DE1255404B - Sicherheitsbremskupplung, insbesondere fuer Webstuehle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND -Int. Cl.:

. F16d

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Deutsche KL: 47 c - 8

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

1255 404
E 28483 XII/47 c
8. Januar 1965
30. November 1967
6. Juni 1968

Auslegetag:
Ausgabetag:
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremskupplung, insbesondere für Webstühle mit einer in den Antrieb eingeschalteten Reibungskupplung, die mit einer Reibungsbremse zur Verkürzung der Stillsetzzeit in Verbindung steht, mit einem axial verschiebbaren Übertragungsteil, der mit einer unter der Kraft einer Feder stehenden Reibfläche der Bremse und mit einer Reibfläche der Kupplung in Wirkverbindung gebracht werden kann, wobei gegen die Reibfläche der Kupplung ein axial verschiebbares Antriebsrad andrückbar ist.

Eine derartige Sicherheitsbremskupplung ist bekannt. Bei ihr dient das axial verschiebbare Antriebsrad als das eine Teil der Kupplung. Diese Sicherheitsbremskupplung wird an Webstühlen angewandt. Sie hat den Nachteil, daß die verwendete Feder für das Andrücken der Reibfläche der Bremse gegen die Bremsscheibe sehr stark ausgebildet sein muß, damit ein schnelles Bremsen erfolgt, welches bei Webstühlen unbedingt erforderlich ist. Die starke Feder macht sich bei einem erneuten Anlaufenlassen der Maschine unangenehm bemerkbar. Denn durch die starke Feder, welche beim Einkuppelvorgang noch stärker gespannt ist und dabei noch größere Kräfte entwickelt als beim Bremsvorgang, wird ein sehr hartes, plötzliches und ruckartiges Einkuppeln erreicht. Ein derartiges hartes, ruckartiges Einkuppeln ist aber gerade Bei Webstühlen unerwünscht, bei denen eine harte plötzliche Bremsung notwendig ist, hingegen beim Anlaufen der Maschine ein möglichst weiches und langsames Einkuppeln erwünscht ist.

Aus diesem Grunde lösen viele neuere schützenlose Webstühle das Problem des augenblicklichen Abstellens durch eine hocheffektive Bandbremse, die die Maschine in einem Bruchteil einer Sekunde zum Stillstand bringt. Diese Bremse kann aber nicht direkt mit einem Kupplungsmechanismus verbunden werden. Daher wird die Steuerung der Bremse selbsttätig und nicht in Zusammenhang mit der Kupplung gelöst, was die Maschine kompliziert macht.

Bekannt ist auch eine Reibungskupplung oder Bremse, bei welchen die Reibungshaftung durch einen axialen Druck erhöht wird, welcher von einem schrägverzahnten Ritzel abgeleitet wird. Und zwar ist hier zwischen der Reibscheibe und dem Ritzel eine Feder angeordnet, welche die auf einer Achse angeordneten Teile — Ritzel und Reibscheibe — bei deren Verschiebbarkeit in Achsrichtung auseinanderdrückt. Die beiden Teile — Ritzel und Reibscheibe — sind auf der Achse drehfest angeordnet. Auch hier wird eine starke Feder benötigt, damit ein ausreichender Bremseffekt vom Beginn des Bremsens an erzielt wird. Dieser Sicherheitsbremskupplung,
insbesondere für Webstühle

Patentiert für:

ELITEX,

Sdruzeni podnikü textilniho strojirenstvi,

Liberec (Tschechoslowakei)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Junius, Patentanwalt,

Hannover, Abbestr. 20

Als Erfinder benannt:

Vladimir Svaty,

Miloslav Otta,

Jan Bilek, Liberec (Tschechoslowakei)

Beanspruchte Priorität:

Tschechoslowakei vom 24. Januar 1964 (408)

Bremseffekt erhöht sich im Laufe der Zeit, weil beim Einsetzen des Bremsens lediglich der Federdruck an der Reibscheibe wirksam ist, und zwar der Federdruck der weitgehend entspannten Feder, während im Laufe des Bremsvorganges infolge der Schrägverzahnung das Ritzel in Richtung auf die Reibscheibe zu bewegt wird, wenn die Maschinenaggregate in geeigneter Weise an die Achsen angeschlossen sind, wodurch sich die Feder spannt und damit den Bremsdruck erhöht. Bei dieser Einrichtung läßt sich zwischen Ritzel und Reibscheibe eine Zahnkupplung mit Schrägzähnen einschalten, deren Zahnstellung so flach gewählt ist, daß keine erhebliche Axialdruckkomponente erreicht wird. Dieses ist wesentlich, wenn man am Ritzel stark schrägverzahnte Zähne zur Geräuschdämpfung haben möchte, aber keine erhebliche Axialdruckkomponente gebrauchen kann. — Für Webstühle kann eine derartige Reibungskupplung und Bremse nicht angewandt werden, weil eine derartige Bremskupplung nicht ein sofortiges Abbremsen gewährleistet. Denn das Bremsen setzt bei den hier verwandten Arbeitsmitteln — einer Schrägverzahnung und einer zwischen Schrägverzahnung

