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Kombinierte druckmittelbetätigte Kupplungs- und Bremsvorrichtung Die
Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Pressen bestimmte kombinierte druckmittelbetätigte
Kupplungs- und Bremsvorrichtung, bei der eine an einem gegen Federkraft in einem
Ringzylinder verschiebbaren Ringkolben angeordnete Druckscheibe zur wechselseitigen
Betätigung einer Reibscheibenkupplung bzw. einer Reibungsbremse dient, deren Widerlagerscheiben
untereinander starr verbunden und zu gemeinsamer Drehung mit dem getriebenen Kupplungsteil
eingerichtet sind. Für die praktische Brauchbarkeit von kombinierten druckmittelbetätigten
Kupplungs- und Bremsvorrichtungen ist einerseits eine weitgehend gedrängte Bauweise
und anderseits eine hohe Belastbarkeit bei großer Schalthäufigkeit bedeutsam. Beide
Forderungen widersprechen sich insoweit, als eine hohe Belastbarkeit eine wirkungsvolle
Abführung der anfallenden Wärmemengen und insbesondere eine Beschränkung der sich
an der von dem Druckmittel gesteuerten Kolben-Zylinder-Anordnung ergebenden Temperaturen
bedingt, weil andernfalls die Arbeitssicherheit beeinträchtigt und ein schneller
Verschleiß gefördert werden würde. Eine wirkungsvolle Wärineabführung setzte bei
den bekannten Ausführungen jedoch eine raum- und gewichtsbeanspruchende Bauweise
voraus.
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Bei einer bekannten, für eine Presse bestimmten kombinierten druckmittelbetätigten
Kupplungs- und Bremsvorrichtung sitzt der Ringkolben unmittelbar angeformt an der
der Bremsvorrichtung zugeordneten Widerlagerscheibe, während der axial bewegliche
Ringkolben mit seinem Boden und mit einem ihm angeformten Außenflansch die Reibflächen
einer wechselweise die Bremse und die Kupplung betätigenden Druckscheibe bildet.
Hierbei fallen sowohl an dem Ringkolben als auch an dem Zylinder sehr hohe Temperaturen
an, die zumindest die zulässige Schalthäufigkeit ungünstig beschränken. Die Kupplungs-und
Bremsvorri chtung ist weiterhin insofern unzweckmäßig, als die Bremsvorrichtung
und die Kupplungsvorrichtung in unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordnet
sind, wobei die Kupplungsvorrichtung recht hohe Umfangskräfte zu übertragen hat
und daher einer verhältnismäßig großen Zahl par-Aelgeschalteter Lamellen bedarf.
Die reibungsbelasteten Glieder der bekannten Kupplungs- und Bremsvorrichtung sind
überdies auf Grund der vorerwähnten Bauweise weitgehend abgeschirmt, so daß der
Wärmeübergang an die umgebende Luft stark behindert ist und die Belastbarkeit bzw.
die zulässige Schalthäufigkeit weiterhin vermindert wird.
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Zum Stande der Technik gehört außerdem eine durch ein Druckmittel
betätigbare Kupplungs- und Bremsvorrichtung, bei der eine durch einen Ringkolben
gesteuerte Druckscheibe wechselweise mit der Reibgliederanordnung der Bremsvorrichtung
und derjenigen der Kupplungsvorrichtung zusammenwirkt. Die ringförinige Kolben-Zylinder-Anordnung
umfaßt bei diesem Gerät einen fest an der Nabe sitzenden Ringzylinder, der mit seinem
außenliegenden Teil die Widerlagerscheibe der Bremsvorrichtung bildet. Anderseits
stellt der Ringkolben zugleich die Druckscheibe dar, die wechselweise mit der Bremsvorrichtung
und der Kupplungsvorrichtung zusammenwirkt. Auch hier unterliegt die Kolben-Zylinder-Anordnung
einer starken Wärmebelastung, weil die in der Widerlagerscheibe und der Druckscheibe
anfallende Reibungswärme unmittelbar zu der Kolben-Zylinder-Anordnung fließen kann.
Ferner liegen auch bei diesem bekannten Gerät die der Bremsvorrichtung zugeordneten
Reibelemente in einem beachtlich größeren Durchmesserbereich als die der Kupplungsvorrichtung
zugeordneten Reibglieder. Dabei werden die reibungsbelasteten Elemente weitgehend
abgeschirmt, so daß nur ungenügende Wärmemengen an die umgebende Luft abgegeben
werden können. Die Leigering.
