DE696720C - Auf einer gemeinsamen Welle angeordnete Reibungskupplung und Bremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zu einem einheitlichen Maschinenteil vereinigte Reibungskupplung und Bremse, die auf einer gemeinsamen Welle ,angeordnet sind. Bei dieser Art von Kupplungen ist es bekannt, diejenigen mit der getriebenen Welle umlaufenden Lamellen, auf die die Kupplungs- bzw. Bremskraft unmittelbar einwirkt, starr miteinander zu verbinden. Dadurch wird außer einer Vereinfachung; der Bedienung erreicht, daß gleichzeitig mit dem Lösen der Bremse auch die Kupplung eingerückt und, umgekehrt, gleichzeitig mit dem Ausrücken der Kupplung auch die Bremse 'eingerückt wird. Das un-"

»5 mittelbar aneinander anschließende' Bedienen von Kupplung und Bremse ist erforderlich, weil Mittelstellungen, bei denen wohl die Kupplung ausgerückt, die Bremse jedoch noch nicht eingerückt ist und umgekehrt, die unüberwachbare und nicht beherrschbare Eigenbewegung der getriebenen Teile sowie ein unzulässiges Schleifen der Kupplungs- und Bremslamellen zur Folge haben, nicht auftreten dürften. Solche Mittelstellungen beim Ausrücken der Kupplung und Einrücken der Bremse und -umgekehrt sind aber möglich, wenn die unmittelbar .beeinflußten Kupplungs- und Bremslamellen nicht starr miteinander verbunden sind. Es besteht bei vereinigten Kupplungen und Bremsen aber auch kein Bedürfnis', das Betätigungsgestänge etwa in . einer Mittelstellung zu halten, bei' der weder Kupplung noch Bremse voll wirksam sind.

Zum Einrücken der Kupplung wird bei der bekannten Bauart. Druckluft verwendet, während, zum Ausrücken der Kupplung eine Federkraft dient. Soll die Kupplung große Drehmomente !Übertragen, so· bereitet die Unterbringung der erforderlichen starken Fedem Schwierigkeiten, weil-es hier bei anzustrebender gedrängter Bauart an Platz fehlt: Außerdem sind mehrere Federn auf den Umfang der Lamellen zu verteilen, die zur Erreichung eines gleichmäßigen Anpressungsdruckes genau aufeinander abgestimmt werden müssen. Auch: diese Angleichung der Federkraft ist Umständlich und nur angenähert zu erreichen. Schließlich bringt die ausschließliche Verwendung von Federn zum

Ausrücken, der Kupplung und Einrückein der Bremse eine Unsicherheit in der Bedienung und damit eine Gefährdung: der Maschine in-^ sofern mit sich.,, als. die Federn nicht nur iö^E-folge des Erlahmens, sondern auch- wegen! der Abnutzung der JBremslamellen keinen __: gleichbleibenden Bremsdruck gewährleisten. Mit der Erfindung wird erstrebt, die bestehenden Mangel dieser bekannten Reibungs- > ο kupplung und Bremse zu vermeiden bei gleichzeitiger Vereinfachung der Bauart. Dies wird gemäß der Erfindimg dadurch erreicht, daß die beim. Entkuppeln wirksame Federkraft nur noch so groß, bemessen ist, daß «5 die Kupplung mit Sicherheit ausgerückt, und daß die darüber hinaus zum Einrücken der Bremse erforderliche Kraft durch ständig wirkende Druckluft erzeugt wird, deren Spannung geringer ist als diejenige der zum Ein-

ao rücken der Kupplung dienenden Druckluft. Das Lösen von Kupplungslamellen durch Federkraft ist von einer Wechselreibungskupplung her bekannt. Hierbei handelt es sich somit nicht wie bei der Erfindung um eine

