CN103958917A - 压力介质操纵的制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轴向和/或旋转运动的导向杆(2)的制动器(BR2)，该制动器包括：包围导向杆(2)的制动器壳体(1)；在所述制动器壳体中置于中央地设置的并且与制动器壳体(1)固定连接的夹紧钳(3)，所述夹紧钳在制动时径向挤压到导向杆(2)上；以及内夹紧圆锥体(11)，该内夹紧圆锥体通过压力介质操纵的活塞(6、6.1、6.2、6.n)在壳体(1)中轴向运动并且该内夹紧圆锥体的轴向运动通过内夹紧圆锥体(11)和夹紧钳圆锥体(3.2)的共同作用相对于导向杆(2)径向转向。为了能够实现制动力的提高，而不会因此扩大制动器的外径，在制动器(BR2)中相继地设置多个平行于中轴线(A)能运动的活塞(6、6.1、6.2、6.n)，所述活塞这样彼此处于作用连接中，使得通过压力介质作用到各个活塞(6、6.1、6.2、6.n)上的力累加。

Description

压力介质操纵的制动器
技术领域
本发明涉及一种按照独立权利要求的前序部分的压力介质操纵的制动器。按照现有技术已知制动器，所述制动器通过与导向杆的摩擦锁合的接触能将线性运动的和/或旋转的质量从确定的速度和/或转速中制动和停住。
背景技术
这样的制动器例如在DE10260274A1中公开并且在这里的附图1中描述。其中所述的制动器按照所谓的稳流原理工作，即所述制动器通过蓄能器例如弹簧闭合并且通过外能例如压力介质再次打开。在该制动器中，弹簧4的轴向的力作用到内部的圆锥形的压力或夹紧环10上，所述压力或夹紧环将所述轴向力通过夹紧钳3的外圆锥体径向向内转向。
夹紧钳或压力环的在上面提到的现有技术中提出的圆锥角在此关于制动器的可达到的制动力或可达到的制动转矩和响应速度构成良好的折衷并且在这里不进一步解释。
圆柱形的杆在制动器中作为导向杆2起作用，在所述杆上通过金属的夹紧钳产生制动力或制动转矩。在此，金属的夹紧钳3直接与金属的圆柱形的杆的表面处于接触。作为操纵介质，在制动器中设置压力油或压力空气，如其作为能量形式在工业中以不同方式提供的那样。
活塞6的用于操纵介质的活塞面在制动器中实施为圆环面，其大小在外通过圆柱形的制动器壳体1并且在内通过导向杆2的圆柱形的几何结构限定。利用活塞的该被限制的面并且利用存在的压力介质的预定的压力因此只可以产生强烈受限制的力并且借此只能够克服相对弱的弹簧4的力，这本身限制了制动力/制动力矩。
在图1中描述的按照现有技术的压力介质操纵的制动器BR1是稳流实施方式的制动器BR1，这表示，导向杆2和夹紧钳3之间的夹紧力在不加压的状态中通过在这里作为弹簧4描述的蓄能器产生和保持。在包括壳体管1.1、调节法兰1.2和导向法兰1.3的制动器壳体1中设置的弹簧4通过轴平行的调节螺钉5沿中轴线A的方向预张紧并且通过设有内夹紧圆锥体11的夹紧环10将轴向的力施加到设有夹紧钳圆锥体3.2的夹紧钳3上，该轴向的力向导向杆2径向转向并且通过夹紧钳3和导向杆2之间的摩擦根据导向杆2旋转和/或轴向移动产生平行于中轴线A作用的制动力和/或产生制动转矩。
为了打开制动器BR1，活塞空间8轴向通过压力输送装置12被提供作用到所述一个活塞6的圆环形的活塞面7上的压力介质，所述活塞又克服制动器壳体1中的弹簧4的力移动夹紧环10并且由此在希望时取消夹紧钳3和导向杆2之间的夹紧。
在按照现有技术的所述制动器BR1中，一方面不利的是通过夹紧钳3的金属的表面和导向杆2的金属的表面之间的摩擦系数和通过活塞6的结构上被限定的活塞面7而受限制的制动力或受限制的制动转矩。
另一方面通过夹紧钳3和导向杆2的直接相互处于接触的金属的表面特别是在由较高的速度或转速中制动时可能导致夹紧钳3和/或导向杆2的表面损伤。
按照图1的按照现有技术的压力介质操纵的制动器因而具有如下缺点：
-通过夹紧钳3和圆柱形的导向杆2之间的金属的接触，摩擦系数并且因此可达到的制动力或制动转矩被限制并且特别是在由高的速度或转速制动时存在损坏在圆柱形的导向杆或夹紧钳上的摩擦面的危险。
