DE2734155A1

DE2734155A1 - Vorrichtung zum beeinflussen des einer welle aufgezwungenen dreh- bzw. bremsmomentes, insbesondere einstellbare scheibenbremse

Info

Publication number: DE2734155A1
Application number: DE19772734155
Authority: DE
Inventors: Richard Harry Mccarthy
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: PT Components Inc
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1978-02-02
Also published as: CA1076492A; DE2734155C2; FR2360013B1; US4042077A; GB1585814A; FR2360013A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Finckb Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

t MÜNCHEN 16, DEN 20. Juli 1977

POSTFACH 160 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9« 3921/22

FMC CORPORATION

200 E. Randolph Drive

Chicago, 111. / V.St.A.

Vorrichtung zum Beeinflussen des einer Welle aufgezwungenen Dreh- bzw. Bremsmomentes, insbesondere einstellbare Scheibenbremse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beeinflussen des einer Welle aufgezwungenen Dreh- bzw. Bremsmomentes, wie eine Scheibenbremse oder dergleichen für Motor- oder Maschinenwellen bzw. ähnliche rotierende Elemente und insbesondere auf eine Bremse bzw. Kupplung, die leicht eingestellt werden kann, um beim Bremsen eine gewünschte Bremskraft zu erreichen, und mit der ein konstanter Zwischenraum bzw. Spalt zwischen Bremsklötzen und einer mit der Welle verbundenen Scheibe erzielbar ist,wenn die Bremse gelöst ist.

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Eine Scheibenbremse, die hydraulisch gelöst und mit Federkraft angezogen wird, ist zum Beispiel aus der US-PS 3 456 (Hollnagel et al vom 22.JuIi 1969) bekannt. Obwohl in dieser Patentschrift eine Scheibenbremse beschrieben ist, die hydraulisch gelöst wird, wird hier nichts über Einrichtungen erwähnt, um einen konstanten Zwischenraum bzw. Spalt zwischen den Bremsklötzen und der Scheibe dann zu erzielen, wenn die Bremse hydraulisch gelöst ist; bei einer derartigen Bremse wird im Gegenteil der Zwischenraum bzw. Spalt bei der Abnutzung der Bremsklötze größer.

In der US-PS 3 633 715 (Burnett vom 11.1.1972) wird eine Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse beschrieben, bei der eine deformierbare ringförmige Dichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder verwendet wird, wodurch gewährleistet werden soll, daß die Bremsklötze trotz der Abnutzung des Reibmaterials eine ausreichende Distanz von der Rotorscheibe zurückgezogen werden. Zusätzlich zu der deformierbaren ringförmigen Dichtung ist noch eine Mutter vorgesehen, die auf einem Schraubenschaft in Abhängigkeit eines unzulässig langen Hubes des Bremskolbens verdreht wird und dadurch den Hub dieses Kolbens so korrigiert, daß der gewünschte Spalt beim Lösen der Bremse erreicht wird.

In den US- Patentschriften 3 113 646 (Airheart et al vom 10.12.1963) und 3 064 765 (Dotto vom 20.11.1962) sind weitere Vorrichtungen zur Erzielung eines gewünschten Spaltes zwischen dem Rotor der Scheibenbremse und den Bremsklötzen bei gelöster Bremse beschrieben. Gemäß beiden Patentschriften wird dann, wenn der Spalt aufgrund der Abnutzung der Bremsklötze zu groß wird, eine so große Hydraulikkraft der Bremse zugeführt, daß die Reibungsklemmung zwischen einer Welle und einer Reibscheibe oder ähnlichem überwunden wird, wo-

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durch die Welle relativ zu der Reibscheibe und dem Stützgehäuse so positioniert wird, daß der gewünschte Spalt wieder hergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abbremsen bzw. Freigeben einer Welle zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln der Zwischenraum bzw. Spalt zwischen den Reibelementen unabhängig von der Abnutzung der Reibelemente konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Die einstellbare Vorrichtung, zum Beispiel eine Scheibenbremse oder Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach mittels Federkraft angezogen und hydraulisch gelöst. Zum Lösen der Bremse ist eine hydraulisch betätigte Bremskolben- und Zylinderanordnung vorgesehen, mit der die Bremse bei Beaufschlagung mit Hydraulikdruck gelöst wird, der ausreichend ist, die durch die Federn vorgegebene Bremskraft zu überwinden. Wenn die Reibbeläge der Bremsklötze abgenutzt werden, nimmt auch das Volumen der im Kopfraum des Bremszylinders vorhandenen Hydraulikflüssigkeit ab. Entsprechend der Abnutzung der Bremsklötze wird die überschüssige Hydraulikflüssigkeit über einen Zylinder in ein Reservoir einer Steuerkolben- und Zylindereinheit geleitet. Wenn die Bremse gelöst werden soll, werden Betätigungseinrichtungen, zum Bei spiel eine Spule, aktiviert, wodurch der Kolben des Steuer-Hub
Zylinders einen vorbestimmten ausführt. Zu Beginn des Hubes des Kolbens steht das Reservoir in Verbindung mit dem Steuer zylinder, wodurch überschüssige Hydraulikflüssigkeit von dem Arbeits- bzw. Bremszylinder in das Reservoir geleitet wird, wenn eine Abnutzung der Bremse aufgetreten ist. Wird der

