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Selbsttätige Vorrichtung zum Nachstellen einer Scheibenbremse Die
Erfindung betrifft eine selbsttätige Vorrichtung zum Nachstellen einer Scheibenbremse
mit sich abnutzenden Bremsbelägen, mit einem im wesentlichen U-förmigen Gestell,
das in einer zur Achse der Bremsscheibe parallelen Richtung verschiebbar gelagert
ist und die Bremsscheibe auf einem Teil ihres Umfangs übergreift, einem ersten Bremsklotz,
der am einen Arm des Gestelles angeordnet ist und dessen Bewegungen folgt, einem
zweiten Brensklotz, der am einen Ende eines Stößels angeordnet ist, welcher relativ
zum anderen Arm des Gestelles begrenzt axial verschiebbar ist, einer zwischen dem
Gestell und dem zweiten Bremsklotz angeordneten, vorgespannten Druckfeder, welche
den zweiten Bremsklotz durch direkte Aktion gegen die eine Seite der Brersscheibe
schiebt, während sie den ersten Bremsklotz durch Reaktion gegen die der einen gegenüberliegende
andere Seite der Bremsscheibe schiebt, und einer Steuereinrichtung mit einem axial
beweglichen Stellglied, das in seiner Normalstellung die Bremsklötze entgegen der
Kraft der Druck feder im Abstand von der Bremsscheibe hält. Derartige Vorrichtungen
sind beispielsweise aus der FR-PS 1 361 471 und der FR-ZPS 87 440 bekannt. Sie werden
insbesondere in der Bisen- und Stahlindustrie für die Scheibenbremsen von Rollgängen
und anderen Transporteinrichtungen benötigt.
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Als Steuereinrichtung kann im Einzelfall eine hydraulische oder vorzugsweise
eine elektromagnetische Anordnung henutzt werden. Eine elektromagnetische Steuerung
hat vom Standpunkt der Gedrängtheit des Aufbaus und der Bequemlichkeit der Ausführung
aus betrachtet beträchtliche Vorteile. Nachteilig an ihr ist aber, daß der Elektromagnet
zwischen seinen Polflächen und seinem beweglichen Anker einen verhältnismäßig konstanten
Luftspalt benötigt, da bekannt ist, daß die magnetische Anziehungskraft, die hier
zum überwinden der PXückstellkraft der Druckfeder notwendig ist, sehr rasch abnimmt,
wenn
der Luftspalt breiter wird. Nun scheint aber die Vergrößerung des Luftspaltes dann
unvermeidlich zu sein, wenn sich die Beläge der Bremsklötze mehr und mehr abnutzen.
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Folglich mußte man, um die Scheibenbremse in guten Betriebszustand
zu halten, die Abnutzung berücksichtigende Nachstellungen der Scheibenbremse periodisch
so vornehmen, daß sich die Breite des Luftspaltes des Elektromagneten in annehmbaren
Grenzen hielt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Vorrichtung
zum Nachstellen einer Scheibenbremse mit sich abnützenden Bremsbelägen zu schaffen,
welche das Nachstellen ständig besorgt und ihre lästige Wartung überflüssig macht.