-通过制动器的外部的结构尺寸/直径和圆柱形的导向杆的直径，活塞6的圆环形的面的大小被限制并且因此通过预定的压强可达到的活塞力并且由此可实现的制动力或可实现的制动转矩被限制。
发明内容
因而本发明的任务是，能够实现可达到的制动力或可达到的制动转矩的显著的提高，而不会因此必须扩大制动器的外径并且在夹紧钳和导向杆之间的摩擦副上磨损不会不允许地提高。
按照本发明所述任务通过如下方式解决，即，夹紧钳在摩擦副的区域中设有摩擦材料并且在制动器内设置多个轴向相继地放置的活塞，所述活塞在一个轴线上同中心相继地设置并且这样设计和相互连接，使得通过压力介质产生到活塞上的轴向力累加。
按照本发明的线性制动器的其他特征由从属权利要求得出。
附图说明
借助图2-5应进一步解释按照本发明的压力介质操纵的制动器的优点。附图示出：
图1：按照以上所述的现有技术的压力介质操纵的制动器，包括被限制的圆环形的活塞面以及在夹紧钳和圆柱形的导向杆之间的金属接触；
图2：按照本发明的制动器，包括多个(例如3个)在一条轴线上相继地设置的活塞，所述活塞这样设计和相互连接，使得它们的通过压力介质产生的力累加。夹紧钳在与导向杆的接触区域中设有摩擦材料；
图3：图2的放大的部分视图(细节A)，其示出相继地设置的活塞的布置结构和设计；
图4：图2的放大的部分视图，其阐明在夹紧钳中的摩擦材料的布置结构；
图5：本发明的另一种实施形式。
具体实施方式
在图2-4中示出的按照本发明的制动器BR2包括3部分构造的制动器壳体，所述制动器壳体包括基本上圆柱形的壳体管1.1、位于末端的调节法兰1.2和在对置的端部上设置的导向法兰1.3，其中，在制动器壳体1中设置其他的功能部件。
不同于现有技术，按照本发明的制动器BR2配备有多个、例如3个相对于中轴线A同中心相继地放置的活塞装置，其中每个活塞装置分别包括具有活塞面7、7.1、7.2的活塞6、6.1、6.2、活塞空间8、8.1、8.2和与制动器壳体1固定连接的间隔板9、9.1、9.2。当然多于3个这样的相继地放置的活塞装置也是可能的。
基本上圆柱形的壳体管1.1在其在图2的剖面图中的上面的部分在轴向的延伸的长度上加厚地构成，并且更确切地说是用于接纳与线性制动器的中轴线A平行的孔的结构形式的压力输送装置12，多个分支孔13、13.1、13.2，...(等直到n)径向向内从所述压力输送装置出发，所述分支孔通入各个轴向在制动器壳体的内部相继地设置的活塞空间8、8.1、8.2，...(等直到n)中，以便在需要时对所述活塞空间分别以压力输送装置12的可供使用的压力介质加载。
上面提到的活塞空间轴向在朝向导向法兰1.3的一侧上被各个间隔板9、9.1、9.2，...(等，直到n)限定，所述间隔板分别通过两个嵌接到壳体管1.1的圆柱形的内面中的保险环14(图3)轴向固定。在上面提到的活塞空间的轴向对置的一侧上(朝向弹簧4)设置轴向可移动的环形活塞6、6.1、6.2，...(等，直到n)，所述环形活塞在朝向导向法兰1.3的端面上分别具有轴向延伸的密封凸缘19(图3)，所述密封凸缘在其外端部上具有与导向杆2的同中心的外表面的小的径向距离。在每个轴向可移动的环形活塞6、6.1、6.2，...(等，直到n)的相反的另一个(朝向弹簧4的)端面上(径向贴靠在导向杆2上地)设置轴向伸出的定心凸缘18(图3)，该定心凸缘与分别相邻的(只要存在)环形活塞6、6.1、6.2，...(等直到n)的活塞定心装置20连接。
每个活塞的在每个密封凸缘19的轴向外端部上设置的活塞贴靠面22作用在相邻的活塞的端侧的端部上，并且结果是每个活塞因此能将在其对置的活塞面7、7.1、7.2，...(等，直到n)上由压力介质形成的压强或由此造成的压力传递到轴向在其之前(在图3中在左)设置的环形活塞上：通过各个活塞、活塞空间和间隔板的相继地排列的布置结构实现，尽管存在被压力介质松开的制动器的相对于现有技术基本上未改变的总直径，仍能够实现夹紧钳3或夹紧钳圆锥体在导向杆上的显著提高的力作用，而不会由于活塞装置的松开力而被限制。