a5 vereinigte Kupplung und Bremse, sondern um' zwei zusammengebaute, gemeinsam bediente, unter sich gleiche Kupplungen, Jede Kupplung wird durch Preßluft gleichen Druckes eingerückt. Bei dieser Wechselreibungskupplung, bei der diejenigen mit'den getriebenen Kupplungsteilen umlaufenden Lamellen, auf die die Kupplungskräfte unmittelbar einwirken, nicht wie bei der eingangs, erwähnten Bauart und wie bei der Erfindung starr miteinander verbunden sind, wirken die Federn in jeder Kupplung beim Ein- und Ausrücken so, daß beim Schalten einerseits die auszurückende Kupplung möglichst länge mitnimmt und anderseits die einzurückende Kupplung möglichst rasch angreift. Es bestehen demnach wesentliche Unterschiede nicht nur hinsichtlich Bauart und Wirkungsweise der beschriebenen Wechselreibungskupplung und der vereinigten Reibungskupplung und Bremse gemäß der Erfindung, sondern auch in der Wirkung der Ausrückfedern.

Die Verwendung einer nur geringen Federkraft für das Ausrücken der Kupplung und von Druckluft für das Anziehen der Bremsewirkt sich auf Entwurf, Bau und Betrieb' der neuen Kupplung und Bremse deshalb besonders vorteilhaft aus, weil die mit der Bremse in Ruhelage zu haltenden Massen der umlaufenden Teile nicht nur beim Entwurf nur schwer genau zu erfassen sind, sondern auch beispielsweise bei wechselnden Werkzeugen von Pressen Schwankungen unterliegen. Federkraft auch für das Einrücken der Bremse erfordert in solchen Fällen eine umständliche·

b"o Einstellung beim Einrichten sowie zeitraubende Nachstellung bei wechselnden getriebenen Massen, Wesentlich einfacher und schneller, weil' nur durch Veränderung des y I^uftdruc'kes, erfolgt demgegenüber das sichere '';'Einstellen der Bremse, wenn für deren Betäti-'. gung wie bei der Erfindung niedrig gespannte Druckluft verwendet wird.

Gegenüber-der ausschließlichen Verwendung von Druckluft zum Ausrücken der Kupplung und Einrücken der Bremse bietet die Wirkung der Federn neben Druckluft bei der Erfindung den Vorteil, daß im Falle des Ausbleibens von Druckluft beim. Entkuppeln das Weiterlaufen getriebener Teile vermieden ist. Es ist beispielsweise im Pressenbau erforderliclL daß. zur Vermeidung von Unfällen und gegebenenfalls Zerstörung wertvoller Maschinenteile zu einem bestimmten Zeitpunkt entkuppelt wird. Zur Übertragung des erforderlichen großen Drehmoments haften 'die Kupplungslamellen fest aneinander, und diese kräftige Anpressung würde beim. Ausrücken der Kupplung noch eine gewisse Zeit aufrechterhalten bleiben, wenn gerade in diesem _; Augenblick oder; kurz vorher die zum Ent- ⁸S kuppeln erforderliche Druckluft ausfiele. Die getriebenen Teile kämen dann nicht an dem vorbestimmten Punkt ihrer Umlaufbahn zum Stillstand, sondern bewegten sich noch um ungleiche Winkelwege weiter. Bei der er findungsgemäßen Ausbildung von Kupplung und Bremse bewirken dagegen die Federn auchbei ausbleibender Druckluft in jedem Falle das sichere Ausrücken der Kupplung. Die getriebenen Teile kommen dann zwar infolge fehlender Bremskraft auch nicht augenblicklich, zum Stehen; der Leerweg beträgt jedoch in diesem Falle nur einen Bruchteil von den Leer wegen, die ohne die Verwendung von Federn für das Ausrücken der Kupplung iod durchmessen wurden. Bei der Erfindung wird dieser praktisch bedeutungslose Umstand bewußt in Kauf genommen im Hinblick auf den wesentlichen Vorteil der Anwendung nur verhältnismäßig schwacher Federn gegenüber der eingangs beschriebenen Bauart, bei der die Federn außer dem Ausrücken der Kupplung zusätzlich das. Einrücken der Bremse bewirken sollen. Diese schwachen, einfach abstimmbar en Federn erlauben nicht nur 'eine n« raumsparende Bauart, sondern stören, da diese beim Einrücken der Bremse nicht mehr wirksam sind, hierzu gemäß der Erfindung vielmehr ausschließlich Druckluft dient, auch nicht mehr das gleichmäßige Anpressen - der Bremslamellen, unabhängig von deren Verschleiß und unter Vermeidung von Verklemmungen/mit denen bei Federdruck stets gerechnet werden- muß. Diese Vorteile überwiegen bei weitem die Möglichkeit eines geringen und' daher unschädlichen Leerweges bei dem an sich seltenen Ausfall der Druckluft.