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Diese Aufgabe ist ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß gelöst durch ein zwischen dem Stellglied der Steuereinrichtung
und einem festen Punkt des Stößels angeordnetes, vor-gespanntes elastisches Teil,
das bei Betätigung des Stellgliedes auf den Stößel eine Rückstellkxaft ausübt, einen
zwischen der Druckfeder und dem zweiten Bremsklotz angeordneten, sich selbsttätig
verlänernden erzen Distanzkörper zum ttdS des Druckfeder ausgeübte Kraft auf den
zweiten Bremsklotz überträgt, und einen zwischen einem festen Punkt des Stößels
und dem anderen Arm des Gestelles angeordneten, sich selbstzum iJachsteilen der
tätig verlängernden zweiten Distanzkörper/, der relativ zum anderen Arm des Gestelles
begrenzt axial verschiebbar ist, wobei die Grenzen durch den gewünschten Ilub des
Stellgliedes der Steuereinrichtung bestimmt sind und die ohne Verlangerunq dieses
zweiten Distanzkörpers erfolgende Verschiebung die Folge der Spannung oder Entspannung
eines vorgespannten elastischen Teiles ist, das zwischen dem einen Ende des zweiten
Distanzkörpers und dem anderen Arm des Gestelles angeordnet ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, daß jeder Distanzkörper zwei auf dem Stößel koaxial angeordnete
Klauenmuffen, von denen eine drehfest mit dem Stößel verbunden ist, welche komplementär
ausgebildet und mit je zwei um 1800 versetzten, gleichsinnig ansteigenden, wendelförmigen
Gleitflächen versehen sind, die mit den ihnen zugeordneten Gleitflächen der jeweils
anderen Klauenmuffe in Berührung stehen, sowie eine mit ihren Enden an den beiden
Klauenmuffen angreifende Feder aufweist, die bei der geringstmöglichen axialen Länge
des Distanzkörpers in dem Sinne torsionsvorgespannt ist, daß sie die frei drehbare
Klauenmuffe durch Drehung um den Stößel von der drehfesten Klauennuffe zu entfernen
sucht.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand einer durch die Zeichnung dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einer Scheibenbremse
im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform und
die teilweise dargestellte Scheibenbremse und Fig. 2 eine perspektivische Nicht
der auseinandergezogen dargestellten Distanzkörper der Ausführungsform.
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Die aus Fig. 1 ersichtliche Scheibenbremse weist ein U-förmiges bügelartiges
Gestell 1 auf, das an nicht dargestellten Stangen oder anderen festen Führungen
verschiebbar gelagert
und parallel zur Achse einer Bremsscheibe
2 angeordnet ist.
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Das Gestell 1 ist so angeordnet, daß seine beiden Arme 11 und 12 den
Rand der Bremsscheibe 2 an einer räumlich festliegenden Stelle umfassen, wobei der
eine Arm 12 des Gestells 1 die Bremsscheibe 2 auf einem Teil ihres Umfanges übergreift.
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Der Arm 12 trägt an einer konvexen Stützfläche einen ersten Bremsklotz
3, der einen Bremsbelag 31 aufweist. Der Bremsklotz 3 ist auf irgendeine nicht dargestellte
Weise an der konvexen Stützfläche gehalten, so daß er fest mit dem Arm 12 des Gestelles
1 verbunden ist und dessen Verschiebungen parallel zur Achse der Bremsscheibe 2
mitmachen kann. elit dem ersten Bremsklotz 3 fluchtend, aber auf der anderen Seite
der Bremsscheibe 2, ist ein zweiter Bremsklotz 4 angeordnet, der ebenfalls einen
Bremsbelag 41 aufweist. Der zweite Bremsklotz 4 ist am rechten (Fig. 1) Ende eines
Stößels 5 befestigt, der relativ zum anderen Arm 11 des Gestelles 1 begrenzte axiale
Verschiebungen erfahren kann. Der Arm 11 des Gestelles 1 trägt im Innern eines Gehäuses
mit Kühlrippen die Steuereinrichtung der Scheibenbremse, welche hier in einem Elektromagenten
6 besteht, der ein feststehendes Joch 61 und einen beweglichen Anker 62 je aus magnetisierbarem
Material aufweist. Das Joch 61 hat ein U-förmiges Profil.
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Zwischen seinen beiden Schenkeln ist die Erregerspule 63 des Elektromagneten
6 angeordnet. Eine starke, unter Vorspannung stehende, auf Druck beanspruchte Schraubenfeder
7 ist zwischen dem Grund des Joches 61 und einem Ring 64 angeordnet, der dem Anker
62 als Lagerkörper dient. Der Anker 62 und der Ring 64 bilden das Stellglied der
Steuereinrichtung. Die Schraubenfeder7 wird außerdem mit Hilfe eines noch näher
zu beschreibenden mechanischen Elementes am Ende des Stößels 5 in Anlage gehalten.