und Reibscheibe angeordneten starken Feder — erst eine Weile nach dem Fassen der Bremsbeläge richtig ein, nämlich dann, wenn sich das schrägverzahnte

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Ritzel beim Bremsen axial unter Spannen der Feder gegen die Bremsscheibe bewegt. Für Webstühle ist ein derartiges Bremsen nicht zulässig, hier ist ein sofortiges Bremsen notwendig. Für Webstühle eignet sich diese Bremskupplung aber auch deshalb nicht, weil das Einkuppeln nicht weich genug erfolgt.

Die vorliegende Erfindung schafft eine insbesondere für Webstühle geeignete Sicherheitsbremskupplung, welche sich durch ein sehr hartes sofortiges Abbremsen und ein weiches Einkuppeln bei einem Anlauf der Maschine auszeichnet.

Die Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Weise ein schrägverzahntes Zahnradpaar zum Verstärken der Bremskraft vorgesehen ist und daß das verschiebbare Ubertragungsteil mit dem einen .schrägverzahnten Zahnrad und der Bremsscheibe fest verbunden ist, so daß der Bremsvorgang hauptsächlich von der getriebenen Seite beeinflußt wird.

Die Sicherheitsbremskupplung der Erfindung gewährleistet ein außerordentlich schnelles und hartes Abbremsen durch die feste Verbindung der Bremsscheibe mit dem schrägverzahnten Zahnrad. Die Feder kann hierbei sehr schwach ausgebildet sein. Beim Bremsvorgang dient sie lediglich zum Heranschieben der Bremsscheibe an den Bremsbelag. Sobald die Bremsscheibe an den Bremsbelag herangeschoben ist und nur eine leichte Verzögerung der Bremsscheibe eintritt, wird durch den Einfluß der Trägheitskräfte der getriebenen Seite das schrägverzahnte Zahnrad mit großer Kraft in Richtung auf den Bremsbelag verschoben, so daß die mit dem schrägverzahnten Zahnrad fest verbundene Bremsscheibe sofort nach dem Einsetzen des Bremsens mit großer Kraft gegen den Bremsbelag gedruckt wird. Beim Einkuppeln bei einem erneuten Anlaufen der Maschine wird hingegen das schrägverzahnte Zahnrad infolge der Trägheitskräfte des getriebenen Teiles in der entgegengesetzten Richtung verschoben, wodurch ein außerordentlich weiches Einkuppeln erreicht wird, welches durch die Möglichkeit des Einsatzes einer schwachen Feder noch verstärkt wird.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Aufrißschnitt durch die Sicherheitsbremskupplung in Antriebsstellung,

F i g. 2 einen Aufrißschnitt durch die Sicherheitsbremskupplung in der Bremsstellung,

F i g. 3 einen schematischen Anblick der Kupplungsvorrichtung,

F i g. 4 ein Diagramm der Kräfteverteilung in den Zähnen der schrägen Verzahnung des Kleinrades,

F i g. 5 ein Diagramm des resultierenden Bremsmoments der Kupplung, in Abhängigkeit von der Größe des Schrägungswinkels der Zähne.

Die Sicherheitsbremskupplung ist auf einem zylindrischen Zapfen 1, der mit dem einen Ende fest im Maschinenrahmen 2 gelagert ist, angeordnet. Der zylindrische Zapfen 1 besitzt im mittleren sich an die Lagerstelle anschließenden Teil 3 einen größeren Durchmesser als im Lager und endet in einer Absetzung kleineren Durchmessers 4. Der letzte Teil der Absetzung 4 trägt ein Schraubengewinde 5, auf das eine Mutter 6 aufgeschraubt ist.

