DE4026580A1 - Bremseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Bremseinrichtung für eine über einen Motor drehangetriebene Welle mit unter Federkraft eingreifenden und unter Wirkung von Antriebs- und Lastmomenten durch axiale Verschiebung lösbaren Bremselementen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 23 31 590 ist eine mechanische Bremseinrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Hierbei ist die Antriebswelle mit zueinander verdrehbaren Axialverschiebungselementen versehen, die mit Bremsscheiben verbunden sind. Die Axialverschiebungselemente sind sich über gewindeähnliche Führungsflächen berührend angeordnet. Die Bremsscheiben wirken über Bremsbeläge auf feststehende Bremsplatten ein. Die feststehenden Bremsplatten werden bei dieser bekannten Bremseinrichtung durch Federkraft in entsprechend eingestelltem axialem Abstand zueinander gehalten und an die Bremsbeläge der mit der Welle verbundenen Bremsscheiben angepreßt. Bei der Einwirkung von Lastmomenten oder über einen Antriebsmotor angreifenden Drehmomenten erfolgt nun eine Verdrehung der Axialverschiebungselemente entlang deren gewindeähnlichen Führungsflächen. Für den Fall, daß das Nenn-Drehmoment des Motors größer als das Lastdrehmoment ist, erfolgt eine Axialverschiebung derart, daß die Bremsscheiben sich von den Bremsplatten abheben. Wird dann im Betrieb das Nenn-Drehmoment des Motors zurückgenommen und das Lastdrehmoment überwiegt, so erfolgt eine Axialverschiebung derart, daß die Bremsscheiben wieder auf die Bremsplatten einwirken.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Bremseinrichtung, daß die gesamte Konstruktion aufwendig und damit auch störanfällig ist. Durch die Verwendung von gewindeförmig ausgebildeten Führungsflächen an den Axialverschiebungselementen entstehen an den ineinandergreifenden Gewindeflächen relativ große Reibflächen. Aufgrund der geringen Steigung der Gewindeflächen müssen während der Axialverschiebung hohe Reibungskräfte überwunden werden. Der Zugang zu den verschleißenden Teilen zwecks Auswechseln ist bei dieser bekannten Bremseinrichtung durch die aufwendige Konstruktion erschwert. Zudem ist der Einsatz dieser bekannten Bremseinrichtung auf Hebezeuge beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine mechanische Bremseinrichtung zu schaffen, die konstruktiv einfach, an den Verschleißstellen leichter zugänglich und universeller einsetzbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer mechanischen Bremseinrichtung der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung, daß das Antriebselement direkt, d. h. ohne zusätzliche Bremsscheiben abgebremst werden kann. Das bedeutet, daß die gesamte Bremseinrichtung kompakter ist.

Die exzentrische Anordnung der Ausnehmungen und der in diese Ausnehmungen hineingreifenden Mitnehmerstifte erlauben eine drehmomentgünstige Übertragung der Antriebsleistung. Die exzentrische Anordnung der Ausnehmungen und der Mitnehmerstifte hat den weiteren Vorteil, daß die verschleißenden Teile im Falle des Auswechseln leichter zugänglich sind. Das Zusammenwirken der konischen Enden der Mitnehmerstifte und der sich konisch verjüngenden Ausnehmungen ist aufgrund der kleinen Auflagefläche reibungsarm, so daß die Axialverschiebung leichtgängig, d. h. ohne hohe Reibungsverluste erfolgt. Die Anordnung der Druckfeder am freien Ende der Hülse hat den Vorteil, daß sie ebenfalls ohne größere Demontage auswechselbar ist. Die gesamte Bremseinrichtung ist deshalb auch im Fall einer Wartung einfach zerlegbar. Die Tatsache, daß - wie erfindungsgemäß vorgeschlagen - das Nenndrehmoment etwa gleich groß dem resultierenden Bremsmoment ist, hat den Vorteil, daß sowohl in dem Fall, daß Lastmoment und Antriebsmoment gleichen Drehsinn haben, als auch in dem Fall, daß Last- und Antriebsmoment entgegengesetzt sind, ein gesteuertes Einwirken der Bremseinrichtung möglich ist. Die Verwendung eines geradverzahnten Stirnrades als Antriebselement hat den Vorteil, daß ein direkter Antrieb eines Getriebes erfolgen kann. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung einer hülsenförmigen Verlängerung auf dem geradverzahnten Stirnrad hat den Vorteil, daß hierdurch die Druckfeder sauber geführt wird, wodurch ein Verbiegen und ein Verkanten der Federwindungen verhindert wird und die Feder somit in vorteilhafter Weise ein gleichbleibendes reproduzierbares Bremsmoment erzeugen kann. Die Anordnung einer Anschlagscheibe, an die sich die Feder am freien Ende der Hülse abstützt und die Anordnung eines Schleißringes an der abstützenden Fläche des Stirnrades verhindert in vorteilhafter Weise eine Verdrillung der Feder während des Anlaufens oder Abbremsens.

Eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 gesamte Bremseinrichtung im Schnitt

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1

Fig. 3 Detaildarstellung der Mitnehmerscheibe in frontaler, d. h. axialer Ansicht

Fig. 4 Detaildarstellung der Mitnehmerscheibe auf der Hülse.

Fig. 1 zeigt die gesamte Bremseinrichtung mitsamt des Motors 4. Die Hülse 1 ist hierbei auf die Motorwelle 3 aufgeschoben und arretiert. Die Mitnehmerscheibe 2 ist mit der Hülse 1 fest verbunden. Das Antriebselement 8 ist hierbei ein geradverzahntes Stirnrad und auf der Hülse 1 drehbar und verschiebbar gelagert. Der Bremsbock 5, der die Bremsbeläge 6 aufnimmt, ist fest an ein Gehäuse 7 angeschraubt, welches bezüglich der sich drehenden Motorwelle fest steht. Das Stirnrad ist mit den exzentrisch zur Achse der Welle angeordneten Mitnehmerstiften 13 verbunden, die in die ebenfalls exzentrisch angeordneten Ausnehmungen 14 der Mitnehmerscheibe 2 hineinreichen. Durch die Druckfeder 10, die sich auf der Gegenseite über die Anschlagscheibe 11 und über den Sicherungsring 12 auf der Hülse 1 abstützt, wird das Stirnrad 8 stets in Richtung des Motors und somit gegen die Bremsbeläge 6 gedrückt. Das Stirnrad 8 ist an der an den Bremsbelägen 6 anliegenden Fläche mit einer kreisringförmigen Bremsfläche 23 versehen, die zur Erzielung einer effizienten Bremswirkung entweder beschichtet sein kann, oder aus einem eingefrästen oder eingepreßten Rillenmuster bestehen kann. Die Federkraft ist dabei so ausgelegt, daß das aus dem Andruck resultierende Bremsmoment etwa so groß ist, wie das Nenn-Drehmoment des Antriebsmotors. Diese Druckfeder bestimmt damit also das resultierende Bremsmoment, wobei außerdem noch zu beachten ist, daß die Mitnehmerstifte 13 in die Ausnehmungen 14 der Mitnehmerscheibe 2 hineinragen, ohne jedoch an den Stirnseiten hierin anzuliegen. Damit ist sichergestellt, daß das Stirnrad 8 mit der gesamten aus der Feder resultierenden Kraft gegen die Bremsläge 6 gedrückt und somit gebremst werden kann. Die Feder wird durch die hülsenförmige Verlängerung 21 des Stirnrades 8 geführt und liegt über den Schleißring 22 am Stirnrad 8 an.

Der Zugang zu den Verschleißteilen Mitnehmerstifte 13 und Bremsbeläge 6 ergibt sicht in einfacher Weise durch Lösen des Sicherungsringes 12 und Abziehen des Stirnrades 8.

Fig. 2 zeigt im Detail noch einmal die Bremseinrichtung entsprechend einer Draufsicht zu Fig. 1. Hierbei ist zu erkennen, daß die Ausnehmungen 14 jeweils aus einem zylindrischen Abschnitt 17 und einem konischen Abschnitt 15 bestehen. Außerdem ist erkennbar, daß ebenfalls jeder der Mitnehmerstifte 13 aus einem zylindrischen Abschnitt 18 und einer konischen Spitze 16 besteht. Die Mitnehmerstifte sind mit dem Stirnrad 8 über eine Steckverbindung, die schnell lösbar ist, verbunden.