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Kolben des Steuerzylinders zum Lösen der Bremse weiter verschoben, wird der Steuerzylinder gegenüber dem Reservoir abgedichtet, wodurch ein vorbestimmtes Volumen von Hydraulikflüssigkeit in den Arbeits- bzw. Bremszylinder überführt wird. Dieses vorbestimmte Volumen von Hydraulikflüssigkeit, das in den Arbeits- bzw. Bremszylinder eintritt, ist ausreichend, um die Bremse zu lösen und gewährleistet gleichzeitig, daß der Spalt zwischen dem Rotor der Scheibenbremse und den Bremsklötzen jeweils den vorbestimmten Wert einnimmt. Da demnach bei jedem zum Lösen der Bremse dienenden Hub des Kolbens des Steuerzylinders das gleiche Volumen von Druckflüssigkeit in den Arbeits- bzw. Bremszylinder überführt wird, ist auch der erreichte Zwischenraum bzw. Spalt zwischen den Bremsklötzen und dem Rotor unabhängig von dem Grad des Abriebes der Bremsklötze jeweils gleich.

In der Verbindungsleitung zwischen dem Steuerzylinder und dem Arbeits- bzw. Bremszylinder ist vorzugsweise ein Drosselventil angeordnet um die Geschwindigkeit beim Anziehen bzw. Lösen der Bremse zu steuern. Um die von den Betätigungseinrichtungen für den Steuerzylinder aufzubringende Energie zu verringern, ist die Betätigungseinrichtung mit dem Kolben des Steuerzylinders vorzugsweise über eine Hebelanordnung verbunden, mit der ein mechanisches Untersetzungsverhältnis erreicht wird; zusätzlich ist die Querschnittsfläche des Kolbens des Steuerzylinders wesentlich kleiner als diejenige des Kolbens imArbeits- bzw. Bremszylinder, so daß auch hier zur Verringerung der aufzubringenden Kraft eine mechanische Untersetzung erreicht wird.

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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer auf einem nur teilweise gezeigten Motor montierten Scheibenbremse gemäß der Erfindung;

Fig. 2: eine Seitenansicht der Scheibenbremse gemäß Fig.1 in vergrößertem Maßstab, wobei zur Verdeutlichung einige Teile fortgelassen und andere geschnitten sind;

Fig. 3: eine Schnittansicht längs der senkrechten Linien 3-3 der Figur 2;

Fig. 4: ein Querschnitt eines Teiles eines Hauptzylinders in vergrößertem Maßstab, wobei der Kolben am Ende des Kolbenshubs dargestellt ist;

Fig. 5: eine Aufsicht auf die Bremse in den Figuren 1 und 2, wobei die Bremse in der Freistellung gezeichnet ist und wiederum einige Teile fortgelassen bzw. andere im Schnitt dargestellt sind.

Fig. 6: eine Ansicht ähnlich der in Figur 5, wobei die Bremse ebenfalls in der Freistellung ist, jedoch die Bremsklötze bereits erheblich abgenutzt sind;

Fig. 7: ist ein Querschnitt durch einen Teil eines Hauptzylinders gemäß einer anderen Ausführungsform.

Eine Scheibenbremse 20, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, dient dazu, wahlweise die Drehbewegung einer Welle 22 einer bestimmten Vorrichtung, so zum Beispiel eines Motors 24, wie in Figur 1, zu stoppen oder freizugeben. Die Welle 22 ragt durch eine Endplatte 26 eines Rahmens 28, der mit dem Gehäuse des Motors verbolzt ist. Der Rahmen weist ferner ein

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zylindrisches Segment 32 auf, mit dem eine Endplatte 34 und eine Stützplatte 36 fest verbunden sind.

Eine Bremsscheibe 38, vergleiche die Figuren 3 und 5, ist mit der Welle 22 fest verbunden und ragt in ihrem unteren Bereich in das zylindrische Segment 32 hinein, während sie in ihrem oberen Teil zwischen zwei Bremsklötzen 40 und 42 liegt. Der Bremsklotz 40 ist mit einer Halteplatte 43 verbunden, die ihrerseits mit einer Frontplatte 44 verbolzt ist. Der Bremsklotz 42 ist mit einer Halteplatte 45 verbunden, die ihrerseits mit einer Hinterplatte 46 verbolzt ist. Die Frontplatte 44, die Hinterplatte 46 und eine Federführungsplatte sind auf hohlen Achsstücken 50 verschiebbar, die mit der Endplatte 26 über verlängerte, sich durch die Achsstücke erstreckendenMaschinenschrauben 51 verbunden sind. Die Frontplatte 44 und die Federführungsplatte 48 sind mittels Kopfbzw. Maschinenschrauben 52 miteinander verbunden und voneinander in vorbestimmtem Abstand gehalten, wobei die Schrauben 52 durch rohrförmige Abstandshalter 44 hindurch_,ragen, auf denen wiederum die Hinterplatte 46 verschiebbar gelagert ist.

Zwei Federführungshülsen 58, die mit der Federführungsplatte verbunden sind, nehmen zur Drehmomentkontrolle dienende Schraubendruckfedern 60 auf, vergleiche Figuren 3 und 5, die jeweils zwischen Senkbohrungen 62 in der Hinterplatte 46 und Einstellschrauben für das Drehmoment gelagert sind, wobei die Schrauben 64 jeweils in die freien Enden der Federführungshülsen eingeschraubt sind. Die Schrauben 64 haben an ihrem Kopf Schlitze oder dergleichen, so daß sie leicht eingestellt werden können, um das gewünschte Drehmoment für die Bremsung bzw. Drehkraftverringerung zu erreichen.