Die beiden beim Ausrücken der- Kupplung und Einrücken der Bremse wirksamen Kräfte sind somit bei der Erfindung genau "aufeinander abgestimmt, derart, daß ein sicheres Bedienen von Kupplung und Bremse erreicht wird., ohne jedoch - hierfür einen höheren Kraftbedarf !aufwenden zu müssen, als 'die Gewährleistung sicherer Betriebsverhältnisse erfordert, , ,

ό Die zum Einrücken -der Bremse dienende Druckluft hat eine geringere und nur diese Spannung als die zum Einrücken "der Kupplung dienende Druckluft, damit diese nicht, unnötig hoch gespannt zu sein braucht. Die

"5 'niedrig gespannte Druckluft ermöglicht bei Verwendung gleicher Kolben- und Zylinderabmessungen die Entnahme der Druckmittel aus der gleichen Zuleitung; es braucht dann in die das Bremsdruckmittel führende Leitung

ao lediglich ein Druckminderer und gegebenen?· falls ein Ausgleichgefäß geschaltet zu werden. Die das Bremsdruckmittel führenden Leitungen, . Zylinderräume usw. sind so. groß bemessen, daß die durch das Betätigen der

*5 Kupplung bzw. der Bremse bedingten Veränderungen dieser Räume 'die Spannung der Druckluft praktisch nicht beeinflußt. Bei eingerückter Kupplung werden die Federkräfte und die zum Einrücken der Bremse- dieso nende, ständig wirkende Druckluftspannung • überwunden. Nach Maßgabe des nachlassenden gesteuerten Kuppluingsdru-ckes wird zunächst die Kupplung .ausgerückt, bei noch . weiterem gesteuerten· Nachlassen der -Drucfcluft wird die Bremse eingerückt. Da₁ das Bremsdruckmittel ständig wirkt,· übernimmt dieses auch das Lösen der Kupplung, sobald das Küpplungsdruickmittel beim Ausrücken der Kupplung schwächer- wird als das Brerns-

1<) druckmittel. In diesem .Falle, d.h. bei wirksamem BremsdruckmitteL wird die Wirkung der Federn nicht fühlbar, da das sichere Bremsen -eine wesentlich größere Kraft 'erfordert als das Lösen der Kupplung.

Einen weiteren wesentlichen Vorteil ergibt die ständige Wirkung der zum Einrücken der Bremse dienenden Druckluft durch dein Wegfall von Steuergeräten für das' Bremsdruckmittel. Bei der Erfindung erfolgt das Betätigen der Bremse gleichzeitig mit dem Ausrücken der 'Kupplung, beispielsweise durch. Betätigen eines Dreiwegehahnes.

Bei einer vorteilhaften Bauform der vereinigten Reibungskupplung und Bremse snnL gemäß der Erfindung die von Druckluft beaufschlagten Arbeitsflächen an einem mit der . Welle gleichachsigen Kolben angeordnet. Die Kolbenstange ist durch die Welle, teilweise hindurchgeführt und greift mit ihrem freien Ende an zwei oder mehreren, an' Nabeii o. dgl. der Welle gelagerten Hebeln an, deren Bewegungen auf das Gestänge übertragen werden, das die einander zugekehrten Kup'plungs-' und Bremslamellen starr miteinander verbindet. ' "

