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Hydraulisch oder pneumatisch mittels Elastik-Die Erfindung betrifft
eine hydraulisch oder pneu- balg betätigbare Kupplung bzw. Bremse matisch mittels
Elastikbalg betätigbare Kupplung bzw. Bremse mit zwei relativ zueinander drehbaren
konzentrisch angeordneten Teilen, von denen einer den ringförmig ausgebildeten,
durch Gewebeeinlagen verstärkten Elastikbalg trägt, der sich durch Unterdrucksetzen
in radialer Richtung ausdehnt und so über eine verstärkte Außenwand den Reibungsschluß
bewirkt. Derartige Kupplungen bzw. Bremsen sind bekannt. Diesen haftet jedoch insbesondere
bei Verwendung inkompressibler Druckflüssigkeiten der Nachteil an, daß der ringförmige
Elastikbalg nicht mit Sicherheit in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, wenn der
Flüssigkeitsdruck abfällt. Die Druckflüssigkeit hält selbst nach der Entspannung
einen Gegendruck in dem ringförmigen Elastikbalg aufrecht, der in vielen Fällen
nicht durch die Elastizität des gummiartigen Materials des Balgs überwunden werden
kann. Ferner bewirkt im Fall eines sich ausdehnenden ringförmigen rotierenden Elastikbalgs
die Zentrifugalkraft, daß der Balg in seinem radial nach außen ausgedehnten Zustand
verbleibt. Auf Grund dieses Umstandes greift der Balg also auch nach dem Auskuppeln
in nachteiliger Weise weiterhin an der betreffenden Reibfläche der Kupplung oder
Bremse an.
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Weiterhin ist eine Kupplung bzw. Bremse bekannt, bei der um den Außenumfang
des Elastikbalgs herum eine Metallfeder gelegt ist, an der einzelne Reibbeläge angeordnet
sind. Durch diese Feder wird zwar beim Auskuppeln der Elastikbalg zusammengedrückt,
durch die getrennte Anordnung von Balg und Feder sowie einzelner Reibsegmente ist
diese Konstruktion jedoch sehr kompliziert.
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Ferner ist es bei Kupplungen an sich bekannt, sinusförmige Metallfedern
in einer Zylinderfläche in Gummiteilen einzuvulkanisieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung oder Bremse
zu schaffen, bei der die Rückkehr des Elastikbalgs in seinen normalen, nicht ausgedehnten
Zustand, sobald der Innendruck abgefallen ist, auch bei Verwendung von Druckflüssigkeit
gewährleistet wird, ohne den Aufbau der Kupplung durch Anordnung von mit dem Elastikbalg
nicht als einheitliches Ganzes verbundene Teile zu komplizieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der verstärkten
Außenwand des Elastikbalgs längs einer zur Kupplungsachse koaxialen Zy-
linderfläche
mindestens eine in Umfangsrichtung etwa sinusförmig gewundene Metallfeder in der
Nähe der Gewebeeinlagen in dem gummiartigen Material einvulkanisiert ist.
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Die Erfindung wird in der Kombination dieser Merkmale gesehen. Weitere
Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
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An Hand einiger in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt
durch eine Kupplung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt durch den
ringförmigen Elastikbalg der Kupplung in F i g. 1 entlang der Linie 2-2 in
F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F
i g. 2, F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer sinusförmig gewundenen
Feder, die in dem ringförmigen Elastikbalg gemäß der Erfindung einvulkanisiert ist,
F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 3, wobei gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung ein sinusförmig gewundener Federdraht einen längliehen
Querschnitt hat, und F i g. 6 eine vergrößerte perspektivische Teilansieht
des Federdrahts in dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist eine Kupplung gezeigt, bei der ein durch Druck ausdehnbarer Elastikbalg
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dazu geeignet ist, eine Kupplung zwischen einem rotierenden antreibenden
Teil 11 und einem angetriebenen Teil 12 hervorzurufen.
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Das Antriebsteil 11-- ist eine Nabe, die durch irgendeine geeignete
Kraftquelle angetrieben wird. Ein ringförmig geflanschtes Bördelglied
13 ist auf dem antreibenden Teil 11 mit Hilfe eines geflanschten
Anpassungsrings
14 und einer Anzahl von Schrauben und Muttern 15 befestigt.
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Der ringförmige Elastikbalg 10 besteht aus einem äußeren Glied
10a, das auf seiner in radialer Richtung innenliegenden Seite an dem Bord
13 anvulkanisiert ist, sowie aus einem inneren Rohr 10 b. Der Elastikbalg
besteht aus durch Gewebe verstärktem, vulkanisiertem Weichgummi oder einem anderen
elastomeren oder gummiartigen Material, das äquivalente Eigenschaften der Deformierbarkeit
und Elastizität aufweist.
