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Doppeltwirkender Reibungamechanismus mit Kraft-
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verstärkung für Bremsen und Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Reibungskupplung bzw.
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-bremse, wie sie dazu verwendet wird, zwei gegeneinander drehbare
Elemente wahlweise miteinander zu kuppeln bzw. voneinander zu entkuppeln. Die Erfindung
bezieht sich speziell auf eine verbesserte Reibungskupplung für die genannten Zwecke.
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Hydraulische und hydropneumatische Bremsen und Kupplungen mit Reibungselementen,
die in einander entgegengesetzten Richtungen nach außen gegen Scheiben gedrückt
werden, sind in den US-Patentschriften 32 37 738, 33 11 205, 35 84 717, 36 96 900
und 41 75 651 beschrieben. Weiterhin ist eine automatische Bremseinstelleinrichtung
für Vorrichtungen der vorgenannten Art bekannt, die dazu vorgesehen ist, die Abnutzung
der Friktionselemente zu kompensieren. Zwei solcher Einstellsysteme sind in den
US-Patentschriften 40 64 973 und 35 47 229 beschrieben.
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Von diesen zeigt die US-PS 40 64 973 ein Kraftübertragungsglied, das
aus zusammengeschraubten Einzelteilen besteht.
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Eines der Teile ist ausfahrbar und trägt eine schwenkbare Klinke,
die an einem Zahnring angreift und automatisch die Bremse nachstellt. Das andere
Teil enthält ein Zahnrad, das in einem weiteren Zahnrad kämmt, um die Bremse manuell
einzustellen und das ausfahrbare Teil zurückzuziehen, wenn die Reibungselemente
ersetzt werden.
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Die US-PS 35 47 229 zeigt eine Einrichtung mit einer Scheiben/-Muttern-Kombination,
wobei diese Elemente Zackenkränze aufweisen, die ineinander eingreifen, um eine
automatische Nachstellung vorzunehmen, wenn diese Bremsbacke sich abnutzt. Ein
Handrad
dient dazu die Vorrichtung in den Ausgangszustand zurückzubringen, wenn die Bremsbacken
ersetzt werden.
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Andere Einstellvorrichtungen sind in den US-Patentschriften 32 68
038, 40 94 388, 41 21 696 und 42 78 152 beschrieben.
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Die US-PS 40 67 417 zeigt eine Bremsenbetätigung, bei der der Bremseffekt
durch Vorschieben eines Kolbens in einem Gehäuse unter der Federwirkung einer Expansionsfeder
hervorgerufen wird. Eine ähnliche Einrichtung zeigt die schon erwähnte US-PS 40
64 973, jedoch mit einem Kolben, der pneumatisch vorwärts bewegt wird.
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Trotz des umfangreichen Standes der Technik besteht noch immer Bedarf
nach einer Hochleistungskupplung mit relativ wenigen Bauelementen, die für industrielle
Anwendungen geeignet und einfach zusammenbaubar und zu warten ist.
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Die Reibungsbremse oder -kupplung nach der Erfindung enthält ein in
sich geschlossenes, sich selbst nachstellendes Hochdruckmodul mit zweistufiger Kraftverstärkung.
Dieses Modul kann in Bremsen und Kupplungen weitstreuender Größen eingesetzt werden,
auch bei abnorm hohen Wärmebelastungen, wie sie sich z.B. in industriellen Anwendungen
finden.
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Ein doppeltwirkendes Reibungskupplungsmodul mit axial gegenüberstehenden
Reibungsflächen ist entweder einzeln oder in einer Mehrzahl solcher Module, die
auf dem Umfang einer Kupplungsanordnung verteilt sind, zwischen drehbaren Scheiben
parallel zur Drehachse derselben angeordnet, um die Reibungsflächen nach außen in
Reibschluß mit jenen Scheiben zu drücken.
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Ein solches Modul ist in einem Universalgehäuse untergebracht, wie
es beispielsweise in der US-PS 39 64 583 beschrieben ist.
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Aus jener Druckschrift geht auch hervor, daß ein solches Modul auch
in Zwillingsanordnung anstelle oder zusammen mit einer Einzelanordnung verwendet
werden kann.
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Wenn eine Mehrzahl von Modulen nach der Erfindung verwendet wird,
dann kann jedes einer separaten Regelung unterworfen werden, wenn dies gewünscht
wird.
