DE2825499C2 - Mechanische Stoßbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische

ίο Stoßbremse zwischen einem Festpunkt und einem beweglichen Bauteil, vornehmlich einer Rohrleitung u. dgL zum Abfangen eines Kraftstoßes, bei der in einem Gehäuse die axiale Bewegung eines mit einem Gehäuseteil verbundenen Teils, z. B. einer Spindel, in eine drehende Bewegung eines mit dem anderen Gehäuseteil in Verbindung stehenden weiteren Teils.

z. B. einer Spindelmutter, unter Einschaltung einer Blockiermöglichkeit umgewandelt wird.

Bei einer solchen mechanischen Stoßbremse blockiert die Stoßbremse bei Überschreitung einer vorgegebenen Beschleunigung des beweglichen Bauteils und bildet eine starre Stütze zwischen dem Festpunkt und dem beweglichen Bauteil. Durch das Blockieren baut sich zwischen den beiden Einspannpunkten der Stoßbremse eine Kraft auf. Erst nach fast vollständigem Abbau dieser Kraft hebt sich der blockierte Zustand der Stoßbremse auf.

Aus der US-PS 39 83 965 ist eine mechanische Stoßbremse der vorstehend genannten Art bekannt, bei der zwei Spindelmuttern vorgesehen sind, die als teleskopisch ineinandergreifende Teile ausgebildet sind. Die eine Spindelmutter ist eine nichtmitgehende Spindel, während es sich bei der anderen um eine mitgehende Spindelmutter handelt. Ein solches Ineinanderführen einer mitgehenden Spindelmutter in einer weiteren nichtmilgehenden Spindelmutter ergibt eine Stroßbremse von verhältnismäßig großer Länge, wobei die Stoßbremsc hinsichtlich des gui'zen Mechanismus etwa zu der doppelten Länge einer ein/.igen Gcwinde-

■"> spindel führt. Hierbei ist es erforderlich, daß die eine .Spindelmutter, und zwar die nichtmitgehende Spindelmutter, mit einem Außen- und Innengewinde völlig unterschiedlicher Charakteristik versehen sein muß und beanspruchungsmäßig schwach ausfällt, was die Knickgefahr erhöht. Den bekannten mechanischen Stoßbremsen ist gemeinsam, daß die Bauarten verhältnismäßig aufwendig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Stoßbremse der anfangs genannten Art zu schaffen.

so deren Bauart einfach ist und bei der man mit verhältnismäßig wenigen Teilen auskommt. Die mechanische Stoßbremse zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus. daß die Spindel einen ersten Gewindegang, mit dem eine Spindelmutter unter Berührungszusammengriff und unter rollender Reibung zusammenwirkt, und einen zweiten Gewindegang aufweist, in den ein SpindelmuHcrslück unter Belassung eines axialen Luftspaltes vorbestimmter Größe greift, und daß die Spindelmutter unter Federwirkung steht und bei axialer

bO Stoßwirkung in ihrer Bewegungsumwandlung außer Wirksamkeit tritt.

Durch eine solche Ausbildung der mechanischen Stoßbremse wird baulich eine wesentliche Vereinfachung erreicht. Bei dem vorgegebenen Einspindelss-

»5 stern ergibt sich eine in der Länge und der Breite des Gehäuses gedrungene Ausführungsform. Die Stoßbremse arbeitet zuverlässig und wartungsfrei. Die Vorrichtung spricht empfindlich an. Die Stoßbremsc

arbeitet in gleicher Weise in Druck- und Zugrichtung. Die Funktion der Stoßbremse ist von der Einbaulage weitgehend unabhängig.