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Ein oder mehrere Einlässe bzw. Auslässe 16
sind für den Durchtritt
eines Druckmediums in dem Innenraum des inneren Rohrs 10b oder für das Ventilieren
des Druckmediums vorgesehen. Dieses Druckmedium kann beispielsweise komprimierte
Luft oder eine geeignete Flüssigkeit sein. Wenn ein derartiges Medium in den Elastikbalg
hineingedrückt wird, wird der Balg radial nach außen in kuppelnden Eingriff mit
der radial nach innen weisenden Oberfläche 12a des angetriebenen Teils 12 ausgedehnt.
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Wie in F i g. 1 dargestellt ist, weist der Elastikbal-10 eine
äußere Wand 17 auf, die sowohl in radialer als auch in axialer Richtung verhältnismäßig
dick ist. Die Außenfläche 17' dieser Wand ist von Seite zu Seite bzw. hochkant
im wesentlichen flach ausgebildet. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel kann
die in radialer Richtung außenlie-ende Oberfläche 17' dieser Außenwand mit
einem C
C Creeigneten Reibungswiderstand an der Innenseite des an-etriebenen
Teils 12 angreifen, wenn der Elastikbalg ausgedehnt wird. Es ist jedoch zu bemerken,
daß auch Schleifschuhe od. dgl. auf der Außenseite des Elastikbalgs angeordnet werden
können, um an dem angetriebenen Teil 12 anzugreifen.
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In die Außenwand 17 des Elastikbalgs sind eine oder mehrere
sinusförmig gewundene Metallfedern einvulkanisiert, um die Selbstrückkehr der radial
nach innen führenden Konstruktion des Balgs zu gewährleisten, wenn der Druck in
dem Balg abgebaut wird.
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Wie in den F i g. 1 bis 4 dargestellt ist, sind zwei derartige
ringförmige federnde Metalldrähte 20 und 21, die sinusfönnig gewunden sind, in die
Außenwand 17 des Elastikbalgs eingebettet und darin in axialer Richtung voneinander
getrennt angeordnet. Wie am besten aus F i g. 4 ersichtlich ist, ist die
Feder 20 in der Endansicht ein Ring, der eine Reihe von in Umfangsrichtung getrennt
voneinander angeordneten, länglichen geraden Segmenten 20 a, 20 b,
20
c usw. aufweist, die durch abgerundete Enden 20 d# 20 b', 20 c' usw.
miteinander verbunden sind, die sich in abwechselnder Folge an den gegenüberliegenden
axialen Enden der Feder befinden. Die länglichen geraden Segmente 20a,
20b, 20c
usw. der Feder erstrecken sich parallel zu der Achse der Kupplung,
während sich die abgerundeten Enden 20a" 20b', 20c' usw. im wesentlichen entlang
des Umfangs der Kupplung erstrecken. Die gegenüberliegenden Enden der Feder sind
miteinander verbunden. Deshalb erstreckt sich die gesamte Feder in Längsrichtung
entlang eines sinusförinigen Wegs ringförmig um die Achse des Elastikbalgs. Wie
in F i g. 1 dargestellt ist, ist jede Feder so nahe wie möglich der Verstärkung
10 c durch Gewebe an der in radialer Richtung innenliegenden Seite der Außenwand
17 des Elastikbalgs angeordnet. Die andere Feder 21 ist genau wie die Feder
20 ausgebildet und in axialer Richtung in einem kleinen Abstand davon in der Außenwand
17 des Elastikbalgs angeordnet, wie in F i g. 1 dargestellt ist.
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Vorzugsweise erstrecken sich die beiden Federn 20 und 21 zusammen
durch den größeren Teil der axialen Länge der Außenwand des Elastikbalgs.
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Wie in F i g. 3 dargestellt ist, weist jede Feder einen Draht
mit rundem Querschnitt auf.
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Jede Feder ist in die Außenwand 17 des Elastikbalgs einvulkanisiert,
so daß sie eng und fest entlang ihrer Oberfläche und entlang ihrer gesamten Länge
mit dem gummiartigen Material dieser Wand des Balgs verbunden ist.
