WO2011098074A2 - Elektrische bremse - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a brake for example, wind turbines with at least one brake actuator, which is operatively connected to a planetary roller screw unit and an electric drive for adjusting the brake actuator between a braking position and an axially offset non-braking position thereof, wherein the planetary roller screw unit a plurality of in the circumferential direction distributed arranged threaded roller bodies, which are in threaded engagement on the one hand with a rotatably connected to the electric drive spindle element and the other with a stationary housing, and that the threaded roller bodies about their own axes, which are each arranged parallel to an axis of the spindle member, and are arranged rotatably about the axis of the spindle member.
  • a brake for wind turbines is known in which a force acting on a brake disc brake actuator (brake shoe) is coupled to an electric drive to reciprocate.
  • the electric drive comprises an electric motor which is coupled via a lever with a transmission which converts the pivoting movement into an axial movement.
  • the gear can be used as a spindle or ball screw or
  • CONFIRMATION COPY Planetary roller screw be formed.
  • the transmission comprises an axially displaceable and non-rotatably guided in a housing spindle element, at one end of the brake actuator is fixedly arranged.
  • a disadvantage of the known brake is that due to the pivoting lever coupling between the electric motor and the spindle element results in a power flow chain, which has a relatively low efficiency result.
  • the brake has a relatively large volume of construction.
  • EP 1 837 555 A1 discloses a brake with a direct-acting electric actuator which directly converts the rotational movement of an electric drive into an axial movement of a body which actuates a brake operating element (brake shoe) between a braking position and a non-braking position acting on a brake disk. and moved.
  • the acting on the brake actuator body is formed as a threaded roller body of a planetary roller screw unit, which is in threaded engagement with a trained as a spindle element rotor shaft of the electric motor and the other with a stationary ring housing.
  • the threaded roller bodies are arranged rotatably about their own axis and as a planetary roller body about an axis of the spindle element.
  • the axis of the threaded roller body is parallel to the axis of the spindle member.
  • the known brake allows space-saving direct action of force on the brake actuator.
  • a disadvantage of the known brake is that the power flow extends directly from the threaded roller bodies via two thrust bearings on the brake actuator; Consequently, the threaded roller bodies are arranged to exert force.
  • the bearings must be designed extremely precise in order to synchronously back and forth of the To ensure brake actuator.
  • a bellows is required for the central positioning of the brake actuator.
  • Object of the present invention is to develop a brake such that relatively low pressure forces are generated with little effort, with a relatively high efficiency and a low overall volume are guaranteed.
  • the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the brake actuating element is coupled only to the spindle element.
  • the particular advantage of the invention is that relatively high compressive forces are transmitted by means of a planetary roller screw unit by utilizing a relatively high efficiency to a brake actuator. It is a simple and robust introduction of force causes, the power flow of a rotatably coupled to the electric drive spindle element runs on the brake actuator. Thread rolling bodies of the planetary roller screw unit only act force-transmitting, but not force-exerting. By the planetary roller screw unit relatively high compressive and tensile forces can be generated. The electric drive has a relatively low reduction, which reduces space requirements and costs.
  • the brake actuating element is connected via a thrust bearing with the spindle element.
  • a thrust bearing with the spindle element.
  • the Effort for the introduction of force can be reduced.
  • only a single thrust bearing or a single bearing unit along the power transmission path is required, so that reduced manufacturing costs and maintenance costs can be kept low.
  • the spindle element is bell-shaped with a bottom and a hollow cylinder section projecting from the bottom, wherein at least part of the electric drive is arranged in the hollow cylinder section.
  • differently designed electric drives can thus be coupled to the spindle element or to the planetary roller threaded unit.
  • an electric motor or an electric motor-gear unit may be arranged depending on the application in the cavity of the spindle member, an electric motor or an electric motor-gear unit.
  • the electric drive can thus be designed variably to the requirements of the use of the brake without the basic structure of the brake would have to be changed.
  • the electric drive may be arranged outside the housing, wherein it may preferably be coupled via a gear transmission or a belt transmission with the spindle element.
  • the electric drive can thus be configured independently of the dimension of the spindle element.
  • the preferably more threaded roller body in a common arranged annular cage with recesses for the threaded engagement of the threaded roller body are advantageously mounted freely movable in the axial direction.
  • the cage enables improved guidance of the threaded roller bodies in a gap between an outer side of the spindle element and an inner side of the housing.
  • the electric drive and / or the spindle element is fixedly connected to a hood which extends axially outwardly with a longitudinal wall on the housing.
  • a centered mounting of the spindle element or of the brake actuating element can thereby be effected.
  • the hood and / or the housing may have detection means for determining the relative position of the hood to the housing in the axial direction and / or in the circumferential direction.
  • this can be done by a torque and / or position-dependent, for example, load-dependent shutdown of the electric motor.
  • the detection means can be used to detect a brake lining wear of the brake actuator and then either to generate a corresponding signal to replace the brake actuator or to increase the force acting on the brake actuator pressure force.
  • the detection means are arranged in a main force generating plane, so that the detection can be done without tilting.
  • limit switches and, with the same interacting noises, limit switches are used as detection means.
