DE10260274B4

DE10260274B4 - Hydraulische Linearbremse, mit Spannzange

Info

Publication number: DE10260274B4
Application number: DE2002160274
Authority: DE
Inventors: Alexander Müller; Norbert Vogl
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: DE10260274A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremse für eine axial bewegte und/oder drehbewegte Stange (16), mit einem Gehäuse (1, 2, 3), einer darin zentrisch angebrachten geschlitzten konischen Klemmhülse (4) und einen letztere umgebenden Konusring (6) mit Innenkonus, wobei der Klemmkolben über einen zweiten Ringkolben (11) axial gegen eine Feder (7) bewegt wird, um die zentral angeordnete Stange (16) frei zu geben. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitzte konische Klemmhülse in das Gehäuse (bei 3A) eingeschraubt wird und eine spielfreie Haltekraft auf die Stange (16) überträgt, dass der Konus der geschlitzten konischen Klemmhülse (4) steil (mehr als 5 Grad) ausgebildet ist, um einen geringen Hub zur Freigabe der Stange und somit eine geringe Schaltzeit zu erreichen, und dass ein räumlich getrenntes, seitlich angeordnetes Drucksystem aus Ringkolben (11) am Konusring (6) mit Innenkonus entgegengesetzt zur Federkraft (7) angreift.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Linearbremse mit Spannzange zum Abbremsen bzw. Festhalten einer beweglichen Stange, die Teil einer beliebigen Vorrichtung, z. B. eines Stellantriebes sein kann. Die in diesem Zusammenhang bekannten wesentlichen Merkmale einer solchen Bremse mit Spannzange sind im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.
Zum Stand der Technik:
Vergleichbare Lösungen sind bekannt aus
1. DE 18 04 857 B
Nachteilig wirkt sich bei dieser Konstruktion aus, dass das Druckmedium (Öl) direkt auf die axial zu bewegende Stange drückt. Die Abdichtung muss an der Stange erfolgen, welche sich axial bewegt und somit die Dichtungen abnützt. Damit entsteht Leckage. Außerdem wird durch das Öl auf der Stange eine wesentlich geringere Bremswirkung erzielt (Schmierfilm).
2. DE 37 07 046 C2
Die Konstruktion nach dieser Patentschrift hat sich die Aufgabe gestellt, hohe Haltekräfte und eine gleichmäßige Pressung des Kolbens zu erreichen. Allerdings wird die innere und äußere Führung des Kolbens (30) so ausgeführt, dass das Spiel dieser Führung größer ist als zwischen der Klemmhülse (14) und der axial zu bewegenden Stange (10). Des weiteren wird der Kolben so ausgeführt, dass mit zunehmendem Innendurchmesser die Wandstärke entsprechend gleichmäßig ansteigt. Als weiteres Merkmal wird die kleine Wanddicke der Klemmhülse (14) herausgestellt, ohne dass eine bleibende Verformung vorhanden ist
3. DE8804418U1
Diese Konstruktion verwendet eine geschlitzte Klemmbuchse (Klemmelement), wobei hier herausgestellt wird, dass dieses Klemmelement in Längsrichtung, d. h. axial fixiert ist. Nachteil dieser Konstruktion: Die einzelnen Teile müssen sehr genau gefertigt werden, damit diese Klemmbuchse axial genau fixiert werden kann. Als weiterer Nachteil ist anzusehen, dass durch Temperaturschwankungen und somit unterschiedliche Längenausdehnungen ein Spiel entstehen kann. Somit kann diese Konstruktion nicht zu einer 100%-ig spielfreien Klemmung der Stange führen.
4. DE 38 11 225 C2
Bei dieser Konstruktion wird die Klemmbacke achsparallel zur Stange bewegt. Somit kann keine hohe Haltekraft in beide Richtungen erzielt werden. In einer Richtung erfolgt eine Servowirkung und eine hohe Haltekraft, in der Gegenrichtung kann nur die Tellerfederkraft als Klemmkraft ausgenutzt werden. Des weiteren greift bei dieser Konstruktion das Druckmedium ebenfalls direkt an der Stange an (siehe dazu auch die obige DE 18 04 857 B – Abdichtungsprobleme).