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Die Bremse oder Kupplung wird durch eine Betätigungseinrichtung vom
Membrantyp in Aktion versetzt, die ein unter Druck stehendes Fluid, beispielsweise
Preßluft aus einem Preßluftleitungssystem verwendet. Sie kann jedoch auch durch
eine Druckfeder betätigt werden, die einen entsprechenden Mitnehmer antreibt. Der
Mitnehmer endet axial an einer schwenkbar mit ihm verbundenen Klinke, die dazu vorgesehen
ist, eine Drehbewegung auf ein unter der Vorspannung einer Torsionsfeder stehendes
Zackenrad auszuüben, wenn ein Druckfluid angelegt wird bzw. sich die Feder ausdehnt.
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Koaxial auf jeder Radialseite des Zackenrades befestigt ist eine Mutter,
die sich mit dem Zackenrad dreht. In jede Mutter ist eine Schraube bzw. ein Bolzen
eingeschraubt, die an ihrem freien Ende eine Bremsbacke trägt. Die beiden Muttern
zu beiden Seiten des Zackenrades und die zugehörigen Schrauben weisen einander entgegengesetzte
Steigungen auf. Eine Drehung des Zackenrades in der einen Richtung, beispielsweise
im Uhrzeigersinn, bewegt daher beide Schrauben nach außen, um die Bremsbacken in
Reibschluß mit den drehbaren Platten zu bringen. Wenn das Zackenrad dann in die
entgegengesetzte Richtung gedreht wird, dann werden die Schrauben nach innen, d.h.
zueinander zu bewegt, womit sich die Bremsbacken von ihren entsprechenden Platten
lösen.
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Die Bremskraft, das ist die von den Bremsbacken auf die Platten ausgeübte
Kraft, ist größer als die Kraft, die von den Betätigungsnocken an dem Zackenrad
ausgeübt wird. Eine Kraftverstärkung findet in zwei Stufen statt, oder mit anderen
Worten, die Betätigungskraft wird zunächst multipliziert und wird dann
weiter
gesteigert, wenn der Bremseffekt auftritt. Die erste Vervielfachung ergibt sich
dadurch, daß der wirksame Durchmesser des Zackenrades größer ist als der der Schrauben.
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Die zweite Vervielfachung ergibt sich aus dem Steigungswinkel der
Schrauben selbst. Diesbezüglich sind die Schraubengänge als eine schiefe Ebene anzusehen
mit einem Neigungswinkel gegen die Horizontale, der gleich dem Neigungswinkel der
Schraube ist.
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Wenn man die Vorrichtung entweder als Bremse oder Kupplung verwendet,
sollte sie keiner extensiven Abnutzung an den Bremsbacken unterworfen sein. Wenn
sich jedoch nach mehreren aufeinanderfolgenden Einsätzen die Reibungsbeläge abnutzen,
dann muß sich die Vorrichtung von selbst automatisch nachstellen, damit der tote
Gang zwischen den gelösten Reibungsbelägen und den zugehörigen Platten relativ konstant
und klein bleibt, damit die Vorrichtung bei Betätigung schnell anspricht. Dies wird
durch eine Klinke erreicht, die gleitend im Gehäuse geführt ist.
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Während wiederholter Einsätze der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt
die Klinke am selben Zahn des Zackenrades an und bewegt sich mit dem Zahn in einer
Richtung, die im wesentlichen tangential zum Umfang des Zackenrades verläuft, bis
eine gewisse Abnutzung an der Bremsbacke eingetreten ist.
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Die Klinke bewegt sich dann bis zum Ende ihres Schlitzes und die weitere
Drehung des Zackenrades zur Betätigung der Bremsbacken führt dann dazu, daß die
Klinke über den betreffenden Zahn gleitet und in den nächsten Zahngrund fällt.
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Nachdem diese Einstellung bzw. Nachstellung ausgeführt worden ist,
drückt dann beim Lösen der Kupplungs- bzw. Bremswirkung eine Torsionsfeder das Zackenrad
in die umgekehrte Drehrichtung, bis diese Bewegung von der Klinke angehalten wird,
die sich nun in ihrer neuen Position an dem Zackenrad befindet.
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Eine weitere Betätigung der Vorrichtung macht es dann möglich, daß
die Klinke auch über den nächsten Zahn gleitet und in den nachfolgenden Zahngrund
fällt, was sich wiederholt, bis eine vollständige Nachstellung der Anordnung stattgefunden
hat. Das System stellt sich auf diese Weise kontinuierlich während der gesamten
Lebensdauer einer Bremsbacke selbsttätig nach und kompensiert so die Abnutzung an
den Bremsbelägen.