  • this can be done depending on the force of rotation due to a rotation of the spindle member about its axis and / or due to its axial movement a shutdown of the brake.
  • FIG. 1 shows a radial section through a brake according to a first embodiment of the invention in a non-braking position
  • FIG. 2 shows a radial section of the brake according to FIG. 1 in a braking position
  • FIG. 3 shows an axial section through the brake according to FIG.
  • FIG. 4 shows a radial section through a brake according to a second embodiment of the invention in a braking position
  • Figure 5 shows a radial section through a brake according to a third embodiment of the invention in a braking position
  • Figure 6 shows a radial section through a brake according to a fourth embodiment of the invention in a braking position.
  • a brake 1 according to the invention can preferably be used in wind turbines for decelerating wind turbine blades.
  • the brake 1 can also be used in brake systems for solar tracking arrangements or for brake systems in the field of mechanical engineering or in medical technology.
  • the brake 1 essentially comprises a brake actuation element 2 (brake shoe), a planetary roller screw unit 3 coupled to the brake actuation element 2 and an electric drive 4 coupled to the planetary roller screw unit 3.
  • the brake actuating element 2 on the one hand, has a holding disk 5, which is coupled to a bell-shaped spindle element 7 via a thrust bearing 6 designed as a needle bearing.
  • the brake actuating element 2 on a side facing away from the spindle element 7 of the retaining plate 5, a brake pad 8, which in the operation of the brake 1, ie in the axial movement of the brake actuator 2 from a non-braking position according to Figure 1 in a braking position according to Figure 2, in a printing system position is spent to a brake disc 9.
  • a further brake pad 8 ' is arranged, which is fixedly connected to a foot 10 of a stationary and the spindle element 7 comprehensive housing 11 is connected.
  • the housing 11 is formed as a ring housing, the outer and / or inner Mantelwandungen extend at least partially cylindrical.
  • the foot 10 and the ring housing 11 thus form a brake caliper.
  • the bell-shaped spindle element 7 has a radially extending bottom 12 and a side facing away from the brake actuator 2 side of the bottom 12 of the same projecting hollow cylinder portion 13. In this hollow cylinder section 13, the electric drive 4 is at least partially arranged.
  • the electric drive 4 may consist only of an electric motor whose drive shaft is fixedly connected to the spindle element 7 and / or the retaining plate 5.
  • the electric drive 4 may also consist of an electric motor and a gear transmission coupled thereto, wherein the gear transmission is arranged between the electric motor and the bottom 12 of the spindle element 7.
  • An output-side gear of the gear transmission is fixedly connected to the spindle member 7 and / or the retaining plate 5.
  • the gear transmission is designed as a planetary gear which is completely enclosed in the hollow cylinder section 13 of the spindle element 7.
  • the electric motor is preferably arranged partially within the hollow cylinder section 13.
  • the electric drive 4 is fixedly connected to a hood 15 which surrounds the ring housing 11 with a cylindrical longitudinal wall 16 in the amount of the planetary roller screw unit 3.
  • a hood 15 which surrounds the ring housing 11 with a cylindrical longitudinal wall 16 in the amount of the planetary roller screw unit 3.
  • the hood 15 is arranged guided relative to the annular housing 11 in the axial direction.
  • the hood 15 is thus arranged guided over the guide means 17 in the axial direction and in the circumferential direction.
  • a ring seal 18 At a free end of the longitudinal wall 16 is disposed between the same and the annular housing 11, a ring seal 18.
  • the planetary roller screw unit 3 has a plurality of threaded roller bodies 19 distributed in the circumferential direction, which essentially extend in an annular gap between an outer wall 20 of the hollow cylinder section 13 and an inner wall 21 of the annular housing 11.
  • the threaded roller body 19 are solid and cylindrical and each extending between radially extending boundary walls 22, 22 'of a one-piece annular cage 23.
  • the boundary walls 22, 22' of the cage 23 each have openings in which free ends of the threaded roller body 19 are mounted.
  • the threaded roller body 19 of which preferably each a threaded roller body 19 between the boundary walls 22, 22 'extend, have an external thread, so that they are in threaded engagement with the outer wall 20 of the hollow cylindrical portion 13 of the spindle member 7 and the other with the inner wall 21 of the ring housing 11.
  • the threaded roller body 19 are rotatably supported about its own axis and the other about an axis A of the spindle member 7. Since the spindle member 7 is fixed or rotationally fixed to a drive shaft of the electric drive 4, are actuated upon actuation of the electric Drive 4, the spindle element 7 and the threaded roller body 19 is set in rotation.
  • the housing 11 is formed in sections annularly at least in the region of the threaded roller body 19th
  • FIG. 2 illustrates a flow of force flow between the annular housing 11 and the brake disk 9 through the arrow K. It can be seen that the force flow acts on the brake actuating element 2 via the spindle element 7 and the axial bearing 6.
  • the outer wall 20 of the hollow cylinder portion 13, the inner wall 21 of the ring housing 11 and the threaded roller body 19 have such a thread pitch that the brake actuator 2 is moved between the non-braking position and the braking position and vice versa by a predetermined stroke H.
