DE2441129A1

DE2441129A1 - Betaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2441129A1
Application number: DE19742441129
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Twiflex Couplings Ltd
Current assignee: Twiflex Ltd
Priority date: 1973-08-28
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1975-03-06
Also published as: DE2441129C3; JPS5072084A; JPS5616286B2; GB1462180A; DE2441129B2

Description

TWIFLEX COUPLINGS LIMITED
Twickenham, Middlesex TW2 5AQ England

Betätigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung.

Die Erfindung ist insbesondere auf solche Mechanismen, wie etwa industrielle Scheibenbremsen, anwendbar, die eine kleine, lineare Betätigungsbewegung erfordern. Wenn die Bremsklötze verschleißen, wird ein fortschreitend zunehmender Betätigungshub notwendig. Ein Nachteil bekannter Betätigungsvorrichtungen für Bremsen o. dgl. besteht darin, daß die Betätigungskraft nicht linear abnimmt, wenn der Betätigungshub zunimmt. Daraus

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folgt eine Verzögerung der Bremsbetätigung und ein Verlust an Bremskraft.

Nach der Erfindung wird eine Betätigungsvorrichtung geschaffen mit einem Gehäuse, mit einer Schubstange, die verschieblich im Gehäuse angeordnet ist, mit einem Antrieb für die Schubstange, deren Wirkungslinie in Längsrichtung der Schubstange verläuft, um einen Betätigungs- und einen Rückhub durchzuführen, mit einer Gleitstange, die mit der Schubstange verschraubt ist, und mit einer Einrichtung zum drehfesten Verbinden entweder der Gleitstange oder der Schubstange mit dem Gehäuse· Diese Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die während eines RUckhubes eine Relativdrehung und folglich eine axiale Relativbewegung zwischen der Gleitstange und der Schubstange bewirkt, sofern die Länge des vorausgegangenen Betätigungshubes ein vorbestimmtes Maß übersteigt, und daß die Gleitstange und die Schubstange koaxial zur Wirkungslinie des Antriebs angeordnet sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt int

Fig. 1 einen Querschnitt einer Betätigungsvorrichtung nach der Erfindungj

Fig. 2 einen Teilschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1j

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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 ;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung}

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine vierte erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung.

Nach den Figuren 1 bis 3 weist die Betätigungsvorrichtung ein kappenförmiges Gehäuse 1 mit einem Ringflansch 2 an seinem Rand auf. Weiterhin ist ein Verschlußdeckel 3 mit einem Flansch 4 vorgesehen. Eine elastische, kreisförmige Membran wird zwischen dem Gehäuse 1 und dem Verschlußdeckel 3 festgehalten, und zwar ist sie mit ihrem ringförmigen Umfangsbereich zwischen den beiden Flanschen 2 und 4 eingeklemmt. Die Membran trennt eine erste Kammer 6 von einer zweiten Kammer 7 ab. Die erste Kammer wird von der flexiblen Membran und der Innenwand des Verschlußdeckels 3 gebildet. Die zweite Kammer liegt zwischen der Membran und der Innenwand des kappenförmigen Gehäuses 1. Der Verschlußdeckel 3 weist einen Fluidein- und -auslaß 8 für die Kammer 6 auf. Das Gehäuse 1 umfaßt einen zylindrischen, nach außen gerichteten Abschnitt und einen zylindrischen, nach innen gerichteten Abschnitt Diese Abschnitte sind einstückig mit der Bodenwand 11 des Gehäuses 1 ausgebildet und besitzen eine gemeinsame zylindrische

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Bohrung 12, die über ihrer Länge einen gleichförmigen Durchmesser aufweist. Eine Gleitstange 14 ist mit ihrem unteren, zylindrischen Ende verschieblich in der Bohrung 12 des nach innen gerichteten Abschnitts 10 gelagert. Oberhalb vom Ende des Abschnittes 10 trägt die Gleitstange einen ringförmigen Bund 15 und eine kurze, zylindrische Verlängerung 16, die durch die Stirnwand 17 einer zylindrischen Trommel 18 hindurchgeht und an der Stirnwand befestigt ist. Weiterhin trägt die Gleitstange eine Scheibe 19, die an der unteren Fläche der Membran angreift.

