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Scheibenbremse Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse gemäß dem
Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
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Aus der DT-PS 16 75 798 ist eine Scheibenbremse bekannt, die ein gegenüber
einer Antriebswelle feststehendes Gehäuse aufweist, in dem eine Bremsscheibe umläuft,
die mit der Antriebswelle form schlüssig verbunden ist. Im äußeren Bereich der Bremsscheibe
sind in Durchbrtlchen wellenparallel bewegbare Bremsklötze gelagert. Ein feststehender
Bremsring ist unter Zwischenlage von wärmedämmendem Material mit einem Flansch eines
Ringzylinders verbunden. Der Kolben des Ringzylinders, der mit einem Federpaket
im Eingriff steht, ist über einen Zapfen mit einem zweiten, beweglichen Bremsring
verbunden. Zum Lüften der Bremse wird dem Ringzylinder ein geeignetes Arbeitsmedium,
z.B. Druckluft bzw. Drucköl zugeführt. Hierdurch wird das Federpaket zwischen dem
feststehenden Bremsring und dem Kolben des Ringzylinders zusammengedrückt und der
bewegliche Bremsring wird durch den mit dem Kolben verbundenen Zapfen vondem Bremsklotz
getrennt. Bei einer Betätigung der Bremse wird das Arbeitsmedium, z. B. Druckluft,
im Druckrnittelraum des Ringzylinders entspannt und die Federkraft des Federpaketes
wirkt derart auf den Kolben ein, daß der bewegliche Bremsring gegen den Bremsklotz
geführt wird. Der Bremsklotz selbst wird dadurch gegen den feststehenden Bremsring
angedrückt. Die Bremse entwickelt dann bei total entspanntem Druclanittel die maximale
Bremskraft.
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Bei einer Beschädigung der Bremse, z. B. des Kolbens, die den Ausfall
der Federpakete zur Folge hat, bleibt die Bremse bei einer Betätigung wirkungslos.
Für eine niohtunerhebliche Anzahl von Anwendungsfällen derartiger Bremsen muß aber
sichergestellt werden, daß auch bei Ausfall der Federpakete, die auf einen beweglichen
Bremsring wirken, die Wirkung der Bremse im Betätigungsfall weitgehend erhalten
bleibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer
Bremse der eingangs genannten Art, bei möglichst kleinem Volumen eine Bremse zu
schaffen, die bei Ausfall der Federpakete, die auf einen Bremsring wirken, betätigbar
bleibt.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmalegelöst.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Bremse ist dadurch gegeben, daß
nur ein Zylinder benötigt wird, wodurch das Volumen der Bremse klein gehalten werden
kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durcb die Wahl der Kräfteverteilung auf die
Federpalxele. Zweckmäßigerweise werden die Federpakete, die auf einen Bremsring
wirken, geringfügig schwächer ausgebildet als die des anderen Bremsringes. Hierdurch
ergibt sich im normalen Betriebsfall eine definierte Lage der Bremsklötze zu den
Bremsringenund der Verschleiß der Bremsklötze kann erfaßt und angezeigt werden.
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Anhand einer Zeichnung ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Teilaxialschnitt einer Scheibenbremse, Fig.
2 ein Funktionsschema der Scheibenbremse gemäß Fig. 1.
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Die Scheibenbremse ist auf einer durch die Mittellinie angedeuteten
Antriebswelle 10 angeordnet und weist ein Gehäuse 11 auf, welches die Antriebswelle
10 umgebend aufgebaut ist. Mittels der Bolzen 12, die z.B. als Gewindebolzen ausgeführt
sein kEnnen, ist das Gehäuse 11 mit einem nicht naher dargestellten Rahmen, in dem
die Antriebswelle 10 gelagert ist, fest verbindbar. Mit dem Gehäuse 11 ist ein Zylinder
13 über Schraubverbindungen 14 verbunden, während in dem Zylinder 13 zwei Kolben
15, 16 geführt sind. Ein Druckmittelraum 17, der zwischen den beiden Kolben 15,
16 innerhalb des Zylinders 13 liegt, ist mittels Dichtungen 18, die in die Kolben
15, 16 eingelegt werden, gegenüber dem freien Raum abgedichtet. Zugeführt wird das
Druckmittel, das beispielsweise Druckluft oder Drucköl sein kann, über einen angedeuteten
Stutzen 19. Der Kolben 15 ist durch Zapfen 20 mit einem inneren Bremsringträger
21 verbunden, an dem ein innerer Bremsring 22 befestigt ist. Zwischen dem inneren
Bremsringträger 21 und dem Brems -ring 22 sind Lamellen 23 angeordnet, die zur Kühlung
der Scheibenbremse dienen. Ein äußerer Bremsring 24, der dem inneren Bremsring gegenUberliegt,
ist über einen äußeren Bremsringträger 25 durch weitere Zapfen 26 mit dem Kolben
16 verbunden. Zwischen dem äußeren Bremsring 24 und dem äußeren Bremsringträger
25 sind zwecks Kühlung der Scheibenbremse ebenfalls Lamellen 27 angebracht. Durch
wellenparallel verlaufende Verzahnungen 28, die einerseits zwischen den Bremsringträgern
21, 25 und andererseits zwischen dem Gehäuse 11 und dem äußeren Bremsringträger
25 vorgesehen sind, wird eine Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse 11 unterbunden,
während eine axiale Bewegung der Bremsringträger 21, 25 zueinander und gegenüber
dem Gehäuse 11 möglich ist. in Wirkverbindungmit dem äußeren Bremsring träger 25
steht ein äußeres Federpaket 29, das durch eine Federfühn3llg 30 gehalten wird,
die mit einem Ende fest an dem Gehäuse 11 angebracht und mit dem anderen Ende verschiebbar
in dem äußeren BremartngtrSger 25 gelagert ist. Ein inneres Federpaket 31 wirkt
auf eine Befestigungslasche 32 des inneren Bremsringträgers 21 und ist durch eine
Federtllhrullg 33 stabilisiert. Die Federführung 33 ist mit der Befestigungslasche
32 fest
verbunden und in einem Lagerflansch 34 des Gehäuses 11 verschiebbar
gelagert. Zwischen den Bremsringen 22, 24 ist eine Bremsscheibe 35 angeordnet, die
auf der Antriebswelle 10, z. B. durch Verkeilen, formschlüssig und verdrehsicher
angebracht ist. Die Bremsscheibe 35 weist im äußeren Bereich Durchbrüche 36 auf,
in denen Bremsklötze 37 wellenparallel verschiebbar gelagert sind.