  • the electric drive 4 is arranged coaxially with the spindle element 7.
  • the electric drive 4 is located at least partially in the hollow cylinder section 13 of the spindle element 7, so that the assembly consisting of planetary roller screw unit 3 and electric drive 4 has a compact structure.
  • the hood 15 and / or the ring housing 11 has detection means.
  • the annular housing 11 has an end switch on a rim facing the hood 15. ter 24, which may be formed, for example, as a microswitch. Once the hood 15 reaches a contact lug 25 of the limit switch 24 with its radial surface, the limit switch 24 triggers a shutdown of the electric drive 4 or blocking thereof in the braking position.
  • the contact pin 27 cooperates with an inner side of the longitudinal wall 16 of the hood 15 arranged cam 28 so that the non-braking position, ie the extended position of the spindle member 7 to the ring housing 11, is recognized.
  • the limit switch 26 is triggered, the electric drive 4 is switched off.
  • limit switches 29 are also provided as detection means, which are circumferentially attached to the outside of the ring housing 11.
  • Contact pins 30 of the limit switches 29 cooperate with axially extending cam strips 31 or point-shaped cams which are arranged on an inner side of the longitudinal wall 16.
  • FIG. 3 also shows that the hood 15 is supported by spring elements 32 in the circumferential direction with respect to the ring housing 11. Since the limit switch 29 are arranged in an outer circumferential recess of the ring housing 11, they are accessible from the outside and easy to use adjustable.
  • the limit switches 29 trigger and can thus switch off the electric drive 4 as a function of the angle of rotation.
  • a rotational position and / or longitudinal position-dependent deactivation of the spindle element 7 is ensured by the aforementioned detection means. In particular, this can be done in a simple manner, a pre-adjustment or readjustment with wear of the brake pad 8, 8 '.
  • the electric drive 4 can also be arranged outside the housing (annular housing 11).
  • the electric drive 4 is connected via a screw 39 with a solid trained spindle element 1 '.
  • the electric drive 4 is mounted coaxially with the spindle element 7 '.
  • the hood 15 has a corresponding central bore.
  • the electric drive 4 is coupled via a gear transmission 40 with the spindle element 7 '.
  • the electric drive 4 is arranged offset parallel to the spindle element 7 ', wherein it is supported by a support member 42 on the longitudinal wall 16 of the hood 15.
  • the electric drive 4 has - as in the other embodiments - an electric motor and a transmission, wherein the transmission is coupled to a pinion 43 of the gear transmission 40.
  • the pinion 43 is in engagement with a coaxial with the lock element 7 'arranged th gear 44, which is preferably fixed by screwing with one of the retaining plate 5 facing away from the end face of the spindle element V.
  • the spindle element 7 is - as in the previous embodiment - fixedly coupled to an integrally connected to the retaining plate 5 pin 45.
  • the gear 44 has a hub by means of which it is firmly connected to the hood 15.
  • the gear 44 may be non-positively and / or positively connected to the hood 15.
  • the electric drive 4 instead of directly via the pinion 43 with a coaxial with the spindle member 7 'arranged wheel 46 via a gear transmission or a belt transmission 41 or a chain transmission with the same be coupled.
  • an open belt transmission 41 is provided, wherein a belt 47 on the one hand, the pinion 43 and on the other hand co-axial with the spindle member 7 'arranged pulley 46 wraps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremse mit mindestens einem Bremsbetätigungselement, das mit einer Planetenrollen-Gewindeeinheit und mit einem elektrische Antrieb wirkverbunden ist zur Verstellung des Bremsbetätigungselements zwischen einer Bremsstellung und einer axial versetzten Nichtbremsstellung desselben, wobei die Planetenrollen-Gewindeeinheit eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gewinderollenkörpern aufweist, die in Gewindeeingriff zum einen mit einem drehfest mit dem elektrische Antrieb verbundenen Spindelelement und zum anderen mit einem ortsfest angeordneten Gehäuse stehen, und dass die Gewinderollenkörper um ihre eigenen Achsen, die jeweils parallel zu einer Achse des Spindelelements angeordnet sind, und um die Achse des Spindelelements drehbar angeordnet sind, wobei das Bremsbetätigungselement lediglich mit dem Spindelelement gekoppelt.

Description

Elektrische Bremse
Die Erfindung betrifft eine Bremse für beispielsweise Windkraftanlagen mit mindestens einem Bremsbetätigungselement, das mit einer Planetenrollen-Gewindeeinheit und mit einem elektrische Antrieb wirkverbunden ist zur Verstellung des Bremsbetätigungselements zwischen einer Bremsstellung und einer axial versetzten Nichtbremsstellung desselben, wobei die Planetenrollen-Gewindeeinheit eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gewinderollenkörpern aufweist, die in Gewindeeingriff zum einen mit einem drehfest mit dem elektrische Antrieb verbundenen Spindelelement und zum anderen mit einem ortsfest angeordneten Gehäuse stehen, und dass die Gewinderollenkörper um ihre eigenen Achsen, die jeweils parallel zu einer Achse des Spindelelements angeordnet sind, und um die Achse des Spindelelements drehbar angeordnet sind.
