DE3311225C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Kupplung oder Bremse für zwei koaxial zueinander angeordnete und relativ gegeneinander drehbare Bauelemente gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Eine solche Kupplung oder Bremse ist aus der FR-PS 12 22 083 bekannt. Hierbei sind doppelseitig beaufschlagbare Membranen und somit doppelte Druckmittelkammern erforderlich, falls eine Axialbewegung zur Vereinfachung vermieden werden soll. In diesem Fall ist die Kupplung bzw. Bremse jedoch nur mit zwei oder mehreren Membranen zu verwirklichen. Die bekannte Vorrichtung ist somit aufwendig im Aufbau und auch bei ihrer Herstellung. Besonders nachteilig ist es aber, daß auch eine aufwendigere Steuerung, eine umfangreichere Ersatzteilhaltung und ein intensiveres Verschleißverhalten mit einer solchen Lösung verbunden sind.

Eine solche Einrichtung wird beispielsweise zum Abbremsen und/oder Festsetzen des Kolbens eines Positionierungs- Zylinders verwendet, bei dem die axiale Verschiebung des Kolbens mittels eines Spindeltriebes in eine Drehbewe­ gung der Spindelwelle umgesetzt wird. Der Kolben des Posi­ tionierungs-Zylinders wird dabei mittelbar durch das Ab­ bremsen und/oder Festsetzen der Spindelwelle abgebremst oder festgesetzt. Bei Einrichtungen dieser Art zum Ab­ bremsen (Bremsen) und/oder Festsetzen (Kuppeln) ist ein bewegbares Kupplungs- oder Bremsglied erforderlich, des­ sen Bewegung wiederum eine entsprechende Lagerung bzw. Führung erfordert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung oder Bremse der eingangs qenannten Art zu schaf­ fen, die unter Verwendung einfacher Mittel eine weit­ gehend verschleißfreie Führung bzw. Lagerung der beweg­ lichen Teile aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege­ bene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß nur vergleichs­ weise einfache Lager- bzw. Führungsmittel für die Mem­ bran erforderlich sind. Bei der Betätigung der Kupplung oder Bremse, d. h. bei einer Bewegung der Kupplungs- oder Bremsteile aufeinander zu oder voneinander weg ist eine zusätzliche Führung des beweglichen Kupplungs- oder Brems­ teils nicht erforderlich, da es sich als Teil der Membran gegenüber dem eingespannten oder befestigten Teil der Mem­ bran geführt bewegen kann. Die Erfindung läßt sich vor­ teilhaft mit wenig aufwendigen Maßnahmen so ergänzen, daß eine sichere und schnelle Betätigung mittels eines Steuer­ druckmittels möglich ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführunqsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Bremse für eine in einem Lager­ gehäuse 1, 7 angeordnete Welle 10. Die Welle 10 ist in nicht dargestellter Weise axial festgelegt und mit zwei Lagern 21 und 8 um die Achse 11 drehbar gelagert.

Die abgestuft ausgebildete Welle 10 ist mit ihrem dünne­ ren Teil 20 mittels des Lagers 21 in einer Bohrung 19 eines Gehäuseteils 1 gelagert. Der dickere Teil 12 der Welle 10 ist mittels des Lagers 8 in einer Bohrung 13 eines Gehäuseteils 7 gelagert. An ihrer Abstufung weist die Welle 10 eine konische Reibfläche 9 auf.

An der Verbindungsstelle der beiden koaxial zur Welle 10 angeordneten Gehäuseteile 1 und 7 weist das Gehäuseteil 1 eine Nut 15 auf, in der ein O-Ring 4 angeordnet ist. Eine Abstufung 14 des Gehäuseteils 7 bildet mit einer Wandfläche des Gehäuseteils 1 eine weitere Nut, in der ein weiterer O-Ring 6 angeordnet ist. Zwischen den O- Ringen 4 und 6 ist der äußere Rand 5 einer koaxial zu der Welle 10 angeordneten ringförmigen Membran 24 ein­ gespannt.