Fig. 3 zeigt im Detail die Mitnehmerscheibe mit den Ausnehmungen 14. Hierbei wird deutlich, daß die Ausnehmungen 14 nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Wichtig ist jedoch die konische Verjüngung am Boden der Ausnehmung. Bei dieser Darstellung wird außerdem deutlich, daß die Ausnehmung zum Rand der Mitnehmerscheibe hin geöffnet ist und somit einen leichten Zugang zu den verschleißenden Mitnehmerstiften gewährleistet.

Fig. 4 zeigt die Mitnehmerscheibe 2 in Verbindung mit der Hülse 1. Die Hülse 1 ist dabei an dem mit der Mitnehmerscheibe verbundenen Ende mit einem Kragen 20 versehen, der eine zusätzliche Sicherung gegen eine axiale Verschiebung der Mitnehmerscheibe 2 auf der Hülse 1 ist. Die Wirkungsweise der Einzelelemente der Bremseinrichtung zueinander wird anhand zweier Betriebsabläufe deutlich.

Der Motoranlauf gegen äußere Last:
Soll eine Last entgegen ihrer Wirkeinrichtung verstellt werden, so beginnen sich Motorwelle 3, Hülse 1 und Mitnehmerscheibe 2 zu drehen. Das Stirnrad 8 mit den Stiften 13 bleibt zunächst in der gezeigten Position, da es sich gegen die Bremsbeläge 6 abstützt. Dieser Stillstand erstreckt sich jedoch nur über wenige Winkelgrade der anfänglichen Motorwellendrehung. Bei der weiteren Drehung legt sich dann (siehe Fig. 2) der jeweils konische Teil 15 der Ausnehmungen 14 an den konischen Teil 16 der Stifte 13 an und drückt die Stifte zusammen mit dem Stirnrad 8 vom Bremsbelag 6 weg. Das nun freigewordene Stirnrad 8 dreht sich entweder durch Reibschluß der konischen Fläche 15 und 16, oder bei größerer Belastung nach dem Anlegen der zylindrischen Abschnitte 17 und 18 der Ausnehmungen bzw. der Mitnehmerstifte zusammen mit der Mitnehmerscheibe 2 und treibt das Getriebe 9 an. Die Extrem-Stellungen des Stirnrades bezüglich der Mitnehmerscheibe, bei denen sich unter größerer Belastung die zylindrischen Abschnitte 17 der Ausnehmungen an die zylindrischen Abschnitte 18 der Mitnehmerstifte anlegen, bilden die Anschlagpunkte zwischen denen das Stirnrad 8 bezüglich der drehangetriebenen Welle 3 bzw. der Hülse 1 verdrehbar ist. Um zu verhindern, daß die Stifte 13 ganz aus den Ausnehmungen 14 hinausgleiten, besitzt das Stirnrad 8 eine an der hülsenförmigen Verlängerung 21 angeordnete Anschlagfläche 19, die sich ggf. an die Anschlagscheibe 11 anlegt. Sobald die Soll-Position erreicht ist, hält der Motor an und das Stirnrad 8 wird durch die Feder 10 wieder zurück in Richtung der Bremsbeläge gedrückt. Die konischen Teile der Stifte 16 drücken dabei auf die entsprechenden Flächen 15 der Ausnehmungen 14 und verdrehen dadurch die Mitnehmerscheibe 2 und somit die Motorwelle 3 leicht entgegen der vorangegangenen Drehrichtung, bis das Stirnrad 8 wieder an den Bremsbelägen 6 anliegt und den Antrieb abbremst.

Motoranlauf in Wirkrichtung der äußeren Last:
Sind die Drehrichtung des Motors und die Wirkrichtung der äußeren Last gleichgerichtet, so wird zunächst die Bremse wie zuvor beschrieben gelöst. Ist dann das von der Last auf das Stirnrad 8 übertragene Drehmoment größer als das vom Motor 4 abgegebene Drehmoment, so wird das Stirnrad in Laufrichtung beschleunigt. Das bewirkt, daß die konischen Flächen 16 der Stifte 13 nicht mehr an den konischen Flächen 15 der Ausnehmungen 14 anliegen, wobei das Stirnrad 8 durch die Feder 10 wieder gegen die Bremsbeläge 6 gedrückt wird. Dieser bremst das Stirnrad so weit ab, bis die Stifte 13 erzeugt zur Anlage kommen und die Bremse etwas lösen. Der Motor 4 übernimmt hier also keine Antriebsfunktion, sondern bewirkt eine geregelte Abbremsung der Last.

