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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft eine mechanische Bremseinrichtung,
die zum Verzögern
von sich bewegenden Körpern
eingesetzt wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Im Allgemeinen benötigen alle
Bremsen, unabhängig
davon, ob es sich um mechanisch angetriebene, elektromagnetische
oder elektromagnetisch hydraulische Vorrichtungen handelt, ziemlich
komplizierte energieverbrauchende Krafterzeuger. Zum Beispiel benötigt die
vorliegende, im Ruhezustand angelegte Bremse zusätzliche Krafterzeuger, welche die äußere Kraft
zum Lösen
der im Ruhezustand angelegten Bremse liefern. Führen wir die elektromagnetische
gekuppelte Bremse als weiteres Beispiel an, so wird für die im
Ruhestand angelegte Bremse eine Federkraft zur Realisierung der
Bremsfunktion für sich
bewegende Körper
genutzt; wenn der Körper sich
fortbewegen oder sich drehen muss, muss der Elektromagnet erregt
sein, um eine elektromagnetische Kraft gegen die Federkraft zu erzeugen,
damit die im Ruhezustand angelegte Bremse gelöst wird.
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Eine angetrieben-gelöste Bremse
wurde im Patent der Vereinigten Staaten von Amerika mit der Patentnummer
US 2.783.861 offen gelegt,
bei dem sich der Verbindungsmechanismus außerhalb der Antriebskette befindet.
Speziell wird dargelegt: "Wenn
die Antriebswelle
11 die angetriebene Welle
12 gegen
eine Widerstandslast dreht, werden sowohl das angetriebene Element
17 als
auch das freibewegliche Bremselement
22 durch den Arm
16 in
eine neutrale oder ausgerichtete Position gebracht" und "Neben dem angetriebenen
Element
17 ist ein freibewegliches Bremselement
22 mit
einer Vielzahl von Umfangsnuten
23 ausgebildet", "Das angetriebene Element
17 und
das freibewegliche Bremselement
22 ist jeweils mit drei
gegenüberliegenden
in Radialrichtung verlaufenden V-förmigen Vertiefungen mit gleichem
Abstand ausgebildet ..., wobei die Anordnung so ist, dass deren
Ausrichtung direkt erfolgt" und
die Brems- und die Bremslösefunktion
sowie die Kraft- bzw. die Drehmomentübertragung sind direkt realisiert.
Die Realisierung der Brems- oder Bremslösefunktion mit dem Antriebselement
14 gegen
das angetriebene Element
17 erfordert eine Antriebskraftquelle.
Diese Struktur ist offensichtlich keine elastische Verbindung, sondern
eine starre Verbindung. Wobei ein Kugelkäfig
29 und ein Wälzlager
28 und
die oben erwähnten
V-förmigen schrägen Rampen
26 und
27 nur
eine Rolle in Bezug auf die zunehmende Kraft spielen und an der
Kraft- bzw. der Drehmomentübertragung
nicht beteiligt sind.
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In einem anderen US-Patent mit der
Nr. 3,994,976 wurde "Ein
selbsttätig
betätigter
Mechanismus zur Bremsung eines angetriebenen Elementes nach Aussetzung
des dazu gehörigen
Antriebes" offen
gelegt, bei dem "die
selbsttätig
betätigten Bremsmittel
ein Bremselement 50 umfassen, das eine Bohrung mit einer
Spiralnut 51 aufweist, die über die Gewindeausführung mit
der spiralförmigen
Stegfläche
oder den Gewindegängen 29 an
der Gewindebuchse 25 in Eingriff gebracht wurde. "Der Mechanismus hat
ein Bremselement, das mit einer Antriebsachse verbunden ist". Darüber hinaus: "An seiner Oberseite
hat das Bremselement 50 ein Paar diametral angeordneter
Löcher 60,
die gleitend ein Paar Stifte 61 aufnehmen, wobei die anderen
Enden der Stifte 61 in das Antriebselement 31 gedrückt sind
..." Die Brems-
und die Bremslösefimktion
sind am Mechanismus durch den spvalförmigen Eingriff zwischen dem
Bremselement und der Gewindebuchse realisiert. Der Mechanismus ist
offensichtlich keine elastische Verbindung, sondern ebenfalls eine
starre Verbindung. Er hat eine komplexe Struktur und eine äußere Kraftquelle
ist für
die Umsetzung der Brems- und der Bremslösefunktion erforderlich.
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Am 26. April 1989 wurde im Patentblatt
für chinesische
Erfindungen (Gazette of Patent for Chinese Invention) ein Patent
mit der Anmeldungsnummer 87102097 offen gelegt, das den Titel "Bremseinrichtung
unter Nutzung der von der Trägheitskrafr umgewandelten
Bremskrafr" trägt. Darin
umfasst die Bremseinrichtung einen zusätzlichen Krafterzeuger, Servomechanismus,
Bremsmechanismus und Verstärkungsmechanismus
und die von der Trägheitskraft
umgewandelte äußere Hauptbremskraft
führt zum
Verzögern
eines sich bewegenden Körpers.
Diese Einrichtung weist die Merkmale kurze Bremszeit, schnelles
Lösen der
Bremse sowie Betriebszuverlässigkeit
auf, erfordert jedoch immer noch einen zusätzlichen Krafterzeuger, um
eine Bremsbetätigungskraft
im normalen kinematischen Zustand bereitzustellen und eine gewisse
Energiemenge wird beim Betrieb des zusätzlichen Krafterzeugers verbraucht.
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Im US-Patent Nr. 1,808,008 wird ein
Bremsmechanismus offen gelegt, bei dem einerseits die Bremsfunktion
aufgehoben wird, wenn ein Antriebselement ein angetriebenes Element
dreht und andererseits eine Bremsfunktion realisiert wird, wenn
das Antriebselement abgeschaltet wird.
