DE19715141B4

DE19715141B4 - Hydro-pneumatische Bremse für Führungswellen und Kolbenstangen

Info

Publication number: DE19715141B4
Application number: DE1997115141
Authority: DE
Inventors: Johann Weiss
Original assignee: JOHANN WEISS MASCHB; JOHANN WEISS MASCHINENBAU
Current assignee: JOHANN WEISS MASCHB; JOHANN WEISS MASCHINENBAU
Priority date: 1997-04-13
Filing date: 1997-04-13
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2017-04-14
Also published as: DE19715141A1

Abstract

Hydro-pneumatische Bremse für Führungswellen und Kolbenstangen, mit einem Gehäuse, wobei in dem Gehäuse (101, 201) in einer Zylinderbohrung (102, 202) ein Luftkolben (104, 204) mit einer an ihm fest angebrachten Druckstange (110, 210) verschiebbar gelagert ist, und die Druckstange (110, 210) in einem Ölraum (113, 213) im Gehäuse (101, 201) hineinläuft, der mit einem weiteren Ölraum (123, 223) in einem Widerlager (121, 221) zur Betätigung eines als Bremsbacke dienenden Ölkolbens (106, 206) in einer Zylinderbohrung (124, 224) des Widerlagers (121, 221) druckmässig in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz (126, 226) am Ölkolben (106, 206) in der Weise oval als Bremsbacke ausgebildet ist und die Längsachse der ovalen Bremsbacke parallel zur Längsachse der Führungswelle (119, 219) verläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydro-pneumatische Bremse für Führungswellen und Kolbenstangen.
Es sind Bremsen bekannt, die zur Erzielung der Bremskraft einen zur welle exzentrisch gelagerten Bremskörper über einen Pneumatikzylinder verdrehen. Trotz aufwendiger Bauart und massiver Baugröße haben diese Bremsen den Nachteil nur mäßiger Bremswirkung. Bei einer anderen Bremse wird ein drückender, pneumatisch-hydrostatischer Zylinder eingesetzt. Diese Bremse hat den Nachteil, daß die der der Bremsbacke gegenüberliegende Gehäusehälfte die gesamte Bremskraft als Gegenkraft aufbringen und entsprechend verwindungssteif aufgebaut sein muß. Es entsteht ein großer Platzbedarf; und die Bremse weist ein hohes Eigengewicht auf.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 295 05 080 U1 ist eine Linearführung mit hydropneumatischer Brems- oder Klemmvorrichtung bekannt, bei der das Übersetzungsverhältnis des Wandlers für die Betätigung der Bremsvorrichtung durch die Durchmesserverhältnisses festgelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß zu ihrer Herstellung geringerer Fertigungsaufwand nötig ist, die Bremse kompakter ist als bisher, ausreichend große Bremskräfte erzielt werden können, und der Raum um die Führungswelle möglichst freigehalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß durch den Einsatz einer Druckübersetzung mit der Bremse trotz kleiner Abmessungen eine hohe Bremskraft erzielbar ist. Die neue Bremse für Führungswellen und Kolbenstangen ist erheblich kompakter als derartige Bremsen bisher. Ein ovaler Bremsstempel hat gegenüber bisher üblicher, runder Ausführung größere Bremsfläche und führt dementsprechend zu geringerem Verschleiß. Durch die hohe Anpreßkraft beim Bremsen ist selbst bei verölter oder anderweitig verschmutzter Welle stets noch ausreichende Bremswirkung vorhanden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bremse, bei welcher die Wirkungslinien von Luftkolben und Ölkolben um 90° versetzt sind,
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bremse, bei dem Luftkolben und Ölkolben axial zueinander arbeiten,
3 eine Seitenansicht der Bremse gemäß 2 in Richtung eines Pfeils III in 2,
4 eine Draufsicht auf den Deckel des Gehäuses der Bremse nach 2.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel (1) der Erfindung umfaßt die Bremse 100 zunächst ein Gehäuse 101 mit einer Zylinderbohrung 102, in der ein Luftkolben 104 mit einem Lippenring 105 axial verschiebbar gelagert ist. Der von der Zylinderbohrung 102 eingeschlossene Zwischenraum 112 ist mittels eines Deckels 103 unter Zwischenlegung eines O-Rings druckdicht verschlossen. Der Luftkolben 104 wird von einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder 108 in Richtung auf den Deckel 103 gedrückt. In der 1 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand der Bremse 100 dargestellt.
