WO2009132796A1

WO2009132796A1 - Mechanical brake

Info

Publication number: WO2009132796A1
Application number: PCT/EP2009/002943
Authority: WO
Inventors: Tobias Wasser
Original assignee: Auma Rieser Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2009-11-05
Also published as: DE102008021105A1

Abstract

The invention relates to a mechanical brake (1) with an axial transposing mechanism (4) disposed on a drive shaft (2) and an axial transposing mechanism (5) disposed on a drive shaft (3). The two axial transposing mechanisms (4, 5) are constructed so that their transposing dissections are mutually opposite and that, when a torque is introduced over the drive shaft (2) and/or the drive shaft (3), the axial transposing mechanism (4), which is assigned to the drive shaft (2), has precedence over the axial displacement mechanism (5), which is assigned to the drive shaft (3).

Description

Mechanische Bremse Mechanical brake

Die Erfindung betrifft eine mechanische Bremse.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 field of actuators load torque locks are regularly used to allow unimpeded operation by means of rotary drive of a machine part in both directions, for example by means of a motor or a handwheel, while blocking retroactive torques of the driven part on the drive in both directions, without this an 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.Electric actuators for valves must be designed so that they can transmit high torques (30-500,000 Nm) at low speeds (4-180 rpm), whereby the transmitted torque must have high constancy at low angles of rotation.

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.In known actuators, the torque transmission between an electric motor and a valve via a reduction gear takes place. The reduction gear is necessary to convert the high speed of the electric motor to the desired highly constant output speed for operating the valve. As a reduction gear worm gears are preferably used, which are designed so that they have a self-locking. The advantage that can be effectively prevented by the intrinsic self-locking accidental and unwanted rotation of the drive shaft, is bought at the disadvantage that the overall efficiency is reduced.

Aus der DE 10 2004 048 366 B1 ist ein Direktantrieb bzw. ein Direktsteiler 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 DE 10 2004 048 366 B1 a direct drive or a direct divider has become known, in which the output shaft directly and directly with the Actuator or the valve is connected. 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. 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 Rückschlag- Sicherung bei Regel- und Absperrarmaturen. Der Nachteil der bekanntenFurthermore, special mechanical torque or load torque locks have become known from the prior art. The torque or load moment lock known from DE 85099971 U operates according to the pinch roller or 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, which is part of a hand wheel, for example, 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. Rotary actuators with torque locks according to the clamping roller principle are used, for example, to secure the position of adjusting drives for machine parts. Furthermore, they are used, for example, for securing and manual adjustment of door drives, for hatch and window protection or for non-return protection for control and shut-off valves. The disadvantage of the known

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.Torque lock according to the Klemmrollen- or clamping wedge principle is the fact that these torque locks can show a critical blocking behavior. In addition, they show a relatively high wear, since by clamping with subsequent release of the clamping elements, the components coming into contact are exposed to high frictional forces. Due to the wear or possible deformations of the material, it may therefore come to a continuous deterioration of the blocking function. When considering economic aspects, it should be noted that torque locks according to the pinch roller principle are unsuitable for use in the high speed range.

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 einFrom WO 2006/063874 A1 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 on

Sperrstück befestigt ist. Die beiden Endbereiche des Mitnehmerelements liegen an den Innenseiten der Federenden der Schlingbandfeder an.Locking piece is attached. The two end portions of the driver element abut against the inner sides of the spring ends of the looped band spring.

Sobald sich die Drehmomentsperrenantriebswelle aufgrund einer Dreh- momenteinleitung von der Antriebsseite her dreht, treibt dasAs soon as the torque lock drive shaft rotates from the drive side due to a torque input, this drives

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.Carrier element, each with one of its end portions on the inside the spring end the looped band spring. The wrapper spring is thereby released from the locking ring, whereby rotation of the output shaft is possible. If a retroactive torque, for example, is introduced from the valve via the output shaft of the torque lock, so presses depending on the direction of rotation of the respective end portion of the locking piece from the outside on one of the spring ends, whereby the wrapper spring is force-pressed against the locking ring, whereby a rotation of the output shaft effectively is prevented. Even with this known solution, no high speeds can be realized, so that torque locks come after the Schlingbandfederprinzip Although very beneficial at the transmission output, but less at the transmission input to the application.

