DE102008021105A1

DE102008021105A1 - Mechanical brake

Info

Publication number: DE102008021105A1
Application number: DE200810021105
Authority: DE
Inventors: Tobias Wasser
Original assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Current assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009132796A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanische Bremse (1) mit einem auf einer Antriebswelle (2) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (4) und einem auf einer Abtriebswelle (3) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (5), wobei die beiden axialen Verschiebemechanismen (4, 5) so ausgestaltet sind, dass ihre Verschieberichtungen entgegengesetzt sind und dass bei Einleitung eines Drehmoments über die Antriebswelle (2) und/oder die Abtriebswelle (3) der axiale Verschiebemechanismus (4), der der Antriebswelle (2) zugeordnet ist, Vorrang hat vor dem axialen Verschiebemechanismus (5), der der Abtriebswelle (3) zugeordnet ist.The invention relates to a mechanical brake (1) having an axial displacement mechanism (4) arranged on a drive shaft (2) and an axial displacement mechanism (5) arranged on an output shaft (3), the two axial displacement mechanisms (4, 5) being so configured are that their displacement directions are opposite and that upon introduction of a torque via the drive shaft (2) and / or the output shaft (3), the axial displacement mechanism (4), which is associated with the drive shaft (2), takes precedence over the axial displacement mechanism ( 5) associated with the output shaft (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Bremse.The The invention relates to a mechanical brake.

Im Bereich der Stellantriebe werden regelmäßig Lastmomentsperren eingesetzt, die einen ungehinderten Betrieb mittels Drehantrieb eines Maschinenteils in beiden Richtungen, beispielsweise mit Hilfe eines Motors oder eines Handrads, ermöglichen, während sie rückwirkende Drehmomente des getriebenen Teils auf den Antrieb in beiden Drehrichtungen sperren, ohne dass hierzu eine zusätzliche Bremseinrichtung erforderlich ist.in the Range of actuators are regularly load torque locks used, which allows unimpeded operation by means of rotary drive a machine part in both directions, for example with the help a motor or a handwheel, allow while they have retroactive torques of the driven part Lock the drive in both directions, without this one additional braking device is required.

Elektrische Stellantriebe für Armaturen müssen dahingehend ausgelegt sein, dass sie bei niedrigen Drehzahlen (4–180 U/min) hohe Drehmomente (30–500.000 Nm) übertragen können, wobei das übertragene Drehmoment bei geringen Drehwinkeln eine hohe Konstanz aufweisen muss.electrical Actuators for valves must be so be designed to operate at low speeds (4-180 Rpm) transmits high torques (30-500,000 Nm) can, with the transmitted torque at low Rotation angles must have a high constancy.

Bei bekannten Stellantrieben erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen einem Elektromotor und einer Armatur über ein Untersetzungsgetriebe. Das Untersetzungsgetriebe ist notwendig, um die hohe Drehzahl des Elektromotors in die gewünschte in hohem Maße konstante Abtriebsdrehzahl zur Betätigung der Armatur umzusetzen. Als Untersetzungsgetriebe kommen bevorzugt Schneckengetriebe zum Einsatz, die so ausgestaltet sind, dass sie eine Selbsthemmung aufweisen. Der Vorteil, dass sich durch die intrinsische Selbsthemmung eine zufällige und unerwünschte Drehung der Antriebswelle effektiv verhindern lässt, wird mit dem Nachteil erkauft, dass der der Gesamtwirkungsgrad herabgesetzt wird.at known actuators, the torque transmission takes place between an electric motor and a fitting over Reduction gear. The reduction gear is necessary to the high speed of the electric motor in the desired highly constant output speed for operation implement the fitting. As a reduction gear are preferred Worm gears are used, which are designed so that they have a self-locking. The advantage of being through the intrinsic Self-locking a random and unwanted Rotation of the drive shaft is effectively prevented bought with the disadvantage that reduced the overall efficiency becomes.

Aus der DE 10 2004 048 366 B1 ist ein Direktantrieb bzw. ein Direktsteller bekannt geworden, bei dem die Abtriebswelle direkt und unmittelbar mit dem Stellglied bzw. der Armatur verbunden ist. Damit entfällt ein dazwischengeschaltetes, wie auch immer geartetes Getriebe zur Untersetzung der Motordrehzahl auf die Abtriebsdrehzahl zur Betätigung der Armatur. Die exakte Positionierung des Stellantriebs erfolgt über eine geeignete elektrische Ansteuerung des Elektromotors. Der bekannt gewordene Direktantrieb zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auf eine zusätzliche Hemmvorrichtung für den Elektromotor verzichtet werden kann. Die Sperrung erfolgt elektrisch, indem die Spulen der Spulenanordnung im Falle einer separaten Betätigung der Abtriebswelle über das Stellrad von der Steuerung kurzgeschlossen werden. Wird nun das Stellrad betätigt, so wird in den Stator des Elektromotors eine Spannung induziert, die dem auf das Stellrad ausgeübten Drehmoment entgegenwirkt.From the DE 10 2004 048 366 B1 a direct drive or a direct actuator has become known, in which the output shaft is directly and directly connected to the actuator or the valve. This eliminates an interposed, whatever gear for reducing the engine speed to the output speed for operating the valve. The exact positioning of the actuator via a suitable electrical control of the electric motor. The known direct drive is characterized in particular by the fact that it is possible to dispense with an additional inhibiting device for the electric motor. The blocking is done electrically by the coils of the coil assembly are short-circuited in the case of a separate actuation of the output shaft via the thumbwheel of the controller. If the setting wheel is now actuated, a voltage is induced in the stator of the electric motor which counteracts the torque exerted on the setting wheel.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik spezielle mechanische Drehmoment- oder Lastmomentsperren bekannt geworden. Die aus der DE 85099971 U bekannte Drehmoment- bzw. Lastmomentsperre arbeitet nach dem Klemmrollen- bzw. Klemmkeilprinzip. Hierbei ist innerhalb eines geschlossenen ringförmigen Gehäuses ein passender zylindrischer Innenkörper angeordnet, welcher mit dem Abtriebsteil, also dem anzutreibenden Teil, drehfest verbunden ist. Der zylindrische Innenkörper weist am Außenumfang eine Aussparung auf, in welcher jeweils von Klemmfedern nach außen gedrückte Klemmrollen angeordnet sind. Diese verhindern eine Verdrehung des zylindrischen Innenkörpers gegenüber dem ringförmigen äußeren Gehäuse. Zwischen den beiden Klemmrollen ist ein stegförmiges Antriebsteil, das z. B. Bestandteil eines Handrades ist, angeordnet. Wird dieses Antriebsteil in die eine oder die andere Drehrichtung gedreht, so wird eine der beiden Klemmrollen gegen die Kraft der Anpressfeder gelöst und das Abtriebsteil lässt sich verstellen. Hierbei befindet sich die zweite Klemmrolle im Leerlauf. Rückdrehmomente vom Abtriebsteil werden hingegen in beiden Drehrichtungen gesperrt.Furthermore, special mechanical torque or load torque locks have become known from the prior art. The from the DE 85099971 U Known torque or load torque lock operates on the Klemmrollen- or clamping wedge principle. Here, a matching cylindrical inner body is disposed within a closed annular housing, which is rotatably connected to the driven part, ie the driven part. The cylindrical inner body has on the outer circumference on a recess, in each of which compression springs are pressed outward clamping rollers are arranged. These prevent rotation of the cylindrical inner body relative to the annular outer housing. Between the two pinch rollers is a web-shaped drive member z. B. part of a handwheel is arranged. If this drive member is rotated in one or the other direction of rotation, one of the two pinch rollers is released against the force of the pressure spring and the output member can be adjusted. Here, the second pinch roller is idle. Return torque from the output part, however, locked in both directions.