Das Gehäuse 101 sitzt auf einem Widerlager 121, das eine Führungswelle 119 teilweise umgreift, an der gebremst werden soll, und die auf einem Stützprofil 118 gelagert ist.
Das Gehäuse 101 hat ferner einen Ölraum 113, der mit einem Ölkanal 109 im Widerlager 121 in Verbindung steht. In den Luftkolben 104 ist eine Druckstange 110 eingeschraubt, die mit ihrem freien Ende in den Ölraum 113 hineinläuft. Die Druckstange 110 ist mittels einer Lippendichtung 122 gegen den Ölraum 113 abgedichtet.
Der vom Ölraum 113 kommende Ölkanal 109 führt zu einem Ölraum 123 im Widerlager 121. Der Ölraum 123 als Teil einer Zylinderbohrung 124 im Widerlager 121 ist unter Zwischenlegung eines O-Rings durch einen Deckel 114 verschlossen. In der Zylinderbohrung 124 ist ein axial verschiebbarer Ölkolben 106 gelagert, der eine Lippendichtung 115 trägt. Die Zylinderbohrung 124 im Widerlager 121 ist gegen die Zylinderbohrung 102 im Gehäuse 101 um 90° gedreht angeordnet.
Um ihn ausreichend verwindungssteif zu machen, ist der Deckel 114 im Widerlager 121 im Zentrum dicker ausgebildet, als in seinem Randbereich, was auch den Vorteil hat, daß in seinem verdickten Zentralbereich ein Ölfüllanschluß 107 vorgesehen werden kann. Auf seiner dem Deckel 114 zugekehrten Seite ist der Ölkolben 106 an die Form des Deckels 114 angepaßt, um die Baulänge möglichst gering zu halten.
Auf der Seite der Führungswelle 119 trägt der Ölkolben 106 einen Ansatz 126, der in der Weise oval als Bremsbacke ausgebildet ist, daß die Längsachse der ovalen Bremsbacke parallel zur Längsachse der Führungswelle 119 verläuft. Die ovale Ausbildung des als Bremsbacke dienenden Ansatzes 126 erhöht die Bremskraft gegenüber einer runden Bremsbacke erheblich.
Zwischen den Ölkolben 106 und eine Schulter 125 im Widerlager 121 ist ein O-Ring 116 eingelegt, der den als Bremsbacke dienenden Ansatz 126 von der Führungswelle 119 fernhält, sofern der hydrostatische Druck im Ölraum 123 nicht ansteigt.
Ein Ölfüllanschluß 117 am Gehäuse 101 dient der Befüllung der Bremse 100 mit Hydrauliköl. Der Ölfüllanschluß 117 weist eine Verschlußkugel sowie einen Gewindestift zum Verschließen des Ölfüllanschlusses auf.
Funktionsweise
Wird dem Gehäuse 101 der Bremse 100 über einen Druckluftanschluß 120 Druckluft zugeführt, so füllt sich ein Druckluftraum 111 vor dem Luftkolben 104 mit Druckluft. Dadurch wird der Luftkolben 104 unter Zusammendrückung der Feder 108 in Richtung auf das Widerlager 121 verschoben. Der Luftkolben 104 schiebt die Druckstange 110 in den Ölraum 113 hinein. Der sich hierdurch im Ölraum 113 aufbauende Druck ist um das Verhältnis der wirksamen Fläche des Luftkolbens 104 zur Stirnfläche am freien Ende der Druckstange 110 größer als der Druck der über den Druckluftanschluß 120 angelieferten Druckluft.
Der im Ölraum 113 im Gehäuse 101 der Bremse 100 ansteigende Öldruck pflanzt sich über den Ölkanal 109 im Widerlager 121 bis zu dem Ölraum 123 im Widerlager 121 fort. Hierdurch wird der Ölkolben 106 unter Zusammendrückung des O-Rings 116 mit seinem Ansatz 126 gegen die Führungswelle 119 gedrückt. Die dabei auf die Führungswelle 119 einwirkende Normalkraft ist die Reibkraft, also die auf die Führungswelle 119 einwirkende Bremskraft.
