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Dokumentenidentifikation DE60219039T2 13.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001427269
Titel REIBKÖRPER FÜR EINE KOMBINIERTE BREMS-KUPPLUNGSEINHEIT
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokyo, JP
Erfinder OSBORNE, Christopher M., Hillsborough, NC 27278, US;
WIANS, Jeffrey A., Mebane, NC 27302, US
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Aktenzeichen 60219039
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.08.2002
EP-Aktenzeichen 027687292
WO-Anmeldetag 28.08.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/27275
WO-Veröffentlichungsnummer 2003022031
WO-Veröffentlichungsdatum 20.03.2003
EP-Offenlegungsdatum 16.06.2004
EP date of grant 21.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse A01D 34/68(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F16D 67/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, die, ohne hierauf beschränkt zu sein, Mähmaschinen, Pflüge, Schneeschleudern und Traktoren umfasst, und insbesondere eine Bremse und Kupplung für eine Antriebseinrichtung.

Erörterung des Standes der Technik.

Eine herkömmliche Antriebseinrichtung kann eine Kupplung aufweisen, die selektiv die angetriebene Einrichtung mit dem Motorausgangselement verbindet. Eine Bremse, die die Umlaufbewegung der angetriebenen Einrichtung verzögert, wenn die angetriebene Einrichtung von dem Motorausgangselement außer Eingriff gebracht wird, kann ebenfalls vorgesehen sein. Die Kombination dieser zwei Verbindungseinrichtungen gestattet es, dass die Bedienungsperson die Bewegung der angetriebenen Einrichtung ohne Änderung der Arbeitsweise des Motorausgangselements steuert.

WO-A-02/09496 beschreibt ein Drehmomentübertragungselement, das ein verstärktes Reibungselement aufweist. Dieses Dokument kann gem. Art. 54(3) EPÜ zitiert werden.

Bei der bekannten Antriebseinrichtung sind die in der Kupplung verwendeten Bauteile von den in der Bremse verwendeten getrennt und verschieden. Diese Anordnung erfordert eine große Anzahl von Teilen für den Zusammenbau sowie für den Austausch bei einer routinemäßigen Wartung. Diese routinemäßige Wartung ist des Weiteren durch die Notwendigkeit eines Ausbaus einer verhältnismäßig großen Zahl von Teilen, um einen Zugang zu dem/den verschlissenen oder gebrochenen Teil(en) zu erreichen und/oder diese auszutauschen, behindert. Des Weiteren macht das Vorsehen der Bremse und der Kupplung als separate Bauteile eine große Unterbringungsgröße zur Aufnahme dieser Bauteile erforderlich.

Abmessungstechnische Einschränkungen sind ein weiterer Nachteil herkömmlicher Gestaltungen einer Bremse und Kupplung eines Schneidmittels bzw. einer Klinge. Ein großer Flächenbereich ist für sowohl die Kupplung als auch die Bremse erwünscht. Jedoch schränkt der Unterbringungsraum häufig diese Bereiche unter ihre optimalen Werte ein.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend betrifft die Erfindung eine Reibungsverbindung, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme infolge von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik überwindet. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus der Beschreibung und ihren Ansprüchen sowie aus den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen und entsprechend dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie sie realisiert und ausführlich beschrieben ist, weist ein Drehmoment-Übertragungselement zur Verwendung in einer Vorrichtung, die durch eine Zugmaschine angetrieben ist, auf:

ein Reibungselement, welches um eine Achse drehbar ist und aufweist:

eine erste Reibungseingriffsfläche;

eine zweite Reibungseingriffsfläche in einer unterschiedlichen Ebene bezüglich der ersten Reibungseingrifffläche;

eine dritte Fläche; und

zumindest eine Drehmomentübertragungseinrichtung auf der dritten Fläche; und

einen Verstärkungseinsatz, der an dem Reibungselement zwischen der dritten Fläche und einer Fläche von erster und zweiter Reibungseingrifffläche angebracht ist;

wobei das Reibungselement eine erste Passfläche und der Verstärkungseinsatz eine zweite Passfläche aufweist und wobei eine Fläche von erster und zweiter Passfläche eine Mehrzahl von beabstandeten Auskragungen aufweist, welche sich radial davon erstrecken, und die andere Fläche von erster und zweiter Passfläche Ausnehmungen zum Aufnehmen der Auskragungen zum Verriegeln des Verstärkungseinsatzes und des Reibungselements in Umfangsrichtung aufweist.

Unter einem weiteren Aspekt weist eine Bremsen- und Kupplungsanordnung für eine Antriebsvorrichtung ein Drehmomentübertragungselement gemäß der Erfindung auf, wobei die erste Reibungseingrifffläche des Reibungselements eine Bremsenfläche ist und wobei die zweite Reibungseingrifffläche des Reibungselements eine Kupplungsfläche ist, wobei die Anordnung weiterhin aufweist:

ein Motorausgangselement;

ein angetriebenes Element; und

eine Verbindung mit einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei die Verbindung aufweist:

das Reibungselement, welches mit einem Element von Motorausgangselement und angetriebenem Element verbunden ist;

eine Feder, die zwischen dem Reibungselement und dem einem Element von Motorausgangselement und angetriebenem Element gelegen ist;

ein Bremsenelement nahe der Bremsenfläche, wobei das Bremsenelement derart relativen zum Reibungselement angebracht ist, dass es eine relative Drehung zulässt; und

eine Bremsenbetätigungseinrichtung, welche mit dem Bremsenelement verbunden ist;

wobei die Kupplungsfläche mit dem einen Element von Motorausgangselement und angetriebenem Element außer Eingriff steht und das Bremsenelement mit der Bremsenfläche in Eingriff steht, wenn die Verbindung in der ersten Position ist, und wobei die Kupplungsfläche mit dem einen Element von Motorausgangselement und angetriebenem Element in Eingriff steht und das Bremsenelement von der Bremsenfläche außer Eingriff steht, wenn die Verbindung in der zweiten Position ist.

Es ist selbstverständlich, dass sowohl die vorausgehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und zur weiteren Erläuterung der Erfindung wie beansprucht dienen sollen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, die zur Schaffung eines weiteren Verständnisses der Erfindung vorgesehen und in diese Beschreibung eingefügt sind und Teil derselben bilden, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Grundsätze der Erfindung.

In den Zeichnungen zeigen:

1 einen Schnitt durch eine Bremse und Kupplung eines Schneidmittels bzw. einer Klinge;

2 eine auseinander gezogene Ansicht eines Teils der Baugruppe der Bremse und Kupplung einer Klinge von 1;

3 eine auseinander gezogene Ansicht eines weiteren Bereichs der Baugruppe der Bremse und Kupplung einer Klinge von 1;

4 eine Draufsicht auf die Bremse und Kupplung einer Klinge von 1; und

5 eine Seitenansicht einer Konsole, die mit der Bremse und Kupplung einer Klinge von 1 verwendet wird;

6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Reibungselements;

7 eine Ansicht von unten auf das in 6 dargestellte Reibungselement;

8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7;

9 eine perspektivische Ansicht von unten auf das in 6 dargestellte Reibungselement;

10 eine perspektivische Ansicht des in 6 dargestellten Einsatzes;

11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in 9;

12 eine perspektivische Ansicht von unten auf eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Reibungselements;

13 eine perspektivische Ansicht von unten auf das Reibungselement von 12;

14 eine perspektivische Ansicht von unten auf den in 12 dargestellten Einsatz.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Es wird jetzt im Detail auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, für die Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

1-3 zeigen eine Antriebsbaugruppe 10, die ein antreibendes Element 11, ein angetriebenes Element 12 und eine Verbindung 20 aufweist, die das antreibende Element 11 mit dem angetriebenen Element 12 selektiv verbindet. Das antreibende Element 11 kann eine Welle sein, die mit dem Motor eines Rasenmähers (nicht dargestellt) verbunden ist. Das angetriebene Element 12 kann ein Klingenhalter sein, der dazu dient, eine Klinge einer Mähmaschine (nicht dargestellt) zu tragen.

