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Druckmittelbetätigte Kupplungs- und Bremsvorrichtung Die Erfindung
betrifft eine druckmittelbetätigte Kupplungs- und Bremsvorrichtung mit einer treibenden
Welle, einer Lamellenkupplung an einem Ende der treibenden Welle zum Anschluß dieser
Welle an eine getriebene Welle bei eingerückter Kupplung, einer der treibenden Welle
zugeordneten und im axialen Abstand von der Kupplung angebrachten Lamellenbremse,
einem die getriebene Welle umgebenden und zwischen der Kupplung und der Bremse angeordneten
ringförmigen Kolben, einem den Kolben umgreifenden Zylinder mit beidseitig des Kolbens
angeordneten Stirnwänden, die je einen Druckraum begrenzen, und Zuführungen
für Druckmittel in die Druckräume an beiden Seiten des Kolbens zur wahlweisen Betätigung
der Kupplung oder der Bremse.
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Eilne derartige Kupplungs- und Bremsvorrichtung ist an sich bekannt
(USA.- Patentschrift 2 966 245). Die bekannte Vorrichtung dieser Art
verwendet kein Hauptgehäuse, das aber andererseits notwendig sein kann, wenn die
Vorrichtung als solche nicht frei liegen soll und/oder eine Ölfüllung vorgeskhen
werden muß. Außerdem besitzt sie den Nachteil, daß eine große Zahl von Befestigungsmittel
und Verbindungsmittel verwendet wird, um die verschiedenen Elemente der Kupplungs-
und Bremsvorrichtung in zusammengebautem Zustand zu halten, wobei insbesondere Schrauben
und eine Anzahl von Ringen in Frage kommen. Das macht es erforderlich, daß beim
Auseinanderbauen der Kupplungs- und Bremsvorrichtung alle diese Mittel gelöst und
auseinandergebaut werden müssen, was eine schwierige Arbeit darstellt, wobei sich
auch beim Zusammenbau der Vorrichtung entsprechende Arbeitszeiten ergeben.
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Das vorzugsweise Anwendungsgebiet solcher Kupplungs- und Bremsvorrichtungen
sind Werkzeugmaschinen, bei denen verhältnismäßig häufige Wartungen der Vorrichtung,
die ein zumindest teilweises Auseinanderbauen und Wiederzusammenbauen, erforderlich
machen, notwendig ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kupplungs- und Bremsvorrichtung
anzugeben, die leicht zum Einwechseln von Teilen oder für andere Reparaturarbeiten
ausgebaut werden kann, obgleich sie ein alle Teile umschließendes Hauptgehäuse aufweist.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Der Ringkolben ist auf der getriebenen Welle axial beweglich angeordnet und mit
einem sich zu beiden Seiten erstreckenden, die getriebene Welle unmittelbar umgebenden
Ringflansch versehen, wobei die Länge des Ringflansches so gewählt ist, daß bei
Axialbewegung des Ringkolbens die Kupplungs- oder Bremsbetätigung wechselseitig
erfolgt; b) der Zylinder wird in einem Hauptgehäuse mittels Stützen mit bogenförinigen
Nuten axial und radial gehalten, während die Sicherung gegen Verdrehen unmittelbar
durch von außen durch das Hauptgehäuse geführte, in den Zylinder eingeschraubte
Mittel erfolgt, wobei die freie axiale Verschiebbarkeit des Zylinders zum Zwecke
der Demontage durch Lösen der eingeschraubten Mittel und Verdrehen des Zylinders
um 90',
wodurch am Zylinder angeordnete Umfangsausschnitte in eine mit den
Stützen korrespondierende Stellung gebracht werden, ermöglicht wird; c) das Hauptgehäuse
weist an einer seiner Seiten, in die die Wellen eingeführt sind, eine kreisförinige
Öffnung auf, durch die sich ein gegenüber dem Hauptgehäuse versperrtes Brems-und
Lagerteil erstreckt, wobei der Durchmesser der kreisförinigen Öffnung so groß ist,
daß sich die gesamte Kupplungs- und Bremsvorrichtung durch diese Öffnung ein- und
ausschieben läßt.
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Der durch die Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist vor
allem in der leichten Auswechselbarkeit der in einem Hauptgehäuse angeordneten Kupplungs-
und Bremsvorrichtung zu sehen.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, statt
besondere, eingeschraubte Mittel zur Sicherung des Zylinders zu verwenden. Hierzu
die ohnehin erforderlichen Druckmittelzuführungsleitungen
zu benutzen,
die dann mit Gewinde versehene Enden aufweisen, so daß sie in der erforderlichen
Weise eingeschraubt werden können.