Wird die Druckluft wieder aus dem Druckluftraum 111 abgelassen, verschiebt die Feder 108 den Luftkolben wieder in die aus 1 der Zeichnungen ersichtliche Ausgangslage zurück. Der Öldruck im Ölraum 113, im Ölkanal 109 und im Ölraum 123 sinkt, und der O-Ring 116 zieht den Ölkolben 106 von der Führungswelle 119 zurück, die Bremse 100 wird also wieder gelöst.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel (2, 3, 4) der Erfindung umfaßt die Bremse 200 zunächst ein Gehäuse 201 mit einer Zylinderbohrung 202, in der ein Luftkolben 204 mit einem Lippenring 205 axial verschiebbar gelagert ist. Der von der Zylinderbohrung 202 eingeschlossene Zwischenraum 212 ist mittels eines Deckels 203 unter Zwischenlegung eines O-Rings druckdicht verschlossen. Der Luftkolben 204 wird von einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder 208 in Richtung auf den Deckel 203 gedrückt. In der 2 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand der Bremse 200 dargestellt.
Das Gehäuse 201 sitzt auf einem Widerlager 221, das eine Führungswelle 219 teilweise umgreift, an der gebremst werden soll.
Das Gehäuse 201 hat ferner einen Ölraum 213, der unmittelbar mit einem Ölraum 223 im Widerlager 221 verbunden ist.
In den Luftkolben 204 ist eine Druckstange 210 eingeschraubt, die mit ihrem freien Ende in den Ölraum 213 hineinläuft. Die Druckstange 210 ist mittels einer Lippendichtung 222 gegen den Ölraum 213 abgedichtet.
In einer Zylinderbohrung 224 im Widerlager 221 ist ein axial verschiebbarer Ölkolben 206 gelagert, der eine Lippendichtung 215 trägt. Die Zylinderbohrung 224 im Widerlager 221 fluchtet mit der Zylinderbohrung 202 im Gehäuse 201. Dementsprechend läuft der Luftkolben 204 auf der gleichen Symmetrieachse, wie der Ölkolben 206.
Auf der Seite der Führungswelle 219 trägt der Ölkolben 206 einen Ansatz 226, der in der Weise oval als Bremsbacke ausgebildet ist, daß die Längsachse der ovalen Bremsbacke parallel zur Längsachse der Führungswelle 219 verläuft. Die ovale Ausbildung des als Bremsbacke dienenden Ansatzes 226 erhöht die Bremskraft gegenüber einer runden Bremsbacke erheblich.
Zwischen den Ölkolben 206 und eine Schulter 225 im Widerlager 221 ist ein O-Ring 216 eingelegt, der den als Bremsbacke dienenden Ansatz 226 von der Führungswelle 219 fernhält, sobald der hydrostatische Druck im Ölraum 223 abfällt.
Ein Ölfüllanschluß 217 und ein Ölfüllanschluß 218 am Gehäuse 201 dienen der Befüllung der Bremse 200 mit Hydrauliköl.
Die 3 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht der Bremse 200 gemäß 2 der Zeichnungen in Richtung eines Pfeils III in 2 der Zeichnungen zusammen mit einem Abschnitt der Führungswelle 219.
Die 4 der Zeichnungen ist eine Draufsicht auf den Deckel 203 des Gehäuses 201. Im Zentrum des Deckels 203 ist der Druckluftanschluß 220 zu sehen.
Funktionsweise
Wird dem Gehäuse 201 (2) der Bremse 200 über einen Druckluftanschluß 220 Druckluft zugeführt, so füllt sich ein Druckluftraum 211 vor dem Luftkolben 204 mit Druckluft. Dadurch wird der Luftkolben 204 unter Zusammendrückung der Feder 208 in Richtung auf das Widerlager 221 verschoben. Der Luftkolben 204 schiebt die Druckstange 210 in den Ölraum 213 hinein. Der sich hierdurch im Ölraum 213 aufbauende Druck ist um das Verhältnis der wirksamen Fläche des Luftkolbens 204 zur Stirnfläche am freien Ende der Druckstange 210 größer als der Druck der über den Druckluftanschluß 220 im Gehäuse 201 der Bremse 200 angelieferten Druckluft.
Der im Ölraum 213 im Gehäuse 201 der Bremse 200 ansteigende Öldruck gelangt unmittelbar in den Ölraum 123 im Widerlager 121. Hierdurch wird der Ölkolben 206 unter Zusammendrückung des O-Rings 216 mit seinem Ansatz 226 gegen die Führungswelle 219 gedrückt. Die dabei auf die Führungswelle 219 einwirkende Normalkraft ist die Reibkraft, also die auf die Führungswelle 219 einwirkende Bremskraft.
Wird die Druckluft wieder aus dem Druckluftraum 211 abgelassen, verschiebt die Feder 208 den Luftkolben wieder in die aus 2 der Zeichnungen ersichtliche Ausgangslage zurück. Der Öldruck im Ölraum 213 und im Ölraum 123 sinkt, und der O-Ring 216 zieht den Ölkolben 206 von der Führungswelle 219 zurück, die Bremse 200 wird also wieder gelöst.