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Weiterhin ist eine durch ein Druckmittel betätigbare Reibscheibenkupplung
bekannt, bei der der stungsfähigkeit dieses Gerätes ist daher ebenfalls nabenfesten
Widerlagerscheibe ein Ringzylinder angeformt ist, dessen Innenwandung in Höhe der
Umfangsfläche der Nabe liegt. Mit einem nach außen vorragenden Flansch des in dem
Ringzylinder beweglichen Kolbens ist durch achsparallele, sich verschiebbar durch
die Widerlagerscheibe erstreckende Schrauben und Stifte eine Druckscheibe gekuppelt.
Zwischen die Widerlagerscheibe und die Druckscheibe sind Schraubendruckfedern geschaltet,
die im Sinne einer
Entkupplung vorgespannt sind. Dieses bekannte
Gerät ist mit einer kombinierten druckmittelbetätigten Kupplungs- und Bremsvorrichtung
der der Erfindung zugrunde liegenden Art in bezug auf den Raumbedarf nicht vergleichbar,
g weil eine Bremsvorrichtung fehlt.
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Im übrigen bildet der Ringzylinder unmittelbar einen Teil der Widerlagerscheibe,
so daß sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch in der Kolben-Zylinder-Anordnung ungünstig
hohe Temperaturen ergeben. Bei der bekannten Kupplung ist zwar die im Drehsinne
mitnehmende Verzahnung zwischen der Widerlagerscheibe und der Druckscheibe in einzelne
Gruppen aufgeteilt, zwischen denen Schlitze verbleiben, die dem Durchtritt von Kühlluft
dienen und denen in der Widerlagerscheibe in Umfangsrichtung verlaufende Teilschlitze
zugeordnet sind, doch kann damit die betriebsmäßig anfallende Temperatur der die
Kupplung steuernden Kolben-Zylinder-Anordnung nicht in dem wünschenswerten Maße
begrenzt werden, weil zwischen dem Reibbereich der Widerlagerscheibe und dem Ringzylinder
noch ein unmittelbarer und einen beachtlich großen Gesamtquerschnitt aufweisender
unmittelbarer Werkstoffzusammenhang besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kupplungs-
und Bremsvorrichtung der eingangs umschriebenen Art zu schaffen, die raumsparend,
einfach und übersichtlich aufgebaut ist und dennoch eine ausreichende Wärmeisolierung
insbesondere der Kolben-Zylinder-Anordnung und daneben eine wirkungsvolle Wärmeabfuhr
aus den reibungsbelasteten Elementen gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß durch
die Kombination folgender Merkmale erreicht: a) Der Ringzylinder ist unter Freilassung
eines den Kühlluftzutritt gestattenden Ringspaltes radial innerhalb der zur Kupplung
und Bremse gehörenden Reibteile an einem Ende einer den getriebenen Kupplungsteil
bildenden Nabe angeordnet; b) die sich am anderen Ende der Nabe befindende
Widerlagerscheibe der Kupplung ist mit den Kühlluftzutritt gestattenden Durchbrüchen
versehen; e) die zur Betätigung der Kupplung bzw. der Bremse dienende Druckscheibe
ist zur Erzeugung eines Kühlluftstromes an beiden Seiten mit Lüfterschaufeln bestückt
und in ihrem Reibungsbereich mit den Kühlluftdurchtritt gestattenden radialen Durchbrüchen
versehen; d) die zur Betätigung der Kupplung bzw. Bremse dienende Druckscheibe
ist an dem Ringkolben unter Zwischenschaltung eines Ringes aus wärmeisolierendem
Material befestigt.