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Falls in der Erregerspule 63 kein Strom fließt, nehmen die verschiedenen
Teile der Scheibenbremse die aus Fig. 1 ersichtlichen Stellungen ein, wobei der
Bremsklotz 4 durch
direkte Einwirkung der Schrauben feder 7 in Anlage
an der linken Seite der Bremsscheibe 3 gehalten wird, während der Bremsklotz 3 infolge
der auf den Arm 12 des Gestelles 1 ausgeübten Gegenwirkung auf der gegenüberliegenden
Seite der Bremsscheibe anliegt. Die Scheibenbremse ist also angezogen und widersetzt
sich einer Drehung der Bremsscheibe 2. Wenn nun die Erregerspule 63 mit Strom gespeist
wird, bewegt sich der Anker 62 auf die Polfächen des Joches 6 des Elektromagneten
6 zu, bis er dort anliegt.Die geringe axiale Verschiebung des Ankers 62, die dieser
ausführt, hat zur Folge, daß die Kompression der Schraubenfeder 7 gesteigert und
die von den flremsklötzen 3 und 4 auf die Bremsscheibe 2 ausgeübte Bremskraft aufgehoben
wird. Die Scheibenbremse ist nun gelüftet oder gelöst und die Bremsscheibe 2 kann
sich frei drehen.
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Die Ausführungsform der erfindungsgemrEen Vorrichtung weist an erster
Stelle eine ein elastisches Teil darstellende, auf Druck beanspruchte, vorgespannte
Schraubenfeder 8 auf, die zwischen der dem Bremsklotz 4 abgehrten hinteren Seite
des Ringes 64 und einer auf dem Stößel 5 sitzenden Ringscheibe 81 angeordnet ist,
die von der Rückstellkraft der Schraubenfeder 8 an einem Anschlagring 82 in Anlage
gehalten wird.
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Diese Schraubenfeder 8, deren Stärke wesentlich geringer ist als diejenige
der Schraubenfeder 7, überträgt auf den Stößel 5 und damit auch auf den Bremsklotz
4 eine Psückstellkraft, wenn der Elektromagnet 6 gespeist wird und seinen Anker
62 anzieht. Der Elektromagnet versucht demnach, in den noch zu definierenden Grenzen
einer maximalen Verschiebung den Bremsklotz 4 zurückzuziehen und seine Berührung
mit der linken Seite der Bremsscheibe 2 aufzuheben.
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Die Ausführungsform weist außerdem zwei sich selbsttätig verlängernde
Distanzkörper 9 und 9' zum Nachstellen der Scheibenbremse
auf.
Der erste Distanzkörper 9 ist zwischen dem Ring 64 und dem den Bremsklotz 4 tragenden
Ende des Stößels 5 angeordnet, um die für den Bremsvorgang aufzubringende, von der
Schraubenfeder 7 entwickelte Kraft auf den Bremsklotz 4 zu überstragen, solange
der Elektromagnet 6 abgeschaltet ist. Der zweite Distanzkörper 9' ist zwischen dem
Anschlagring 82 und dem Grund des fest mit dem Arm 11 des Gestelles 1 verbundenen
Joches 61 angeordnet. Die Verhindung zwischen dem Distanzkörper 9' und dem Joch
61 ist jedoch keine feste, sondern ist im Gegenteil mit einem gewissen axialen Spiel
hergestellt, das auf die Breite e des Luftspaltes begrenzt ist, der als notwendig
anzusehen ist, um einen zufriedenstellenden Betrieb des Elektromagneten 6 zu gewährleisten.
Genauer gesagt kann das linke Ende des Distanzkörpers 9' bezüglich des Armes 11
des Gestelles 1 verschoben werden zwischen einer ersten Relativlage, in der es an
einem von einer Schulter 65 des Joches 61 gehildeten Anschlag normalerweise anliegt,
wofür ein elastisches Teil, nämlich ein vorgespannter Ring 66, nach Art einer Federscheibe
sorgt, und einer zweiten Lage, in der das linke Ende des Distanzkörpers 9' von einem
Haltering 67 festgelegt wird, gegen den es unter Kompression des elastischen Ringes
66 gedrückt werden kann.
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Jeder der Distanzkörper 9 und 9' weist, wie Fig. 2 zeigt, zwei mit
etwas radialem Spiel auf dem Stößel 5 koaxial angeordnete Klauenmuffen 91 und 92
auf, von denen eine drehfest mit dem Stößel 5 verbunden ist, wozu ein Stift 93 hzw.