Claims

Hydro-pneumatische Bremse für Führungswellen und Kolbenstangen, mit einem Gehäuse, wobei in dem Gehäuse (101, 201) in einer Zylinderbohrung (102, 202) ein Luftkolben (104, 204) mit einer an ihm fest angebrachten Druckstange (110, 210) verschiebbar gelagert ist, und die Druckstange (110, 210) in einem Ölraum (113, 213) im Gehäuse (101, 201) hineinläuft, der mit einem weiteren Ölraum (123, 223) in einem Widerlager (121, 221) zur Betätigung eines als Bremsbacke dienenden Ölkolbens (106, 206) in einer Zylinderbohrung (124, 224) des Widerlagers (121, 221) druckmässig in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz (126, 226) am Ölkolben (106, 206) in der Weise oval als Bremsbacke ausgebildet ist und die Längsachse der ovalen Bremsbacke parallel zur Längsachse der Führungswelle (119, 219) verläuft.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung (124) im Widerlager (121) gegen die Zylinderbohrung (102) im Gehäuse (101) um 90° gedreht angeordnet ist.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung (224) im Widerlager (221), in welcher der Ölkolben (206) läuft, mit der Zylinderbohrung (202) im Gehäuse (201), in welcher der Luftkolben (204) läuft, fluchtet.
Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Führungswelle (119, 219) aufnehmende Öffnung im Widerlager (121, 221) als offenes U ausgebildet ist.
Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (126, 226) am Ölkolben (106, 206) zur Erhöhung der Bremskraft mit einem Bremsbelag versehen ist.
Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderbohrung (124)des Widerlagers (121) abdeckenden Deckel (114) ein Öleinfüllanschluss (107) vorgesehen ist.
Bremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (114) in seinem Mittelbereich dicker ausgeführt ist, als in seinem äusseren Bereich.
Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkolben (106) deckelseitig eine Einbuchtung aufweist, in welche der dickere Mittelbereich des Deckels (114) hineinragt.
Bremse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ölkolben (106, 206) und einer Schulter (125, 225) im Widerlager (121, 221) ein O-Ring (116, 216) eingelegt ist.
Bremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der O-Ring (116, 216) den als Bremsbacke dienenden Absatz (126, 226) von der Führungswelle (119, 219) bei abfallendem hydrostatischen Druck im Ölraum (123, 223) fernhält.