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Betätigungsvorrichtung für Bremsen oder Kupplungen Es sind Kupplungen
und Bremsen bekannt, die ein Umfangsringelement aufweisen, welches im Falle einer
Kupplung an einer Ausgangswelle befestigt ist oder im Falle einer Bremse an einem
Gehäuse oder dergleichen befestigt ist und bei denen eine Anzahl von radial beweglichen
Reibungsschuhen gegen die Innenseite des Ringes mittels eines Nockenelementes gedrückt
werden, welche um die Achse des Ringes drehbar ist. Derartige Systeme werden seit
Jahren hergestellt und werden ganz allgemein als nützliche Form eines Brems- oder
Kupplungsmeohanismus betrachtet. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in
der US-Patentschrift 1 773 120 besohriebene Derartige Systeme sind jedoch bezüglich
der Aufbringung von Kräften verhältnismäßig unzulänglich und weisen die Neigung
auf, nach dem Lösen hängenzubleiben und zwar wegen der erheblichen Gleitreibung,
die bei einer derartigen Gestaltung auftritt, Diese bekannten Einrichtungen sind
ferner deshalb unzulänglich, da kein Lastausgleich zwischen benachbarten Schuhen
vorhanden ist. Daduroh erfolgt eine verhältnismäßig ungleiohmäßige Aufbringung eines
radialen Druckes gegen den Ring, wenn nicht alle die radial sich bewegenden Reibungsschuhe
exakt gleich ausgebildet sind und wenn nicht benachbarte Sohuhbetätlgungseinrichtungen
ebenfalls exakt ausgebildet sind. Keine dieser Bedingungen ist jedoch gewöhnlich
zu er.
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reichen.
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Eine
Eine Überprüfung bestimmter Grundprinzipien der
Rollenbetätigung hat gezeigt, daß eine außerordentlich hohe Kraftaufbringung erfolgreich
durch die Verwendung von zylindrischen Rollen erzielt werden kann, die in Sätzen
gegen eine Anzahl von radialen Reibungsschuhen wirken. Der Kraftabgleich in Umfangsrichtung
wird ganz erheblich verbessert und es wird ganz allgemein eine bessere Ausrichtung
und Ausfluchtung erzielt.
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Gemäß der Erfindung ist eine zentral angeordnete Betätigungseinrichtung
in Form eines mit mehrern Nochkenflächeb ausgerüsteten nookens vorgesehen, der um
eine Mittelachse drehbar oder schwenkbar ist. Ein nach innen weisendes Umfangsringelement
ist konzentrisch zur Betätigungswelle und zum Nocken vorgesehen und eine Anzahl
von radial gleitbaren Reibungsschuhen ist gegen die Innenflächen des Ringes nach
außen beweglich. Kräfte werden zwischen dem Betätigungsnocken und den einzelnen
Reibungssehuhen mittels eines dreielementigen Rollenkniehebelsystems übertragen,
welches derart angeordnet ist, daß eine Kraft von jeder Nockenfläche des Betätigungsnockens
auf eine Anzahl von Reibungsschuhen übertragen wird.
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Durch diese Mehrfachkraftübertragung, die durch das Rollen kniehebelsystem
erfolgt, werden die Reibungskräfte wesentlich gleichförmiger über den Umfang der
Bremse oder der Kupplung verteilt. Es wird dadurch eine im allgemeinen abgeglichene
Vorrichtung geschaffen, bei der minimale Lagerkräfte an der Betätigungswelle oder
an der Ausgangswelle oder am Ring auftreten. Durch die Verwendung eines Dreielemente-Rollenkniehebelsystems,
webei je ein System je einer Nockenfläche des Nockens zugeordnet ist, kann eine
verhältnismäßig eingache Nockenkonfiguration verwendet werden, mit der die Bremse
oder Kupplung in jeder Drehrichtung des Betätigungsnockens. falls gewünscht. betätigt
werden kanm.
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Durch die Umkehrung der Wirkung der Federrückführungselemente zur
zur
Einstellung der gewünschten Lage der Reibungsschuhe kann das System aus einer normalerweise
gelösten Kupplung oder Bremse in eine Überlastkuplung umgewandelt werden, wie sie
normalerweise bei einer Drehmomentenübertragung verwendet wird.
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Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, eine neue Kupplung oder Bremsvorrichtung
zu sohaffen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes und hochwirksames
aus mehreren Elementen bestehendes Kniehebelbetätigungssystem für eine Bremse oder
Kupplung zu schaffen, wobei jede der Kupplungs- oder der Bremselemente von einer
Anzahl von Rollen berührt werden.
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Ein Merkmal der Erfindung ist in der Schaffung von radial nach außen
beweglichen Reibungsschuhen zu sehen, wobei gegen jeden Reibungsschuh zwei Rollen
derart anliegen, daß Kräfte auf die Schuhe zu beiden Seiten der radialen Mittellinie
dieser Schuhe übertragen werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung von alternierend
größeren Flächen für einen Bremsschuhreibungskontakt, um dadurch den Hupplungsumfangsring
oder den Bremsumfangsring radial über seinen Umfang hinweg im wesentlochen gleich
zu belasten.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung umfaßt die Verwendung einer einzelnen
sich selbst abgleichenden Zentrierungsfeder, zur Einstellung der Lage einer Vielzahl
von Reibungsschuhen.