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Eine Anordnung 68 mit einem Hauptbremszylinder, vergleiche die Figuren 1, 3 und 5, in dem ein Kolben 70 verschiebbar aufgenommen und mit einem O-Ring 72 abgedichtet ist, ist an der Hinterplatte 46 durch Kopfschrauben 74, die sich in rohrförmigen Abstandsstücken 76, siehe Figur 5, erstrecken, starr befestigt. Die Federführungsplatte 48 ist verschiebbar auf den Abstandshülsen gelagert und liegt an dem freien Ende des Kolbens 17 an. Der Kopf 78 des Zylinders 68 weist einen mit einer Bohrung versehenen Einlaß auf, in dem ein Ende einer Leitung 82 aufgenommen ist, über die Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder 68 und aus diesem heraus fließen kann. Eine andere Mündung in dem Zylinderkopf 78 mit einer Bohrung nimmt einen Entlüftungsstutzen 86 (Figur 3) auf, so daß die gesamte Luft aus dem Kopfraum 68a in der Zylinderanordnung 68 und aus dem übrigen Hydrauliksystem abgelassen werden kann, bevor die Bremse in Tätigkeit gesetzt wird.

Das andere Ende der Leitung 82 ist mit einem Abschlußstück 88 versehen, das in eine Mündung 90 eines Zylinders 92 einer Steuerkolben- und Zylindereinheit 94 eingeschraubt ist;vergleiche Figur 2 und 4.Das Abschlußstück 88 kann ein einstellbares Drosselventil 95 enthalten, wenn es erwünscht ist, den Verlauf der Andrück- und/oder Abdrückkraft der Bremse zu regeln; falls diese Geschwindigkeit nicht geregelt werden soll, kann das Anschlußstück lediglich ein Rohrkrümmer sein.

Die Steuerzylindereinheit 94 enthält den Steuerzylinder 92, der seinerseits eine Basis 98 mit einem Flansch aufweist, der mit der Stützplatte 36 des Rahmens 28 in Richtung einer darin befindlichen Bohrung verbolzt ist. Mit der Basis 98 ist ein Hauptteil 100 des Zylinders 92 mittels Kopfschrauben 102 flüssigkeitsdicht verbunden. Die Basis 98 und der Hauptteil 100 sind jeweils aufgebohrt, so daß eine Zylinderkammer 104 entsteht, die mit der Mündung 90 kommuniziert und einen darin gleitend gelagerten Steuerkolben 106 aufnimmt. Die

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Basis 98 weist Senkbohrungen auf, in denen dynamische Chevron-Dichtungen 112 und 114 angeordnet sind, um einen Leckfluß von Hydraulikflüssigkeit zu verhindern, wenn die Dichtungen an dem Kolben 106 anliegen.

Wenn der Kolben 106 sich in seiner in den Figuren 2 und 4 dargestellten zurückgezogenen Position befindet, wird durch zwei Passagen 116 bzw. 118 in der Basis 91 bzw. dem Hauptteil zwischen der Kammer 104 und einem Druckmittelreservoir 120 in dem Hauptteil 100 eine Verbindung ermöglicht. Das Reservoir wird teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, um einen konstanten Nachschub von Hydraulikflüssigkeit für das Hydrauliksystem während seiner Tätigkeit zu gewährleisten. Im oberen Ende des Reservoirs 120 ist eine Kappe 122 mit einer geeigneten Dichtung 123 eingeschraubt, in der ein federgestütztes Sicherheitsventil 124 angeordnet ist, durch das ein Druckaufbau im Reservoir in Folge der Abnutzung der Bremsklötze verhindert wird. Durch diese Abnutzung strömt zusätzlich Hydraulikflüssigkeit in das Reservoir, wie weiter unten näher erläutert wird.

Wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt, weist der Kolben 106 ein abgerundetes oder abgeschrägtes oberes Ende 125 auf, wodurch Druckflüssigkeit leichter in das Reservoir 120 über die Passagen 116 und 118 fließen kann, wenn der Kolben 106 in seiner zurückgezogenen Stellung ist. Sobald der Kolben sich nach oben eine genügende Strecke bewegt hat, daß die Passage verschlossen ist, und unter Abdichtung an der dynamischen Dichtung 114 anliegt, so wird durch die restliche Aufwärtsbewegung des Kolbens 106 ein bestimmtes Volumen von Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 92 herausgedrückt.

Das abgerundete bzw. abgeschrägte obere Ende des Kolbens gewährleistet ferner, daß der Kolben leicht in die Chevron-Dichtung 114 eindringen kann. Durch diese Konfiguration des Kolbens wird auch dessen Mindestbewegung nach oben bestimmt,

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um die Passage 116 abzudecken und in die Chevron-Dichtung einzudringen und gegenüber dieser abgedichtet zu sein. Hierdurch wird gleichzeitig der wirkungslose Hub des Kolbens auf ein Minimum gesetzt.

