DE3882539T2

DE3882539T2 - Schnell sich lösende reibungsbremsen und kupplungen mit hohem drehmoment.

Info

Publication number: DE3882539T2
Application number: DE88908619T
Authority: DE
Inventors: Philip R Metcalf; William W Montalvo
Original assignee: Montalvo Corp
Current assignee: Montalvo Corp
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2008-09-08
Also published as: AU613419B2; EP0417092A1; DE3852042T2; DE3852042D1; EP0523751B1; JPH03501288A; WO1989002547A1; AU2488488A; DE3882539D1; EP0417092A4; EP0417092B1; EP0523751A1; US4860865A; CA1305077C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine Anordnung dieser Art ist aus der US-A-3 964 583 bekannt.

Diskussion des Standes der Technik

Reibungsbremsen und -kupplungen, die schwenkbare und abnehmbare Beläge für den einfachen Zugang zu Betriebsteilen für Inspektion und Wartung haben, sind in US-A-3 696 900 und in oben erwähnter US-A-3 964 583 beschrieben worden. Eine weitere Anordnung, die den Zugang zu den Reibelementen bei Maschinenbremsen und -kupplungen gewähren, ist in US-A-4 569 428 beschrieben, und eine Greiferbreinser mit Schnellwechsel-Schuhanordnung ist in US-A-3 388 775 dargestellt.