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Eine Vorrichtung dieser Art hat selbstverständlich auch Teile, die
der Abnutzung unterworfen sind. Dies muß hingenommen werden, wobei jedoch der Ersatz
abgenutzter Teile keinen außergewöhnlichen Aufwand an Zeit und Kosten verursachen
darf, um den Betrieb einer Maschine, die mit einer Bremse oder Kupplung der geschilderten
Art ausgerüstet ist, nicht unnötig lang unterbrechen zu müssen.
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Wenn es notwendig ist, Reibungsbeläge oder Bremsbacken zu ersetzen,
oder ein anderes Teil der Vorrichtung auszutauschen, dann ist es eine relativ einfache
Aufgabe, ein Modul aus einer Kupplung herauszunehmen. Man braucht hierzu nur die
Befestigungsschrauben zu lösen, man kann dann das Modul aus der Kupplung herausschwenken
oder vollständig herausnehmen, wobei dies gegebenenfalls sogar bei laufender Maschine
durchgeführt werden kann, weil jenes Teil der Kupplung, das die Module enthält,
im Ruhezustand gehalten werden kann. Nach der Wartung der Vorrichtung, dem Einsatz
neuer Bremsbacken, wird ein Auslösestab mit zwei im Abstand zueinander angeordneten
Stiften daran zum Lösen der Klinken verwendet. Der Stab wird vorgeschoben und die
Stifte ergreifen die erwähnten Klinken und heben sie von dem Zackenrad ab. Das Zackenrad
dreht sich dann zurück unter der Wirkung der Torsionsfeder und zieht damit die vorgeschobenen
Schrauben zurück. Wenn man dann den erwähnten Stab wieder
wegnimmt,
dann fallen die Klinken wieder (unter der Wirkung entsprechender Federn) in das
Zackenrad ein. Die Anordnung befindet sich dann im Anfangszustand, d.h. jenem, in
welchem ihre Bremsbacken nicht abgenutzt sind.
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Obgleich hier bevorzugt Ausführungsformen mit einer Zweischeibenkupplung
im Detail beschrieben werden, sei doch erwähnt, daß das Grundprinzip der Erfindung
und ihre grundsätzlichen Merkmale für ein breites Anwendungsgebiet konzipiert sind,
wo andere, konventionelle pneumatische oder hydraulische Vorrichtungen als Kupplungseinrichtungen
bislang verwendet werden.
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Die Erfindung und ihre Vorteile sowie weitere Merkmale derselben sollen
anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Teilansicht von vorn einer Vorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 in
etwas kleinerem Maßstab in perspektivischer Darstellung die Art der Montage einer
Bremsbacke (Reibungsbelag); Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Anordnung
nach Fig. 1; Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 bei Betätigung des Auslösestabes
zum Abheben der Klinken vom Zackenrad; Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Anordnung
nach Fig. 3 längs der Linie 5-5 von Fig. 3;
Fig. 6 einen Schnitt
ähnlich Fig. 5 im ausgefahrenen Zustand der Bremsbacken, d.h. bei Betätigung der
Kupplung, und Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 3 einer abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die Bremse, die hier im Ganzen mit 10 bezeichnet ist, dient im dargestellten
Beispiel zum Festbremsen eines frei drehbaren Bauelements, beispielsweise einer
Welle, die in den Figuren 5 und 6 durch Platten 11 und 12 dargestellt ist, an einem
feststehenden, nicht drehbaren Bauelement (nicht dargestellt), das beispielsweise
Teil eines Rahmens einer Maschine od.dgl. sein kann, an welcher die Bremse 10 installiert
ist. Es versteht sich, daß, wenn das feststehende, nicht drehbare Bauelement durch
ein drehbares Element, beispielsweise eine Antriebswelle, ersetzt ist, die koaxial
zur Achse des erstgenannten drehbaren Bauelements (Abtriebswelle) angeordnet ist,
die Vorrichtung 10 dann als Kupplung arbeitet. Wenn nachfolgend in der Beschreibung
von "Bremsbacken" und "fest bremsen gesprochen wird, dann ist dies daher nicht als
Einschränkung des Anmeldungsgegenstandes auf Bremsen zu verstehen, sondern dient
nur der Vereinfachung der Erläuterung des Anmeldungsgegenstandes.
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Gemäß den Figuren 5 und 6 sind Platten 11 und 12 mit einander gegenüberstehenden
Flächen 13 und 14 vorgesehen, die flach, scheibenförmig und im wesentlichen parallel
zueinander in entsprechenden Ebenen quer zur Drehachse des drehbaren Elements angeordnet
sind. Diese Platten können als zwei einander gegenüberstehende parallele Scheiben
angesehen werden, an denen eine doppeltwirkende, nach außen expandierbare Bremse
10 angreifen soll, die zwischen den Platten und parallel zu deren Drehachse angeordnet
ist. Wenn sich die Bremse im expandierten Zustand befindet, dann werden die Platten
über die Bremse
an das nicht drehbare Bauelement (nicht dargestellt)
gekuppelt, wodurch das drehbare Bauelement angehalten und im Stillstand gehalten
wird.