Drehantriebe mit Drehmomentsperren nach dem Klemmrollenprinzip werden beispielsweise zur Lagesicherung an Verstellantrieben bei Maschinenteilen eingesetzt. Ferner dienen Sie z. B. zur Sicherung und Handverstellung von Torantrieben, zur Luken- und Fenstersicherung oder zur Rückschlagsicherung bei Regel- und Absperrarmaturen. Der Nachteil der bekannten Drehmomentsperre nach dem Klemmrollen- oder auch Klemmkeil-Prinzip ist darin zu sehen, dass diese Drehmomentsperren ein kritisches Sperrverhalten zeigen können. Zudem zeigt sich bei ihnen ein relativ hoher Verschleiß, da durch das Einklemmen mit nachfolgendem Lösen der Klemmelemente die miteinander in Kontakt kommenden Komponenten hohen Reibkräften ausgesetzt sind. Aufgrund der Abnutzung oder möglicher Verformungen des Materials kann es daher zu einer kontinuierlichen Verschlechterung der Sperrfunktion kommen. Bei Betrachtung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist festzuhalten, dass Drehmomentsperren nach dem Klemmrollenprinzip für den Einsatz im hohen Drehzahlbereich ungeeignet sind.rotary actuators with torque locks on the pinch roller principle, for example used for securing the position on adjusting drives for machine parts. Furthermore, they serve z. B. for securing and manual adjustment of door drives, for hatch and window protection or non-return valve for control and shut-off valves. The disadvantage of the known torque lock according to the Klemmrollen- or also clamping wedge principle can be seen therein that these torque locks show a critical blocking behavior can. In addition, they show a relatively high wear, because of the pinching with subsequent release of the clamping elements the components in contact with high frictional forces are exposed. Due to wear or possible Deformations of the material can therefore become a continuous Deterioration of the blocking function come. When viewing under economic point of view, it should be noted that torque locks according to the pinch roller principle for use in high speed ranges are unsuitable.

Aus der WO 2006/063874 A1 ist eine Drehmomentsperre für einen Stellantrieb bekannt geworden, die gleichfalls verhindert, dass rückwirkende Drehmomente von einer Armatur auf das Antriebsteil übertragen werden. Hierzu sind in einem Sperrring eine Schlingbandfeder und eine zweigeteilte Abtriebswelle mit einem Mitnehmermechanismus auf der Antriebsseite und einem Sperrmechanismus auf der Abtriebsseite angeordnet. Das Mitnehmerelement ist an der Antriebswelle der Drehmomentsperre angebracht, während an der Abtriebswelle der Drehmomentsperre ein Sperrstück befestigt ist. Die beiden Endbereiche des Mitnehmerelements liegen an den Innenseiten der Federenden der Schlingbandfeder an.From the WO 2006/063874 A1 is a torque lock for an actuator has become known, which also prevents retroactive torques are transferred from a valve to the drive part. For this purpose, a Schlingbandfeder and a two-part output shaft with a driver mechanism on the drive side and a locking mechanism on the output side are arranged in a locking ring. The driver element is attached to the drive shaft of the torque lock, while on the output shaft of the torque lock a locking piece is attached. The two end portions of the driver element abut the inner sides of the spring ends of the wrap band spring.

Sobald sich die Drehmomentsperrenantriebswelle aufgrund einer Drehmomenteinleitung von der Antriebsseite her dreht, treibt das Mitnehmerelement mit jeweils einem seiner Endbereiche über die Innenseite des Federendes die Schlingbandfeder. Die Schlingbandfeder wird hierdurch von dem Sperrring gelöst, wodurch eine Drehung der Abtriebswelle möglich ist. Wird ein rückwirkendes Drehmoment, z. B. von der Armatur her über die Abtriebswelle der Drehmomentsperre eingeleitet, so drückt je nach Drehrichtung der jeweilige Endbereich des Sperrstücks von außen auf eines der Federenden, wodurch die Schlingbandfeder kraftverstärkt gegen den Sperrring gepresst wird, wodurch eine Drehung der Abtriebswelle effektiv verhindert wird. Auch mit dieser bekannten Lösung lassen sich keine hohen Drehzahlen realisieren, so dass Drehmomentsperren nach dem Schlingbandfederprinzip zwar sehr vorteilhaft am Getriebeausgang, weniger jedoch am Getriebeeingang zur Anwendung kommen.As soon as the torque lock drive shaft due to a torque introduction of the drive side rotates, drives the driver element with each one of its end portions over the inside of the spring end the wrap band spring. The Schlingbandfeder is thereby by the locking ring solved, whereby a rotation of the output shaft possible is. If a retroactive torque, for. B. from the valve introduced via the output shaft of the torque lock, so pushes depending on the direction of rotation of the respective end the locking piece from the outside on one of the spring ends, whereby the Schlingbandfeder reinforced against the locking ring is pressed, whereby a rotation of the output shaft effectively prevented becomes. Even with this known solution can be no realize high speeds, so that torque locks after the Schlingbandfederprinzip Although very beneficial at the transmission output, less, however, are used at the transmission input.

Ein Drehmomentbegrenzer wird von der Firma Ringspann unter der Bezeichnung Durchratsch-Sikumat angeboten. Ein an der Abtriebswelle befestigter Bremskegel wird zwecks Bremsung/Sperrung über eine Druckfeder in ein korrespondierendes feststehendes Gehäuseteil hineingedrückt. Zwischen der Antriebswelle und dem Bremskegel liegen beidseitig schräge Schaltflächen mit ggf. dazwischen liegenden Kugeln. Wird eine Drehung über die Antriebswelle eingeleitet, rollen die Kugeln auf den schrägen Ebnen ab und drücken den Bremskegel aus seinem Sitz im Gehäuse heraus. Durch die Unterbrechung des Reibschlusses zwischen dem Bremskegel und dem Gehäuse wird ein Drehmoment über die Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen. Der bekannten Drehmomentbegrenzer ist als mechanische Sicherheitseinrichtung ausgebildet, die bei Erreichen eines eingesellten Grenzdrehmoments den Abtrieb vom Antrieb trennt, und somit vor Schäden oder Ausfallzeiten schützen. Nach Beseitigung der Überlast schaltet sich der Drehmomentbegrenzer automatisch wieder ein. Durch einen Grenztaster wird der Überlastfall signalisiert, so dass geeignete Gegennahmen getroffen werden können.One Torque limiter is from the company Ringspann under the name Durchratsch-Sikumat offered. An attached to the output shaft Brake cone is for the purpose of braking / blocking via a compression spring pressed into a corresponding fixed housing part. Between the drive shaft and the brake cone are on both sides oblique buttons with possibly intervening Balls. If a rotation is initiated via the drive shaft, Roll the balls on the sloping flats and press the brake cone out of its seat in the housing. By the interruption of the frictional engagement between the brake cone and The housing is a torque via the drive shaft transferred to the output shaft. The well-known torque limiter is designed as a mechanical safety device that at Reaching an applied limit torque the output of the drive separates, thus protecting against damage or downtime. After eliminating the overload, the torque limiter switches automatically again. A limit switch becomes the overload case signals, so that appropriate countermeasures can be taken.

Ein Nachteil dieser bekannten Lösung ist darin zu sehen, dass die Bremswirkung durch die Federkraft der Druckfeder begrenzt ist. Sobald das Abtriebsmoment größer wird als das Bremsmoment, das durch die Federkraft der Druckfeder erzeugt wird, rutscht der Drehmomentbegrenzer durch und eine sichere Klemmfunktion ist nicht mehr sicher gestellt. Als Drehmomentsperre ist die bekannte Lösung daher nicht nutzbar.One Disadvantage of this known solution is the fact that the braking effect is limited by the spring force of the compression spring. As soon as the output torque becomes larger than that Braking torque generated by the spring force of the compression spring slips the torque limiter is through and a secure clamping function no longer safe. As a torque lock is the well-known Solution therefore not usable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstverstärkende und selbsttätig regelnde mechanische Bremse, insbesondere eine mechanische Motorbremse, vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, a self-reinforcing and automatically controlling mechanical brake, in particular a mechanical engine brake, to propose.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die mechanische Bremse, bei der es sich insbesondere um eine Motorbremse handelt, mit einem auf einer Antriebswelle angeordneten axialen Verschiebemechanismus und einem auf einer Abtriebswelle angeordneten axialen Verschiebemechanismus ausgestattet ist, wobei die beiden axialen Verschiebemechanismen so ausgestaltet sind, dass ihre Verschieberichtungen entgegengesetzt sind und dass bei Einleitung eines Drehmoments über die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle der axiale Verschiebemechanismus, der der Antriebswelle zugeordnet ist, Vorrang hat vor dem axialen Verschiebemechanismus, der der Abtriebswelle zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße Bremse, insbesondere die Motorbremse, hat den Vorteil, dass sie sich selbsttätig regelt; darüber hinaus kommt es zu einer Selbstverstärkung der Bremswirkung, wenn von der Abtriebsseite her ein Drehmoment eingeleitet wird. Weiterhin arbeitet die erfindungsgemäße Bremse rein mechanisch.The The object is achieved in that the mechanical brake, which is in particular an engine brake, with a arranged on a drive shaft axial displacement mechanism and an axial displacement mechanism disposed on an output shaft equipped, the two axial displacement mechanisms designed in such a way that their displacement is opposite are and that when introducing a torque over the Drive shaft and / or the output shaft of the axial displacement mechanism, which is assigned to the drive shaft, takes precedence over the axial Displacement mechanism associated with the output shaft. The brake according to the invention, in particular the engine brake, has the advantage that it regulates itself automatically; about that In addition, there is a self-boosting of the braking effect, when a torque is introduced from the output side. Furthermore, the brake according to the invention operates purely mechanical.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremse, handelt es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus, der der Antriebswelle zugeordnet ist, um einen axialen Ausrückmechanismus, während es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus, der der Abtriebswelle zugeordnet ist, um einen axialen Einrückmechanismus handelt.According to one preferred embodiment of the invention Brake, it is in the axial displacement mechanism, the the drive shaft is assigned to an axial release mechanism, while the axial displacement mechanism, associated with the output shaft, is an axial engagement mechanism.