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Die Kombination der vorerwähnten Merkmale läßt es, wie eingehende
Untersuchungen bestätigt haben, zu, die Kupplung mit kleinen äußeren Abmessungen
zu erstellen und dennoch in bezug auf die zu übertragenden und die abzubremsenden
Drehmomente sowie die Anzahl der in der Zeiteinheit erfolgenden Schaltungen hoch
zu belasten, ohne daß in der Kolben-Zylinder-Anordnung der Dauerhaftigkeit bzw.
der Betriebssicherheit abträgliche Temperaturen anfallen, oder daß die reibungsbelasteten
Glieder schädlich oder gar unzulässig erwärmt werden. Diese Wirkung ist darauf zurückzuführen,
daß die Kolben-Zylinder-Anordnung gegen die reibungsbelasteten Teile weitgehend
isoliert ist und daß weiterhin die reibungsbelasteten Teile insbesondere durch in
den zwischen der äußeren Umfangsfläche des Ringzylinders und der diese umfassenden
Widerlagerscheibe verbleibenden Ringspalt strömende und durch die vorgesehenen Lüfterschaufeln
geförderte Luft intensiv gekühlt werden.
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Die Erfindung läßt sich in mancherlei Arten verwirklichen. Besonders
zweckdienlich ist es, die zur Kupplung gehörende Widerlagerscheibe gegenüber der
Kolben-Zylinder-Anordnung axial versetzt anzuordnen und mit der die Kolben-Zylinder-Anordnung
umgreifenden Widerlagerscheibe der Bremse durch achsparallele Bolzen, die die Druckscheibe
längsverschiebbar führen, zu verbinden. Hiermit ergibt sich trotz der wirkungsvollen
Belüftung ein gedrängter einfacher und dauerhafter Aufbau. Nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung empfiehlt es sich, in an sich bekannter Weise die innere Ringwand
des Ringzylinders durch die Umfangsfläche der Nabe zu bilden und einen topfförmigen
Zylinderkörper vorzusehen, dessen Mantel die Außenwand des Ringzylinders bildet
und der mit seinem Boden an dem freien Stirnende der Nabe angeschraubt ist. Die
hierbei erforderlichen Einzelteile lassen sich mit der erforderlichen Genauigkeit
kostensparend herstellen und montieren. Außerdem werden ein geringes Gewicht und
kleine Abmessungen erreicht.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Figur zeigt den oberen Teil einer insbesondere für Pressen bestimmten
kombinierten druckmittelbetätigten Kupplungs- und Bremsvorrichtung als Längsschnitt.
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Der innere Kupplungskörper 1 der dem Ausführungsbeispiel zugrundegelegten
Kupplungs- und Bremsvorrichtung umfaßt im wesentlichen eine Nabe 2 und einen an
deren einem Ende angeordneten Flansch 3. An dem anderen Ende der Nabe 2 ist
ein Ringzylinder 4 angeordnet, dessen innere Ringwandung von der Umfangsfläche
5 der Nabe 2 dargestellt ist. Der Ringzylinder 4 ist im übrigen von einem
topfförmigen Körper mit einem Zylinderboden 6 gebildet, der Kühlrippen
7 trägt. Der Außenmantel ist mit 8 bezeichnet. Der topfförinige Körper
ist gegen die zugeordnete Stirnfläche 9 der Nabe 2 anliegend mit dieser verschraubt.
In dem Ringzylinder 4 ist ein Ringkolben 10 aufgenommen. Das Druckmittel
wird in den Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Anordnung durch eine radiale Bohrung
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der Nabe 2 eingeleitet, der es durch Bohrungen der Welle zufließt. Die
an dem Zylinderboden 6 sitzenden, radial verlaufenden Kühlrippen
7 sind derart ausgebildet, daß sie auch als Verstärkungsglieder wirksam werden.
Gegen den Ringkolben 10 stützen sich Druckfedem 12 ab, die andemends gegen
den Flansch 3 anliegen. Die Druckfedern 12 sind im Sinne einer Bewegung des
Ringkolbens 10 nach rechts vorgespannt. Der Flansch 3 weist über den
Umfang verteilte Durchbrüche 13 auf, die Kühlluft in den Bereich zwischen
dem Flansch 3 und den Ringzylinder 4 eintreten lassen.
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In dem Flansch 3 sind eine kupplungsseitige Reibscheibe 14
sowie eine Druckscheibe 15 axial verschiebbar tragende Bolzen 16 befestigt.