Ein Keil 13 befestigt eine Antriebsnabe 14 an dem antreibenden Element 11 in einer herkömmlichen Weise. Eine Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme ist mit dem antreibenden Element 11 in einer herkömmlichen Weise verbunden. Eine Lagergruppe 16 dient der Anbringung des angetriebenen Elements 12 an dem antreibenden Element 11. Das Lager ist in axialer Richtung an dem antreibenden Element 11 zwischen einer Flanschschraube 17, die an dem antreibenden Element 11 befestigt ist, und der Antriebsnabe 14 festgelegt. Die Lagergruppe 16 gestattet es, dass das antreibende Element 11 gegenüber dem angetriebenen Element 12 umlaufen kann, wie weiter unten erörtert wird.

Alternativ können die Antriebsnabe 14 und die Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme an dem antreibenden Element 11 mittels anderer mechanischer Verbindungen wie mittels eines Einbaukeils, einer Zunge und einer Nut, einer Keilverbindung oder eines Sprengrings befestigt sein. Die Antriebsnabe 14 und die Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme können mit dem antreibenden Element 11 auch einstückig ausgebildet sein. Die Lagergruppe 16 kann im Presssitz oder durch Verklemmen an dem antreibenden Element 11 und/oder dem angetriebenen Element 12 oder durch andere ähnliche Mittel verwendet werden.

Das angetriebene Element 12 ist ringförmig und weist eine Vielzahl von Auskragungen 12a auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Diese Auskragungen 12aerstrecken sich axial von einer oberen Fläche 12b des angetriebenen Elements 12 aus. Axiale Auskragungen 12a, die einander benachbart sind, bilden einen Raum 12c zwischen einander. Das angetriebene Element 12 ist an dem Lager 16 mittels eines ringförmigen Flanschs 12d axial festgelegt. Alternativ kann eine Scheibe oder ein anderes ähnliches Mittel das angetriebene Element 12 am Lager 16 festlegen. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Gewindebohrungen 12e ist um das angetriebene Element herum vorgesehen. Ein Werkzeug, beispielsweise eine Klinge (nicht dargestellt), kann an dem angetriebenen Element 12 über Schrauben (nicht dargestellt) befestigt sein, die in die Gewindebohrungen 12e eingesetzt sind. Eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 12f (2) kann in dem angetriebenen Element 12 vorgesehen sein, um das Entfernen von Abfällen, wie beispielsweise Grasabfall und Schmutz, zu ermöglichen. Ein Anschlag 12g (2) kann an der oberen Oberfläche 12b des angetriebenen Elements 12 in zumindest einem der Räume 12c vorgesehen sein. Dieser Anschlag 12g kann als Rippe oder in einer anderen geeigneten Gestalt konfiguriert sein.

Die Verbindung 20 weist eine Reibungselement 21, eine Tellerfeder 22, ein Bremsenelement 23, eine Bremsenbetätigungseinrichtung 24, eine Vielzahl von Kugeln 25, einen Rückhalter 26 und eine Kompressionsfeder 27 auf. Die Kompressionsfeder 27 ist so gestaltet, dass sie zu einer sehr geringen axialen Dicke zusammendrückbar ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Verbindung 20 ist nur eine Kompressionsfeder 27 notwendig. Dies ermöglicht eine kompakte Baugruppe und minimiert die Anzahl der Teile.

Die Verbindung 20 ist so konfiguriert, dass sie das Bremsenelement 23 und das Reibungselement 21 zwischen einer Eingriffsendposition bzw. einer eingriffsfreien Position verschiebt, wie noch detaillierter erörtert wird. Es ist zu beachten, dass die rechte Hälfte von 1 die Verbindung 20 in einer ersten Konfiguration dargestellt und die linke Hälfte von 1 die Verbindung 20 in einer zweiten Konfiguration darstellt.

Das Reibungselement 21 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, sich radial erstreckenden Auskragungen 21a auf. Jede radiale Auskragung 21a erstreckt sich in einen entsprechenden Raum der Räume 12c und liegt an den zwei benachbarten axialen Auskragungen 12a an. Die axialen Auskragungen 12a und die radialen Auskragungen 21a befestigen das Reibungselement 21 an dem angetriebenen Element 12 in Drehrichtung. Das Reibungselement 21 ist ein einstückiges Element, das ein Verbundelement sein kann, das Kautschuk, Messing und Grafit enthält.

Bei der in 1-5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist das Reibungselement 21 einen Pulvermetallkern 21e zur Verstärkung auf. Der Pulvermetallkern 21e kann mit Oberflächenstegen ausgestattet sein, um den Pulvermetallkern 21e innerhalb des Reibungselements 21 in Drehrichtung verriegeln. Dieser Pulvermetallkern 21e kann verwendet werden, weil er dem Reibungselement 21 zusätzliche Festigkeit verleiht und für eine zuverlässigere Drehmomentübertragung sorgt. Das Reibungselement 21 muss den Kern 21e nicht aufweisen, sofern das Reibungselement 21 eine ausreichende Festigkeit für die Übertragung des notwendigen Drehmoments besitzt.

Die Tellerfeder 22 berührt sowohl die obere Fläche 12b des angetriebenen Elements 12 als auch die untere Fläche 21b des Reibungselements 21. Diese Feder 22 drückt das Reibungselement 21 axial von dem angetriebenen Element 12 weg. Das Zusammenwirken der axialen Auskragungen 12a und der radialen Auskragungen 21a gestattet es, dass das Reibungselement 21 gegenüber dem angetriebenen Element 12 axial verschoben wird.

Eine Kupplungsfläche 21c, die an dem inneren Umfang eines Reibungselements 21 ausgebildet ist, steht mit einer kegelstumpfförmigen äußeren Fläche 14a an der Antriebsnabe 14 im Eingriff. Die Kupplungsfläche 21c ist kegelstumpfförmig. Die Ausbildung dieser Kupplungsfläche 21c als kegelstumpfförmige Fläche maximiert den Flächenbereich bei minimaler radialer Abmessung.

Die Feder 22 drückt die Kupplungsfläche 21c in Kontakt mit der kegelstumpfförmigen äußeren Oberfläche 14a der Antriebsnabe 14. Dieser Reibungskontakt gestattet es, dass die Antriebsnabe 14 das angetriebene Element 12 antreibt.

Eine Bremsenfläche 21d ist an der oberen Oberfläche des Reibungselements 21 vorgesehen. Die Bremsenfläche 21d und die Kupplungsfläche 21c sind an separaten Flächen (der oberen und der inneren Fläche) des Reibungselements 21 vorgesehen, um Raum einzusparen und die Anzahl der für die Verbindung 20 benötigten Elemente zu minimieren.

Das Bremsenelement 23 weist zumindest einen Bremsschuh 23a, und vorzugsweise eine Vielzahl von Bremsschuhen 23a auf, die um seinen Umfang herum in Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Bremsschuhe 23a erstrecken sich axial von dem unteren Teil des Bremsenelements 23 aus nach unten. Jeder Bremsschuh 23a weist eine Bremsenfläche 23b auf, die selektiv mit der Bremsenfläche 21d an dem Bremsenelement 21i, Eingriff steht.

Die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 ist koaxial oberhalb des Bremsenelements 23 angeordnet. Eine Lagergruppe 18 gestattet es, dass die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 für eine relative Drehung an dem antreibenden Element 11 über die Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme angebracht werden kann. Die Lagergruppe 18 ist im Presssitz an der Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme angebracht. Alternativ kann die Lagergruppe 18 durch Verklemmen der Lagergruppe 18 an irgendeiner Kombination aus Riemenscheibe 15 für die Kraftabnahme, Bremsenbetätigungseinrichtung 24 und Antriebsnabe 14 festgehalten sein.

Die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, bogenförmigen Schlitzen 24a auf. Jeweils eine Rippe 24b erstreckt sich quer über jeden bogenförmigen Schlitz 24a; s. 3 und 4.

Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, bogenförmigen Schlitzen 23c ist an dem Bremsenelement 23 angeordnet. Ein Bereich jedes bogenförmigen Schlitzes 23c des Bremsenelements überlappt einen entsprechenden bogenförmigen Schlitz 24a der Bremsenbetätigungseinrichtung, wobei sich der übrige Teil über den entsprechenden bogenförmigen Schlitz 24a der Bremsenbetätigungseinrichtung hinaus erstreckt.