Übersicht über die Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplungsanordnung anzugeben, die einen schnellen und einfachen Zugang zu beweglichen Teilen und speziell zu Abnutzung ausgesetzten Reibbelägen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht aus dem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
Fig. 1 ist eine Draufsicht der Anordnung nach der Erfindung, wobei ein Teil einer Scheibe weggebrochen ist, um ein Reibmodul zu zeigen.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Anordnung nach der Erfindung.
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines weiteren Reibmoduls der Erfindung.
Fig. 5 ist eine Detailansicht, die die Flügelschraube und zugehörige Teile des Reibmoduls zeigt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung, die zeigt, wie Beläge aus Reibmaterial für die Inspektion und/oder den Austausch demontiert werden können.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1 und 2 zeigen, daß die erfindungsgemäße Bremse oder Kupplung im wesentlichen der Anordnung gleicht, die in US-A-3 964 583 beschrieben und gezeigt ist, mit mehreren (dargestellt vier) Reibmodulen 10, die zwischen zwei scheibenförmigen Reibplatten 11 angeordnet sind. Jedes Modul 10 hat gemäß Darstellung eine Einrichtung, die einen Haken am einen Modulende 12 ausbildet, und eine Einrichtung, die einen Schlitz am anderen Ende 13 des Moduls ausbildet, wie in US-A- 3 964 583. Falls gewünscht, könnten die Module Haken an beiden Enden haben, wie in US-A-3 696 900, um die Demontage der Module von der Anordnung durch Lösen oder Entfernen von Montageschrauben 14 zu ermöglichen, die die Module an Adapterelementen 15 festhalten, die ihrerseits durch Montageschrauben 16 an einem festen Träger, beispielsweise einem in Fig. 2 dargestellten Maschinenrahmen 17, zum Betrieb der Vorrichtung als Bremse befestigt sind.
Es versteht sich, daß für die Verwendung der Anordnung als Kupplung die Module 10 an einem weiteren Träger zu befestigen wären, der ebenfalls um dieselbe Achse drehbar ist, wie die Platten 11. Die Module 10 sind in der gleichen Weise schwenkbar und demontierbar, wie jene, die in US-A-3 964 583 gezeigt sind, aber entgegen der Anordnung dieses früheren Patents ist es nicht notwendig, Montageschrauben zu lockern oder zu demontieren, um Zugang zu den Reibbelägen der Bremse oder Kupplung zu erhalten.
Jede Montageschraube ist, wie gezeigt, von einem zylindrischen Abstandshalter 19 umgeben, und die Adapterelemente 15 sind von Muttern 19 festgehalten. Die Montageschrauben 14 der Module 10 werden von Muttern 20 gehalten, wie in Fig. 2 gezeigt, um die die Module 10 (an den Enden 13) geschwenkt werden können und von denen die Beläge gelöst werden können (an den Enden 12), wie in US-A-3 964 583.
Die Reibscheiben 11 sind an einer Nabe 21 mittels mehrerer Schrauben 22 befestigt, wie am besten in den Fig. 1 und 3 gezeigt, und die Nabe 21 ist mit einer Welle 23 drehfest verkeilt. Wenn die von den Modulen 10 gehaltenen Reibelemente mit den Reibscheiben 11 in Eingriff sind, müssen diese beachtliche Wärme abgeben, und dementsprechend sind die Scheiben mit mehreren sich radial erstreckenden Rippen 24, 25 versehen. Kurze Rippen 24 wechseln mit relativ längeren Rippen 25 ab, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Rippen 24 und 25 sind im Kreisbogen gleichmäßig um einen äußeren ringförmigen Abschnitt der Oberfläche jeder Scheibe 11 verteilt.
Wie man auch in Fig. 1 sieht, liegen die Köpfe der Schrauben 22 radial innerhalb der Enden der kürzeren Rippen 24 und zwischen den inneren Enden jeweils zweier längerer Rippen 25. Die Querschnittsgestalt der gerippten Scheiben 11 ist in Fig. 3 gezeigt, in der man sehen kann, daß die Scheibe 11 nicht einfach eine flache Platte ist, sondern im wesentlichen als ein Teller mit einer zentralen kreisförmigen Öffnung für die Welle 23 ausgebildet ist. Diese Konstruktion verstärkt die Basis der Scheibe 11, indem sie eine größere Scheibendicke nahe der Scheibenmitte ermöglicht. Jede Scheibe 11 hat einen inneren ringförmigen Lippenabschnitt 26, einen schrägen Stufenabschnitt 27 und einen sich nach außen allmählich verjüngenden Rippentragabschnitt 28, der sich zum Umfang der Scheibe erstreckt, wo die Grundplatte der Scheibe am dünnsten ist. Die äußeren Ränder 24a und 25a der Rippen 24, 25 folgen im wesentlichen der Verjüngung des Abschnitts 28 der Scheibe, von wo die Rippen senkrecht vorstehen. Die Rippen 25 haben gemäß Darstellung eine im wesentlichen geradlinige schräge innere Kante 25b, während die Rippen 24 eine S-förmige innere Kante 24b haben, wie in Fig. 3 gezeigt. Man erkennt auch, daß der schräge Stufenabschnitt 27 der Scheibe einen schrägen inneren Ringflächenbereich 29 schafft, der zu einer schrägen oder konischen Außenfläche 30 paßt, die sich um den Umfang der Nabe 21 an jeder Außenseite der Nabe benachbart einem im wesentlichen zylindrischen Oberflächenabschnitt 31 der Nabe erstreckt.
