DE2055678B1

DE2055678B1 - Bremse oder Kupplung

Info

Publication number: DE2055678B1
Application number: DE2055678A
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-12
Filing date: 1970-11-12
Publication date: 1972-03-09
Also published as: IT940386B; US3750788A; FR2114619A5

Description

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Fläche einschließen, in einem Bereich liegt, in dem Material bestehenden Reibkörpers und der den

der Tangens größer als der Reibwert μ ist. anderen Reibkörper tragenden Fläche verhindernde

Durch die relativ geringe Rippenhöhe werden die Anschlagflächen vorgesehen. Hierdurch ist es mög-

Kosten für das Herausarbeiten der Rippen erheblich lieh, den zum Verschleiß bestimmten Werkstoff bis

verringert, was insbesondere dann ins Gewicht fällt, 5 an die zulässige Grenze auszunutzen, ohne daß die

wenn das zum Verschleiß vorgesehene Material sich Gefahr besteht, daß dabei die Rippen des aus dem

schlecht bearbeiten läßt. Infolge des Dreieckprofils verschleißfesten Material bestehenden Reibkörpers

der Rippen kann sogar auf ein Einarbeiten von in Anlage an die den Reibbelag tragende Fläche

Nuten in das zum Verschleiß bestimmte Material kommen und dadurch ihre Schneide abgeschliffen

verzichtet werden, wobei sich infolge der geringen io oder in anderer Weise beschädigt wird.

Rippenhöhe sehr bald ein gleichmäßiges Tragen der Im folgenden ist die Erfindung an Hand verschie-

Rippenflanken einstellt. Die Beschränkung der Ein- dener auf der Zeichnung dargestellter Ausführungs-

arbeitung von Nuten auf den aus dem verschleiß- beispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt

festen Material bestehenden Reibkörper hat aber F i g. 1 einen schematisch und unvollständig dar-

nicht nur eine Vermeidung von Bearbeitungsschwierig- 15 gestellten Längsschnitt eines ersten Ausführungs-

keiten und Herstellungskosten für den anderen Reib- beispiels,

körper zur Folge. Es ist dadurch auch möglich, F i g. 2 eine unvollständig dargestellte Drauf-

Materialien für den zum Verschleiß bestimmten sieht auf die Reibfläche des aus dem verschleiß-

Reibkörper zu verwenden, deren Bearbeitung mit festeren Material bestehenden Reibkörpers,

wirtschaftlichem Aufwand nicht möglich wäre. Durch 20 F i g. 3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt

das erfindungsgemäße Feinprofil wird ferner eine der Fig. 1,

sehr weitgehende Ausnutzung des für den Verschleiß F i g. 4 den in F i g. 3 dargestellten Ausschnitt, bestimmten Materials ermöglicht, da die am Ende wobei die beiden Reibflächen einen für eine Trendes Verschleißvorgangs übrigbleibenden Rippen, nung ausreichenden Abstand voneinander aufweisen, zwischen die die Rippen des aus dem verschleißfesten 25 F i g. 5 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt Material bestehenden Reibkörpers eingreifen, ein im entsprechend den F i g. 3 und 4 eines Ausführungs-Vergleich zum ursprünglichen Volumen des Ver- beispiels, bei dem zunächst nur eine Reibfläche proschleißwerkstoffes kleines Volumen bilden. Außer- filiert ist, vor dem Einlaufen,

dem tritt während des gesamten Verschleißvorgangs F i g. 6 den in F i g. 5 dargestellten Ausschnitt

keine Änderung der Reibkraft ein, so daß nicht wie 30 in einem Zustand des Ausführungsbeispiels während

bei trapezförmigen Rippen die Ausnutzbarkeit auf des Einlaufvorgangs,

eine der Rippenhöhe entsprechende Schichtstärke F i g. 7 ein schematisch und unvollständig darbegrenzt ist. Eine noch weitergehende Materialaus- gestellter Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels nutzung läßt sich dadurch erzielen, daß in den zum mit elektromagnetischer Betätigung,
Verschleiß bestimmten Reibkörper keine Nuten ein- 35 F i g. 8 einen unvollständig und schematisch dargearbeitet werden. Ein weiterer Vorteil des Fein- gestellten Längsschnitt eines weiteren Ausführungsprofils ist darin zu sehen, daß es auch die Verwendung beispiels,
relativ dünner Reibbeläge ermöglicht. F i g. 9 einen unvollständig und schematisch dar-