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Das Hauptgehäuse ermöglicht, wie eingangs ausgeführt, die gesamte
Vorrichtung unter Kühlöl zu halten. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindun.-
besteht deshalb auch darin, daß das Hauptgehause Kühlöl enthält und eine Kühlschlange
in dem Gehäuse in das öl eingetaucht ist, welche dafür sorgt, daß das Kühlöl
seine ihm vorgegebene Temperatur nicht überschreitet.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht im Längsschnitt durch eine
druckmittelbetätigte Kupplungs- und Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung, F i
g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1
und F i
g. 3 eine abgebrochene Schnittansicht längs der Linie 3-3 der F i
g. 2.
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In den Figuren ist die dort dargestellte druckmittelbetätigte Kupplungs-
und Bremsvorrichtung mit 10 bezeichnet und besitzt eine getriebene Welle
12, die von einem Ende eines Hauptgehäuses 14 vorsteht, sowie eine treibende Welle
16, die ihrerseits an einem Antriebsmotor 18 angeschlossen ist. Die
treibende Welle 16 besitzt einen tassenförmigen Körper 20, welcher in einen
verlängerten Ansatz 22 übergeht, wobei der Tassenkörper an die treibende Welle
16 über Kopfschrauben 24 derart angeschlossen ist, daß keine relative Axialbewegung
möglich ist. Der Tassenkörpar 20 weist ein inneres Kugellager 26 auf, welches
ein inneres Ende der getriebenen Welle 12 in Flucht mit der treibenden Welle
16 abstützt.
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Der Tassenkörper 20 besitzt ferner eine Anzahl von im Abstand angeordneten
Ausnehmungen oder Ausschnitten 28 auf dem Umfang eines ringförrnigen Flansches
30, und die Ausnehmungen nehmen Vorsprünge 32 auf treibenden Kupplungslamellen
34 auf. Die treibenden Lamellen 34 drehen sich ständig mit dem Tassenkörper 20 infolge
des Zusammenwirkens der Vorsprünge 32 und der Ausnehmungen 28. Eine
Anzahl von getriebenen Kupplungslamellen 36 ist zwischen den treibenden Kupplungslamellen
34 angeordnet und an die getriebene Welle mit Hilfe eines Keiles 38 angeschlossen.
Die Lamellen 34 und 36
können sich frei gegeneinander drehen, wenn sie nicht
zum gegenseitigen Kupplungseingriff gegen einen kreisförn-iigen Stützring durch
eine Druckscheibe 42 zusammengepreßt werden. Lamellenkupplungen dieser allgemeinen
Ausbildung sind an sich bekannt und bilden für sich daher keinen Teil der Erfindung.
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Die Druckscheibe 42 weist einen ringförinigen Lagerflansch 44 auf,
der ein infolge eines Preßsitzes am Flansch 44 gehaltenes Drucklager 46 mit einem
Außenring 48 und einem Innenring 50, der im Ab-
stand von der getriebenen
Welle 12 liegt, besitzt. Wenn das Drucklager sich nach links in F i g. 1
als Folge einer auf die Innenbahn 50 ausgeübten Kraft bewegt, so bewegt sich
die Druckscheibe 42 und übt eine die Lamellen 34 und 36 einrückende Kraft
aus, welche sie zusammen und gegen den Stützring 40 führt. Die Lamellen 34 und
36 drehen sich dann gemeinsam, und die treibende und getriebene Welle sind
gekuppelt.
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Die Vorrichtung weist ferner eine Zylinderkolbenanordnung
52 auf. Der Zylinder besteht aus einer Endplatte 56 und aus einem
Zylindergehäuse 58 und ist als solcher mit 54 bezeichnet. Gedäß der Darstellung
nach F i g. 1 werden diese Teile mit mehreren Schrauben 59 zusammengehalten
und weisen miteinander zusammenwirkende Ausschnitte 60 auf, welche im Ergebnis
einen ununterbrochenen Gang darstellen, so daß der Zylinder 54 in dem Hauptgehäuse
14 mittels Stützen 62 mit bogenförmigen Nuten 66 axial und radial
gehalten werden kann. Im einzelnen weist der Zylinder fin Abstand voneinander angebrachte
Bogenvorsprünge 64 auf. Diese Vorsprünge sind kürzer als 900, und die Stützen
62 sind dementsprechend so gemessen, daß in einer verdrehten Stellung die
Vorsprünge aus den mitwirkenden Nuten 66 in den Stützen 62 freikommen,
während in einer weitergedrehten Stellung die Vorsprünge zum Eingriff gebracht werden
und miteinander zusammenwirken, um eine genau festgelegte Längsstellung der gesamten
Kupplungs- und Bremsvorrichtung herzustellen. Ist einmal die Längsstellung der Anordnung
bezüglich des Gehäuses 14 festgelegt, so läßt sich die Umfangsorientierung der Teile
in beliebiger Weise einrichten, indem der Druckmittelzylinder gegen Drehbewegung
durch eingeschraubte Mittel festgelegt wird.