93' oder irgendein anderes äquivalentes Mittel verhilft. Die andere Klauenmuffe
ist jeweils frei auf dem Stößel 5 drehbar.
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Die Klauenmuffen 91 und 92 sind komplementär ausgebildet und mit je
zwei um 1800 versetzten, gleichsinnig ansteigenden, wendelförmigen Gleitflächen
94 bzw. 95 versehen, die mit den ihnen zugeordneten Gleitflächen 95 bzw. 94 der
jeweils anderen
Klauenmuffe 92 bzw. 91 in Berührung stehen. Eine
mit ihren Enden an den beiden Klauenmuffen 91 und 92 verankerte, auf Torsion beanspruchte
Schraubenfeder 96 windet sich um beide Klauenmuffen 91 und 92. Die Schraubenfeder
96 ist bei der geringstmöglichen axialen Länge des Distanzkörpers 9 oder 9' in dem
Sinne trosionsvorgespannt, daß sie die frei drehbare Klauenmuffe durch Drehung um
den Stößel von der drehfesten Klauenmuffezu entfernen sucht. Dazu ist es natürlich
notwendig, daß die Gleitflächen 94 und 95 an jeder Klauenmuffe dieselbe Steigung
haben, so daß einan-der entsprechende Gleitflächen stets in vollem Kontakt bleiben.
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Eine Relativdrehung der Klauenmuffen zueinander ist nicht mehr möglich,
wenn die geringstmögliche axiale Länge des Distanzkörpers erreicht ist, und sie
ist zur Verlängerung des Distanzkörpers nur möglich, wenn keine axialen Kräfte wirken,
welche die beiden Klauenmuffen 91 und 92 einander zu nähern versuchen. Die beiden
Klauenmuffen 91 und 92 wirken nach Art der Hälften einer richtungsoeschalteten Xupplung
zusammen, so daß bei der geringstmöglichen axialen Länge des Distanzkörpers 9 oder
9' keine gewöhnliche axiale Kraft mehr in der Lage ist, eine Relativdrehung der
einen Klauennuffe bezüglich der anderen hervorzurufen, deren Drehsinn dem Sinn der
durch die Schraubenfeder 96 zur Verlängerung des Distanzkörpers hervorgerufenen
Drehung entgegengesetzt ist. Die Distanzkörper verhalten sich unter diesen Umständen
also wie ein rein passives, Druck ausübendes Ubertragungselement. Die Kraft des
elastischen Ringes 66, die geringer als jene der Schraubenfeder 8 ist, muß in jedem
Fall ausreichen, um sich einer Relativdrehung der Klauenmuffen 91 und 92 des Distanzkörpers
9' zueinander widersetzen zu können, solange das rechte Ende dieses Distanzkörpers
9' mit dem Anschlagring 82 in Berührung steht.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemißen Vorrichtung ist folgende:
Wenn
angenommen wird, daß die Scheibenbremse anfangs gelüftet ist, haftet der Anker 62
des Elektromagneten 6 an den Polflächen des Joches 61. Der Anker 62 drückt mit Hilfe
des Ringes 64 die Schraubenfeder 7 zusammen und hält mit Hilfe der Schraubenfeder
8 den Bremsklotz 4 in seiner zurückaezogenen Stellung. Die Schraubenfeder 8 überträgt
dabei auf den Anschlagring 82 und damit auch auf den Distanzkörper 9' eine Kraft,
die ausreicht, um den elastischen Ring 66 gegen den Haltering 67 gepreßt zu halten.
Zwischen dem linken Ende des Distanzkörpers 9' und der Schulter 65 ist ein Zwischenraum,
der so eingerichtet wird, daß er der für das richtige Funktionieren des Elektromagneten
6 gewählten Breite e des Luftspaltes entsprich.
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Wenn die Scheibenbremse betätigt werden soll, wird die Stromversorgung
des Elektromagneten 6 unterbrochen, worauf sich die Schraubenfeder 7 in axialer
Richtung etwas ausdehnt und den Ring 64 sowie den Anker 62 nach rechts schiebt.