Durch die lückenlose Aneinanderreibungder Rip- gestellten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels in pen, die durch das Dreiecksprofil ermöglicht wird, 40 Form einer Kupplungs-Brems-Vorrichtung,
erreicht man, daß die gesamte Fläche des der Kraft- Eine Scheibenkupplung oder -bremse, die im übertragung dienenden Teils der Reibkörper mit wesentlichen in üblicher Weise ausgebildet ist, besitzt, dem durch die Neigung bedingten Verstärkungs- wie F i g. 1 zeigt, einen trommeiförmigen Reibeffekt zu der Reibkraftbildung beiträgt, wodurch für körper 1 aus Metall, der einstückig mit einem ihn eine bestimmte Normalkraft, mit der die beiden 45 tragenden Nabenteil 2 ausgebildet ist. Gleichachsig Reibkörper gegeneinandergedrückt werden, eine mini- zum Reibkörper 1 ist eine von einer Nabe 3 getramale spezifische Druckbelastung der Reibflächen gene Scheibe 4 angeordnet, welche um die gemeinerreicht wird. Ferner läßt sich durch einen Winkel a, same Achse relativ zum Reibkörper 1 drehbar ist. der in einem Bereich liegt, in dem der Tangens größer Außerdem ist die Scheibe 4 in Richtung der gemeinals der Reibwert ist, sicherstellen, daß auch bei Win- 5° samen Achse relativ zum Reibkörper 1 verschiebbar, kein, welche einen optimalen Wert für das Verhältnis um mittels einer nicht dargestellten Betätigungseinvon Normalkraft zu Reibkraft ergeben, kein das richtung gegen die die Reibfläche 6 des Reibkörpers 1 Lösen der Bremse oder Kupplung behinderndes bildende kreisringförmige freie Stirnfläche gedrückt Klemmen der Rippen des einen Reibkörpers in den werden zu können. Die Scheibe 4 trägt auf der dem Nuten des anderen Reibkörpers auftreten kann. 55 Reibkörper 1 zugekehrten Seite einen Reibbelag 5,

Die größtmögliche Reibkraft erzielt man dann, der den zweiten Reibkörper bildet und aus einem für wenn der Winkel oc eine Größe besitzt, die für das solche Beläge üblichen Material besteht. Die DurchVerhältnis von Reibwert zum Sinus des Winkels <x messer des Reibbelages 5 sind dem Außen- bzw. einen Wert von nahezu gleich 1 ergibt. Es kann Innendurchmesser der Reibfläche 6 des Reibkörpers 1 jedoch in manchen Fällen, beispielsweise dann, wenn ^6o angepaßt.

bei ein und derselben Baugröße verschiedene Rei- Von der insoweit üblichen Bauweise unterscheidet

bungsmomente erwünscht sind, vorteilhaft sein, von sich das Ausführungsbeispiel dadurch, daß die ge-

dem das maximale Reibungsmoment ergebenden samte Reibfläche 6 mit einem Rippen bildenden

Winkel α abzuweichen. Profil versehen ist, dessen Rippen 7 sich längs zur

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei 65 Drehachse konzentrischer Linien erstrecken. Die

•einander zugekehrte, vorzugsweise als Stirnflächen Rippen 7 sind alle gleich groß, schließen unmittelbar

zweier Ringschultern ausgebildete, eine Berührung aneinander an und besitzen ein Profil in Form eines

zwischen den Rippen des aus dem verschleißfesten gleichschenkligen Dreiecks. Ihr Spitzenwinkel beträgt

gp g

beispiel gemäß den Fig. 1 bis 4 nur dadurch, daß der Reibbelag 105 zunächst kein Profil aufweist. Die Rippen 107 des Reibkörpers 101 müssen sich deshalb erst in die Oberfläche des Reibbelages 105 ein-

im Ausführungsbeispiel 60°, woraus sich ein Flanken- Rippen 7 nach einem entsprechend weitgehenden winkel κ von 30° ergibt. Die Zahnhöhe liegt zwischen Verschleiß des Reibbelages 5 in Anlage an die 0,5 und 1 mm. Scheibe 4 kommen.

Die der Reibfläche6 zugekehrte Reibfläche des Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausfüh-

Reibbelages 5 ist mit einem zu dem Profil der Reib- 5 rungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsfläche 6 korrespondierenden Profil versehen, so daß
dessen Rippen 8 in die Lücken zwischen den Rippen 7
so weit eingerückt werden können, bis die Flanken
der Rippen 7 und 8 aneinander anliegen (vgl. Fig. 3),
Die Höhe der Rippen 8 ist dieselbe wie bei den Rip- ίο arbeiten. Die hierfür erforderliche Einlaufzeit ist pen 7. jedoch nicht sehr groß, so daß schon bald der in

Die Erhöhung der Reibkraft, welche dadurch F i g. 6 dargestellte Zustand erreicht ist, bei dem erreicht wird, daß die Flanken der Rippen 7 und 8 die Flanken der Rippen 107 wenigstens auf einem aneinander anliegen, ist gleich dem reziproken Wert Teil ihrer Höhe an den Flanken der aus dem Reibdes Sinus des Flankenwinkels «. Bezeichnet man mit 15 belag herausgearbeiteten Rippen 108 anliegen, wenn die Normalkraft, mit der der Reibbelag 5 gegen die Reibkörper gegeneinandergedrückt werden.