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Angesichts der vorherigen Tatsachen
ist die Erfindung die Weiterentwicklung und wichtigste Verbesserung
der gegenwärtigen
Technologie, einschließlich
des oben erwähnten
Patentes, in dem eine Einrichtung mit kompakter Struktur vorgeschlagen
wird, mit dem sich eine Bremsfunktion bzw. Bremslösefunktion
im Normalbetrieb bzw. Ruhezustand ohne zusätzliche Energie realisieren
lässt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Einrichtungseinheit vorzuschlagen, welche die
Bremsfunktion oder Bremslösefunktion
umsetzen kann und dafür
die sich ergebende Relativbewegung im Zeitraum nach dem Start und
Ende der Übertragung
zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element nutzt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Einrichtung zur Umsetzung einer Bremsfunktion
oder Bremslösefunktion
vorzuschlagen, welche die konkav-konvexe Passfläche des Verbindungsmechanismus
zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element einsetzt.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Zuerst soll erläutert werden, dass die Beschreibung
zur kurzen, klaren und zweckmäßigen Illustration
des Inhaltes der Erfindung terminologische Begriffe wie "Antriebselement", "angetriebenes Element", "eine erste Richtungsbewegung", "eine zweite Richtungsbewegung" etc. verwendet,
deren Bedeutungen im Folgenden aufgezeigt werden.
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"Antriebselement" und "angetriebenes Element". Das Antriebselement
und das angetriebene Element sind die Elemente, die benutzt werden,
um die Verbindung mit der Erfindung der Bremse in der Einrichtung
herzustellen, welche die Erfindung der Bremse anwendet; bezüglich der
Kraftübertragungsbeziehung
ist das Antriebselement auf der Antriebsseite angeordnet und das
angetriebene Element ist auf der angetriebenen Seite angeordnet.
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"Eine
erste Richtungsbewegung" dient
zur Angabe der gemeinsamen Bewegung, die vom Antriebselement ausgeführt wird,
um das angetriebene Element wirksam werden lassen, und auch zum Zeigen
der gemeinsamen Bewegung, die von dem Antriebselement und dem Antriebsblock
ausgeführt wird.
Eine erste Richtungsbewegung wird kurz als gemeinsame Bewegung bezeichnet.
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"Eine
zweite Richtungs-Relativverschiebung" dient zur Angabe der Relativverschiebung,
die der Antriebsblock oder das Bremsteil relativ zur Reibungsfläche am feststehenden
Sitz ausführt,
oder zur Angabe der Relativverschiebung für die Einrück- oder Ausrückbewegung
relativ zum angetriebenen Element oder Bewegungsblock, d. h. die
Relativbewegungs-Verschiebung zur Realisierung der Brems- oder Bremslösefunktion.
Deshalb wird auch eine zweite Richtungs-Relativbewegung als die
Relativverschiebung der Einrück-
oder Ausrückbewegung vorgestellt.
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Die obigen Aufgaben werden durch
die mechanische Baugruppe nach Anspruch 1 realisiert. Weitere bevorzugte
Ausführungsformen
werden in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Bei der Bremse kann die Reibungsfläche am feststehenden
Sitz dementsprechend eine konische Fläche, eine flache Fläche oder
eine zylindrische Fläche
sein.
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Das vorherige Konzeptionsprogramm
und die anderen Aufgaben und Vorteile werden im Weiteren durch den
relativen Bezug auf die zur Illustration der Ausführungsform
beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung der ersten Ausführungsform der Erfindung längs der Schnittlinie
A-A in 2, welche die
Struktur des Gleitstiftes, des Gleitloches und der Verbindungsstange
veranschaulicht;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung längs der
in 1 angegebenen Schnittlinie
B-B.
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3 ist
ein Achsenschnitt des Kraftschaltmechanismus;
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4 ist
eine Querschnittsdarstellung längs der
in 3 angegebenen Schnittlinie
G-G.
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5 ist
eine Explosionsdarstellung der konkav-konvexen Passfläche des
Bewegungsblockes und Antriebsblockes;
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
zwar längs
der Schnittlinie C-C in 7;
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7 ist
eine Querschnittsdarstellung längs der
in 6 angegebenen Schnittlinie
D-D.
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8 ist
eine Querschnittsdarstellung des Kompensationssystems längs der
in 6 angegebenen Schnittlinie
E-E;
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9 ist
eine Querschnittsdarstellung des Kompensationssystems längs der
in 6 angegebenen Schnittlinie
F-F;
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10 ist
ein Achsenschnitt der dritten Ausführungsform der Erfindung;
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11 ist
eine Draufsicht der im Reduktionsgetriebe angewandten Erfindung;
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12 ist
eine Querschnittsdarstellung längs
der in 11 angegebenen
Schnittlinie M-M;
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13 ist
eine Querschnittsdarstellung längs
der in 11 angegebenen
Schnittlinie N-N;
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14 ist
ein Achsenschnitt der fünften
Ausführungsform
der Erfindung;
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15 ist
ein Achsenschnitt der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
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16 ist
eine Querschnittsdarstellung der siebten Ausführungsform der Erfindung;
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17 ist
eine Querschnittsdarstellung längs
der in 16 angegebenen
Schnittlinie K-K.
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18 ist
eine Querschnittsdarstellung längs
der in 16 angegebenen
Schnittlinie H-H.
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19 ist
die achte Ausführungsform
der Erfindung;
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1 bis 5 veranschaulichen die erste Ausführungsform
der Erfindung.
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DIE BEVORZUGTE
REALISIERUNGSART DER ERFINDUNG
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1 bis 5 veranschaulichen die erste Ausführungsform
der Erfindung.