Die Schrauben 22, die die Scheibe 10 an der Nabe 21 festhalten, erstrecken sich senkrecht zu den zueinander passenden Flächen 29 und 30 durch den schrägen Stufenabschnitt 27 der Scheibe. Dieses stellt eine korrekte Montage der Scheiben 11 an der Nabe 21 sicher und trägt dynamischen Kräften an der Scheibe 11 Rechnung, wenn die Naben- und Scheibengruppe schnell rotiert. Diese Anordnung gewährt auch einfachen Zugang zu den Köpfen der Schrauben 22.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen diese Form eines neuen Reibmoduls 10 der Erfindung in größerem Detail. Das Modul 10 hat einen Körper 32 aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, oder aus einem anderen geeigneten Material, beispielsweise Plastik, im wesentlichen vergleichbar zur Gesamtgestalt der Module, die in US-A-3 964 583 dargestellt sind, jedoch hat das Modul 10 anstelle zweier Scheibenpaare aus Reibmaterial auf entgegengesetzten Seiten nur ein einziges Reibelement 33 etwa nierenförmiger Gestalt auf jeder Seite zur Reibanlage an der Innenseite einer gegenüberstehenden Seite 11. Die Reibbeläge 33 können aus jeder geeigneten bekannten Zusammensetzung bestehen, die gegenüber der beim Eingriff erzeugten Wärme beständig ist. Wenn die Bremse oder Kupplung im Eingriff ist, drückt ein Kolben, der im wesentlichen die gleiche Form hat, wie der Reibbelag 33, den Belag nach außen. Wie in Fig. 6 gezeigt, hat jeder Kolben eine vordere Kolbenstirnplatte 34, die ebenfalls im wesentlichen nierenförmig ist, um den Reibbelag 33 gegen die gegenüberstehende Innenseite einer Scheibe 11 zu drücken. Innerhalb des Moduls 10 können, falls gewünscht, zwei (nicht dargestellte) Durchgangsbohrungen vorhanden sein, um die Kolbenbewegung hervorzurufen.
Ein Fluidantrieb oder -abtriebe hinter jeder Kolbenstirnplatte 34 wird mit Luft oder einem anderen Fluid unter Druck von einer (nicht gezeigten) Quelle durch einen in den Fig. 4 und 5 gezeigten Einlaß 35 versorgt, der in geeigneter Weise mit einem Ventil zum Druckablaß versehen sein kann. Der gerändelte Knopf eines solchen Ventils ist in den Fig. 4 bis 6 bei 36 gezeigt. Kolben- und Zylindergruppen einer geeigneten Art zur Verwendung in der Vorrichtung nach dieser Erfindung sind in US-A-4 366 884 beschrieben worden mit der Ausnahme, daß im Falle der vorliegenden Erfindung der Kolben im Querschnitt nicht kreisförmig, sondern nierenförmig wie der Reibbelag 33 und die Platte 34 ist. Solche Kolben sind Rücken an Rückan am Körper 32 eines jeden Moduls 10 montiert. Wie in US-A-4 366 884 befindet sich eine Rollmembran hinter jeder Kolbenstirnplatte 34. Der Rand 37 einer solchen Membran ist in Fir. 6 bei 37 gezeigt, und der vordere Rand einer 180º Windung der Membran ist bei 38 dargestellt.
Das Reibmaterial eines jeden Reibbelags 33, gleichgültig ob auf Kohlenstoff/Graphit-Grundlage oder aus einem anderen Reibmaterial hoher Wärmebeständigkeit, nutzt sich mit der Zeit ab, sodaß jeder Belag 33 ggf. ersetzt werden muß. Allgemein gesagt, im Stand der Technik, wie in US-A-3 696 900 und US-A-3 964 583 beschrieben, war ein gewisses Maß an Demontage der Bremse oder Kupplung beim Austausch abgenutzter Reibbeläge notwendig. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Inspektion und einen Austausch der Beläge 33 ohne solche Demontage und ohne Verwendung irgendwelcher Werkzeuge.
Jeder Reibbelag 33 hat eine Metallrückplatte 39, die im wesentlichen mit der Gestalt des Reibbelags 33 übereinstimmt, jedoch ein Paar Laschen 40 aufweist, die über den Rand des Reibbelags 33 vorstehen, wie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt, und auch radial über den äußeren Rand der Kolbenstirnplatte 34 vorstehen. Die Laschen 30 können dann ergriffen werden, um den Reibbelag 33 aus seiner Arbeitsposition herauszuziehen, wie in Fig. 6 gezeigt. Normalerweise wird der Reibbelag 33 an seinem Platz von einem Drehmomentriegelbalken 41 festgehalten, wie in Fig. 4 gezeigt, der ein im wesentlichen stangenförmiges Element ist und einen mittleren Querkanal 42 aufweist, der über den Außenrand des Trägerkörpers 32 paßt, wie in Fig. 4 gezeigt, und der vorzugsweise zwei Stufenabschnitte 43 aufweist, die über dem Rand eines offenen nierenförmigen Klemmrahmens 44 liegen, der die Kolbenstirnplatte 34 umgibt und den Rand 37 der Membran mittels Schrauben 45 festklemmt. Der stangenförmige Balken 41 hat einen Schenkel 46 an jedem Ende, der in einen Ausschnitt 58 im Reibbelag 33 paßt, um den Belag 33 an seinem Platz festzuhalten. Der dargestellte Aufbau ist zwar der gegenwärtig bevorzugte, jedoch können andere Arten lösbarer Befestigungseinrichtungen bei manchen Anwendungen eingesetzt werden.
