DE3311225A1

DE3311225A1 - Kupplung oder bremse fuer zwei relativ gegeneinander drehbare bauelemente

Info

Publication number: DE3311225A1
Application number: DE19833311225
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. 3015 Wennigsen Kedzierski
Original assignee: Wabco Westinghouse Steuerungstechnik & Co 3000 Hannover GmbH; Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE3311225C2

Description

Kupplung oder Bremse für zwei relativ gegeneinander dreh-
bare Bauelemente Die Erfindung betrifft eine Kupplung oder Bremse für zwei koaxial zueinander angeordnete und relativ gegeneinander drehbare Bauelemente gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Einrichtung wird beispielsweise zum Abbremsen und/oder Festsetzen des Kolbens eines Positionierunqs-Zylinders verwendet, bei dem die axiale Verschiebung des Kolbens mittels eines Spindeltriebes in eine Drehbewegung der Spindelwelle umgesetzt wird. Der Kolben des Positionierungs-7.ylinders wird dahei mittelbar durch das Abbremsen und/oder Festsetzen der Spindelwelle abgebremst oder festgesetzt. Bei Einrichtungen dieser Art zum Abbremsen (Bremsen) und/oder Festsetzen (Kuppeln) ist ein bewegbares Kupplungs- oder Bremsglied erforderlich, dessen Bewegung wiederum eine entsprechende Lagerung bzw.
Führung erfordert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung oder Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Verwendung einfacher Mittel eine weitgehend verschleißfreie Führung bzw. Lagerung der beweglichen Teile aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß nur vergleichsweise einfache Lager- bzw. Führungsmittel für die Membran erforderlich sind. Bei der Betätigung der Kupplung oder Bremse, d.h. bei einer Bewegung der Kupplungs- oder Bremsteile aufeinander zu oder voneinander weg ist eine zusätzliche Führung des beweglichen Kupplungs- oder Bremsteils nicht erforderlich, da es sich als Teil der Membran gegenüber dem eingespannten oder befestigten Teil der Membran geführt bewegen kann. Die Erfindung läßt sich vorteilhaft mit wenig aufwendigen Maßnahmen so ergänzen, daß eine sichere und schnelle Betätigung mittels eines Steuerdruckmittels möglich ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Bremse für eine in einem Lagergehäuse 1, 7 angeordnete Welle 10. Die Welle 10 ist in nicht dargestellter Weise axial festgelegt und mit zwei Lagern 21 und 8 um die Achse 11 drehbar gelagert.
Die abgestuft ausgebildete Welle 10 ist mit ihrem dünneren Teil 20 mittels des Lagers 21 in einer Bohrung 19 eines Gehäuseteils 1 gelagert. Der dickere Teil 12 der Welle 10 ist mittels des Lagers 8 in einer Bohrung 13 eines Gehäuseteils 7 gelagert. An ihrer Abstufung weist die Welle 10 eine konische Reibfläche 9 auf.
An der Verbindungsstelle der beiden koaxial zur Welle 10 angeordneten Gehäuseteile 1 und 7 weist das Gehäuseteil 1 eine Nut 15 auf, in der ein O-Ring 4 angeordnet ist.
Eine Abstufung 14 des Gehäuseteils 7 bildet mit einer Wandfläche des Gehäuseteils 1 eine weitere Nut, in der ein weiterer O-Ring 6 angeordnet ist. Zwischen den 0-Ringen 4 und 6 ist der äußere Rand 5 einer koaxial zu der Welle 10 angeordneten ringförmigen Membran 24 eingespannt.
Die Membran 24 ist an ihrem inneren1 der Welle 10 zuqewandten und nicht mit dem Gehäuseteil 1 verbundenen Rand mit einem Bremsteil 22 versehen, das die Welle 10 umgibt und seinerseits auf seiner der Welle 10 zugewandten Seite eine der Reibfläche 9 zugeordnete konische Reibfläche 18 aufweist. Das Bremsteil 22 mit der konischen Reibfläche 18 sowie die Abstufung der Welle 10 mit der konischen Reibfläche 9 bilden die beiden Bremsteile einer Bremse, mit der die Welle 10 gegenüber den Gehäuseteilen 1 und 7 abbremsbar und festsetzbar ist. In der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage sind die beiden Reibflächen 18 und 9 voneinander entfernt angeordnet. Erst bei einer axialen Bewegung des Bremsteils 22 der Membran 24 auf die Abstufung (konische Reibfläche 9) der Welle 10 zu kommen Hiebeiden Reibflächen 18 und 9 zur Anlage. Dies bedeutet dann, daß auf' die sich drehende Welle 10 ein Bremsmoment ausgeübt wird. Um das Bremsteil 22 in der erwähnten Weise axial bewegen zu können, ist die Membran 24 elastisch ausgebildet. Die Membran 24 kann sich also durchbiegen bzw. so dehnen, daß ihr innerer Teil das Bremsteil 22 mitnehmen und eine Bremsbetätigungs Kraft auf das Bremsteil 22 ausüben kann. Bei der beschriebenen Bewegung des Bremsteils 22 auf die Abstufung der Welle 10 zu ergibt sich in vorteilhafter Weise automatisch eine Zentrierung der beiden Bremsteile. Zugleich weisen die konischen Reibflächen eine relativ große Fläche bei gegebenen Durchmesser auf.