Auf dem Zapfenteil 3 größeren Durchmessers sitzt axial verschiebbar einerseits das Kleinrad 7 mit schräger Verzahnung, andererseits ist ein Lager 8 für

eine Keilriemenscheibe 9 angeordnet. Diese ist am Umfang mit einer Ringnut 10 zur Aufnahme eines Reihbelages 11 versehen. Das Kleinrad 7 ist auf der dem Reibbelag zugekehrten Seite mit einem als die eine Kupplungshälfte wirkenden Übertragungsteil 12 versehen, der bei der Verschiebung des Kleinrades in Richtung nach rechts auf den Reibbelag 11 (F i g. 1) aufzusitzen kommt.

Auf der anderen Seite ist das Kleinrad 7 fest mit einer Bremsscheibe 13 verbunden, die auf der entgegengesetzten Seite in ein Handrad 14 übergeht. Die Bremsscheibe ist auf einem Axiallager 15 gelagert, das wiederum in der Bremsscheibe 13 sitzt. Das Lager 15 ist in seiner Stellung in der Bremsseibe 13 durch eine Unterlagscheibe 17 gesichert, auf die eine sich mit ihrem linken Ende auf einer Unterlagscheibe 19 der Mutter 6 abstützende Schraubenfeder 18 einwirkt.

Das Kleinrad 7 ist in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 20, das auf einer Welle 21 gelagert und mit entsprechender schräger Verzahnung versehen ist.

Im zylindrischen Zapfen ist eine quer zu ihm verlaufende Öffnung 22 vorgesehen, durch die mit reichlichem Spiel ein Stift 23 verläuft. An diesem sitzt rechtwinkelig ein in einer Axialbbhrung des Zapfens 1 geführter Zapfen 24. Auf dessen über den Zapfen 1 und seine Lagerstelle vorragendes Ende wirkt ein Hebel 25 ein. Dieser ist mit seinem einen Ende um einen Zapfen 26 drehbar, der fest auf dem Rahmen 2 der Maschine angeordnet ist. Der Hebel 25 kann entweder durch die Bedienung der Maschine von Hand gesteuert werden oder auch mechanisch durch eine nicht dargestellte bekannte Vorrichtung zum Abstellen der Maschine, wie z. B. auf Webstühlen durch die Schuß- oder Kettfadenabstellvorrichtung u. ä. Der Stift 23 kommt mit seiner linken Seite zur Anlage an das Lager 8, das die durch Keilriemen 27 von einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus angetriebene Keilriemenscheibe 9 trägt. Der Hebel 25 wird in seinen Endstellungen z. B. durch eine Kulisse 16 gesichert.

Der Rahmen 2 der Maschine ist an den der Bremsscheibe 13 gegenüberliegenden Stellen mit einem kreisförmigen Bremsbelag 28 versehen.

Der zylindrische Zapfen 1 ist in seiner linken Hälfte mit einem axialen Schmierkanal 29 versehen, der über eine Radialbohrung in eine Oberflächenschmiernut 30 mündet, die auf dem Umfang der Absetzung größeren Durchmessers 3 des zylindrischen Zapfens 1 verläuft. Durch diese wird der ganze Mechanismus, der auf diesem Zapfen axial verschiebbar ist, geschmiert, d. h. sowohl das Kleinrad 7 als auch das Lager 8.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der in F i g. 1 veranschaulichten Antriebsstellung der Vorrichtung wird der Hebel 25 um den Zapfen 26 herum in seine linke Endstellung verschwenkt. Dabei drückt er mittels des Zapfens 24 auf den vertikalen Stift 23, der durch Druckeinwirkung auf das Lager 8 dieses zusammen mit der Keilscheibe 9 nach links derart verschiebt, daß der Reibbelag 11 auf den Kupplungsteller 12 des Kleinrades 7 drückt und dadurch einerseits die Bremsscheibe 13 gegen den Druck der Spiralfeder 18 in Richtung von Bremsbelag 28 wegdrückt und andererseits durch seinen Reibungskontakt die Drehbewegung des Kleinrades 7 verursacht. Dieses treibt auch das Zahnrad 20 und dadurch die ganze Maschine an.

Soll nun die Maschine abgestellt werden, einerlei ob durch Eingriff der Bedienung der Maschine oder durch