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In der Zeichnung ist nicht dargestellt, daß die Sicherung gegen Verdrehungen
durch beliebige eingeschraubte Mittel erfolgen kann. Dargestellt ist eine besonders
praktische Ausführungsform, gemäß der sich der Druckmittelzylinder gegen Verdrehen
gegenüber dem Gehäuse 14 durch die Druckmittelzuführungsleitungen 68 und
70 hält (F i g. 3). Diese Druckmittelzuführungsleitungen sind ohnehin
erforderlich, um beiden Seiten des Zylinders 54 Druckmittel zuzuführen und können
dann, wie dargestellt, dazu benutzt werden, den Zylinder hinsichtlich seiner Umfangsorientierung
im Gehäuse 14 festzulegen. Die Druckmittelzuführungsleitungen 68 und
70 verlaufen deshalb durch Bkrungen 72 und 74 im Hauptgehäuse 14 und
durch eine der Stützen 62, hinter der sie in abgesetzte Ausnehmungen
76 und 78 in den Teil 58 bzw. 56 eingeschraubt sind.
Geeignete Aussparungen werden in die die Zylinderanordnung aufbauenden Teile eingebohrt,
so daß die Zuführungsleitungen in die rechten und linken Seiten des Zylinders 54
münden, und die Aussparungen, über welche Druckmittel den gegenüberliegenden Seiten
des Zy-
linders zugeführt oder von diesen abgeführt wird, sind mit
80 und 82 bezeichnet.
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In dem Zylinder 54 sitzt ein ringförmiger Kolben 84, der T-förmig
im Längsschnitt ausgebildet ist und einen ringförmigen Kolbenkörper 86 sowie
einen parallel zu der getriebenen Welle 12 verlaufenden Ringflansch 88 aufweist,
und der Flansch bildet im Ergebnis eine Wandung des Zylinders, in welchem er arbeitet.
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Der Kolben 86 wird gegen Druckmittel im Zylinder 54 durch einen
Radialdichtring 90 abgedichtet, während der Ringflansch 88 gegen die
benachbarten Teile der Zylinderanordnung 56 und 58 über Dichtringe
92 und 94 abgedichtet ist. Die drei Dichtringe verhindern den übertritt von
Druckmittel von jeder Seite des Zylinders in die andere oder längs des Ringflansches.
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Ein Betätigungsmittel, beispielsweise Luft, wird dem Zylinder 54 über
die Druckmittelzuführungsleitungen 68 und 70 aus einer Zuführungsleitung
96,
die durch ein geeignetes Ventil gesteuert sein kann, zugeleitet. Ein von
Hand betätigtes Vierwegeventi)
98 ist schematisch dargestellt;
wenn das Ventil 98
gedreht wird, um Luft in die Leitung 68 einzuspeisen,
ist die Leitung 70 mit einer Entlüftung 100 verbunden.
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In dieser Weise drückt bei Zuführung von Druckmittel in die rechte
Seite des Zylinders 54 dieses den Ringkolben 86 und den Ringflansch
88 nach links, während die Luft von der linken Seite des Zylinders über die
Entlüftung 100 ausgestoßen wird. Bewegt sich der Kolben 84 in dieser Richtung,
so drückt der Ringflansch 88 auf den Innenring 50 des Lagers 46, bewegt
dadurch die Druckscheibe 42 und preßt die Kupplungslamellen 44 und 46 zusammen,
um die treibende Welle 16, den Tassenkörper 20 und die getriebene Welle 12
in die eingerückte Kupplungsstellung zu bringen.
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Die beschriebene Vorrichtung weist außerdem eine Bremse auf, die als
Lamellenbremse ausgebildet ist. Diese Bremse ist allgemein mit 102 bezeichnet und
besitzt eine Anzahl von ringförmigen Bremslamellen 104, welche mit der getriebenen
Welle 12 wegen des Vorhandenseins eines Keiles 106 umlaufen, sowie mehrere
dazwischenliegende, feste Bremslamellen 108, die mit ihren Vorsprüngen
110 in am Umfang eines festen Brems- und Lagerteils 114 im Abstand voneinander
angeordneten Ausnehmungen 112 ragen. Dieser Brems- und Lagerteil 114 besitzt einen
Dekkelflansch 116, welcher auf einem Ende des Gehäuses 14 mit mehreren Maschinenschrauben
118 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel verschraubt ist. Selbstverständlich
kann die Versperrung dieses Brems- und Lagerteils 114 auch auf andere Weise erfolgen.
