify the power transmission device, it is provided in an advantageous development that the second spring energy storage has a second spring element having a first end and a second end, the first end of the second spring element is movable and attached to the second end of the lever element and the second end of the second spring element for transmitting power to a power receiving unit is coupled or coupled formed.
Auch hier können bestimmte Freiheitsgrade der Bewegung des beweglichen ersten Endes des zweiten Federelementes ausgewählt werden, indem nämlich gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung das bewegliche erste Ende des zweiten Federelementes, insbesondere über das zweite vermittelnde Drehschubgelenk, an eine zweite Führung gekoppelt ist. Again, certain degrees of freedom of movement of the movable first end of the second spring element can be selected, namely, according to another preferred embodiment of the force transmission device according to the invention, the movable first end of the second spring element, in particular via the second mediating rotary push joint, is coupled to a second guide.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern eine ausbalancierte Wechselwirkung bei der Kraft- und Energieübertragung vorzusehen. Dies wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung dadurch erreicht, dass das erste Federelement eine erste Federkonstante c1 und das zweite Federelement eine zweite Federkonstante aufweist und die ersten und zweiten Federkonstanten c1 und c2 insbesondere der Beziehung (1 ) In accordance with another aspect of the present invention, a balanced one is provided between the first and second spring energy stores Provide interaction in the power and energy transfer. This is achieved according to an advantageous development of the force transmission device according to the invention in that the first spring element has a first spring constant c1 and the second spring element has a second spring constant and the first and second spring constants c1 and c2 in particular the relationship (1).
(1 ) c l c 2 C genügen, wobei c1 die erste Federkonstante und c2 die zweite Federkonstante bezeichnen und C für elastische Eigenschaften einer Kraftaufnahmeeinheit repräsentativ ist, an welche das zweite Federelement mit seinem zweiten Ende koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist. Der Parameter C beschreibt die angekoppelte Kraftaufnahmeeinheit als extern gekoppelte Einrichtung, also z.B. ein Gerät an dem mechanische Arbeit verrichtet wird, nach Art einer Ersatzfeder mit der Federkonstanten C und in Serienanordnung zum zweiten Federenergiespeicher. (1) c l c 2 C satisfy, where c1 the first spring constant and c2 denote the second spring constant and C is representative of elastic properties of a power unit to which the second spring element is formed with its second end coupled or coupled. Parameter C describes the coupled power unit as an externally coupled device, e.g. a device is performed on the mechanical work, in the manner of a spare spring with the spring constant C and in series with the second spring energy storage.
Um die Kraft- und Energieübertragung von der Kraftübertragungsvorrichtung an eine extern gekoppelte Einrichtung in geeigneter Weise anpassen zu können, ist es bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, dass zur Kopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit das zweite Ende des zweiten Federelementes mit einem Eingang einer mechanischen Kraftübersetzung verbunden ist, insbesondere einer Hebelübersetzung, vorzugsweise mit gesteuert variablem Übersetzungsverhältnis. In order to adapt the power and energy transmission from the power transmission device to an externally coupled device in a suitable manner, it is provided in another embodiment of the power transmission device according to the invention that for coupling to a power receiving unit, the second end of the second spring element with an input of a mechanical power transmission is connected, in particular a lever transmission, preferably with controlled variable transmission ratio.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung mit einem Aktuator zum Aufprägen mindestens einer antreibenden Kraft und/oder eines antreibenden Momentes oder Drehmomentes ausgebildet sein, welcher mittelbar oder unmittelbar an einen - z.B. beliebigen - Punkt des Hebelelementes und insbesondere mit dem ersten Ende des zweiten Federelementes gekoppelt ist. Dabei kann eine Mittelbarkeit durch Zwischenschaltung oder Verwendung zusätzlicher mechanischer Komponenten erreicht werden, z.B. unter Verwendung eines Getriebes, z.B. eines Planetengetriebes. Alternatively or additionally, the force transmission device according to the invention with an actuator for impressing at least one driving force and / or a driving torque or torque may be formed, which indirectly or directly coupled to a - eg arbitrary - point of the lever element and in particular with the first end of the second spring element is. In this case, a mediacy by interposition or use of additional mechanical Components are achieved, for example using a transmission, such as a planetary gear.
Zur mechanischen Steuerung der Kraftübertragungsvorrichtung ist es vorgesehen, dass der Aktuator ausgebildet ist zum Aufprägen einer antreibenden Kraft und gekoppelt ist mit dem ersten Ende des zweiten Federelementes und dem zweiten Ende des Stabelementes, vorzugsweise über das zweite Drehschubgelenk, um diese entlang der zweiten Führung zu verschieben. For mechanical control of the power transmission device, it is provided that the actuator is designed to impart a driving force and is coupled to the first end of the second spring element and the second end of the rod element, preferably via the second rotary push joint to move along the second guide ,
Für einen besonders stabilen Aufbau der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung ist diese gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform ausgebildet mit einem Gehäuse, an welchem das erste Ende des ersten Federelementes fixiert, die ersten und zweiten Führungen ausgebildet und die Drehschubgelenke - insbesondere linear - beweglich an den Linearführungen angebracht sind. For a particularly stable construction of the power transmission device according to the invention this is formed according to another preferred embodiment with a housing to which the first end of the first spring element fixed, the first and second guides formed and the rotary thrust joints - are mounted - in particular linear - movable on the linear guides.
Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Bremsanordnung mit einer Bremseinrichtung und insbesondere mit einer Scheibenbremse, welche durch Aufprägen einer Kraft betreibbar ist und mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung zur Kraftübertragung an die Bremseinrichtung als Kraftaufnahmeeinheit gekoppelt ist, um diese zu betreiben. Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Bremsanordnung an den jeweiligen Anwendungsfall ist bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform ein Kompensationsmittel für Verschleiß und/oder Lüftspiel ausgebildet, insbesondere als Teil der zu Grunde liegenden Kraftübertragungseinrichtung. According to another aspect, the present invention provides a brake assembly having a braking device and more particularly a disc brake operable by applying a force and having a power transmission device formed according to the present invention, the power transmission device being coupled to the braking device as a force receiving unit for power transmission to operate these. In order to adapt the brake arrangement according to the invention to the respective application, a compensating means for wear and / or clearance is formed in a preferred embodiment, in particular as part of the underlying power transmission device.
Kurzbeschreibung der Figuren Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
Figur 1 zeigt in schematischer Seitenansicht zur Illustration von FIG. 1 shows a schematic side view for the illustration of FIG
Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßenBasic principles of the present invention a Embodiment of the invention
Kraftübertragungsvorrichtung. Power transmission device.
Figuren 2A-E zeigen Details der Kraftübertragungsvorrichtung aus Figur Figures 2A-E show details of the power transmission device of FIG
1. Figuren 3, 4A-B zeigen in schematischer Seitenansicht sowie in Form von schematischen Kraft-Weg-Diagrammen Grundprinzipien der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung.  1. Figures 3, 4A-B show in a schematic side view and in the form of schematic force-displacement diagrams basic principles of the operation of the present invention.
Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung und deren Anwendung bei einer Scheibenbremse. Figure 5 shows another embodiment of the power transmission device according to the invention and its application in a disc brake.
Figuren 6 und 7 zeigen in schematischer Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Hebelkopplung in Anwendung bei einer Scheibenbremse. Figur 8 zeigt in schematischer Seitenansicht eine weitere Figures 6 and 7 show a schematic side view of embodiments of the power transmission device according to the invention with a lever coupling in application to a disc brake. Figure 8 shows a schematic side view of another
Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Embodiment of the invention
Kraftübertragungsvorrichtung bei einer Anwendung in einer Scheibenbremse mit Verschleißkompensation. Power transmission device when used in a disc brake with wear compensation.
Figuren 9A und 9B zeigen in schematischer Seitenansicht zwei Zustände einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßenFigures 9A and 9B show in schematic side view two states of another embodiment of the invention
Kraftübertragungsvorrichtung in Anwendung bei einer Scheibenbremse mit Lüftspielkompensation. Power transmission device in use in a disc brake with Lüftspielkompensation.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 9B Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben. Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen. Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9B. Identical and equivalent as well as equivalent or equivalent elements and components are designated by the same reference numerals. Not in every case of their occurrence, the detailed description of the designated elements and components is reproduced. The illustrated features and other properties can be isolated in any form of each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
Figur 1 zeigt in schematischer Seitenansicht im Zusammenhang mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 die der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzipien. FIG. 1 shows, in a schematic side view in connection with a first embodiment of the force transmission device 100 according to the invention, the principles on which the invention is based.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 100 besteht dem Kern nach aus einem ersten Federenergiespeicher 10 und einem zweiten Federenergiespeicher 20, die mechanisch durch eine Kopplung 30 miteinander mittels Kraftkopplung und zur Übertragung von Energie verbunden sind. Die mechanische Kopplung 30 besteht aus einem Stabelement 33, das auch als Stab bezeichnet wird, linear ausgebildet ist und ein erstes Ende 31 und ein zweites Ende 32 aufweist. The power transmission device 100 consists of the core of a first spring energy storage 10 and a second spring energy storage 20, which are mechanically connected by a coupling 30 with each other by means of power coupling and transmission of energy. The mechanical coupling 30 consists of a rod member 33, which is also referred to as a rod, is linear and has a first end 31 and a second end 32.