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Wie bereits erwähnt wurde, erstreckt sich jedes der geradlinigen Federelemente
20 a, 20 b, 20 c usw. parallel zur Achse des Elastikbalgs, während
die abgerundeten Enden 20 a', 20 b, 20 e' usw. sich im allgemeinen
entlang dem Umfang erstrecken. Die Z, Creradlinigen Elemente jeder Feder trennen
die Teile des Gummis, die innerhalb aufeinanderfolgender Schleifen dieser Feder
angeordnet sind. Dies besagt, daß das gummiartige Material der Außenwand
17
des Balgs durch diese geradlinigen Elemente der Federn in aufeinanderfolgende
Teile 17 a, 17 b, 17 c
usw. (F i g. 2)
mit relativ kurzen Umfangsabmessungen unterteilt ist. Es wurde festgestellt, daß
diese Konstruktion die Rückfederung oder die selbständige Rückholwirkung des Elastikbalgs
aus seinem ausgedehnten Zustand nach dem Druckabfall in dem Balg ganz erheblich
begünstigt.
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Es wird angenommen, daß diese erheblich verbesserte Rückfederung in
folgender Weise erklärbar ist: Wenn der Elastikbalg aufgebläht ist, hat dies zur
Folge, daß sich die sinusfönnig gewundenen Federn 20 und 21 durch eine Längsstreckung
(d. h. in Umfangsrichtung der Kupplung) radial nach außen bewegen. Diese
Federn wirken der sie ausdehnenden Kraft entgegen. Deshalb hemmen sie die unmittelbar
angrenzenden, in Umfangsrichtung verlaufenden kurzen Teile 17 a,
17 b, 17 c usw. des gummiartigen Materials der Außenwand
17 des Elastikbalgs, die zwischen ihre aufeinanderfolgenden geraden Segmente
20 a, 20 b, 20 c eingeschlossen sind, an einer radial nach außen gerichteten
Bewegung. Folglich spannt die radial nach außen gerichtete Deformation, die in diesen
Teilen der Außenwand 17 des Balgs stattfindet, wenn der Elastikbalg aufgebläht
wird, diese mehr als es der Fall wäre, wenn keine Federn 20 und 21 vorhanden wären.
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Gummi oder gummiartiges Material schnellt in den normalen, nicht gestörten
Zustand mit einer Kraft zurück, die proportional dem Betrag ist, um den das Material
gestreckt ist. Da der größte Teil der in Umfangsrichtung erfolgten Deformation oder
Ausdehnung der Außenwand 17 in den in Umfangsrichtung kurzen Teilen 17a,
17b, 17c usw. des gummiartigen Materials auftritt, ist die Dehnung dieser
Teile prozentual viel größer als dies der Fall wäre, wenn das gummiartige Material
der Außenwand des Elastikbalgs kontinuierlich und ununterbrochen aus-ebildet wäre.
Deshalb ist die Rückholkraft der Außenwand 17 des Elastikbalgs entsprechend
größer.
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Diese Eigenschaft ist sehr vorteilhaft, insbesondere wenn der Elastikbalg
durch eine inkompressible Druckflüssfgkeit ausgedehnt wird. In einem
derartigen
Fall bewirkt die Flüssigkeit die Aufrechterhaltung eines Innendrucks in dem Elastikbalg,
die der sofortigen Rückkehr des Balgs in seinen nicht ausgedehnten Zustand entgegenwirkt.
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Ferner bewirkt im Falle eines ständig rotierenden ringförmigen Elastikbalgs,
der sich radial ausdehnt, wie in F i g. 1 gezeigt ist, die Zentrifugalkraft
die Aufrechterhaltung des ausgedehnten Zustands nach dem Abbau des Innendrucks.
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Selbst wenn diese beiden Umstände vorliegen, gewährleistet die Erfindung
die sofortige Rückkehr des Elastikbalgs in seinen nicht ausgedehnten Zustand, weil
eine verstärkte rücktreibende Kraft in der Außenwand des Balgs erzeugt wird.
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Die F i g. 5 und 6 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel,
bei dem der Federdraht 30, der in die Außenwand 17 des Elastikbalgs
einvulkanisiert ist, an Stelle eines runden einen länglichen Querschnitt aufweist.
Die größere Querschnittsabmessung des Federdrahts erstreckt sich im wesentlichen
in radialer Richtung im Hinblick auf den ringförmigen Balg. Bei dieser Anordnung
ist eine größere radiale Dicke zwischen angrenzenden geradlinigen Elementen jedes
sinusförmigen Federdrahts eingeschlossen. Dadurch wird die rücktreibende Kraft des
Elastikbalgs weiter begünstigt.
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Während die Erfindung im Zusammenhang mit ihrer Anwendung auf -eine
sich radial ausdehnende Kupplung beschrieben wurde, ist sie auch auf Bremsen dieser
Art sowie auf Kupplungen oder Bremsen, die sich nach innen verengen, und auf andere
Einrichtungen anwendbar, bei denen eine verbesserte selbsttätige Rückholwirkung
des Elastikbalgs oder des betreffenden Teils erwünscht ist.