Die Bremslamellen 104 und 108 sind frei gegeneinander verdrehbar, bis sie
zum gegenseitigen Reibungsschluß mit der Druckplatte 122 verbracht werden, die die
Lamellen zusammen und gegen die Stützplatte 120 preßt. Die Stützplatte 120 hält
sich in ihrer Stellung über einen Abstandshalter 124, der sich auf einem Traglager
126, das im festen Bremsteil 114 angebracht ist, abstützt, und die Druckplatte
122 kann sich längs der Welle 12 bewegen.
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Die Bewegung der Druckplatte 122 und die Betätigung der Bremse erfolgen
mit dem Eintritt von Luft durch die Leitung 70 in die linke Seite des
Zy-
linders 54; dadurch wird der Ringkolben 86 nach rechts gedrückt,
und der längsverlaufende Ringflansch 88 drückt auf die Druckplatte 122, verschiebt
diese nach rechts und bringt die Bremskraft auf die Lamellen 104 und 108
auf. Die Bremskraft hält die Welle 12 sofort an. Zum Zeitpunkt des Auflegens der
Bremse ist die getriebene Welle 12 bereits von der treibenden Welle 16 abgekuppelt,
weil die Berührung zwischen dem Ringflansch 88 und dem Lager 46 durch die
Bewegung des Ringflansches unterbrochen worden ist, so daß kein Druck mehr zwischen
den Kupplungslamellen 34 und 36 aufgebracht wird. Die getriebene Welle 12
kann folglich außer Betrieb gesetzt und wegen der niedrigen Trägheitsmomente dieser
Teile schnell angehalten werden. Die Verwendung von Luft an beiden Seiten des Kolbens
86 macht sonst übliche Federn, welche entweder für die Kupplung oder die
Bremse oder für beide Elemente notwendig sind, entbehrlich.
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Vorzugsweise ist das Hauptgehäuse 14 wenigstens teilweise mit Kühlöl
gefüllt, so daß das Hauptgehäuse an jeder Seite um die getriebene und treibende
Welle mit öldichtungen 128 und 130 abgedichtet ist. Gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel, bei dem eine Kühlölfüllung für das Hauptgehäuse 14 vorgesehen
ist, befindet sich in dem Hauptgehäuse eine Kühlschlange 132, welche in das
Kühlöl eintaucht. Diese Kühlschlange hält die Temperatur des Kühlöls auf der gewünschten
Höhe und führt die bei der Betätigung der Lamellenkupplung und der Lamellenbremse
auftretende Wärme ab. Die Wärme der Lamellen wird unmittelbar an das über die laufenden
Teile geschleuderte öl abgegeben, und hierzu wird das öl in dem Hauptgehäuse
auf solcher Höhe gehalten, daß der Umfang des Flansches 30 und der Flansch
44 eintauchen. Die Drehung der Teile schleudert dann das öl über die gesamte
Anordnung.
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Wie ohne weiteres ersichtlich, ist die vorstehend im einzelnen beschriebene
und in den Figuren dargestellte Kupplungs- und Bremsvorrichtung besonders schnell
auseinander- und wieder zusammenzubauen, so daß ein leichter Zugang bei Reparaturen
oder beim Einwechseln von Kupplungslamellen 34, 36, Bremslamellen 104 und
108 oder zur Erneuerung der Dichtungen in dem Druckmittelsystern möglich
ist.
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Zu diesem Zweck werden die Schrauben 118 entfernt, so daß der
Außenflansch 116 vom Gehäuse 14 freikommt. Der Deckel des Hauptgehäuses 14
kann erforderlichenfalls entfernt werden. Hierauf werden die Druckmittelzuführungsleitungen
68 und 70 von den abgesetzten Ausnehmungen 76 und
78 gelöst und zurückgezogen. Die gesamte innere Anordnung kann nunmehr um
901 gedreht werden, so daß die Vorsprünge 64 die bogenförmigen Nuten
66 in den am Gehäuse verbleibenden Stützen 62 freigeben. Die Kupplungs-
und Bremsvorrichtung kann dann vom Hauptgehäuse durch die öffnung an der gemäß dem
dargestellten Ausführungsbeispiel rechten Seite abgezogen werden. Ist es erforderlich,
den Tassenkörper20 abzuziehen, so kann dieser in an der treibenden Welle
16 angebrachtem Zustand verbleiben. Bedarf jedoch das Lager 26 einer
Erneuerung, so müssen die Kopfschrauben 24 aus der Motorantriebswelle entfernt werden,
damit sämtliche Teile, einschließlich des Tassenkörpers, abgezogen werden können.
Ist die Kupplungs- und Bremsvorrichtung einmal aus dem Hauptgehäuse 14 entfernt,
so ist damit jeder ihrer Teile zur Reparatur oder zum Auswechseln zugänglich.