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An voneinander abgewandten Seiten der Bremse 10 sind Bremsschuhe oder
Bremsbacken 15 angeordnet, die in Reibschluß mit den Flächen 13 und 14 der Platten
11 und 12 gebracht werden sollen, wenn die Bremse betätigt wird (Fig. 6). Die Bremse
ist in der Beschreibung doppeltwirkend genannt worden, weil sich beide Bremsbacken
bei Betätigung nach außen bzw.
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beim Lösen der Bremse nach innen bewegen. Diese doppeltwirkende Bewegung
sieht man besonders deutlich beim Vergleich der Figuren 5 und 6, die die Bremse
im gelösten bzw.
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im betätigten, ausgefahrenen Zustand zeigen.
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Wie am besten aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, weisen die Bremsbacken
15 jeweils zwei Seiten 16 auf, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen,
und zwei Seiten 17, die im Profil konvex sind und einen integral daran ausgebildeten
Schlitz 18 haben.
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Gemäß den Figuren 5 und 6 haben beide Bremsbacken 15 Verstärkungsplatten
19 auf ihrer Rückseite. An der Verstärkungsplatte 19 liegt eine Druckplatte 20 an,
die als Basis zur Übertragung der Bremskraft auf die Bremsbacke dient. Die Druckplatte
verteilt die anliegende Kraft gleichmäßig auf die Bremsfläche der Bremsbacke. Weil
die Verstärkungsplatte und die Druckplatte aus Stahl bestehen, läßt sich die Bremsbacke
sehr leicht an der Druckplatte mit Hilfe eines magnetisierten Ringes 21, beispielsweise
einer Beilagscheibe, anbringen, die koaxial in einer Vertiefung 22 der Druckplatte
angeordnet ist.
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Die Verstärkungsplatten 19 und die Druckplatten 20 haben jeweils eine
Umfangskontur, die der schon früher beschriebenen Kontur der Bremsbacken 15 entspricht.
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Ein langgestrecktes, mit einem Gewinde versehenes Bauteil, beispielsweise
ein Schraubbolzen 23, erstreckt sich von der ersten Druckplatte 20 und ein eben
solcher Schraubbolzen 24, jedoch mit entgegengesetzter Gewindesteigung, erstreckt
sich von der anderen Druckplatte 20 jeweils gegen die Mitte der Anordnung. Beide
Schraubbolzen verlaufen in derselben Achse und erstrecken sich in einen Antriebskörper,
der insgesamt mit 30 bezeichnet ist.
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Der Antriebskörper 30 enthält eine erste Antriebsmutter 31, ein Zackenrad
32 und eine weitere Antriebsmutter 33, die miteinander verbunden sind, wie es die
Figuren 5 und 6 zeigen, entweder durch Schweißen, Verschrauben, Verbolzen od.dgl.Die
Details sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Antriebskörper kann auch eine
einstückige Einheit sein, die spanabhebend oder auf andere geeignete Weise hergestellt
worden ist.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, weisen die beiden Innengewinde
der Muttern 31 und 33 einander entgegengesetzte, zu den zugehörigen Schraubbolzen
passende Gewindesteigungen auf.
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Der Schraubbolzen 23 ist in die Mutter 31 geschraubt, während der
Schraubbolzen 24 in die Mutter 33 geschraubt ist. Die beiden Schrauben/Mutteranordnungen
sind voneinander abgewandt und man sieht, dan, wenn der Antriebskörper 30 um eine
Achse parallel zur Drehachse der Platten 11 und 12 gedreht wird, die Schraubbolzen
in axialer Richtung entweder voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden,
je nachdem, in welcher Richtung der Antriebskörper 30 gedreht wird. Die Drehung
des
Antriebskörpers ruft daher eine entsprechende Relativbewegung
der Schraubbolzen 23 und 24 gegeneinander hervor. Eine Drehung des Antriebskörpers
im Uhrzeigersinn, gesehen wenn man in axialer Richtung von der linken auf die Bremse
schaut (Fig. 3 und 7) treibt die Schraubbolzen simultan nach außen und bringt die
Bremsbacken 15 in Reibschluß mit den Platten 11 und 12 (Fig. 6). Wenn der Antriebskörper
im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird (Fig. 4), dann werden die Schraubbolzen aufeinaner
zu bewegt, wodurch die Bremse vom drehbaren Körper gelöst wird (Fig. 5). Selbstverständlich
kann, was in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, die Bremse 10 auch nur mit einem
einzigen Schraubbolzen ausgerüstet sein, wenn eine der Bremsbacken direkt am einen
axialen Ende des Antriebskörpers befestigt ist. Die Drehung der Schraubbolzen verhindernde
Elemente an den voneinander abgewandten Seiten der Bremse stellt sicher, daß die
Relativbewegung zwischen den Muttern und Schraubbolzen stattfindet, wenn der Antriebskörper
gedreht wird.