Die Federenergiespeicher 10 und 20 werden bei der Ausführungsform der Figur 1 von einem ersten Federelement 13 bzw. von einem zweiten Federelement 23 gebildet. Das erste Federelement 13 besitzt ein erstes Ende 1 1 , welches an der Oberfläche 74-1 einer Wand 74 eines zu Grunde liegenden Gehäuses 70 angebracht ist. Somit ist das erste Ende 1 1 des ersten Federelementes 13 ortsfest und unbeweglich ausgebildet. Das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 ist dagegen beweglich und nicht ortsfest ausgebildet. Das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 ist mit einem Gelenkpunkt 81 eines ersten Drehschubgelenkes 80 verbunden, und zwar gemeinsam mit dem ersten Ende 31 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30. The spring energy accumulators 10 and 20 are formed in the embodiment of FIG. 1 by a first spring element 13 and by a second spring element 23, respectively. The first spring element 13 has a first end 1 1, which is attached to the surface 74-1 of a wall 74 of an underlying housing 70. Thus, the first end 1 1 of the first spring element 13 is stationary and immovable. The second end 12 of the first spring element 13, however, is movable and not formed stationary. The second end 12 of the first spring element 13 is connected to a hinge point 81 of a first rotary push joint 80, together with the first end 31 of the rod element 33 of the mechanical coupling 30.
Das erste Drehschubgelenk 80 besitzt einen Gelenkkörper 83, dessen eine Seite, die als Schubfläche 82 fungiert, so an einer Oberfläche 71 -1 einer Wand 71 des Gehäuses 70 angebracht ist, dass eine erste Linearführung 41 vorliegt. Das bedeutet, dass der Gelenkkörper 83 des ersten Drehschubgelenkes 80 sich linear in der ersten Linearführung 41 bewegen kann und dass dabei das erste Ende 31 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30 und das zweite Ende 12 des ersten Federelementes 13 des ersten Federenergiespeichers 10 auf Grund deren Drehbarkeit am Gelenkpunkt 81 des ersten Drehschubgelenkes 80 linear mit bewegt werden. The first rotary thrust joint 80 has a joint body 83, one side of which acts as a thrust surface 82 is attached to a surface 71-1 of a wall 71 of the housing 70 such that a first linear guide 41 is present. This means that the joint body 83 of the first rotary push joint 80 can move linearly in the first linear guide 41 and in that case the first end 31 of the rod element 33 of the mechanical coupling 30 and the second end 12 of the first spring element 13 of the first spring energy store 10 Reason whose rotation at the pivot point 81 of the first rotary push joint 80 are linearly moved.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 gemäß Figur 1 weist des Weiteren ein zweites Drehschubgelenk 90 auf. Das zweite Drehschubgelenk 90 besteht aus einem Gelenkkörper 93, dessen Unterseite als Schubfläche 92 dient und an einer Oberfläche 72-1 einer Gehäusewand 72 des Gehäuses 70 derart angebracht ist, dass eine zweite Linearführung 42 ausgebildet ist. Entlang dieser zweiten Linearführung 42 kann sich somit das zweite Schubgelenk 90 linear bewegen. Das bedeutet, dass das erste Schubgelenk 80 sich in Figur 1 in der z-Richtung bewegen kann und dass die Bewegung des zweiten Schubgelenkes 90 senkrecht dazu in der x-Richtung erfolgt. Jedoch sind diese Ausrichtungen nicht zwingend, wenngleich zueinander senkrecht ausgebildete Bewegungsrichtungen für die Linearführungen 41 und 42 und entsprechend für die Schubgelenke bevorzugt werden. The embodiment of the power transmission device 100 according to the invention according to FIG. 1 furthermore has a second rotary thrust joint 90. The second rotary thrust joint 90 consists of a joint body 93, whose underside serves as a thrust surface 92 and is attached to a surface 72-1 of a housing wall 72 of the housing 70 such that a second linear guide 42 is formed. Along this second linear guide 42, the second thrust joint 90 can thus move linearly. This means that the first thrust joint 80 can move in the z direction in FIG. 1 and that the movement of the second thrust joint 90 takes place perpendicular to it in the x direction. However, these orientations are not mandatory, although mutually perpendicular directions of movement for the linear guides 41 and 42 and correspondingly for the sliding joints are preferred.
Der Gelenkkörper 93 des zweiten Drehschubgelenkes 90 weist ebenfalls einen Gelenkpunkt 91 auf, an welchem einerseits ein erstes Ende 21 des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und das zweite Ende 32 des Stabelementes 33 der mechanischen Kopplung 30 angebracht sind . Auf Grund der Drehbarkeit am Gelenkpunkt 91 kann bei Bewegung des Gelenkkörpers 93 mit der Schubfläche 92 entlang der zweiten Linearführung 42 mit der Bewegung des Gelenkpunktes 91 sowohl das zweite Ende 32 des Stabelementes 33 als auch das erste Ende 21 des zweiten Federelementes 23 mitbewegt werden. Wegen der Starrheit des Stabelementes 33 sind die Bewegungen des Gelenkpunktes 81 des ersten Schubgelenkes 80 mit den verbundenen Enden 12 und 31 einerseits und des Gelenkpunktes 91 des zweiten Schubgelenkes 90 mit den verbundenen Enden 32 und 21 andererseits miteinander zwangsweise gekoppelt. The joint body 93 of the second rotary push joint 90 also has a hinge point 91 on which on the one hand a first end 21 of the second spring element 23 of the second spring energy storage 20 and the second end 32 of the rod element 33 of the mechanical coupling 30 are mounted. Due to the rotatability at the hinge point 91, both the second end 32 of the rod element 33 and the first end 21 of the second spring element 23 can be moved with movement of the hinge body 91 with the sliding surface 92 along the second linear guide 42 with the movement of the hinge point 91. Because of the rigidity of the rod element 33, the movements of the hinge point 81 of the first thrust joint 80 with the connected ends 12 and 31 on the one hand and the hinge point 91 of the second thrust joint 90 with the connected ends 32 and 21 on the other hand are forcibly coupled together.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist das zweite Ende 22 des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 mit einer Kraftaufnahmekopplung 62 einer Kraftaufnahme 60 zur Ankopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit 61 verbunden. Bei der Kraftaufnahme 60 kann es sich also zum Beispiel um eine Vorrichtung handeln, an der mechanische Arbeit verrichtet werden soll und die durch Übertragung von Kraft in Betrieb gesetzt wird, es kann sich zum Beispiel um eine Bremsanordnung 200, wie sie im Folgenden noch beschrieben wird, oder dergleichen handeln. In the embodiment according to FIG. 1, the second end 22 of the second spring element 23 of the second spring energy store 20 is provided with a Power receiving coupling 62 of a power input 60 for coupling to a power unit 61 is connected. Thus, the force absorption 60 can be, for example, a device that is to be used for mechanical work and that is put into operation by transmission of force; it can be, for example, a brake assembly 200, as will be described below , or the like act.
Zum Antrieb der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 kann auch bei hochgradig verlustarmen Wechselwirkungsmechanismen, zum Beispiel der Drehschubgelenke 80 und 90 in den Linearführungen 41 und 42, ein gewisser Energieeintrag und Kraftaufwand von extern hilfreich oder nötig sein. To drive the power transmission device 100 according to the invention, even with highly low-loss interaction mechanisms, for example, the rotary thrust joints 80 and 90 in the linear guides 41 and 42, a certain energy input and effort from the outside be helpful or necessary.
Dies wird bei der Ausführungsform der Figur 1 durch Betätigung mittels eines Aktuators 50 erreicht. Dieser besteht aus der eigentlichen Aktuatoreinheit 51 , die mittels einer Aktuatorkopplung 52 - in dem Fall der Figur 1 - eine Kraft auf das zweite Drehschubgelenk 90 ausübt, um dieses entlang der zweiten Linearführung 42 zu verschieben. Durch diese Verschiebung wird jeweils ein Stauchen oder Entspannen des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers und - über die mechanische Kopplung 30 mit dem Stabelement 33 gekoppelt - des ersten Federelementes 13 mit entsprechendem Kraft- und Energieübertrag bewirkt. Gleichzeitig findet ein Kraft- und Energieübertrag in Bezug auf die Kraftaufnahme 60 statt. Das bedeutet, dass die der Kraftaufnahme 60 zu Grunde liegende Einrichtung entsprechend angetrieben wird. This is achieved in the embodiment of Figure 1 by actuation by means of an actuator 50. This consists of the actual actuator unit 51, which by means of an actuator coupling 52 - in the case of Figure 1 - exerts a force on the second rotary thrust joint 90 to move it along the second linear guide 42. By this displacement, a compression or expansion of the second spring element 23 of the second spring energy storage and - coupled via the mechanical coupling 30 with the rod member 33 - each of the first spring element 13 causes a corresponding force and energy transfer. At the same time there is a force and energy transfer with respect to the power 60. This means that the device underlying the power 60 is driven accordingly.