Entsprechend dem oben erwähnten Hub des Kolbens 106 wird ein bestimmtes Volumen von Druckflüssigkeit in den Bremszylinder 68, siehe die Figuren 3 und 5, überführt, so daß in dem Zylinder der Kolben 70 eine Strecke proportional dem Hub des Kolbens verschoben wird, wodurch wiederum die Bremse freigegeben und ein vorbe stimmt er Spalt zwischen dein Rotor 38 und jedem Bremsklotz 40 bzw. 42 vorgegeben wird. Zur völligen Freigabe der Bremse hat sich ein Spalt von etwa 0,46 mm bzw. 0,23 mm zwischen jedem Bremsklotz und dem Rotor als geeignet erwiesen, wenn der Rotor etwa 20 cm Durchmesser aufweist.

Es sei darauf hingewiesen, daß es mechanisch vorteilhaft ist, wenn der Kolben 106 des steueizylinders im Vergleich zu dem Bremskolben 70 eine kleine Querschnittsfläche aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis der Querschnittsflächen ungefähr 22 : 1, so daß lediglich 1/22 - tel der Kraft von Betätigungseinrichtungen aufzubringen ist, die sonst bei einem System, bei dem die Querschnittsflächen des Kolbens 106 und des Bremskolben 70 gleich sind, aufzubringen ist.

Die Betätigungseinrichtung bzw. Kraftquelle für den Kolben 106, siehe die Figuren 2 und 3, ist hier als eine Spule 130 dargestellt, die mit der Stützplatte 36 des Rahmens verbolzt ist und bei der der untere Teil des als Kolben ausgebildeten Spulenankers 132 durch eine öffnung in der Stützplatte 36 ragt. Mit dem Spulenkörper sind zwei winkelförmige Begrenzungsklammern 124 durch Bolzen 138 verbunden, die durch Schlitze 140 in Platten 134 des Spulenkörpers hindurch ragen. Die Klammern weisen Anschlagflächen auf, an denen das obere Ende des kolbenförmigen Spulenankers 132 anliegt, wenn dieser bei abgeschalteter Spule sich in seiner oberen Position befindet.Auf

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* insgesamt

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diese Weise dienen die einstellbaren Klammern 134 zur Begrenzung des Hubs des Spulenankers 132 und bestimmen gleichzeitig den Luftspalt der Spule.

Eine Hebelanordnung 144 ist schwenkbar an einem Joch 146 gelagert, das sich von der Stützplatte 36 abwärts erstreckt und einen durch das Joch ragenden Lagerbolzen 148 aufweist. Die Hebelanordnung weist zwei parallele Hebel 150 auf, die durch Abstandsnieten 152 fest miteinander verbunden und in einem bestimmten Abstand voneinander parallel gehalten sind. Ein Ende jedes Hebels 150 weist einen Schlitz auf, in dem ein Lagerbolzen 156 gleitend gelagert ist, der sich durch die Schlitze und durch eine Bohrung im unteren Ende des Steuerkolbens 106 erstreckt. Das andere Ende der beiden Hebel 150 weist ebenfalls Schlitze auf, in denen ein Lagerbolzen 160 gleitend gelagert ist, der seinerseits sich durch diese Schlitze und durch eine Bohrung in dem unteren Ende des kolbenförmigen Spulenankers 132 erstreckt. Um den Lagerbolzen 148 ist eine Schraubenfeder 162 gewunden, deren eines Ende an der Stützplatte 36 anliegt und deren anderes Ende mit einer der Abstandsnieten 152 verbunden ist, so daß die Hebelanordnung 154, der Kolben 106 und der Spulenanker 132 normalerweise in der eine Bremsung bewirkenden Position gemäß Figur 2 gehalten werden.

Wenn die Spule 130 angeregt wird, bewegt sich der Spulenanker abwärts, bis der Luftspalt der Spule geschlossen ist, wodurch der Steuerkolben 106 um seinen vollen, die Bremse freigebenden Hub angehoben wird, wie dieses in Figur 4 gestrichelt dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der durch den Lagerbolzen 148 bestimmte Schwenkpunkt der Hebelanordnung so gesetzt ist, daß ein Hebelverhältnis von 2:1 erreicht wird, wodurch ferner der Betrag der aufzubringenden Kraft für das Lösen der Bremse reduziert und somit ein gesamtes mechanisches Untersetzungsverhältnis des dargestellten Ausführungsbeispieles von 44 : 1 erzielt wird. Es ist selbstverständlich, daß die

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Positionierung des Schwenkpunktes der Hebelanordnung 144 und auch das Verhältnis der Querschnittsflächen des Kolbens 106 und des Bremskolbens 70 verändert werden können, um so das mechanische übersetzungsverhältnis zu erhöhen oder zu erniedrigen, was im übrigen durch die speziellen Parameter, mit denen die Bremse betätigt werden soll, bestimmt wird. Ebenso können auch die Größe der Kammer 104 desSteuerzylinders 92 und der Hub des Kolbens 106 variiert werden, um dadurch einen größeren bzw. kleineren Bremsspalt zu erreichen, wenn die Bremse gelöst ist.