Der axiale Ausrückmechanismus und der axiale Einrückmechanismus sind bevorzugt so ausgestaltet, dass sie folgendermaßen arbeiten: für den Fall, dass der Betrag des über die Antriebswelle eingeleiteten Drehmoments größer ist als der Betrag des über die Abtriebswelle eingeleiteten Drehmoments, ist der axiale Ausrückmechanismus entriegelt und der axiale Einrückmechanismus gesperrt, so dass das Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen wird. Ist hingegen der Betrag des über die Antriebswelle eingeleiteten Drehmoments kleiner als der Betrag des über die Abtriebswelle eingeleiteten Drehmoments, so ist der Ausrückmechanismus und somit die Antriebswelle gesperrt. Je größer das über die Abtriebswelle eingeleitete Drehmoment im Vergleich zum über die Antriebswelle eingeleiteten Drehmoment ist, um so stärker und effektiver ist die Sperrung der Antriebswelle. Zu erwähnen ist, dass von der Antriebswelle her jede der beiden Drehrichtungen auf die Abtriebswelle übertragen wird.Of the axial release mechanism and the axial engagement mechanism are preferably designed to be as follows work: in the event that the amount of over the drive shaft introduced torque greater is as the amount of the introduced via the output shaft Torque, the axial release mechanism is unlocked and locked the axial engagement mechanism, so that the torque transmitted from the drive shaft to the output shaft becomes. Is, however, the amount of the drive shaft over introduced torque smaller than the amount of over the output shaft introduced torque, so is the release mechanism and thus locked the drive shaft. The bigger the introduced via the output shaft torque in comparison is about the drive shaft introduced torque, the stronger and more effective is the blocking of the drive shaft. To mention that from the drive shaft, each of the two Turning is transmitted to the output shaft.

Wird hingegen kein Drehmoment über die Antriebswelle und kein Drehmoment über die Abtriebswelle eingeleitet werden, so ist der axiale Ausrückmechanismus durch die Wirkung der vorgegebenen Federkraft eines Federelements gesperrt. Dieses Federelement ist so ausgelegt, dass auf jeden Fall eine ausreichende Sperrwirkung erzielt wird.If, on the other hand, no torque is introduced via the drive shaft and no torque is transmitted via the output shaft, then the axial disengagement mechanism is predetermined by the action of the latter NEN spring force of a spring element locked. This spring element is designed so that in any case a sufficient barrier effect is achieved.

Liegt an der Antriebswelle kein Drehmoment an, während an der Abtriebswelle ein Drehmoment angreift, so wird die Sperrwirkung des axialen Ausrückmechanismus' durch das über die Abtriebswelle eingeleitete Drehmoment – wie bereits zuvor erwähnt – noch weiter verstärkt. Somit ist stets sicherstellt, dass von der Abtriebswelle her kein Drehmoment auf die Antriebswelle übertragen wird, was zu einer höchst unerwünschten Drehung der Antriebswelle führen würde.Lies on the drive shaft no torque, while at the Output shaft attacks a torque, then the blocking effect of the axial disengagement mechanism 'through the the output shaft introduced torque - as already previously mentioned - even further reinforced. Thus, it is always ensured that no output from the output shaft Torque is transmitted to the drive shaft, causing too cause a highly undesirable rotation of the drive shaft would.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremse sind ein erstes rotationssymmetrisches Bremselement, das starr mit dem Gehäuse der Bremse, insbesondere der Motorbremse, verbunden ist, und ein zweites rotationssymmetrisches Bremselement, das mit der Abtriebswelle verbunden ist, vorgesehen. Die beiden Bremselemente wirken aufgrund ihrer komplementären Formen bzw. Ausgestaltungen so zusammen, dass bei Sperren des Ausrückmechanismus' die Sperr- oder Bremswirkung durch einen mechanischen Kontakt zwischen den Bremsflächen des ersten Bremselements und des zweiten Bremselements zustande kommt.According to one advantageous embodiment of the invention Brakes are a first rotationally symmetric brake element that rigid with the housing of the brake, in particular the engine brake, is connected, and a second rotationally symmetric brake element, which is connected to the output shaft provided. The two Brake elements act due to their complementary shapes or embodiments together so that when locking the release mechanism ' the locking or braking effect by a mechanical contact between the Brake surfaces of the first brake element and the second brake element comes about.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der axiale Ausrückmechanismus, der der Antriebswelle zugeordnet ist, auf einem kleineren Radius zur Längsachse der Antriebs-/Abtriebswelle angeordnet ist, als der axiale Einrückmechanismus, der der Abtriebswelle zugeordnet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die axialen Verschiebungen nicht gegenseitig blockieren, wenn Drehmomente gleichzeitig über die Antriebswelle und die Abtriebswelle eingeleitet werden Weiterhin ist vorgesehen, dass der axiale Ausrück- und/oder der Einrückmechanismus aus jeweils zwei Schaltringen mit schrägen Schaltflächen bestehen/besteht, die im Falle einer Drehmomenteinleitung über die Abtriebswelle um einen Winkel α zueinander verstellbar sind.Farther it is suggested that the axial release mechanism, which is assigned to the drive shaft, on a smaller radius is arranged to the longitudinal axis of the drive / output shaft, as the axial engagement mechanism, that of the output shaft assigned. This ensures that the axial Shifts do not block each other when torques simultaneously over the drive shaft and the output shaft are introduced further is provided that the axial disengagement and / or the engagement mechanism consist of two switching rings with oblique buttons / consists, in the case of a torque input via the output shaft are mutually adjustable by an angle α.

Eine alternative Ausgestaltung sieht anstelle der zuvor beschriebenen Lösung, bei der der axiale Ausrückmechanismus, der der Antriebswelle zugeordnet ist, auf einem kleineren Radius zur Längsachse der Antriebs-/Abtriebswelle angeordnet ist, als der axiale Einrückmechanismus, der der Abtriebswelle zugeordnet ist, Folgendes vor: Der axiale Ausrück- und/oder der axiale Einrückmechanismus weisen/weist Ausnehmungen mit schrägen Schaltflächen auf, wobei die Ausnehmungen an den Schaltringen des antriebsseitigen Ausrückmechanismus' und die Ausnehmungen an den Schaltringen des abtriebsseitigen Einrückmechanismus' eine unterschiedliche Steigung und/oder eine unterschiedliche Dimensionierung aufweisen. Hierdurch lässt sich ebenfalls sowohl die Bremskraft als auch das Ansprechverhalten der Bremse oder der Motorbremse optimieren.A alternative embodiment provides instead of the previously described Solution in which the axial release mechanism, which is assigned to the drive shaft, on a smaller radius is arranged to the longitudinal axis of the drive / output shaft, as the axial engagement mechanism associated with the output shaft is, the following: The axial release and / or the axial Einrückmechanismus have / has recesses with oblique Buttons on, with the recesses on the switching rings the drive-side disengagement mechanism 'and the recesses at the shift rings of the output-side engagement mechanism a different pitch and / or a different dimensioning exhibit. This also allows both the braking force as well as the response of the brake or the engine brake.