在没有压力输送装置12或与此连接的活塞空间8、8.1、8.2(等，直到n)中的压力介质的压力的情况下，压力弹簧4的通过轴向平行的螺钉5可调节的预紧力获得优势并且将活塞6、6.1、6.2，...等的整个活塞装置在图2中向右移动并且使得，夹紧钳圆锥体3.2滑动到在导向法兰1.3中借助螺钉3.3固定的夹紧钳3上并且因此产生所述夹紧钳在导向杆2上的夹紧嵌接。
当另一方面在压力输送装置12并且因此在所有活塞空间8、8.1、8.2等中足够强的压力介质压力占优势时，则彼此排成一列的活塞和活塞空间的累加的压力对强压力弹簧4的力进行平衡并且因此将夹紧钳圆锥体3.2在图2中向左移动，即夹紧钳3被松开并且释放导向杆2以用于旋转和/或用于轴向移动。
因此，如果在制动器BR2中在压力输送装置12上没有压力存在时，则弹簧4使通过活塞贴靠面22相互处于接触的活塞6、6.1、6.2朝导向法兰1.3的方向运动，其中，弹簧4的力通过与夹紧钳圆锥体3.2处于接触的内夹紧圆锥体11径向转向到夹紧钳3上并且由此在与夹紧钳3在其内周面上固定连接的摩擦材料3.1和导向杆2之间产生制动力或制动转矩。通过在导向杆2和夹紧钳3的内表面之间***的摩擦材料3.1一方面在高的制动力或高的制动转矩并且在高的速度或高的转速的制动的情况下也不会导致摩擦面损坏，并且另一方面可以通过导向杆2和摩擦材料3.1之间的高的摩擦系数在其他方面情况相同的情况下产生较高的制动力或较高的制动转矩。
为了打开制动器BR2，在活塞6、6.1、6.2和间隔板9、9.1、9.2之间的活塞空间8、8.1、8.2通过压力输送装置12被提供压力介质，所述压力介质作用到活塞6、6.1、6.2的圆环形的活塞面7、7.1、7.2上并且使相互处于连接的活塞6、6.1、6.2克服弹簧4的力朝调节法兰1.2的方向移动。在此，活塞6、6.1、6.2的力累加并且借此能相比于按照现有技术的制动器BR1克服弹簧4的显著较高的力。这在另一方面在大致相同的外部尺寸并且在压力介质相同的工作压力的情况下能够实现具有显著升高的制动力或制动转矩的制动器BR2的结构。理论上在按照本发明的制动器BR2中可能的是，相继地设定任意多个、即1…n个活塞装置。
由图3的细节图A尤其是可看出不同的密封面15、16和17的位置和作用方式：间隔板9、9.1、9.2等的每个径向在外具有在壳体管1.1的内表面上的间隔板密封装置15以及径向在内部具有另一个法兰密封装置17，所述另一个法兰密封装置相对于相应的活塞6、6.1、6.2等的每个密封凸缘19的外部的活塞密封面21封闭。活塞又在其径向外部的边缘上具有在壳体管1.1的壳体密封面1.6上滑动地密封的活塞密封装置16。
在图4的细节图B中最后描述按照本发明的制动器BR2的一个方面，其中，阐明与夹紧钳3固定连接的摩擦材料3.1的定位：其涉及由合适厚度的商业通用的、与合成树脂结合的摩擦片衬面构成的套筒形的涂层，所述摩擦片衬面在夹紧钳3的圆柱形的内面上粘上。备选地，在夹紧钳中设置的摩擦材料可以由聚合物混合物制成并且可以通过涂敷方法如热喷涂施加。在制动器BR2闭合时，摩擦材料3.1与导向杆2进入接触。
将通过弹簧4产生的力转向到夹紧钳3或导向杆2上通过内夹紧圆锥体11和夹紧钳圆锥体3.2的相互处于接触的面进行。
夹紧钳3在描述的制动器BR2中通过导向法兰1.3固定地与制动器壳体1连接并且由此能够实现高的刚度和无间隙的力或转矩传递。
图5示出完全类似构造的和起作用的包括基本上相同的零件的制动器，当然有如下区别，即，相应的活塞6、6.1、6.2等并且与此合作的由夹紧钳圆锥体3.2和内夹紧圆锥体11构成的布置结构相对于图2的实施形式对称地设置，其中内夹紧圆锥体11在这里通过螺钉3.3与调节法兰连接，并且更确切地说是从弹簧4径向向内。图5的这种构造导致，在压力介质压力不存在或足够低的情况下，弹簧的力主导并且因此松开制动器，因为夹紧钳圆锥体3.2在此轴向在图5中向右远离固定的内夹紧圆锥体11。另一方面，压力介质的足够高的压力引起夹紧钳圆锥体3.2在图5中向左移动，即克服弹簧4的力，从而制动器因此夹紧或闭合。