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Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Reibungsvorrichtung zu schaffen,
die sowohl bei einer Kupplung als bei einer Bremse verwendbar ist und die auf verhältnismäßig
hohe Übertragungsdrehmomente für eine Betätigung anspricht.
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Weitere
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung
sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
dargelegt werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Endansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung
mit einem Einwegkniehebelsystem, Fig. 2 eine Schnittansicht, genommen längs der
Linie Il-Il der Fig. 1, Fig 3 eine geschnittene Endansicht einer abgeänderten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 4 eine Schnittansicht einer auf ein Drehmoment anspreohenden
Bremse und Fig. 5 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie V-V der der Fig.
4.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 1 und 2 dargestellt
ist, kann die Reibungsvorrichtung eine Kupplung sein, die eine Eingangs-welle 10
und eine Ausgangswelle 11 aufweist, Auf der Eingangswelle ist ein Armkreuz 12 mittels
Lagern 13 und 14 drehbar gelagert. Das Armkreuz 12 weist eine Anzahl von rechtwinkligen
oder quadratischen Trägern 15 auf, an denen radial bewegliche Bremsschuh 16, 17,
18, 19, 20 und 21 radial beweglich befestigt sind. Jeder der einzelnen Bremsschuhe
16 bis 21 weist einen Federtragzapfen 25 auf, der mit Ringfedern 26, 27 zusammenwirkt.
Die Zapfen 25 erstrecken sich vorzugdweise durch die einzelnen Bremsschuhe hindurch
und treten auf der gegenüberliegenden Seite des Schuhes wieder aus, damit jeder
dieser Zapfen oder Stifte 25 mit jeder der beiden Federn 26, 27 zusammenarbeiten
kann.
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Die Ringfedern 26, 27 sind Federn, die teilweise in die in den Fig.
1 und 2 gezeigten Stellungen vorgespannt sind und die bei einer vollen radialen
Bewegung der Stifte 25 in ihre äußerste Stellung verformt werden. Diese Verformung
erzeigt
eine Kraft, die die Neigung hat, die Bremsschuhe radial
nach innen von der Ringoberfläche 11a fortzubewegen.
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Eine Drehung der Eingangswelle 10 und entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn,
wie es durch den Pfeil 10a angedeutet ist, drückt jede der drei Rollen 36, 37, 38
der ersten Rollenreihe im allgemeinen radial nach außen und zwar längs einer Kraftlinie,
die durch den Pfeil XX angedeutet ist.
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Diese Bewegung wird durch die Neigung der Nockenoberflächen 108 hervorgerugen.
Die Kraft X1 wird in zwei Kräfrw Y1 und Y2 aufgeteilt, die auf die Mitten von Nochenfolgerollen
46, 47 der Kniehebelrollen 42, 43, 44, 45, 46, 47 der zweiten Rollenneihe einwirken.
Diese Rollen ihrerseits erbeiten mit gekrümmten Oberflächen an den entsprechenden
Bremsschuhen zusammen0 Diese Zusammenwirkung ergibt sich aus der Betrachtung der
KraStvektoren X2 X3, X4, X5 die in Sig. 1 dargestellt sind. Es sei bemerkt, daß
durch die dargestellten Kraftvektoren die Kräfte, die auf die Schuhe 17, 19 und
21 einwirken, wesentlich größer sind als die Kräfte, die auf die Schuhe 16, 18 und
20 einwirken. Bei dem dargestellten AusfffhrungsbeispieS der Erfindung wird diese
Ungleichheit im wesentlichen dadurch überwunden, daß wasentlich größere Bremeschuhflächen
für die Bremsschuhe 17, 19 und 21 vorgesehen werden, so daß die größeren aufgebrachten
Kräfte über eine gräßere Fläche Verteilt werden, wedurch der Schuhduck in kg/om²
im wesentlichen gleichförmig über den Umfang des Ringes 11a vertellt wird. Dadurch,
daß eine im wesentlichen gleichförmige Druckbelastung aufrecht erhalten wird, wird
der Ring 11a in einer im wesentlichen gleickförmigen Konfigurstion gehalten.
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Im Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dergestellten Ausführungs-Form
bewegt eine Drckung der Welle 10 entgegengesetzt zur Uhrzeigerärehrichtung eine
Drehung der Ausgangswellw 11, nachdem
eine ausreichende Drehung
der Welle 10 relativ zu den Rollen 38, 37, 36 erfolgt ist. Eine entgegengesetzte
Drehung der Welle 10 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinnes bewirkt eine Lösung der
Kupplung, nachdem sich die Federn 26 in ihren nicht gedehnten Zustand zurückbewegt
haben. Einsatzbögen 28, die mit Teflon beschichtet sind oder einem anderen Material
mit geringer Reibung erleichtern eine kleine Drehung der Rollen 41 bis 46 während
der Betätigung des nockens 10b.