Der Rückhalter 26 ist eine flache, ringförmige Scheibe mit einer Vielzahl von Haken 26a, die sich vom Umfang des Rückhalters 26 aus axial nach oben erstrecken. Der Rückhalter 26 ist koaxial unter der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 und radial innenseitig der Bremsschuhe 23a angeordnet. Jeder Haken 26a steht durch die bogenförmigen Schlitze 23c und 24b in dem Bremsenelement 23 und der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 vor. Jeder Haken 26a ist an einer entsprechenden Rippe 24b befestigt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Rückhalter 26 mit einem Material geringer Reibung, beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Nylon, beschichtet. Diese Beschichtung geringer Reibung gestattet eine leichtere Rückstellung des Rückhalters 26 in seine neutrale Position, wie später erörtert wird.

Die Kompressionsfeder 27 ist zwischen dem unteren Teil des Bremsenelements 23 und der oberen Fläche des Rückhalters 26 untergebracht. Der Rückhalter 26 verbindet das Bremsenelement 23 mit der Bremsenbetätigungseinrichtung 24, und die Kompressionsfeder 27 drückt das Bremsenelement 23 von der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 weg.

Eine Vielzahl von Kugelrampenbaugruppen bildet eine Verbindung zwischen dem Bremsenelement 23 und der Bremsenbetätigungseinrichtung 24. Jede Kugelrampenbaugruppe weist geneigte Kugelrampenflächen 23d, 24c auf, die je sowohl an dem Bremsenelement 23 als auch der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 ausgebildet sind. Die Kugelrampenflächen 23d liegen den Kugelrampenflächen 24c gegenüber und sind bezogen auf die Kugelrampenflächen 24c in der entgegengesetzten Richtung geneigt. Eine Kugel 25 ist zwischen jedem Paar der einander gegenüberliegenden Kugelrampenflächen 23d, 24c bewegbar aufgenommen.

Drei Paare von Kugelrampenflächen können verwendet und an dem Bremsenelement 23und der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 an den Punkten eines Dreiecks T angeordnet sein; s. 4. Dieses Dreieck T ist vorzugsweise ein gleichschenkliges Dreieck, jedoch kann jedes andere Dreieck verwendet werden. Die Haken 26a des Rückhalters 26 sind innerhalb des Umfangs des Dreiecks T und nahe einer jeweiligen Ecke angeordnet. Diese Anordnung positioniert die Haken 26a nahe bei den Kugelrampenflächen 23d, 24c. Mit dieser Anordnung liegt die Kraft der Kompressionsfeder 27 innerhalb des Dreiecks T. Dies verbessert die Leistung der Verbindung 20. Jedoch können die Haken 26a in anderen Positionen angeordnet sein.

Ein Ansatz 23e erstreckt sich radial vom Umfang des Bremsenelements 23 aus. Ein bogenförmiger Ansatzschlitz 23f ist in dem Ansatz 23e gebildet. Die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 weist eine Auskragung 24d auf, die sich axial durch den Ansatzschlitz 23f hindurch nach unten erstreckt. Die Breite der Auskragung 24d ist kleiner als die bogenförmige Länge des Ansatzschlitzes 23f.

Alternativ können andere Verbindungen, die eine Drehbewegung in eine axiale Bewegung umwandeln, anstelle der Kugelrampenflächengruppe, wie beispielsweise einer Nocken- und Nockennachläuferbaugruppe, verwendet werden. Andere Ausführungsformen können auf eine Drehbewegung der Bremsenbetätigungseinrichtung verzichten, wie beispielsweise ein Verbindungssystem, das ein lineares verschiebbares Verbindungsstück in Kontakt mit dem Bremsenelement vorsieht.

Gemäß 4 und 5 ist eine Konsole 29 an einem Konsolenansatz 23g an dem Bremsenelement 23 mittels einer Stütze 29a befestigt. Die Stütze 29a erstreckt sich durch eine Öffnung 23h in dem Konsolenansatz 23g hindurch axial nach unten. Das Bremsenelement 23 kann sich entlang der Stütze 29a axial frei bewegen. Die Konsole 29 kann an einer Anbringungsfläche, beispielsweise einem Mähmaschinendeck oder einem Motorblock, über Schrauben oder eine andere geeignete Befestigungseinrichtung befestigt sein. Auf diese Weise fixiert die Konsole 29 das Bremsenelement 23 in Drehrichtung. Alternativ kann das Bremsenelement 23 mittels einer Schraube oder einer anderen ähnlichen Befestigungseinrichtung in Drehrichtung befestigt sein.

Die Konsole 29 weist ein Loch 29b auf, das in einem Führungsflansch 29c ausgebildet ist. Eine Auskragung 24e erstreckt sich von der oberen Fläche der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 aus axial nach oben. Ein Ende eines Steuerseils 28 ist durch das Loch 29b in dem Führungsflansch 29c geführt und an der Auskragung 24e mittels eines Schlitzes oder eines Lochs oder in irgendeiner anderen ähnlichen Weise befestigt. Das andere Ende des Steuerseils 28 ist an einem Steuergriff (nicht dargestellt) befestigt. Alternativ kann das Steuerseil 28 an einem Ende an einem Loch in der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 befestigt sein.

Eine Schraubenfeder 30 ist an einem Ende an der Konsole 29 an einer Aussparung 29d befestigt. Das andere Ende der Schraubenfeder 30 ist an einem Federansatz 24f befestigt, der am Umfang der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 ausgebildet ist. Die Aussparung 29d könnte neben einem Loch bei einer alternativen Ausführungsform angeordnet werden.

Die Konsole 29 kann eine Vielzahl von Rippen 29e aufweisen, um die Abstützung des Führungsflanschs 29c und des die Aussparung 29d enthaltenden Flanschs zu unterstützen. Jedoch muss die Konsole 29 nicht notwendigerweise mit diesen Rippen 29e ausgestattet sein.

Die Konsole 29 ist ein einzelnes Element, das die Funktion der Fixierung des Bremsenelements 23, der Verankerung des Steuerseils 29 und der Verankerung der Schraubenfeder 30 in Umfangsrichtung übernimmt. Die bevorzugte Ausführungsform der Konsole 29 leistet daher einen Beitrag zur Verringerung der Teile für die Baugruppe.

Die Arbeitsweise der Bremse und Kupplung der Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf 1 und 4 beschrieben.

Die Betätigung der Steuerseils 28 sorgt für eine Drehbewegung der Bremsenbetätigungseinrichtung 24. Diese ihrerseits verursacht, dass sich jede Kugelrampenfläche 24c gegenüber der zugehörigen Kugel 25 bewegt. Die Kugel 25 rollt entlang der entgegengesetzt geneigten Kugelrampenfläche 23d. Diese Bewegung der Kugel drückt das Bremsenelement 23 gegen die Druckkraft der Kompressionsfeder 27 axial nach unten, um das Bremsenelement 23b mit einer Bremsenfläche 21d in Eingriff zu bringen. Eine weitere Drehung der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 durch Lageveränderung des Steuerseils 28 bewirkt, dass die Bremsenfläche 23b das Reibungselement 21 axial nach unten in Richtung zu dem angetriebene Element 12 gegen die Druckkraft der Tellerfeder 22 verschiebt. Diese nach unten gerichtete Bewegung des Reibungselements 21 bringt die Kupplungsfläche 21c allmählich von der kegelstumpfförmigen Fläche 14a der Antriebsnabe außer Berührung. Diese Bewegung bringt schließlich das angetriebene Element 12 vollständig von dem antreibenden Element 11 außer Eingriff und verzögert die Drehbewegung des angetriebenen Elements 12. Zu diesem Zeitpunkt ist der Anschlag 12g durch die untere Fläche 21b des Reibungselements berührt. Diese Konfiguration ist in der rechten Hälfte von 1 dargestellt.

Die Betätigung der Steuerseils 28 in der entgegengesetzten Richtung dreht die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 in der entgegengesetzten Richtung, die ihrerseits das Bremsenelement 23 von dem Reibungselement 21 aus nach oben verschiebt. Diese Bewegung bringt die Bremsenfläche 23b von der Bremsenfläche 21d des Reibungselements 21 allmählich außer Eingriff. Gleichzeitig wird die Kupplungsfläche 21c allmählich mit der kegelstumpfförmigen Fläche 14a in Folge der Druckkraft der Tellerfeder 21 allmählich in Eingriff gebracht. Diese Bewegung bringt schließlich das angetriebene Element 12 mit dem antreibenden Element 11 vollständig in Eingriff und bringt die Bremsenfläche 23f von der Bremsenfläche 21d vollständig außer Eingriff. Diese Konfiguration ist in der linken Hälfte von 1 dargestellt.