Aus der WO 03/076818 AI ist eine Bremse für Windkraftanlagen bekannt, bei der ein auf eine Bremsscheibe wirkendes Bremsbetätigungselement (Bremsbacke) mit einem elektrischen Antrieb zur Hin- und Herbewegung gekoppelt ist. Der elektrische Antrieb umfasst einen Elektromotor, der über einen Hebel mit einem die Schwenkbewegung in eine Axialbewegung umsetzenden Getriebe gekoppelt ist. Das Getriebe kann als Spindelgetriebe oder Kugelspindelgetriebe oder
BESTÄTIGUNGSKOPIE Planetenrollengewindetrieb ausgebildet sein. Das Getriebe umfasst ein axial verschiebbar und drehfest in einem Gehäuse geführtes Spindelelement, an dessen einen Ende das Bremsbetätigungselement fest angeordnet ist. Nachteilig an der bekannten Bremse ist, dass aufgrund der Schwenkhebelkopplung zwischen dem Elektromotor und dem Spindelelement sich eine Kraftflusskette ergibt, die einen relativ geringen Wirkungsgrad zur Folge hat. Darüber hinaus weist die Bremse ein relativ großes Bauvolumen auf.
Aus der EP 1 837 555 AI ist eine Bremse mit einem direkt wirkenden elektrischen Aktor bekannt, der die Drehbewegung eines elektrischen Antriebs unmittelbar umwandelt in eine Axialbewegung eines Körpers, der ein auf eine Bremsscheibe wirkendes Bremsbetätigungselement (Bremsbacke) zwischen einer Bremsstellung und einer Nichtbremsstellung hin- und herbewegt. Der auf das Bremsbetätigungselement wirkende Körper ist als ein Gewinderollenkörper einer Planetenrollen-Gewindeeinheit ausgebildet, der in Gewindeeingriff steht zum einen mit einer als Spindelelement ausgebildeten Rotorwelle des Elektromotors und zum anderen mit einem ortsfest angeordneten Ringgehäuse. Die Gewinderollenkörper sind um ihre eigene Achse sowie als Planetenrollenkörper um eine Achse des Spindelelements drehbar angeordnet. Die Achse der Gewinderollenkörper verläuft parallel zu der Achse des Spindelelements. Die bekannte Bremse ermöglicht platzsparend eine direkte Krafteinwirkung auf das Bremsbetätigungselement. Nachteilig an der bekannten Bremse ist jedoch, dass der Kraftfluss direkt von den Gewinderollenkörpern über zwei Axiallager auf das Bremsbetätigungselement verläuft; mithin sind die Gewinderollenkörper kraftausübend angeordnet. Die Lager müssen äußerst präzise ausgelegt sein, um ein synchrones Hin- und Herbewegen des Bremsbetätigungselements zu gewährleisten. Zusätzlich ist zur mittigen Positionierung des Bremsbetätigungselements ein Faltenbalg erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremse derart weiterzubilden, dass mit geringem Aufwand relativ hohe Druckkräfte erzeugt werden, wobei ein relativ hoher Wirkungsgrad und ein geringes Bauvolumen gewährleistet sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsbetätigungselement lediglich mit dem Spindelelement gekoppelt ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass relativ hohe Druckkräfte mittels einer Planetenrollen- Gewindeeinheit unter Ausnutzung eines relativ hohen Wirkungsgrades auf ein Bremsbetätigungselement übertragen werden. Es wird eine einfache und robuste Krafteinleitung bewirkt, wobei der Kraftfluss von einem drehfest mit dem elektrischen Antrieb gekoppelten Spindelelement auf das Bremsbetätigungselement läuft. Gewinderollenkörper der Planetenrollen-Gewindeeinheit wirken lediglich kraftübertragend, aber nicht kraftausübend. Durch die Planetenrollen-Gewindeeinheit können relativ hohe Druck- und Zugkräfte erzeugt werden. Der elektrische Antrieb weist eine relativ niedrige Untersetzung auf, was den Platzbedarf und die Kosten reduziert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bremsbetätigungselement über ein Axiallager mit dem Spindelelement verbunden. Vorteilhaft kann hierdurch der Aufwand für die Krafteinleitung verringert werden. Vorzugsweise ist lediglich ein einziges Axiallager bzw. eine einzige Lagereinheit entlang des Kraftübertragungsweges erforderlich, so dass Herstellungskosten reduziert und Wartungskosten gering gehalten werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Spindelelement glockenförmig mit einem Boden und einem von dem Boden abragenden Hohlzylinderabschnitt ausgebildet, wobei in dem Hohlzylinderabschnitt zumindest ein Teil des elektrischen Antriebs angeordnet ist. Vorteilhaft können in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall somit unterschiedlich ausgelegte elektrische Antriebe mit dem Spindelelement bzw. der mit der Planetenrollen-Gewindeeinheit gekoppelt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall in dem Hohlraum des Spindelelements ein Elektromotor oder eine Elektromotor-Getriebe- Einheit angeordnet sein. Der elektrische Antrieb kann somit variabel auf die Anforderungen des Einsatzes der Bremse ausgelegt werden, ohne dass der grundsätzliche Aufbau der Bremse geändert werden müsste.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der elektrische Antrieb außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei er vorzugsweise über ein Zahnradgetriebe oder ein Riemengetriebe mit dem Spindelelement gekoppelt sein kann. Vorteilhaft kann der elektrische Antrieb somit unabhängig von der Dimension des Spindelelementes konfiguriert werden .