Zwecks Erreichung eines besseren Wirkungsgrades – anstelle einer Gleitreibung erfolgt jetzt eine Rollreibung – ist jeweils zwischen zwei Schaltflächen der Schaltringe ein Schaltelement angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei den Schaltelementen um Kugeln, Rollen oder Nadeln. Hierdurch lässt sich der Verschleiß der miteinander wechselwirkenden Komponenten minimieren. In diesem Zusammenhang ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Durchmesser der Kugeln zwischen den beiden Schaltringen des Ausrückmechanismus' von dem Durchmesser der Kugeln, die zwischen den Schaltringen des Einrückmechanismus' angeordnet sind, verschieden ist. Hierdurch wird die bereits zuvor genannte Gefahr des Blockierens der Bremse bei gleichzeitiger Drehmomenteinleitung von der Antriebs- und der Abtriebsseite her umgangen. Generell lässt sich sagen, dass das Ansprechverhalten der Bremse verbessert wird.For the purpose of Achieving better efficiency - instead of one Sliding friction is now a rolling friction - is respectively between two buttons of the switching rings a switching element arranged. Preferably, the switching elements are at Balls, rollers or needles. This allows the wear of the Minimize interacting components. In this context is according to a preferred embodiment of the invention Device provided that the diameter of the balls between the two switching rings of the release mechanism 'of the diameter of the balls between the switching rings of the engagement mechanism ' are arranged, different. This will be the previously called danger of blocking the brake with simultaneous torque introduction bypassed from the drive and the output side. Generally leaves say that the response of the brake is improved.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das erste rotationssymmetrische Bremselement nicht starr – wie bereits zuvor beschrieben –, sondern drehmomentweich am Gehäuse der Bremse angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat gegenüber der starren Verbindung zwischen dem Bremselement und dem Gehäuse den Vorteil, dass die Bremse nicht unmittelbar bzw. nicht schlagartig anspricht. Zwecks drehmomentweicher Anordnung des Bremselements am Gehäuse kann eine Elastomerlage, eine Feder und/oder ein Dämpfungselement verwendet werden.Farther It is proposed that the first rotationally symmetric brake element not rigid - as previously described - but arranged torque soft on the housing of the brake is. This embodiment has opposite to the rigid connection between the brake element and the housing the advantage that the brake does not respond directly or not abruptly. For the purpose of torque-soft arrangement of the brake element on the housing may be an elastomer layer, a spring and / or a damping element be used.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist die zuvor in verschiedenen Varianten beschriebene Bremse bevorzugt als Motorbremse verwendbar. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz als Drehmomentsperre in einem Stellantrieb.As previously mentioned, the previously in different variants described brake preferably used as an engine brake. Especially advantageous is their use as a torque lock in an actuator.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1: einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Motorbremse, 1 FIG. 2: a longitudinal section through a preferred embodiment of the engine brake according to the invention, FIG.

2: einen Längsschnitt in unterschiedlichen Ebenen durch eine modellhafte Darstellung der erfindungsgemäßen Motorbremse. 2 a longitudinal section in different planes by a model representation of the engine brake according to the invention.

2a: einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung A-A in 2, 2a : a cross section according to the marking AA in 2 .

3: eine erste Anordnung der erfindungsgemäßen Motorbremse bei einem Stellantrieb und 3 a first arrangement of the engine brake according to the invention in an actuator and

4: die zweite Anordnung der erfindungsgemäßen Motorbremse bei einem Stellantrieb. 4 : the second arrangement of the motor brake according to the invention in an actuator.

Bei der erfindungsgemäßen Motorbremse 1, die in 1 zu sehen ist, handelt es sich um eine selbsttätig schaltende und selbstverstärkende mechanische Motorbremse 1, die sich durch folgende Funktionen auszeichnet: Ein über die Antriebswelle 2 eingeleitetes Drehmoment wird in beiden Drehrichtungen übertragen. Hingegen verstärkt ein über die Abtriebswelle 3 eingeleitetes Drehmoment in beiden Drehrichtungen die Bremswirkung der Motorbremse 1, wenn über die Antriebswelle 2 nicht gleichzeitig ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 übertragen wird. Werden Drehmomente gleichzeitig über die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 eingeleitet, so hat das über die Antriebswelle 2 eingeleitete Drehmoment Vorrang vor einem gleich- oder gegensinnigen Drehmoment, das über die Abtriebswelle 3 eingeleitet wird, wenn der Betrag des Drehmomentes an der Antriebswelle 2 größer ist als das Drehmoment an der Abtriebswelle 3.In the engine brake according to the invention 1 , in the 1 can be seen, it is an automatic switching and self-reinforcing mechanical engine brake 1 , which is characterized by the following functions: On via the drive shaft 2 initiated torque is transmitted in both directions of rotation. On the other hand reinforces a via the output shaft 3 introduced torque in both directions of rotation, the braking effect of the engine brake 1 when over the drive shaft 2 not at the same time a torque on the output shaft 3 is transmitted. Are torques simultaneously over the drive shaft 2 and the output shaft 3 initiated, so has the drive shaft 2 introduced torque takes precedence over a same or opposite torque, via the output shaft 3 is initiated when the amount of torque on the drive shaft 2 is greater than the torque at the output shaft 3 ,

1 zeigt einen Längsschnitts durch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremse 1. Wie bereits erwähnt arbeitet die Bremse bevorzugt als Motorbremse in Verbindung mit einem Stellantrieb. Die Bremse 1 ist beispielsweise in einem Zwischenflansch zwischen dem Motor 27 und dem Getriebe 28 angeordnet. 1 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the brake according to the invention 1 , As already mentioned, the brake preferably works as a motor brake in conjunction with an actuator. The brake 1 is for example in an intermediate flange between the engine 27 and the transmission 28 arranged.

Die Antriebswelle 2 ist über ein Lager 23 im Bremsflansch 7 gelagert. Im gezeigten Fall handelt es sich bei dem Lager 23 um ein Rillenkugellager. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Lager für diese Applikation bestens geeignet sind, beispielsweise ein Lager mit beidseitig angeordneten schrägen Schaltflächen mit oder ohne dazwischen gelagerten Kugeln. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf den bereits erwähnten Durchratsch-Sikumat.The drive shaft 2 is about a camp 23 in the brake flange 7 stored. In the case shown, it is the camp 23 around a deep groove ball bearing. It goes without saying that other bearings are also ideally suited for this application, for example a bearing with oblique buttons arranged on both sides with or without balls mounted therebetween. Reference is made in this connection to the above-mentioned Durchratsch-Sikumat.

Der Bremskegel 6 ist mit der Antriebswelle 2 über eine Passfeder 20 formschlüssig verbunden. Die Abtriebswelle 3 ist auf der Antriebswelle 2 gelagert. Die Abtriebswelle 3 wird durch eine Schraube 24 und eine Scheibe 25 gegen axiales Verrücken relativ zur Antriebswelle 2 gehalten. Die Abtriebswelle 3 ist bezüglich der Antriebswelle 2 gegen ein undefiniertes Verdrehen durch eine Passfeder 20 mit tangentialem Spiel – die Nut 26 ist etwas breiter als die Paßfeder 20 – gesichert. Der maximale Verdrehwinkel ist so gewählt, dass ein ausreichender Schaltweg zum Lösen der Bremse 1 zur Verfügung steht.The brake cone 6 is with the drive shaft 2 over a feather key 20 positively connected. The output shaft 3 is on the drive shaft 2 stored. The output shaft 3 is by a screw 24 and a slice 25 against axial displacement relative to the drive shaft 2 held. The output shaft 3 is with respect to the drive shaft 2 against an undefined twisting by a feather key 20 with tangential play - the groove 26 is slightly wider than the feather key 20 - secured. The maximum angle of rotation is chosen so that a sufficient switching path for releasing the brake 1 is available.

Über die Druckfeder 21 ist die Motorbremse 1 so vorgespannt, dass sich an der Abtriebsseite ein definiertes Bremsmoment einstellt. Die Federkraft der Druckfeder 21 ist bevorzugt so bemessen, dass sie die Gewichtskraft des Bremskegels 6 kompensiert. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Motorbremse 1 auch bei Leerlauf gelöst werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass die Motorbremse 1 unter Wirkung eines Lastmoments von der Abtriebsseite her unter allen Betriebsbedingungen sicher bremst.About the compression spring 21 is the engine brake 1 biased so that sets a defined braking torque on the output side. The spring force of the compression spring 21 is preferably such that it the weight of the brake cone 6 compensated. In particular, it is provided that the engine brake 1 can be solved even at idle. This ensures that the engine brake 1 under the effect of a load torque from the output side under all operating conditions safely brakes.

