DD294545A5 - Vorrichtung zur bremsenergiespeicherung in spiralfedern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung der Bremsenergie in Spiralfedern und deren Nutzung fuer die Beschleunigung. Sie ist insbesondere fuer Fahrzeuge, die haeufig abgebremst und beschleunigt werden muessen, geeignet. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten, funktionssicheren und universell einsetzbaren Bremsenergiespeicher zu schaffen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz auf einer staendig mit den Antriebsraedern in Eingriff stehenden Welle zwei Reibscheiben-Kupplungspaare einerseits ueber eine Axiallagerung beweglich miteinander und andererseits die Losescheiben der Kupplungen durch eine Spiralfeder miteinander gekoppelt sind und jede in einer Drehrichtung gesperrt ist.{Spiralfeder; Bremsenspeicher; Kupplung; Reibscheiben-Kupplungspaare; Drehrichtung; Beschleunigung; Fahrzeuge}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung der Bremsenergie in Spiralfedern und deren Nutzung für die Beschleunigung. Sie ist insbesondere für Fahrzeuge, die häufig abgebremst und beschleunigt werden müssen, geeignet.

Charakteristik des bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die bei Fahrzeugen durch reibende Bremsbeläge verlorengehende kinetische Energie in Schwungrädern oder Bandfedern gespeichert werden kann. Die Bremsenergiespeicherung in Schwungrädern bleibt hier außer Betracht. In der DE-OS 3131552 ist eine Bremsvorrichtung beschrieben, welche über zwei, an einer unsymmetrischen Schwinge angeordnete Reibräder die Bremsenergie vom Laufrad in eine Bandfeder einträgt bzw. umgekehrt, aus der umgekehrt · aufgewickelten Feder die Energie auf das Laufrad überträgt.

Durch ein System der Kopplung der Reibräder über Zahnräder, Freilauf und Sperrklinke wird beim Bremsen die kinetische Energie in die Feder eingetragen und beim Beschleunigen die gespeicherte Energie in der richtigen Richtung in das Antriebsrad, ohne freizudrehen, eingetragen. Über einen Hebelmechanismus und Halfefec'ern wird das Brems· oder Antriebsrad mit dem Laufrad zum Eingriff gebracht. Diese Bremsvorrichtung wurde offensichtlich für Fahrräder entwickelt und ist in dieser Form für

Kr-'t- und Schienenfahrzeuge aufgrund der Abfederung der Laufräder, der notwendigen dezentralisierten äußeren Anordnung

an den Laufrädern, schlechte Bedienbarkeit und Kopplung mit der Fahrzeugbremse, Verschmutzung, Störanfälligkeit usw., nichtanwendbar.

Die weiteren vorgeschlagenen Lösungen konnten sich aus ähnlichen Erwägungen nicht durchsetzen. Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, einen kompakten, funktionssicheren und universell einsetzbaren Bremsenergiespeicher zu schaffen. Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und gekoppeltes System von Kraftübertragungselementen und Sperren zu schaffen, welches die Bremsenergie von beliebig abzubremsenden Fahrzeugen an geeigneten Wellen in Spiralfedern speichert und in gleichsinnigem Drehsinn zur Beschleunigung freigibt und von äußeren Einflüssen unabhängig ist.

Wesen der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer ständig mit den Antriebsrädern in Eingriff stehenden Welle zwei Reibscheiben-Kupplungspaare einerseits über eine Axiallagerung beweglich miteinander und andererseits die Losescheiben der Kupplungen durch eine Spiralfeder miteinander gekoppelt sind und die eine Festscheibe mit der Welle formschlüssig, aber axial verschiebbar, und die andere Festscheibe mit dem umgebenden Getriebegehäuse fest verbunden ist, und die eine Losescheibe in einer Drehrichtung über Freilauf oder Klinkensperre oder dergleichen am umgebenden Getriebegehäuse gesperrt und die andere Losescheibe in der entgegengesetzten Drehrichtung über Freilauf oder Klinkensrarre oder dergleichen gegenüber der Welle gesperrt ist und auf die Kupplungspaare eine übliche Betätigungseinrichtung wirkt, wobei die Festscheibe am Gehäuse das Widerlager bildet. Zwischen der Festscheibe der Antriebswelle und der dazugehörigen Losescheibe kann eine axial wirkende Feder angeordnet sein.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Im Falle der Betätigung der Bremse, die mit der Betätigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder mit Kombinationen daraus verbunden ist, wird mit der Welle formschlüssig verbundene Festscheibe der ersten Kupplung, hier zweckmäßig Mitnehmerscheibe der Mitnehmerkupplung genannt, axial gegen die auf der Welle drehbar und axial verschiebbar gelagerte Losescheibe der Mitnehmerkupplung, hier Mitnehmergegenscheibe genannt, verschoben. Über die Axiallagerung zwischen der Mitnehmer-Gegenscheibe und der Losescheibe der zweiten Kupplung, hier Brems-Gegenscheibe der Bremskupplung genannt, wird gleichzeitig die axial verschiebbare und entgegen der Drehrichtung der Welle freilaufend gelagerte Brems-Gegenscheibe gegen die am umgebenden Gehäuse konzentrisch um die Antriebswelle befestigte Festscheibe der Bremskupplung, hier Bremsscheibe genannt, gedrückt.

