DE29810407U1

DE29810407U1 - Druckluftmotor

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Publication number: DE29810407U1
Application number: DE29810407U
Authority: DE
Original assignee: Strohm & Co KG Druckluftt GmbH
Current assignee: Strohm & Co KG Druckluftt GmbH
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2008-06-11

Description

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C-261 Strohm GmbH & Co. KG

3. Juni 1998 Produktion und Vertrieb von

Mannesmann-Demag Druckluftindustriewerkzeugen und Motoren Weissacher Straße 1 70499 Stuttgart

Druckluftmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem drehbar gelagerten Rotor, der mittels Druckluft in Drehung versetzbar ist, einer mit dem Rotor gekoppelten Abtriebswelle und mit einer Bremse zum Abbremsen und Halten der Abtriebswelle.

Derartige Druckluftmotoren kommen zum Antrieb von Werkzeugen und insbesondere zum Antrieb verschwenk- oder verschiebbarer Aggregate zum Einsatz. So können sie beispielsweise Verwendung finden zum Antrieb einer Hebevorrichtung oder einer Schranke. Der Antrieb erfolgt hierbei mittels Druckluft, die dem Druckluftmotor von einem Kompressor über eine Druckluftzuleitung zugeführt wird. Mittels der Druckluft läßt sich der Rotor in Drehung versetzen und über diesen die Abtriebswelle, die an das anzutreibende Aggregat angeschlossen werden kann. Zusätzlich ist eine Bremse vorgesehen, mit deren Hilfe die Abtriebswelle abgebremst und im Stillstand in einer bestimmten Position gehalten werden kann.

Wird die Abtriebswelle im Stillstand vom anzutreibenden Aggregat, bspw. einer Hebevorrichtung, mit einem hohen Drehmoment beaufschlagt, so besteht bei üblichen Druckluftmotoren die Gefahr, daß die Bremse das hohe Druckmoment nicht aufnehmen kann und deshalb die Abtriebswelle verdreht wird, eine sichere Haltefunktion der Abtriebswelle somit nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckluftmotor der gattungsgemäßen Art derart weiter zu bil-

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den, daß er die Abtriebswelle auch dann zuverlässig in einer bestimmten Position hält, wenn diese vom anzutreibenden Aggregat mit einem hohen Drehmoment beaufschlagt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckluftmotor der Eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bremse in ein Gehäuse des Druckluftmotors integriert ist und ein drehfest mit dem Rotor verbundenes Bremselement sowie ein unverdrehbar im Gehäuse des Druckluftmotors gehaltenes, zum Abbremsen und Halten der Abtriebswelle das Bremselement mit einer Reibungsund Haltekraft beaufschlagendes Bremsglied umfaßt.

Eine derartige Ausbildung des Druckluftmotors zeichnet sich aufgrund der Integration der Bremse in das Gehäuse des Druckluftmotors durch eine besonders einfache Handhabung aus und gewährleistet außerdem eine sichere Haltefunktion der Abtriebswelle, auch wenn diese mit einem hohen Drehmoment belastet wird. Das Abbremsen und Halten der Abtriebswelle erfolgt durch die vom Bremsglied auf das Bremselement ausgeübte Reibungs- und Haltekraft. Zu diesem Zweck ist das Bremsglied an das drehfest mit dem Rotor verbundene Bremselement anlegbar. Um zu vermeiden, daß das Bremsglied bei belasteter Abtriebswelle von dieser in Drehung versetzt wird, ist das Bremsglied unverdrehbar im Gehäuse des Druckluftmotors gehalten. Eine Verdrehung des Bremsgliedes und damit der Abtriebswelle wird somit vermieden.

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Eine besonders einfache Handhabung ergibt sich bei einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch, daß das Bremsglied pneumatisch ansteuerbar ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hierbei vorgesehen, daß das Bremsglied mittels der dem Druckluftmotor zugeführten Druckluft ansteuerbar ist. Zusätzliche Druckluftversorgungsleitungen zur Ansteuerung des Bremsgliedes können somit ebenso entfallen wie separate Steuerventile, so daß der Druckluftmotor eine besonders kompakte Bauform aufweist und sehr einfach zu handhaben ist. Gleichzeitig wird durch das unverdrehbar im Gehäuse gehaltene Bremsglied sichergestellt, daß der Druckluftmotor eine einwandfreie Haltefunktion aufweist auch bei einer hohen Belastung der Abtriebswelle.