die nicht dargestellte mechanische Abstellvorrichtung, z. B. durch die Schuß- oder Kettfadenabstellvorrichtung des Webstuhls, schwenkt der Hebel 25 um den Zapfen 26 herum aus der linken Grenzstellung nach F i g. 1 in die rechte Grenzstellung nach F i g. 2. Dadurch wird die Einwirkung des Hebels 25 auf den Zapfen 24 sowie auf den vertikalen Stift 23 beendet, wodurch ermöglicht wird, daß die Druckeinwirkung der Spiralfeder 18 die Bremsscheibe 13 gemeinsam mit dem Kleinrad 7, dem Übertragungsteil 12, dem Reihbelagll und der Keilriemenscheibe9 nach rechts verschiebt. Im Augenblick, in welchem die Bremsscheibe 13 auf den Bremsbelag aufzusitzen kommt, wird beinahe augenblicklich die Maschine abgestellt, und zwar bei gleichzeitiger Unterbrechung der Reibungsmitnahme des Übertragungsteiles 12 des Kleinrades 7 durch den Reibbelag 11 der Keilriemenscheibe 9, denn es nimmt der nötige Kraftschluß ab, der den Reibbelag 11 zwischen dieser Riemenscheibe 9 , und dem Übertragsteiel 12 hält.

Die Spiralfeder 18 müßte sehr stark sein, um an sich die augenblickliche Abstellung der Maschine zu sichern, wenn dem Anpressen der Bremsscheibe 13 an den Bremsbelag 28 nicht die Axialkomponente der durch das beim Bremsen und der Schrägheit der Zähne des Kleinrades 7 und des Zahnrades 20 hervorgerufene Moment behilflich wäre.

Das Anlassen muß aus der gebremsten Stellung nach F i g. 2 durchgeführt werden. Es entsteht dabei das Verhältnis, wenn auch nur für einen sehr kurzen Zeitabschnitt, bei dem das Kleinrad 7 gleichzeitig gebremst und angelassen wird. Diese Tatsache ist einerseits nachteilig, denn bei größerer Krafteinwirkung kann es zu einem größeren Verbrauch des Kupplungsbelages kommen, andererseits jedoch hat dieses System einen großen Vorteil darin, daß die Reaktion der Bremsvorrichtung sehr schnell ist, sowie darin, daß die Bremsgrundkraft durch die Spiralfeder 18 bestimmt wird und nur wenig von dem Verschleiß der eigentlichen Belage 28 und 11 abhängig ist.

Wie erwähnt, besteht das Hauptproblem im Abstellen eines Webstuhles darin, daß es in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden muß und bei desto größerem Druckeinfluß, je schneller die Abstellung benötigt wird. Bei Schnellaufwebstühlen, bei denen die Abstellung annähernd binnen einer Zeit von 0,02 Sekunden verlangt wird, muß die Bremskraft einige hundert Kilogramm betragen. Zur Erzielung dieses Druckes wäre normalerweise eine so starke Feder nötig, daß die Steuerung der Kupplung beimAnlassen der Maschine sehr schwierig wäre. Bei Benutzung der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, den benötigten Bremsdruck bei Anwendung einer verhältnismäßig schwachen Feder zu erzielen, so daß nur eine verhältnismäßig kleine Kraft auf den Anlaßhebel 25 benötigt wird. Damit ist auch der Verschleiß des Reibungsringes 11, der die gebremste Stellung der Maschine überwinden muß, klein. Der benötigte hohe Bremsdruck wird überwiegenderweise durch die Axialkomponente der Kraft hervorgerufen, die beim Bremsen in der schrägen δο Verzahnung im Kleinrad 7 entsteht, wenn die Feder 18 ihren Grundwert bestimmt. Der Bremsvorgang ist also sehr wirksam, denn durch den zweckmäßigen Winkel der schrägen Verzahnung kann man beliebig die in der Spiralfeder 18 hervorgerufene Anpreßkraft multiplizieren.

In F i g. 3 ist das verzahnte Kleinrad 7 mit schräger Verzahnung, das fest mit der Bremsscheibe 13 und dem Übertragungsteil 12 verbunden ist, in Draufsicht dargestellt. Zum Erhöhen des Bremsmomentes, d. h. zur Bremsung wird die Axialkomponente des durch das Bremsen, und die Schrägheit der Verzahnung entstehenden Momentes hervorgerufen. Beim Anlassen des Webstuhles wird der entgegengesetzte Effekt ausgenutzt. Beim Bremsen drückt die Kraft P_p der Feder 18 die Bremsscheibe 13 auf den Bremsbelag 28 und ruft das Anfangsbremsmoment Mb hervor. Dieses Moment wird zurück auf das Zahnrad 7 übertragen und die resultierende Kraft P durch Einwirkung der Schrägheit der Verzahnung in zwei Komponenten zerlegt — eine axiale, P_x, und eine radiale, P_r (F i g. 4). Die Axialkraft der Kraftkomponente P_x zusammen mit der Kraft P₇, der Feder 18 ruft ein höheres Bremsmoment hervor. Diese Erscheinung wiederholt sich beim Abstellen der Maschine.