Das Einspindelsystem der mechanischen Stoßbremse ist vorteilhaft in der Weise gestaltet, daß eine zweigängige Spindelmutter vorgesehen ist, bei der ein erster Gewindegang mit der Spindelmutter im Eingriff ist und der zweite Gewindegang mit dem Spindelmutterstück zu; ammenwirkt. Es ist auch möglich, die Spindel eingängig auszubilden. Hierbei weist der erste Gewindegang der Spindel einen Gewindeflankenteil auf, mit dem die Spitidelmutter zusammengreift. In demselben Gewindegang ist ein zweiter Gewindegang angeordnet, mit dem das Spindelmutterstück zusammenwirkt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die SpindelmuUer aus dem Umfang verteilten, in den zugehörigen Spindelgewindegang eingreifenden Stiften gebildet, die in axialer Richtung unter Federwirkung stehen und in Radial- und Axiallagern gelagert sind. Dabei können die Spip.delnvjtter und das Spindelmuuerstück einen Teil bilden. Hierdurch ergi';i sich eine wesentliche bauliche Einsparung und Vereinfachung.

Die erfindungsgemäße Bauweise erlaubt, die Bevvegungsverhältnisse bei der Spindel und der Spindelmutter beliebig verteilen zu können. Bevorzugt ist die Spindel drehbar gelagert, während das Spindelmutterstück axial verschiebbar ist. Man kann aber auch die Spindel axial verschiebbar anordnen, wobei die Spindelmutter rotierend gelagert ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann bei der zweigängigen Spindel der zweite Gewindegang trapezförmig ausgebildet sein und mit dem Spindelmutterstück zusammenwirken, während der erste Gewindegang ;ils Kugelgcwindespindcl ausgebildet ist. Dabei besteht die Spindclmuticr aus getrennten Teilen, die drehbar gelagert und durch axiale Bolzen miteinander verbunden sind, wobei sie in axialer Richtung unter Federwirkung stehen.

Die Erfinuung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer mechanischen Stoßbremse gemäß der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.

Fig. 2 und 2a veranschaulichen die Ausbildung der beiden Spindelmuttern im größeren Maßstab und im Schnitt bei einer zweigängigen und bei einer eirgängigen Spindel, im Schema.

Fig. 3 und 4 stellen eine weitere Ausfiihrungsform >o der mechanischen Stoßbremse gemäß der Erfindung in Ansicht und im Schnitt im größeren Maßstab bei einer axial verschiebbaren Spindel schematisch dar.

F i g. 5 und 5a zeigen die Ausbildung der erstcren .Spindelmutter bei einer zweigängigen oder eingängigen Gewindespindel im Schnitt und im Ausschnitt.

Fig. 6 und 7 zeigen eine dritte Ausführungsform einer mechanischen Stoßbremse gemäß der Erfindung im Längsschnittt, schematisch, wobei F i g. 7 die Ausbildung der Gewindegänge der Spindel im größeren Maßstab und im Schnitt veranschaulicht.

Bei der Ausführungsform 1 der mechanischen Stoßbremse der Fig. 1, 2 und 2a ist in dem Gehäuse 2 ein teleskopartig verschiebbares Rohrstück 3 mittels der Führungsstücke 4 und 5 gelagert. Die Befestigung der Stoßbremse zwischen den Einspannpunkten erfolgt einerseits durch die Lasche 6. die mit dem Deckel 7 des Gehäuses 2 mittels der Schrauben 8 befestigt ist. und andererseits durch die Lasche 9, die mit dem freien, herausragenden Ende des Teleskop-Rohrstückes 3 mittels der Mutter 10 fest verbunden ist. Innerhalb dei Gehäuses 2 mit dem Teleskoprohr 3 ist eine Spindel 11 drehbar gelagert. Das eine Ende der Spindel 11 ist mittels der Lager 12 in dem Teleskoprohr 3 gelagert, während das andere Ende der Spindel 11 ein Druckstück 13 aufweist, das mittels der Wälzlager 14 und 15 in Gleitbuchsen 16 und 17 gelagert ist. Die Gleitbuchsen 16 und 17 sind durch Sicherungsringe 18 und 19 in bezug auf das Druckstück 13 unter Berücksichtigung je eines Luftspaltes Y gegenüber dem Druckstück 13 festgelegt. Zwischen dem Druckstück 13 und den Gleitbuchsen 16 und 17 befindet sich je eine Federung 20 und 21. Die Gleitbuchsen 16 und 17 sind gegen feste Ansätze 7 und 22 ihrerseits ebenfalls durch Federungen 23 und 24 abgestützt. Als Federungen werden zweckmäßig Tellerfedern verwendet. Die drehbare Spindel 11 ist jeweils in entgegengesetzten Richtungen durch die als Dämpfungsvorrichtung wirkenden Federn 21, 23 und 20, 24 axial abgestützt, wobei die Federii 20 und 21 der Lagervorspannung und die Federn 2i und 24 der Hauptdämpfung dienen.