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Die Funktion der bisher beschriebenen Scheibenbremse ist unter Zuhilfenahme
der Fig. 2 nachfolgend ausitihrlicherläutert. Hierbei sind die schematisch dargestellten
Teile der Scheibenbremse in Fig. 2 mit den Bezugszeichen der baugleichen Teile aus
Fig. 1 bezeichnet.
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In Fig. 2 ist über den Betätigungsphasen 1 bis 5 der Scheibenbremse
die Bremskraft F, der Druck P in dem Zylinder 13 und die Drehzahl n der Antriebswelle
10 aufgetragen. Bei dem beschriebenen Beispiel ist die Federkraft des inneren Federpaketes
31 geringfügig schwächer als die des äußeren Federpaketes 29, so daß sich eine stabile
Lage der Bremsringe 22, 24 zu den Bremsklötzen 37 im normalen Betrieb ergibt.
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In der Phase 1 ist die Scheibenbremse betätigt und die Antriebswelle
10 steht still. Der Druckmittelraum 17 zwischen den Kolben 15, 16 im Zylinder 13
ist entspannt und die Federpakete 29, 31 wirken mit der maximalen Bremskraft F über
die Bremsringe 22, 24 auf die Bremsklötze 37. Zum Lüften der Scheibenbremse wird
dem Druckmittelraum 17 beispielsweise Druckluft zugeführt, wodurch bei steigendem
Druck P zuerst der Kolben 15 das innere Federpaket 31 in der Betriebsphase 2 zusammendrückt.
Mit weiter steigendem Druck P verringert sich die Bremskraft F und der Kolben 16
drückt das äußere Federpaket 29 zusammen, eo daß die Bremskraft F auf Null absinkt
(Betrlebaphase 3). Die Scheibenbremse istnunmehr geltiftet und die Drehzahl a der
Antriebswelle 10 kann durch einen nicht näher dargestellten Antrieb mittels einer
einrückbaren Kupplung hochgefahren werden.
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Soll die Antriebswelle 10, z.B. nach einem Arbeitshub einer Presse,
wieder abgebremst werden, wird der Antrieb mittels der Kupplung von der Antriebswelle
10 getrennt und der Druck P im Druckmittelraum 17 vermindert.
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Durch den abfallenden Druck P im Druckmittelraum 17 des Zylinders
13 preßt zuerst das äußere Federpaket 29 mit wachsender Bremskraft F den äußeren
Bremsring 24 gegen die Bremsklötze 37, die dadurch gegen den inneren Bremsring 22
gedrückt werden (Betriebsphase 4). Die Drehzahl n der Antriebswelle 10 sinkt ab.
Bei weiter abfallendem Druck P wirkt auch das geringfügig schwächere innere Federpaket
31 über den inneren Bremsring 22 auf die Bremsklötze 37 (Betriebsphase 5). Die Drehzahl
n der Antriebswelle 10 und der Druck P im Druckmittelraum 17 gehen gegen Null, während
die Bremskraft F dem maximalen Wert zustrebt.
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Fällt ein Federpaket aus, z.B. durch Federbruch, ergeben sich die
Funktions -schemata A und B gemäß Fig. 2.
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Im Funktionsschema A wird angenommen, daß das innere Federpaket 31
ausgefallen ist. Bei total entapanntem Druckmiftelraum 17 wirkt die volle Kraft
des äußeren Federpaketes 29 auf den äußeren Bremsring 24, der die Bremsklötze 37,
die - wie bereits vorhergehend beschrieben - wellenparallel verschiebbar in der
Bremsscheibe 35 gelagert sind, gegen den innerem Bremsring 22 preßt. Die Bremswirkungbleibt
erhalten.
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Im Funktionsschema B ist angenommen, daß das äußere Federpaket 29
ausgefallen ist. Bei betätigte Scheibenbremse drückt nunmehr das innere Federpaket
31 über den inneren Bremsring 22 die Bremsklötze 37 gegen den äußeren Bremsring
24, wodurch die Bremawirkungebenfalls erhalten bleibt.
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Bei dem beschriebenen Beispiel wurde angenommen, daß die Kraft des
inneren Federpaketes 31 geringfügig schwächer ist als die des äußeren Federpaketes
29.
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Eine Umkehrung der Kräfteverteilung ergibt bei einer erfindungsgemäßen
Schelbenbremse prinzipiell die gleiche Wirkungsweise.