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Diese Einsätze bewegen sich vor und zurück, werden jedoch gegen eine
Lösung durch Anschläge gehalten, wie beispielsweise die Anschläge 18a und 19a an
den Schuhen 18 und 19.
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Es wird eine Einwegkupplung geschaffen, die extram hohe Belastungscharakteristiken
in einer Drehrichtung aufweist und die im wesentlichen augenblicklich in der entgegengesetzten
Drehrichtung entlastet werden kann0 Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform
sind die Komponenten im wesentlichen die gleichen und sind mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet. Lediglich die Eingangswelle 100 weist entgegengesetzt geneigte Nockenoberflächen
100b auf und ist no@malerweise mittels Federn 101, die an der Platte 12 befestigt
sind, in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns vorgespannt, Dadurch besteht die Neigung,
daß die Bremsschuhe in der dargestellten Stellung gehalten werden9 in der die Schuhe
eingerückt sind, wenn die Kupplung in Betrieb ist und die Welle 100 wird entgegengesetzt
zum Uhrzeigerdrehsinn gedrdht, Die Kupplung bleibt eingerüokt bis zu der Zeit, zu
der das übertragene Drehmoment die Spannung der Federn 101 überwindet, wobei zu
diesem Zeitpunkt die Federn 26, 27 die Bremssche oder Kupplungsschuhe lösen.
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Die in Fig. 3 dargestellte Kupplung ist eine Überlasteicherungskupplung,
mit der es möglich ist, ein vorbestimmtes Drehmoment mit einem oberen Maximalwert
su übertragen.
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Eine erfindungsgemäß ausgebildete Bremse ist in den Fig, 4 und 5 dargestellt0
Die Eingangswelle 200 weist quadratische Armkreuzträger 215 auf, die mit sechs Bremsschuhen
216, 217, 218, 219, 220 und 221 zusammenarbeiten. Diese Schuhe werden elastisch
nach innen mittels Federn 226 und 227 gedrückt, die gegen die Bremsschuhzapfen 225
anliegen. Es ist eine feste ringförmige Brenmsschuhplatte 230 vorgesehen.
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Im Betrieb arbeitet die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Vorrichtung
als Bremse, um das Drehmoment der Eingangswelle 200 relativ zur Ausgangswelle 210
zu begrenzen. Eine Drehung des Armkreuzes 215, welches die Bremsschuhe trägt, wobei
diese Drehung bei irgend einer Drehmomentenbelastung der Welle 210 erfolgt, bewirkt
eine relative Drehung gegenüber der Welle 210 und des Nockens 210b und zwar unabhängig
von der Drehrichtung. Diese relative Bewegung bewirkt eine Auswärtsbewegung der
Bremsschuhe und zwar über eine Rollenbetätigung und wenn ein vorbestimmtes Drehmoment
erreicht wurde, welches ausreicht, um die Federn 226 und 227 zu überwinden, berühren
die Bremsschuhe die feste Bremsoberfläche 230 und die Drehung der Eingangswelle
200 wird verzögert und dadurch wird das übertragene Drehmoment begrenzt. Der Nocken
210 b ist ein in zwei Richtungen wirksamer Nocken, wie es der Fig. 4 zu entnehmen
ist und es sei bemerkt, daß ein derartiger Nocken bei Kupplungen auch verwendet
werden kann, wenn eine Zweiwegekupplung gewünscht ist.
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Der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß eine neue Reibungsvorrichtung
geschaffen wurde, in der die Aufbringung oder Übertragung eines Drehmomentes durch
eine Kniehebelwirkung gesteuert wird, wobei diese Kniehebelwirkung durch die Verwendung
eines Stazss von drei Rollen erzielt wird. Diese Rollen arbeiten, ohne daß Tragzapfen
erforderlich
forderlich sihd und diese Rollen bilden ein außerordentlich
robustes Kraftübertragungssystem, welches nicht dazu neigt, hängenzubleiben oder
in anderer Weise beschädigt oder verformt zu werden, um. ein im wesentlichen augenblickliches
Lösen bei der Entlastung des Drehmomentes zu verhindern.
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Die Drehmomentenübertragung ist positiv und ergibt im wesentlichen
einen Ausgleich der Kräfteübertragung, um den Umfang der Kupplungsvorrichtung herum.
Das System ist für die Übertragung von Drehmomenten nach Art einer Kupplung geeignet
oder kann als Überlastbremse verwendet werden, wie es beschrieben wurde oder als
einfache Bremse. Wenn das System als einfache Bremse verwendet wird, bilden die
Nocken 10 und 210 die Bremsbetätigungseinrichtung, während der Ring und das armkreus
zu den gebremsten Teilen gehören.
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Patentansprüche