Die Figuren 2A bis 2E zeigen in isolierter Form konstruktive Details des ersten Federenergiespeichers 10 mit dem ersten Federelement 13, des zweiten Federenergiespeichers 20 mit dem zweiten Federelement 23, der ersten und zweiten Drehschubgelenke 80 und 90 sowie der mechanischen Kopplung 30 mit dem Stabelement 33. FIGS. 2A to 2E show, in isolated form, structural details of the first spring energy store 10 with the first spring element 13, the second spring energy store 20 with the second spring element 23, the first and second rotational thrust joints 80 and 90 and the mechanical coupling 30 with the rod element 33.
Zu bemerken ist in Bezug auf Figur 1 noch, dass der zweite Federenergiespeicher 20 übergeordnet sowohl diejenige Wechselwirkung mit dem zweiten Federelement 23 als auch die Wechselwirkung mit der Kraftaufnahme 60 repräsentiert. In den Figuren 3, 4A, 4AB und 4B wird diese vereinheitlichte Sicht in Bezug auf den zweiten Federenergiespeicher 20 zu Grunde gelegt. Das bedeutet, dass hier Details in Bezug auf die Energie- und Kraftauskopplung an eine externe Kraftaufnahme 60 im Detail nicht betrachtet wird. Die Darstellung der Figur 3 entspricht im Wesentlichen der Darstellung aus Figur 1 unter Fortlassung des Aktuators 50 und der Kraftaufnahme 60. Der zweite Federenergiespeicher 20 ist somit repräsentativ für die Wirkungen, die entfaltet werden durch das zweite Federelement 23 und die Kraftaufnahme 60. Das Federelement 25 stellt somit eine Ersatzfeder stellvertretend für das zweite Federelement 23 und die Kraftaufnahme 60 dar und ist mit ihrem im ersten Ende 21 gegenüberliegenden zweiten Ende 26 ortsfest an einer Oberfläche 73-1 einer Wand 73, zum Beispiel des Gehäuses 70, angebracht. Die Darstellung der Figur 3 dient hier zunächst nur der Betrachtung der energetischen Verhältnisse, wie dies im Detail im Zusammenhang mit den folgenden Figuren 4A, 4AB und 4B erläutert ist. It should also be noted with reference to FIG. 1 that the second spring energy store 20 represents both the interaction with the second spring element 23 and the interaction with the force take-up 60. In Figures 3, 4A, 4AB and 4B, this unified view is based on the second spring energy storage 20 as a basis. This means that details relating to the energy and power extraction to an external power 60 are not considered in detail here. The illustration of FIG. 3 essentially corresponds to the illustration from FIG. 1, omitting the actuator 50 and the force absorption 60. The second spring energy store 20 is thus representative of the effects which are developed by the second spring element 23 and the force receiving device 60 thus represents a substitute spring representative of the second spring element 23 and the power receptacle 60 and is with its opposite end 21 in the first end 21 fixed to a surface 73-1 of a wall 73, for example, the housing 70, mounted. The illustration of FIG. 3 serves here only to consider the energetic conditions, as explained in detail in connection with the following FIGS. 4A, 4AB and 4B.
Aus den Zusammenhängen der Figuren 1 bis 4B ergibt sich, dass die energetischen und Kraftverhältnisse des zweiten Federenergiespeichers 20 in vorteilhafter Weise so gewählt werden können, dass sie denjenigen des ersten Federenergiespeichers 10 entsprechen. Das bedeutet insbesondere, dass das zweite Federelement 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 so gestaltet sein muss, dass im Zusammenwirken mit der Kraftaufnahme 60 und dessen elastischem Verhalten gerade den kräfte- und energiemäßigen Verhältnissen des ersten Federenergiespeichers 10 entsprochen wird. In Bezug auf die Federkonstanten oder Federsteifigkeiten c1 für das erste Federelement 13, c2 für das zweite Federelement 23 und C stellvertretend für die Kraftaufnahme 60 ergibt sich, wie dies später im Detail dargelegt werden wird, folgende BeziehungFrom the relationships of FIGS. 1 to 4B, it can be seen that the energetic and force ratios of the second spring energy store 20 can advantageously be chosen so that they correspond to those of the first spring energy store 10. This means, in particular, that the second spring element 23 of the second spring energy store 20 must be designed so that in cooperation with the force absorption 60 and its elastic behavior just the forces and energy moderate ratios of the first spring energy storage device 10 is met. With respect to the spring constants or spring stiffnesses c1 for the first spring element 13, c2 for the second spring element 23 and C representative of the force absorption 60, as will be explained later in detail, the following relationship results
(1 ) (1 )
(1 ) c l c 2 C (1) clc 2 C
Die Spalten der Figuren 4A, 4AB und 4B repräsentieren verschiedene Stellungen A, AB und B der Anordnung der erfindungsgemäßen Krafterzeugungsvorrichtung 100 und somit verschiedene Stadien hinsichtlich wirkender Kräfte und der zur Verfügung stehenden Energien der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 aus Figur 2. The columns of FIGS. 4A, 4AB and 4B represent different positions A, AB and B of the arrangement of the force-generating device according to the invention 100 and thus various stages with regard to acting forces and the available energies of the power transmission device 100 according to the invention from FIG. 2.
Bei Figur 4A und dem ersten Zustand A ist das erste Federelement 13 maximal gestaucht, wogegen das zweite Federelement 25 - als gedachte Kombination des zweiten Federelementes 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und der Kraftaufnahme 60 - entspannt ist. In Figure 4A and the first state A, the first spring element 13 is maximum compressed, whereas the second spring element 25 - as imaginary combination of the second spring element 23 of the second spring energy storage 20 and the power 60 - is relaxed.
Bei der Figur 4B und dem zweiten Zustand B liegt der umgekehrte Fall vor. Das erste Federelement 13 ist entspannt, wogegen das zweite Federelement 25 maximal gestaucht ist. Die Figur 4AB zeigt einen Zwischenzustand AB, bei welchem sich das erste Federelement 13 und das zweite Federelement 25 jeweils in einem Zwischenzustand befinden. In the figure 4B and the second state B is the opposite case. The first spring element 13 is relaxed, whereas the second spring element 25 is compressed to the maximum. FIG. 4AB shows an intermediate state AB, in which the first spring element 13 and the second spring element 25 are each in an intermediate state.
Die den Zuständen A, B und AB entsprechenden Situationen sind in den obersten Teilfiguren der Figuren 4A, 4AB und 4B dargestellt. Die jeweils darunter liegenden Figuren geben in Form von Kraft-Weg- Diagrammen die jeweils auf das erste Federelement 13 wirkende Kraft F1 bzw. auf das zweite Federelement 25 wirkende Kraft F2 auf der Ordinate aufgetragen wieder, wobei auf der Abszisse der Weg im Sinne einer Stauchung oder Streckung x oder y der jeweiligen Feder 13, 25 aufgetragen ist und somit die Fläche unter den Graphen jeweils die an den Federn 13, 25 verrichtete Arbeit im Sinne einer Stauchung der Feder 13, 25 repräsentieren. The situations corresponding to states A, B and AB are shown in the uppermost subfigures of Figs. 4A, 4AB and 4B. The respective underlying figures give in the form of force-displacement diagrams respectively acting on the first spring element 13 force F1 and force acting on the second spring element 25 force F2 on the ordinate again, wherein on the abscissa of the way in the sense of compression or extension x or y of the respective spring 13, 25 is applied, and thus the area under the graphs in each case represent the work performed on the springs 13, 25 in the sense of a compression of the spring 13, 25.
Auch diese Aspekte werden unten weiter im Detail erläutert. These aspects are further explained in detail below.
Figur 5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 im Zusammenhang mit deren Verwendung bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse, die als Kraftaufnahme 60 fungiert. FIG. 5 shows a schematic side view of another embodiment of the force transmission device 100 according to the invention in connection with its use in a brake assembly 200 with a brake device 150 in the form of a disc brake, which acts as a force receiver 60.
Mittels eines Aktuators 50 mit einer Aktuatoreinheit 51 und einer Aktuatorkopplung 52 wird durch Bewegung des zweiten Drehschubgelenkes 90 über die zweite Feder 23 des zweiten Federenergiespeichers 20 und die Kraftaufnahmekopplung 62 auf die Kraftaufnahme 60 in Form einer Bremsvorrichtung 150 Kraft übertragen und somit die Bremsanordnung 200 betrieben. Die Bremsvorrichtung 150 als Kraftaufnahme 60 besteht aus einem Paar Bremsbacken 61 -1 und 61 -2, die zwischen sich eine Bremsscheibe 61 -3 aufnehmen, um in Wechselwirkung mit dieser eine Rotation um die Achse 61 -4 zu vermindern oder zu unterbinden. By means of an actuator 50 with an actuator unit 51 and an actuator coupling 52 is by movement of the second rotary push joint 90 via the second spring 23 of the second spring energy storage 20 and the Force receiving coupling 62 to the power 60 in the form of a braking device 150 transmitted power and thus the brake assembly 200 operated. The braking device 150 as a power take-up 60 consists of a pair of brake shoes 61 -1 and 61 -2, which receive between them a brake disc 61 -3, in order to reduce or inhibit in conjunction with this rotation about the axis 61 -4.