Insgesamt ergibt sich bei dieser erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bremseinrichtung der Vorteil, daß die gesamte Bremseinrichtung in einfacher Weise auf eine Antriebswelle aufschiebbar und fixierbar ist und die einzelnen Elemente der Bremseinrichtung voneinander lösbar und leicht austauschbar sind.

Die Anwendungsbereiche einer solchen konstruktiv einfachen und wartungsfreundlichen Bremseinrichtung reichen vom Einsatz in Fahrzeugen und Hebezeugen bis hin zu Stellantrieben.

Claims (10)

1. Mechanische Bremseinrichtung für eine über einen Motor drehangetriebene Welle mit unter Federkraft eingreifenden und unter Wirkung von Antriebs- und Lastmomenten durch axiale Verschiebung lösbaren Bremselementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement (8) bezüglich der Welle (3) verschieb- und zwischen Anschlagpunkten verdrehbar angeordnet ist und mit exzentrisch angeordneten Mitnehmerelementen (13) versehen und einseitig über Federkraft an einen bezüglich der Welle feststehenden Bresmbock (7) anpreßbar ist, daß eine Mitnehmerscheibe (2) bezüglich der Welle (3) verschiebe- und verdrehgesichert angeordnet ist und die Mitnehmerelemente (13) in die Mitnehmerscheibe (2) hineingreifen, daß die Mitnehmerelemente (13) und die Mitnehmerscheibe (2) an in gegenseitigem Eingriff stehenden Flächenelementen (15, 16) mit einer Steigung versehen sind, über die das Antriebselement (8) bei relativer Verdrehung entgegen der Mitnehmerscheibe (2) axial verschiebbar ist.

2. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (3) eine verdreh- und verschiebegesicherte Hülse (1) angeordnet ist und das Antriebselement (8) und die Mitnehmerscheibe (2) auf der Hülse (6) angeordnet sind.

3. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerelemente (13) aus Mitnehmerstiften bestehen, die an den der Mitnehmerscheibe (2) zugewandten Enden konisch ausgebildet sind und daß die Mitnehmerscheibe (2) mit Ausnehmungen (14) versehen ist, die mit den Mitnehmerstiften (13) in Eingriff stehen, und daß die Ausnehmungen (14) sacklochartig und teilweise zylindrisch und zum Boden der Ausnehmung hin konisch verjüngt sind und der Durchmesser der Ausnehmungen (14) größer als der Durchmesser der Mitnehmerstifte (13) ist.

4. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der konischen Enden (16) der Stifte (13) gleich der Konizität der konischen Verjüngungen (17) der Ausnehmungen (14) ist.

5. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement unter Einwirkung einer am freien Ende der Hülse (1) angeordneten Druckfeder (10) steht und daß der Bremsbock (7) an der zum Motor (4) zugewandten Seite der Bremseinrichtung angeordnet ist und mit Bremsbelägen (6) versehen ist.

6. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (10) bezüglich ihrer Federkraft so gewählt ist, daß das resultierende Bremsmoment etwa so groß wie das Nenn-Drehmoment des Motors (4) ist.

7. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (8) aus einem geradverzahnten Stirnrad besteht.

8. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geradverzahnte Stirnrad (8) an der der Druckfeder (10) zugewandten Seite eine hülsenförmige Verlängerung (21) aufweist, in der die Druckfeder (10) geführt ist und daß an der der Mitnehmerscheibe (2) zugewandten Fläche eine mit den Bremsbelägen (6) zusammenwirkende kreisringförmige Bremsfläche (23) angeordnet ist.

9. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (10) am freien Ende der Hülse (1) eine Anschlagscheibe (11) angeordnet ist, an die die Druckfeder (10) abstützbar ist und die Anschlagscheibe (11) bezüglich der Hülse (1) drehbar gelagert und durch einen Sicherungsring (12) verschiebesicher fixiert ist.

10. Mechanische Bremseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Berührungsfläche zwischen Druckfeder (10) und Stirnrad (8) auf dem Stirnrad (8) ein Schleißring (22) angeordnet ist.