Eine schraubengangförmige Druckfeder 20 ist in der zweiten Kammer 7 angeordnet und liegt mit ihrem einen Ende an der unteren Schulter des ringförmigen Bundes 15 an, während sich ihr anderes Ende auf der Innenfläche der Bodenwand 11 abstützt. Die Feder 20 liegt koaxial um den nach innen gerichteten Abschnitt 10. Wenn die Betätigungsvorrichtung ihre Ruhestellung einnimmt, so drückt die Feder die Gleitstange 14, die Trommel 18 und die Scheibe 19 nach oben und läßt die Membran an Vorsprüngen 21 anliegen, die aus der Innenwand des Verschlußdeckels 3 herausragen.

Eine Schubstange 22 greift mit ihrem unteren Ende 23 gleitend in die Bohrung 12 des nach außen gerichteten Abschnitts 9 ein. Ihr oberer Gewindeabschnitt 24 besitzt einen geringeren Durchmesser als das untere Ende und ist in einer Gewindebohrung 25 des zylindrischen Endes 13 der Gleitstange 14 eingeschraubt.

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Weiterhin ist eine Einrichtung 26 vorgesehen, um eine Relativdrehung zwischen der Schubstange 22 und dem nach außen gerichteten Abschnitt 9 zu verhindern. Diese Einrichtung ergibt sich deutlicher aus der Schnittansicht nach Fig. 3. Die Schubstange trägt eine axial verlaufende Nut 27 in ihrer zylindrischen Außenfläche. Außerdem ist eine im wesentlichen runde Drahklammer 28 in einer Umfangsnut in der Außenfläche des Abschnittes 9 angeordnet. Ein Ende der Drahklammer ist nach innen gebogen und geht durch ein radiales Loch in der Wand des Abschnitts 9 hindurch. Das äußerste Ende greift in die Nut 27 ein.

Die Trommel 18 trägt an ihrem unteren, offenen Ende eine Ringlippe 29, auf der ein um die Trommel herumlaufender Gesperrering 30 angeordnet ist. Eine Klinke 31 ist schwenkbar im Gehäuse 1 gelagert und wird durch nicht gezeigte Mittel federnd in Eingriff mit den Zähnen des Gesperreringes 30 gedrückt, und zwar in einer Drehrichtung, die durch den Pfeil 32 in Fig. 2 angegeben ist. Alternativ dazu kann die Klinke auch aus einer flexiblen Blattfeder bestehen. In diesem Falle ist keine zusätzliche Federbelastung und keine schwenkbare Befestigung erforderlich.

Die Bewegung des unteren Endes der Schubstange 22 dient dazu, eine Scheibenbremse zu betätigen.

Die Betätigungsvorrichtung funktioniert folgendermaßen. Ihre Ruhestellung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei die Klinke an einem Zahn des Gesperreringes anliegt. Soll die Bremse

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betätigt werden, so wird Druckluft oder ein anderes Fluid durch den EinlaS 8 in die erste Kammer 6 eingelassen. Diese Druckluft bewegt die Membran in Richtung auf das Gehäuse 1. Die Membran drückt auf die Scheibe 19 und verschiebt auf diese Weise die Anordnung aus Scheibe, Gleitstange 14, Trommel 18 und Schubstange 22 gegen die Wirkung der Druckfeder 20. Die Bewegung der Schubstange 22 betätigt die Bremse und erzeugt einen Druck, um die gewünschte Bremskraft oder das gewünschte Bremsmoment aufzubringen. Bei der Bewegung der Anordnung entfernt sich der Gesperrering 30 von der Klinke 31, welche unter der Wirkung ihrer Federvorspannung mit ihrem Ende in Kontakt mit dem Gesperrering 30 läuft. Dies führt zu einer Schwenkbewegung der Klinke, und zwar, gesehen in der Zeichnung, im Uhrzeigersinn. Das Ausmaß der Schwenkbewegung der Klinke hängt von den Abstand ab, um den die Schubstange 22 bewegt wird, um die Bremsen eingreifen zu lassen. Wenn dieser Abstand ein bestimmtes Maß übersteigt, so greift die Klinke am nächsten Zahn des Gesperreringes an. Wird anschließend die Zufuhr an Luft oder Fluid abgeschaltet, so bringt die Druckfeder 20, ggf. unterstützt durch auf die Schubstange 22 einwirkende Rückholkräfte, die Anordnung in ihre Ausgangslage zurück, wobei die Membran gegen den Verschlußdeckel durchgebogen wird. Sofern die Klinke an einem neuen Zahn zur Anlage gekommen ist, so führt diese Rückholbewegung zu einer Drehung des Gesperrerades, der Trommel und der Gleitstange. Da die Schubstange von der Einrichtung 26 an einer Drehung gehindert wird, kommt es also zu einer Relativverdrehung zwischen der Gleitstange und der Schubstange. Aufgrund ihres Gewindeeingriffs entfernt sich die Schubstange in axialer Richtung