Die Zeichnung veranschaxilieht in den Abb. ι und 2, teilweise in schematischer Darstellung, zwei Ausführungsbeispiele 'einer Reibungskupplung und" Bremse gemäß der Erfindung im Schnitt. Bei der Ausführungs=' form nach Abb. 1 trägt die von den Lagern 1 und 2 aufgenommene, anzutreibende Welle 3 drei Muffen 4, 5, 6, die durch Paßfedern 7, 8,9 mit der Welle 3 starr verbunden sind. Der ,als Bremsmuffe bezeichnete Teil 4 nimmt; den einen Satz der Bremslamelle^ ι ο auf, während der andere Satz dieser Lamellen 11 in bekannter Weise in dem ortsfesten Gehäuse 1.2 gelagert ist.· Ztir Vereinfachung der Darstellung ist das Lager 1 unmittelbar mit dem Gehäuse 12 verbunden. Die auf die Bremsmuffe 4 aufgeschraubte Scheibe 13 dient zur Begrenzung der Einrückbewegung der Bremse. Entsprechend dem Teil 4 trägt der als Kupplungsmuffe bezeichnete " Teil 6 den einen Satz der Kupplungslamellen 14. Der andere Satz dieser Lamellen 15 läuft in gleichfalls bekannter Weise mit dem treibenden Teil 16, der beispielsweise eine Riemenscheibe, ein Schwung- oder Zahnrad sein kann, um". Zur Begrenzung der . Einrückbewegung für die Kupplung dient die mit der Kupplungsmuffe 6 starr verbundene Scheibe 17. Die Muffe 5 dient zur Aufnahme des· Druckluftzylinders. Bei der im oberen Teil der Abb. 1 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß mehrere Kreiszylinder 18 gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, .während der untere Teil der Abb. 1 den Schnitt durch einen .Ringzylinder 19 wiedergibt, der die Muffe 5 ringförmig umschließt. Entsprechend, der .Zylinderform werden entweder Kreiskolben* 20 (bei 18) oder wird nur ein Ringkolben 21 (bei 19) verwendet. Von jedem Kreiskolben 20 führt je eine Kolben' stange. 2 2 bzw. 23 nach' außen, die je "mit einer Bremslamelle 10 bzw. Kupplungslamelle 14 starr verbunden sind. Sinngemäß ist der Ringkolben. 21 mit mehreren Kolbenstangen 24 bzw. 25 verbunden, die gleichfalls gegen Bremslamellen 10 bzw.'. Kupplungslamellen 14 wirken. Die der durch die Teile 4, 10, 11, 12, 13 gebÜdeten Bremse zugekehrten. Zylinderräume 26 sind nur mit Druckluft gefüllt., während die der durch die Teile^:6, 14, 1.5, 16, 115 ' 17 gebildeten Kupplung zugekehrten Zylinderräume 27 sowohl mit Druckluft gefüllt sind als auch Druckfedern 28 .aufnehmen, die sich gegen eine Zylinderwandung. und die 'eine Kolbenseite legen. Die den Zylinderraum 26 füllende Druckluft dient zum Einrücken der Kupplung bzw. zum gleichzeitigen

Ausrücken der Bremse, während durch die den Zylinderraum 27 füllende Druckluft geringerer Spannung im Verein mit den Druckfedern 2 8 das Ausrücken der Kupplung bzw; das Einrücken der Bremse bewirkt wird. Die Zuleitung der Druckluft zu dem Zylinderraum 26 erfolgt durch die Leitung 29, gegebenenfalls über den Druckminderer 3O₃ den . Windkessel 31₅ den Dreiwegehahm 32, die durch die Wellenmitte geführte Bohrung33 UHd₁ von dieser abzweigend, radiale Bohrungen 34. Die dem Zylinderraum 27 zuzuführende Druckluft wird dem Windkessel 31 entnommen, durchströmt in jedem Falle den Druckminderer 35, das Ausgleichsgefiäß 36 und wird jüber die Leitung 3 7 der gleichfalls durch die Mitte der Welle 3 gehenden Bohrung 3 8 zugeführt, von der radiale Bohrungen 39 nach den Zylinderräumen 27 abzweigen. Die Leitung 29 ist an einen Verdichter oder an eine Druckluftleitung angeschlossen. Durch den Druckminderer 35 herrscht im Zylinderraum 27 ein geringerer Druck, beispielsweise nur der dritte Teil des in dem Zylinderraum .35 26 herrschenden Luftdruckes.