Nach Eingriff der Kupplungen überträgt die Mitnehmerscheibe die Drehbewegung der Welle auf die Mitnehmer-Gegenscheibe, an der zweckmäßig das äußere Ende der Spiralfeder befestigt ist. Das innere Ende der Spiralfeder ist an der mit einem Federstützring versehenen Brems-Gegenscheibe befestigt.

Durch den Andruck der Brems-Gegenscheibe an die Bremsscheibe wird die Brems-Gegenscheibe festgehalten, währenddessen die Freilaufverbindung zur Welle frei läuft. Dadurch wird die Spiralfeder in Abhängigkeit vom Bremsweg und dem Bremsdruck ganz oder teilw ise gespannt. Ist die Feder ganz gespannt und der Bremsvorgang noch nicht beendet, wirken die Kupplungen als Reibbremsen ι nd unterstützen die Wirkung der Radbremse. Mittels Feststellbremse, die ebenfalls auf die Kupplungen wirken sollte, kann d ι Feder im gespannten Zustand gehalten werden. Nach Abschluß des Bremsvorganges bzw. nach Lösen der Feststellbremse werden die Kupplungen wieder entlastet, und die Feder entspannt sich, indem sie bestrebt ist, die beiden Gegenscheiben gegenläufig zu verdrehen.

Die Freilauf- oder Klinkensperre der Mitnehmer-Gegenscheibe, die sich am oder im Gehäuse abstützt, verhindert aber das Drehen entgegen der Drehrichtung der Antriebswelle, so daß sich die Feder zwangsläufig nur über die Brems-Gegenscheibe entspannen kann und diese in Drehrichtung der Welle in Rotation versetzt, wodurch der Freilauf zur Welle gesperrt und das Drehmoment in Drehrichtung der Welle auf die Antriebswelle übertragen wird. Nach Erschöpfung der in der Spiralfeder gespeicherten Energie wird kein Drehmoment mehr ausgeübt und die Freilaufsperrung zur Antriebswelle löst sich und die Brems-Gegenscheibe kommt zur Ruhe. Der Brems- oder Beschleunigungsvorgang kann in jedem Spannungszustand der Feder eingeleit 3t oder unterbrochen werden. Die axial wirkend? Feder zwischen der Mitnehmerscheibe und der Mitnehmer-Gegen' cheibe bewirkt, daß die Bremskupplung vor der Mitnehmerkupplung zum Eingriff kommt. Sollte die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Antriebswelle angeordnet sein, die z. 8. bei Rückwärtsfahrt ebenfalls die Drehrichtung ändert, so ist eine der Freilauf- oder Klinkensperren zu lösen.

Es entspricht dem Wesen der Erfindung, wenn in Abhängigkeit von Bremsweg oder Bremskraft eine Hintereinanderschaltung oder Parallelschaltung von Spiralfedern erfolgt, wobeil ajch Federn unterschiedlicher Spannkraft verwendet werden können. Die Hintereinanderschaltung der Spiralfedern kann dabei vom inneren Ende der ersten Feder über einen schwimmend gelagerten Stützring zum inneren Ende der zweiten Feder, die entgegengesetzt gewunden ist, erfolgen, wobei das äußere Ende der zweiten Feder an der Brems-Gegenscheibe oder einer ebenfalls schwimmend gelagerten Zwischenscheibe, die die Verbindung zum äußeren oder inneren Ende einer gegebenenfalls weiteren Feder darstellt, befestigt ist. Bei der Parallelschaltung der Spiralfedern

wird die Spannkraft der Federn der nebeneinander angeordneten Feder addiert und wirkt als Gesamtheit auf den Stützring bzw. die Mitnehmerscheibe. Die Entlastung der ganz oder toilweise gespannten Feder, z. B. bei längerem Stillstand, kann durch Ausrasten der Klinkensperre oder des Freilaufes erfolgen. Die Entspannung der Feder sollte dabei durch leichten Bremsdruck gedämpft werden.