Die Membran 24 ist an ihrem inneren, der Welle 10 zuge­ wandten und nicht mit dem Gehäuseteil 1 verbundenen Rand mit einem Bremsteil 22 versehen, das die Welle 10 umgibt und seinerseits auf seiner der Welle 10 zugewandten Seite eine der Reibfläche 9 zugeordnete konische Reibfläche 18 aufweist. Das Bremsteil 22 mit der konischen Reibfläche 18 sowie die Abstufung der Welle 10 mit der konischen Reibfläche 9 bilden die beiden Bremsteile einer Bremse, mit der die Welle 10 gegenüber den Gehäuseteilen 1 und 7 abbremsbar und festsetzbar ist. In der in der Zeich­ nung dargestellten Ruhelage sind die beiden Reibflächen 18 und 9 voneinander entfernt angeordnet. Erst bei einer axialen Bewegung des Bremsteils 22 der Membran 24 auf die Abstufung (konische Reibfläche 9) der Welle 10 zu kom­ men die beiden Reibflächen 18 und 9 zur Anlage. Dies be­ deutet dann, daß auf die sich drehende Welle 10 ein Bremsmoment ausgeübt wird. Um das Bremsteil 22 in der erwähnten Weise axial bewegen zu können, ist die Mem­ bran 24 elastisch ausgebildet. Die Membran 24 kann sich also durchbiegen bzw. so dehnen, daß ihr innerer Teil das Bremsteil 22 mitnehmen und eine Bremsbetätigungs- Kraft auf das Bremsteil 22 ausüben kann. Bei der be­ schriebenen Bewegung des Bremsteils 22 auf die Abstufung der Welle 10 zu ergibt sich in vorteilhafter Weise auto­ matisch eine Zentrierung der beiden Bremsteile. Zugleich weisen die konischen Reibflächen eine relativ große Fläche bei gegebenen Durchmesser auf.

Zur Betätigung des Bremsteils 22 ist eine ringförmige Druckmittelkammer 16 vorgesehen, die auf der dem dünne­ ren Teil 20 der Welle 10 zugewandten Seite der druck­ dicht ausgebildeten Membran 24 liegt. Die von dem Ge­ häuseteil 1, der Membran 24 und dem druckdicht an der Membran 24 befestigten Bremsteil 22 begrenzte ringför­ mige Druckmittelkammer 16 ist an ihrem äußeren Teil mittels der O-Ringe 4 und 6 gegen das Gehäuseteil 7 und die Atmosphäre abgedichtet. An ihrem inneren Teil ist die Druckmittelkammer 16 mittels eines weiteren O- Ringes 23 gegen das Bremsteil 22 und gegen die Bohrung 19 des Gehäuseteils 1 abgedichtet. Der weitere O-Ring 23 liegt zwischen dem Bremsteil 22 und einer Abstufung 17 des Gehäuseteils 1.

Die von dem O-Ring 23 gebildete Dichtung ist so ausge­ bildet, daß die Druckmittelkammer 16 auch bei einer axialen Bewegung des Bremsteils 22 abgedichtet ist. Bei einer solchen Bewegung kann das Gehäuseteil 1 und/oder das Bremsteil 22 sinngemäß abgedichtet auf dem weiteren O-Ring 23 abrollen oder gleiten.

Um die Druckmittelkammer 16 mit einem Druckmittel wie z. B. Druckluft beaufschlagen zu können, ist eine Boh­ rung 3 im Gehäuseteil 1 vorgesehen, die die Druckmittel­ kammer 16 Mit einem ebenfalls im Gehäuseteil 1 angeord­ neten Druckmittelanschluß 2 verbindet. Bei der Beauf­ schlagung der Druckmittelkammer 16 mit Druckluft wird die Membran 24 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt. Da der äußere, an den Gehäuseteilen 1 und 7 befestigte Rand 5 der Membran 24 axial festgelegt ist, wird eine solche Druckbeaufschlagung der Membran 24 bewirken, daß sich der innere Teil der Membran 24 axial auf die Ab­ stufung (konische Reibfläche 9) der Welle 10 zu bewegt.

Wenn wie im dargestellten Beispiel die Membran 24 vorteil­ haft aus Stahlblech besteht, dann ist es weiterhin vor­ teilhaft, daß sich die Membran 24 bei einer axialen Be­ wegung des Bremsteils 22 auf die Abstufung der Welle 10 zu auch in radialer Richtung etwas nach innen zu bewegen kann. Sie gleitet bzw. rollt dann sinngemäß auf den bei­ den O-Ringen 4 und 6, um die axiale Bewegung des Brems­ teils 22 ohne eine wesentliche Dehnung der Membran 24 ausgleichen zu können. Die auf diese Weise mittels Druck­ mittelbeaufschlagung gewölbte Membran 24 weist aufgrund ihrer elastischen Verformung eine relativ große Rückstell­ kraft auf. Dies bedeutet, daß nach einer Entlüftung der Druckmittelkammer 16 die Membran 24 sich selbstätig zu­ rückstellt und die Bremse 18, gelöst.