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 imA torque limiter is offered by Ringspann under the name Durchratsch-Sikumat. A mounted on the output shaft brake cone is pressed for the purpose of braking / blocking via a compression spring in 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, the balls roll off on the sloping slopes and push the brake cone out of its seat in the

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. 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.Housing out. By interrupting the frictional engagement between the brake cone and the housing torque is transmitted via the drive shaft to the output shaft. The known torque limiter is designed as a mechanical safety device that separates the output from the drive when reaching an applied limit torque, and thus protect against damage or downtime. After eliminating the overload, the torque limiter automatically switches on again. A limit switch signals the overload so that appropriate countermeasures can be taken. A disadvantage of this known solution is the fact that the braking effect is limited by the spring force of the compression spring. Once the output torque is greater than the braking torque generated by the spring force of the compression spring, the torque limiter slips through and a secure clamping function is no longer safe. As a torque lock, the known solution is therefore not available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstverstärkende und selbsttätig regelnde mechanische Bremse, insbesondere eine mechanische Motorbremse, vorzuschlagen.The invention has for its object to propose a self-energizing and automatically controlling mechanical brake, in particular a mechanical engine brake.

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 object is achieved in that the mechanical brake, which is in particular a motor brake, is equipped with an axial displacement mechanism arranged on a drive shaft and an axial displacement mechanism arranged on an output shaft, wherein the two axial displacement mechanisms are designed such that their displacement directions are opposite and that upon initiation of torque via the drive shaft and / or the output shaft, the axial displacement mechanism associated with 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 controls itself automatically; In addition, it comes to a self-boosting the braking effect when a torque is introduced from the output side. Furthermore, the brake according to the invention works purely mechanically.

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 derAccording to a preferred embodiment of the brake according to the invention, the axial displacement mechanism associated with the drive shaft is an axial disengagement mechanism, while the axial displacement mechanism is the axial displacement mechanism

Abtriebswelle zugeordnet ist, um einen axialen Einrückmechanismus handelt. 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 eingeleitetenOutput shaft is assigned to an axial engagement mechanism is. The axial disengagement mechanism and the axial engagement mechanism are preferably configured to operate as follows: in the event that the amount of torque introduced via the drive shaft is greater than the amount of the force introduced via the output shaft

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 derTorque, the axial disengagement mechanism is unlocked and locked the axial engagement mechanism, so that the torque is transmitted from the drive shaft to the output shaft. If, however, the amount of torque introduced via the drive shaft is smaller than the amount of torque introduced via the output shaft, then the

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.Release mechanism and thus locked the drive shaft. The greater the torque introduced via the output shaft compared to the torque introduced via the drive shaft, the stronger and more effective is the blocking of the drive shaft. It should be mentioned that each of the two directions of rotation is transmitted from the drive shaft 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, however, no torque is introduced via the drive shaft and no torque via the output shaft, the axial disengagement mechanism is locked by the action of the predetermined spring force of a spring element. 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 eingeleiteteIf there is no torque on the drive shaft, while a torque acts on the output shaft, the blocking effect of the axial disengagement mechanism is initiated by the output shaft introduced via the output shaft

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. 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.Torque - as previously mentioned - even further reinforced. Thus, it is always ensured that no torque is transmitted from the output shaft to the drive shaft, which would lead to a highly undesirable rotation of the drive shaft. According to an advantageous embodiment of the brake according to the invention, a first rotationally symmetrical brake element which is rigidly connected to the housing of the brake, in particular the motor brake, and a second rotationally symmetrical brake element which is connected to the output shaft, are provided. Due to their complementary shapes or configurations, the two brake elements cooperate in such a way that, when the disengagement mechanism is blocked, the locking or braking action is brought about by mechanical contact between the braking surfaces of the first brake element and the second brake element.

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 werdenIt is further proposed that the axial disengagement mechanism associated with the drive shaft is located at a smaller radius to the longitudinal axis of the input / output shaft than the axial engagement mechanism associated with the output shaft. This ensures that the axial displacements do not block each other when torques are simultaneously introduced via the drive shaft and the output shaft

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.It is further provided that the axial disengagement and / or the engagement mechanism consist of two switching rings with oblique buttons / consists, which are mutually adjustable in the case of a torque input via the output shaft 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 Ausrückmechanismus¹ und die Ausnehmungen an denAn alternative embodiment, instead of the previously described solution in which the axial disengagement mechanism associated with the drive shaft is disposed at a smaller radius to the longitudinal axis of the input / output shaft than the axial engagement mechanism associated with the output shaft, provides: The axial disengagement and / or the axial engagement mechanism have / has recesses with oblique buttons, wherein the recesses on the switching rings of the drive-side disengaging mechanism ¹ and the recesses on the

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.Schaltringen the output side engagement mechanism 'a different Have slope and / or a different sizing. As a result, both the braking force and the response of the brake or the engine brake can be optimized.