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Dies ist eine im Ruhezustand angelegte Bremse,
sie umfasst den feststehenden Sitz 1, das Bremsteil 2,
die Auslösefeder 3 und
den Kraftschaltmechanismus 4. Außerdem gibt es das angetriebene Element 9 und
das Antriebselement 11. Deren Struktur und Verbindungsbeziehung
ist wie folgt:
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Die Bremsbacke 6 ist am
feststehenden Sitz 1 montiert (die beiden Teile wurden
in einer Gesamteinheit vereint), die Bremsreibungsfläche 8 des Bremsteils 2 kann
eine flache Fläche
oder konische Fläche
sein, die mit der Reibungsfläche
der Bremsbacke 6 gekuppelt wird, um dadurch eine Brems- oder
Bremslösefunktion
zu realisieren. 2 zeigt
im Bremszustand den festen Kontaktzustand der Reibungsfläche der
Bremsbacke 6 mit der Reibungsfläche des Bremsteils.
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Am Bremsteil 2 sind das
längs der
Kreisbogenrichtung ausgeführte
Gleitloch 7 und die Achsbuchse 10 des angetriebenen
Elementes für
die Verbindung mit dem passiv angetriebenen Element 9 vorhanden;
das Gleitloch 7 hat längs
der Kreisbogenrichtung eine bestimmte Länge. Da das Bremsteil 2 und
die Achsbuchse 10 in einer Gesamteinheit vereint wurden,
wird deshalb, wenn das Bremsteil 2 und die Bremsbacke 6 mit
Hilfe eines festen Kontakts im Bremszustand sind, die Bremsfunktion
des passiv angetriebenen Elementes 9 über die Achsbuchse 10 realisiert
und durch eine Passung der Achsbuchse und des angetriebenen Elementes 9 wird
das Bremsteil 2 durch Gleiten längs der Axialrichtung relativ zum
angetriebenen Element 9 verschoben.
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Ein Ende der Verbindungsstange ist
am Bremsteil 2 montiert, die Feder 3 ist an diesem
Ende der Verbindungsstange montiert, ihre Federkraft wird am Bremsteil 2 ausgeübt. Wenn
die Bremse, über
die Wirkung der Feder 3, im Bremszustand ist, gibt das Bremsteil 2 einen
festen Kontakt zur Bremsbacke 6 vor (die Wirkungsweise
der Bremsbacke 6 und der Feder 20 werden nachher
angegeben).
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Der Kraftschaltmechanismus 4 umfasst
den Bewegungsblock 13, der mit dem Antriebselement 11 verbunden
ist und den Antriebsblock 14, der mit dem Bremsteil 2 befestigt
ist (siehe 3 bis 5). Die Kontaktfläche des
Bewegungsblockes 13 und Antriebsblockes 14 ist
die konkav-konvexe Passkontaktfläche 15 (ist
dem angetriebenen Element des Nockenmechanismus äquivalent, das ebenfalls eine Nockenfläche aufweist).
Wenn am Antriebsteil eine eingeprägte Kraft angreift, versetzt
es die Bewegungsverriegelung in Drehung, woraufhin das Nockensegment
sich zum Nocken des Antriebsblockes 14 bewegt und eine
Schubkraft am Antriebsblock 14 ausübt, was den Antriebsblock 14 in
eine Axialbewegung versetzt (wie durch den Pfeil in 5 dargestellt) und dadurch das angetriebene
Element 2 gegen die wirkende Kraft der Feder 3 bewegt,
um es nach außen
zu verschieben, mit der Folge, dass die Bremsreibungsfläche des
Bremsteils 2 von der Bremsbacke 6 getrennt wird
und die Bremse gelöst wird.
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Der Gleitstift 5 ist im
Gleitloch des Bremsteils 2 angeordnet, das eine Ende ist
mit dem Antriebselement 11 verbunden, das andere Ende passt
in den Bewegungsblock 13 des Kraftschaltmechanismus 4 (siehe 1). Der Gleitstift ist relativ
zum darin befindlichen Gleitloch verschiebbar. Durch die Verschiebung
des im Gleitloch 7 eingetauchten Gleitstiftes 5 wird
der Bewegungsblock 13 in Drehung versetzt, danach wird
das Bremsteil 2 angetrieben, um über den Antriebsblock 14 bewegt
zu werden.
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Die Erfindung realisiert die Bremslösefunktion
für die
im Ruhezustand angelegte Bremse, wobei das Verfahren, welches das
angetriebene Element 9 in normale Bewegung versetzt, folgendermaßen ist: Nachdem
das Antriebselement 11 durch ein aktives Element wie einen
Motor in Betrieb gesetzt wurde und sich zu bewegen beginnt, greift
am Antriebselement 11 eine eingeprägte Kraft an und es beginnt sich
dann zu drehen und verschiebt den Gleitstift 5 im Gleitloch 7.
Somit versetzt ein anderes Ende des Gleitstiftes 5 den
Bewegungsblock 13 des Kraftschaltmechanismus in Drehung,
dann übt
der Bewegungsblock 13 eine Schubkraft am Antriebsblock 14 aus,
um den Antriebsblock 14 zur Verschiebung des Bremsteils 2 nach
außen
zu benutzen und so allmählich
die Bremslösefunktion
zu realisieren. Solange die Bremslösefunktion noch nicht vollständig realisiert
wurde, wird das passiv angetriebene Element 9 weiter im
Ruhezustand gehalten. Nachdem der Gleitstift 5 an ein Ende
des Gleitloches 7 verschoben wurde, ist die Bremsfunktion
vollständig
aufgehoben. Momentan wirkt der Gleitstift 5 als Übernagungsachse
des Drehmomentes, um das Bremsteil 2 in Drehung zu versetzen,
dann beginnt das passive angetriebene Element 9 in der
Achsbuchse 10 des Bremsteils mit seiner normalen Bewegung.