Der Drehmomentbalken 41 wird von einer Befestigungseinrichtung, wie beispielsweise der Flügelschraube 47, festgehalten, die einen Kopf 48 hat, an dem sie ergriffen und gedreht werden kann, um sie in einer Gewindebohrung 49 im Modulkörper 32 aufzuschrauben. Eine zusammengedrückte Schraubenfeder 50 drückt den Drehmomentbalken 41 nach oben gegen die Flügelschraube 47, wenn sie, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, aufgeschraubt wird. Zwischen dem Kopf 48 der Flügelschraube 47 und der Außenseite des Drehmomentbalkens 41 befindet sich eine Unterlegscheibe 51. Andere geeignete Formen von Befestigungseinrichtungen können bei manchen Anwendungen mit oder ohne der dargestellten Schraubenfeder eingesetzt werden.
Um die Beläge 33 aus ihrer Betriebsposition zu lösen, ist es lediglich notwendig, die Flügelschraube 47 auf zuschrauben, den Drehmomentbalken aus der in Fig. 4 gezeigten Lage in die in Fig. 6 gezeigte Lage zu drehen, sodaß die Beläge 33 an ihren vorstehenden Laschen 40 ergriffen werden können, und sie herauszuziehen. Dies ist auch in Fig. 2 dargestellt, die die Drehung des Drehmomentbalkens 41 in Richtung der Pfeile in die in gestrichelten Linien dargestellten Positionen zeigt.
Ein weiteres Merkmal, das zu vermerken ist, besteht darin, daß zwei Ringmagnete 52 in ringförmigen Ausnehmungen 53 in der Stirnfläche 34 des Kolbens angeordnet sind, um die Metallrückplatte 39 des Belags 33 magnetisch in Stellung zu halten. Die Ringmagnete 52 umgeben die Köpfe von Nieten 54. Andere Einrichtungen, wie beispielsweise scheibenförmige Magnete, oder eine andere Anzahl von Magneten können ebenfalls eingesetzt werden. Feste Drehmomentzapfen 55 sind mittels Schrauben 56 an der Vorderseite des Klemmrahmens 44 befestigt. Die Zapfen 55 sitzen in Ausnehmungen 57 des Belags 33 und der Belagrückplatte 39, um jegliche Bewegung der Beläge 33 zu verhindern, wenn die Beläge 33 unter Reibung an den Innenflächen der Reibscheiben 11 anliegen, sie behindern jedoch nicht das Herausziehen der Beläge 33, wenn der Balken 41 gedreht wird, um die Beläge 33 zur Entnahme zu entriegeln.
Da die Reibbeläge 33 ohne Demontage der anderen Betriebsteile schnell entnommen werden können, erlaubt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Einheitsreibmoduls, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 60 versehen und in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, erstreckt sich der Körper 61 des Moduls 60 bei 68 nach innen. Ein Bolzen 69 erstreckt sich von jeder Seite des Mittenabschnitts 68 des Moduls 60 parallel zur Achse der Welle 23 nach außen. Der Bolzen oder Stift 69 trägt ein kleines Rad oder Lager 70 auf jeder Seite des Moduls 60, das in einer Rille 71 läuft, die in der Außenseite 31 der Nabe 21 angebracht ist. Die Räder 70 können Kugellager oder dergleichen für den reibungsarmen Betrieb haben. Dies erlaubt eine zentrierte Anordnung des Einheitsmoduls 60 zwischen Reibscheiben 11 und erleichtert dadurch den schnellen Zusammenbau einer Bremse oder Kupplung unter Verwendung eines solchen Einheitsmoduls. Die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 hat die Vorteile der Konstruktion der anderen Figuren, die einen einfachen Zugang zu den Reibbelägen 33 ermöglicht.
Es versteht sich, daß die beschriebenen Konstruktionen, gleichgültig ob als Bremsen oder Kupplungen eingesetzt, mehr oder weniger als die dargestellten vier Einzelmodule 10 haben können, je nach den Erfordernissen des Falles. Ein, zwei oder drei Module 10 oder mehr als vier Module könnten eingesetzt werden. Auch können Einrichtungen zum unabhängigen Betätigen der Kolben und somit zum Andrücken der Reibbeläge 33 eingesetzt werden, sodaß die Anzahl der betätigten Kolben gleich der Gesamtzahl der in einer gegebenen Anordnung vorhandenen Kolben oder geringer sein kann.
Wenn eine von vier abweichende Zahl von Modulen 10 verwendet wird, dann könnten die Adapterelemente 15 entsprechend modifiziert werden, sodaß ein einzelnes Modul 10 in einer Vielfalt von Bremsen- oder Kupplungsanordnungen eingesetzt werden kann.
Alternativ wird das Einheitsmodul 60 mit seinen Rädern oder Lagern 70 bei einigen Anwendungsfällen vorteilhaft eingesetzt.