Die Gleitbuchsen 16 und 17 sind gegenübe- den ortsfesten Widerlagern 22 und 7 durch einen Spalt Z vorbestimmter Größe im Abstand gehalten.

Auf dem innenliegenden Ende des Teleskoprohres 3 ist ein Spindelmutterstück 25 fest aufgeschraubt, das zwei Spindelmuttern beinhaltet. Die Spindelmutter 26 weist auf dem Umfang verteilt angeordnete Stifte 27 auf. die mittels der Radiallager 28 und 29 und eines Axiallagers 30 gelagert sind. Die Stifte 27 werden mittels einer Druckfeder 31 mittels ihrer kegeligen Spitze 27a in die Flanken eines ersten Gewindeganges 32 gedrückt, wobei das Axiallager in der Druckplatte 33 angeordnet ist. Die andere Spindelmutter wird durch die Gewindegänge 34 gebildet, die unter Bclassung eines axialen Spaltes X mit dem /.weiten Gewindegang 35 der Spindel 11 zusammer.-virkt. Der Gewindegang 34 befindet sich unmittclbvar an dem Spindelmulterstück 25. ■ .ährend die federnd gelagerten Stifte 27,27.7 auch in demselben Spindelmutterstück 25 untergebracht sind. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist u\r. Spindel 11 zweigängig ausgebildet. Der erste Gewindegang 32 ist mit der Spindelmutter 26 im Eingriff, während der zweite Gewindegang 35 mit dem Spindelmutterstück 25, 34 zusammenwirkt. Bei der Ausführungsform der Fig. 2a ist eine eingängige Spindel 11a vorgesehen. In dem zweiten Gewindegang 35a ist der Gewindeflankenteil 32a angeordnet, der mit den kegeligen Spitzen der Stifte 27özusammengreift.

Wenn das Teleskoprohr 3 hngsa.-n axial beschleunigt wird b'.w. sich mit geringer, gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt, wandelt sich die Axialbewegung des SpindelmutterstucPes 25 mittels der Spindelmu' ei 26 in eine Drehbewegung der Spindel 11, 11a un.. Dieser Vorgang ist möglich, weil die Stifte 27 und auch die Spindel rollend, d. h. mit geringen Reibwerten, gelagert sind und keine S :lbsthemmung eintritt. Die Stifte 27 können sich um ihre Längsachse drehen.

Beim Erreichen des vorgegebenen Beschleunigungsgren/.wertes werden die Stifte 27 infolg'.· der Krafteinwirkung von dem ersten Gewindegang 32 radial nach außen bewegt, wobei die Kraft der Feder 31 überwunden werde.: muß. Dadurch kommt der zweite Gewindegang 35 mit der Spindelmutter 25, 34 zuiv Anliegen, wobei der Luftspalt X in der einen oder entgegengesetzten axialen Richtung der Spindel null

wird. Die anfangs durch die Stifte 27 gewährleistete Rotation der Spindel 11, li.i (rollende Reibung) wird durch die Selbsthemmung der nunmehr in Eingriff stehenden Gewindeteile 34, 35; 34;i. 35,i aufgehoben. Die StoQbremse wird hierdurch lastaufnahmefähig. Während sich zwischen den Einspannpunkten 6 und 9 eine Kraft aufbaut, kommt es zunächst /wischen dem Druckstück 13 und einer der Glcitbuchsen 16, 17 nach Überwindung der Kraft der Feder 21 oder 20 zum Anliegen an einer der Gleitbuchsen, wodurch der Luftspalt V beseitigt ist. Dadurch ist die Belastung der Wälzlager 14, 15 begrenzt. Die Federn 23 oder 24 bewirken noch eine zusätzliche Dämpfung bis zum Erreichen der vorgesehenen Lastaufnahme, wobei eine weitere Lastaufnahme gegen Anschlag 7, 22 ohne Federdämpfung durchaus möglich ist.