Speziell die Nutzung der Vorlaufzeit zwischen der ersten Drehung des
Antriebselementes 11 und dem vorübergehenden Ruhezustand des
angetriebenen Elementes 9 durch die Verschiebung des Gleitstiftes
5 im Gleitloch 7, versetzt den Bewegungsblock 13 in
Drehung, so dass der Antriebsblock 14 das Bremsteil 2 nach
außen
verschieben und die Bremsfunktion aufheben kann. Nachdem die Bremsfunktion
vollständig
aufgehoben ist, bewegt sich das passiv angetriebene Element normal,
der Bewegungsblock 13 des Kraftschaltmechanismus dreht
sich durch die Wirkung des Gleitstiftes 5, wegen der Begrenzung
der Position des Gleitloches 7, stellt das konvexe Segment
am Bewegungsblock 13 den Kontakt mit dem konvexen Segment
zuverlässig
sicher, um den Bremslösezustand
zu halten.
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Das Verfahren zur Wiederherstellung
der Bremsfunktion der im Ruhezustand angelegten Bremse besteht,
falls die Bremsfunktion benötigt wird,
darin, die Energiequelle von der Antriebskomponente (wie einem Motor)
abzutrennen, wegen des Verlustes an eingeprägter Kraft wird das Antriebselement 11 wegen
des Gegendrehmomentes in Bezug auf die Bewegung verzögert, dann
macht der Gleitstift 5 in Bezug auf den Startvorgang eine
umgekehrte Verschiebung im Gleitloch 7, versetzt somit
den Bewegungsblock 13 in eine entsprechende Drehung in
der Gegenrichtung und verursacht, dass das konvexe Segment des Bewegungsblockes 13 sich
so lange zum konkaven Flächensegment
am Antriebsblock 14 verschiebt, bis die Schubkraft zwischen
dem Bewegungsblock und dem Antriebsblock aufgehoben wurde. Da die
Auslösefeder 3 am
Bremsteil 2 wirkt, wird deshalb das Bremsteil 2 von
der Feder 3 niedergehalten, um den Kontakt mit der Bremsbacke 6 herzustellen,
es tritt ein Reibungswiderstand auf, um die Bewegung des Bremsteils 2 zu
stoppen, das passiv angetriebene Element 9, das mit dem
Bremsteil 2 verbunden ist und die Achsbuchse 10 werden dementsprechend
verzögert,
d. h. die Bremsfunktion wird realisiert.
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Es ist daran zu erinnern, dass die
oben erwähnte
Beschreibung sich nur auf die Passsituation einer axialen Flanke
des Bewegungsblockes 13 bezieht, während der Bewegungsflächenabgleich
mit der Nockenwirkungsfläche
des Antriebsblockes 14 tatsächlich jedoch eine Passstruktur
des Bewegungsblockes 13 ist, die mit den zwei Antriebsblöcken 14 und 18,
entsprechend der Darstellung in 1 bis 5, ausgestattet ist (siehe
unterer Teil des Bewegungsblockes in 5).
Nicht nur das Bremsteil 2, sondern auch ein anderes Bremsteil 16 ist
in der Struktur vorhanden. Tatsächlich
muss das Bremsteil 16 nicht in dieser Ausführungsform
eingebaut sein, wie von der vorherigen Beschreibung bekannt sein
kann. Im Allgemeinen ist die Wirkung des Bremsteils 2 ausreichend.
Eine einfache Platte kann anstelle des Bremsteils 16 verwendet
werden, während
das andere Ende der Verbindungsstange 12 mit der Platte
verbunden werden kann. Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform
der Erfindung für
die Struktur mit dem Bremsteil 16 ausführlich beschrieben. (Eine andere
Kontaktfläche 19 des
Antriebsblockes 18 und die Auslösefeder 20 sind in 4 wie folgt dargestellt).
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Es ist außerdem daran zu erinnern, dass
die Verbindungsbeziehung des angetriebenen Elementes und Antriebselementes
in der Ausführungsform tatsächlich zu
einer elastischen Kupplung äquivalent ist.
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Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist
in 6 bis 9 dargestellt, wobei gleiche
oder ähnliche
Teile in der oben erwähnten
Ausführungsform
mit den gleichen Bezeichnungen ausgewiesen sind.
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Ein Bremsteil 16, das mit
dem Bremsteil 2 vergleichbar ist, ist auf der anderen Seite
der Bremsbacke 6 eingebaut, und die Bremsreibungsfläche des Bremsteils 16 dient
zum entsprechenden Kuppeln der anderen Flanke der Bremsbacke 6.
Das andere Ende des Bewegungsblockes 13 dient zum Einrichten
des Antriebsblockes 18, der mit dem Antriebsblock 14 vergleichbar
ist (siehe 4, 5), die konvex-konkave Kontaktfläche 19 des
Bewegungsblockes 13 und des Antriebsblockes 18 ist
zur Kontaktfläche 15 symmetrisch.
Eine Gleitfeder 17 ist zwischen der Achsbuchse des Bremsteils 16 und
der Achsbuchse des Bremsteils 2 eingebaut, um die zwei Elemente
gleichzeitig in ihre gemeinsame Bewegung zu versetzen bzw. zu stoppen,
und die zwei Bremsteile sind relativ zueinander längs der
Gleitfeder in Axialrichtung verschiebbar. Die zwei Enden der Verbindungsstange
sind jeweils mit dem Bremsteil 2 und dem Bremsteil 16 verbunden,
die Feder 3 ist am Bremsteil, und zwar am Ende der Verbindungsstange 12 am
Bremsteil 2 montiert, und die elastische Kraft der Feder
wirkt am Bremsteil 2. Eine zur Feder 3 symmetrische
Feder 20 kann am anderen Ende der Verbindungsstange 12 (siehe 2) montiert sein. Die Federkraft
der Feder wirkt am Bremsteil 16. Außerdem kann das andere Ende
der Verbindungsstange 12 auch am Bremsteil 16 befestigt
werden. Die Feder 3 wirkt über die Verbindungsstange 12 am Bremsteil 16 (siehe 7). Der Reibbelag ist auf
der Bremsreibungsfläche
des Bremsteils 2 und Bremsteils 16 aufgebracht;
für eine
gleichmäßige Wirkung müssen mindestens
zwei Gleitstifte 5 und entsprechende Gleitlöcher 7 vorhanden
sein und symmetrisch gleichmäßig verteilt
sein. Es gibt 6 Gleitlöcher 7 am
Bremsteil 2 der Ausführungsform
(siehe 6) und es gibt
6 entsprechende Gleitstifte 5, um eine gleichmäßige Wirkung
zu erreichen. Mindestens zwei Verbindungsstangen 12 sind
zum Verbinden der Bremsteile einzubauen und in symmetrischer Homogenität einzurichten.