Wenn es erwünscht ist, diesteuerkolben- und Zylindereinheit 94 anders als in der dargestellten aufwärts gerichteten Position zu montieren, zum Beispiel diese seitwärts oder diese umgekehrt auszurichten, so muß dafür Vorsorge getragen werden, daß keine Luft aus dem Reservoir in das Hydrauliksystem dringen kann.Wie aus Figur 7 hervorgeht, ist eine dort gezeigteSteuerkolben- und Zylindereinheit 94a dargestellt, die mit der oben beschriebenen Einheit 94 identisch ist bis auf das Merkmal, daß hier ein Kolben 170 in dem Reservoir 120a gelagert und gegenüber diesem durch eine dynamische Dichtung wie einen O-Ring abgedichtet ist. Zwischen einer Kappe 122a und dem Kolben 170 ist eine Feder angeordnet, die auf den Kolben 170 eine solche Kraft ausübt,daß der - in der Figur 7 gesehen - vom Kolben 170 links gelegene Teil des Reservoirs immer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist.

Bei der Betätigung des beschriebenen Bremssystems wird das Reservoir 120 (Figuren 2 und 5) des Hydrauliksystems teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während die Leitung 82 und der Bremszylinder 68 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden, wobei über das Entlüftungsventil 86 die gesamte im System enthaltene Luft abgelassen wird. Zu dieser Zeit sind die Bremsblöcke 40 und 42 in Kontakt mit dem Rotor 38. Die Schrauben 64 zum Einstellen des Drehmomentes werden danach in der Federführungshülse 58 so verschraubt, bis die gewünschte Bremskraft gegenüber dem Rotor 38 erreicht ist. Das Drehmoment

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kann zum Beispiel so eingestellt werden, um eine konstante Reibung auf den Rotor auszuüben, die erforderlich ist, wenn etwa Filmrollen oder ähnliche Vorrichtungen auf- oder abgespult werden sollen. In den meisten Fällen werden jedoch die Federn so justiert, daß die Welle 22 mit dem Rotor 38 vollständig gestoppt wird, wenn die Bremse angezogen ist.

Die Bremse wird dann dadurch gelöst, daß bei der Betätigung der Bremskolben- und Zylinderanordnung 68 Hydraulikkraft ausgeübt wird, die die Federn 60 zusammendrückt. Je größer demnach die Federkraft ist, umso größer ist die Kraft, die von Betätigungseinrichtungen bzw. der Spule 130 aufgebracht werden muß, um die Federn zusammenzudrücken. Da bei einer Reduzierung des Luftspaltes der Spule deren Anziehungskraft ansteigt, kann durch entsprechende Einstellung der Anschlagklammern 134 über Schlitze 140 und die Bolzen 138 in Abwärtsrichtung die Spulenkraft zu Beginn des Hubs des Spulenankers in gewissen Grenzen eingestellt werden. Hierbei ist es selbstverständlich, daß die Abwärtsverstellung der Anschlagklammern 134 nicht so groß sein darf, daß der Steuerkolben 106 die Passage 116 zu dem Reservoir verschließt, wenn die Spule nicht erregt ist.

Wenn die Bremse gelöst werden soll, wird die Spule erregt, wodurch die Hebelanordnung 144 (Figur 2) im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, bis der Luftspalt der Spule geschlossen ist. Nachdem der Steuerkolben 106 sich an der Passage 116 zum Reservoir vorbeibewegt hat und unter Abdichtung in die dynamische Dichtung 114 eingetaucht ist, wird bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens ein vorbestimmtes Volumen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Steuerzylinder 94 gedrückt und ein entsprechendes Volumen von Druckflüssigkeit in den Kopfraum 68a der Bremszylinderanordnung 68 überführt, wodurch die Bremse gelöst und der gewünschte vorbestimmte Spalt zwischen dem Rotor und den Bremsklötzen 40 bzw. 42 erreicht wird.

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Die Spule 130 wird abgeschaltet, wenn die Bremse erneut in Eingriff gebracht werden soll. Durch die Schraubendruckfeder 60 werden, unterstützt durch die Schraubenfeder 162, die Bremsklötze 40 und 42 wieder in Bremskontakt mit dem Rotor gebracht; ebenso wird hierdurch der Kopfraum 68a in der Bremszylinderanordnung 68 verringert. Wenn der Kopfraum in der Zylinderanordnung 68 verringert wird, wird hieraus Hydraulikflüssigkeit verdrängt und fließt über die Leitung 82 zurück in die Steuerkammer 104. Solange an den Bremsklötzen kein Abrieb entstanden ist, wird das Volumen von Hydraulikflüssigkeit, das aus dem Bremszylinder verdrängt wird, gleich sein mit dem, das erforderlich ist, die Kammer 104 in der Steuereinheit 94 zu füllen, ohne daß zusätzliche Hydraulikflüssigkeit über die Passagen 116 und 118 in das Reservoir 120 strömt. Wenn gewünscht, kann das Drosselventil 95 verstellt werden, um die Geschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit durch die Leitung 82 zu steuern, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit der Bremsklötze beim Eingreifen oder Lösen der Bremse gesteuert werden kann.