Beim Betrieb der Bremsanordnung 200 wird mit der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 zumindest ein Teil der geleisteten Arbeit in den ersten und zweiten Federenergiespeichern 10 und 20 gespeichert und beim Umkehrvorgang gewinnbringend eingesetzt, so dass der gegebenenfalls notwendige energetische und Kraftaufwand durch den Aktuator 50 geringer ausfällt im Vergleich zum herkömmlichen Vorgehen ohne die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung 100. During operation of the brake assembly 200, at least a portion of the work done is stored in the first and second spring energy stores 10 and 20 and profitably employed during the reversing process, so that any necessary energetic and force expenditure by the actuator 50 is less than that achieved by the actuator 50 conventional procedure without the power transmission device 100 according to the invention.
Das in Figur 5 schematisch dargestellte Federelement im Bereich der Bremsvorrichtung 150 gibt schematisch die elastischen Eigenschaften der Bremsbacken 61 -1 , 61 -2 und der Bremsscheibe 61 -3 als Ersatzfeder 24 mit einer Federkonstanten C wieder, die zusammen mit den elastischen Eigenschaften der ersten und zweiten Federelemente 13 und 23, nämlich den Federkonstanten c1 und c2, vorteilhafterweise die obige Beziehung (1 ) erfüllt. Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 100 mit Anwendung bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 61-3, die zwischen einem Paar Bremsbacken 61 -1 und 61 -2 angeordnet ist, um bei deren reibender Wirkung eine Rotation um die Rotationsachse 61 -4 zu vermindern. The spring element shown schematically in Figure 5 in the region of the braking device 150 schematically shows the elastic properties of the brake shoes 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3 as a replacement spring 24 with a spring constant C again, which together with the elastic properties of the first and second spring elements 13 and 23, namely the spring constants c1 and c2, advantageously satisfies the above relationship (1). Figure 6 shows another embodiment of the power transmission device 100 according to the invention used in a brake assembly 200 with a brake device 150 in the form of a disc brake with a brake disc 61-3, which is arranged between a pair of brake shoes 61 -1 and 61 -2, in the rubbing Effect of reducing rotation about the axis of rotation 61 -4.
Zur Kraftverstärkung des Aktuators 50 wird die Kraftaufnahmekopplung 62 hier gebildet von einem Hebel 62-3 mit einem ersten Ende 62-1 und einem zweiten Ende 62-2 sowie einem Drehpunkt 62-5, der an einer Auflage 62-4 an einer Wand 73 eines zu Grunde liegenden Gehäuses 70 gehaltert ist. Am ersten Ende 62-1 des Hebels 62-3 ist das zweite Federelement 23 mit seinem zweiten Ende 22 angebracht. An das zweite Ende 62-2 des Hebels 62-3 ist die erste Bremsbacke 61 -1 gekoppelt. So wird beim Betrieb des Aktuators 50 und somit beim Bewegen der ersten und zweiten Drehschubgelenke 80 bzw. 90 eine entsprechende Weg- und damit Kraftübersetzung zu gewährleistet. Auch die Ausführungsform gemäß Figur 7 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 50 im Zusammenhang mit einer Bremsanordnung 200, welche eine Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse aufweist. Auch hier ist eine Kraftübertragung mittels eines Hebels 62-3 wie bei Figur 6 vorgesehen. Jedoch ist hier der Gelenkpunkt 62-5 innerhalb eines Schlitzes 62-6 des Hebels 62-3 verschieblich ausgebildet. Der Gelenkkörper 62-4 kann in der z-Richtung entlang der Wand 73 des Gehäuses 70 verschoben werden, um somit den Drehpunkt 62-5, um welchen der Hebel 62- 3 verkippt werden kann, und damit die Hebellängen zu ändern und so eine Kraftoder Steifigkeitsanpassung beim Betrieb der Scheibenbremse als Bremsvorrichtung 150 zu erreichen. To increase the force of the actuator 50, the force-receiving coupling 62 is formed here by a lever 62-3 having a first end 62-1 and a second end 62-2 and a pivot point 62-5, on a support 62-4 on a wall 73 of a underlying housing 70 is supported. At the first end 62-1 of the lever 62-3, the second spring element 23 is at its second end 22 attached. To the second end 62-2 of the lever 62-3, the first brake shoe 61 -1 is coupled. Thus, during operation of the actuator 50 and thus when moving the first and second rotary thrust joints 80 and 90, a corresponding displacement and thus force transmission to be ensured. The embodiment according to FIG. 7 also shows the application of a force transmission device 50 according to the invention in connection with a brake arrangement 200 which has a brake device 150 in the form of a disc brake. Again, a power transmission by means of a lever 62-3 is provided as in Figure 6. However, here the hinge point 62-5 is slidably formed within a slot 62-6 of the lever 62-3. The hinge body 62-4 can be displaced in the z-direction along the wall 73 of the housing 70 so as to change the pivot point 62-5 about which the lever 62- 3 can be tilted, and thus the lever lengths, and thus a force or To achieve stiffness adjustment during operation of the disc brake as a braking device 150.
Bei der Ausführungsform für die erfindungsgemäße Bremsanordnung 200 gemäß Figur 8 weist Kraftaufnahmekopplung 62 eine Verschleißanpassung 62-7 auf, um dem Verschleiß der Bremsbacken 61 -1 und 61-2 sowie der Bremsscheibe 61 -3 Rechnung tragen zu können. Dadurch wird die korrekte Einstellung der Kinematik und damit der Federhübe bei veränderter Belagdicke erreicht. Diese Verschleißanpassung führt zur Veränderung der Länge der Verbindung zwischen dem rechten Ende der Feder 20 und dem linken Anlenkpunkt des Reibbelages 61 -1. Gesteuert wird die Längenänderung durch den Hub von 62-7 im Vergleich zum Gehäuse. Dies wird bewirkt durch den Zapfen in Fig. 8, der vom Gehäuse 70 in den Verschleißnachsteller hineinragt. In the embodiment for the brake assembly 200 according to the invention according to FIG. 8, the force-receiving coupling 62 has a wear adjustment 62-7 in order to be able to take account of the wear of the brake shoes 61 -1 and 61-2 as well as the brake disk 61 -3. As a result, the correct setting of the kinematics and thus the spring strokes is achieved with a modified lining thickness. This wear adjustment leads to a change in the length of the connection between the right end of the spring 20 and the left pivot point of the friction lining 61 -1. The change in length is controlled by the stroke of 62-7 compared to the housing. This is effected by the pin in Fig. 8, which projects from the housing 70 in the wear adjuster.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 ist bei einer Bremsanordnung 200 mit einer Bremsvorrichtung 150 in Form einer Scheibenbremse als Kraftaufnahme 60 im Bereich des ersten Drehschubgelenkes 80 eine so genannte Lüftspielanordnung 84 mit einem Zapfen 85 und einer Ausnehmung 86 im Bereich der ersten Linearführung 41 zum Eingriff des Zapfens 85 vorgesehen. Dadurch wird die korrekte Abstimmung der Kinematik und damit der Federhübe beim Schließen und Öffnen des Lüftspiels der Beläge erreicht. In the embodiment according to FIG. 9, in a brake arrangement 200 with a brake device 150 in the form of a disc brake as a force receiving means 60 in the region of the first rotary push joint 80, a so-called Lüftspielanordnung 84 with a pin 85 and a recess 86 in the region of the first linear guide 41 for engaging Spigot 85 is provided. As a result, the correct coordination of the kinematics and thus the spring strokes is achieved when closing and opening the clearance of the pads.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert: Beim Einsatz mechanischer Spannvorrichtungen, wie Sie z.B. in Reibungsbremsen zum Einsatz kommen, muss beim Spannen mechanische Arbeit verrichtet werden, die im Regelfall beim Entspannen wieder verloren geht. These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements: When using mechanical tensioning devices, as described e.g. be used in friction brakes, mechanical work must be performed during clamping, which is usually lost when relaxing again.
Als Beispiel sei hier eine typische Fahrzeugbremse genannt, deren Auslegung so durchzuführen ist, dass der Fahrzeuglenker mit seinem Fuß - bei begrenzter Kraft und begrenztem Hub - die Bremse betätigen kann. Auf Grund der Elastizität der verbauten Bauteile kann dies mit den vorgegebenen Beschränkungen hinsichtlich Hub und Kraft nicht ohne den Einsatz zusätzlicher Energiequellen, z.B. von Bremskraftverstärkern, durchgeführt werden. As an example, here is a typical vehicle brake called whose interpretation is carried out so that the driver with his foot - with limited power and limited stroke - can press the brake. Due to the elasticity of the installed components, this can not be done without the use of additional energy sources, e.g. of brake boosters.
Die mechanische Arbeit, die zum Spannen der Bremse aufzuwenden ist, geht auf Grund der Bauart beim Lösen wieder verloren. The mechanical work that has to be done to tension the brake is lost due to the design when loosening again.