Es gibt zwei Auslösefedern 3 in der
Ausführungsform
Zwei Auslösefedern 20 können entweder
eingesetzt oder nicht eingebaut werden.
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Das Betriebsverfahren zur Aufhebung
des Bremszustandes in der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist
wie folgt: Der Bewegungsblock 13 dreht sich gemäß der Drehung
des Gleitstiftes 5 beim Start des Antriebselementes auf
Grund der angreifenden eingeprägten
Kraft und übt
eine nach außen
gerichtete Schubkraft am Antriebsblock 14 und am Antriebsblock 18,
die an den zwei Enden angeordnet sind, aus, so dass das Bremsteil 2 und
das Bremsteil 16 sich gleichzeitig nach außen verschieben
können, um
von der Bremsbacke 6 abzuheben, wodurch die Bremslösefunktion
der im Ruhezustand angelegten Bremse realisiert wird und sich ein
Normalbetrieb des passiv angetriebenen Elementes ergibt. Wenn am Antriebselement
keine eingeprägte
Kraft mehr angreift, dreht sich der Bewegungsblock 13 in
entgegengesetzter Richtung gemäß der Bewegung
des Gleitstiftes 5, so dass sich das konvexe Flächensegment
des Bewegungsblockes zum konkaven Flächensegment bewegen kann, dies
hebt die Schubkraft auf, die Auslösefeder 3 und Auslösefeder 20 wirken
jeweils am Bremsteil 2 und Bremsteil 16, oder üben am Bremsteil 2 und
Bremsteil 16 durch die Auslösefeder 3 über die
Verbindungsstange gleichzeitig eine Kraft aus, bewegen somit die
zwei Bremsteile nach innen, um einen festen Kontakt mit der Bremsbacke 6 herzustellen
und somit die Bremsfunktion der im Ruhezustand angelegten Bremse
wiederherzustellen.
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Bei der Ausführungsform 2 können sowohl das
Bremsteil 2 als auch das Bremsteil 16 durch die Scheibe 21 zusammengesetzt
sein, die Innenzähne aufweist,
und das Kernstück 22,
das Bremskompensationssystem 23 und eine Gleitfeder 24,
mit Hilfe derer die Scheibe und das Kernstück gleichzeitig bewegt bzw.
gestoppt werden können,
sind zwischen der Scheibe 21 und dem Kernstück 22 eingebaut;
die Gleitfeder 24 wird außerdem eingesetzt, um das Gleichgewicht
der Montagestruktur der Scheibe längs des Kernstückes sicherzustellen.
Bei der Ausführungsform
wird das Bremskompensationssystem am Bremsteil 2 und am
Bremsteil 16 symmetrisch eingebaut. Die Bremsbacke 6 hat
eine Doppelplattenstruktur, eine Gleitverbindung wird durch den Tragschaft 30 erreicht,
außerdem
wird in der Doppelplatten-Bremsbacke 6 auch eine innere
Zwischenscheibe 29 an der Verbindungsstange 12 eingebaut, um
die Reibungskraft beim Bremsen zu erhöhen. Das Bremskompensationssystem
ist eine verbesserte Zahnringstruktur, d. h.: Der Zahnring 26 ist
in den Innenkreis der Scheibe 21 eingebaut, der Zahnblock 25 ist
auf dem Kreis des Kernstückes 22 eingerichtet (siehe 8, 9), die außen liegenden Zähne des Zahnblockes 25 weisen
eine Passung mit dem Zahnring 26 auf, die nach außen gewandte
Seite von jedem Zahn ist eine Schräge und die nach innen gewandte
Seite ist eine vertikale Ebene senkrecht zur Achse der Antriebswelle.
Der Zahnring 26 und der Zahnblock 25 können bezüglich der
Flanken passend zueinander ausgeführt sein, die Feder 28 ist
im untersten Teil der Gleitfeder 24 eingebaut, die Gleitfeder 24 lässt sich
durch eine Schraube einstellen, die Scheibe 21 und das
Kernstück 22 lassen
sich zur Ausführung
der manuellen Einstellung des Reibungsabstandes so justieren, dass
sie sich längs
des Gewindes drehen. Der Zahnblock 25 wird in der Nut 27 eingerichtet,
die um die Kreisrichtung im Kernstück 22 ausgebildet
ist, und die auf den Zahnblock 25 wirkende Feder 27a ist
im untersten Teil der Nut 27 eingebaut (siehe 8). Die Zahnblöcke 25 sind in
Form von Paaren vorhanden; es gibt vier Paare mit insgesamt acht
Blöcken
in der Ausführungsform,
bei der ein Teil von ihnen teilweise gleichmäßig in Paaren angeordnet ist
(vier Paare in der Ausführungsform, die
in 6 nicht geschwärzt sind)
und einen vollständigen
Kontakt hat (siehe 8).