Während des Abbaues der aufgetretenen Axialkraft entspannen s>ch flic F «lern 20. 21 und 23. 24. Ferner drücken sich die Stifte 27 mittels der Feder 31 zurück in der die Muttern verbindenden Bolzen 48 und der dazwischen geschalteten Federn 49 und 50 eine linear verschiebbare, jedoch verdrehsichere Einheit. Die symmetrische Anordnung der Luftspalte X zwischen den Gcwindeflanken des Spindelmutterstücks 25;i und der Spindel 11 b wird durch justieren der Bolzenmuttern 51 erreicht. Das Spindclnuittcrstück 25,-j weist einen ringförmigen Kragen 52 auf. bei dem zu beiden Seiten ein Luftspalt Y zu dem Gehäuse 53 vorgesehen ist. das aus zwei Teilen bestehen kann, wobei die Gehäuseteile durch die Schrauben 54 fest miteinander verbunden sind. Die Teile 25;i und 45 stehen unter der Wirkung der Druckfedern 55 und 56. die an den Widerlagern 57 und 58 mittels der Wälzlager 59 und 60 abgestützt sind. Mit Bezugszeichen 61 ist ein Faltenbalg bezeichnet.

Bei geringer, axialer Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit der Spindel Wb wird die Spindclmutter 45 aufgrund ihres geringen Reibwertes in Drehbewegung versetzt, indem sie sich mittels der Federung 55. 56 auf

den zugehörigen ersten Gewindegang 32 und nehmen 20 den Wälzlagern 59.60 abstützt. Das .Spindelmutterstück

ihre ursprüngliche Funktion wieder auf. Der blockierte Zustand der mechanischen StoQbremse ist aufgehoben. Die Stoßbremse funktioniert in Druck- und Zugrichtung gleichermaßen.

Bei der Ausführungsform 37 der mechanischen Stoßbremse der F i g. 3.4, 5 und 5a ist die Spindel 11. 11 a mittels der Lager 38, 39 axial verschiebbar gelagert, wodurch das Spindelmutterstück 25 in Rotation versetzt wird, das mittels der Axiallager 39 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse besteht aus den Teilen 40;/. 406 und 40c die fest miteinander verschraubt sind. Bei dieser .Stoßbremse 37 sind die Funktionsmerkmalc die gleichen wie bei der StoQbremse 1.

Bei der Ausführungsform 42 der Skibremse der Fig. b und 7 erfolgt die kialteinleitung über die /weigiingige Spindel Wb. Der /weite Gewindering 43 d'r Spindel ist trapezförmig ausgebildet und hat zu den Gewindeilanken des Spindelmullerstücks 25;) einen berührungsfreien Laut durch cn Luftspalt X. Der erste 25.1 für das Trapezgewinde dreht sich dabei synchron mit der Spindelmutter 45.

Beim Erreichen eines vorgegebenen Beschleunigungswertes für die Spindel IWj erfolgt durch den Kraftstoß eine Überwindung der Federkraft 50. Dadurch kommt eine Flanke des sclbsihemmendcn Trapezgpwindes in dem Spindelmuuerstück 25.; zum Anliegen an einer der Flanken des Trape/gewindes 43 und verhindert eine weitere Rotation der Spindelmutter. Bei weiterer Krafteinwirkung wird der Luftspalt V überwunden, und es kommt zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem .Spindelmuuerstück 25.7 und dem Gehäuse 53. Die mechanische Stoßbremse stellt so eine starre Stütze dar. jedoch kann durch Anwendung eines federnden Anschlages ein der Federkennlinie angepaßtes Dänipfungsverhalten erreicht werden. Nach dem vollständigen Abbau des KraftstoBes hebi sich der blockierte Zustand durch Entspannen der Federn 50 wieder auf. Die Stoßbrenise arbeitet in Druck- und

Gewindering 44 isl der Kugelform der Spindelmutter 40 Zugrichtung.