Die Arbeitsweise dieses . Ausführungsbeispieles wird wie folgt beschrieben:

Zum Einrücken der Kupplung wird durch Verstellen .des Dreiwiegehahnes 32 der Zylinderraum 26 aus dem Windkessel 31 über die Bohrungen 33, 34 mit Druckluft !gespeist. Die Kolben. 2ο bzw. 21 bewegen sich unter dem Einfluß der Druckluft nach rechts¹ und bringen so die Kupplungslamellen 14, 15 rniteinander zur Anlage, so daß. die Umlaufsbewegung des Antriebsteiles 16 auf die Welle 3 übertragen wird. Der in dem Zylinderraum 26 herrschende Luftdruck .überwindet dabei die Spannung der Druckfedern 28 und diejenige der den Zylinderraum 27 füllenden Druckluft, die ständig wirkt. Um die Kupplung aus- und damit die Bremse einzurückein, wird der Dreiwegehahn so verstellt, daß die während der Kupplung den ZyHnderraum 26 füllende Druckluft ins Freie entströmt. Nunmehr wirken die den Zylinderraum 27 füllende Druckluft und die Federn 28 frei auf die Kolben 20 bzw. 21 ein und bewegen diese somit nach links im Sinne des Ausrückemsi der Kupplung bzw. Einrückens der Bremse. Die Vorteile dieser neuen Bauart bestehen zunächst darin, daß. die Federn 28, die lediglich das Ausrücken der Kupplung bewirken, verhältnismäßig schwach bemessen und daher leicht unterzubringen sind. Außerdem' bietet die Abstimmung solcher verhältnismäßig schwacher Federn keine Schwierigkeiten. Trotzdem sind die Federn 28 stark genug, um die Kolben 20 bzw. 21 auch bei Ausfall der Druckluftzufuhr mit Sicherheit in die in Abb. 1 gezeigte Mittelstellung zu führen und damit die Kupplung auszurükken. Die für das Einrücken der Bremse erforderliche Druckluft ist ohne Schwierigkeit zu beschaffen, weil für das Einrücken der Kupplung Druckluft an und für sich zur Verfügung- steht. Es wird so- mit verhältnismäßig 'einfachen Mitteln eine sichere Bedienung von Kupplung und Bremse erreicht.
. Bei dem Ausiülirungsbeispiel nach Abb. 2 ist der Druckluftzylinder 40 außerhalb von Kupplung und Bremse und ferner gleichachsig mit der Wellen angeordnet. Für die mit dem Aueführungsbeispiel nach Abb. 1 übereinstimmenden Teile sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Es bezeichnen demnach 1 und 2 die die Welle 3 aufnehmenden Lager/ 4, 5 und 6 drei Muffen, wobei die BremsmuiSe 4 durch die Paßfeder 7 und die Kupplungsmuffe 6 durch die Paßfeder 9 starr mit der Welle 3 verbunden 'sind. Ebenso ist die Muffes gegenüber der Welle3 durch eine weitere, nicht dargestellte Paßfeder an einer Drehung' verhindert. 10, 11 bezeichnen die Bremslamellen, 12 das feststehende Gehäuse, 13 die den Bremsdruck aufnehmende Scheibe, 14, 15 die Kupplungslamellen, 16 das Antriebsteil, 17 die den Kupplungsdruck aufnehmende Scheibe. Die DruckluftzuJeitung erfolgt wiederum durch die Leitung 29, gegebenenfalls über den Druckminderer 30, nach dem Windkessel 31 und von. hier aus entweder über den Dreiwegehähn 32 nach der einen- Zylindersieite4i bzw. durch die Leitung 3 7 über den Druckminderer 35 und das Ausgleichsgefäß 3 6 nach der anderen Zylinderseite 42, die die Druckfeder 43 aufnimmt. Die Stange 44 des Kolbens 45 ist durch die Bohrung 46 der Welle 3 hindurchgeführt und trägt am ihrem freien Ende zwei oder mehrere Gelenke 47, mit denen Gleitführungen 48 verbunden sind. Diese nehmen Hebel 49 auf, die. bei 50 in Naben 5.1 der Muffe 5 drehbar gelagert sind. Auf den He- · bein 49 gleiten Steine 52, die von einem Gestange 53 umfaßt werden. Diese greifen an den Brems- ι ο bzw. Kupplungslamellen 14 an. Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem vorher beschriebenen: Wird durch Verstellen im des Dreiwegehahnes 32 der Zylinderseite 4Ί Druckluft zugeführt, so preßt diese den Kolben 45 nach rechts, so· daß über die Führungen 48 und die Hebel 49 auch das Gestänge 53 in dieser Richtung verschoben wird. Die Kupplung ist damit ein- und die Bremse ausgerückt. Bei Verstellen des Dreiwegehahnes 32 derart, daß die die Zylmderseite4i füllende Druckluft nunmehr'ins Freie strömt, kommen 'die Druckfeder 43 und die die Zy- m·' linderseite 42 ständig füllende Druckluft geringerer Spannung- zur Wirkung und drücken