Außerdem
Blöcke,
die gleichartig in Paaren angeordnet sind (vier geschwärzte in 6) und teilweisen Kontakt
haben (siehe 9). Bei
vollständigem
Kontakt liegt der Betriebszustand vor, d. h. wenn das Kernstück des Bremsteils
durch den Kraftschaltmechanismus angetrieben wird und sich nach
außen
verschiebt, ist die Scheibe so justiert, dass sie sich nach außen verschiebt
und die Bremsfunktion aufhebt. Nachdem die Schubkraft des Kraftschaltmechanismus
weggenommen wurde, stellt die auf das Kernstück wirkende Auslösefeder
einen festen Kontakt zwischen der Scheibe und der Bremsbacke her,
um die Bremsfunktion zu realisieren. Der Zahnblock, der Zähne mit
teilweisem Kontakt aufweist, ist sozusagen im Kompensationszustand;
nachdem der Reibbelag der Scheibe bis zu einem gewissen Ausmaß verschlissen
ist, macht das Kernstück 22,
unter der Wirkung des Antriebsblockes, in Bezug auf die Scheibe 21 eine
Relativbewegung nach außen,
der Zahnblock 25 verschiebt sich gegen die Wirkung der
Feder 27a in der Nut nach unten und die Zähne am Block
gleiten in den nächsten
Zahnring der Scheibe, d. h. um in vollständigem Kontakt zu sein ist
zum Betriebszustand überzugehen
und der Zahnblock, der ursprünglich
in vollständigem
Kontakt war, wechselt dann in den Kompensationszustand der Zähne mit
teilweisem Kontakt.
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Es ist zu betonen, dass das Kompensationssystem 23 in
der Ausführungsform
2 in anderen Bremsen eingesetzt werden kann, die Scheiben-Bremsteile
gemäß dieses
Prinzips haben, wie die Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsformen 3, 4, 5, 6.
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Die Ausführungsform 3 der Erfindung
ist in 10 dargestellt.
Wie zuvor sind die gleichen oder ähnlichen Teile zu den oben
erwähnten
Ausführungsformen
mit den gleichen Bezeichnungen ausgewiesen.
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10 ist
die Querschnittsdarstellung der axialen Struktur der Ausführungsform.
Die Ausführungsform
ist eine Variante, die auf der oben erwähnten Ausführungsform basiert. Bei ihr
umfasst der feststehende Sitz drei Verbindungsachsen 31 und
zwei Seitenplatten 32, die mit den beiden Enden der drei Achsen
verbunden sind. Die Bremsbacke 6 besteht aus zwei einzelnen
Scheiben 33, beide sind an der Verbindungsachse 31 gesichert,
das Bremsteil 2 und das Bremsteil 16 und die zwei
einzelnen Scheiben 33 konespondieren mit den zwei einzelnen
Scheiben 33 der Bremsbacke 6. Zwischen dem Bremsteil 2 und dem
Bremsteil 16 befinden sich zwei einzelne Scheiben 33,
die Bremsbacke 34 ist mit der Verbindungsachse 31 verbunden
und längs
der Achse verschiebbar; auf der Seitenfläche der Bremsbacke 34 sind das
koaxiale innere Servoscheiben-Bremsteil 35, das Bremsteil,
die Bremsbacke und die Reibungsfläche des inneren Servoscheibe-Bremsteils
in gegenseitiger Eins-zu-Eins-Entsprechung gekuppelt. Somit verwendet
die Mehrplatten-Zweischeibenstruktur das Antriebsteil 11 als
Zwischenrad. Bei der Ausführungsform
ist das Zwischenrad das Antriebszahnrad 36, das zwischen
den zwei einzelnen Scheiben 33 eingebaut ist und auf der
Achse 37 einen passenden Sitz hat. Die Achse 37 ist
das passiv angetriebene Element 9 und spielt eine Rolle
bei der Verbindung, und zwar als Verbindungsstange 12 des
Bremsteils. Der Gleitstift 5 ist durch das Antriebszahnrad 36,
die Bremsbacken 2, 16 und das innere Servoscheiben-Bremsteil 35 gesteckt,
seine beiden Enden befinden sich jeweils in den Gleitlöchern des
Bremsteils 2 und des Bremsteils 16. Das Gleitloch 7 kann
auch abgeändert
werden, damit die Kupplung mit dem Gleitstift 5 passend
ausgeführt
ist, und das Gleitloch 7 ist am Antriebszahnrad 36 vorzusehen.
Die Feder 3 und die Feder 20 sind an den beiden
Enden der Achse 37 montiert; der Bewegungsblock 13 im
Kraftschaltmechanismus ist ein einzelnes Teil mit zwei Blöcken, das
jeweils mit den zwei Stirnflächen
des Antriebszahnrades 37 verbunden ist. Wenn der Antriebsblock 14 und
der Antriebsblock 18 eine Antriebsschubkraft am Bremsteil 2 und
am Bremsteil 16 ausüben, überwinden
die zwei Bremsteile 2 und 16 die wirkenden Kräften der
Auslösefedern 3a und 20a, um
sich nach außen
zu verschieben, so dass die Bremsbacke 34 das innere Servoscheiben-Bremsteil 35 in
einen gelösten
Zustand bringen kann, bei dem kein Druck wirkt und somit die Bremsfunktion
aufgehoben ist. Nachdem die Schubkraft der Antriebsblöcke 14 und 18 sich
aufgehoben haben, werden die zwei Auslösefedern wirksam, die Bremsteile 2 und 16 üben Druck
auf das innere Servoscheiben-Bremsteil 35 und die Bremsbacke 34 aus
und verschieben sie so lange nach innen, bis ein gegenseitiger fester Kontakt
hergestellt ist und die Bremsfunktion realisiert ist.