Diese Ausführungsform ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der Reibbelag 105 aus einem Material besteht, in das sich schlecht ein Profil einarbeiten läßt. Außerdem ist dann, wenn nur die eine Reibfläche zunächst mit einem Profil versehen wird, der Aufwand bei der Herstellung geringer.

Bei dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine elektromagnetisch

die Reibfläche? gepreßt wird, mit μ den Reibwert der für die Reibflächen gewählten Werkstoffpaarung und mit Pb die erzielte Reibkraft, dann ist letztere

sin«

·μ·ΡΝ.

Der Faktor

kann als Verstärkungsfaktor

sin α """" "~ '" 25 betätigbare Bremse oder Kupplung, deren Reibbezeichnet werden, um den sich bei gleicher Anpreß- flächen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den kraft Ps die Reibkraft durch die Profilierung der Fi g. 1 bis 4 profiliert sind. Im Gegensatz zu dem Reibflächen erhöht. Der Verstärkungsfaktor ist nur letztgenannten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein vom Flankenwinkel κ abhängig. Allerdings muß, um Ringbereich der von einer Nabe 103 getragenen, aus Selbsthemmungserscheinungen beim Abheben der 30 Metall bestehenden Scheibe 104 als Reibfläche ausbeiden Reibflächen voneinander zu vermeiden, die gebildet, an die ein kreisringförmiger Reibbelag 105 Bedingung eingehalten werden, daß tga größer ist andrückbar ist, welcher am anderen Kupplungs- oder

gg g

als μ. Mit den für Reibbeläge üblichen Werkstoffen können daher beispielsweise folgende Flankenwinkel gewählt und Verstärkungsfaktoren erzielt werden:

Reibwert μ-	Flanken- winkel	tga	sina	Ver stärkungs faktor 1
0,5 0,35 0,25	30° 22,5° 15°	0,59 0,41 0,27	0,500 0,383 0,259	sin α
2 2,6 3,9

Die Höhe der Rippen kann relativ klein sein. Gute Ergebnisse werden noch erzielt, wenn bei einer Stärke des Reibbelages 5 von beispielsweise 5 mm die Rippenhöhe Vio bis Vs dieser Dicke beträgt.

Der Spalt, der zwischen den Flanken der Rippen 7 und 8 vorhanden ist, wenn die beiden Reibflächen voneinander getrennt sind, kann, wie Fig. 4 zeigt, sehr gering sein, so daß sich kleine Verschiebewege für die Scheibe 4 erreichen lassen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind in der Reibfläche6 in radialer Richtung verlaufende Nuten 9 vorgesehen, welche sich von der inneren bis zu der äußeren Mantelfläche des Reibkörpers 1 erstrecken. Die Nuten 9

Bremsteil 101 befestigt ist. Dieser Kupplungs- oder Bremsteil 101 besitzt einen zur Scheibe 104 konzenirisch Hegenden Ringteil 111, welcher ein U-förmiges Querschnittsprofil besitzt, das zur Scheibe 104 hin offen ist. In den Ringteil 111 ist eine die Erregerwicklung bildende Ringspule 112 eingelegt. Der Reibbelag 105 liegt zwischen den freien Enden der beiden Schenkel des Profils, durch welche der von der Ringspule 112 erzeugte magnetische Fluß in die Scheibe 104 übertritt und dabei deren profilierte Reibfläche gegen die mit einem korrespondierenden Profil versehene Reibfläche des Reibbelages 105 zieht.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein scheibenförmiger Reibkörper 204 auf beiden Stirnseiten eine ringförmige Reibfläche besitzt, welche wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 4 profiliert ist. Diese beiden Reibflächen wirken mit mindestens einem Paar von Reibkörpern 205 und 205a zusammen, welche an die eine bzw. andere Reibfläche angepreßt werden können und im Ausführungsbeispiel aus einem für Reibbeläge üblichen Material bestehen.