45 angepaßt. In dieser ist eine Kugelumlenkung bzw. Die jeweils gewünschten Federkenniinien können

Kugelriiekliihriing 47 für die Kugeln 46 vorgesehen. durch unterschiedliche Federbestückung erreicht wer-

Statt eines Kugelumlaufcs kann auch ein funktionsgiei- den. wobei es möglich ist. zu einer Grundfederung eine

ches Kegelstifisystern eingesetzt werden. Das Spindel- weitere Federung nach einem vorbestimmten Weg

mutterstück 25.) und die Spindelmuiter45 bilden infolge *5 zuschalten zu können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Mechanische Stoßbremse zwischen einem Festpunkt und einem beweglichen Bauteil, vornehmlich einer Rohrleitung u.dgl, zum Abfangen eines Kraftstoßes, bei der in einem Gehäuse die axiale Bewegung eines mit einem Gehäuseteil verbundenen Teils. z.B. einer Spindel, in eine drehende Bewegung eines mit dem anderen Gehäuseteil in Verbindung stehenden weiteren Teils, z. B. einer Spindelmutter, unter Einschaltung einer Blockiermöglichkeit umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Üie Spindel (11, 11a, Ub) einen ersten Gewindegang (32,32a, 44), mit dem eine Spindelmutter (26,45) unter Berührungszusammengriff und unter rollender Reibung zusammenwirkt, und einen zweiten Gewindegang (35, 35a. 43) aufweist, in den ein Spindelmutterstück (25, 25a) unter Belaryng eines axialen Luftspaltes vorbestimmter Gi<5ße greift, und daß die Spindelmutter (26, 45) unter Federwirkung steht und bei axialer Stoßwirkung in ihrer Bewegungsumwandlung außer Wirksamkeit tritt.

2. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweigängige Spindel (11, Ub) vorgesehen ist. bei der der erste Gewindegang (32, 44) mit der Spindelmutter (26,45) in Eingriff ist und der zweite Gewindegang (35, 43) mit dem Spindelmutterstück (25,25a^zusammenwirkt.

3. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (lla^eingängig ausgebildet ist, und daß der erste Gewicdegang der Spindel einen Gewindeflankenuil (32a), mit dem die Spindelmutter (26) zusammcngft fi. und in demselben Gewindegang einen zweiten Gewindegiing (35a) aufweist, mit dem das Spindelmuttcrstück (25) zusammenwirkt.

4. Sloßbremsc nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (26) aus auf dem Umfang verteilten, in den zugehörigen Spindelgewindegang eingreifenden Stiften (27, 27a. 27b) gebildet ist, die in ihrer axialen Richtung unter Federwirkung (31) stehen und in Radial- und Axiallagern (30,28,29) gelagert sind.

5. Stoßbremse nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (26) und das Spindelmutterstück (25) einen Teil bilden.

6. Stoßbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (11) drehbar gelagert und das Spindelmutterstück (25, 25a,J axial verschiebbar ist.

7. StoDbremse nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (II, 11a, Ub) axial verschiebbar und das Spindelmutterstück (25,25a^rotierend gelagert sind.

8. Stoßbremse nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweigängigen Spindel (Ub) der zweite Gewindegang (43) trapezförmig ausgebildet und mit dem Spindelmutterstück (25a) zusammenwirkt und der erste Gewindegang (44) als Kugelgewindespindel oder Kegelstiftsystem ausgebildet ist. wobei die Spindclmutter (25,7, 45) aus getrennten Teilen besteht, drehbar gelagert und durch axiale Bolzen (48) verbunden sind und in axialer Richtung unter Federwirkung (55, 56) stehen und gegeneinander durch Federn (49, 50) verschiebbar sind.

9. Stoßbremse mich einem der Ansprüche I bis 8.

dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (11, Ua) oder die Spindelmuttern mittels Federungen (20,21, 23, 24) in entgegengesetzten axialen Richtungen für die Lastaufnahme gedämpft sind.