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Beim Lösen der Bremse in der Ausführungsform 3 kann,
wenn die wirkenden Kräfte
der Auslösefedern 3a und 20a gleich
sind, die Bewegung der Bremsteile 2, 16 einerseits
auf einen begrenzten Bereich und andererseits auch hinsichtlich
der Position mit Hilfe der Montage von kreisförmigen Elementen 39 eingeschränkt werden,
so dass sie eine begrenzte Bewegung machen können und sichergestellt wird, dass
die konkav-konvexe Fläche
des Bewegungsblockes 13 nicht die konvex-konkave Fläche des
Antriebsblockes 14 überstreichen
kann. Es werden keine vorzusehenden Gleitstifte und Gleitlöcher für die Realisierung
dieses Strukturtyps benötigt
und direkte Kraftübertragungen
werden durch den Bewegungsblock 13 und den Antriebsblock 14 ausgeführt. Genauso
wie bei der Beschreibung der Ausführungsform 1, kann
nur das Bremsteil 2 und kein Bremsteil 16 eingebaut
sein.
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Die vierte Ausführungsform ist in 11–13 dargestellt,
wobei die zu der oben erwähnten
Ausführungsform
gleichen oder ähnlichen Teile
mit den gleichen Bezeichnungen ausgewiesen sind.
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Diese Ausführungsform ist ein markantes Beispiel
der Anwendung der Ausführungsform
3 bei Reduktionsgetrieben; hinsichtlich des entsprechenden Verbindungsmechanismus,
siehe 11 bis 13. Die zwei Seitenplatten 32 sind
jeweils mit den zwei Innenwänden
des Reduziergetriebes verbunden, das Vorgelege 36, d. h.
das Antriebselement greift in das vordere Antriebszahnrad 38 ein
und das passive angetriebene Element ist die Getriebeabtriebswelle 37.
Was die Verbindungsachse 31 betrifft, sind die einzelne
Scheibe 33 und die Bremse 34 in den Zeichnungen
die gleichen wie bei der Ausführungsform 3 und
sollen hier nicht erneut beschrieben werden.
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Die fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in 14 dargestellt, in der die
zu der oben erwähnten
Ausführungsform
gleichen oder ähnlichen
Teile mit den gleichen Bezeichnungen ausgewiesen sind.
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Bei der Ausführungsform 5 sind
beide Reibungsflächen
des Bremsteils 2 und des feststehenden Sitzes 1 konische
Flächen.
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Der feststehende Sitz 1 ist
direkt an der Verkleidung (Außenmantel)
des angetriebenen Elementes 40 befestigt. Bei dem die konische
Scheibe 21 und das Kernstück 22 umfassenden
Bremsteil 2, das eine konische Reibungsfläche hat,
kommt das gleiche Kompensationssystem wie bei der Ausführungsform
2 zur Anwendung, d. h. die verbesserte Zahnringstruktur (nicht in
der Figur dargestellt). Ein Ende der Verbindungsstange 12 ist
mit einer inneren Losplatte 41 verbunden. Ein Lager 42 ist
zwischen dem Kraftschaltmechanismus 4 und der inneren Losplatte 41 montiert,
um die Reibungskraft des Kraftschaltmechanismus zu verringern. Die
verbleibenden Elemente umfassen das Antriebselement 11,
das angetriebene Element 9, den Gleitstift 5 und
die Feder 3; es ist nicht hier erforderlich, Einzelheiten
zu erläutern.
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Es folgen drei Beispiele von Bremsbaugruppen,
die nicht Teil der Erfindung sind, sondern hier für das Verständnis der
Hintergründe
mit aufgenommen wurden.
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Das erste Beispiel ist in 15 dargestellt, in der die
gleichen oder ähnlichen
Teile mit den gleichen Bezeichnungen ausgewiesen sind.
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Bei diesem Beispiel, bei dem die
Schwerkraft des Antriebselementes 11 und des angetriebenen Elementes 9 genutzt
wird (gezeigt ist der vertikale Einbau mit dem oben angeordneten
Antriebselement), wird diese jeweils als wirkende Kraft und Bremskraft
eingesetzt, um die Begrenzungsverschiebung des Kraftschaltmechanismus
einzuschränken. Ferner
wird keine Verbindungsstange benötigt.
Der feststehende Sitz wird außerdem
als das Kupplungselement der oberen Antriebselementverkleidung 43 und
der unteren Verkleidung 44 des angetriebenen Elementes
genommen. Ein Lager 42 ist zwischen dem Kraftschaltmechanismus 4 und
der Druckplatte 45 montiert. Ein Lager 46 wurde
jetzt zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element montiert,
um die Reibungskraft zu verringern. Das Bremsteil 2 umfasst
außerdem
die Scheibe 21 und das Kernstück 22, das oben erwähnte Kompensationssystem
kann zwischen der Scheibe 21 und dem Kernstück 22 eingesetzt
werden oder eine direkte Gewindepassung und Einstellung der Feder 47 und der
Feder 48 können
zur Anwendung kommen. Eine Schraube 49 ist an der Federnutposition
der Scheibe 21 angebracht. Nachdem das Reibungsteil verschlissen
ist, wird die Feder 47 durch die Schraube 49 nach
oben zur drehbaren Position gedrückt.
Somit kann der Reibungsspalt eingestellt werden.
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Das zweite Beispiel ist in 16 – 18 dargestellt. Bei diesem Beispiel werden
die wirkenden Teile, die gleich oder ähnlich sind, mit den gleichen
Bezeichnungen ausgewiesen.
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Die Struktur dieses Beispiels unterscheidet sich
von dem oben erwähnten
ersten Beispiel, bei dem der Kraftschaltmechanismus die eingeprägte Kraft
in eine Radialkraft gegen die wirkende Federkraft der Bremse umgewandelt
hat, um die Bremsfunktion aufzuheben. Der feststehende Sitz 1 kann an
der Verkleidung des angetriebenen Elementes befestigt sein und so
ausgelegt sein, dass er sich an anderen Positionen befestigen lässt. Die
Innenseite des feststehenden Sitzes 1 spielt eine Rolle
bezüglich
der Bremsbacke und ist in der Darstellung mit 6a bezeichnet.