Es ist hiernach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Linearbremse zu schaffen, welche spielfrei in beide Richtungen eine hohe Haltekraft überträgt, und zwar bei gleichzeitig geringer Schaltzeit, d. h. die Schaltzeit zum Klemmen und zum Öffnen soll so klein wie möglich sein. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, das Öl, bzw. den Druck nicht direkt auf die axial zu bewegende Stange zu bringen, d. h. die Hydraulik möglichst weitgehend von der Mechanik der Linearbremse zu trennen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Durch das Einschrauben der Klemmhülse in das Gehäuse benötigt man keine axiale Justierung und es wird eine einfache spielfreie Kraftübertragung gewährleistet. Durch den steilen Konus der Klemmhülse (größer als 5 Grad) benötigt man einen geringen Axialhub und erzielt somit geringe Schaltzeiten. Indem die Klemmhülse federseitig in das Gehäuse eingeschraubt ist und das Drucksystem auf der von der Feder axial abgewandten Seite der Bremse räumlich getrennt angeordnet ist, wobei das Drucksystem einen Ringkolben aufweist, über den der Konunsring gegen die Feder bewegbar ist, kann ein weitgehend abgetrenntes hydraulisches Drucksystem vorgesehen werden, welches unabhängig von der restlichen Mechanik des Klemmsystems als eigene Komponente wirkt, so dass die Abdichtung gegenüber der bewegten Stange ganz einfach gestaltet werden kann. Das Druckmedium wirkt nicht direkt an der Stange oder an dem Kolben, welcher zur Klemmung benötigt wird. Es sind somit zwei voneinander getrennte Systeme vorgesehen, d. h. einerseits die hydraulische Kraftaufbringung und andrerseits die Klemmung der Stange.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Linearbremse wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Darin zeigen
1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Linearbremse;
2 eine Teilansicht der 1 im gebremsten/geklemmten Zustand der Spannhülse;
3 die Linearbremse bzw. deren Spannhülse im gelösten Zustand;
4 eine separate Schnittansicht ausschließlich der Spannhülse.
Das äußere Gehäuse der Linearbremse setzt sich zusammen aus einem zylindrischen hülsenförmigen Außengehäuse 1 in Verbindung mit einem am einen (hinteren) Ende eingeschraubten Gehäuseflansch 2 und einem am anderen (vorderen) Ende aufgeschraubten Gehäuseteil 3, wobei alle diese Teile zentral von der abzubremsenden Stange 16 durchsetzt werden, die axial beweglich und/oder drehbeweglich ausgebildet ist. Das in etwa kappenförmig ausgebildete Gehäuseteil 3 weist in seinem Zentrum (im Bereich der Durchgangsöffnung für die bewegte Stange 16) einen nach einwärts vorspringenden hülsenförmigen Abschnitt 3A auf, der an seinem inneren Ende mit einem Innengewinde 5 zum Eingriff mit dem Außengewinde der konischen Klemmhülse 4 versehen ist, die die Stange 16 unmittelbar umgibt bzw. mit ihren vergrößert ausgebildeten Klemmbacken an der Stange angreift, wenn gebremst werden soll.
Im Bereich radial zwischen dem hülsenförmigen Außengehäuse 1 und dem hülsenförmigen Abschnitt 3A ist ein achsparallel verlaufender Ringraum vorgesehen, in dem eine Feder 7, vorzugsweise ein Tellerfederpaket, vorgesehen ist, das in 1 auf der linken Seite an einer Scheibe 8 anliegt, die durch Schrauben 9 in ihrer axialen Position einstellbar ist. Die Feder 7/die Tellerfedern drücken in Axialrichtung gegen einen Konusring 6 mit Innenkonus, der mit dem Außenkonus der geschlitzten konischen Klemmhülse 4 zusammenwirken kann.