Die Drehbewegung der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 gegenüber dem Bremsenelement 23 ist durch die Zusammenwirkung des Ansatzschlitzes 24d mit dem Ansatzschlitz 23f begrenzt. Ein Ende des Ansatzschlitzes 23f bildet eine erste Grenze für die Bremsenbetätigungseinrichtung 24, und das andere Ende des Ansatzschlitzes 23f bildet eine zweite Grenze für die Bremsenbetätigungseinrichtung. Wenn sich die Bremsenbetätigungseinrichtung in der ersten Grenzposition befindet, steht die Kupplungsfläche 21c bezüglich der kegelstumpfförmigen Fläche 14a außer Eingriff, und steht die Bremsenfläche 23b mit der Bremsenfläche 21d im Eingriff. Wenn sich die Bremsenbetätigungseinrichtung in der zweiten Grenzposition befindet, steht die Kupplungsfläche 21c mit der kegelstumpfförmigen Fläche 14a im Eingriff, und steht die Bremsenfläche 23b bezüglich der Bremsenfläche 21d außer Eingriff.

Die von der Schraubenfeder 30 ausgeübte Kraft ist auf die Bremsenbetätigungseinrichtung in einer solchen Weise gerichtet, dass sie die Druckkraft sowohl der Kompressionsfeder 27 als auch der Tellerfeder 22 überwindet. Auf diese Weise drückt die Schraubenfeder 30 die Bremsenbetätigungseinrichtung 24 in Richtung zu der ersten Grenzposition. Dies stellt sicher, dass das angetriebene Element 12 bezüglich des antreibenden Elements 11 außer Eingriff steht und das Bremsenelement 23 das angetriebene Element gegen eine Drehung festhält, bis eine Bedienungsperson für eine Eingabe an der Bremsenbetätigungseinrichtung 24 sorgt.

Erfindungsgemäß können andere Ausführungsformen der hier beschriebenen verschiedenen Elemente verwendet werden. Beispielsweise könnte die Bremsenfläche an der unteren radialen Fläche des Reibungselements ausgebildet sein. Bei einer anderen Ausführungsform des Reibungselements könnte dieses die Bremsenfläche am äußeren Umfang des Reibungselements als kegelstumpfförmige Fläche anordnen, und könnte die Kupplungsfläche an jeder radialen Fläche des Reibungselements ausgebildet sein. Das Bremsenelement und die Bremsenbetätigungseinrichtung können an jeder Seite des Reibungselements angeordnet sein, sofern sich die Tellerfeder an der gegenüberliegenden Seite des Reibungselements befindet. Das Reibungselement könnte alternativ an dem antreibenden Element in irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen befestigt sein. Das Steuerseil kann durch ein starres Glied ersetzt werden, das am einen Ende an der Bremsenbetätigungseinrichtung befestigt und am anderen Ende mit dem Steuergriff über ein Gestänge verbunden ist.

Erfindungsgemäß können auch andere Ausführungsformen des Reibungselements 21verwendet werden. Beispielsweise kann, wie zuvor beschrieben und dargestellt, das Reibungselement 21 eine Verstärkung (beispielsweise einen Pulvermetallkern 21e) aufweisen, die mit dem Reibungselement 21 in Drehrichtung verriegelt ist (beispielsweise durch Ausstatten des Pulvermetallkerns 21e mit Flächenstegen). Nachfolgend werden zusätzliche Ausführungsformen dieses Reibungselements 21 beschrieben.

6-11 zeigen eine Ausführungsform eines mit dem Bezugszeichen 100 bezeichneten Reibungselements. 12-14 zeigen eine weitere Ausführungsform des mit dem Bezugszeichen 200 bezeichneten Reibungselements. Beide Reibungselemente 100 und 200 sind als solche des Typs dargestellt, der mit dem antreibenden Element 11, dem angetriebenen Element 12 und dem Bremsenelement 23 in der gleichen Weise wie das oben unter Bezugnahme auf 1-5 beschriebene Reibungselement 21 zusammenarbeitet. Entsprechend wird in der nachfolgenden Erörterung auf das antreibende Element 11, das angetriebene Element 12 und das Bremsenelement 23 der in 1-5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform Bezug genommen.

Unter Bezugnahme auf das Reibungselement 100 zeigen 6 und 7 eine perspektivische Ansicht von oben bzw. eine Ansicht von unten auf das Reibungselement 100. 8 ist ein Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von 7. Wie das zuvor erörterte Reibungselement 21 weist das Reibungselement 100 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Auskragungen 102, die entlang seines Umfangs beabstandet sind, eine untere Fläche 104, eine Kupplungsfläche 106 und eine Bremsenfläche 108 auf. Bei Verwendung mit der oben unter Bezugnahme auf 1-5 beschriebenen Verbindung erstreckt sich jede Auskragung der Vielzahl von sich radial erstreckenden Auskragungen 102 in einen entsprechenden Raum der Räume 12c und liegt an den beiden benachbarten axialen Auskragungen 12a an dem angetriebenen Element 12 an. Die axialen Auskragungen 12a und die radialen Auskragungen 102 befestigen das Reibungselement 100 an dem angetriebenen Element 12 in Drehrichtung.

Während des Betriebs verschleißen der Reibungseingriff zwischen der Kupplungsfläche 106 und der Antriebsnabe 14 und der Reibungseingriff zwischen der Bremsenfläche 108 und dem Bremsschuhen 23a Material des Reibungselements 100 und erzeugen Reibungsmaterialstaub. Dieser Staub kann eine Verglasung an der Kupplungsfläche 106 und der Bremsenfläche 108 verursachen, was die Fähigkeit des Reibungselements 100, ein Drehmoment zu übertragen, herabsetzt. Zwei Staubentfernungsnuten 109 können in der Kupplungsfläche 106 ausgebildet sein, um Reibungsmaterialstaub von der Verbindung zu sammeln und zu entfernen. Die Staubentfernungsnuten 109 können dann weggelassen werden, wenn die Menge des erzeugten Staubs klein ist oder die durch diesen verursachte Verglasung die Fähigkeit des Reibungselements 100, das benötigte Drehmoment zu übertragen, nicht beeinträchtigen kann.

Die Tellerfeder 22 berührt sowohl die obere Fläche 12b des angetriebenen Elements 12 als auch die untere Fläche 104 des Reibungselements 100. Diese Feder 22 drückt das Reibungselement 100 axial von dem angetriebenen Element 12 weg. Die Zusammenwirkung der axialen Auskragungen 12a und der radialen Auskragungen 102 gestattet es, dass das Reibungselement 100 relativ zu dem angetriebenen Element 12 axial verschoben wird.

Die Kupplungsfläche 106, die am inneren Umfang des Reibungselements 100 vorgesehen ist, steht selektiv mit der kegelstumpfförmigen Außenfläche 14a der Antriebsnabe 14 im Eingriff. Die Kupplungsfläche 106 ist ebenfalls kegelstumpfförmig. Die Ausbildung dieser Kupplungsfläche 106 als kegelstumpfförmige Fläche maximiert den Flächenbereich bei minimaler radialer Abmessung. Die Feder 22 drückt die Kupplungsfläche 106 in Kontakt mit der kegelstumpfförmigen Außenfläche 14a der Antriebsnabe 14. Dieser Reibungskontakt gestattet es, dass die Antriebsnabe 14 das angetriebene Element 12 wie oben unter Bezugnahme auf 1-5 erörtert antreibt.

Die Bremsenfläche 108 ist an der oberen Fläche des Reibungselements 100 vorgesehen. Die Bremsenfläche 108 und die Kupplungsfläche 106 sind an separaten (der oberen und der inneren) Flächen des Reibungselements 100 vorgesehen, um Raum einzusparen und die Anzahl der für die Verbindung benötigten Elemente zu minimieren. Jeder Bremsflächenschuh 23b des Bremsenelements 23 steht selektiv mit der Bremsenfläche 108 an dem Reibungselement 100 im Eingriff, um die Bewegung des angetriebenen Elements 12 zu verzögern, wenn die Kupplungsfläche 106 von der Antriebsnabe 14 außer Eingriff kommt, wie oben unter Bezugnahme auf 1-5 erörtert worden ist.