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von der Gleitstange, und zwar um einen Bruchteil eines Gewindeganges. Dadurch vermindert sich die Hublänge der Schubstange, die für die nächste Betätigung der Bremse erforderlich ist. Eine derartige automatische Hubnachstellung tritt weiterhin immer dann auf, wenn der Hub ausreichend groß wird,, um die Klinke an einem neuen Zahn angreifen zu lassen (beispielsweise aufgrund eines Verschleißes der Bromsbeläge).

Das Angreifen der Klinke an einem neuen Zahn und die daraus resultierende Axialbewegung der Schubstange wiederholt sich bei der Anfangseinstellung jedes Mal dann, wenn die Bremse betätigt wird, und zwar solange, bis der Widerstand der Bremsbacken so groß ist, daß die Schubstange keinen vollen Hub mehr durchführen kann und die Klinke cfementsprechend im Eingriff mit ein und demselben Zahn des Gesperreringes bleibt. Bei fortschreitendem Verschleiß der Bremsbacken führt dann die Schubstange beim Betätigen der Bremse wieder ihren vollen Hub durch, und die Klinke ist in der Lage, an einem neuen Zahn anzugreifen. Auf diese Weise erfolgt eine Nachstellung der Schubstange.

Der Maximalhub wird bestimmt durch den freien Abstand zwischen dem Bund 15 und dem Ende des nach innen gerichteten Abschnitts 10. Ein derartiger Hub würde die Klinke soweit schwenken lassen, daß sie an einem Zahn angreift, der um mindestens einen Zahnschritt neben dem vorher ergriffenen Zahn liegt. Auf diese Weise kann bei jeder beliebigen Verschleißgröße der Bremsbeläge oder des von der Betätigungsvorrichtung ange-

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triebenen Mechanismus niemals die Möglichkeit auftreten, daß die Schubstange bei der Durchführung der erforderlichen Bewegung oder bei der Erzeugung der Bremskraft versagt, es sei denn, die Schubstange habe bereits ihre maximale Einstellmöglichkeit relativ zur Gleitstange ausgeschöpft.

Nicht gezeigte Mittel dienen dazu, den Mechanismus zurückzustellen, beispielsweise wenn neue Bremsbacken oder neue Bremsbeläge eingebaut werden. Man schraubt die Schubstange zurück in die Gleitstange, wobei die Drahtklammer, die normalerweise eine Drehung der Schubstange verhindert, zeitweilig abgenommen wird.

Bei der vorstehenden Beschreibung des Aufbaus und der Betriebsweise der Betätigungsvorrichtung wurde auf die Betätigung einer Bremse Bezug genommen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Betätigungsvorrichtung in gleicher Weise im Zusammenhang mit einer Kupplung oder einem anderen Mechanismus verwendbar ist, der die automatische Nachstellung seiner Betätigungsvorrichtung erfordert.