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die vorzugsweise mehreren Gewinderollenkörper in einem gemeinsamen ringförmigen Käfig mit Aussparungen für den Gewindeeingriff der Gewinderollenkörper angeordnet. Vorteilhaft sind die Gewinderollenkörper in axialer Richtung frei beweglich gelagert. Der Käfig ermöglicht eine verbesserte Führung der Gewinderollenkörper in einem Spalt zwischen einer Außenseite des Spindelelements und einer Innenseite des Gehäuses .
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Antrieb und/oder das Spindelelement fest mit einer Haube verbunden, die sich mit einer Längswandung außenseitig an dem Gehäuse axial geführt erstreckt. Vorteilhaft kann hierdurch eine zentrierte Lagerung des Spindelelements bzw. des Bremsbetätigungselements bewirkt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Haube und/oder das Gehäuse über Detektiermittel verfügen zur Bestimmung der Relativlage der Haube zu dem Gehäuse in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung . Vorteilhaft kann hierdurch eine drehmoment- und/oder positionsabhängige, beispielsweise lastabhängige Abschaltung des Elektromotors erfolgen. Beispielsweise können die Detektiermittel dazu genutzt werden, eine Bremsbelagabnutzung des Bremsbetätigungselements zu erkennen und daraufhin entweder ein entsprechendes Signal zum Austausch des Bremsbetätigungselements oder zur Erhöhung der auf das Bremsbetätigungselement wirkenden Druckkraft zu erzeugen. Vorzugsweise sind die Detektiermittel in einer Hauptkraft erzeugenden Ebene angeordnet, so dass die Detektierung verkantungsfrei erfolgen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind als Detektiermittel Endschalter und mit denselben zusammenwirkende No- cken und/oder Federelemente vorgesehen. Vorteilhaft kann hierdurch eine Abschaltung der Bremse kraftabhängig infolge einer Verdrehung des Spindelelements um seine Achse und/oder infolge seiner Axialbewegung erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Radialschnitt durch eine Bremse nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Nichtbremsstellung,
Figur 2 einen Radialschnitt der Bremse gemäß Figur 1 in einer Bremsstellung,
Figur 3 einen Axialschnitt durch die Bremse gemäß Figur
1 im Bereich einer Planetenrollen-
Gewindeeinheit ,
Figur 4 einen Radialschnitt durch eine Bremse nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer BremsStellung,
Figur 5 einen Radialschnitt durch eine Bremse nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer Bremsstellung und
Figur 6 einen Radialschnitt durch eine Bremse nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einer BremsStellung. Eine erfindungsgemäße Bremse 1 kann vorzugsweise in Windkraftanlagen zur Abbremsung von Windradflügeln eingesetzt werden. Alternativ kann die Bremse 1 auch in Bremssystemen für Solarnachführungsanordnungen oder für Bremssysteme im Bereich des Maschinenbaus oder in der Medizintechnik eingesetzt werden.
Die Bremse 1 weist im Wesentlichen ein Bremsbetätigungselement 2 (Bremsbacke), eine mit dem Bremsbetätigungselement 2 gekoppelte Planetenrollen-Gewindeeinheit 3 sowie einen mit der Planetenrollen-Gewindeeinheit 3 gekoppelten elektrischen Antrieb 4 auf.
Das Bremsbetätigungselement 2 weist zum einen eine Haltescheibe 5 auf, die über ein als ein Nadellager ausgebildetes Axiallager 6 mit einem glockenförmigen Spindelelement 7 gekoppelt ist. Zum anderen weist das Bremsbetätigungselement 2 auf einer dem Spindelelement 7 abgewandten Seite der Haltescheibe 5 einen Bremsbelag 8 auf, der bei der Betätigung der Bremse 1, also bei axialer Bewegung des Bremsbetätigungselements 2 von einer Nichtbremsstellung gemäß Figur 1 in eine Bremsstellung gemäß Figur 2, in eine Druckanlageposition zu einer Bremsscheibe 9 verbracht wird. Auf einer dem Bremsbetätigungselement 2 abgewandten Seite der Bremsscheibe 9 ist ein weiterer Bremsbelag 8' angeordnet, der fest mit einem Fuß 10 eines ortsfest angeordneten und das Spindelelement 7 umfassenden Gehäuses 11 verbunden ist. Das Gehäuse 11 ist als ein Ringgehäuse ausgebildet, dessen äußere und/oder innere Mantelwandungen zumindest teilweise zylinderförmig verlaufen. Der Fuß 10 bzw. das Ringgehäuse 11 bilden somit einen Bremssattel. Das glockenförmige Spindelelement 7 weist einen radial verlaufenden Boden 12 sowie einen auf einer dem Bremsbetätigungselement 2 abgewandten Seite des Bodens 12 von demselben abragenden Hohlzylinderabschnitt 13 auf. In diesem Hohlzylinderabschnitt 13 ist zumindest teilweise der elektrische Antrieb 4 angeordnet. Der elektrische Antrieb 4 kann lediglich aus einem Elektromotor bestehen, dessen Antriebswelle fest mit dem Spindelelement 7 und/oder der Haltescheibe 5 verbunden ist. Alternativ kann der elektrische Antrieb 4 auch aus einem Elektromotor und einem mit demselben gekoppeltes Zahnradgetriebe bestehen, wobei das Zahnradgetriebe zwischen dem Elektromotor und dem Boden 12 des Spindelelements 7 angeordnet ist. Ein ausgangsseitiges Zahnrad des Zahnradgetriebes ist fest mit dem Spindelelement 7 und/oder der Haltescheibe 5 verbunden. Vorzugsweise ist das Zahnradgetriebe als ein Planetengetriebe ausgebildet, das vollständig in dem Hohlzylinderabschnitt 13 des Spindelelements 7 eingefasst ist. Der Elektromotor ist vorzugsweise teilweise innerhalb des Hohlzylinderabschnitts 13 angeordnet.
Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, dass der elektrische Antrieb 4 über eine Schraubbefestigung 14 fest an dem Boden 12 des Spindelelements 7 angeflanscht ist.
Der elektrische Antrieb 4 ist fest mit einer Haube 15 verbunden, die mit einer zylinderförmigen Längswandung 16 in Höhe der Planetenrollen-Gewindeeinheit 3 das Ringgehäuse 11 umgibt. Über außenseitig an dem Ringgehäuse 11 angeordnete Führungsmittel 17 ist die Haube 15 gegenüber dem Ringgehäuse 11 in axialer Richtung geführt angeordnet. Die Haube 15 ist somit über die Führungsmittel 17 in Axialrichtung sowie in Umfangsrichtung geführt angeordnet. An einem freien Ende der Längswandung 16 ist zwischen derselben und dem Ringgehäuse 11 eine Ringdichtung 18 angeordnet .
Die Planetenrollen-Gewindeeinheit 3 weist neben dem ein Außengewinde am Hohlzylinderabschnitt 13 aufweisenden Spindelelement 7 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gewinderollenkörper 19 auf, die sich im Wesentlichen in einem Ringspalt zwischen einer Außenwand 20 des Hohlzylinderabschnitts 13 und einer Innenwand 21 des Ringgehäuses 11 erstrecken. Die Gewinderollenkörper 19 sind massiv und zylinderförmig ausgebildet und erstrecken sich jeweils zwischen radial verlaufenden Begrenzungswandungen 22, 22' eines einstückigen ringförmigen Käfigs 23. Die Begrenzungswandungen 22, 22' des Käfigs 23 weisen jeweils Öffnungen auf, in denen freie Enden der Gewinderollenkörper 19 gelagert sind. Die Gewinderollenkörper 19, von denen sich vorzugsweise jeweils ein Gewinderollenkörper 19 zwischen den Begrenzungswandungen 22, 22' erstrecken, weisen ein Außengewinde auf, so dass sie zum einen in Gewindeeingriff stehen mit der Außenwand 20 des Hohlzylinderabschnitts 13 des Spindelelements 7 und zum anderen mit der Innenwand 21 des Ringgehäuses 11. Die Gewinderollenkörper 19 sind zum einen um ihre eigene Achse drehbar gelagert und zum anderen um eine Achse A des Spindelelements 7. Da das Spindelelement 7 fest oder drehfest mit einer Antriebswelle des elektrischen Antriebs 4 verbunden ist, werden bei Betätigung des elektrischen Antriebs 4 das Spindelelement 7 und die Gewinderollenkörper 19 in Verdrehung versetzt. Aufgrund des Gewindeeingriffs der Gewinderollenkörper 19 zu dem ortsfest angeordneten Ringgehäuse 11 wird die Drehbewegung des Spindelelements 7 mit einer Axialbewegung desselben überlagert, so dass das Spindel- element 7 von einer Nichtbremsstellung gemäß Figur 1 in eine Bremsstellung gemäß Figur 2 axial verstellt werden kann, wobei in der Bremsstellung die Bremsbeläge 8, 8' mit einer vorgegebenen Druckkraft gegen die Bremsscheibe 9 wirke .
Das Gehäuse 11 ist abschnittsweise kreisringförmig ausgebildet zumindest im Bereich der Gewinderollenkörper 19.
In Figur 2 ist ein Kraftflussverlauf zwischen dem Ringgehäuse 11 und der Bremsscheibe 9 durch den Pfeil K verdeutlicht. Es ist ersichtlich, dass der Kraftfluss über das Spindelelement 7 und das Axiallager 6 auf das Bremsbetätigungselement 2 wirkt. Die Außenwand 20 des Hohlzylinderabschnitts 13, die Innenwand 21 des Ringgehäuses 11 sowie die Gewinderollenkörper 19 weisen eine solche Gewindesteigung auf, dass das Bremsbetätigungselement 2 zwischen der Nichtbremsstellung und der Bremsstellung und umgekehrt um einen vorgegebenen Hub H verfahren wird.