Eine vergleichbare Problemstellung liegt bei Federspeicherbremsen vor. Hier ist die zum Spannen der Bremse benötigte Arbeit in einer Feder gespeichert. Zum Lösen der Bremse ist diese Arbeit jedoch erneut aufzuwenden. A comparable problem is with spring brakes. Here, the work required to clamp the brake is stored in a spring. To release the brake, however, this work is again to spend.
Wird darüber hinaus gefordert, dass die Zeitdauer des Spannens bzw. Lösens der Spannvorrichtung sehr kurz sein muss, z.B. bei ABS- oder ESP- Systemen, so werden kurzzeitig sehr hohe Leistungen benötigt. Im Bereich des Fahrzeugbaus kommen daher meist Energiespeicher, z.B. in Form von Druckspeichern, zum Einsatz, die kurzfristig einen schnellen Energieumsatz erlauben. Bremssysteme auf konventioneller pneumatischer oder hydraulischer Basis, die zusammen mit ABS- und ESP-Systemen zum Einsatz kommen, erfordern einen erheblichen technischen Aufwand (hydraulischer oder pneumatischer Bremsaktuator, Rohre, Bremszylinder, Druckspeicher, Druckerzeuger, elektromagnetische Ventile), so dass wiederholt der Einsatz elektromechanischer Krafterzeuger untersucht wurde. Das Ziel dieser Entwicklungen besteht darin, direkt am Bremssattel einen elektromechanischen Aktor zu verwenden und dann auf die übrigen (hydraulischen oder pneumatischen) Komponenten verzichten zu können. Die bereits erläuterten kurzen Stellzeiten zusammen mit den hohen mechanischen Arbeiten führen jedoch dazu, dass die Dimensionierung der Aktoren aufgrund der kurzeitig sehr hohen Leistungen schnell an Grenzen stößt. In addition, if it is required that the period of tensioning or loosening of the clamping device must be very short, for example in ABS or ESP systems, very high powers are required for a short time. In the field of vehicle construction are therefore usually energy storage, for example in the form of pressure accumulators, are used, which allow short-term rapid energy consumption. Conventional pneumatic or hydraulic brake systems used in conjunction with ABS and ESP systems require considerable technical effort (hydraulic or pneumatic brake actuator, pipes, brake cylinders, accumulators, pressure generators, electromagnetic valves), so that the use of electromechanical Force generator was examined. The aim of these developments is to use an electromechanical actuator directly on the caliper and then be able to dispense with the other (hydraulic or pneumatic) components. The already explained short positioning times together with the high mechanical work, however, lead to the fact that the dimensioning of the actuators quickly reaches its limits due to the very short time very high performance.
Die hier vorgestellte Erfindung löst dieses Problem, indem es die mechanische Arbeit, die beim Spannen bzw. Lösen der Spanneinrichtung als Kraftübertragungsvorrichtung umgesetzt wird, mechanisch speichert und so nicht bei jedem Zyklus neue Energie aufwenden muss. The invention presented here solves this problem by mechanically storing the mechanical work that is implemented as a power transmission device when clamping or releasing the tensioning device and thus does not have to expend new energy with each cycle.
Unter der Annahme einer reibungsfreien Bauweise mit idealer Auslegung wäre damit das Spannen und Lösen ohne jegliche Betätigungskraft möglich. Dies gilt im Fall einer statischen Betrachtung. Bei einer schnellen Betätigung treten zudem noch Trägheitskräfte auf. In Figur 1 ist der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand einer Ausführungsform beschrieben. Assuming a frictionless design with ideal design so that clamping and releasing without any operating force would be possible. This applies in the case of a static analysis. In a fast operation also occur inertial forces. In Figure 1, the basic structure of the device according to the invention is described with reference to an embodiment.
Das Stabelement 33 ist als an seinen Enden 31 , 32 jeweils mit den Drehschubgelenken 80 und 90 verbunden, die jeweils in den Linearführungen 41 , 42 als geraden Führungen gehalten werden. Beide Führungen 41 , 42 stehen hier senkrecht aufeinander und sind z.B. Teil eines Gehäuses 70. An den beiden Drehschubgelenken 80, 90 greifen jeweils die Federn 13 und 23 an, die jeweils durch das Gehäuse 70 abgestützt werden. Beide Federn 13 und 23 sind linear elastisch und haben die Steifigkeiten c1 und c2, die gleich oder an die angekoppelte Kraftaufnahme 60 angepasst sein können. Weiterhin ist beispielhaft eine Kraft 53 Fan - z.B. eines Aktuator 50 - eingezeichnet, mit deren Hilfe das Stabelement 33 als Hebel geschwenkt werden kann. Auslegung und Funktion werden mit Hilfe der Figuren 3, 4A, 4ab und 4B erläutert. Die Figuren 4A, 4AB und 4B zeigen drei Stellungen A, AB und B der vorgeschlagenen Kraftübertragungsvorrichtung 100: The rod member 33 is connected as at its ends 31, 32 respectively with the rotary thrust joints 80 and 90, which are held in the linear guides 41, 42 as straight guides. Both guides 41, 42 are perpendicular to each other and are, for example part of a housing 70. At the two rotary thrust joints 80, 90 each engage the springs 13 and 23, which are each supported by the housing 70. Both springs 13 and 23 are linearly elastic and have the stiffnesses c1 and c2, which may be the same or adapted to the coupled force absorption 60. Furthermore, by way of example, a force 53 fan - for example, an actuator 50 - located, with the aid of the rod member 33 can be pivoted as a lever. Design and function will be explained with reference to Figures 3, 4A, 4B and 4B. Figures 4A, 4AB and 4B show three positions A, AB and B of the proposed power transmission device 100:
Linke Spalte - Stellung A - Figur 4A: Left column - position A - Figure 4A:
In dieser Stellung ist Feder 13 gegenüber ihrer entspannten Länge um die Länge I vorgespannt. Dies entspricht ihrer maximalen Vorspannkraft Fmax. Feder 25 ist entspannt, wie dies auch in den Kraftdiagrammen darunter gezeigt ist. In this position, spring 13 is biased by its length I relative to its relaxed length. This corresponds to their maximum preload force Fmax. Spring 25 is relaxed, as shown in the force diagrams below.
Rechte Spalte - Stellung B - Figur 4B: Right column - position B - Figure 4B:
In dieser Stellung ist Feder 25 gegenüber ihrer entspannten Länge um die Länge I vorgespannt. Dies entspricht ihrer maximalen Vorspannkraft Fmax. Feder 13 ist entspannt, wie dies auch in den Kraftdiagrammen darunter gezeigt ist. In this position, spring 25 is biased by its length I relative to its relaxed length. This corresponds to their maximum preload force Fmax. Spring 13 is relaxed, as shown in the force diagrams below.
Mittlere Spalte - Übergang von A nach B - Figur 4AB: Middle column - transition from A to B - Figure 4AB:
In dieser Zwischenstellung sind beide Federn 13, 25 nur teilweise gespannt. Auf Grund der Kinematik des Stabelementes 33 als Hebel gibt es einen festen Zusammenhang zwischen der Verschiebung x des Drehschubgelenks 80 und der Verschiebung y des Drehschubgelenks 90. Dieser Zusammenhang wird beschreiben durch Gleichung (2): l 2 = X 2 + y 2 . (2) In this intermediate position, both springs 13, 25 are only partially tensioned. Due to the kinematics of the rod element 33 as a lever, there is a fixed relationship between the displacement x of the rotary thrust joint 80 and the displacement y of the rotary thrust joint 90. This relationship is described by equation (2): 1 2 = X 2 + y 2 . (2)
Bei Verwendung linear elastischer Federn 13, 25 mit gleicher Steifigkeit c führt dieser kinematische Zusammenhang dazu, dass beim Schwenken des Stabelementes 33 der Betrag der Spannenergie der aus Feder 13 abgegeben wird exakt von der Feder 25 wieder aufgenommen wird. When using linearly elastic springs 13, 25 with the same stiffness c, this kinematic relationship leads to the fact that, when the rod element 33 is pivoted, the amount of tension energy released from the spring 13 is exactly picked up by the spring 25.
Summiert man die in der folgenden Gleichung (3) angegebenen Spannenergien W1 (x) und W2(y) und setzt weiterhin den kinematischen Zusammenhang aus Gleichung (2) ein, so ergibt sich in der Summe eine konstante Spannenergie Wges für beide Federn 13, und 25 zusammen, und zwar unabhängig von der Position des Stabelementes 33, siehe Gleichung (4). Diese konstante Spannenergie entspricht folglich der Spannenergie der Feder 13 in der Position A wie auch der Spannenergie der Feder 25 in der Position B. If one adds the clamping energies W1 (x) and W2 (y) indicated in the following equation (3) and furthermore uses the kinematic relationship from equation (2), this results in the sum of a constant tension energy Wges for both springs 13, and 25 together, regardless of the position of the rod element 33, see equation (4). This constant tension energy thus corresponds to the tensioning energy of the spring 13 in the position A as well as the tensioning energy of the spring 25 in the position B.