Die wesentlichen Komponenten der Motorbremse 1 sind der mit der Antriebswelle 2 wechselwirkende antriebsseitige axiale Ausrückmechanismus 4 und der mit der Abtriebswelle 3 wechselwirkende abtriebsseitige axiale Einrückmechanismus 5. Beide axial wirkenden Mechanismen 4, 5 bewegen den Bremskegel 6 in axialer Richtung relativ zum Bremsflansch 7. Wird ein Drehmoment über die Antriebswelle 2 eingeleitet, wird der Bremskegel 6 aus dem Bremsflansch 7 gegen die Federkraft der Druckfeder 21 axial herausbewegt, und das Drehmoment wird auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Ein über die Abtriebswelle 3 eingeleitetes Drehmoment drückt den Bremskegel 6 zusätzlich in den Bremsflansch 7 hinein. Aufgrund der verstärkten Reibung im Bereich der Bremsflächen zwischen Bremskegel 6 und Bremsflansch 7 wird eine Drehung der Antriebswelle 2 und damit eine Übertragung des Drehmoments von der Abtriebsseite her verstärkt gehemmt. Eine zusätzlich durch den abtriebsseitigen axialen Einrückmechanismus 5 aufgebrachtes Drehmoment verstärkt die intrinsische Bremswirkung zwischen Bremskegel 6 und Bremsflansch 7 – infolge der Vorspannung durch die Druckfeder 21 – bei fehlendem Drehmoment auf der Antriebsseite um ein Vielfaches. Somit arbeitet die erfindungsgemäße Motorbremse oder Drehmomentsperre selbstverstärkend.The essential components of the engine brake 1 are the one with the drive shaft 2 interacting drive-side axial disengagement mechanism 4 and the one with the output shaft 3 interacting output side axial engagement mechanism 5 , Both axially acting mechanisms 4 . 5 move the brake cone 6 in the axial direction relative to the brake flange 7 , Will torque over the drive shaft 2 initiated, the brake cone 6 from the brake flange 7 against the spring force of the compression spring 21 moved out axially, and the torque is applied to the output shaft 3 transfer. A via the output shaft 3 initiated torque pushes the brake cone 6 additionally in the brake flange 7 into it. Due to the increased friction in the area of the braking surfaces between the brake cone 6 and brake flange 7 becomes a rotation of the drive shaft 2 and thus inhibited transmission of torque from the output side reinforced. An additional by the output side axial engagement mechanism 5 applied torque enhances the intrinsic braking effect between brake cone 6 and brake flange 7 - Due to the bias of the compression spring 21 - In case of missing torque on the drive side many times. Thus, the motor brake or torque lock according to the invention works self-reinforcing.

Aus der modellhaften Schnittdarstellung in 2 sind die einzelnen Komponenten und die Wirkungsweisen der axialen Verschiebemechanismen 4, 5 der erfindungsgemäßen Motorbremse 1 klar zu erkennen. Die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Motorbremse 1 sind der mit einem nicht dargestellten Gehäuse fest verbundene Bremsflansch 7 und der mit dem Bremsflansch 7 im Bereich der Bremsflächen 22a, 22b über Reibschluss wechselwirkende Bremskegel 6. An der Antriebswelle 2 ist der antriebsseitige axiale Ausrückmechanismus 4 angeordnet. Der axiale Einrück- bzw. Arretiermechanismus 5 ist an der Abtriebswelle 3 angeordnet.From the model sectional view in 2 are the individual components and the modes of action of the axial displacement mechanisms 4 . 5 the engine brake according to the invention 1 clearly recognizable. The essential components of the engine brake according to the invention 1 are the brake flange fixedly connected to a housing, not shown 7 and the one with the brake flange 7 in the area of the braking surfaces 22a . 22b Frictionally engaged brake cone 6 , At the drive shaft 2 is the drive-side axial disengagement mechanism 4 arranged. The axial engagement or locking mechanism 5 is on the output shaft 3 arranged.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Motorbremse 1 im Detail bei unterschiedlichen Fallkonstellationen betrachtet:

– Steht der Motor 27, so ist die Motorbremse 1 immer durch den Einrückmechanismus 5 und die Druckfeder 21 aktiviert. Die Motorbremse 1 hat die Wirkung einer Feststellbremse.
– Wird über die Abtriebswelle 3 ein Drehmoment eingeleitet und ist dieses größer als das über die Antriebswelle 2 eingeleitete Drehmoment, so wirkt die die Motorbremse 1 wiederum als Feststellbremse mit verstärkter Bremswirkung – wie dies bereits an vorhergehender Stelle erläutert worden ist.
– Dreht der Motor 27 und ist das Drehmoment des Motors 27 betragsmäßig größer als das über die Abtriebswelle 3 eingeleitete Drehmoment – dies entspricht der Fallkonstellation: 'keine voreilende Last' – so funktioniert der Ausrückmechanismus 4 gegen die Federkraft der Druckfeder 21 und dieses Drehmoment genügt bereits, um die erfindungsgemäße Motorbremse 1 zu lösen bzw. zu lüften und die Abtriebswelle 3 zu drehen. Das Drehmoment, das zum Ausrücken des Ausrück-mechanismus 4 gegen die Federkraft der Druckfeder 21 notwendig ist, entspricht einem internen Verlustmoment; nur um dieses relativ geringe Verlustmoment muss der Motor 27 stärker ausgelegt werden.
– Dreht der Motor 27 und ist das Drehmoment des Motors 27 betragsmäßig kleiner als das über die Abtriebswelle 3 eingeleitete Drehmoment – dies entspricht der Fallkonstellation: 'voreilende Last' – so löst sich der Ausrückmechanismus 4 vom treibenden Kugelring 8 mit der zumindest einen Kugel 13 ab. Nach einer kurzen Zeit drückt die Gegenflanke 16; 17 der Ausnehmung 18 wieder auf die Kugel 19. Zu diesem Zeitpunkt ist die Motorbremse 1 wieder aktiv. Infolge des zeitlich aufeinander folgenden Lösens und Schließens der Motorbremse 1 wird diese selbsttätig geregelt.

In the following, the operation of the motor brake according to the invention 1 considered in detail in different case constellations:

- Is the engine 27 so is the engine brake 1 always by the engagement mechanism 5 and the compression spring 21 activated. The engine brake 1 has the effect of a parking brake.
- Is via the output shaft 3 introduced a torque and this is greater than that via the drive shaft 2 introduced torque, so does the engine brake 1 again as a parking brake with increased braking effect - like this has already been explained above.
- Turns the engine 27 and is the torque of the engine 27 in terms of magnitude larger than that via the output shaft 3 introduced torque - this corresponds to the case constellation: 'no leading load' - this is how the release mechanism works 4 against the spring force of the compression spring 21 and this torque is already sufficient to the engine brake according to the invention 1 To solve or to ventilate and the output shaft 3 to turn. The torque required to disengage the disengagement mechanism 4 against the spring force of the compression spring 21 necessary, corresponds to an internal loss moment; only to this relatively low loss torque must the engine 27 be designed stronger.
- Turns the engine 27 and is the torque of the engine 27 in terms of magnitude smaller than that via the output shaft 3 introduced torque - this corresponds to the case constellation: 'leading load' - so releases the release mechanism 4 from the driving ball ring 8th with the at least one ball 13 from. After a short while the counter-flank presses 16 ; 17 the recess 18 back to the ball 19 , At this time is the engine brake 1 active again. As a result of the successive release and closing of the engine brake 1 this is regulated automatically.