55 Ein Ausführungsbeispiel in Form einer Kupplungs-Brems-Vorrichtung ist in F i g. 9 dargestellt. Eine axial in beiden Richtungen verschiebbare und drehfest mit einer anzutreibenden Welle 315 verbundene Kupplungsscheibe 316 trägt auf jeder Seite dienen zum Abführen des sich durch den Verschleiß 60 einen konzentrisch zur Welle 315 angeordneten kreisbildenden Staubes. Ihre Tiefe ist deshalb größer als ringförmigen Reibbelag 305 bzw. 305'. Der Reibdie Höhe der Rippen 7. Im Ausführungsbeispiel sind belag 305 ist an die Reibfläche einer Antriebsscheibe acht Nuten vorgesehen, die alle gleich ausgebildet 317 andrückbar, welche drehfest mit einer Antriebssind und gleichmäßig auf dem Umfang verteilt ange- welle 318 verbunden ist. Der Reibbelag 305' ist hinordnet sind. Selbstverständlich könnte auch eine 65 gegen an die Reibfläche eines ortsfesten Bremskörpers andere Nutenzahl gewählt werden. Zwei aufeinander 319 andrückbar. Die Reibflächen der Reibbeläge 305 ausgerichtete Ringschultern 10 und 11 am Reib- und 305' sowie der Antriebsscheibe 317 und des körper 1 bzw. an der Scheibe 4 verhindern, daß die Bremskörpers 319 sind wie die Reibflächen der Aus-

führungsbeispiele gemäß den F i g. 1 bis 8 mit einem Profil versehen, dessen Rippen sich längs zur Drehachse konzentrischer Linien erstrecken. Durch diese Profilierung der Reibflächen kann bei gleichbleibender Betätigungskraft der Kupplungsscheibe 316, welche durch Muskelkraft oder eine Antriebsvorrichtung aufgebracht werden kann, ein wesentlich höheres Reibungsmoment erzeugt werden.

Um zu verhindern, daß nach Abnutzung der Reibbeläge 305 und 305' die Rippen der Antriebsscheibe 317 und des Bremskörpers 319 in Anlage an die Scheibe 316 kommen, ist sowohl an der Antriebsscheibe 317 als auch am Bremskörper 319 eine Ringschulter 320 bzw. 321 vorgesehen, welche sich an die Scheibe 316 anlegen, wenn der maximal zulässige Verschleiß der Bremsbeläge erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY 209 511/318

Claims

1 2 den einander zugekehrten Stirnflächen in Umfangs- Patentansprüche: richtung verlaufende und zur Drehachse konzentrische Rippen mit einem trapezförmigen Quer-

1. Bremse oder Kupplung mit mindestens einem schnittsprofil, wobei die Rippenhöhe größer ist als Paar aneinanderdrückbarer, aus einem zum Ver- 5 die Stärke der Scheiben. Zwischen je zwei benachschleiß bestimmten Material bzw. einem ver- barten Rippen ist in die Scheibe eine zur Drehachse schleißfesten Material bestehender Reibflächen, konzentrische Ringnut eingestochen. Ferner sind in die aneinander zu gekehrten Stirnflächen von zwei radialer Richtung verlaufende Nuten vorgesehen, da Reibkörpern vorgesehen sind, welche relativ zu- zur Verminderung des Verschleißes und zur Wärmeeinander um eine Drehachse und in Richtung io abfuhr durch eine der beiden Wellen Öl unter Druck derselben bewegbar sind, wobei die Drehachse zugeführt wird, das sich in die Rillen verteilt. Sowohl senkrecht auf den durch die Stirnflächen definier- im Hinblick auf die Ölschmierung als auch den relaten Ebenen steht und zumindest die aus dem ver- tiv großen Winkel zwischen den Flanken der Rippen schleißfesten Material bestehende Reibfläche ein und einer Radialebene ist das Verhältnis zwischen in Umfangsrichtüng verlaufende Rippen mit 15 der erzielbaren Reibkraft und der Normalkraft, mit geneigten Flanken bildendes Profil besitzt, wobei der die beiden Scheiben gegeneinandergedrückt werdie gesamte Reibfläche des aus dem verschleiß- den, klein. Nachteilig sind auch die durch die hohen festen Material bestehenden Reibkörpers durch Rippen bedingten relativ großen Herstellungskosten, die Flanken der Rippen gebildet ist, die unmittel- Ferner haben trapezförmige Rippen mit einer relativ bar aneinander anschließen, dadurch ge- 20 großen Höhe vor allem dann erhebliche Nachteile, kennzeichnet, daß die Rippenflanken der wenn der eine Reibkörper aus einem verschleißfesten Rippen (7, 8) das genaue Profil eines Dreiecks und der andere Reibkörper aus einem zum Verbilden und daß die Höhe der Rippen etwa Vs schleiß bestimmten Material bestehen. Zum einen ist bis Vio der Stärke des zum Verschleiß bestimmten nämlich die Ausnutzbarkeit des zum Verschleiß Materials beträgt, wobei der Winkel («), den die 25 bestimmten Materials wegen des relativ großen AnFlanken der Rippen mit einer zur Drehachse teils der Querschnittsflächen der zwischen den Rippen konzentrischen zylindrischen Fläche einschließen, des anderen Teils stehen bleibenden Rippen an der in einem Bereich liegt, in dem der Tangens größer gesamten Querschnittsfläche des zum Verschleiß als der Reibwert (μ) ist. bestimmten Materials groß. Zum anderen kann bei