在本发明的两个实施形式的附图中示出，所有活塞的圆环形的活塞面(大致)一样大――参看权利要求8。当然也可能的是，为所有活塞的圆环形的活塞面设有彼此偏离的内径或外径，从而各个活塞面变得不一样大――参看权利要求9。这种可能性在附图中未示出，但可以导致制造技术上的优点，如果以合适的方式选择阶梯形的直径的顺序的话，因为由此例如部分地能够省去保险环并且在壳体方面省去所述保险环的凹槽，即在这样的设计中可以产生减少的制造费用。
此外参阅借助相应的附图标记对制动器的其他细节的功能的后续简短说明：
拧紧螺纹1.4：借此应该将制动器的力通过制动器壳体向外部导出、例如到气动缸上，所述气动缸的活塞杆应该通过按照本发明的制动器夹紧。
壳体螺纹1.5：建立在部件1.1和1.2或1.1和1.3之间的可松开的连接。
壳体密封面1.6：轴向可运动的活塞6、6.1、6.2的活塞密封装置16在该面上密封。
螺纹件3.3：借此夹紧钳3与导向法兰1.3连接。
保险环14：将间隔板9、9.1、9.2轴向固定在壳体管1.1中。
间隔板密封装置15：在间隔板9、9.1、9.2和壳体管1.1之间密封。
活塞密封装置16：在可轴向运动的活塞6、6.1、6.2和壳体管1.1之间密封。
法兰密封装置17：在可轴向运动的活塞6、6.1、6.2和在壳体管1.1中固定的间隔板9、9.1、9.2之间密封。
定心凸缘18：在与密封凸缘19的相互作用中用于各个活塞之间的定心。
密封凸缘19：法兰密封装置运行在密封凸缘的活塞密封面上并且通过密封凸缘和定心凸缘之间的相互作用活塞彼此定心。
活塞定心装置20：在该区域中各活塞彼此定心。为此，在该里使用圆柱形的配合部(间隙配合部或压配合部)或螺纹。
活塞密封面21：间隔板的法兰密封装置运行在活塞密封面上。
活塞接触面22：通过所述活塞接触面，弹簧5的力传递到夹紧钳上，或通过所述活塞接触面，通过压力介质产生的活塞力的总和起作用，以用于克服弹簧的力打开制动器。
附图标记列表
1 制动器壳体
1.1 壳体管
1.2 调节法兰
1.3 导向法兰
1.4 拧紧螺纹
1.5 壳体螺纹
1.6 壳体密封面
2 导向杆
3 夹紧钳
3.1 摩擦材料
3.2 夹紧钳圆锥体
3.3 螺钉
4 弹簧
5 调节螺钉
6 活塞
6.1 活塞1
6.2 活塞2
6.n 活塞n
7 活塞面
7.1 活塞面1
7.2 活塞面2
7.n 活塞面n
8 活塞空间
8.1 活塞空间1
8.2 活塞空间2
8.n 活塞空间n
9 间隔板
9.1 间隔板1
9.2 间隔板2
9.n 间隔板n
10 夹紧环
11 内夹紧圆锥体
12 压力输送装置
13 分支孔
13.1 分支孔1
13.2 分支孔2
13.n 分支孔n
14 保险环
15 间隔板密封装置
16 活塞密封装置
17 法兰密封装置
18 定心凸缘
19 密封凸缘
20 活塞定心装置
21 活塞密封面
22 活塞贴靠面
A 线性制动器的中轴线
BR1 现有技术的制动器1
BR2 本发明的制动器2

Claims (16)

1.用于轴向和/或旋转运动的导向杆(2)的制动器(BR2)，所述制动器包括：包围导向杆(2)的制动器壳体(1)；在所述制动器壳体中置于中央地设置的并且与制动器壳体(1)固定连接的夹紧钳(3)，所述夹紧钳在制动时径向挤压到导向杆(2)上；内夹紧圆锥体(11)，所述内夹紧圆锥体通过压力介质操纵的活塞(6、6.1、6.2、6.n)在壳体(1)中轴向运动并且所述内夹紧圆锥体的轴向运动通过内夹紧圆锥体(11)和夹紧钳圆锥体(3.2)的共同作用相对于导向杆(2)径向转向，
其特征在于，
在制动器(BR2)中相继地设置多个平行于中轴线(A)能运动的活塞(6、6.1、6.2、6.n)，这些活塞这样彼此处于作用连接中，使得通过压力介质作用到各个活塞(6、6.1、6.2、6.n)上的力累加。
2.按照权利要求1所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