Die Membran 24 kann vorteilhaft mit dem Bremsteil 22 ein­ stückig ausgebildet sein. Die Reibflächen 18 und 9 können je nach Betriebsweise mit verschiedenen Belägen belegt sein. Es ist jedoch auch die direkte metallische Anlage des z. B. metallischen Bremsteils 22 an der metallischen Welle 10 möglich.

Man erkennt, daß die beschriebene Bremse auch als Kupp­ lung zwischen der Welle 10 und dem Gehäuse 1, 7 dienen kann. Zu diesem Zweck können die Flächen 18 und 9 z. B. je mit einer Verzahnung versehen werden.

Auch bei einer solchen Anwendung der Erfindung als Kupp­ lung ist es von Vorteil, daß die zur Betätigung der Kupp­ lung erforderliche axiale Bewegung des dann als Kupplungs­ teil ausgebildeten Teils 22 von der Elastizität der Mem­ bran 24 aufgefangen wird.

Claims (10)

1. Druckmittelbetätigbare Kupplung oder Bremse mit zwei Bauelementen, die durch ein Gehäuse (1, 7) und eine koaxial und relativ dazu beweglich angeordnete Welle (10) gebildet werden, umfassend die folgenden Merkmale:

• a) innerhalb des Gehäuses (1,7) ist koaxial zu Gehäuse und Welle (1, 7; 10) eine elastische Membrane (24) angeordnet, die mit einem Rand oder Teil-Stück an einem der Bauelemente (1, 7) befestigt ist,
• b) die Membrane (24) bildet zusammen mit einem der Bauelemente (1, 7; 10) eine Druckmittelkammer (16) aus,
• c) an dem freibeweglichen Rand oder Teilstück der Membrane (24) ist ein erstes Kupplungs- oder Bremsteil (22) angeordnet,
• d) das nicht mit der Membrane (24) verbundene Bauelement (10) weist ein mit einem ersten Kupplungs- oder Bremsteil (22) zusammenwirkendes zweites Kupplungs- oder Bremsteil (9) auf,
• e) die Kupplungs- oder Bremsteile (9, 22) sind so ausgebildet und so angeordnet, daß sie bei einer axialen Bewegung des das erste Kupplungs- oder Bremsteil tragenden freibeweglichen Randes der Membrane (24) in Eingriff bzw. zur Anlage bringbar sind,
• f) es sind Betätigungsmittel zum Antrieb des das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) tragenden Teils der Membrane (24) in axialer Richtung vorgesehen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) mit ihrem äußeren Rand im Gehäuse (1, 7) befestigt ist und an ihrem inneren Rand das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) trägt, das in einer absatzförmigen Ausnehmung des Gehäuseteils (1) - die Druckmittelkammer (16) abdichtend und abschließend - gleitend geführt ist, wobei die Druckmittelkammer (16) durch eine axiale Stirnwand des Gehäuses (1, 7), die Membrane (24) und das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) gebildet werden.

2. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4, 6) zur Befestigung der Membrane (24) an dem einen Bauelement (1, 7) zwei konzentrisch zur Membrane angeordnete elastische Elemente (4, 6) aufweisen, zwischen denen die Membrane eingespannt ist.

3. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) aus Stahlblech besteht.

4. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) und das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) einstückig ausgebildet sind.

5. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente aus druckdicht angeordneten O-Ringen (4, 6) bestehen.

6. Kupplung oder Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur druckdichten Führung des das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) aufweisenden Teils der Membrane (24) bzw. des ersten Kupplungs- oder Bremsteiles (22) selbst gegenüber dem einen Bauelement (1, 7) ein zwischen den erwähnten Teilen (1, 7, 24) angeordneter O-Ring (23) vorgesehen ist.

7. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Eingriff oder zur gegenseitigen Anlage bringbaren Oberflächen (9, 18) beider Kupplungs- oder Bremsteile (22) konisch ausgebildet sind.

8. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) und/oder die Mittel (4, 6) zur Befestigung der Membrane (24) an dem einen Bauelement (1, 7) elastisch so ausgebildet sind, daß das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) gegen eine Rückstellkraft axial bewegbar ist.

9. Kupplung oder Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) umgebender O-Ring vorgesehen ist, der zur druckdichten Führung des ersten Kupplungs- oder Bremsteiles (22) gegenüber dem mit der Membrane (24) verbundenen Bauelement (1, 7) vorgesehen ist.