Wenn die Bremsklötze 40 und 42 infolge Abnützung beim Gebrauch der Bremse dünner werden, wird auch der Kopfraum 68a in der Bremszylinderanordnung nach und nach kleiner, wie das vergleichsweise in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, so daß überschüssige Hydraulikflüssigkeit in andere Teile des Hydrauliksystems geleitet werden. Diese überschüssige Hydraulikflüssigkeit fließt über die Passagen 116 und 118 in das Reservoir 120 (Figur 2). Da die Abnützung der Bremse nur langsam vor sich geht, ist der Fluß in das Reservoir während jedem eine Bremsung einleitenden Federhub nur sehr gering. Bei langem Gebrauch und entsprechender Abnutzung der Bremsklötze 40 und 42 kann jedoch das Flüssigkeitsniveau in dem Reservoir 120 ansteigen, so daß die darüber liegende Luft komprimiert wird, über das federgestützte Sicherheitsventil 120 wird dieser überdruck abgebaut, so daß das System vor einer Blockierung durch den überdruck bewahrt wird.

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Wenn die Dicke der Bremsklötze 40 und 42 durch Abnutzung reduziert ist, werden auch die Schraubendruckfedern 60 länger, so daß die effektive Bremskraft dadurch reduziert wird. Wenn eine konstante Bremskraft erreicht werden soll, müssen die Schrauben 64 von Zeit zu Zeit nachgezogen werden, um die Federn jeweils auf ihrer Ursprungslänge zu halten, wie das in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist.

Obwohl die Hauptzylindereinheit 94, die Spule 130 und die Hebelanordnung 144 auf der Stützplatte 36 montiert dargestellt sind, können diese Teile selbstverständlich auch auf einer von der Bremszylinderanordnung 68 losgelösten Halteplatte montiert und über eine entsprechend längere Leitung 82 angeschlossen werden. Ebenso können auch andere Betätigungsmittel als die beschriebene Spule verwendet werden, um den Kolben 106 des Hauptzylinders zu bewegen. Ebenso können auch andere geeignete Hauptzylindereinheiten mit kontrollierbarem Volumen verwendet werden, um die Bremszylinderanordnung zu betätigen, wenn es erwünscht ist.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist klar, daß die beschriebene einstellbare Scheibenbremse mittels Federn angezogen und durch Hydraulikkraft gelöst wird. Bei der Bremse werden Hebelanordnungen und Druckflüssigkeit so verwendet, daß eine erhebliche mechanische Untersetzung erfolgt, wodurch eine wesentlich kleinere Kraftquelle als üblich notwendig ist, um die Bremse zu lösen. Die Bremse weist ferner eine Bremszylinderanordnung auf, die mit den Bremsklötzen so verbunden ist, daß der Kopfraum im Bremszylinder jeweils entsprechend dem Abrieb der Bremsklötze verringert wird. Die überschüssige Hydraulikflüssigkeit, die aus dem verringerten Kopfraum des Zylinders verdrängt wird, wird in den Hauptbzw. Steuerzylinder und von dort in das Reservoir geleitet. Bei jedem Hub des Hauptzylinderkolbens beim Lösen der Bremse wird zunächst die Passage vom Reservoir geschlossen und

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danach ein vorbestimmtes Volumen von Hydraulikflüssigkeit in den Bremszylinder geleitet, wobei dieses Volumen ausreicht, um die Bremse zu lösen und einen vorbestimmten Spalt zwischen den Bremsklötzen und dem Rotor unabhängig von dem Abnützungsgrad der Bremsklötze herzustellen.

Obwohl hier nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, daß Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne daß das Ziel der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke D1PL.-ING. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber I MÜNCHEN 86, DEN 20. Juli 1977 POSTFACH 860 «20 MÖHLSTKASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22 Pat entansprüche

1. Vorrichtung zum Beeinflussen des einer Welle mit einem Rotor aufgezwungenen Dreh- bzw. Bremsmomentes mit Reibelementen auf beiden Seiten des Rotors, die auf einer Stützkonstruktion montiert und relativ zum Rotor verschiebbar sind zwischen einer ersten Position, in der sie am Rotor anliegen, und einer zweiten Position, in der sie vom Rotor durch einen Zwischenraum bzw. Spalt getrennt sind, wobei zur Verschiebung der Reibelemente in die beiden Positionen einerseits mit den Reibelementen verbundene Federelemente, die die Reibelemente in einer der beiden Positionen halten, und andererseits ein Arbeits- bzw. Bremszylinder vorgesehen ist, mittels dem bei Druckmittelbeaufschlagung die Reibelemente in die jeweilig andere Position verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung eines jeweilig gleichen vorbestimmten Hubes der Reibelemente (40,42) unabhängig von deren Abnutzung dem Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) bei jeder Betätigung der Vorrichtung ein bestimmtes Volumen von Druckmittel unter einem Druck zuführbar ist, der ausreicht, die entgegengerichteten Federkräfte der Federelemente (60) zu überwinden, und daß Betätigungseinrichtungen (100,130) mit dem Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) verbunden sind, mittels denen dem Arbeits- bzw. Bremszylinder unabhängig von der Größe dessen Arbeits- bzw. Kopfraumes (68a) bei jeder Druckmittelbeaufschlagung der Vorrichtung jeweils das gleiche Volumen von Druckmittel zuführ-