2. Bremse oder Kupplung nach Anspruch 1, 30 einer Trapezform der Rippen der zum Verschleiß dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (<%) eine bestimmte Reibkörper nur so weit verschlissen wer-Größe besitzt, die für das Verhältnis von Reib- den, bis die ringförmigen Kopfflächen der Rippen wert zum Sinus des Winkels (oc) einen Wert von zum Tragen kommen, weil dann das erzielbare Reinahezu gleich 1 ergibt. bungsmoment sprunghaft abfällt.

3. Bremse oder Kupplung nach Anspruch 1 35 Es ist bei Scheibenbremsen mit einer ebenen Reiboder 2, gekennzeichnet durch zwei einander zu- fläche des aus dem verschleißfesten Material begekehrte, vorzugsweise als Stirnflächen zweier stehenden Reibkörpers bekannt, auf der diesem Ringschultern ausgebildete, eine Berührung zwi- Reibkörper zugewandten Seite der zum Verschleiß sehen den Rippen (7) des aus dem verschleiß- bestimmten Reibbeläge pyramidenförmige oder kegelfesten Material bestehenden Reibkörpers (1, 317, 40 stumpfförmige Vorsprünge oder auch schräg zur 319) und der den anderen Reibkörper (5, 305, Umfangsrichtüng verlaufende, im Querschnitt trapez-305') tragenden Fläche verhindernde Anschlag- f örmige Rippen vorzusehen, wodurch erreicht werden flächen (10, 11; 320, 321). soll, daß sich rascher ein gleichmäßiges Tragen der

Scheiben auf der gesamten Fläche einstellt. Eine 45 Erhöhung der Reibkraft kann durch diese Vorsprünge und Rippen natürlich nicht bewirkt werden,

da nur die Kopffläche der Kraftübertragung dient

und dienen kann.

Bei einer Kupplung in Scheibenbauweise ist es 50 auch bekannt, an der einen Scheibe spitze, pyra-

Die Erfindung betrifft eine Bremse oder Kupplung midenförmige Vorsprünge vorzusehen, die beim mit mindestens einem Paar aneinander andrückbarer, Einrücken der Kupplung in den aus porösem Mateaus einem zum Verschleiß bestimmten Material bzw. rial bestehenden Belag der anderen Scheibe eindringen einem verschleißfesten Material bestehender Reib- und damit die beiden Kupplungshälften formschlüssig flächen, die aneinander zu gekehrten Stirnflächen von 55 verbinden. Mit Rippen zur Erhöhung der Reibkraft zwei Reibkörpern vorgesehen sind, welche relativ sind daher diese Vorsprünge nicht vergleichbar,
zueinander um eine Drehachse und in Richtung der- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

selben bewegbar sind, wobei die Drehachse senkrecht Bremse oder Kupplung in Scheibenbauweise zu auf den durch die Stirnflächen definierten Ebenen schaffen, die ein Optimum nicht nur hinsichtlich der steht und zumindest die aus dem verschleißfesten ^6o Leistungsfähigkeit, sondern auch der Wirtschaftlich-Material bestehende Reibfläche ein in Umfangsrich- keit zu erreichen gestattet. Diese Aufgabe ist, austung verlaufende Rippen mit geneigten Flanken gehend von einer Bauweise der eingangs genannten bildendes Profil besitzt, wobei die gesamte Reib- Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ripfläche des aus dem verschleißfesten Material bestehen- penflanken der Rippen das genaue Profil eines Dreiden Reibkörpers durch die Flanken der Rippen ^δ5 ecks bilden und daß die Höhe etwa Vs bis V10 der gebildet ist, die unmittelbar aneinander anschließen. Stärke des zum Verschleiß bestimmten Materials Bei einer bekannten Scheibenkupplung mit zwei beträgt, wobei der Winkel α, den die Flanken der aus Metall bestehenden Scheiben tragen diese an Rippen mit einer zur Drehachse konzentrischen