Wie in 7-10 dargestellt ist, weist das Reibungselement 100 ein Reibungselement 110 und einen Kern oder Einsatz 112 zur Verstärkung des Reibungselements 100 und zur Vergrößerung seiner Fähigkeit, ein Drehmoment zu übertragen, auf. Wie unten detailliert erörtert wird, sind das Reibungselement 110 und der Einsatz 112 so konfiguriert, um zusammengefügt miteinander im Eingriff zu stehen, um den Einsatz 112 und das Reibungselement 110 in Drehrichtung zu verriegeln. Bei dieser Ausführungsform sind das Reibungselement 110 und der Einsatz 112 mittels entsprechender Fügeflächen, insbesondere Aussparungen 138 und Rippen 140 am Reibungselement 110 und Auskragungen 122 und Nuten 124 am Einsatz 112, miteinander verriegelt, wie unten detaillierter erörtert wird.

9 zeigt das Reibungselement 110 ohne den Einsatz 112. Das Reibungselement 110 kann in der Form einer an dem Einsatz 112 befestigten Auskleidung vorgesehen sein. Das Reibungselement 110 ist vorzugsweise ein einstückiges Teil, das eine äußere Umfangswand 128, eine innere Umfangswand 130 und eine radiale Wand 132 aufweist, die die äußere und die innere Umfangswand 128, 130 verbindet. Die äußere Umfangswand 128 weist die äußere Umfangsfläche 114 des Reibungselements 100 auf, und die innere Umfangswand 130 weist die Kupplungsfläche 106 des Reibungselements 100 auf. Die radiale Wand 132 weist die Bremsenfläche 108 des Reibungselements 100 auf. Vorzugsweise ist die Kanalfläche 146 der äußeren Umfangswand 128 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen möglich, beispielsweise eine kegelstumpfförmige, wellenförmige, gebogene oder lineare. Vorzugsweise ist die Kanalfläche 142 der inneren Umfangswand 130 kegelstumpfförmig, jedoch sind andere Gestaltungen möglich, beispielsweise eine zylindrische, wellenförmige, ovale oder achteckige.

Die innere und die äußere Umfangswand 128, 130 und die radiale Wand 132 bilden einen Kanal 134. Der Einsatz 112 ist in dem Kanal 134 angeordnet, wie unten erörtert wird. Eine Vielzahl von beabstandeten, radialen Verlängerungen 136 ist um den Außenumfang des Reibungselements 110 herum vorgesehen. Die Verlängerungen 136 sind hohl und bilden eine Aussparung 138. Eine Vielzahl von Rippen 140 ist an dem Reibungselement 110 ausgebildet und erstreckt sich von der Kanalfläche 142 der inneren Umfangswand 130 aus über zu der radialen Wand 132 und in die Aussparung 138 hinein. Die Aussparung 138 und die Rippen 140 stehen mechanisch mit einer entsprechenden Struktur an dem Einsatz 112 im Eingriff, um den Einsatz 112 mit dem Reibungselement 110 in Drehrichtung zu verriegelt, wie unten erläutert wird. Obwohl die Anzahl der Rippen 140 verglichen mit der Anzahl der Aussparungen 138 variieren kann, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Anzahl der Rippen 140 kleiner als die Anzahl der Aussparungen 138. Jede Rippe 140 fluchtet mit ihrer entsprechenden Aussparung 138.

Das Reibungselement 110 kann aus einem Verbundreibungsmaterial, das Kautschuk, Messing und Grafit enthält, die mittels eines Klebemittels verbunden sind, hergestellt sein. Beispielsweise kann ein im Handel erhältliches Reibungsmaterial wie Scan-PacRF47, hergestellt von der Scan-Pac Mfg., Inc., Mequon, WI, verwendet werden. Andere Materialien, die ausreichende Reibungskoeffizienten, eine ausreichende Verschleißfestigkeit und ausreichende Wärmebeständigkeit besitzen, können ebenfalls verwendet werden.

Weil das Reibungsmaterial der bevorzugten Ausführungsform Kautschuk enthält, fungieren die Verlängerungen 136 als Vibrationsdämpfer, um die Torsionsvibration zwischen der Antriebsnabe 14 und dem angetriebenen Element 12 zu absorbieren. Wie oben erörtert übertragen die Verlängerungen 136 und die Fügeauskragungen 122, die die sich radial erstreckenden Auskragungen 102 an dem Reibungselement 100 bilden, ein Drehmoment an die axialen Auskragungen 12a des angetriebenen Elements im Wege eines definitiven Eingriffs an den axialen Auskragungen 12a, nicht aber im Wege eines Reibungseingriffs. Daher können die Verlängerungen 136 weggelassen werden, wenn eine Torsionsvibrationsdämpfung nicht notwendig oder nicht erwünscht ist.

10 und 11 zeigen den Einsatz 112 ohne das Reibungselement 110. Im Allgemeinen weisen der Einsatz 112 und das Reibungselement 110 entsprechende Strukturen auf, obwohl Veränderungen der Struktur ins Auge gefasst werden können, solange das Reibungselement 110 und der Einsatz 112 in Drehrichtung verriegelt sind. Der Einsatz 112 weist eine äußere Umfangsfläche 114, eine innere Umfangsfläche 116, eine obere Fläche 118 und eine untere Fläche 120 auf. Vorzugsweise ist die äußere Umfangsfläche 114 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich.

Vorzugsweise ist die innere Umfangsfläche 116 kegelstumpfförmig, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich. Die kegelstumpfförmige Gestalt der inneren Umfangsfläche 116 minimiert die Konzentration von Beanspruchungen, die in der inneren Umfangswand 130 und der radialen Wand 132 des Reibungselements 110 entwickelt werden. Die Ausbildung der inneren Umfangsfläche 116 als kegelstumpfförmige Fläche minimiert den lokalisierten Wärmeaufbau an der Verbindung der inneren Umfangswand 130 und der radialen Wand 132 des Reibungselements 110, welcher Wärmeaufbau eine Verglasung an der Kupplungsfläche 106 und der Bremsenfläche 108 und ein unerwünschtes Geräusch in der Verbindung verursachen könnte.

Eine Vielzahl von Einsatzvorsprüngen 122 erstreckt sich radial von der äußeren Umfangsfläche 114 aus, die um diese herum in Umfangsrichtung beabstandet sind. Jede Aussparung 138 des Reibungselements 110 ist mit einer entsprechenden Einsatzauskragung 122 des Einsatzes 112 zusammengefügt. Der Fügeeingriff der Aussparungen 138 mit den Auskragungen 122 leistet einen Beitrag zu der Verriegelung des Einsatzes 112 und des Reibungselements 110 in Drehrichtung.

Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und sich radial erstreckenden Nuten 124 erstreckt sich entlang der oberen Fläche 118 und der inneren Umfangsfläche 116. Obwohl die Anzahl der Nuten 124 gleich der Anzahl der Einsatzauskragungen 122 sein kann, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Anzahl der Nuten 124 kleiner als die Anzahl der Einsatzauskragungen 122. Jede Nut 124 fluchtet mit ihrer entsprechenden Einsatzauskragung 122. Jede Rippe 140 fluchtet mit einer entsprechenden Nut 124 in dem Einsatz 112, sodass die Nuten 124 mit den Rippen 140 zusammengefügt sind. Der Fügeeingriff der Nuten 124 mit den Rippen 140 leistet einen Beitrag zu der Verriegelung zwischen dem Einsatz 112 und dem Reibungselement 110 in Drehrichtung.

Unter Bezugnahme auf 7, 8 und 11 kann die untere Fläche 120 des Einsatzes 112 zwei Stift-Fluchtungsvertiefungen 126 aufweisen, um die Fluchtung des Reibungselements 110 und des Einsatzes 112 zu erleichtern. Wie dargestellt erstreckt sich jede Stift-Fluchtungsvertiefung 126 teilweise in eine benachbarte Auskragung 122, die keine Nut 124 aufweist. Die Stift-Fluchtungsvertiefungen 126 können in herkömmlicher Weise, wie beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung, Gießen oder Stanzen, ausgebildet sein.