Das Bremselement kann vorzugsweise als drehfest mit dem Rotor verbundene Bremsscheibe ausgebildet sein, an die das Bremsglied anlegbar ist, insbesondere anpreßbar ist.

Günstig ist es, wenn die Bremse einen in einem Steuerzylinder unverdrehbar, jedoch verschieblich gehaltenen Steuerkolben umfaßt, der das Bremsglied trägt und der mit Druckluft beaufschlagbar ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Steuerkolben in Richtung auf das Bremselement federbelastet und mittels Druckbeaufschlagung entgegen der Wirkung der Federbelastung verschiebbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ansteuerung des Bremsgliedes mittels der dem Druckluftmotor zugeführten Druckluft, denn diese kann dazu herangezogen werden, den Steuerkolben entgegen der Wir-

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kung seiner Federbelastung innerhalb des Steuerzylinders so zu verschieben, daß das am Steuerkolben festgelegte, insbesondere einstückig mit diesem ausgebildete Bremsglied sich von dem Bremselement abhebt und dieses somit frei beweglich ist. Mit der Zuführung von Zuluft für den Druckluftmotor wird folglich gleichzeitig das Bremselement und damit der mit diesem drehfest verbundene Rotor und die Abtriebswelle freigegeben. Wird die Motorzuluft unterbrochen, so hat dies zur Folge, daß der Steuerkolben aufgrund seiner Federbelastung innerhalb des Steuerzylinders verschoben wird, so daß das am Steuerkolben festgelegte Bremsglied an das Bremselement angelegt wird und damit der Rotor und die Abtriebswelle abgebremst werden. Im Stillstand wird dann die Abtriebswelle vom Bremsglied und dem Bremselement zuverlässig in einer bestimmten Position gehalten. Da der Steuerkolben unverdrehbar im Steuerzylinder angeordnet ist, ist bei dieser Ausführungsform auf einfache Weise sichergestellt, daß sich der Steuerkolben nicht unter der über den Rotor und das Bremselement auf ihn ausgeübten Belastung der Abtriebswelle verdreht.

Eine zuverlässige Verdrehsicherung des Steuerkolbens kann dadurch bewirkt werden, daß der Steuerkolben formschlüssig in einer Führung des Steuerzylinders verschiebbar gehalten ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Steuerkolben eine Führungsfläche mit polygonförmigem Querschnitt aufweist, die in einer korrespondierenden, in Querschnitt polygonförmigen Führungsaufnähme verschieblich gehalten ist. Alternativ oder ergänzend können ineinandergreifende

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Führungselemente, beispielsweise Führungsstifte und korrespondierende Führungsbohrungen, vorgesehen sein, die eine Verdrehsicherung des Steuerkolbens innerhalb des SteuerZylinders gewährleisten.

Bei einer kostengünstig herstellbaren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Führungsfläche in Form eines Vierecks ausgebildet ist. Alternativ kann auch eine Sechseckform oder eine Acht- oder Zwölfeckform zum Einsatz kommen. Eine besonders symmetrische Belastung des Steuerkolbens ergibt sich, wenn dessen Führungsfläche einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen Polygons aufweist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bremsglied kraftschlüssig mit dem Bremselement verbindbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist zum einen eine unverdrehbare Halterung des Bremsgliedes im Gehäuse des Druckluftmotors vorgesehen, zum anderen kann das Bremsglied kraftschlüssig mit dem Bremselement, beispielsweise einer Bremsscheibe, verbunden werden. Liegt das Bremsglied bei angehaltener Abtriebswelle an dem Bremselement an, dann hat die kraftschlüssige Verbindung zur Folge, daß eine Verdrehung des Bremselementes relativ zum unverdrehbar im Gehäuse des Druckluftmotors gehaltenen Bremsglied vermieden wird. Dies ergibt eine besonders zuverlässige Haltefunktion des Druckluftmotors auch bei sehr hohen Belastungen der Abtriebswelle.

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Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bremsglied und Bremselement kann vorteilhafterweise dadurch erzielt werden, daß das Bremsglied und das Bremselement auf den einander zugewandten Oberflächen, insbesondere deren Stirnflächen, gegenseitig in Eingriff bringbare Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen. Hierbei haben sich insbesondere ungefähr halbkugelförmig ausgestaltete Vertiefungen und Vorsprünge bewährt.