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 Ausrückmechanismus¹ von dem Durchmesser der Kugeln, die zwischen den Schaltringen des Einrückmechanismus¹ 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.In order to achieve a better efficiency - instead of a sliding friction is now a rolling friction - a switching element is in each case arranged between two buttons of the shift rings. Preferably, the switching elements are balls, rollers or needles. As a result, the wear of interacting components can be minimized. In this context, it is provided according to a preferred embodiment of the device according to the invention that the diameter of the balls between the two switching rings of the release mechanism ¹ from the diameter of the balls which are arranged between the switching rings of the engagement mechanism ¹ , different. As a result, the already mentioned above risk of blocking the brake while torque input from the drive and the output side is bypassed. In general, it can be said 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 drehmomentweicherFurthermore, it is proposed that the first rotationally symmetrical brake element is not rigidly arranged, as already described above, but torque-soft on the housing of the brake. This embodiment has the advantage over the rigid connection between the brake element and the housing that the brake does not respond directly or not abruptly. For the purpose of torque-soft

Anordnung des Bremselements am Gehäuse kann eine Elastomerlage, eine Feder und/oder ein Dämpfungselement verwendet werden.Arrangement of the braking element on the housing, an elastomer layer, a spring and / or a damping element can 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 . Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:As already mentioned above, the brake previously described in various variants is preferably usable as an engine brake. Particularly advantageous is their use as a torque lock in an actuator. The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

Fig. 1 : einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Motorbremse,1 shows 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 shows a longitudinal section in different planes through a model representation of the engine brake according to the invention.

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

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

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

Bei der erfindungsgemäßen Motorbremse 1 , die in Fig. 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 eingeleitetesIn the motor brake 1 according to the invention, which can be seen in Fig. 1, it is an automatic switching and self-energizing mechanical engine brake 1, which is characterized by the following functions: A via the drive shaft 2 introduced torque is transmitted in both directions. On the other hand amplifies initiated via the output shaft 3

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.Torque in both directions of rotation, the braking effect of the engine brake 1 when a torque is not transmitted to the output shaft 3 via the drive shaft 2 at the same time. If torques are simultaneously introduced via the drive shaft 2 and the output shaft 3, then the torque introduced via the drive shaft 2 takes precedence over an identical or opposite torque which is introduced via the output shaft 3, When the amount of torque on the drive shaft 2 is greater than the torque on the output shaft. 3

Fig. 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.Fig. 1 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the brake according to the invention 1. As already mentioned, the brake operates preferably as a motor brake in conjunction with an actuator. The brake 1 is arranged, for example, in an intermediate flange between the motor 27 and the transmission 28.

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 mounted in the brake flange 7 via a bearing 23. In the case shown, the bearing 23 is 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 positively connected to the drive shaft 2 via a feather key 20. The output shaft 3 is mounted on the drive shaft 2. The output shaft 3 is held by a screw 24 and a disc 25 against axial displacement relative to the drive shaft 2. The output shaft 3 is with respect to the drive shaft 2 against an undefined rotation by a feather key 20 with tangential play - the groove 26 is slightly wider than the 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, the engine brake 1 is biased so that adjusts a defined braking torque on the output side. The spring force of the compression spring 21 is preferably such that it compensates the weight of the brake cone 6. In particular, it is provided that the Engine brake 1 can be solved even at idle. This ensures that the engine brake 1 brakes safely under the action of a load torque from the output side under all operating conditions.