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Sie verhindern eine Drehbewegung der Schraubbolzen.
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Aus den Figuren 1 und 2 sind auch drehmomentaufnehmende Wangen 34
bogenförmigen Umfangs zu erkennen, die einander gegenüberstehen und jeweils eine
Bremsbacke 15 zwischen sich aufnehmen (Fig. 2). Vier Drehmomentzapfen 35 vervollständigen
die Bremse 10, wobei zwei solcher Zapfen jeweils diametral einander gegenüberstehen
und in die Schlitze 18 der Bremsbacken 15 eingreifen.
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Wenn die Bremse in Betrieb gesetzt ist, dann werden die Bremsbacken
in Reibschluß mit den Platten 11 und 12 gebracht und die Wangen 34 sowie die Zapfen
35 führen die Bremsbacken 15 in axialer Richtung und begrenzen deren radiale Beweglichkeit
in Bezug auf die Achse des Antriebskörpers 30.
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Die Druckplatten 20 und die Schraubbolzen 23 und 24, die nicht drehbar
an jenen Platten angebracht sind, werden in ähnlicher Weise von den Wangen 34 und
den Zapfen 35 gegen Drehung gesichert.
Die Schraubbolzen können
sich daher nur in axialer Richtung zusammen mit den Druckplatten bewegen, wenn der
Antriebskörper 30 gedreht wird. Diese Art der Steuerung ermöglicht einen reproduzierbaren
Betrieb der Bremse 10 während aufeinanderfolgender Bremsbetätigungen.
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Die beiden Antriebsmuttern 31 und 33 weisen eine ringförmige nach
außen gerichtete Stufe 36 auf, die in eine Bohrung 37 einer ringförmigen Tragplatte
38 hineinragt und darin gleiten kann. Eine weitere ringförmige Stufe 39 ist nahe
dem Zackenrad 32 an den Antriebsmuttern ausgebildet. Die Tragplatten 38 sind koaxial
zueinander in einem Gehäuse 40 mit Hilfe einer Vielzahl im Umfang verteilter Schraubbolzen
41 befestigt, wodurch der Antriebskörper 30 innerhalb der Bremse 10 gehalten wird.
Aus den Figuren 5 und 6 ist ersichtlich, daß ein Zwischenraum 45 zwischen der Anstiegsflanke
der Stufe 36 und der benachbarten Wand der Tragplatte 38 vorhanden ist, der eine
axiale Gleitbewegung des Antriebskörpers 30 innerhalb des Gehäuses in beiden Richtungen
parallel zur Drehachse der Platten 11 und 12 zuläßt. Diese frei schwimmende Montage
des Antriebskörpers 30 stellt sicher, daß auf die Bremsbacken 15 gleiche Kräfte
ausgeübt werden, wenn sie in Reibschluß mit den Platten 11 und 12 gebracht werden.
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Ein geeignetes Gehäuse 40 ist in der US-PS 39 64 583 beschrieben.
Es ist daher hier nicht notwendig, davon eine detaillierte Beschreibung zu geben.
Es genügt nur festzustellen, daß eine schwenkbare und demontierbare Anordnung den
Vorteil einer schnellen und leichten Zugänglichkeit der beweglichen Teile mit sich
bringt und es erlaubt, diese auszuwechseln, auch wenn die Maschine, an der die Bremse
10 installiert ist, in Betrieb ist. Ein solches Universalgehäuse ist nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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Die drehmomentaufnehmenden Wangen 34 und die Zapfen 35 sind an dem
Gehäuse 40 nahe den Tragplatten 38 mit Hilfe der Schraubbolzen 41 befestigt, deren
Köpfe vorzugsweise versenkt sind, wie es die Zeichnungen zeigen.
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Fig. 3 zeigt eine fluidisch betriebene Betätigungseinrichtung 46 für
die Bremse. Diese besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 50, das an seinem einen
Ende von einem im wesentlichen kappenförmigen Zylinderkopf 51 und an seinem anderen
Ende von einer Adapterplatte 52 verschlossen ist. Zylinderkopf und Adapterplatte
werden von einer Mehrzahl im Umfang gleichmäßig angeordneter Schraubbolzen 53 zusammengehalten.