Zur Betätigung des Bremsteils 22 ist eine ringförmige Druckmittelkammer 16 vorgesehen, die auf der dem dünneren Teil 20 der Welle 10 zugewandten Seite der druckdicht ausgebildeten Membran 24 liegt. Die von dem Gehäuseteil 1, der Membran 24 und dem druckdicht an der Membran 24 befestigten Bremsteil 22 begrenzte ringförmige Druckmittelkammer 16 ist an ihrem äußeren Teil mittels der O-Ringe 4 und 6 gegen das Gehäuseteil 7 und die Atmosphäre abgedichtet. An ihrem inneren Teil ist die Druckmittelkammer 16 mittels eines weiteren 0-Ringes 23 gegen das Bremsteil 22 und gegen die Bohrung 19 des Gehäuseteils 1 abgedichtet. Der weitere O-Ring 23 liegt zwischen dem Bremsteil 22 und -einer Abstufung 17 des Gehäuseteils 1.
Die von dem O-Ring 23 gebildete Dichtung ist so ausgebildet, daß die Druckmittelkammer 16 auch bei einer axialen Bewegung des Bremsteils 22 abgedichtet ist.
Bei einer solchen Bewegung kann das Gehäuseteil 1 und/ oder das Bremsteil 22 sinngemäß abgedichtet auf dem weiteren O-Ring 23 abrollen oder gleiten.
Um die Druckmittelkammer 16 mit einem Druckmittel wie z.B. Druckluft beaufschlagen zu können, ist eine Bohrung 3 im Gehäuseteil 1 vorgesehen, die die Druckmittelkammer 16 mit einem ebenfalls im Gehäuseteil 1 angeordneten Druckmittelanschluß 2 verbindet. Bei der Beaufschlagung der-Druckmittelkammer 16 mit Druckluft wird.
die Membran 24 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt.
Da der äußere, an den Gehäuseteilen 1 und 7,befestigte Rand 5 der Membran 24 axial festgelegt ist, wird eine solche Druckbeaufschlagung der Membran 24 bewirken, daß sich der innere Teil der Membran 24 axial auf die Abstufung (konische Reibfläche 9) der Welle 10 zu bewegt.
Wenn wie im dargestellten Beispiel die Membran 24 vorteilhaft aus Stahlblech besteht, dann ist es weiterhin vorteilhaft, daß sich die Membran 24 bei einer axialen Bewegung des Bremsteils 22 auf die Abstufung der Welle 10 zu auch in radialer Richtung etwas nach innen zu bewegen kann. Sie gleitet bzw. rollt dann sinngemäß auf den beiden O-Ringen 4 und 6,um die axiale Bewegung des Bremsteils 22 ohne eine wesentliche Dehnung der Membran 24 ausgleichen zu können. Die auf diese Weise mittels Druckmittelbeaufschlagung gewölbte Membran 24 weist aufgrund ihrer elastischen Verformung eine relativ große Rückstell kraft auf. Dies bedeutet, daß nach einer Entlüftung der Druckmittelkammer 16 die Membran 24 sich selbstätig zurückstellt und die Bremse 18, 9 löst.
Die Membran 24 kann vorteilhaft mit dem Bremsteil 22 einstückig ausgebildet sein. Die Reibflächen 18 und 9 können je nach Betriebsweise mit verschiedenen Belägen belegt sein. Es ist jedoch auch die direkte metallische Anlage des z.B. metallischen Bremsteils 22 an der metallischen Welle 10 möglich.
Man erkennt, daß die beschriebene Bremse auch als Kupplung zwischen der Welle 10 und dem Gehäuse 1,7 dienen kann. Zu diesem Zweck können die Flächen 18 und 9 z.B.
je mit einer Verzahnung versehen werden.
Auch bei einer solchen Anwendung der Erfindung als Kupplung ist es von Vorteil, daß die zur Betätigung der Kupplung erforderliche axiale Bewegung des dann als Kupplungsteil ausaebildeten Teils 22 von der Elastizität der Membran 24 aufgefanaen wird.
Im übrigen ist es prinzipiell unerheblich, ob die Membran mit ihrem äußeren Rand oder mit ihrem inneren Rand an einem der relativ zueinander drehbaren Bauelemente befestigt ist. Die Membran kann aus im wesentlichen radial verlaufenden Elementen gebildet sein, wenn sie nicht druckdicht ausgebildet sein muß und andere Betätigungsmittel z.B. Betätigungskolben oder Magnete vorgesehen sind. In einem solchen Fall kann die Membran u.U. auch aus strahlenförmig angeordneten elastischen Elementen bestehen, die an ihrem einen Ende (außen oder innen) an einem der relativ gegeneinander drehbaren Bauelemente befestigt sind und an ihrem anderen Ende Bremsteile bzw. Kupplungsteile aufweisen.