Die wesentlichen Komponenten der Motorbremse 1 sind der mit derThe main components of the engine brake 1 are the with the

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 .Both axially acting mechanisms 4, 5 move the brake cone 6 in the axial direction relative to the brake flange 7. If a torque is introduced via the drive shaft 2, the brake cone is 6 axially moved out of the brake flange 7 against the spring force of the compression spring 21, and the torque is transmitted to the output shaft 3. A torque introduced via the output shaft 3 additionally presses the brake cone 6 into the brake flange 7. Due to the increased friction in the area of the braking surfaces between brake cone 6 and brake flange 7, a rotation of the drive shaft 2 and thus a transmission of torque from the output side is increasingly inhibited. An additionally applied by the output side axial engagement mechanism 5 torque enhances the intrinsic braking action between brake cone 6 and brake flange 7 - due to the bias of the compression spring 21 - in the absence of torque on the drive side by a multiple. Thus, the motor brake or torque lock according to the invention works self-reinforcing.

Aus der modellhaften Schnittdarstellung in Fig. 2 sind die einzelnenFrom the model sectional view in Fig. 2 are the individual

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 Einrückbzw. Arretiermechanismus 5 ist an der Abtriebswelle 3 angeordnet.Components and the modes of action of the axial displacement mechanisms 4, 5 of the engine brake 1 according to the invention clearly visible. The essential components of the engine brake 1 according to the invention are fixed to a housing, not shown, brake flange 7 and interacting with the brake flange 7 in the region of the braking surfaces 22a, 22b via friction brake cone 6. On the drive shaft 2 is the drive-side axial release mechanism 4 is arranged. The axial Einrückbzw. Locking mechanism 5 is arranged on the output shaft 3.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Motorbremse 1 im Detail bei unterschiedlichen Fallkonstellationen betrachtet:In the following, the mode of operation of the engine brake 1 according to the invention is considered in detail in different case constellations:

- 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.- If the motor 27, the engine brake 1 is always activated by the engagement mechanism 5 and the compression spring 21. The engine brake 1 has the effect of a parking brake.

- 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.- If a torque is introduced via the output shaft 3 and this is greater than the torque introduced via the drive shaft 2, the engine brake 1 in turn acts as a parking brake with enhanced braking effect - as has already been explained in the previous passage.

- 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.- Turns the motor 27 and the torque of the motor 27 in terms of magnitude greater than the torque input via the output shaft 3 - this corresponds to the case constellation: 'no leading load' - so does the release mechanism 4 against the spring force of the compression spring 21 and this torque is sufficient in order to release or ventilate the engine brake 1 according to the invention and to rotate the output shaft 3. The torque that is necessary for disengaging the release mechanism 4 against the spring force of the compression spring 21 corresponds to an internal loss torque; only to this relatively low torque loss, the motor 27 must be designed stronger.

- Dreht der Motor 27 und ist das Drehmoment des Motors 27 betragsmäßig kleiner als das über die Abtriebswelle 3 eingeleitete- Turns the motor 27 and the torque of the motor 27 is smaller in magnitude than that introduced via the output shaft 3

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 derTorque - this corresponds to the case constellation: 'leading load' - Thus, the release mechanism 4 detaches from the driving ball ring 8 with the at least one ball 13. After a short time, the counter-flank 16 presses; 17 of the recess 18 back to the ball 19. At this time, the engine brake 1 is active again. As a result of the temporally successive loosening and closing of the

Motorbremse 1 wird diese selbsttätig geregelt.Motor brake 1, this is controlled 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 Fig. 2 eine bevorzugte Ausgestaltung mit drei Kugellaufrillen 12. Hierdurch wird eine hohe Ansprechgenauigkeit und eine spielfreieThe release mechanism 4 on the drive side has the following components: The two ball rings 8, 9 have milled recesses 12 with oblique buttons 10, 11 on their opposite surfaces. In the case shown, these recesses 12 are configured, for example, as ball raceways, in which balls 13 are guided. On a circular ring at least one ball tracking groove 12 is provided. Dargstellt is in Fig. 2 shows a preferred embodiment with three ball grooves 12. This is a high accuracy and a play-free

Drehmomentübertragung erreicht. Wie bereits erwähnt können anstelle der Kugellaufringe auch Ringe mit Schraubflächen, Doppelrollen oder Einfachrollen eingesetzt werden.Torque transmission 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, the milled at their opposite surfaces recesses 18 with inclined surfaces 16, 17 have. Again, the recesses 18 are configured as ball rolling grooves, in which the balls 19 are guided.