Die Adapterplatte 52 ist an dem Gehäuse 50 mit Hilfe von Schrauben 54 befestigt.
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Eine Leitung 55 erstreckt sich durch den Zylinderkopf 51 zur Zuführung
von Luft oder einem anderen Fluid in den Innenraum des Zylinders 50. Ein flexibler
Luftschlauch 56, der vorzugsweise mit Hilfe einer Mutter 57 am Zylinderkopf befestigt
ist, führt Druckluft aus einem Druckluftleitungssystem zu, die typischerweise einen
Druck von ca. 4,2 bar aufweist und in eine Kammer 58 des Zylinders gelangt.
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Durch den Zylinderkopf 51 kann sich auch ein Kanal 59 für ein Regelventil
(nicht dargestellt) erstrecken, wenn die Bremse 10 mit Hilfe dieses Ventils gesteuert
werden soll.
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Innerhalb des Zylinders 50 der Betätigungseinrichtung 46 ist ein im
wesentlichen kappenförmiger Kolben 60 angeordnet, der am einen Ende eines langgestreckten
Betätigungszapfens 61 angeordnet und an diesem mit Hilfe einer Schraube 62 befestigt
ist. Der Kolben trägt auf seiner Oberseite eine flexible Rollmembran 63, die von
der Schraube 62 mit eingeklemmt wird. Die Rollmembran ist an ihrem Umfang 64 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Zylinderkopf 51 eingeklemmt.
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Die Rollmembran 63 weist eine 180 0-Falte bei 65 zwischen ihrem Randbereich
64 und ihrem auf dem Kolben 60 liegenden Zentralbereich auf. Während der Bewegung
des Kolbens rollt die Membran entlang den Wänden von Zylinder und Kolben und begrenzt
dabei einen ringförmigen Zwischenraum 66 zwischen Kolben und Zylinder und ermöglicht
so einen relativ langen Kolbenhub, der gegebenenfalls notwendig ist, um die Bremsbacken
15 an die Platten 11 und 12 zu drücken.
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Eine im wesentlichen flache Blattfeder 70 niedriger Vorspannung kann
zwischen die Membran 63 und den Zylinderkopf 51 eingesetzt sein, wie es Fig. 3 zeigt,
um den Kolben 60 und den Zapfen 61 wieder in die Ausgangsposition zurückzuziehen,
wenn der Druck innerhalb der Kammer 58 abgelassen wird.
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Dichtungsmaterial 71 kann an den Befestigungsschrauben 62 als auch
zwischen der Blattfeder und dem Zylinderkopf angeordnet werden, um einen fluiddichten
Abschluß sicherzustellen.
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Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform für die Betätigungseinrichtung
der Bremse. Diese Betätigungseinrichtung ist hier insgesamt mit 76 bezeichnet. Sie
besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 80, das an seinem einen Ende von einer Stützplatte
81 und an seinem anderen Ende von einer im wesentlichen kappenförmigen Adapterplatte
82, die zusammen mit dem Zylinder von einer Mehrzahl im Umfang gleichmäßig verteilter
Schraubbolzen 83 zusammengehalten werden, verschlossen wird. Die Adapterplatte ist
an dem Gehäuse 40 mit Hilfe von Schrauben 54 befestigt.
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Ein Kanal 84 erstreckt sich durch die Adapterplatte 82 zur Zuführung
von Luft oder einem anderen Fluid in den Innenraum des Zylinders 80. Weiterhin ist
ein Kanal 85 durch die Abstützplatte 81 zur Entlüftung vorgesehen.
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Obgleich sowohl der Kolben 60 und die Membran 63 in Fig. 7 umgekehrte
Lagen annehmen, als sie in Fig. 3 beschrieben sind, wirken doch Kolben und Membran
in gleichem Sinne wie bei der zuvor beschriebenen Anordnung. Mit anderen Worten,
sie wirken als eine Rollmembran/Kolbenkombination, in der die Membran auf den Wänden
abrollt, die den ringfrmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder während
des Kolbenhubs begrenzen. Eine Platte 86, die im Zentralbereich der Membran über
dem Kolben liegt, hält die Membran am Kolben in der dargestellten umgestülpten Stellung.
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Ein Dichtungsring 87 und ein O-Ring 88 verhindern einen Fluidverlust
an der Verbindung zwischen dem Betätigungszapfen 61 und der Platte 86 und zwischen
dem Betätigungszapfen 61 und der Adapterplatte 82, so daß die Kammer 89 des Zylinders
80 insgesamt druckdicht ist.