Die Fluchtungsvertiefungen 126 können dazu verwendet werden, das Reibungselement 110 relativ zu dem Einsatz 112 auszurichten, sodass die Nuten 124 ordnungsgemäß mit den Rippen 140 zusammengefügt werden und die Auskragungen 122 ordnungsgemäß mit den Aussparungen 138 zusammengefügt werden, wenn der Einsatz 112 in das Reibungselement 110 eingesetzt wird. Dieser Zusammenbau kann manuell oder unter Verwendung eines Montageroboters erfolgen.

Selbstverständlich sind andere herkömmliche Arten des fluchtenden Ausrichtens, wie beispielsweise visuelle oder taktile Ausrichtungsanordnungen, möglich; beispielsweise eine entsprechende Struktur oder Markierungen an dem Reibungselement 110 und dem Einsatz 112, die auf die angezeigte ordnungsgemäße Ausrichtung des Einsatzes 112 relativ zu dem Reibungselement 110 ausgerichtet sind.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz 112 aus einem Pulvermetallmaterial mit der PMIF-Standardbezeichnung FC-0208-50 gegossen. Andere geeignete Metalle könnten beispielsweise Stahl oder eine andere Kombination von Eisen und Kupfer als die aufweisen, die durch FC-0208-50 spezifiziert ist. Ein anderes Material, das das Reibungselement 110 gegen Belastungen/Beanspruchungen und während des Betriebs der Verbindung auftretende Temperaturwerte verstärken kann, kann verwendet werden. Andere Verfahren zur Herstellung können das Druckgießen sein.

Der Einsatz 112 weist weiter einen abgeschrägten Rand 127 auf, der um den äußeren Rand jeder Auskragung 122 und den äußeren Rand der oberen Fläche 118 ausgebildet ist. Dieser abgeschrägte Rand ist als eine Standard-Pulvermetallabschrägung konfiguriert, um die ordnungsgemäße Arbeit eines Werkzeugs während der Bildung des Einsatzes 112 zu erleichtern.

Nach der Bildung des Einsatzes 112 wird dieser mit einer herkömmlichen Bremsschuhbeschichtung zur Verhinderung von Rost, bis der Einsatz 112 an dem Reibungselement 110 befestigt wird, behandelt. Zum Übergießen des Einsatzes 112 mit dem Reibungselement 110, wird der Einsatz 112 in einer Form angeordnet, die für das Reibungselement 110 bemessen ist. Für die ordnungsgemäße Anordnung des Einsatzes 112 in der Form wird auf die Stift-Fluchtungsvertiefungen 126 Bezug genommen. Das Reibungsmaterial wird in die Form unter Druck und Wärme eingeführt, wodurch das Klebemittel in dem Reibungsmaterial aktiviert wird, um den Einsatz 112 mit dem Reibungselement 110 zu verbinden. Wenn eine herkömmliche Bremsschuhbeschichtung, die das Verbinden mittels des Klebemittels nicht inhibiert, gewählt wird, dann muss die Bremsschuhbeschichtung vor dem Übergießen des Einsatzes 112 mit dem Reibungsmaterial nicht von dem Einsatz 112 wird gereinigt.

Bei dieser Ausführungsform fluchtet in zusammengebautem Zustand der untere Rand 144 des Reibungselements 110 mit der unteren Fläche 120 des Einsatzes, wenn der Einsatz 112 in das Reibungselement 110 eingebaut ist, wie beispielsweise in 8 dargestellt ist. Gemäß 8 bilden die untere Fläche 120 und der untere Rand 144 zusammen die untere Fläche 104 des Reibungselements 100. Der übrige Teil des Einsatzes 112 ist durch das Reibungselement 110 abgedeckt. Gemäß Darstellung in 8 ist das Volumen des Einsatzes 112 durch die innere und die äußere Umfangswand 128, 130, die radiale Wand 132 und den unteren Rand 144 des Reibungselements 110 bestimmt. – Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform der Einsatz freigelegt ist, können alternative konstruktive Gestaltungen des Reibungselements und des Einsatzes erfindungsgemäß verwendet werden. Beispielsweise kann der Einsatz in dem Reibungselement eingekapselt sein. –

Während des Betriebs der Verbindung wird das über die Kupplungsfläche 106 oder die Bremsenfläche 108 eingegebene Drehmoment über die radialen Auskragungen 102 abgegeben und an den axialen Auskragungen 12a des angetriebenen Elements 12 eingegeben. Infolge der örtlichen Anordnungen der Kupplungsfläche 106 und der Bremsenfläche 108 mit Bezug auf die Auskragungen 102 entwickeln sich Scherbeanspruchungen in dem Reibungselement 100. Die Anordnung zur Verriegelung in Drehrichtung zwischen den Einsatzauskragungen 122 und den Aussparungen 138 und zwischen den Rippen 140 und den Nuten 124 kuppelt den Einsatz 112 mechanisch in Drehrichtung an dem Reibungselement 110 an, um diese Beanspruchungen zuverlässig zwischen dem Einsatz 112 und dem Reibungselement 110 zu übertragen. Diese mechanische Verriegelung verhindert eine relative Bewegung zwischen dem Einsatz 112 und dem Reibungselement 110, um eine starke und haltbare Verbindung zwischen dem Reibungselement 110 und dem Einsatz 112 zu schaffen. Diese Anordnung stellt sicher, dass die an der Kupplungsfläche 106 und der Bremsenfläche 108 zur Einwirkung gebrachten Reibungskräfte über das Reibungselement 100 zuverlässig übertragen werden.

Unter Bezugnahme auf das Reibungselement 200 zeigen 12-14 das Reibungselement 200, das ein Reibungselement 210 und einen Kern oder Einsatz 212 aufweist. 12 zeigt das zusammengebaute Reibungselement 200, während 13 bzw. 14 jeweils das Reibungselement 210 allein und den Einsatz 212 zeigen. Das Reibungselement 210 und der Einsatz 212 sind gleich dem Reibungselement 110 und dem Einsatz 112 mit dem Unterschied, dass diese Ausführungsform eine alternative Struktur für die Verriegelung des Reibungselements 210 und des Einsatzes 212 in Drehrichtung zur Verfügung stellt.

Gemäß 12 weist das Reibungselement 200 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Auskragungen 202, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, eine untere Fläche 204, eine Kupplungsfläche 206 und eine Bremsenfläche (nicht dargestellt) wie diejenigen des Reibungselements 21 und des Reibungselements 100 auf. Bei Verwendung mit der oben unter Bezugnahme auf 1-5 beschriebenen Verbindung erstreckt sich jede Auskragung der Vielzahl der sich radial erstreckenden Auskragungen 202 in einen entsprechenden Raum der Räume 12c und liegt an den beiden benachbarten axialen Auskragungen 12a an dem angetriebenen Element 12 an. Die axialen Auskragungen 12a und die radialen Auskragungen 202 befestigen das Reibungselement 200 in Drehrichtung an dem angetriebenen Element 12.

Die Tellerfeder 22 berührt sowohl die obere Fläche 12b des angetriebenen Elements 12 als auch die untere Fläche 204 des Reibungselements 200. Diese Feder 22 drückt das Reibungselement 200 axial von dem angetriebenen Element 12 weg. Die Zusammenwirkung der axialen Auskragungen 12a und der radialen Auskragungen 202 gestattet es, dass das Reibungselement 200 bezogen auf das angetriebene Element 12 axial verschoben wird.

Die Kupplungsfläche 206, die am inneren Umfang des Reibungselements 200 vorgesehen ist, kommt selektiv an der kegelstumpfförmigen äußeren Fläche 14a der Antriebsnabe 14 zum Eingriff. Die Kupplungsfläche 206 ist ebenfalls kegelstumpfförmig. Die Ausbildung dieser Kupplungsfläche 206 als kegelstumpfförmige Fläche maximiert den Flächenbereich bei minimaler radialer Abmessung. Die Feder 22 drückt die Kupplungsfläche 206 in Berührung mit der kegelstumpfförmigen äußeren Fläche 14a der Antriebsnabe 14. Die Reibungsberührung gestattet es, dass die Antriebsnabe 14 das angetriebene Element 12 antreibt, wie oben unter Bezugnahme auf 1-5 erörtert ist.