Der Ausrückmechanismus 4 auf der Antriebsseite weist die folgenden Komponenten auf: Die beiden Kugelringe 8, 9, haben an ihren gegenüberliegenden Flächen eingefräste Ausnehmungen 12 mit schrägen Schaltflächen 10, 11. Im gezeigten Fall sind diese Ausnehmungen 12 beispielsweise als Kugellaufrillen ausgestaltet, in denen Kugeln 13 geführt sind. Auf einem Kreisring ist mindestens eine Kugellaufrille 12 vorgesehen. Dargstellt ist in 2 eine bevorzugte Ausgestaltung mit drei Kugellaufrillen 12. Hierdurch wird eine hohe Ansprechgenauigkeit und eine spielfreie Drehmomentübertragung erreicht. Wie bereits erwähnt können anstelle der Kugellaufringe auch Ringe mit Schraubflächen, Doppelrollen oder Einfachrollen eingesetzt werden.The release mechanism 4 on the drive side has the following components: The two ball rings 8th . 9 , have milled recesses on their opposite surfaces 12 with oblique buttons 10 . 11 , In the case shown, these recesses 12 For example, designed as ball grooves in which balls 13 are guided. On a circular ring is at least one ball raceway 12 intended. Dargstellt is in 2 a preferred embodiment with three ball rolling grooves 12 , As a result, a high response accuracy and a backlash-free torque transmission is achieved. As already mentioned, rings with screw surfaces, double rolls or single rolls can be used instead of the ball races.

Auf der Abtriebseite finden sich gleichfalls zwei Kugelringe 14, 15, die an ihren gegenüberliegenden Flächen eingefräste Ausnehmungen 18 mit schrägen Flächen 16, 17 aufweisen. Auch hier sind die Ausnehmungen 18 als Kugellaufrillen ausgestaltet, in denen die Kugeln 19 geführt sind.On the output side there are also two ball rings 14 . 15 which recesses milled at their opposite surfaces 18 with sloping surfaces 16 . 17 exhibit. Again, the recesses 18 designed as ball grooves in which the balls 19 are guided.

Die Wirkung der axialen Verschiebemechanismen ist modellhaft in 2 dargestellt: Wesentliche Komponenten der Motorbremse 1 sind der mit dem Bremsflansch 6 zusammenwirkende Bremskegel 7 sowie der antriebsseitige Ausrückmechanismus 4 und der abtriebsseitige Einrückmechanismus 5. Der Lösemechanismus des antriebsseitigen Ausrückmechanismus' 4 und der Sperrmechanismus des abtriebsseitigen Einrückmechanismus' 5 weisen an je zwei gegenüberliegenden Flächen Ausnehmungen 12; 18 auf, wobei jeweils zwischen einem Paar von Ausnehmungen 12; 18 eine Kugel 13; 19 geführt ist. Wird über die Antriebswelle 2 ein Drehmoment eingeleitet, werden die beiden Wellen 2, 3 bzw. die beiden Kugelringe 8, 9 gegeneinander über die Kugeln 13 verdreht. Da die Kugeln 13 auf den schrägen Flanken 10, 11 der Ausnehmungen 12 abrollen, wird ein begrenztes axiales Ausrücken des Bremskegels 6 aus dem Bremsflansch 7 erzielt: die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 drehen frei.The effect of the axial displacement mechanisms is exemplary in 2 Shown: Essential components of the engine brake 1 are the ones with the brake flange 6 cooperating brake cones 7 and the drive-side disengagement mechanism 4 and the output side engagement mechanism 5 , The release mechanism of the drive-side disengagement mechanism 4 and the locking mechanism of the driven-side engagement mechanism ' 5 have at two opposite surfaces recesses 12 ; 18 on, each between a pair of recesses 12 ; 18 a ball 13 ; 19 is guided. Is over the drive shaft 2 a torque is introduced, the two waves 2 . 3 or the two ball rings 8th . 9 against each other over the balls 13 twisted. Because the balls 13 on the sloping flanks 10 . 11 the recesses 12 Rolling, a limited axial disengagement of the brake cone 6 from the brake flange 7 achieved: the drive shaft 2 and the output shaft 3 turn free.

Wird über die Abtriebswelle 3 ein Drehmoment eingeleitet, so rollen die Kugeln 19 gleichfalls auf den schrägen Flanken 16, 17 der Ausnehmungen 18 ab und drücken den Bremskegel 6 in den Bremsflansch 7 hinein. Da die Motorbremse 1 sperrt, wird ein über die Abtriebswelle 3 eingeleitetes Drehmoment nicht auf die Antriebswelle 2 und damit auf den Motor 27 übertragen. Im Falle der Drehmomenteinleitung über die Abtriebswelle 3 werden der axiale Ausrückmechanismus (4) und der axiale Einrückmechanismus (5) maximal um einen Winkel α zueinander verstellt. Dargestellt ist dies in 2a, die einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung A-A in 2 zeigt.Is about the output shaft 3 a torque introduced, so roll the balls 19 likewise on the sloping flanks 16 . 17 the recesses 18 and press the brake cone 6 in the brake flange 7 into it. Because the engine brake 1 locks, one is on the output shaft 3 initiated torque not on the drive shaft 2 and thus on the engine 27 transfer. In the case of torque input via the output shaft 3 be the axial release mechanism ( 4 ) and the axial engagement mechanism ( 5 ) Adjusted by a maximum angle α to each other. This is shown in 2a which has a cross-section according to the marking AA in 2 shows.

Erfindungsgemäß muss sichergestellt sein, dass sich die axialen Verschiebungen nicht gegenseitig blockieren, wenn Drehmomente gleichzeitig über die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 eingeleitet werden. Erreicht wird dies dadurch, dass die schaltenden Elemente 12, 13; 18, 19 des antriebsseitigen Ausrückmechanismus' 4 und des abtriebsseitigen Einrückmechanismus' 5 auf unterschiedlichen Radien angeordnet sind: die schaltenden Elemente 12, 13 des antriebsseitigen Ausrückmechanismus' 4 sind auf einem kleineren Radius angeordnet als die schaltenden Elemente 18, 19 des abtriebsseitigen Einrückmechanismus' 5. Im Falle einer gleichsinnigen oder auch gegensinnigen Drehbewegung durch die Armatur 31 an der Abtriebswelle 3 bei gleichzeitiger Drehbewegung an der Antriebswelle 2 liegt die Priorität daher stets auf der Antriebsseite, d. h. wenn an der Antriebswelle 2 eine Drehbewegung anliegt, wird der Bremskegel 6 über die schrägen Ebenen 10, 11 der Ausnehmungen 12 und die Kugeln 13 aus dem Bremsflansch 7 herausgedrückt und die Drehbewegung wird auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Liegt keine Drehung an der Antriebswelle 2 an, so wird infolge einer Drehbewegung an der Abtriebswelle 3 der axiale abtriebsseitige Einrückmechanismus 5 von der Abtriebswelle 3 über die Kugeln 19 auf die schrägen Ebenen 16, 17 der Ausnehmungen 18 und letztlich auf den Bremskegel 6 wirken. Durch Einleiten eines Drehmoments von der Abtriebswelle her, wird somit eine Sperrwirkung erzielt.According to the invention, it must be ensured that the axial displacements do not block each other when torques simultaneously occur via the drive shaft 2 and the output shaft 3 be initiated. This is achieved by the fact that the switching elements 12 . 13 ; 18 . 19 the drive-side disengagement mechanism 4 and the output side engagement mechanism ' 5 are arranged on different radii: the switching elements 12 . 13 the drive-side disengagement mechanism 4 are arranged on a smaller radius than the switching elements 18 . 19 the driven-side engagement mechanism 5 , In the case of a same direction or opposite direction of rotation through the valve 31 on the output shaft 3 with simultaneous rotational movement on the drive shaft 2 Therefore, the priority is always on the drive side, ie if on the drive shaft 2 a rotational movement is applied, the brake cone 6 over the sloping planes 10 . 11 the recesses 12 and the balls 13 from the brake flange 7 pushed out and the rotary motion is on the output shaft 3 transfer. There is no rotation on the drive shaft 2 on, as a result of a rotational movement on the output shaft 3 the axial output side engagement mechanism 5 from the output shaft 3 over the balls 19 on the sloping levels 16 . 17 the recesses 18 and finally on the brake cone 6 Act. By introducing a torque from the output shaft ago, thus a locking effect is achieved.