Die erfindungsgemäße Bremsenergiespeichervorrichtung kann im oder am Schaltgetriebe an einer ständig mit den Laufrädern in Eingriff stehenden, zweckmäßig in einer Richtung drehenden Antriebswelle, oder als gesonderte Einrichtung für jedes Antriebsrad ausgeführt werden.

Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß die Bremsenergie direkt von der Antriebswelle in die Spiralfeder und umgekehrt von der Feder auf die Antriebswelle übertragen werden kann; die Vorrichtung im oder am Getriebe oder auch an der Antriebswelle jeden Rades kompakt mit geringem Platzbedarf angeordnet werden kann; die Anwendung nicht auf eine Fahrzeugart oder -gruppe beschränkt, also universell einsetzbar ist; die Kopplung mit der Fahrzeugbremse ist unproblematisch; Beeinträchtigungen der Funktion durch Witterungseinflüsse und Verschmutzung werden vermieden. Die Spiralfeder wird immer in einer Richtung beansprucht. Beim Betrieb des Fahrzeuges sind keine zusätzlichen Handgriffe notwendig. Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden

Fig. 1:' zeigt ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Lösung, wie sie am Getriebe angeordnet sein könnte. Fig.2: zeigt eine Ausführung der Rücklaufsperre. Fig. 3: zeigt eine Ausführung der Spiralfeder mit Federstützring und Freilaufkupplung. Beispiel

Die erfindungsgemäße Lösung ist an einer verlängerten Antriebswelle 2 in einem PKW- oder LKW-Getriebe, die immer mit den Antriebsrädern in Eingriff steht und in einer Richtung dreht, angeordnet. Auf der Antriebswelle 2, die hier als Keilwelle ausgebildet ist, ist die Mitnehmerscheibe 3 der Mitnehmerkupplung 16 formschlüssig und axial verschiebbar befestigt. Die Mitnehmer-Gegenscheibe 4, die am äußeren Rand eine Verzahnung 19b für die Rücklaufklinkensperre 19 aufweist, ist lose auf der Antriebswelle 2 gelagert. Über ein Scharnier 23 ist das äußere Ende 7 b der Spiralfeder 7 mit der Mitnehmer-Gegenschaibe 4 verbunden, während das innere Federende 7 a auf dem Federstützring 24 der Brems-Gegenscheibe 9 arretiert ist. Die Brems-Gegenscheibe 9 ist auf der Antriebswelle 2 über eine Freilaufkupplung 14 gelagert u.id ist ebenfalls axial verschiebbar. Die Gehäusewand 12 um das Antriebswellenlager 26 ist als Bremsscheibe 22 ausgebildet bzw. die Bremsscheibe 22 daran befestigt. Mittels des Radiallagers 15 zwischen den beiden Losescheiben 4,9 sind die beiden Kupplungen 13,16 gegeneinander verdrehbar gekoppelt. Zwischen der Mitnehmerscheibe 3 und der Mitnehmer-Gegenscheibe 4 ist eine axial wirkende Feder 18 angeordnet. Auf die Mitnehmerscheibe 3 wirkt über das Drucklager der Hebel 8 mittels der Fahrzeugbremse 10 bzw. der Feststellbremse 20.

Beim Betätigen der Fahrzeugbremse 10 drückt der Hebel 8 die Mitnehmerscheibe 3 an die Axialfeder 18, die zunächst die Mitnehmer-Gegenscheibe 4 und über das Axiallager 15 die Brems-Gegenscheibe 9 an die Bremsscheibe 22 schiebt. Durch Erhöhung des Druckes wird die Federkraft der Axialfeder 18 überwunden und die Mitnehmerscheibe 3 gegen die Mitnehmer-Gegenscheibe 4 gedrückt.