夹紧钳(3)在其内径上设有摩擦材料(3.1)，在所述摩擦材料和制动杆(2)之间通过摩擦锁合产生制动力或制动转矩。
3.按照权利要求1或2所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
制动器(BR)通过蓄能器、优选弹簧(4)闭合并且通过活塞(6、6.1、6.2、6.n)的压力加载打开(图2)。
4.按照权利要求1或2所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
制动器在活塞(6、6.1、6.2、6.n)的压力加载时闭合并且通过蓄能器、优选弹簧(4)打开(图5)。
5.按照权利要求1至4中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
导向杆(2)具有圆柱形的外轮廓。
6.按照权利要求1至5中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
活塞(6、6.1、6.2、6.n)的中轴线(A)处于制动器(BR2)的中轴线(A)上。
7.按照权利要求1至6中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
制动器壳体(1)以及活塞(6、6.1、6.2、6.n)设计为大致旋转对称的并且活塞面(7、7.1、7.2、7.n)具有圆环形状。
8.按照权利要求1至7中至少一项所述的制动器(BR2)，其特征在于，
所有活塞(6、6.1、6.2、6.n)的圆环形的活塞面(7、7.1、7.2、7.n)大致一样大。
9.按照权利要求1至7中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
所有活塞(6、6.1、6.2、6.n)的圆环形的活塞面(7、7.1、7.2、7.n)由于彼此不同的外径或内径而不同。
10.按照权利要求1至9中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
处于夹紧钳(3)中的摩擦材料(3.1)由商业通用的与合成树脂结合的摩擦片衬面构成并且与夹紧钳(3)粘接。
11.按照权利要求1至9中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
处于夹紧钳(3)中的摩擦材料(3.1)由聚合物混合物制成并且通过涂敷方法如热喷涂施加。
12.按照权利要求1至11中至少一项所述的制动器(BR2)，其特征在于，
活塞空间(8、8.1、8.2、8.n)一方面通过活塞(6、6.1、6.2、6.n)的活塞面(7、7.1、7.2、7.n)并且另一方面通过与壳体固定连接的间隔片(9、9.1、9.2、9.n)限定。
13.按照权利要求1至12中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
活塞(6、6.1、6.2、6.n)相互通过同中心的螺纹连接。
14.按照权利要求1至12中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
活塞(6、6.1、6.2、6.n)相互通过圆柱形的压配合部或间隙配合部连接或定心。
15.按照权利要求1至14中至少一项所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
制动器壳体(1)具有处于制动器壳体(1)的参考圆上的拧紧螺纹(1.4)形式的、用于安装制动器(BR2)到商业通用的压力介质缸体上的接口。
16.按照权利要求15所述的制动器(BR2)，
其特征在于，
所述处于制动器壳体(1)的参考圆上的拧紧螺纹(1.4)形式的接口对应于与制动器(BR)配合的商业通用的压力介质缸体的接口。
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