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Da die Membran 63 aus einem flexiblen Material besteht, beispielsweise
aus gummiertem Gewebe, ist sie in einem Sinne selbst dichtend, daß, wenn sie in
festem Kontakt mit einer harten Fläche gehalten wird, wie beispielsweise einen Metallkörper,die
Membran als eine Dichtung wirkt und gewöhnlich kein zusätzliches Dichtungsmaterial
erfordert.
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Zwischen den Kolben 60 und die Abstützplatte 81 ist eine Mehrzahl
koaxial angeordneter Federn 90, 91 und 92 eingespannt, die den Kolben 60 und den
Betätigungszapfen von der Abstützplatte 81 weg nach unten drücken, wenn der Fluiddruck
aus der Kammer 89 ausgelassen wird.
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Abstufungen 93 und 94 an der Abstützplatte 81 zentrieren die Schraubendruckfedern
90 und 91, während der Kolben die äußere Schraubendruckfeder 92 zentriert. Obgleich
es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sei doch betont, daß auch nur eine
einzelne Schraubendruckfeder verwendet werden kann, wenn sie genügend Federkraft
für den speziellen Anwendungsfall aufzubringen imstande ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die Bremse 10 durch Einleitung
eines unter Druck stehenden Fluides in die Kammer 58 betätigt. Hingegen arbeitet
die Anordnung nach Fig. 7 in umgekehrter Weise, d.h. die Bremse wird betätigt, wenn
man den Druck des Fluides aus der Kammer 89 entfernt. Im ersten Falle wirkt der
Druck des Fluides auf den Zylinder 60 und ruft auf diese Weise die Drehbewegung
am Antriebskörper 30 hervor, während im zweiten Fall diese Drehbewegung von den
Federn 90, 91 und 92 hervorgerufen wird.
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Aus den Figuren 3 und 7 geht eine schwenkbare Klinke 100 hervor, die
am einen Ende 101 des Betätigungszapfens 61 mit Hilfe eines Stiftes 102 angelenkt
ist. Die Klinke greift an den Rückseiten eines Zahnes 103 an, der radial von dem
Zackenrad 32 des Antriebskörpers 30 wegsteht. Die Klinke überträgt die axiale Bewegung
des Zapfens 61 auf das Zackenrad und ruft die Drehbewegung des Antriebskörpers 30
um seine Achse hervor, der seinerseits die Schraubbolzen 23 und 24 voneinander weg
nach außen drückt, um die Bremsbacken 15 mit den Platten 11 und 12 in Reibschluß
zu bringen.
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Um die Bremsbacken von den Platten 11 und 12 zu lösen, wird der Antriebskörper
30 dann in entgegengesetztem Sinne gedreht (s. Fig. 5 und vergleiche diese mit Fig.
6), und zwar mit Hilfe von Torsionsfedern 105 und 106 entgegengesetzter Vorspannungsrichtunqen,
wobei die Federn jeweils auf der Stufe
39 der Antriebsmuttern 31
und 33 angebracht sind. Das eine Ende jeder Feder ist im Gehäuse 40 nahe der Tragplatte
38 befestigt, während das andere Ende an dem Antriebskörper bei der Stufe 39 festgelegt
ist. Die Federn drehen den Antriebskörper 30 um einen ausreichenden Betrag, um die
Bremsbacken von den Platten 11 und 12 abzuheben, wenn der Druck des Fluides in der
Kammer 58 (Fig. 3) abgelassen wird oder in der Kammer 89 (Fig. 7) aufgebaut wird.
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Eine automatische Einstelleinrichtung nach vorliegender Erfindung
ist insgesamt mit 110 bezeichnet und enthält eine Sperrklinke 111, eine Feder 112
und einen Abstützblock 113.
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Die Sperrklinke 111 ist gleitend und schwenkbar mit dem Gehäuse 40
mittels eines Stiftes 114 verbunden, der ein Langloch 115 in der Sperrklinke 111
durchragt. Die Sperrklinke 111 wird von der Feder 112 in Eingriff mit den Zähnen
103 des Zackenrades 32 gebracht. Die Feder 112 ist in dem Abstützblock 113 einer
Bohrung 116 desselben gesichert. Eine Schraube 117 befestigt den Abstützblock an
der Adapterplatte 52 bzw. 82.