Es ist ersichtlich, dass der elektrische Antrieb 4 koaxial zu dem Spindelelement 7 angeordnet ist. Der elektrische Antrieb 4 befindet sich zumindest teilweise in dem Hohlzylinderabschnitt 13 des Spindelelements 7, so dass die Baueinheit bestehend aus Planetenrollen-Gewindeeinheit 3 und elektrischer Antrieb 4 einen kompakten Aufbau aufweist.
Um die Relativlage des Spindelelements 7 zu dem Ringgehäuse 11 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zu erfassen, weist die Haube 15 und/oder das Ringgehäuse 11 Detek- tiermittel auf. Zur Ermittlung der Axiallage der Haube 15 in der Bremsstellung gemäß Figur 2 weist das Ringgehäuse 11 an einem der Haube 15 zugewandten Rand einen Endschal- ter 24 auf, der beispielsweise als Mikroschalter ausgebildet sein kann. Sobald die Haube 15 mit ihrer Radialfläche eine Kontaktfahne 25 des Endschalters 24 erreicht, löst der Endschalter 24 eine Abschaltung des elektrischen Antriebs 4 bzw. Blockierung desselben in der Bremsstellung aus .
Weiterhin weist das Ringgehäuse 11 an einem Umfangsrand einen weiteren Endschalter 26 auf, dessen Kontaktstift 27 mit einem innenseitig der Längswandung 16 der Haube 15 angeordneten Nocken 28 so zusammenwirkt, dass die Nicht- bremsstellung, also die ausgefahrene Stellung des Spindelelements 7 zu dem Ringgehäuse 11, erkannt wird. Bei Auslösen des Endschalters 26 wird der elektrische Antrieb 4 ausgeschaltet .
Zur kraftabhängigen Abschaltung des elektrischen Antriebs 4 sind zusätzlich in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Endschalter 29 als Detektiermittel vorgesehen, die außen- umfangsseitig an dem Ringgehäuse 11 befestigt sind. Kontaktstifte 30 der Endschalter 29 wirken mit axial verlaufenden Nockenstreifen 31 oder punktförmigen Nocken zusammen, die an einer Innenseite der Längswandung 16 angeordnet sind. In Figur 3 ist ferner ersichtlich, dass die Haube 15 über Federelemente 32 in Umfangsrichtung gegenüber dem Ringgehäuse 11 abgestützt ist. Da die Endschalter 29 in einer äußeren Umfangsausnehmung des Ringgehäuses 11 angeordnet sind, sind sie von außen zugänglich und bedienungsfreundlich einstellbar. Sobald das Spindelelement 7 bzw. die Haube 15 um einen vorgegebenen Winkel α um die Längsachse A verdreht worden ist, lösen die Endschalter 29 aus und können somit den elektrischen Antrieb 4 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel abschalten. Durch die genannten Detektiermittel ist somit eine drehpo- sitions- und/oder längspositionsabhängige Abschaltung des Spindelelements 7 gewährleistet. Insbesondere kann hierdurch auf einfache Weise eine Vorjustierung bzw. Nachjustierung bei Abnutzung des Bremsbelages 8, 8' erfolgen.
Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Figuren 4 bis 6 kann der elektrische Antrieb 4 auch außerhalb des Gehäuses (Ringgehäuse 11) angeordnet sein.
Nach der Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 ist der elektrische Antrieb 4 über eine Verschraubung 39 mit einem massiv ausgebildeten Spindelelement 1' verbunden. Der elektrische Antrieb 4 ist koaxial zu dem Spindelelement 7' gelagert. Zur Verschraubung des elektrischen Antriebs 4 mit dem massiven Spindelelement 7' weist die Haube 15 eine entsprechende zentrale Bohrung auf.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 ist der elektrische Antrieb 4 über ein Zahnradgetriebe 40 mit dem Spindelelement 7' gekoppelt. Der elektrische Antrieb 4 ist parallel versetzt zu dem Spindelelement 7' angeordnet, wobei er über ein Stützelement 42 an der Längswandung 16 der Haube 15 abgestützt ist. Der elektrische Antrieb 4 weist - wie bei den anderen Ausführungsbeispielen - einen Elektromotor und ein Getriebe auf, wobei das Getriebe mit einem Ritzel 43 des Zahnradgetriebes 40 gekoppelt ist. Das Ritzel 43 befindet sich in Eingriff mit einem koaxial zu dem Spindelement 7' angeordne- ten Zahnrad 44, das vorzugsweise durch Verschraubung fest mit einer der Haltescheibe 5 abgewandten Stirnseite des Spindelelementes V verbunden ist. Das Spindelelement 7 ist - wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel - fest mit einem einstückig mit der Haltescheibe 5 verbundenen Stift 45 gekoppelt. Das Zahnrad 44 weist eine Nabe auf, mittels derer es fest mit der Haube 15 verbunden ist. Das Zahnrad 44 kann kraft- und/oder formschlüssig mit der Haube 15 verbunden sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 kann der elektrische Antrieb 4 statt direkt über das Ritzel 43 mit einem koaxial zu dem Spindelelement 7' angeordnetes Rad 46 über ein Zahnradgetriebe oder ein Riemengetriebe 41 oder ein Kettengetriebe mit demselben gekoppelt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein offenes Riemengetriebe 41 vorgesehen, wobei ein Riemen 47 zum einen das Ritzel 43 und zum anderen ein koaxial zu dem Spindelelement 7' angeordnetes Riemenrad 46 umschlingt.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Beispielsweise können die vorstehend genannten Merkmale auch in Kombinationen Verwendung finden .