Wie das oben erörterte Reibungselement 100 ist die Bremsenfläche (nicht dargestellt) an der oberen Fläche (nicht dargestellt) des Reibungselements 200 vorgesehen. Die Reibungsfläche (nicht dargestellt) und die Kupplungsfläche 206 sind an separaten (der oberen und der inneren) Flächen des Reibungselements 200 vorgesehen, um Raum einzusparen und die Anzahl der für die Verbindung benötigten Elemente zu minimieren. Jeder Bremsenflächenschuh 23b des Bremsenelements 23 kommt selektiv an der Bremsenfläche (nicht dargestellt) an dem Reibungselement 200 zum Eingriff, um die Bewegung des angetriebenen Elements 12 zu verzögern, wenn die Kupplungsfläche 206 von der Antriebsnabe 14 außer Eingriff gebracht wird, wie oben unter Bezugnahme auf 1-5 erörtert ist.

Wie in 12 dargestellt weist das Reibungselement 200 ein Reibungselement 210 und einen Kern oder Einsatz 212 auf, um das Reibungselement 200 und dessen Fähigkeit, ein Drehmoment zu übertragen, zu verstärken. Wie unten detailliert erörtert wird, sind das Reibungselement 210 und der Einsatz 212 vorzugsweise so konfiguriert, dass sie miteinander im Fügeeingriff stehen, um den Einsatz 212 und das Reibungselement 210 in Drehrichtung zu verriegeln. Bei dieser Ausführungsform sind das Reibungselement 210 und der Einsatz 212 durch entsprechende Fügeflächen, insbesondere Aussparungen 238 und Rippen 240 an dem Reibungselement 210 und Auskragungen 222 und Nuten 224 an dem Einsatz 212, verriegelt, wie unten detaillierter erörtert wird.

13 zeigt das Reibungselement 210 ohne den Einsatz 212. Das Reibungselement 210 weist eine äußere Umfangswand 228, eine innere Umfangswand 230 und eine radiale Wand 232 auf, die die innere und die äußere Umfangswand 228, 230 verbindet. Die äußere Umfangswand 228 weist die äußere Umfangsfläche 214 des Reibungselements 200 auf, und die innere Umfangswand 230 weist die Kupplungsfläche 206 des Reibungselements 200 auf. Die radiale Wand 232 weist die Bremsenfläche (nicht dargestellt) des Reibungselements 200 auf. Vorzugsweise ist die Kanalfläche 246 der äußeren Umfangswand 228 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich. Vorzugsweise ist die innere Umfangswand 216 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich.

Die innere und die äußere Umfangswand 228, 230 und die radiale Wand 232 bilden einen Kanal 234. Der Kanal 234 nimmt den Einsatz 212 auf, wie unten erörtert wird. Eine Vielzahl von radialen Verlängerungen 236 ist um den äußeren Umfang des Reibungselements 210 herum beabstandet. Die Verlängerung 236 ist hohl und bildet eine Aussparung 238. Eine Vielzahl von Rippen 240 ist an dem Reibungselement 210 ausgebildet und erstreckt sich von der Kanalfläche 242 aus in Richtung zu einer Aussparung 238. Die Aussparungen 238 und die Rippen 240 stehen mit einer entsprechenden Struktur an dem Einsatz 212 mechanisch im Eingriff, um den Einsatz 212 an dem Reibungselement 210 in Drehrichtung zu verriegeln, wie unten detailliert erörtert wird. Obwohl die Anzahl der Rippen 240 gleich der Anzahl der Aussparungen 238 sein kann, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Anzahl der Rippen 240 kleiner als die Anzahl der Aussparungen 238. Jede Rippen 240 fluchtet mit ihrer entsprechenden Aussparung 238.

14 zeigt den Einsatz 212 ohne das Reibungselement 210. Im Allgemeinen weisen der Einsatz 212 und das Reibungselement 210 eine entsprechende Struktur auf, obwohl Änderungen der Struktur ins Auge gefasst werden, solange das Reibungselement 210 und der Einsatz 212 in Drehrichtung verriegelt sind. Der Einsatz 12 weist eine äußere Umfangsfläche 214, eine innere Umfangsfläche 216, eine obere Fläche (nicht dargestellt) und eine untere Fläche 220 auf. Vorzugsweise ist die äußere Umfangsfläche 214 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich. Vorzugsweise ist die innere Umfangsfläche 216 zylindrisch, jedoch sind andere Gestaltungen und Konfigurationen möglich.

Eine Vielzahl von Einsatzauskragungen 222 erstreckt sich radial von der äußeren Umfangsfläche 214 aus, die um diese herum in Umfangsrichtung beabstandet sind. Jede Aussparung 238 des Reibungselements 210 ist mit einer entsprechenden Einsatzauskragung 222 des Einsatzes 212 zusammengefügt. Der Fügeeingriff der Aussparungen 238 mit den Auskragungen 222 leistet einen Beitrag zur Verriegelung zwischen dem Einsatz 212 und dem Reibungselement 210 in Drehrichtung.

Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und sich radial erstreckenden Nuten 224 erstreckt sich entlang der inneren Umfangsfläche 216. Obwohl die Anzahl der Nuten 224 gleich der Anzahl der Einsatzauskragungen 222 sein kann, ist bei dieser Ausführungsform die Anzahl der Nuten 224 kleiner als die Anzahl der Einsatzauskragungen 222. Jede Nut 224 fluchtet mit ihrer entsprechenden Einsatzauskragung 222. Jede Rippe 240 fluchtet mit einer entsprechenden Nut 224 in dem Einsatz 212, sodass die Nuten 224 die Rippen 240 aufnehmen. Der Fügeeingriff der Nuten 224 mit den Rippen 240 leistet einen Beitrag zur Verriegelung zwischen dem Einsatz 212 und dem Reibungselement 210 in Drehrichtung.

Das Reibungselement 210 und der Einsatz 212 werden in der gleichen Weise hergestellt und zusammengebaut wie das Reibungselement 110 und der Einsatz 112, wie erörtert worden ist. Bei dieser Ausführungsform kuppelt die Verriegelungsanordnung in Drehrichtung zwischen den Einsatzauskragungen 222 und den Aussparungen 238 und zwischen den Rippen 240 und den Nuten 224 den Einsatz 212 mechanisch an dem Reibungselement 210 an, um Beanspruchungen zwischen dem Einsatz 212 und dem Reibungselement 210 zuverlässig zu übertragen. Wie zuvor erörtert verhindert die mechanische Verriegelung eine Relativbewegung zwischen dem Einsatz 212 und dem Reibungselement 210, um eine starke und haltbare Verbindung zwischen dem Reibungselement 210 und dem Einsatz 212 zu schaffen, sodass an der Kupplungsfläche 206 und der Bremsenfläche (nicht dargestellt) zur Einwirkung gebrachte Reibungskräfte zuverlässig über das Reibungselement 100 übertragen werden.

Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann, wie oben unter Bezugnahme auf das Reibungselement 100 erörtert worden ist, der Einsatz 212 ein Ausrichtungsmerkmal, wie beispielsweise Stift-Ausrichtungsvertiefungen oder andere visuelle oder taktile Ausrichtungsanordnungen, an dem Reibungselement 210 und/oder dem Einsatz 212 aufweisen, wie oben in Hinblick auf das Reibungselement 100 von 6-12 erörtert worden ist. Bei dieser Ausführungsform fluchtet in zusammengebautem Zustand der untere Rand 244 des Reibungselements 210 mit der unteren Fläche 220 des Einsatzes, wenn der Einsatz 212 in das Reibungselement 210 eingebaut ist, wie beispielsweise in 12 dargestellt ist. Gemäß 12 bilden die untere Fläche 220 und der untere Rand 244 zusammen die untere Fläche 204 des Reibungselements 200. Der übrige Teil des Einsatzes 212 ist durch das Reibungselement 210 abgedeckt.

Obwohl oben bevorzugte Ausführungsformen erörtert worden sind, können andere in Umfangsrichtung verriegelnde Verbindungen zwischen dem Reibungselement und dem Einsatz verwendet werden, wie Nieten, Klebemittel, abgesehen von demjenigen in dem Reibungsmaterial und Clips, die an dem Einsatz ausgebildet oder befestigt sind und mit dem Reibungselement elastisch im Eingriff stehen. Auch eine Kombination von mechanischen und chemischen Verbindungen kann verwendet werden, um das Reibungselement an dem Einsatz in Drehrichtung zu verriegeln.

Es ist für den Fachmann offensichtlich, das verschiedene Modifikationen und Veränderungen an der Reibungsverbindung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. So ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung unter der Voraussetzung umfasst, dass sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.