W1 ( ) = - x 2 ; W2 ( y ) = - y 2 (3) 2 2 ff = W^ + W^ y ) = - X 2 + - y 2 = -(/2 - ) + - = -/2 (4)W 1 () = - x 2 ; W 2 (y) = - y 2 (3) 2 2 ff = W ^ + W ^ y) = - X 2 + - y 2 = - (/ 2 -) + - = - / 2 (4)
2 2 2 2 2 Anschaulich bedeutet das, dass die durch das Schwenken des Stabelementes 33 von Feder 13 abgegebene Arbeit, entsprechend der schraffierten Fläche im Diagramm für F1 (x), von der Feder 25 wieder aufgenommen wird, entsprechend der schraffierten Fläche im Diagramm für F2(y). 2 2 2 2 2 This means that the work released by the pivoting of the rod element 33 by the spring 13 is resumed by the spring 25 according to the hatched area in the diagram for F1 (x), corresponding to the hatched area in the diagram for FIG F2 (y).
Die Konsequenz daraus ist, dass das Stabelement 33 als Hebel - bei exakter Auslegung der Anordnung - in jeder Stellung im Gleichgewicht ist und folglich nur eine vernachlässigbar kleine Kraft 53 Fan gemäß Figur 1 für seine Verschiebung aufgewendet werden muss. The consequence of this is that the rod element 33 as a lever - with an exact design of the arrangement - in any position in equilibrium and consequently only a negligible force 53 fan has to be used according to Figure 1 for its displacement.
Bei einer realen Umsetzung der vorgeschlagenen Anordnung ist damit zu rechnen, dass sowohl Reibung in den Drehschubgelenken 80 und 90 auftreten und auch eine exakte Auslegung der Federn 13 und 25 nur innerhalb gewisser unvermeidbarer Toleranzen möglich ist. In a real implementation of the proposed arrangement is to be expected that both friction in the rotary thrust joints 80 and 90 occur and also an exact design of the springs 13 and 25 only within certain unavoidable tolerances is possible.
Als Konsequenz wird die Kraft 53 Fan, die zum Schwenken des Stabelementes 33 als Hebel aufgewendet werden muss, nicht vernachlässigbar klein sein. As a consequence, the force 53 fan, which must be used to pivot the rod element 33 as a lever, not negligible.
Trotz dieser Einschränkung ist aber damit zu rechnen, dass die Anordnung im Vergleich zum bekannten Vorgehen erhebliche Vorteile aufweist. Insbesondere können die Leistungen, die für ein schnelles Spannen bzw. Lösen benötigt werden, sehr klein gehalten werden. Weiterhin ist denkbar, die vorgeschlagene Anordnung inklusive Antrieb direkt in einen Bremssattel oder eine Bremszange einzubauen, um damit komplett auf die oben angeführten Zusatzeinrichtungen verzichten zu können. Figur 5 zeigt exemplarisch einen möglichen Einsatz des vorgeschlagenen Federspeichers als Krafterzeuger einer Scheibenbremse. Zusätzlich zu den in Figur 1 enthaltenen Komponenten sind neben dem Aktuator 50 die Bremsscheibe 61 -3 mit Drehachse 61 -4 sowie die beiden Bremsbeläge oder Bremsbacken 61-1 und 61-2 gezeigt. Despite this restriction, however, it can be expected that the arrangement has significant advantages compared to the known procedure. In particular, the services that are needed for a quick tightening or loosening can be kept very small. Furthermore, it is conceivable to incorporate the proposed arrangement including drive directly into a caliper or a brake caliper so as to be able to dispense completely with the above-mentioned additional devices. Figure 5 shows an example of a possible use of the proposed spring accumulator as a force generator of a disc brake. In addition to the components contained in FIG. 1, in addition to the actuator 50, the brake disk 61 -3 with rotation axis 61 -4 and the two brake linings or brake shoes 61-1 and 61-2 are shown.
Die Feder 23 hat im Vergleich zur Feder 25 eine veränderte Steifigkeit. Der Aktuator 50 bewerkstelligt die Verstellung des Stabelementes 33 als Hebel, indem er die in Figur 1 dargestellte Kraft 53 Fan auf das Gelenk 90 ausübt. Die Feder 23 stützt sich nun auf der Bremsscheibe 61 -3 sowie den beiden Bremsbelägen 61 -1 , 61-2 ab. Die Druckkraft in der Feder 23 presst die Bremsbeläge 61-1 , 61 -2 auf die Bremsscheibe 61 -3. Die Steifigkeit der Bremsscheibe 61 -3 und der Bremsbeläge 61 -1 , 61 -2 sind in Figur 5 modellhaft in der Ersatzfeder 24 zusammengefasst. The spring 23 has a modified stiffness compared to the spring 25. The actuator 50 accomplishes the adjustment of the rod element 33 as a lever by exerting the force 53 fan shown in FIG. 1 on the joint 90. The spring 23 is now supported on the brake disk 61 -3 and the two brake pads 61 -1, 61-2. The pressure force in the spring 23 presses the brake pads 61-1, 61 -2 on the brake disc 61 -3. The stiffness of the brake disc 61 -3 and the brake pads 61 -1, 61 -2 are summarized in Figure 5 model in the spare spring 24.
Da die korrekte Funktion der vorgeschlagenen Kraftübertragungsvorrichtung 100 mit Federspeichern 10 und 20 mit einer möglichst kleinen Betätigungskraft 53 Fan identische Federsteifigkeiten c der Federn 13 und 23, 24 erfordert, ist bei dieser Ausführungsvariante die Summensteifigkeit der in Reihe geschalteten Federn 23 mit Federsteifigkeit c2 und 24 mit Federsteifigkeit C entsprechend anzupassen, so dass die Beziehung (1 ) -1 = -L + -L (1 ) cl c 2 C erfüllt ist, c1 die Steifigkeit der Feder 13 bezeichnet. Since the correct function of the proposed power transmission device 100 with spring actuators 10 and 20 with the smallest possible actuation force 53 Fan identical spring stiffness c of the springs 13 and 23, 24 requires, in this embodiment, the sum stiffness of the series-connected springs 23 with spring stiffness c2 and 24 with Spring stiffness C to be adjusted accordingly so that the relationship (1) -1 = -L + -L (1) c1C2C is satisfied, c1 denotes the rigidity of the spring 13.
In gleicher Weise gilt dies für die Steifigkeiten weiterer hier nicht berücksichtigter Bauteile. In the same way, this applies to the stiffnesses of other components not considered here.
Die Erfindung betrifft eine ganz allgemeine Kraftübertragungsvorrichtung und z.B. eine Spanneinrichtung, so wie Sie bespielhaft in Figur 1 beschrieben ist. Eine Anwendung auf Bremsen ist möglich, aber nicht zwingend. The invention relates to a very general power transmission device and e.g. a clamping device, as described exemplarily in Figure 1. An application on brakes is possible, but not mandatory.
Es ist eine Reihe von Ausführungsvarianten denkbar, die sich auf eine Anwendung als Bremsaktuator beziehen können. 1. Denkbar ist die Verwendung mit einer Übersetzungseinrichtung - z.B. mittels eines Hebels 62-3 - mit deren Hilfe die Kräfte in der beschriebenen Anordnung vermindert werden können. Dies führt zu einer kompakteren Bauweise von Federn 13, 23 und Hebel 62-3 gemäß den Figuren 6 und 7. 2. Möglich ist dabei auch die Verwendung einer Übersetzungseinrichtung mit variabler Übersetzung, mit deren Hilfe die Gesamtsteifigkeit der Feder 23 und 24 an die Feder 13 angepasst werden kann, wie dies in Figur 7 gezeigt ist: In Folge des Verschleißes der Beläge 61 -1 , 61 -2 in einer Reibungsbremse kann sich die Gesamtsteifigkeit der Federn 23 und 24 ändern. Durch eine verstellbare Steifigkeit kann eine Anpassung erzielt werden. Beispielhaft ist hier eine Anordnung vorgeschlagen, die von dem in Abbildung 6 dargestellten Hebel 62-3 ausgeht, der um eine verschiebbare Lagerung 62-4 ergänzt ist. There are a number of variants are conceivable, which may relate to an application as a brake actuator. 1. Conceivable is the use of a translation device - for example by means of a lever 62-3 - with the help of the forces in the described arrangement can be reduced. This results in a more compact design of springs 13, 23 and lever 62-3 according to Figures 6 and 7. 2. It is also possible to use a translation device with variable ratio, with the help of the overall stiffness of the spring 23 and 24 to the spring Can be adjusted, as shown in Figure 7: Due to the wear of the pads 61 -1, 61 -2 in a friction brake, the overall stiffness of the springs 23 and 24 change. An adjustable rigidity allows adaptation to be achieved. By way of example, an arrangement is proposed here starting from the lever 62-3 illustrated in FIG. 6, which is supplemented by a displaceable mounting 62-4.