Gleichzeitig wird mit Hilfe des Distanzkörpers 9 der Bremsklotz 4 gegen die linke
Seite der Bremsscheibe 2 gedrückt. Der Stößel 5 folgt dem Bremsklotz 4 bei seiner
Bewegung nach rechts,und auch der Distanzkörper 9', welcher infolge der Entspannung
des elastischen Ringes 66 verdrängt wird, macht seinerseits die Verschiebung des
Stößels 5 mit. Das linke Ende des Distanzkörpers 9' gelangt dabei mit der Schulter
65 am Joch 61 im wesentlichen im gleichen Augenblick in Berührung,indem der Bremsbelag
41 des Bremsklotzes 4 die linke Seite der Bremsscheibe 2 zuerst berührt. Der Bremsvoroang
verursacht eine gewisse Ahnutzung der Bremsbeläge 31 und 41. Die Schraubenfeder
7 dehnt sich daher weiter aus, so daß der von den Bremsbelägen auf die Bremsscheibe
ausgeübte Anpressdruck erhalten bleibt, wobei die Größe des magnetischen Luftspaltes
auf einen Wert e' angehohen wird, der größer ist als der gewünschte Wert e. Die
Differenz e' - e
gibt genau die addierten Abnutzungen der beiden
Bremsbeläge 31 und 41 wieder.Indessen trennt sich von dem Augenblick an, in dem
der vom Bremsklotz 4 zurückgelegte Weg den Wert e überschreitet, der Anschlagring
82 vom rechten Ende des Distanzkörpers 9'. Da dieser keinen ihn zu komprimieren
versuchenden Kräften mehr ausgesetzt ist, ruft seine Schraubenfeder 96 eine Relativdrehung
seiner beiden Rlauenmuffen 91 und 92 hervor, welche eine Verlängerung des Distanzkörpers
9' in axialer Richtung zur Folge hat, bis der Kontakt mit dem Anschlagring 82 wieder
hergestellt ist.
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Wenn die Scheibenbremse durch Einschalten des Elektromagenten 6 von
neuem gelüftet wird, muß der Anker 62 einen Verschiebeweg e' zurücklegen, um wieder
mit dem Joch 61 in Berührung zu kommen. Der Distanzkörper 9' kann jedoch wegen der
erfolgten Nachstellung nur einen Weg von der Größe e durchmessen, auf die auch der
vom Stößel 5 zurückgelegte Weg beschränkt ist, so daß sich am Ende der Verschiebung
des Ankers 62 eine zusätzliche Kompression der Schraubenfeder 8 vom Betrag e' -
e einstellt. Während dieses letzten Teiles der Zurückbewegung des Ankers 62 wird
der Distanzkörper 9 seinerseits entlastet, so daß seine Schraubenfeder 96 eine Relativdrehung
seiner Klauenmuffen 91 und 92 zueinander hervorruft, bis die Verlängerung des Distanzkörpers
9 den Wegzuwachs e' - e kompensiert hat. Das auf diese Weise in zwei Schritten ausgeführte
Nachstellen hat demnach zur Folge, daß die ursprünglichen Bedingungen für das Funktionieren
der Scheibenbremse zu neginn der Abnutzung der Bremsbelage 31 und 41 während des
Bremsens wiederhergestellt sind und daß der magnetische Spalt somit ständig die
gewünschte Größe behalt.
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Eine von außen zugängliche Handhabe in Form eines dreh fest mit dem
Stößel 5 verbundenen Drehhebels 100 kann im Falle des zufälligen Versagens des Elektromagneten
6 hilfsweise
als Handsteuereinrichtung benutzt werden. Der Drehhebel
100 kann auch dazu dienen, die auf Torsion beanspruchten Schraubenfedern 96 der
Distanzkörper 9 und 9' wieder vorzuspannen und willentlich den Stößel 5 zurückzuziehen,
um den Zwischenraum zwischen den Bremsklötzen 3 und 4 und der Bremsscheibe 2 zu
vergrößern, insbesondere im Hinblick auf einen Austausch abgenützter Bremsbeläge.