Die Mitnehmerscheibe 3 nimmt die Mitnehmer-Gegenscheibe 4 reibschlüssig mit, währenddessen die Brems-Gegenscheibe 9 von der Bremsscheibe 22 reibschlüssig festgehalten wird. Durch die rotierende Mitnehmer-Gegenscheibe 4 wird die Spiralfeder 7 gegen die Brems-Gegenscheibe 9 gespannt. Ist die Feder 7 ganz gespannt, wirken die Kupplungen 13,16 als Reibbremsen und unterstützen die Radbremswirkung.

Nach Beendigung des Bremsvorganges werden die Kupplungen 13,16 entlastet, und die Spiralfeder 7 ist bestrebt, sich in gegenläufiger Richtung zu entspannen. Das äußere Ende 7 b der Spiralfeder 7 zieht die Mitnehmer-Gegenscheibe 4 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle 2, wodurch de Klinkensperre 19 sperrt. Das innere Ende 7 a zieht gleichzeitig die Brems-Gegenscheibe 9 in Drehrichtung der Antriebswelle 2, wodurch der Freilauf 14 eingreift und das Drehmoment in Drehrichtung der Antriebswelle 2 überträgt, bis sich die Spannung der Feder 7 erschöpft hat. Die Freilaufkupplung 14 und die Klinkensperre 19 rasten dann aus, und das System läuft frei bis zum nächsten Bremsvorgang. Der Brems- bzw. Beschleunigungsvorgang kann beliebig eingeleitet und unterbrochen werden.

Soll die Feder 7, z. B. bei längerem Stillstand, entspannt werden, wird die Fahrzeugbremse 10 betätigt und die Klinkensperre 19 entriegelt. Bei Entlastung der Fahrzeugbremse 10 entspannt sich die Feder 7, indem sie die Mitnehmer-Gegenscheibe 4 entgegen der Drehrichtung der Antriebswelle 2 verdreht.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Bremsenergiespeicherung in einer Spiralfeder mit Klinken- oder Freilaufsperren, gekennzeichnet dadurch, daß auf einer ständig mit den Antriebsrädern in Eingriff stehenden Antriebswelle (2) zwei Reibscheibenkupplungspaare (16,13)-eineJv1itnehmerkupplung (16) und eine Bremskupplung (13)- einerseits über eine Axiallagerung (15) beweglich und andererseits die nebeneinanderliegenden Losescheiben (4,9) der Kupplungen (16,13)-die Mitnehmer-Gegenscheibe (4) und die Brems-Gegenscheibe (9), die lose auf der Antriebswelle (2) gelagert Λ/ird - durch die Spiralfeder (7) miteinander gekoppelt sind und die Mitnehmer-Gegenscheibe (4) peripher entgegen der Drehrichtung der Antriebswelle (2) und die Brems-Gegenscheibe (9) zentrisch entgegen der Drehrichtung der Antriebswelle (2) Sperren (19,14) aufweisen und die Mitnehmerscheibe (3) formschlüssig mit der Antriebswelle (2) verbunden und wie die Losescheiben (4,9) gegen die am Gehäuse (5) oder an einer Gehäusewand (12) starr befestigte Bremsscheibe (22) axial verschiebbar ist und die Mitnehmerscheibe (3) mit einer Betätigungseinrichtung (11) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Brems-Gegenscheibe (9) einen konzentrischen Federstützring (24) aufweist, an dem das innere Federende (7 a) befestigt ist und das äußere Federnde (7 b) mit einem Scharnier (23) peripher an der Mitnehmer-Gegenscheibe (4) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Mitnehmerscheibe (3) und Mitnehmer-Gegenscheibe (4) eine Druckfeder (18) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sperrkupplungen (14,19) Rollenfreiläufe, Klinken-, Nocken- oder ähnliche Sperren sein können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnui dadurch, daß die Sperren (14,19) einzeln oder gemeinsam, z. B. mit dem Rückwärtsgang, ausgerastet werden können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Betätigungseinrichtung (11) mit der Fahrzeugbremse (10) und der Feststellbremse (20) gekoppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie von einem speziellen Gehäuse oder Gehäuseteil (5) umgeben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß sie im Schaltgetriebe, oder an der Antriebswelle (2) jeden Rades angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Spiralfedern (7) gleicher oder unterschiedlicher Spannkraft parallel geschaltet werden können.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Spiralfedern (7) gleicher oder unterschiedlicher Spannkraft über schwimmend gelagerte Stützringe und Zwischenscheiben hintereinander geschaltet werden können.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß sie an treibenden und getriebenen Wellen oder Achsen angeordnet sein kann.