Günstig ist es, wenn die Vertiefungen und VorSprünge längs eines Kreisumfanges angeordnet sind, dessen Kreismittelpunkt von der Rotordrehachse definiert wird, und in mehreren Stellungen des Bremselementes relativ zum Bremsglied gegenseitig in Eingriff bringbar sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Vertiefungen längs des Kreisumfanges unmittelbar hintereinander angeordnet sind und vorzugsweise aneinander anliegen. Dies ermöglicht es, zwischen dem Bremsglied und dem Bremselement bei einer Vielzahl von Relativpositionen eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen, so daß die Abtriebswelle praktisch in jeder beliebigen Stellung zuverlässig gehalten werden kann. Je mehr Vertiefungen längs des Kreisumfanges angeordnet sind, desto mehr Positionen kann das Bremselement einnehmen, wobei jeweils zwischen dem Bremsglied und dem Bremselement eine kraftschlüssige Verbindung herstellbar ist.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

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Figur 1: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Druckluftmotors in teilweise aufgebrochener Darstellung;

Figur 2: eine vergrößerte Darstellung eines hinteren Endbereiches des Druckluftmotors aus Figur 1;

Figur 3: eine Schnittdarstellung längs der Linie 3-3 in Figur 2 und

Figur 4: eine Schnittdarstellung längs der Linie 4-4 in Figur 2.

In Figur 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegter Druckluftmotor dargestellt, der an ein in Figur 1 nur andeutungsweise und strichpunktiert dargestelltes anzutreibendes Aggregat 12 angeschlossen ist. Der Druckluftmotor 10 umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 14 mit einem dem anzutreibenden Aggregat zugewandten vorderen Zylinderblock 16 und einem dem anzutreibenden Aggregat 12 abgewandten hinteren Zylinderblock 18.

Der vordere Zylinderblock 16 nimmt einen Motorzylinder 20 auf, in dem ein Rotor 22 angeordnet ist, der mittels Kugellager 24 bzw. 26 an einem vorderen Lagerschild 28 und einem hinteren Lagerschild 30 drehbar gelagert ist. Der Rotor 22 trägt an sich bekannte, axial ausgerichtete Lamellen 32, die von Druckluft angeblasen werden können, wodurch der Rotor 22 in Drehung versetzt wird.

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Über an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Getriebemittel, beispielsweise über ein- oder mehrstufige Planetengetriebe, ist an den Rotor 22 eine Abtriebswelle 34 gekoppelt, die aus der dem anzutreibenden Aggregat 12 zugewandten vorderen Stirnseite des Gehäuses 12 hervorsteht und drehfest mit dem anzutreibenden Aggregat 12 verbunden ist.

Zur Zuführung der Druckluft über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckluftzuleitung ist am hinteren Zylinderblock 18 eine quer zur Längsachse des Gehäuses 14 ausgerichtete, stufig ausgebildete Anschlußbohrung 36 vorgesehen, die über eine axial verlaufende Zufuhrleitung 38 mit dem Motorzylinder 20 in Strömungsverbindung steht. Somit bildet die Anschlußbohrung 36 einen Druckluftanschluß aus, über den die Druckluft zugeführt werden kann. Die Druckluft wird innerhalb des Motorzylinders 20 radial nach außen geführt und strömt über in der Zeichnung nicht dargestellte, an sich bekannte Austrittsöffnüngen in eine axial verlaufende Ausgangsleitung 40. Diese mündet in eine innerhalb des Zylinderblockes ausgebildete Expansionskammer 42, an die sich stirnseitig auf der dem anzuteibenden Aggregat 12 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 14 eine druckluftdurchlässige Sinterscheibe 44 anschließt. Diese bildet einen axial ausgerichteten Druckluftauslaß für den Druckluftmotor 10.

Der hintere Zylinderblock 18 nimmt einen Steuerzylinder 46 mit einer stufig ausgestalteten Durchgangsbohrung 48 auf, deren dem vorderen Zylinderblock 16 zugewandter