Die axiale Position des Konusringes 6 mit Innenkonus wird einerseits bestimmt durch die Kraft der Federn/Tellerfedern 7, andererseits durch die Position eines auf der axial entgegengesetzten Seite angreifenden hydraulischen Ringkolbens 11, dessen zwei axiale Endpositionen in der 2 bzw. 3 gezeigt sind. 2 zeigt den geklemmten Zustand der Spannzange/der bewegten Stange, während die 3 den gelösten Zustand der Spannzange/der bewegten Stange zeigt.
Der hydraulische Ringkolben 11 definiert zusammen mit seiner radial einwärts gelegenen, axial vorspringenden hülsenförmigen Verlängerung 11A, mit dem Gehäuseflansch 2 und dem hülsenförmigen Außengehäuse 1 einen in sich geschlossenen Kolbenraum 17, der über einen im Verhältnis sehr großzügig bemessenen/großen Druckmittelanschluß 14 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird bzw. deren rasches Abströmen ermöglicht.
Die axial vorspringende hülsenförmige Verlängerung 11A des Ringkolbens 11 greift in die Durchgangsöffnung der bewegten Stange 16 im Gehäuseflansch 2 ein und ist dort durch eine geeignete Dichtung 13 flüssigkeitsdicht abgedichtet – ebenso wie durch die Dichtung 12 zwischen dem Außengehäuse 1 und dem peripheren Rand des Ringkolbens 11. Hierdurch wird einerseits die hydraulische Kraftaufbringung von der bewegten Stange entfernt erzeugt, andrerseits ist sie zugleich von der mechanischen Klemmung mittels der Klemmhülse/Spannzange räumlich getrennt.
Durch einen gesteuerten Zufluß des Hydrauliköls bzw. durch den raschen Abfluß desselben durch den Druckmittelanschluß 14 wird die axiale Position des Ringkolbens 11 zwischen den beiden Extremstellungen der 2 und 3 bestimmt: Wenn der Druck abgebaut wird, treten die Federn/Tellerfedern 7 in Aktion und verschieben den Konusring 6 mit Innenkonus soweit nach rechts, bis die geschlitzte konischen Klemmhülse 4 fest an der bewegten Stange 16 angreift und diese festlegt. Zum Lösen der Klemmung wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck beim Druckmittelanschluß 14 eingeströmt und verschiebt somit den Konusring 6 mit Innenkonus in die Stellung der 3, in der die Linearbremse gelöst ist.
Für den Fall eines eventuellen Ausfalls der Druckmittelversorgung sind in dem Gehäuseflansch 2 eine oder mehrere (auf dem Umfang verteilt) Schrauben 15 vorgesehen, die eingeschraubt werden können, um im Notfall ein Lösen der Bremse auch mechanisch bewerkstelligen zu können, d. h. die Schrauben 15 würden so weit einwärts geschraubt, bis sie den Ringkolben 11 aus der Position der 1 oder 2 in die Position der 3 verschoben haben.
In der zentralen Durchgangsöffnung für die bewegte Stange 16 ist an beiden Austrittsenden der Linearbremse jeweils eine Abdichtung 10 vorgesehen, die an der bewegten Stange anliegt, um eventuelle an der Stange anhaftende Verschmutzungen daran zu hindern, in die Bremse einzutreten.