Theoretisch gelten die folgenden Beziehungen:

20· Mbv = -j- Mbx ■

Mb -= Pp- R- f,

^ P_xi-R-f ^ Pntgß-R-f -Mb- tgß-f,

^ P₁₂-R-/ ^ Mb 1

tg/i·/ ^R _r tgß·/

wo Mbv = das resultierende Bremsmoment bedeutet, Mb = das durch die Federkraft verursachte Bremsmoment.

Mb_x = z^Mbxi = dem durch die axiale Kraftkomponente, die durch die Schrägverzahnung übertragen wird, verursachten Bremsmoment.

Nach Umordnung erhält man

K =

R-tgß-/

R = Halbmesser des Bremstellers,
r = der mittlere Halbmesser des Zahnrades, / = der Reibungskoeffizient,
β = der Neigungswinkel der Zähne der benutzten Verzahnung ist.

Für das resultierende Bremsmoment erhält man den Ausdruck:

1 1. .1

k ^b k" kⁿ

Mb '- Mb —■ Mb ·

Der Ausdruck für das resultierende Mbv stellt eine geometrische Reihe dar. Für die technische Anwendung ist es vorteilhafter, wenn diese Reihe konvergent ist, d. h., wenn die Reihe eine Summe hat, in welchem Falle die Bremse nicht selbstsperrend ist; eine divergente Reihe hat keine Summe, und das resultierende Bremsmoment würde ins Unendliche wachsen, und es könnte zur Blockierung der Bremse kommen.

Aus der Summe dieser Reihe erhält man die Endbeziehung

Mb

k-1

aus welcher hervorgeht, daß die Größe des Bremsmomentes Mbv die Größe des Wertes k beeinflußt.

M₆,-Mt.

1
1 -C-

tgß

für die gegebenen konstruktive Ausführung sind R. r und fx Konstanten, so daß die Größe Mbv also in Abhängigkeit von der Größe des Schrägheitswinkels der Zähne geändert werden kann.

C" r

= _r ■/■

Diese Abhängigkeit ist auf dem Diagramm in F i g. 5 festgehalten, wo die vertikale Koordinate die Erhöhung des Bremsmomentes bestimmt, das durch die in den schrägen Zähnen des Kleinrades 7 entstehende axiale Kraftkomponente P_x hervorgerufen wird. Die horizontale Koordinate entspricht dann der Größe des Schrägheitswinkels der Zähne/S. Aus dem Diagramm in F i g. 5 geht hervor, daß die Bremswirkung ~, die in vertikaler Richtung veranschaulicht ist, steil mit der Größe des Winkels β ansteigt, so

Beim Anlauf der Maschine ist das ganze Verfahren entgegengesetzt. Die Keilriemenscheibe 9, die durch die Bewegung des Hebels 25 nach links verschoben wurde, ruft die Reibungskraft zwischen dem Reibungsring 11, dem Übertragungsteil 12 und dem Kleinrad 7 hervor und dadurch auch das Mitnehmungsmoment. Dieses Moment wirkt dann mittels der schrägen Verzahnung des Kleinrades 7 in entgegengesetztem Sinne, d. h. gegen die durch die Feder 18 hervorgerufene Kraft. Es ist also klar, daß die Bremskraft viel größer ist als die Kraft, die auf den Anlauf der Maschine wirkt. Das ist aber gerade das, was am meisten bei Web- und anderen Maschinen gefordert wird, wo das Bremsmoment vielfach höher sein muß als das Anlaufmoment.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sicherheitsbremskupplung, insbesondere für Webstühle mit einer in den Antrieb eingeschalteten Reibungskupplung, die mit einer Reibungsbremse zur Verkürzung der Stillsetzzeit in Verbindung steht, mit einem axial verschiebbaren Übertragungsteil, der mit einer unter der Kraft einer Feder stehenden Reibfläche der Bremse und mit einer Reibfläche der Kupplung in Wirkverbindung gebracht werden kann, wobei gegen die Reibfläche der Kupplung ein axial verschiebbares Antriebsrad andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein schrägverzahntes Zahnradpaar (7, 20) zum Verstärken der Bremskraft vorgesehen ist und daß das verschiebbare Ubertragungsteil (12) mit dem einen schrägverzahnten Zahnrad (7) und der Bremsscheibe (13) fest verbunden ist, so daß der Bremsvorgang hauptsächlich von der getriebenen Seite beeinflußt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 614 590, 668 220, 628,903 392;
   österreichische Patentschrift Nr. 214 379.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 690/255 11.67 β Bundesdruckerei Berlin