^här ^ist· 709885/1022

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Reibelemente (40,42) mittels den Federelementen (60) in der das Dreh- bzw. Bremsmoment auf den Rotor (38) ausübenden Position gehalten sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtungen (100,130) eine Steuerzylindereinheit (100) umfassen, die eine mit dem Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) verbundene Zylinderkammer (104), ferner einen in dieser Kammer verschiebbar gelagerten Kolben (106) und ein Reservoir für Hydraulikflüssigkeit aufweist, das mit der Kammer des Steuerzylinders in Verbindung steht, daß ferner eine Einrichtung (130,144) vorgesehen ist, die mit dem Steuerkolben (106) verbunden ist, um diesen in der Kammer des SteuerZylinders eine Strecke mit vorbestimmten! Hub zu verschieben und zwar zwischen einer Position, in der Druckmittel zwischen dem Reservoir (120) und der Kammer (104) des Steuerzylinders strömt, und einer Position, in der diese Strömung unterbrochen ist, und daß schließlich Dichtmittel (114) zwischen der Steuerkammer (104) und dem Steuerkolben (106) vorgesehen sind, die die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Reservoir (120) an einem bestimmten Punkt im Verlauf des Kolbenhubs blockieren, so daß danach beim Resthub des Steuerkolbens das vorbestimmte Druckmittelvolumen aus der Steuerkammer (104) in den Arbeits- bzw. Bremszylinder überführbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) einen variablen Arbeits- bzw. Kopfraum (68a) zwischen dem freien Ende des Kolbens (70) und dem diesen zugewandten Teil (78) des Zylinders (68) aufweist^und daß

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der Arbeitszylinder (68) in Wirkverbindung mit den Reibelementen (40,41) steht, derart, daß bei Abrieb bzw. Abnutzung des Reibelemente der Arbeits- bzw. Kopfraum (68a) jeweils bei angezogenen Reibelementen verringert wird und daß überschüssige Druckmittel aus diesem Kopfraum in das Reservoir (120) strömt, sobald der Steuerkolben (106) die Passage (116) zum Reservoir freigibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Steuerkolben (106) eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der Kolben (70) im Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) aufweist, wodurch eine mechanische übersetzung erzielt wird, die die benötigte Leistung, um den Kolben (70) im Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) zu verschieben und die entgegengerichteten Kräfte der Federelemente (60) zu überwinden, verringert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (100,130) direkt neben dem Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (130,144) für den Steuerkolben (106) eine Spule (130) eine an ihren Enden jeweils mit der Spule (130) und dem Steuerkolben (1O6) gelagerte Hebelanordnung (144) und ein Schwenklager (148) aufweist, durch das die Hebelanordnung an einem Schwenkpunkt zwischen der Spule und dem Steuerkolben unterstützt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkpunkt (bei 148) der Hebelanordnung (144) näher am Steuerkolben (106) als an der Spule (130) liegt, wodurch die von der Spule aufzubringende Kraft verringert wird.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reservoir (120a) ein Kolben (170) verschiebbar gelagert ist, und daß auch der dem Druckmittel abgewandten Seite des Kolbens zu dessen Abstützung Federelemente (170) angeordnet sind, wodurch die Kapazität des Reservoirs (120a) mehrfach veränderbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Verbindungsweg (82) zwischen dem Steuerzylinder (100) und dem Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) ein einstellbares Drosselventil (95) angeordnet ist, wodurch die Flußgeschwindigkeit des Druckmittels in den Arbeits- bzw. Bremszylinder oder aus diesem heraus und zwischen dem Steuerzylinder (106) und dem Arbeitszylinder einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Einrichtungen (64) zum Einstellen der das Dreh- bzw. Bremsmoment auf dem Rotor (38) bei angezogenen Reibelementen (40,41) bestimmenden Federkraft der Federelemente (60) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Spule (30) einstellbar ist.

13. Scheibenbremse zum Abbremsen einer eine Bremsscheibe (Rotor) tragenden rotierenden Welle mit einer bestimmten Bremskraft, wobei die Scheibenbremse auf jeder Seite des Rotors Bremsklötze aufweist, die auf eine Stützkonstruktion montiert und zwischen einer ersten am Rotor anliegenden und einer zweiten den Rotor freigebenden Position verschiebbar sind, wobei die Bremsklötze einerseits mit Federelementen, die die Bremsklötze an den Rotor mit bestimmter Bremskraft andrücken, und andererseits mit einer Bremszylinderanordnung in Wirkverbindung stehen,mittels der die Bremsklötze in die

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den Rotor freigebende Position verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Scheibenbremse einen Steuerzylinder (100) mit einer Steuerkammer (104) und einer Verbindungsleitung (82) zwischen der Steuerkammer und dem Bremszylinder (68) aufweist, daß in der Steuerkammer (104) ein über einen bestimmten Hub verschiebbarer Steuerkolben (106) gelagert ist, daß ein Reservoir (120,12Oa) für Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist, das mit der Steuerkammer verbunden ist, wenn der Steuerkolben die Position bei angezogener Bremse einnimmt, daß eine Betätigungseinrichtung (130, 144) zum Verschieben des Steuerkolbens mit dem bestimmten Hub vorgesehen ist, und daß entlang des Hubweges des Steuerkolbens Dichtmittel (114) zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Reservoir (120,12Oa) und der Steuerkammer (104) vorgesehen sind, derart, daß nach dem Abdichten dieser Verbindung der Steuerkolben einen vorbestimmten Resthub unter Zufuhr eines entsprechenden Volumens von Hydraulikflüssigkeit in dem Bremszylinder (68) ausführt, wodurch die Bremsklötze (40,41) in die den Rotor (38) mit einem bestimmten Zwischenraum bzw. Spalt freigebende Position überführbar sind.

14. Scheibenbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß bei allmählicher Abnahme der Dicke der Bremsklötze (40,41) infolge Abriebs bzw. Abnutzung der Arbeits- bzw. Kopfraum (68a) des Bremszylinders (68) in seiner Kapazität allmählich verringerbar ist, und daß die in Folge dieser Verringerung überschüssige Hydraulikflüssigkeit in das Reservoir (120,12Oa) überführbar ist, wenn der Steuerkolben (106) sich in seiner Position bei angezogener Bremse befindet.

15. Scheibenbremse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtungen für den Steuerkolben (106) eine Spule (130) eine mit der Spule und dem Steuerkolben jeweils verbundene Hebelanordnung (144) und ein Drehlager (148) zur schwenkbaren Lagerung der Hebelanordnung aufweist.

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16. Scheibenbremse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsfläche des Steuerkolbens (106) kleiner als diejenige des Kolbens (70) im Bremszylinder (68) ist, und daß das Drehlager (148) näher am Steuerkolben (106) als an der Spule (130) liegt, wodurch die von der Spule zur Überwindung der Bremskraft der Federelemente (60) notwendige Kraft verringerbar ist.

17. Verfahren zum Kompensieren der Abnutzung eines Reibelementes das alternativ an einem rotierenden Rotor anliegt, oder von diesem getrennt ist und welches mit einer hydraulischen Kolben- und Zylinderanordnung mit variablem, in Abhängigkeit der Abnutzung des Reibelementes kleiner werdendem Arbeits- bzw. Kopfraum in Wirkverbindung steht,insbesondere für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst das Reibelement mittels Federkräften in eine an dem Rotor anliegende Position eingestellt wird, daß danach ein vorbestimmtes Volumen von Hochdruckhydraulikflüssigkeit in die Kolben- und Zylinderanordnung überführt wird, wodurch das Reibelement von dem Rotor gelöst und von diesem durch einen Zwischenraum bzw. Spalt vorbestimmter Größte getrennt wird, daß auf das Reibelement wechselweise die das Reibelement in die am Rotor anliegende Position überführende Federkraft und die das Reibelement vom Rotor abhebende Hydraulikkraft ausgeübt wird, und daß die Hydraulikflüssigkeit, die aufgrund der Abnutzung des Reibelementes aus der als Folge davon auftretenden allmählichen Verringerung des Arbeits- bzw. Kopfraumes der Kolben- und Zylindereinheit aus dieser verdrängt wird, iⁿ ein Reservoir jedesmal dann überführt wird, wenn das Reibelement in die an dem Rotor anliegende Bremsposition verschoben wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit in die Kolben- und Zylindereinheit bzw. aus dieser heraus auf einen gewünschten Wert eingestellt wird.

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19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich die Federkraft, die auf das Reibelement wirkt, eingestellt wird, wodurch der Wert des Bremsmomentes zwischen dem Reibelement und dem Rotor eingestellt werden kann.

20. Bremssystem oder dergleichen mit einer Vorrichtung zum Halten eines unabhängig von der Abnutzung bzw. vom Abrieb zweier Reibelemente bestimmten Zwischenraumes bzw. Spalts zwischen den ebenen, relativ zueinander bewegbaren Reibelementen, wenn diese in einer voneinander gelösten Position sich befinden, wobei Einrichtungen zum Verschieben mindestens eines der Reibelemente relativ zum anderen in einer Richtung senkrecht zu der ebenen Oberfläche, ferner Federelemente zum Andrücken der Reibelemente aneinander und zum Begrenzen der relativen Verschiebung der beiden Reibelemente und schließlich ein hydraulischer Arbeits- bzw. Bremszylinder mit einem Kolben vorgesehen sind, der mit den Reibelementen in Wirkverbindung steht und diese unter Überwindung der Federkraft der Federelemente in die voneinander gelöste und durch den Spalt getrennte Position überführt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung einer auch bei Abnutzung bzw. Abrieb der Reibelemente (38,40,42) konstanten Hubes der Reibelemente relativ zueinander der Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) einen in Abhängigkeit der Abnutzung bzw. des Abriebs der Reibelemente sich im Volumen verringernden Arbeits- bzw. Kopfraum (68a) aufweist, daß ferner Einrichtungen (100,130) zum Zuführen eines bestimmten Volumens von Hydraulikflüssigkeit in den Arbeits- bzw. Bremszylinder (68) bei der Verschiebung der Reibelemente in die voneinander gelöste Position vorgesehen sind, und daß schließlich ein Reservoir (120,12Oa) zur Aufnahme der aus dem Arbeitsbzw. Kopfraum (68a) des Arbeits- bzw. BremsZylinders (68) in Folge der Volumenverringerung des Arbeits- bzw. Kopfraumes (68a) verdrängten Hydraulikflüssigkeit vor der die

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Reibelemente in die aneinander anliegende Position überführenden Verschiebung vorgesehen ist.

21.Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k e η η -

ze i c h η e t , daß eines der Reibelemente ein angetriebener Rotor (38) ist.

22.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet , daß das andere Reibelement (40,42) nicht rotiert.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (95) zum Einstellen der Flußgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit in den Arbeits- bzw. Kopfraum (68a) des Arbeits- bzw. Bremszylinders (68) und/oder aus diesem heraus vorgesehen sind.

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