Der Flansch 3
ist mit Kühlrippen 17 versehen und sein äußerer Randbereich
bildet eine der Kupplung zugeordnete Widerlagerscheibe 18. Zwischen die Widerlagerscheibe
18 und die Reibscheibe 14 einesteils sowie zwischen die Druckscheibe
15 und die Reibscheibe 14
anderseits ist je eine äußere
Kupplungsscheibe 19 eingefügt, die über eine Verzahnung 20 mit dem äußeren
Kupplungskörper 21 drehfest und axial verschiebbar verbunden ist, wobei radial verlaufende
Durchbrüche 22 den Durchtritt bzw. Austritt von Kühlluft aus dem Innenraum der Kupplung
gestatten.
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Die Bolzen 16 tragen an ihren freien Enden eine lösbar befestigte,
der Bremse zugeordnete Widerlagerscheibe 23, die mit Kühlrippen 24 ausgerüstet
ist. Der Innendurchmesser der Widerlagerscheibe 23 ist derart bemessen, daß
zwischen deren innerem Rand und der Umfangsfläche des Zylindermantels
8 ein Ringspalt 25 verbleibt, der Kühlluft eintreten läßt. Der Ringspalt
25 führt außerdem eine wirksame Wärmeisolierung gegen den Ringzylinder 4
herbei, so daß die in der Widerlagerscheibe 23 anfallende Wärme nicht zum
Ringzylinder 4 hin abfließen kann. Zwischen die Widerlagerscheibe 23 und
die Druckscheibe 15 ist eine mit dem Maschinenkörper fest verbundene Bremsscheibe
26 mit Reibsegmenten 27
eingefügt.
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Die Druckscheibe 15 weist einen nach innen gerichteten Flansch
28 auf, der unter Zwischenschaltung eines Ringes 33 aus wärmeisolierendem
Werkstoff, wie Asbest, mit dem freien Rand des Ringkolbenmantels verbunden ist.
Die Druckscheibe 15 ist überdies auf beiden Breitseiten mit Lüfterschaufeln
29, 30
ausgerüstet, durch die die von beiden Enden der Kupplungs- und Bremsvorrichtung
einströmende Kühlluft radial nach außen gefördert wird, wobei zur besseren Wärmeübertragung
die Druckscheibe 15
noch radiale Durchbrüche 31 aufweist. Neben den
die Bolzen 16 aufnehmenden Durchbrüchen 32 können in dem Flansch
28 der Druckscheibe 15 noch weitere Durchbrüche angebracht sein, die
die Kühlluft von der einen zur anderen Seite des Flansches 28
strömen lassen.
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Es sei in diesem Zusammenhang noch erwähnt, daß es beispielsweise
auch möglich wäre, die Reibscheiben des äußeren Kupplungskörpers 21 auf Bolzen axial
verschiebbar zu führen. Ebenso könnten die Lüfterschaufeln 29, 30 am Flansch
28 gegenüber der dargestellten Ausführung abweichend gestaltet sein.
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Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Kupplungs- und Bremsvorrichtung
bewegt sich unter Wirkung des durch die Bohrung 11 in den Arbeitsraum der
Kolben-Zylinder-Anordnung strömenden Druckmittels der Kolben 10 nach links.
Dabei wird die mit ihm unter Vermittlung des wärmeisolierenden Ringes
33 verbundene Druckscheibe 15, 28 mitgenommen, j
die die Reibscheibe
14 und die Kupplungsscheiben 19
fest gegen die Widerlagerscheibe
3, 18 preßt, so daß der äußere Kupplungskörper 21, der mit dem angetriebenen
Schwungrad einer Presse verbunden sein mag, durch Reibungsschluß mit dem inneren
Kupp- ä
lungskörper 1 drehfest verbunden wird, der seinerseits über
eine Keilverbindung od. dgl. die nicht dargestellte Welle der Maschine, wie Presse,
mitnimmt. Zum Stillsetzen der Maschine, wie Presse, wird das Druckmittel iin Arbeitsraum
der Kolben-Zylinder-Anordnung entspannt, so daß sie sich gegen den Flansch
3 stützenden Druckfedem 12 den Kolben 10
und mit ihm die Druckscheibe
15, 28 nach rechts bewegen, um die Reibsegmente 27 der Bremsscheibe
26 fest gegen die Widerlagerscheibe 23 anzupressen und damit den inneren
Kupplungskörper 1 und die mit ihm drehfest gekuppelte Welle der Maschine,
wie Presse, festzusetzen.
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Änderungen des dargestellten Ausführungsbeispieles der druckmittelbetätigten
Kupplungs- und Bremsvorrichtung sind möglich.