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Während wiederholter Betätigungen der Bremse 10 greift die Sperrklinke
111 an einem der Zähne 103 des Zackenrades 32 an, bis durch ausreichende Abnutzung
des Bremsbelages eine automatische Nachstellung der Bremse stattfindet, die bewirkt,
daß der Betrag des freien Spiels 118 zwischen den gelösten Bremsbacken 15 und jeder
der Platten 11 und 12 während der Lebensdauer der Bremsbacken weitestgehend konstant
bleibt. Wenn sich die Bremsbacken abnutzen, dann muß der Antriebskörper 30 um einen
zusätzlichen Betrag gedreht werden, um die Schraubbolzen weiter nach vorn gegen
die Platten 11 und 12 zu bewegen, um das durch die Abnutzung vergrößerte Spiel zu
verringern. Während dieser Bewegung gleitet die Sperrklinke längs des Schlitzes,
während sie
noch immer mit dem gleichen Zahn bzw. Zahngrund des
Zackenrades 32 in Eingriff bleibt. Wenn aufgrund übermäßiger Drehbewegung (aufgrund
der erfolgten Abnutzung der Bremsbacke) des Zackenrades die Bewegung im Langloch
115 der Sperrklinke an das hintere Ende 120 kommt, dann gleitet die Sperrklinke
über den entsprechenden Zahn des Zackenrades hinweg und fällt in den nachfolgenden
Zahngrund, so daß nachfolgend eine Rückwärtsbewegung des Zackenrades unter der Wirkung
der Torsionsfedern nicht in gleichem Maße möglich ist,wie das Zackenrad zuvor vorwärts
bewegt worden war.
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Wenn die Bremse 10 entlastet wird, dann drehen die Torsionsfedern
105 und 106 den Antriebskörper 30 im entgegengesetzten Sinne, um die Bremsbacken
15 von den Platten 11 und 12 wegzuziehen. Diese Rückwärtsdrehung des Antriebskörpers
30 erfolgt so lange, bis sie von der Sperrklinke 111 unterbunden wird. Im allgemeinen
vollzieht sich diese Rückwärtsbewegung um einen gleichen Winkelbetrag wie zuvor
die Vorwärtsbewegung bei dem Bremsvorgang, abzüglich dem Bogen, der einer Zahnteilung
entspricht, wenn aufgrund inzwischen eingetretener Abnutzung die Sperrklinke 111
über einen Zahn 103 hinweg in den nächsten Zahngrund geglitten ist. Die Sperrklinke
nimmt dann eine Stellung ein, in welcher der Stift 114 am vorderen Ende 121 des
Langlochs 115 anliegt (vgl. Fig. 3 und 7).
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Wenn der Antriebskörper 30 noch weiter zurückgedreht werden muß, wie
es der Fall ist, wenn die Bremse 10 gewartet wird, dann wird hierzu ein die Klinken
lösender Stab 125 verwendet, der zwei Stifte 126 trägt, die sich an die Sperrklinken
anlegen können. Der Stab wird in Richtung des Pfeiles bewegt, wie in Fig. 4 dargestellt.
Wenn die Stifte sich an die Sperrklinke 111 und die andere Klinke 100 anlegen, dann
werden die von dem Zackenrad 32 abgehoben und dieses kann sich unter der Wirkung
der Torsionsfedern 105 und 106 zurückdrehen .
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Eine Feder 127 bringt den Stab 125 in seine Ausgangslage zurück, die
Stifte 126 verlassen die Klinken 111 und 100 und diese fallen zurück in die entsprechenden
Zahngründe am Zackenrad 32. Eine Feder 130, die in einer Bohrung 131 des Betätigungssystems
61 angeordnet ist, drückt die Klinke 100 gegen das Zackenrad 32.Eine Feder 112 drückt
in entsprechender Weise gegen die Sperrklinke 111.
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In den Figuren 3, 4 und 7 erkennt man weiterhin eine von einem Stöpsel
135 verschlossene Öffnung, durch die ein Schmiermittel, z.B. Fett, bei der Wartung
der Vorrichtung in diese eingebracht werden kann.
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Der Verstärkungseffekt, der es ermöglicht, mit der Bremse 10 eine
vergrößerte Kraft auf die Platten 11 und 12 bei sehr kompakten Abmessungen der Vorrichtung
auszuüben, vollzieht sich auf zweierlei Art ausgehend vom Zapfen 61. Die erste Kraftverstärkung
wird durch die Durchmesserdifferenz wischen dem Zackenrad 32 und den Schraubbolzen
23 und 24 erzielt.
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Die zweite Kraftverstärkung resultiert aus der Tatsache, daß die Kraft
über die schiefen Ebenen übertragen wird, die die Gewindegänge von Antriebsmuttern
und Schraubbolzen darstellen.
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