Claims

Patentansprüche :
1. Bremse mit mindestens einem Bremsbetätigungselement, das mit einer Planetenrollen-Gewindeeinheit und mit einem elektrische Antrieb wirkverbunden ist zur Verstellung des Bremsbetätigungselements zwischen einer Bremsstellung und einer axial versetzten Nichtbrems- stellung desselben, wobei die Planetenrollen- Gewindeeinheit eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gewinderollenkörpern aufweist, die in Gewindeeingriff zum einen mit einem drehfest mit dem elektrische Antrieb verbundenen Spindelelement und zum anderen mit einem ortsfest angeordneten Gehäuse stehen, und dass die Gewinderollenkörper um ihre eigenen Achsen, die jeweils parallel zu einer Achse des Spindelelements angeordnet sind, und um die Achse des Spindelelements drehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsbetätigungselement (2) lediglich mit dem Spindelelement (7, 7') gekoppelt ist.
2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Spindelelement (7, 7') mittels der Planetenrollen-Gewindeeinheit (3) axial beweglich relativ zu dem Gehäuse (11) gelagert ist.
3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung von dem elektrischen Antrieb (4) zu dem Bremsbetätigungselement (2) über das Spindelelement (7, 7') erfolgt.
4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelelement (7, 7') fest mit dem elektrischen Antrieb (4) verbunden ist und dass das Spindelelement (7, 7') und der elektrische Antrieb (4) axial und in Umfangsrichtung geführt zu dem Gehäuse (11) angeordnet sind.
5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsbetätigungselement (2) über ein Axiallager (6) mit dem Spindelelement (7) verbunden ist.
6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelelement (7) glockenförmig ausgebildet ist mit einem Boden ( 12 ) und mit einem sich auf einer dem Bremsbetätigungselement (2) abgewandten Seite des Bodens (12) von demselben abragenden Hohlzylinderabschnitt (13) zur Aufnahme zumindest eines Teils des elektrischen Antriebs (4) und dass der elektrische Antrieb koaxial zu dem Spindelelement angeordnet ist.
7. Bremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (4) einen Elektromotor mit einer Antriebswelle umfasst, wobei die Antriebswelle fest mit dem Spindelelement (7) verbunden ist und wobei der Elektromotor teilweise oder vollständig in dem Hohlzylinderabschnitt (13) des Spindelelements (7) angeordnet ist, oder dass der elektrische Antrieb (4) einen Elektromotor und ein mit demselben gekoppeltes Zahnradgetriebe umfasst, wobei ein ausgangsseitiges Zahnrad des Zahnradgetriebes fest mit dem Spindelelement (7) verbunden ist und wobei zumindest das Zahnradgetriebe teilweise oder vollständig in dem Hohlzy- linderabschnitt (13) des Spindelelements (7) angeordnet ist.
8. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (4) außerhalb des Gehäuses (11) angeordnet ist, wobei der elektrische Antrieb ( 4 ) auf einer der Haltescheibe ( 5 ) abgewandten Seite des Spindelelementes (7' ) fest mit demselben verbunden ist oder wobei der elektrische Antrieb (4) über ein Zahnradgetriebe (40) oder über ein offenes Riemengetriebe (41) oder über ein Kettengetriebe mit dem Spindelelement (7' ) verbunden ist.
9. Bremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (4) parallel versetzt zu dem Spindelelement (7' ) angeordnet ist und dass der elektrische Antrieb (4) sich an der Haube (15) abstützt.
10. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinderollenkörper (19) in einem ringförmigen Käfig (23) in Umfangsrichtung gruppiert angeordnet sind.
11. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (4) und/oder das Spindelelement (7, 7') fest mit einer Haube (15) verbunden ist, die mit einer Längswandung (16) außenseitig über Führungsmittel (17) an dem Gehäuse (11) axial geführt angeordnet ist.
12. Bremse insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (15) und/oder das Gehäuse (11) über Detektiermittel (24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31) verfügt zur Bestimmung der Relativlage der Haube (15) bzw. des Spindelelements (7) zu dem Gehäuse (11) in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung .
13. Bremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektiermittel Endschalter (24, 26, 29) an einem der Haube (15) zugewandten Rand des Gehäuses (11) und/oder an einem Umfangsrand des Gehäuses (11) positioniert sind, die jeweils mit innenseitig an der Längswandung (16) der Haube (15) angeordneten Nocken (28, 31) und/oder mit einer Radialwandung der Haube (15) zusammenwirken.
14. Bremse nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (15) in Umfangsrichtung durch mindestens ein Federelement (32) gegenüber dem Gehäuse (11) abgestützt ist.
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