Die Wirkung der axialen Verschiebemechanismen ist modellhaft in Fig. 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 Einrückmechanismus¹ 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 desThe effect of the axial displacement mechanisms is exemplified in Fig. 2: Essential components of the engine brake 1 are cooperating with the brake flange 6 brake cone 7 and the drive-side disengaging mechanism 4 and the output-side engagement mechanism 5. The release mechanism of the drive-side disengaging mechanism '4 and the locking mechanism of the output side Induction mechanism ¹ 5 have on two opposite surfaces recesses 12; 18 on, each one between a pair of recesses 12; 18, a ball 13; 19 is guided. If a torque is introduced via the drive shaft 2, the two shafts 2, 3 or the two ball rings 8, 9 are rotated relative to one another via the balls 13. Since the balls 13 roll on the inclined flanks 10, 11 of the recesses 12, a limited axial disengagement of the

Bremskegels 6 aus dem Bremsflansch 7 erzielt: die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 drehen frei.Bremskegels 6 achieved from the brake flange 7: the drive shaft 2 and the output shaft 3 rotate freely.

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 axialeIf a torque is introduced via the output shaft 3, then the balls 19 likewise roll on the oblique flanks 16, 17 of the recesses 18 and press the brake cone 6 into the brake flange 7. Since the engine brake 1 locks, an introduced via the output shaft 3 torque is not transmitted to the drive shaft 2 and thus to the motor 27. In the case of the torque input via the output shaft 3, the axial disengagement mechanism (4) and the axial

Einrückmechanismus (5) maximal um einen Winkel α zueinander verstellt. Dargestellt ist dies in Fig. 2a, die einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung A-A in Fig. 2 zeigt.Engagement mechanism (5) adjusted by a maximum angle α to each other. This is shown in Fig. 2a, which shows a cross section according to the marking A-A in Fig. 2.

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 abtriebsseitigeAccording to the invention, it must be ensured that the axial displacements do not block each other when torques are simultaneously introduced via the drive shaft 2 and the output shaft 3. This is achieved in that the switching elements 12, 13; 18, 19 of the driving-side disengaging mechanism 4 and the driven-side engaging mechanism 5 are arranged at different radii: the switching elements 12, 13 of the driving-side disengaging mechanism 4 are arranged at a smaller radius than the switching elements 18, 19 of the driven-side engaging mechanism 5. In the case of a same direction or opposing rotational movement through the armature 31 on the output shaft 3 with simultaneous rotation on the drive shaft 2, the priority is therefore always on the drive side, ie if on the drive shaft 2 a Rotary movement is applied, the brake cone 6 is pushed over the inclined planes 10, 11 of the recesses 12 and the balls 13 from the brake flange 7 and the rotational movement is transmitted to the output shaft 3. If there is no rotation on the drive shaft 2, as a result of a rotational movement on the output shaft 3, the axial output side

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.Engagement mechanism 5 of the output shaft 3 via the balls 19 on the inclined planes 16, 17 of the recesses 18 and ultimately on the brake cone 6 act. By introducing a torque from the output shaft ago, thus a locking effect is achieved.

In den Figuren Fig. 3 und Fig. 4 sind schematisch unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt, wie die erfindungsgemäße Motorbremse 1 in einem Stellantrieb 29 eingesetzt werden kann. Bei der in Fig. 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.FIGS. 3 and 4 schematically show different embodiments of how the motor brake 1 according to the invention can be used in an actuator 29. In the embodiment shown in Fig. 3, the drive unit - here a motor 27 - actuates the valve 31 directly via the drive shaft 2 and the output shaft 3. The valve 31 is preferably an actuator, e.g. around a valve or a slide - each with spindle and threaded bush, around a throttle or a flap. Depending on the actuator 31, the actuation or the adjustment process, which is initiated via the drive unit 27, 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. Fig. 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 Fig. 3 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich der in Fig. 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. The drive unit 27 is preferably a direct drive. However, it is also possible for the electric motor 27 to be followed by a first reduction gear 32. It goes without saying that alternatively or in addition to the electric drive unit 27, a separately operable thumbwheel 30, for example a handwheel, can be used for the manual actuation of the fitting 31. The torque lock according to the invention or the motor brake 1 according to the invention is associated with the drive shaft 2. 4 shows a schematic representation of a second embodiment of how the torque lock or motor brake 1 according to the invention can advantageously be used in an actuator 29. Of the embodiment shown in Fig. 3, the one shown in Fig. 4 differs by a second reduction gear 32, which is arranged between the first reduction gear 28 and the valve 31 on the output shaft 3. The reduction gear 32 is preferably a worm gear. Worm gears are usually designed so that they have an intrinsic self-locking, which effectively prevents unintentional rotation of the output shaft 3. Such an actuator 29 is particularly advantageous because due to the switched between the drive member 27 and the first reduction gear 28 torque lock 1 can be dispensed with the intrinsic self-locking of the first reduction gear 28 and an existing second reduction gear 32. As a result, the overall efficiency of the actuator 29 can be significantly improved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Motorbremse1 engine brake