Bei der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 4 wird die Antriebskraft von einer schraubengangförmigen Druckfeder 33 erzeugt. Der RUckhub wird dadurch eingeleitet, daß man Druckluft oder ein anderes Betätigungsfluid in die zweite Kammer einläßt, und zwar durch eine Öffnung 34. Diese Anordnung erfüllt eine Sicherheitsfunktion bezüglich der Druckluftzufuhr. Solange nämlich der Luftdruck aufrechterhalten bleibt, hält die Schubstange die Bremse gelöst. Bricht dann der Luftdruck zusammen, so werden die Bremsen automatisch unter der Wirkung

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der Druckfeder 33 betätigt. Weiterhin sind nicht gezeigte mechanische Einrichtungen vorgesehen, um die Druckfeder 33 zusammenzudrücken und die anfängliche Montage bzw. die anfängliche Einstellung zu erleichtern.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die Betätigungskraft für die Schubstange ebenfalls wieder von der schraubengangförmigen Druckfeder 33 erzeugt. Für den Rückhub hingegen dient ein Elektromagnet mit einer Spule 35, die bei ihrer Betätigung einen Anker 36 anzieht. Der Anker ist, wie dargestellt, an der Anordnung der Schubstange befestigt.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 wird wiederum pneumatisch betätigt. Sie weist ein Gehäuse 37 auf, das von einem Verschlußdeckel 38 abgedichtet ist. Durch diesen VerschluBdeckel geht ein Einlaß 39 hindurch, der sich zu einer Seite einer Membran 41 öffnet. Eine Schubstange 42 ist verschieblich in einer Verlängerung 43 des Gehäuses 37 gelagert. Diese Schubstange ist mit einer Gleitstange 44 verschraubt. Die Schubstange 42 wird drehfest mit dem Gehäuse 37 verbunden, und zwar durch einen Klemmkeil 45, der über das Ende der Verlängerung 43 paßt und in eine Nut 45a in/Üer Schubstange 42 eingreift.

Koaxial auf der Gleitstange 44 sitzt ein Gesperrering 46 mit über seinem Umfang verteilten Zähnen. Ein weiterer Gesperrering 47 trägt Zähne, welche in die Zähne des Gesperreringes eingreifen und mit diesen zusammenwirken. Dieser weitere Gesperrering 47 wird unter Verwendung einer schraubengangförmigen Nut 48 an einer Drehung gehindert. Er greift mit

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VorsprUngen 49 in diese Nut ein. Die Nut ist in die Bohrung einer zylindrischen Halterung 51 eingeschnitten, welche am Gehäuse 37 befestigt ist. Eine leichte, schraubengangförmige Druckfeder 52 drückt den Gesperrering 47 in den Eingriff mit dem Gesperrering 46.

Die Gleitstange 44 ist Über einen Sprengring 53 an einem Ansatz 54 der Membran 41 befestigt. Diese Art der Befestigung bietet die Möglichkeit, daß sich die Gleitstange 44 relativ zur Membran 41 und damit relativ zu der in ihrer Keilnut geführten Schubstange 42 dreht. Eine schraubengangförmige Druckfeder 55 verspannt die Membran 41 nach rechts in Fig. gegen die Wirkung des Betätigungsdruckes.

Während des Betätigungshubes werden die Schubstange 42 und die Gleitstange 44 gemeinsam axial nach vorne geschoben, und zwar unter der Wirkung des Druckes, der auf die Membran 41 aufgebracht wird. Während dieser Bewegung dreht sich der Gesperrering 47 entsprechend der Steigung der schraubengangförmigen Nut 48, Wenn die Länge des Betätigungshubes einen vorbestimmten Wert Übersteigt, so reicht diese Drehung aus, die Zähne des Gesperreringes 47 Über die Spitzen der zugehörigen Zähne auf dem Gesperrering 46 gleiten und die nächsten Zähne des letztgenannten Gesperreringes angreifen zu lassen.

Beim RUckhub dreht sich der Gesperrering 47 unter der Einwirkung der Nut 48 in entgegengesetzter Richtung und nimmt dabei den Gesperrering 46 mit. Dabei schraubt sich die Schub-

stange aus der Gleitstange heraus und vergrößert die Cjesamt-

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länge beider Stangen.

Bei den oben beschriebenen, pneumatisch betätigten Ausführungsformen kann anstelle der Druckluft eine Flüssigkeit als Betätigungsfluid verwendet werden.

Außerdem besteht bei der Ausführungsform nach Fig. 6 die Möglichkeit, anstelle der Betätigung durch ein Druckfluid eine elektromagnetische Betätigung zu wählen.