In den Figuren 3 und 4 sind schematisch unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt, wie die erfindungsgemäße Motorbremse 1 in einem Stellantrieb 29 eingesetzt werden kann. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform betätigt die Antriebseinheit – hier ein Motor 27 – die Armatur 31 direkt über die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3. Bei der Armatur 31 handelt es sich bevorzugt um ein Stellglied, z. B. um ein Ventil oder um einen Schieber – jeweils mit Spindel und Gewindebuchse, um eine Drossel oder um eine Klappe. In Abhängigkeit von dem Stellglied 31 ist die Betätigung bzw. der Verstellvorgang, der über die Antriebseinheit 27 eingeleitet wird, eine Dreh- oder eine Schwenkbewegung.In the figures 3 and 4 schematically different embodiments are shown as the engine brake according to the invention 1 in an actuator 29 can be used. At the in 3 the embodiment shown actuates the drive unit - here a motor 27 - the fitting 31 directly over the drive shaft 2 and the output shaft 3 , At the fitting 31 it is preferably an actuator, z. B. to a valve or a slide - each with spindle and threaded bushing to a throttle or a flap. Depending on the actuator 31 is the operation or the adjustment process, via the drive unit 27 is initiated, a rotary or a pivoting movement.

Bei der Antriebseinheit 27 handelt es sich bevorzugt um einen Direktantrieb. Allerdings ist es auch möglich, dem Elektromotor 27 ein erstes Untersetzungsgetriebe 32 nachzuschalten. Es versteht sich von selbst, dass alternativ oder additiv zu der elektrischen Antriebseinheit 27 auch ein separat betätigbares Stellrad 30, z. B. ein Handrad zur manuellen Betätigung der Armatur 31 verwendet werden kann. Die erfindungsgemäße Drehmomentsperre bzw. die erfindungsgemäße Motorbremse 1 ist der Antriebswelle 2 zugeordnet.At the drive unit 27 it is preferably a direct drive. However, it is also possible for the electric motor 27 a first reduction gear 32 nachzuschalten. It goes without saying that as an alternative or in addition to the electric drive unit 27 also a separately operable thumb wheel 30 , z. B. a handwheel for manual operation of the valve 31 can be used. The torque lock according to the invention or the motor brake according to the invention 1 is the drive shaft 2 assigned.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung, wie die erfindungsgemäße Drehmomentsperre bzw. Motorbremse 1 vorteilhaft bei einem Stellantrieb 29 eingesetzt werden kann. Von der in 3 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich der in 4 gezeigte durch ein zweites Untersetzungsgetriebe 32, das zwischen dem ersten Untersetzungsgetriebe 28 und der Armatur 31 an der Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Bei dem Untersetzungsgetriebe 32 handelt es sich bevorzugt um ein Schneckengetriebe. Schneckengetriebe sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie eine intrinsische Selbsthemmung besitzen, die ein unbeabsichtigtes Drehen der Abtriebswelle 3 effektiv verhindert. Ein derartiger Stellantrieb 29 ist besonders vorteilhaft, da aufgrund der zwischen das Antriebsteil 27 und das erste Untersetzungsgetriebe 28 geschalteten Drehmomentsperre 1 auf die intrinsische Selbsthemmung des ersten Untersetzungsgetriebes 28 und eines vorhandenen zweiten Untersetzungsgetriebes 32 verzichtet werden kann. Hierdurch lässt sich der Gesamt-Wirkungsgrad des Stellantriebs 29 erheblich verbessern. 4 shows a schematic representation of a second embodiment, as the torque lock or engine brake according to the invention 1 advantageous in an actuator 29 can be used. From the in 3 the embodiment shown in FIG 4 shown by a second reduction gear 32 that between the first reduction gear 28 and the fitting 31 on the output shaft 3 is arranged. In the reduction gear 32 it is preferably a worm gear. Worm gears are usually designed so that they have an intrinsic self-locking, the unintentional rotation of the output shaft 3 effectively prevented. Such an actuator 29 is particularly advantageous because due to the between the drive part 27 and the first reduction gear 28 switched torque lock 1 on the intrinsic self-locking of the first reduction gear 28 and an existing second reduction gear 32 can be waived. This allows the overall efficiency of the actuator 29 significantly improve.

11: Motorbremseengine brake
22: Antriebswelledrive shaft
33: Abtriebswelleoutput shaft
44: axialer Verschiebemechanismus/antriebsseitiger Ausrückmechanismusaxial Displacement mechanism / drive-side disengagement mechanism
55: axialer Verschiebemechanismus/abtriebsseitige Einrückmechanismusaxial Displacement mechanism / driven-side engagement mechanism
66: Bremskegelbrake cone
77: Bremsflanschbrake flange
88th: Schalt- oder Kugelring 'Antrieb'switching or ball ring 'drive'
99: erster Schalt- oder Kugelring 'Bremskegel'first Switch or ball ring 'brake cone'
1010: schräge Schaltflächeslope button
1111: schräge Schaltflächeslope button
1212: Ausnehmungrecess
1313: KugelBullet
1414: zweiter Schalt- oder Kugelring 'Bremskegel'second Switch or ball ring 'brake cone'
1515: Schalt- oder Kugelring 'Abtrieb'switching or ball ring 'output'
1616: schräge Schaltflächeslope button
1717: schräge Schaltflächeslope button
1818: Ausnehmungrecess
1919: KugelBullet
2020: PassfederAdjusting spring
2121: Druckfedercompression spring
2222: Bremsflächebrake surface
2323: Kugellagerball-bearing
2424: Schraubescrew
2525: Scheibedisc
2626: Nutgroove
2727: Antriebsteil/MotorDriving part / engine
2828: erstes Untersetzungsgetriebefirst Reduction gear
2929: Stellantriebactuator
3030: Antriebseinheit/HandradDrive unit / handwheel
3131: Armaturfitting
3232: zweites Untersetzungsgetriebesecond Reduction gear

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102004048366 B1 [0005] - DE 102004048366 B1 [0005]
- DE 85099971 U [0006] - DE 85099971 U [0006]
- WO 2006/063874 A1 [0008] WO 2006/063874 A1 [0008]

Claims

Mechanische Bremse (1) mit einem auf einer Antriebswelle (2) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (4) und einem auf einer Abtriebswelle (3) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (5), wobei die beiden axialen Verschiebemechanismen (4, 5) so ausgestaltet sind, dass ihre Verschieberichtungen entgegengesetzt sind und dass bei Einleitung eines Drehmoments über die Antriebswelle (2) und/oder die Abtriebswelle (3) der axiale Verschiebemechanismus (4), der der Antriebswelle (2) zugeordnet ist, Vorrang hat vor dem axialen Verschiebemechanismus (5), der der Abtriebswelle (3) zugeordnet ist.Mechanical brake ( 1 ) with one on a drive shaft ( 2 ) arranged axial displacement mechanism ( 4 ) and one on an output shaft ( 3 ) arranged axial displacement mechanism ( 5 ), wherein the two axial displacement mechanisms ( 4 . 5 ) are configured so that their displacement directions are opposite and that upon introduction of a torque via the drive shaft ( 2 ) and / or the output shaft ( 3 ) the axial displacement mechanism ( 4 ), the drive shaft ( 2 ) takes precedence over the axial displacement mechanism ( 5 ), the output shaft ( 3 ) assigned.

Mechanische Bremse nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus (4), der der Antriebswelle (2) zugeordnet ist, um einen axialen Ausrückmechanismus (4) handelt und wobei es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus (5), der der Abtriebswelle (3) zugeordnet ist, um einen axialen Einrückmechanismus (5) handelt.Mechanical brake according to claim 1, wherein the axial displacement mechanism ( 4 ), the drive shaft ( 2 ) is assigned to an axial release mechanism ( 4 ) and wherein it is in the axial displacement mechanism ( 5 ), the output shaft ( 3 ) is assigned to an axial engagement mechanism ( 5 ).

Bremse nach Anspruch 2, wobei der axiale Ausrückmechanismus (4) und der axiale Einrückmechanismus (5) so ausgestaltet sind, dass sie folgendermaßen arbeiten: für den Fall, dass der Betrag des über die Antriebswelle (2) eingeleiteten Drehmoments größer ist als der Betrag des über die Abtriebswelle (3) eingeleiteten Drehmoments, ist der axiale Ausrückmechanismus (4) entriegelt und der axiale Einrückmechanismus (5) gesperrt, so dass das Drehmoment von der Antriebswelle (2) auf die Abtriebswelle (3) übertragen wird.Brake according to claim 2, wherein the axial release mechanism ( 4 ) and the axial engagement mechanism ( 5 ) are designed so that they work as follows: in the event that the amount of over the drive shaft ( 2 ) introduced torque is greater than the amount of the output shaft ( 3 ) introduced torque, is the axial release mechanism ( 4 ) and the axial engagement mechanism ( 5 ) locked so that the torque from the drive shaft ( 2 ) on the output shaft ( 3 ) is transmitted.