Claims

1. Reibungskupplungsanordnung, bei der eine Relativdrehung zwischen zwei Körpern durch wahlweisen Eingriff von Reibelementen beeinflußt wird, enthaltend einen Körper (32), der wenigstens ein Reibelement (33) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Drehmomentriegelbalken (41) aufweist, der sich quer über den Körper (32) erstreckt und normalerweise das Reibelement (33) in einer Betriebsstellung hält, welcher Drehmomentbalken (41) aus einer Verriegelungsstellung lösbar und beweglich ist, um ein Herausziehen des Reibelements (33) zu ermöglichen, und der Drehmomentbalken (41) an dem Körper (32) durch eine Flügelschraube (47) gehalten ist, die manipuliert werden kann, um den Drehmomentbalken (41) aus seiner Verriegelungsstellung ohne Abschrauben der Flügelschraube (47) zu lösen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Körper (32) ein Reibelement (33) auf den beiden entgegengesetzten Seiten des Körpers (32) aufweist und der Drehmomentbalken (41) den Körper (32) übergreift und beide Reibelemente (33) in Position hält, der Drehmomentbalken (41) für das gleitende Herausnehmen der Reibelemente (33) aus seiner Verriegelungsstellung lösbar und in Ausrichtung mit dem Körper (32) drehbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Reibelement (33) wenigstens eine vorstehende Lasche (40) zum Herausziehen des Reibelements (33) aus seiner Betriebsstellung aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Körper (32) ein Paar Rücken an Rücken angeordneter Kolben trägt, die zwischen einem Paar im Abstand gegenüber angeordneter Reibscheiben (11) angeordnet sind, um die Reibelemente (33) in Berührung mit den Scheiben (11) zu drücken, um die Kupplungsanordnung einzurücken, wobei die Reibelemente (33) normalerweise in der Betriebsstellung vor jedem Kolben durch den Drehmomentbalken (41) gehalten sind, die Reibelemente (33) im wesentlichen nierenförmige Beläge (33) mit Ausschnitten (57) zur Aufnahme von Zapfen (55), die eine unerwünschte Bewegung der Beläge verhindern, und die Kolben einen im wesentlichen nierenförmigen Querschnitt haben.

5. Reibungskupplungsanordnung nach Anspruch 4, die eines aus einer Vielzahl von Modulen (10) ist, die an einem gemeinsamen Trägerelement (15) befestigt sind.