Beschreibung des Zustandes der Fig. 3
Die Stange (16) ist frei beweglich. Über Tellerfedern (7), mit einer Axialscheibe (8), wird über Schrauben (9) die Federkraft eingestellt. Diese Federkraft drückt auf den Konusring (6) mit Innenkonus auf die geschlitzte konische Klemmhülse (4), welche über ein Anschraubgewinde (5) in das Gehäuseteil (3) eingeschraubt ist. Auf das Gehäuseteil (3) ist ein Außengehäuse (1) aufgeschraubt und dient zur Führung der Tellerfedern (7) und des Konusrings (6) mit Innenkonus. Über den Druckmittelanschluss (14) für das Medium (Öl) erfolgt die Einleitung des Mediums in den Kolbenraum (17). Dieser Kolbenraum (17) ist begrenzt durch den hinteren Gehäuseflansch (2), welcher in das Außengehäuse (1) eingeschraubt wird und abgedichtet ist. Als zweite Begrenzung des Kolbenraums ist der axial bewegliche Kolben (11) mit seiner Abdichtung (12 und 13) vorhanden. Durch die Axialbewegung des Kolbens (11) wird der Konusring (6) mit Innenkonus gegen die Federkraft (7) in axialer Richtung betätigt und die geschlitzte konische Klemmhülse (4) gibt somit die Stange (16) zur Bewegung frei – Zustand der 3.
Als zusätzliche Dichtungen für die Stange (16) sind die Dichtungen (10) vorgesehen, hauptsächlich zum Schutz gegen Eindringen von Verschmutzungen der Stange (16) in das Innere der Bremse.
Im Zustand der 1 bzw. 2 ist der Druck im Kolbenraum (17) abgebaut und über die Federkraft (7) wird der Konusring (6) mit Innenkonus gegen den Außenkonus der geschlitzten konischen Klemmhülse (4) gedrückt und somit die Klemmung an der Stange (16) erzeugt.
Bezugszeichenliste

1: Außengehäuse, hülsenförmig
2: Gehäuseflansch, hinterer
3: Gehäuseteil, vorderer
3A: Hülsenförmiger Abschnitt/Verlängerung von 3
4: geschlitzte konische Klemmhülse/Spannzange
4A: dünner, federnder Bereich von 4
4B: dickwandiger Druckbereich von 4
5: Anschraubgewinde der geschlitzten konischen Klemmhülse (4)
6: Konusring mit Innenkonus
7: Feder
8: Scheibe/Ringscheibe
9: Schraube
10: Abdichtung
11: (Ring-)Kolben
11A: Hülsenförmiger Abschnitt/Verlängerung von 11
12: Dichtung
13: Dichtung
14: Druckmittelanschluss
15: Schraube (für Notbetätigung)
16: Stange (bewegte Stange)
17: Kolbenraum (Druckmittel-Öl)

Claims

Bremse für eine axial und/oder drehbewegte Stange (16), mit: einem Gehäuse (1, 2, 3), einer in dem vorderen Gehäuseteil (3) zentrisch angebrachten geschlitzten Klemmhülse (4) mit einem Außenkonus, wobei der Konus der geschlitzten konischen Klemmhülse (4) steil (mehr als 5 Grad) ausgebildet ist, einem die Klemmhülse (4) umgebenden Konusring (6) mit einem Innenkonus, und einer im Gehäuse (1, 2, 3) angeordneten Feder (7), die den Konusring (6) so gegen die Klemmhülse (4) vorspannt, dass der Innenkonus des Konusringes (6) gegen den Außenkonus der Klemmhülse (4) drückt und dabei eine Klemmung der Klemmhülse (4) an der Stange (16) erzeugt, wobei der Konusring (6) durch ein Drucksystem axial gegen die Feder (7) bewegbar ist, um die Stange (16) freizugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (4) einen dünnen federnden Bereich und einen dickwandigen Druckbereich aufweist und federseitig über einen hülsenförmigen Abschnitt (3A) in den Gehäuseteil (3) eingeschraubt ist und das Drucksystem auf der von der Feder (7) axial abgewandten Seite der Bremse räumlich getrennt angeordnet ist, wobei das Drucksystem einen Ringkolben (11) aufweist, über den der Konusring (6) gegen die Feder (7) bewegbar ist.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (11) im Notfall, d. h. bei Druckausfall im Drucksystem über eine oder mehrere Schrauben (15) betätigbar ist.
Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft (7) über eine Scheibe (8) mit einer Schraube (9) einstellbar ist.