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Claims

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Patentansprüche

Betätigungsvorrichtung mit einem Gehäuse, mit einer Schubstange, die verschieblich im Gehäuse angeordnet ist, mit einem Antrieb für die Schubstange, um einen Betätigungs- und einen RUckhub durchzuführen, mit einer Gleitstange, die mit der Schubstange verschraubt ist, und mit einer Einrichtung zum drehfesten Verbinden entweder der Gleitstange oder der Schubstange mit dem Gehäuse,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einrichtung (30, 31 j 46, 47) vorgesehen ist, die während eines Rückhubes eine Relativdrehung und folglich eine axiale Relativbewegung zwischen der Gleitstange (14; 44) und der Schubstange (22| 42) bewirkt, sofern die Länge des vorausgegangenen Betätigungshubes ein vorbestimmtes MaS übersteigt» daß der Antrieb (5{ 41) direkt auf die Schubstange (22j 42) einwirkt, wobei ihre Wirkungslinie in Längsrichtung der Schubstange verläuft; und daß die Gleitstange (14| 44) und die Schubstange (22{ 42) koaxial zur Wirkungslinie des Antriebs (5; 41) angeordnet sind.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zum Bewirken einer Relativdrehung einen Gesperrering (30), der an der nicht drehfest gegen-

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über dem Gehäuse (1) gehaltenen Gleitstange (14) bzw. Schubstange (22) angeordnet ist, sowie eine Klinke (31) aufweist, die am Gehäuse (1) befestigt ist und in den Eingriff mit einem Zahn des Gesperreringes (30) gedrückt wird, so daß dann, wenn die Länge des Betätigungshubes ein vorbestimmtes MaB übersteigt, die Klinke (31) aus dem Eingriff mit dem genannten Zahn heraus und in Eingriff mit dem nächsten Zahn gelangt und der Gesperrering (30) beim Rückhub von der Klinke (31) gedreht wird, um die relative Axialbewegung zwischen der Gleitstange (14) und der Schubstange (22) hervorzurufen.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klinke (31) schwenkbar am Gehäuse (1) befestigt ist.
4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klinke (31) elastisch und flexibel am Gehäuse (1) befestigt ist.
5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klinke einen weiteren Gesperrering (47) aufweist, der im Gehäuse (37) angeordnet und während des Arbeitsund Rückhubes koaxial mit dem erstgenannten Gesperrering (46) bewegbar ist sowie eine Einrichtung (52) besitzt, die seine Zähne in Wirkeingriff mit den Zähnen des erst-

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genannten Gesperreringes (46) haltenj und daß der zweitgenannte Gesperrering (47) während des Arbeitshubes in einer ersten Richtung und während des Rückhubes in entgegengesetzter Richtung drehbar ist, so daß dann, wenn die Länge des Betätigungshubes ein vorbestimmtes Maß überschreitet, jeder Zahn des zweitgenannten Gesperreringes (47) aus dem Eingriff mit dem zusammenwirkenden Zahn des erstgenannten Gesperreringes (46) heraus und in Eingriff mit dem nächsten Zahn gelangt, wobei der erstgenannte Gesperrering (46) beim RUckhub vom zweitgenannten Gesperrering (47) gedreht wird, um die relative Axialbewegung zwischen der Gleitstange (44) und der Schubstange (42) hervorzurufen.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der zweitgenannte Gesperrering (47) während des Betätigungs- und Rückhubes von einer im Gehäuse (37) vorgesehenen schraubengangfb'rmigen Nut (48) gedreht wird, in welche er eingreift.
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klinke (31 j 47) unter Federkraft in den Eingriff mit dem Gesperrering (30| 46) gedrückt wird.
8. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• daß die Einrichtung zur drehfesten Verbindung der Gleit-

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stange (14j 44) bzw. der Schubstange (22; 42) mit dem Gehäuse (1; 37) einen Keil (28j 45) im Gehäuse bzw. in der Stange sowie eine zugehörige Keilnut (27{ 45a) aufweist, wobei letztere entweder in der Stange oder im Gehäuse vorgesehen ist.

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