Die zylindrische Fläche
auf der Bremsbacke 6a ist eine Bremsreibungsfläche und
wird als zylindrische Bremsfläche 50 bezeichnet.
Die Form des Bremsteils ist ein Hufblock 2a und er ist
am angetriebenen Element 9 mit Hilfe des Tragstiftes 51 gelagert. Die
Funktion des Bewegungsblockes 13a im Radialkraftschaltmechanismus 4a wird
durch das vordere Ende des Gleitstiftes 5a angesteuert.
Die wirkende Fläche
des Antriebsblockes 14a ist hier die Passfläche 53 und
wird direkt am Hufblock 2a befestigt. Der Antriebsblock 14a und
der Hufblock 2a können
außerdem
zu einer Gesamteinheit vereint werden, was bei dieser Ausführungsform
der Fall ist. Um die Antriebsreibung des Gleitstiftes 5a zu
verringern, ist ein Wälzkörper am
vorderen Ende von 5a eingebaut. Um die Erzeugung einer
Radialkraftkomponente zwischen dem Antriebselement 11 und
dem angetriebenen Element 9 zu vermeiden, wird ein Radialkraftschaltmechanismus 4a bevorzugt,
der in Bezug auf das Bewegungszentrum des bewegten Körpers gleichmäßig angeordnet
ist. Es wird bei dieser Ausführungsform
eine zweiteilige symmetrische Verteilung gewählt. Wenn am Antriebselement
eine eingeprägte
Kraft angreift, versetzt es den Gleitstift 5a in Bewegung,
an dem der Wälzkörper die
Passfläche niederhält (siehe 16), was eine nach unten
gerichtete Radialkraftkomponente gegen die wirkende Kraft der Feder 3a erzeugt,
so dass die Bremshufbacke 2a sich nach innen längs der
Radialrichtung verschieben kann und die Bremsfunktion der zylindrischen
Bremsfläche
aufhebt, wodurch das Antriebselement 11 und das angetriebene
Element 9 in den Normalbetrieb übergehen. Wenn am Antriebsteil 11 die
eingeprägte
Kraft nicht mehr angreift, macht der Gleitstift 5a in Bezug
auf die Passfläche 53 eine
umgekehrte Bewegung und stellt die Bremsfunktion mit Hilfe der wirkenden
Kraft der Feder 3a wieder her.
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Das dritte Beispiel ist in 19 dargestellt, in der das
Antriebselement das angetriebene Element in eine geradlinige Bewegung
versetzt (d. h. bezüglich
der Darstellung in eine Axialbewegung nach links oder rechts).
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Wie in 19 dargestellt
ist, sind das Bremsteil 2 und der Antriebsblock 14 zu
einer Gesamteinheit vereint, die zwei Bremsteile 2 sind
jeweils in der Nut von zwei Seitenwänden des angetriebenen Elementes 9 angeordnet,
der Bewegungsblock ist in der Nut zwischen dem Bremsteil 2 und dem
Antriebsblock 14 angeordnet, die Schräge des Antriebsblockes 14 passt
zur Schräge
des Bewegungsblockes 13, beide Enden der Feder 3 sind
mit der inneren Stirnseite des Antriebsblockes 14 verbunden,
der Reibbelag an der Außenseite
des Bremsteils 2 ist mit der Bremsreibungsfläche des feststehenden
Sitzes 1 gekuppelt. Wenn am Antriebselement 11 eine
eingeprägte
Kraft angreift und es eine geradlinige Bewegung ausführt, kann
wegen der Wirkung der Schräge
des Bewegungsblockes 13, der Antriebsblock 14 die
Feder 3 zusammendrücken
und sich nach innen verschieben, was bewirkt, dass das Bremsteil 2 und
die Bremsreibungsfläche
getrennt werden, wodurch die Bremsfunktion für das angetriebene Element 9 aufgehoben
wird und sich das angetriebene Element 9 so wie das Antriebselement 11 bewegt.
Wenn am Antriebselement 11 keine eingeprägte Kraft
mehr angreift, wird die Feder 3 wirksam, der Bewegungsblock 13 und
das Bremsteil 2 vereinen sich zu einer Gesamteinheit, um
sich von innen nach außen
zu verschieben, das Bremsteil 2 berührt die Bremsreibungsfläche und
somit wird die Bremsfunktion für
das angetriebene Element 9 realisiert.
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Die Bremse in der Erfindung führte einen Kraftschaltmechanismus
bei den verschiedenen entsprechenden Strukturen in der Ausführungsform
ein, welcher die eingeprägte
Kraft des Antriebselementes gegen die wirkende Kraft der Bremse
einsetzt, um die Bremsfunktion aufzuheben, so dass das passiv angetriebene
Element und das Antriebselement im Normalbetrieb gehalten werden.
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Im Vergleich zu vorhandenen Technologien hat
die Bremse der Erfindung bedeutende substanzielle Merkmale: Es muss
keine zusätzliche
energieverbrauchende Einrichtung eingebaut werden und die Struktur
ist einfach, im normalen Betriebsablauf ist sie Energie sparend,
zuverlässig
beim Bremsen und hat einen umfassenden Anwendungsbereich. Dies gilt
besonders beim Einsatz in Bergwerkausrüstungen, die Explosionsschutzanforderungen
unterliegen, da keine zusätzliche
energieverbrauchende Einrichtung (z. B. wie ein Elektromagnet etc.)
erforderlich ist und dies bei völlig
sicherer und zuverlässiger Arbeitsweise.
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Die Bremse der Erfindung wird enorme
Anwendungsaussichten im Bereich der Maschinenausrüstungen
für den
Bergbau, das Hüttenwesen,
die Hebeindustrie, das Bauwesen und die allgemeine Nutzung haben.