den Kolben 45 nach links. In demselben Sinne wird auch das Gestänge 53 verschoben, so daß die Kupplung aus- und die Bremse eingerückt sind.

Zu den bei Erläuterung des¹ Ausführungsbeispiels nach Abb. 1 erwähnten Vorteilen , tritt bei der ■ zuletzt beschriebenen. Bauart no'ch derjenige hinzu, daß durch die Anordnung des; Hebels 49 zur Erreichung, des giieichen Kupplungs- bzw. Bremsdruckes ientweder der Kolbenquerschnitt kleiner gehalten bzw. bei gleichem Zylinderdurchmesser die Druckluftspannung geringer gewählt werden kann. Auch ila Abb. 2 sind Kolben 45, (Kolbenstange 44, Führungen 48, Hebel 49, Gestänge • 53 und die diesem zunächst Kegelnden Lamellen ι ο und 14 in Mittelstellung gezeichnet, bei der also· die Kupplung zwar auegerückt/ die Bremse jedoch noch nicht eingerückt ist.

Diese Stellung nehmen die einzelnen Teile ein, wenn bei ausfallender Druckluft die Druckfeder 43 allein wirksam ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Auf einer gemeinsamen Welle angeordnete Reibungskupplung und Bremse, bei der diejenigen mit der getriebenen Welle umlaufenden Lamellen, auf die die Kupplungs- bzw'. Bremskraft unmittelbar einwirkt, starr miteinander verbunden sind, und-bei der die Kupplung durch Druckluft ein- und durch Federkraft ausgerückt wirdj dadurch gekennzeichnet, 'daß die' Federkraft nur so groß bemessen ist, daß die Kupplung mit Sicherheit ausgerückt und daß die darüber hinaus zum

   .. Einrücken der Bremse erforderliche Kraft durch stiändig wirkende Druckluft erzeugt wird_; deren Spannung geringer ist als diejenige der zum Einrücken der Kupplung dienenden Druckluft.
2. 2. Kupplung und Bremse nach Anspruch i,' dadurch gekennzeichnet, daß die von Druckluft beaufschlagten Arbeitsflächen an einem mit der Welle (3) gleidhachsigen Kolben (45) angeordnet sind, dessen durch die Welle (3.) teüweisie hindurchgeführte Kolbenstange. (44) mit ihrem freien Ende an zwei oder mehreren an Naben (St)' o·. dgl. der Welle (3) gelagerten Hebeln (48, 49) angreift, dieren

   ., Bewegungen auf das die einander zugekehrten , Kupplungs- (14) iind Bremslamellen (10) starr miteinander verbindende Gestänge (53) übertragen werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.