Anspruch[de]
Drehmoment-Übertragungselement zur Verwendung in einer von einer Hauptbewegungseinrichtung angetriebenen Vorrichtung, wobei das Drehmoment-Übertragungselement aufweist:

ein Reibungselement (110), welches um eine Achse drehbar ist und aufweist:

eine erste Reibungseingriffoberfläche (108);

eine zweite Reibungseingriffoberfläche (106) in einer unterschiedlichen Ebene bezüglich der ersten Reibungseingriffoberfläche;

eine dritte Oberfläche (104); und

zumindest eine Drehmomentübertragungseinrichtung auf der dritten Oberfläche; und

einen Verstärkungseinsatz (112), der an dem Reibungselement zwischen der dritten Oberfläche und einer der ersten und zweiten Reibungseingriffoberflächen angebracht ist;

wobei das Reibungselement (110) eine erste Passoberfläche (146) und der Verstärkungseinsatz (112) eine zweite Passoberfläche (114) aufweist und wobei eine der ersten und zweiten Passoberfläche eine Mehrzahl von beabstandeten Auskragungen (122) aufweist, welche sich radial davon erstrecken, und die andere der ersten und zweiten Passoberfläche Ausnehmungen (138) zum Aufnehmen der Auskragungen zum rotierenden Verriegeln des Verstärkungseinsatzes und des Reibungselements aufweist.
Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei ein Volumen das Reibungselement umspannt; und der Einsatz in dem Volumen liegt. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Reibungselement (110) aus einem Reibungsmaterial hergestellt ist und der Verstärkungseinsatz (112) metallisch ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Reibungselement (110) aus einem Reibungsmaterial hergestellt und der Verstärkungseinsatz (112) aus Pulvermetall hergestellt ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungseinsatz (112) in dem Reibungselement (110) verkapselt ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Abschnitt des Verstärkungseinsatzes (112) freigelegt ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Reibungselement (110) eine Ausfüllung ist, die an dem Verstärkungseinsatz (112) angebracht ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungseinsatz (112) weiterhin aufweist:

eine innere peripherische Oberfläche; und

eine äußere peripherische Oberfläche als die zweite Passoberfläche einschließlich der Auskragung (122); und

das Reibungselement (110) weiterhin aufweist:

eine äußere peripherische Wand (128) mit:

einer Außenoberfläche;

einer hinteren Oberfläche (146) als die erste Passoberfläche auf der anderen Seite der Außenoberfläche; und

den Ausnehmungen (138) auf der hinteren Oberfläche ausgerichtet mit den Einsatzauskragungen (122).
Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 8, wobei die Ausnehmungen (138) ausgerichtet sind mit und sich erstrecken in die Auskragungen auf der dritten Oberfläche. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungseinsatz (112) weiterhin aufweist:

eine innere peripherische Oberfläche (116) mit zumindest einer Nut (24); und

eine äußere peripherische Oberfläche (114); und

das Reibungselement (110), welches weiterhin zumindest eine Rippe (140) aufweist, die in der zumindest einen Nut aufgenommen ist.
Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 10, wobei die zumindest eine Nut ausgerichtet ist mit zumindest einer der Auskragungen (122) des Verstärkungseinsatzes (112). Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Reibungselement (110) ringförmig ist und weiterhin aufweist:

eine äußere Umfangswand (128);

eine innere Umfangswand (130); und

eine radiale Wand (132), welche sich zwischen der äußeren und inneren Umfangswand erstreckt;

wobei die radiale Wand, die äußere Umfangswand und die innere Umfangswand einen Kanal (134) bilden; und

der Verstärkungseinsatz (112) in dem Kanal aufgenommen ist.
Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Torsionsschwingungsdämpfer (136), der an dem zumindest einen Reibungselement (110) und dem Verstärkungseinsatz (112) angebracht ist. Brems-und-Kupplungsanordnung für eine Antriebsvorrichtung, wobei die Anordnung ein Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1 aufweist, wobei die erste Reibungseingriffsoberfläche (108) des Reibungselements (110) eine Bremsenoberfläche ist und wobei die zweite Reibungseingriffoberfläche (106) des Reibungselements (110) eine Kupplungsoberfläche ist, wobei die Anordnung weiterhin aufweist:

ein Motorausgangselement (14);

ein angetriebenes Element (12); und

eine Verbindung mit einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei die Verbindung aufweist:

das Reibungselement (110), welches mit einem vom Motorausgangselement und angetriebenen Element verbunden ist;

eine Feder (22), die zwischen dem Reibungselement und dem einen des Motorausgangselements und dem angetriebenen Element gelegen ist;

ein Bremsenelement (23) nahe der Bremsenoberfläche, wobei das Bremsenelement derart relativ zum Reibungselement angebracht ist, dass es eine relative Drehung zulässt; und

eine Bremsenbetätigungseinrichtung (24), welche mit dem Bremsenelement verbunden ist;

wobei die Kupplungsoberfläche von dem einen des Motorausgangselements und dem angetriebenen Element gelöst ist und das Bremsenelement mit der Bremsenoberfläche in Eingriff steht, wenn die Verbindung in der ersten Position ist, und wobei die Kupplungsoberfläche mit dem einen des Motorenausgangselements und des angetriebenen Elements ein Eingriff steht und das Bremsenelement von der Bremsenoberfläche (108) gelöst ist, wenn die Verbindung in der zweiten Position ist.
Brems-und-Kupplungsanordnung nach Anspruch 14, wobei der Verstärkungseinsatz (112) in dem Reibungselement (110) verkapselt ist. Brems-und-Kupplungsanordnung nach Anspruch 14, wobei ein Abschnitt des Verstärkungseinsatzes (112) freigelegt ist. Brems-und-Kupplungsanordnung nach Anspruch 14, wobei:

das eine des Motorenausgangselements (14) und des angetriebenen Elements (12) eine Mehrzahl umfangsmäßig beabstandeter axialer Auskragungen (12a) aufweist;

das Reibungselement (110) ringförmig ist und weiterhin aufweist:

eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten radialen Auskragungen (112), wobei jede der radialen Auskragungen sich zwischen einem jeweiligen Paar axialer Auskragungen erstreckt;

eine äußere Umfangswand (128);

eine frusto-konische innere Umfangswand (130) mit zumindest einer Auskragung, die sich zur äußeren Umfangswand hin erstreckt; und

eine radiale Wand (132), welche die innere und äußere Umfangswand verbindet;

wobei die zweite Reibungseingriffoberfläche (106) auf der inneren Umfangswand liegt und die erste Reibungseingriffoberfläche (108) auf der radialen Wand liegt;

wobei die äußere Umfangswand, die innere Umfangswand und die radiale Wand einen Kanal (134) bilden;

zumindest eine Rippe (140), welche sich über den Kanal erstreckt; und

zumindest eine Ausnehmung (138) in dem Kanal, welche sich in eine der Mehrzahl von radialen Auskragungen erstreckt; und

der Verstärkungseinsatz (112) ringförmig ist und in dem Kanal aufgenommen ist, wobei der Verstärkungseinsatz weiterhin aufweist:

zumindest eine Nut (124) zum Aufnehmen der zumindest einen Rippe; und

wobei sich zumindest eine ihrer radialen Auskragungen von der Außenoberfläche des Verstärkungseinsatzes und in die zumindest eine Ausnehmung erstreckt.
Brems-und-Kupplungsanordnung nach Anspruch 17, wobei das Reibungselement weiterhin einen Torsionsschwingungsdämpfer (136) aufweist, der an zumindest einer der Mehrzahl radialer Auskragungen angebracht ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungseinsatz (112) eine Einrichtung zum Verstärken der Übertragung des Drehmoments von zumindest einer der ersten (108) und zweiten Reibungseingriffoberfläche ist, wobei die Verstärkungseinrichtung an dem Reibungselement (110) zwischen der dritten Oberfläche (104) und der zumindest einen der ersten Reibungsoberfläche und zweiten Reibungsoberfläche angebracht ist. Drehmoment-Übertragungselement nach Anspruch 19, wobei zumindest eine von der Verstärkungseinrichtung (112) und dem Reibungselement (110) eine Einrichtung (136) zum Dämpfen von Torsionsschwingungen aufweist.






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