2 Antriebswelle2 drive shaft

3 Abtriebswelle3 output shaft

4 axialer Verschiebemechanismus /antriebsseitiger Ausrückmechanismus4 axial displacement mechanism / drive-side disengagement mechanism

5 axialer Verschiebemechanismus / abtriebsseitige Einrückmechanismus 6 Bremskegel5 axial displacement mechanism / driven-side engagement mechanism 6 brake cone

7 Bremsflansch7 brake flange

8 Schalt- oder Kugelring 'Antrieb'8 switching or ball ring 'drive'

9 erster Schalt- oder Kugelring 'Bremskegel'9 first shift or ball ring 'brake cone'

10 schräge Schaltfläche 11 schräge Schaltfläche10 oblique button 11 oblique button

12 Ausnehmung12 recess

13 Kugel13 ball

14 zweiter Schalt- oder Kugelring 'Bremskegel'14 second shift or ball ring 'brake cone'

15 Schalt- oder Kugelring 'Abtrieb' 16 schräge Schaltfläche15 switching or ball ring 'output' 16 oblique button

17 schräge Schaltfläche17 oblique button

18 Ausnehmung18 recess

19 Kugel19 ball

20 Passfeder 21 Druckfeder20 feather key 21 compression spring

22 Bremsfläche22 braking surface

23 Kugellager23 ball bearings

24 Schraube24 screw

25 Scheibe 26 Nut25 washer 26 groove

27 Antriebsteil / Motor erstes Untersetzungsgetriebe Stellantrieb Antriebseinheit / Handrad Armatur zweites Untersetzungsgetriebe 27 drive unit / motor first reduction gear Actuator Drive unit / handwheel Valve second reduction gear

Claims

Patentansprüche claims

S 1. Mechanische Bremse (1 ) mit einem auf einer Antriebswelle (2) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (4) und einem auf einer Abtriebswelle (3) angeordneten axialen Verschiebemechanismus (5), wobei der eine axiale Verschiebemechanismus (4) auf einem kleineren Radius zur Längsachse der Antriebs-/Abtriebswelle (2, 3) angeordnet ist als der andere0 axiale Verschiebe-mechanismus (5), und 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, 5 Vorrang hat vor dem axialen Verschiebemechanismus (5), der der Abtriebswelle (3) zugeordnet ist.A mechanical brake (1) having an axial displacement mechanism (4) disposed on a drive shaft (2) and an axial displacement mechanism (5) disposed on an output shaft (3), the one axial displacement mechanism (4) at a smaller radius Longitudinal axis of the drive / output shaft (2, 3) is arranged as the other axial displacement mechanism (5), and wherein the two axial displacement mechanisms (4, 5) are designed so that their displacement directions are opposite and that upon initiation of a torque via the drive shaft (2) and / or the output shaft (3) of the axial displacement mechanism (4), which is associated with the drive shaft (2), 5 takes precedence over the axial displacement mechanism (5), which is associated with the output shaft (3).

2. Mechanische Bremse nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus (4), der der 0 Antriebswelle (2) zugeordnet ist, um einen axialen Ausrückmechanismus (4) handelt und wobei es sich bei dem axialen Verschiebemechanismus (5), der der2. A mechanical brake as claimed in claim 1, wherein the axial displacement mechanism (4) associated with the drive shaft (2) is an axial disengagement mechanism (4), and wherein the axial displacement mechanism (5) of the

Abtriebswelle (3) zugeordnet ist, um einen axialen Einrückmechanismus (5) handelt. 5Output shaft (3) is associated with an axial engagement mechanism (5). 5

3. 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) eingeleiteten0 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.A brake according to claim 2, wherein the axial disengagement mechanism (4) and the axial engagement mechanism (5) are configured to operate as follows: in the event that the amount of torque introduced via the drive shaft (2) is greater than that Amount of the introduced via the output shaft (3) torque, the axial disengaging mechanism (4) is unlocked and the axial engagement mechanism (5) is locked so that the torque is transmitted from the drive shaft (2) to the output shaft (3).