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Frontbereich 50 über eine Stufe 52 übergeht in einen der Sinterscheibe 44 zugewandten erweiterten Bereich 54. Innerhalb der Durchgangsbohrung 48 des Steuerzylinders 46 ist ein Steuerkolben 56 in axialer Richtung verschieblich, jedoch bezogen auf eine axial ausgerichtete Drehachse unverdrehbar gehalten. Der Steuerkolben 56 taucht mit einem Steuerzapfen 58 in den Frontbereich 50 der Durchgangsbohrung 48 ein, wobei am Steuerzapfen 58 eine Umfangsnut vorgesehen ist, die einen ersten CD-Ring 60 aufnimmt. Ein zweiter O-Ring 62 ist im erweiterten Bereich 54 in einer entsprechenden Umfangsnut des Steuerkolbens 56 angeordnet. Im Bereich zwischen den beiden O-Ringen 60 und 62 trägt der Steuerkolben einen Führungsabschnitt 64, der sich bezogen auf eine quer zur Längsachse des Gehäuses 14 ausgerichtete Ebene durch einen sechseckigen Querschnitt auszeichnet. Dies wird insbesondere aus Figur 4 deutlich. In Höhe des Führungsabschnittes 64 ist die Durchgangsbohrung 48 mit einer korrespondierenden Führungsfläche 66 versehen, die den Führungsabschnitt 64 aufnimmt, so daß der Steuerkolben 56 axial verschiebbar ist, aufgrund seiner profilierten Ausgestaltung des Führungsabschnittes 64 jedoch nicht verdreht werden kann.

In das dem anzutreibenden Aggregat 12 abgewandte Ende des erweiterten Bereiches 54 der Durchgangsbohrung 58 ist eine Stützplatte 68 eingeschraubt, an der sich eine Tellerfedersäule 70 abstützt, die zwischen der Stützplatte 68 und dem Steuerkolben 56 positioniert ist.

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Die axiale Fixierung des Steuerzylinders 46 innerhalb des hinteren Zylinderblockes 18 erfolgt mittels einer in den hinteren Zylinderblock 18 axial eingeschraubten Endplatte 72, die gleichzeitig eine Halterung ausbildet für die Sinterscheibe 44.

In Höhe der Anschlußbohrung 36 weist der hintere Zylinderblock 18 eine koaxial zur Drehachse des Rotors 22 ausgerichtete Zentralbohrung 74 auf, die von einer Bremswelle 76 durchgriffen wird, die mittels eines Kugellagers 78 drehbar in der Zentralbohrung 74 gelagert ist und drehfest mit dem Rotor 22 verbunden ist. An ihrem dem Rotor 22 abgewandten Ende trägt die Bremswelle 76 ein Bremselement in Form einer Bremsscheibe 80, an die der Steuerzapfen 58 des Steuerzylinders 46 mittels der Tellerfedersäule 70 anpressbar ist. Der Steuerzapfen 58 bildet somit ein der Bremsscheibe 80 zugeordnetes Bremsglied, mit dessen Hilfe die Bremsscheibe 80 sowie der Rotor 22 und die Abtriebswelle 34 abgebremst und gehalten werden können. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Bremsscheibe 80 und Steuerzapfen 58 sind am Steuerzapfen auf seiner der Bremsscheibe 80 zugewandten Stirnfläche fünf halbkugelförmige Vorsprünge 82 angeordnet, und die Bremsscheibe 80 weist auf ihrer dem Steuerzapfen 58 zugewandten Stirnfläche eine Vielzahl von halbkugelförmigen Vertiefungen 84 auf, in die die Vorsprünge 82 bei verschiedenen relativen Orientierungen zwischen Bremsscheibe 80 und Steuerzapfen 58 eintauchen können. Die Vorsprünge 82 sowie die Vertiefungen 84 sind auf einem Kreisumfang angeordnet, dessen Kreismittelpunkt durch die

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Drehachse des Rotors 22 und der Bremswelle 76 vorgegeben ist. Dies wird insbesondere aus Figur 3 deutlich.

Zur Ansteuerung des Steuerkolbens 56 mittels der dem Druckluftmotor 10 zugeführten Druckluft ist innerhalb des hinteren Zylinderblockes 18 eine von der Anschlußbohrung 36 ausgehende, axial verlaufende Steuerleitung 86 vorgesehen, in die ein Rückschlagventil 88 geschaltet ist und die im Bereich der Stufe 52 in die Durchgangsbohrung 48 einmündet. Somit wird über die Steuerleitung 86 eine Strömungsverbindung hergestellt zwischen der Anschlußbohrung 36 und dem Steuerzylinder 46. Das Rückschlagventil 88 ist derart ausgestaltet, das sich ein kugelförmiges Ventilelement 90 bei Zuführung von Druckluft zur Anschlußbohrung 36 von einem zugeordneten Ventilsitz 92 ablöst und stattdessen an einem im Abstand zum Ventilsitz 82 positionierten Anschlag 94 in Form einer genuteten Hülse zur Anlage kommt. Damit wird die Strömungsverbindung zwischen Anschlußbohrung 36 und Durchgangsbohrung 48 freigegeben und der Steuerkolben 46 wird im Bereich zwischen den beiden O-Ringen 60 und 62 mit einem Druck entgegen der Wirkung der Tellerfedersäule 70 beaufschlagt. Dadurch hebt sich das als Steuerzapfen 58 ausgestaltete Bremsglied von dem als Bremsscheibe 80 ausgestaltetem Bremselement ab, so daß die Bremswelle 76, der drehfest mit der Bremswelle 76 verbundene Rotor 22 sowie die mit dem Rotor 22 gekoppelte Abtriebswelle 34 frei verdrehbar sind. Wird die Zufuhr von Druckluft über die Anschlußbohrung 36 unterbrochen, so hat dies zur Folge, daß der Steuerkolben 56 nicht länger mit einem Druck