Mechanische Bremse nach Anspruch 2, wobei der axiale Ausrückmechanismus (4) und der axiale Einrückmechanismus (5) so ausgestaltet sind, dass sie folgendermaßen arbeiten: für den Fall, dass der Betrag des über die Antriebswelle (2) eingeleiteten Drehmoments kleiner ist als der Betrag des über die Abtriebswelle (3) eingeleiteten Drehmoments ist der Ausrückmechanismus (4) und somit die Antriebswelle (2) gesperrt.Mechanical brake according to claim 2, wherein the axial release mechanism ( 4 ) and the axial engagement mechanism ( 5 ) are designed so that they work as follows: in the event that the amount of over the drive shaft ( 2 ) introduced torque is smaller than the amount of the output shaft ( 3 ) introduced torque is the release mechanism ( 4 ) and thus the drive shaft ( 2 ) blocked.

Mechanische Bremse nach Anspruch 2, wobei der axiale Ausrückmechanismus (4) und der axiale Einrückmechanismus (5) so ausgestaltet sind, dass sie folgendermaßen arbeiten: für den Fall, dass kein Drehmoment über die Antriebswelle (2) und kein Drehmoment über die Abtriebswelle (3) eingeleitet werden, ist der axiale Ausrückmechanismus (4) durch die Wirkung der vorgegebenen Federkraft eines Federelements (21) gesperrt.Mechanical brake according to claim 2, wherein the axial release mechanism ( 4 ) and the axial engagement mechanism ( 5 ) are designed so that they work in the following way: in the event that no torque via the drive shaft ( 2 ) and no torque via the output shaft ( 3 ), the axial disengagement mechanism ( 4 ) by the action of the predetermined spring force of a spring element ( 21 ) blocked.

Mechanische Bremse nach Anspruch 2, wobei im Falle, dass an der Antriebswelle kein Drehmoment und an der Abtriebswelle (3) ein Drehmoment anliegt, die Sperrwirkung des axialen Ausrückmechanismus' (4) durch das über die Abtriebswelle (3) eingeleitete Drehmoment verstärkt ist.Mechanical brake according to claim 2, wherein in the event that at the drive shaft no torque and at the output shaft ( 3 ) A torque is applied, the blocking effect of the axial disengagement mechanism '( 4 ) through the via the output shaft ( 3 ) introduced torque is amplified.

Mechanische Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes rotationssymmetrisches Bremselement (7) vorgesehen ist, das starr mit dem Gehäuse der Bremse (1) verbunden ist, wobei ein zweites rotationssymmetrisches Bremselement (6) vorgesehen ist, das mit der Abtriebswelle (3) verbunden ist, wobei die beiden Bremselemente (6, 7) aufgrund ihrer komplementären Formen so zusammenwirken, dass bei Sperren des Ausrückmechanismus' (4) die Sperr- oder Bremswirkung durch einen mechanischen Kontakt zwischen den Bremsflächen (22a, 22b) des ersten Bremselements (6) und des zweiten Bremselements (7) zustande kommt.Mechanical brake according to one or more of the preceding claims, wherein a first rotationally symmetrical brake element ( 7 ), which is rigidly connected to the housing of the brake ( 1 ), wherein a second rotationally symmetrical brake element ( 6 ) is provided, which with the output shaft ( 3 ), wherein the two brake elements ( 6 . 7 ) cooperate due to their complementary shapes such that when the disengagement mechanism locks (' 4 ) the blocking or braking effect by a mechanical contact between the braking surfaces ( 22a . 22b ) of the first braking element ( 6 ) and the second braking element ( 7 ) comes about.

Bremse nach Anspruch 7, wobei das rotationssymmetrische Bremselement (7) nicht starr, sondern drehmomentweich am Gehäuse der Bremse (1) angeordnet ist.Brake according to claim 7, wherein the rotationally symmetrical brake element ( 7 ) not rigid, but torque soft on the housing of the brake ( 1 ) is arranged.

Mechanische Bremse nach Anspruch 2, 7 oder 8, wobei der axiale Ausrückmechanismus (4), der der Antriebswelle (2) zugeordnet ist, auf einem kleineren Radius zur Längsachse der Antriebs/Abtriebswelle (2, 3) angeordnet ist, als der axiale Einrückmechanismus (5), der der Abtriebswelle (3) zugeordnet ist.Mechanical brake according to claim 2, 7 or 8, wherein the axial disengagement mechanism ( 4 ), the drive shaft ( 2 ) is assigned, at a smaller radius to the longitudinal axis of the drive / output shaft ( 2 . 3 ) is arranged as the axial engagement mechanism ( 5 ), the output shaft ( 3 ) assigned.

Mechanische Bremse nach Anspruch 2, 7, 8 oder 9, wobei der axiale Ausrück- und/oder der Einrückmechanismus (4; 5) aus jeweils zwei Schaltringen (8, 9; 14, 15) mit schrägen Schaltflächen (10, 11; 16, 17) bestehen/besteht, die im Falle einer Drehmomenteinleitung über die Abtriebswelle (3) um einen Winkel (α) zueinander verstellbar sind.Mechanical brake according to claim 2, 7, 8 or 9, wherein the axial disengagement and / or the engagement mechanism ( 4 ; 5 ) from two switching rings ( 8th . 9 ; 14 . 15 ) with oblique buttons ( 10 . 11 ; 16 . 17 ) exist in the case of a torque input via the output shaft ( 3 ) are mutually adjustable by an angle (α).

Mechanische Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der axiale Ausrück- und/oder Einrückmechanismus (4, 5) Ausnehmungen (12, 18) mit schrägen Schaltflächen (10, 11; 16, 17) aufweisen/aufweist, wobei die Ausnehmungen (12) an den Schaltringen (8, 9) des antriebsseitigen Ausrückmechanismus' (4) und die Ausnehmungen (18) an den Schaltringen (14, 15) des abtriebsseitigen Einrückmechanismus' (5) eine unterschiedliche Steigung und/oder eine unterschiedliche Dimensionierung aufweisen.Mechanical brake according to one or more of the preceding claims, wherein the axial disengagement and / or engagement mechanism ( 4 . 5 ) Recesses ( 12 . 18 ) with oblique buttons ( 10 . 11 ; 16 . 17 ), wherein the recesses ( 12 ) at the Schaltringen ( 8th . 9 ) of the drive-side disengagement mechanism ( 4 ) and the recesses ( 18 ) at the Schaltringen ( 14 . 15 ) of the output side engagement mechanism (( 5 ) have a different pitch and / or a different dimensioning.

Mechanische Bremse nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei jeweils zwischen zwei Schaltflächen (10, 11; 16, 17) der Schaltringe (8, 9; 14, 15) ein Schaltelement (13, 19) angeordnet ist.Mechanical brake according to claim 9, 10 or 11, wherein in each case between two buttons ( 10 . 11 ; 16 . 17 ) of the shift rings ( 8th . 9 ; 14 . 15 ) a switching element ( 13 . 19 ) is arranged.

Bremse nach Anspruch 12, wobei es sich bei den Schaltelementen um Kugeln (13, 19), Rollen oder Nadeln handelt.Brake according to claim 12, wherein the switching elements are balls ( 13 . 19 ), Rolls or needles.

Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser der Kugeln (13) zwischen den beiden Schaltringen (8, 9) des Ausrückmechanismus' (4) von dem Durchmesser der Kugeln (19), die zwischen den Schaltringen (14, 15) des Einrück-mechanismus' (5) angeordnet sind, verschieden ist.Brake after one or more of the above claim, wherein the diameter of the balls ( 13 ) between the two switching rings ( 8th . 9 ) of the disengagement mechanism ( 4 ) of the diameter of the balls ( 19 ), which between the Schaltringen ( 14 . 15 ) of the engagement mechanism ( 5 ), is different.

Verwendung der in zumindest einem der Ansprüche 1–14 beschriebenen Bremse (1) für den Einsatz als Drehmomentsperre in einem Stellantrieb (29).Use of the brake described in at least one of claims 1-14 ( 1 ) for use as a torque lock in an actuator ( 29 ).