Claims

Patentansprüche oderoder der Bremse für zwei koaxial zueinander angeordnete und relativ gegeneinander drehbare Bauelemente, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) es ist eine koaxial zu den Bauelementen (1,7,10) angeordnete elastische Membran (24) vorgesehen, die mit ihrem äußeren ( 5) oder inneren Rand oder Teilstück an einem der Bauelemente (1,7) befestigt ist; b) an dem nicht mit dem einen Bauelement (1,7) befestigten Rand oder Teilstück der Membran (24) ist ein erstes Kupplungs- oder Bremsteil (22) angeordnet; c) das nicht in der erwähnten Weise mit der Membran (2-4) verbundene Bauelement (10) weist ein dem ersten Kupplungs- oder Bremsteil (22) zugeordnetes zweites Kupplungs- oder Bremsteil (9) auf; d) die,Kupplungs- oder Bremsteile (9,22) sind so ausgebildet und so angeordnet, daß sie bei einer axialen Bewegung des das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) tragenden Teils der Membran (24) in Eingriff bzw. zur Anlage bringbar sind; d) es sind Betätigungsmittel (16) zum Antrieb des das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) tragenden Teils der Membran (24) in axialer Richtung vorgesehen.
2. Kupplung oder Bremse nach Anspruche 1, dadurch aekennzeichnet, daß die Mittel zur Befestigung der Membran (24) an dem einen Bauelement (1,7) elastisch so ausgebildet sind, daß bei einer axialen Bewegung des ersten Kupplungs-oder Bremsteils (22) die Membran (24) im Bereich der Befestigung (4,6) radial bewegbar ist.
3. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß die Mittel (4,6) zur Befestigung der Membran (24) an dem einen Bauelement (1,7) zwei konzentrisch zur Membran angeordnete elastische Elemente (4,6) aufweisen, zwischen denen die Membran eingespannt ist.
4. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß die Membran (24) aus Stahlblech besteht.
5, Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) und das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) einstückig ausgebildet sind.
6. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, qekennzeichnet durch folgeende Merkmale: a) die Membran (24) ist druckdicht ausgebildet und an dem einen Bauelement (1,7) druckdicht befestigt; b) der das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) aufweisende Teil der Membran (24) oder das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) ist druckdicht gegenüber dem einen Bauelement (1,7) geführt; c) die Membran (24) und das Bauelement (1,7), an dem die Membran (24) befestigt ist, bilden eine Druck- mittelkammer(16),die über einen Drucz it-telanschlu2 (2) derart mit einem Steuerdruckmittel beaufschlagbar ist, daß der das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) aufweisende Teil der Membran (24) durch Erhöhung oder Verringerung des Druckes des Steuerdruckmittels axial bewegbar ist.
7. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 3, dadurch qekennzeichnet, daß die elastischen Elemente aus druckdicht angeordneten O-Ringen (4,6) bestehen.
8. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 6, dadurch sekennzeichnet, daß zur druckdichten Führung des das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) aufweisenden Teils der Membran (24) bzw. des ersten Kupplungs- oder Bremsteils (22) selbst gegenüber dem einen Bauelement (1,7) ein zwischen den erwähnten Teilen (1,7,24) angeordneter O-Ring (23) vorgesehen ist.
9. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Eingriff oder zur gegenseitigen Anlage bringbaren Oberflächen(9,18) beider Kupplungs- oder Bremsteile (22) konisch ausgebildet sind.
10. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) und/oder die Mittel (4,6) zur Befestigung der Membran (24) an dem einen Bauelement (1,7) elastisch so ausgebildet sind, daß das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) gegen eine Rückstellkraft axial bewegbar ist.
11. Kupplung oder Bremse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folqenden Merkmale: a) die Membran (24) ist ringförmig ausgebildet und mit ihrem äußeren Rand (5) an dem einen Bauelement (1,7) befestigt; b) das andere Bauelement (10) ist als Welle ausgebildet, die durch die Membran (24) hindurchgeführt ist; c) das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) ist am inneren Rand der Membran (24) so angeordnet , daß es die Welle (10) umgibt.
12. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 11, dadurch sekennzeichnet, daß ein das erste Kupplungs- oder Bremsteil (22) umgebender O-Ring (23) vorgesehen ist, der zur druckdichten Führung des ersten Kupplungs- oder Bremsteils (22) gegenüber dem mit der Membran (24) verbundenen Bauelement (1,7) vorgesehen ist.