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beaufschlagt wird und sich demzufolge aufgrund der von der Tellerfedersäule 70 ausgeübten Federkraft in Richtung auf die Bremsscheibe 80 verschiebt. Die Tellerfedersäule 70 preßt den Steuerzapfen 58 auf die
Bremsscheibe 80, wobei die Vorsprünge 82 mit korrespondierenden Vertiefungen 84 in Eingriff gelangen, d. h.
es wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Steuerzapfen 58 und Bremsscheibe 80 hergestellt. Gleichzeitig wird durch die polygonartige Ausgestaltung des
Führungsabschnittes 64 und der Führungsflächen 66 sichergestellt,
daß der Steuerkolben 56 innerhalb der
Durchgangsbohrung 48 nicht verdreht werden kann. Im Ergebnis hat dies zur Folge, daß die Abtriebswelle 34 zuverlässig in einer bestimmten Position gehalten wird,
selbst wenn diese einer großen Drehbelastung durch das anzutreibende Aggregat unterliegt.

Claims

- 13 A 54 444 c 3. Mai 1998 c-261 Schutzansprüche

1. Druckluftmotor mit einem drehbar gelagerten Rotor, der mittels Druckluft in Drehung versetzbar ist, einer mit dem Rotor gekoppelten Abtriebswelle und mit einer Bremse zum Abbremsen und Halten der Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse in ein Gehäuse (14) des Druckluftmotors (10) integriert ist und ein drehfest mit dem Rotor (22) verbundenes Bremselement (80) sowie ein unverdrehbar im Gehäuse (14) des Druckluftmotors (10) gehaltenes, zum Abbremsen und Halten der Abtriebswelle (34) das Bremselement (80) mit einer Reibungs- und Haltekraft beaufschlagendes Bremsglied (58) umfaßt.

2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsglied (58) pneumatisch ansteuerbar ist.

3. Druckluftmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsglied (58) mittels der dem Druckluftmotor (10) zugeführten Druckluft ansteuerbar ist.

4. Druckluftmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse einen in einem Steuerzylinder (46) unverdrehbar, jedoch verschieblich gehaltenen Steuerkolben (56) umfaßt, der das Bremsglied (58) trägt und mit Druckluft beaufschlagbar ist.

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5. Druckluftmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (46) in Richtung auf das Bremselement (80) federbelastet und mittels Druckbeaufschlagung entgegen der Wirkung der Federbelastung verschiebbar ist.

6. Druckluftmotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (56) formschlüssig in einer Führung (66) des SteuerZylinders (46) verschiebbar gehalten ist.

7. Druckluftmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (56) eine Führungsfläche (64) mit polygonförmigem Querschnitt aufweist, die in einer korrespondierenden, im Querschnitt polygonförmigen Führungsaufnahme (66) verschiebbar gehalten ist.

8. Druckluftmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (56) eine Führungsfläche in Form eines Vierecks, Sechsecks, Achtecks oder Zwölfecks aufweist.

9. Druckluftmotor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, daß das Bremsglied (58) kraftschlüssig mit dem Bremselement (80) verbindbar ist.

10. Druckluftmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsglied (58) und das Bremselement (80) auf den einander zugewandten Oberflächen

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gegenseitig in Eingriff bringbare Vorsprünge (82) und Vertiefungen (84) aufweisen.

11. Druckluftmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (84) und die Vorsprünge (82) im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.

12. Druckluftmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (84) und die Vorsprünge (82) längs eines Kreisumfanges mit der Rotordrehachse als Kreismittelpunkt angeordnet sind und in mehreren Stellungen des Bremselementes (80) relativ zum Bremsglied (58) gegenseitig in Eingriff bringbar sind.

13. Druckluftmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Vertiefungen (84) unmittelbar hintereinander längs des Kreisumfanges angeordnet sind.