3. Ferner kann verschiedene Varianten des Antriebs durch den Aktuator 50 gedacht werden: - Zum einen kann ein linearer Antrieb an den Gelenkpunkten 81 oder 91 gemäß Figur 1 oder an einem beliebigen anderen Punkt auf dem Stabelement 33 als Hebel angreifen, wobei dann ggf. noch ein weiterer Schwenkmechanismus hilfreich sein könnte, da sich die anderen Punkte nicht linear verschieben. 3. Furthermore, various variants of the drive can be thought of by the actuator 50: - First, a linear drive at the hinge points 81 or 91 as shown in Figure 1 or at any other point on the rod member 33 attack as a lever, in which case possibly still another pivoting mechanism could be helpful as the other points do not shift linearly.
- Es kann ein linearer Antrieb aus einem elektrischen Linearmotor aufgebaut sein. - It can be constructed of a linear electric motor, a linear drive.
- Ferner kann ein linearer Antrieb aus einem elektrischen rotatorischen Motor und einem Spindeltrieb mit oder ohne Selbsthemmung aufgebaut sein. - Furthermore, a linear drive can be constructed from an electric rotary motor and a spindle drive with or without self-locking.
- Des Weiteren ist ein linearer Antrieb aus einem elektrischen rotatorischen Motor und einem Spindeltrieb und mit einem Zusatzgetriebe denkbar. - Der Motor kann mit oder ohne Bremse ausgeführt sein. - Furthermore, a linear drive from an electric rotary motor and a spindle drive and with an additional gear conceivable. - The motor can be designed with or without brake.
- Der Motor kann mit einem Sensor ausgestattet sein, der die Winkellage bzw. Verschiebung des Motors misst. So kann die Stellung des Bremsaktuators und damit die Zugspannkraft der Bremse gemessen werden. 4. Denkbar ist auch die Aufnahme eines Verschleißnachstellers 62-7 gemäß Figur 8: Zur Kompensation des Verschleißes der Bremsbeläge 61 -1 , 61 -2 und der Bremsscheibe 61 -3 ist eine Einrichtung 62-7 möglich, die die verlorene Dicke nachstellt. 5. Alternativ oder zusätzlich kann auch an das Vorsehen eines Mechanismus 84 für das Lüftspiel der Bremsbeläge 61 -1 , 61 -2 gemäß den Figuren 9A und 9B gedacht werden: Bei einer gelösten Bremse werden im Regelfall die Bremsbeläge 61-1 , 61 -2 nicht nur entlastet, sondern tatsächlich von der Bremsscheibe 61 -3 abgehoben. Zwischen den Belägen 61 -1 , 61 -2 und der Bremsscheibe 61 -3 entsteht dann ein Lüftspiel. Da der hier vorgeschlagene Mechanismus 84 auf einer genauen Abstimmung der Federkräfte und der Kinematik basiert, ist für eine geeignete Kompensation zu sorgen. Hierfür gibt es unter Anderem folgende Lösungsmöglichkeiten: - The motor can be equipped with a sensor that measures the angular position or displacement of the motor. Thus, the position of the brake actuator and thus the tensile stress of the brake can be measured. 4. It is also conceivable to receive a wear adjuster 62-7 according to FIG. 8: To compensate for the wear of the brake linings 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3, a device 62-7 is possible which adjusts the lost thickness. 5. Alternatively or additionally, the provision of a mechanism 84 for the clearance of the brake pads 61 -1, 61 -2 can be thought of according to Figures 9A and 9B: When a brake is released, the brake pads 61-1, 61 -2 not only relieved, but actually lifted off the brake disc 61 -3. Between the pads 61 -1, 61 -2 and the brake disc 61 -3 then creates a clearance. Since the mechanism 84 proposed here is based on a precise coordination of the spring forces and the kinematics, appropriate compensation must be provided. There are, among others, the following solution options:
(i) Es wird eine besonders weiche Abstimmung der beiden Federn 13 und 23 verwendet, so dass der Einfluss der Abweichung auf die Betätigungskraft 53 Fan infolge des Lüftspiels klein gehalten werden kann. (i) A particularly soft tuning of the two springs 13 and 23 is used, so that the influence of the deviation on the operating force 53 Fan due to the clearance can be kept small.
(ii) Es wird eine zusätzliche Einrichtung 84 gemäß den Figuren 9A und 9B vorgesehen, die die Kompensation des Lüftspiels ermöglicht. Beispielhaft ist hier eine Anordnung, bei der das erste Drehschubgelenk 80 um eine zusätzliche Funktion mit Ausnehmung 86 und Zapfen 85 erweitert wurde. (ii) An additional device 84 according to FIGS. 9A and 9B is provided, which enables the compensation of the clearance. By way of example, here is an arrangement in which the first rotary thrust joint 80 has been extended by an additional function with a recess 86 and a pin 85.
6. Ferner kann zusätzlich oder alternativ der Ausfall der Stromversorgung berücksichtigt werden: Um bei Ausfall der Stromversorgung der Bremse ein definiertes Verhalten zu erzielen (Lösen oder Anlegen der Bremse), können zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, z.B. (i) eine gezielte ungleiche Auslegung der Federn 13 und 23 und/oder (ii) die Verwendung zusätzlicher Federn am Antrieb, die zum Öffnen oder Schließen der Bremse führen (Torsionsfeder am rotierenden Teil des Motor, lineare Feder am linear verschobenen Teil des Antriebs). Bezugszeichenliste: 6. Furthermore, in addition or alternatively, the failure of the power supply can be considered: In order to achieve a defined behavior (release or application of the brake) in case of power failure of the brake, additional measures can be taken, eg (i) a targeted unequal design of the springs 13 and 23 and / or (ii) the use of additional springs on the drive which cause the brake to open or close (torsion spring on the rotating part of the motor, linear spring on the linearly displaced part of the drive). LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 erster Federenergiespeicher 1 1 erstes Ende 10 first spring energy storage 1 1 first end
12 zweites Ende  12 second end
13 erstes Federelement  13 first spring element
20 zweiter Federenergiespeicher 21 erstes Ende 20 second spring energy storage 21 first end
22 zweites Ende  22 second end
23 zweites Federelement  23 second spring element
24 Ersatzfeder  24 spare spring
25 Ersatzfeder  25 spare spring
26 zweites Ende 26 second end
30 Kopplung, mechanische Kopplung30 coupling, mechanical coupling
31 erstes Ende 31 first end
32 zweites Ende  32 second end
33 Stabelement 33 rod element
41 erste Linearführung 41 first linear guide
42 zweite Linearführung 50 Aktuator  42 second linear guide 50 actuator
51 Aktuatoreinheit  51 Actuator unit
52 Aktuatorkopplung  52 Actuator coupling
53 Aktuatorkraft Fan  53 Actuator power fan
60 Kraftaufnahme 60 power input
61 Kraftaufnahmeeinheit 61 -1 Bremsbacke, Bremsbelag 61 power unit 61 -1 brake shoe, brake pad
61 -2 Bremsbacke, Bremsbelag  61 -2 Brake shoe, brake pad
61 -3 Bremsscheibe  61 -3 brake disc
61- 4 Achse, Drehachse der Bremsscheibe 61-3 62 Kraftaufnahmekopplung  61- 4 axis, axis of rotation of the brake disc 61-3 62 power receiving coupling
62- 1 erstes Ende  62- 1 first end
62-2 zweites Ende 62-2 second end
62-3 Hebel 62-3 lever
62-4 Auflage  62-4 edition
62-5 Drehpunkt 62-5 pivot point
62-6 Schlitz  62-6 slot
62-7 Verschleißanpassung  62-7 wear adjustment
70 Gehäuse 70 housing
71 Wand 71 wall
71 - 2 Oberfläche  71 - 2 surface
72 Wand  72 wall
72- 2 Oberfläche  72- 2 surface
73 Wand  73 wall
73-2 Oberfläche 73-2 surface
74 Wand  74 wall
74-2 Oberfläche 74-2 surface
80 erstes Drehschubgelenk 80 first rotary push joint
81 Gelenkpunkt, Drehpunkt 81 pivot point, pivot point
82 Schubfläche  82 thrust surface
83 Gelenkkörper  83 joint body
84 Lüftspielanordnung  84 clearance arrangement
85 Zapfen  85 cones
86 Ausnehmung 86 recess
90 zweites Drehschubgelenk 90 second rotary push joint
91 Gelenkpunkt, Drehpunkt Schubfläche 91 pivot point, pivot point pushing surface
Gelenkkörper Kraftübertragungsvorrichtung Bremsvorrichtung, Scheibenbremse Bremsanordnung Articulated body Power transmission device Brake device, disc brake Brake arrangement
Raumrichtung spatial direction
Raumrichtung spatial direction
Raumrichtung spatial direction

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Kraftübertragungsvorrichtung (100), 1. Power transmission device (100),
mit:  With:
- einem ersten und einem zweiten Federenergiespeicher (10, 20) und - A first and a second spring energy storage (10, 20) and
- einer mechanischen Kopplung (30) der ersten und zweiten Federenergiespeicher (10, 20) miteinander, a mechanical coupling (30) of the first and second spring energy stores (10, 20) with each other,
wobei:  in which:
- die mechanische Kopplung (30) ein Hebelelement (33) aufweist mit einem ersten Ende (31 ) in Verbindung mit dem ersten Federenergiespeicher (10) und einem zweiten Ende (32) in Verbindung mit dem zweiten Federenergiespeicher (20),  - the mechanical coupling (30) has a lever element (33) with a first end (31) in connection with the first spring energy store (10) and a second end (32) in connection with the second spring energy store (20),
- zur Bewegung das erste Ende (31 ) des Hebelelementes (33) an eine erste Führung (41 ) und das zweite Ende (32) des Hebelelementes (33) an eine zweite Führung (42) gekoppelt ist,  for movement, the first end (31) of the lever element (33) is coupled to a first guide (41) and the second end (32) of the lever element (33) is coupled to a second guide (42),
- die ersten und zweiten Führungen (41 , 42) in einer Ebene liegen und nicht-parallele Erstreckungsrichtungen aufweisen und  - The first and second guides (41, 42) lie in a plane and have non-parallel directions of extension and
- bei gekoppelter Bewegung der ersten und zweiten Enden (31 , 32) des Hebelelementes (30) über Kraftkopplung zwischen den ersten und zweiten Federenergiespeichern (10, 20) Energie übertragbar ist.  - When coupled movement of the first and second ends (31, 32) of the lever element (30) via power coupling between the first and second spring energy storage (10, 20) energy is transferable.
2. Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , 2. Power transmission device (100) according to claim 1,
bei welcher die ersten und zweiten Führungen (41 , 42):  in which the first and second guides (41, 42):
- Linearführungen oder im Wesentlichen lineare Führungen sind und/oder  - Linear guides or substantially linear guides are and / or
- zueinander senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Erstreckungsrichtungen aufweisen.  - Have mutually perpendicular or substantially vertical directions of extension.
3. Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher: - der erste Federenergiespeicher (10) ein erstes Federelement (13) mit einem ersten Ende (1 1 ) und einem zweiten Ende (12) aufweist,3. A power transmission device (100) according to any one of the preceding claims, wherein: - The first spring energy storage (10) comprises a first spring element (13) having a first end (1 1) and a second end (12),
- das erste Ende (1 1 ) des ersten Federelementes (13) ortsfest angeordnet ist und - The first end (1 1) of the first spring element (13) is arranged stationary and
- das zweite Ende (12) des ersten Federelementes (13) beweglich und am ersten Ende (31 ) des Hebelelementes (33) angebracht ist.  - The second end (12) of the first spring element (13) is movable and at the first end (31) of the lever element (33) is mounted.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, Power transmission device (100) according to claim 2 or 3,
bei welcher das bewegliche zweite Ende (12) des ersten Federelementes (13), insbesondere über ein erstes vermittelndes Drehschubgelenk (80), an die erste Führung (41 ) gekoppelt ist.  in which the movable second end (12) of the first spring element (13), in particular via a first mediating rotary thrust joint (80), is coupled to the first guide (41).
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Power transmission device (100) according to one of the preceding claims,
bei welcher:  in which:
- der zweite Federenergiespeicher (20) eine Kraftaufnahmeeinheit (60) aufweist oder davon gebildet wird und  - The second spring energy storage (20) has a power receiving unit (60) or is formed thereof and
- das zweite Ende (32) des Hebelelementes (33) zur Kraftübertragung mittelbar oder unmittelbar an die Kraftaufnahmeeinheit (60) koppelbar oder gekoppelt ist.  - The second end (32) of the lever element (33) for transmitting power directly or indirectly to the power receiving unit (60) is coupled or coupled.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher: A power transmission device (100) according to any one of the preceding claims, wherein:
- der zweite Federenergiespeicher (20) ein zweites Federelement (23) mit einem ersten Ende (21 ) und einem zweiten Ende (22) aufweist, the second spring energy store (20) has a second spring element (23) with a first end (21) and a second end (22),
- das erste Ende (21 ) des zweiten Federelementes (23) beweglich und am zweiten Ende (32) des Hebelelementes (33) angebracht ist und- The first end (21) of the second spring element (23) is movably mounted on the second end (32) of the lever element (33) and
- das zweite Ende (22) des zweiten Federelementes (23) zur Kraftübertragung an eine Kraftaufnahmeeinheit (60) koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist. - The second end (22) of the second spring element (23) for transmitting power to a power receiving unit (60) is formed coupled or coupled.
7. Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, bei welcher das bewegliche erste Ende (21 ) des zweiten Federelementes (23), insbesondere über ein zweites vermittelndes Drehschubgelenk (90), an die zweite Führung (42) gekoppelt ist. 7. A power transmission device (100) according to claim 6, in which the movable first end (21) of the second spring element (23), in particular via a second mediating rotary thrust joint (90), is coupled to the second guide (42).
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 3 und 6, bei welcherPower transmission device (100) according to one of the preceding claims, when dependent on claims 3 and 6, in which
- das erste Federelement (13) eine erste Federkonstante (c1 ) und das zweite Federelement (23) eine zweite Federkonstante (c2) aufweist und - The first spring element (13) has a first spring constant (c1) and the second spring element (23) has a second spring constant (c2) and
- die ersten und zweiten Federkonstanten (c1 , c2) insbesondere der Beziehung (1 )  the first and second spring constants (c1, c2), in particular the relationship (1)
J— !— ^ (1 ) c l c 2 C J-! - ^ (1) clc 2 C
genügen, wobei c1 die erste Federkonstante und c2 die zweite Federkonstante bezeichnen und C für elastische Eigenschaften einer Kraftaufnahmeeinheit (60) repräsentativ ist, an welche das zweite Federelement (23) mit seinem zweiten Ende (22) koppelbar oder gekoppelt ausgebildet ist.  where c1 is the first spring constant and c2 is the second spring constant and C is representative of elastic properties of a force receiving unit (60) to which the second spring element (23) is coupled or coupled to its second end (22).
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 6, Power transmission device (100) according to one of the preceding claims, when dependent on claim 6,
bei welcher zur Kopplung an eine Kraftaufnahmeeinheit (60) das zweite Ende (22) des zweiten Federelementes (23) mit einem Eingang einer mechanischen Kraftübersetzung (62-3) verbunden ist, insbesondere einer Hebelübersetzung, vorzugsweise mit gesteuert variablem Übersetzungsverhältnis. in which for coupling to a force-receiving unit (60) the second end (22) of the second spring element (23) is connected to an input of a mechanical power transmission (62-3), in particular a lever transmission, preferably with controlled variable transmission ratio.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Power transmission device (100) according to one of the preceding claims,
mit einem Aktuator (50) zum Aufprägen mindestens einer antreibenden Kraft, welcher mittelbar oder unmittelbar an einen Punkt des Hebelelementes (33) und insbesondere mit dem ersten Ende (21 ) des zweiten Federelementes (23) gekoppelt ist. Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, with an actuator (50) for impressing at least one driving force, which is indirectly or directly coupled to a point of the lever element (33) and in particular to the first end (21) of the second spring element (23). Power transmission device (100) according to claim 10,
bei welcher der Aktuator (50) mit dem ersten Ende (21 ) des zweiten Federelementes (23) und dem zweiten Ende (32) des Hebelelementes (33) gekoppelt ist, vorzugsweise über das zweite Drehschubgelenk (90), um diese entlang der zweiten Führung (42) zu verschieben. wherein the actuator (50) is coupled to the first end (21) of the second spring element (23) and the second end (32) of the lever element (33), preferably via the second rotary push joint (90), along the second guide (42) to move.
Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Power transmission device (100) according to one of the preceding claims,
mit einem Gehäuse (70), an welchem (i) das erste Ende (1 1 ) des ersten Federelementes (13) fixiert, (ii) die ersten und zweiten Führungen (41 , 42) ausgebildet und (iii) die Drehschubgelenke (80, 90) - insbesondere linearwith a housing (70) on which (i) the first end (1 1) of the first spring element (13) is fixed, (ii) the first and second guides (41, 42) are formed and (iii) the rotary thrust joints (80, 90) - in particular linear
- beweglich an den Führungen (41 , 42) angebracht sind. - Are movably attached to the guides (41, 42).
Bremsanordnung (200), Brake assembly (200),
mit: With:
- einer Bremseinrichtung (150), insbesondere einer Scheibenbremse, welche durch Aufprägen einer Kraft betreibbar ist und  - A braking device (150), in particular a disc brake, which is operable by impressing a force and
- einer Kraftübertragungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,  a power transmission device (100) according to one of claims 1 to 12,
wobei die Kraftübertragungsvorrichtung (100) zur Kraftübertragung an die Bremseinrichtung (150) als Kraftaufnahmeeinheit (60) gekoppelt ist, um diese zu betreiben. wherein the power transmission device (100) is coupled to the braking device (150) as a power receiving unit (60) for power transmission to operate the same.
Bremsanordnung (200) nach Anspruch 13, Brake assembly (200) according to claim 13,
bei welcher Kompensationsmittel (84, 62-7) für Verschleiß und/oder Lüftspiel ausgebildet sind, insbesondere als Teil der zu Grunde liegenden Kraftübertragungseinrichtung (100). in which compensating means (84, 62-7) are designed for wear and / or clearance, in particular as part of the underlying power transmission device (100).
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