4. 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.4. A mechanical brake according to claim 2, wherein the axial disengagement mechanism (4) and the axial engagement mechanism (5) are configured to operate as follows: in the event that the amount of torque introduced via the drive shaft (2) is less than the amount of torque introduced via the output shaft (3) is the disengagement mechanism (4) and thus the drive shaft (2) is locked.

5. 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.5. A mechanical brake according to claim 2, wherein the axial disengagement mechanism (4) and the axial engagement mechanism (5) are designed to operate as follows: in the event that no torque across the drive shaft (2) and no torque through the output shaft (3), the axial disengagement mechanism (4) is locked by the action of the predetermined spring force of a spring member (21).

6. 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.6. A mechanical brake according to claim 2, wherein in the event that no torque is applied to the drive shaft and the output shaft (3), the locking action of the axial disengaging mechanism '(4) by the torque output via the output shaft (3) is amplified ,

7. Mechanische Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden7. Mechanical brake according to one or more of the preceding

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 Ausrückmechanismus¹ (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.Claims, wherein a first rotationally symmetrical brake element (7) is provided, which is rigidly connected to the housing of the brake (1), wherein a second rotationally symmetrical brake element (6) is provided, which is connected to the output shaft (3), wherein the two brake elements (6, 7) due to their complementary shapes cooperate so that when locking the release mechanism ¹ (4) the locking or braking effect by a mechanical contact between the braking surfaces (22a, 22b) of the first brake element (6) and the second brake element (7 ) comes about.

8. Bremse nach Anspruch 7, wobei das rotationssymmetrische Bremselement (7) nicht starr, sondern drehmomentweich am Gehäuse der Bremse (1 ) angeordnet ist.8. Brake according to claim 7, wherein the rotationally symmetrical brake element (7) is not rigid, but torque soft on the housing of the brake (1) is arranged.

9. 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.9. Mechanical brake according to claim 2, 7 or 8, wherein the axial disengagement mechanism (4) which is associated with the drive shaft (2) is arranged at a smaller radius to the longitudinal axis of the drive / output shaft (2, 3) than the axial engagement mechanism (5) associated with the output shaft (3).

10. 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.10. Mechanical brake according to claim 2, 7, 8 or 9, wherein the axial disengagement and / or the engagement mechanism (4, 5) consists of two respective switching rings (8, 9, 14, 15) with oblique buttons (10, 11; 16, 17) consist / exists, which in the case of a torque input via the output shaft (3) by an angle (α) are mutually adjustable.

11. Mechanische Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der axiale Ausrück- und/oder Einrückmechanismus (4, 5)11. Mechanical brake according to one or more of the preceding claims, wherein the axial disengagement and / or engagement mechanism (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 Einrückmechanismus¹ (5) eine unterschiedliche Steigung und/oder eine unterschiedliche Dimensionierung aufweisen. Recesses (12, 18) with oblique buttons (10, 11, 16, 17) have /, wherein the recesses (12) on the switching rings (8, 9) of the drive-side disengaging mechanism '(4) and the recesses (18) the switching rings (14, 15) of the driven-side engagement mechanism ¹ (5) have a different pitch and / or a different dimensioning.

12. 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.12. Mechanical brake according to claim 9, 10 or 11, wherein in each case between two buttons (10, 11, 16, 17) of the shift rings (8, 9, 14, 15), a switching element (13, 19) is arranged.

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

14. Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, , wobei der Durchmesser der Kugeln (13) zwischen den beiden Schaltringen (8, 9) des Ausrückmechanismus¹ (4) von dem Durchmesser der Kugeln (19), die zwischen den Schaltringen (14, 15) des Einrück-mechanismus' (5) angeordnet sind, verschieden ist.14. Brake according to one or more of the preceding claims, wherein the diameter of the balls (13) between the two switching rings (8, 9) of the disengaging mechanism ¹ (4) of the diameter of the balls (19) between the switching rings (14 , 15) of the engagement mechanism '(5) are arranged differently.

15. Verwendung der in zumindest einem der Ansprüche 1-14 beschriebenen Bremse (1 ) für den Einsatz als Drehmomentsperre in einem Stellantrieb (29). 15. Use of the brake (1) described in at least one of claims 1-14 for use as a torque lock in an actuator (29).