DE3013382A1

DE3013382A1 - Kupplungs-brems-kombination mit zwei bremsen

Info

Publication number: DE3013382A1
Application number: DE19803013382
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7992 Tettnang Winkelmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-04-05
Filing date: 1980-04-05
Publication date: 1981-10-08
Also published as: FR2479932A1; IT1142400B; SE8102163L; FR2479932B1; IT8148194A0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Druckmittel entgegen Federkraft betätigbare Reibungskupplung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1. Zugrunde gelegt ist der Stand der Technik nach der DE-AS 25 49 714, gemäß welchem eine zusätzliche sichere, automatische Bremsung mit zwei gleichzeitig greifenden Bremsen, unter Verwendung einer beiderseits Anpaßflächen aufweisenden Druckplatte für die Kupplung bzw. die erste Bremse, geschaffen wurde.

Weiterhin berücksichtigt wurden die DE-OS 27 11 505 und die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 29 38 359.3. Das Ausführungsprinzip gemäß der ersten Druckschrift macht die Verwendung verschiedenartiger Federn sowie die Anordnung mehrerer Druckmittel-Verbindungskanäle zwischen zwei verschieden großen Ringzylinder-Räumen notwendig. Die damit verbundenen Dimensionierungs-Probleme und Fertigungs-Erschwernisse gaben Veranlassung, nach neuen Wegen zu suchen.

Die Aufgabe der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es daher, eine Kupplungs- und Doppelbremsen-Vorrichtung zu schaffen, bei welcher weitestgehend gleiche Abmessungen der kräftebestimmenden Bauelemente sowie weitestgehende Zusammenfassungen von Funktionsgliedern möglich sind. Dabei war sicherzustellen, daß das System, trotz Mehrfachnutzungen von Funktionsgliedern, sich bei allen Betriebssituationen stabil

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geführt bewegt. Schließlich sollte ohne Beeinträchtigung des Nutzwertes eine kostengünstigere Herstellbarkeit erreicht werden.

Die Vorteile der Erfindung ergeben eine deutliche Senkung der Herstellkosten, des Montage- und Wartungsaufwändes sowie des Gewichtes und der Energieausnutzung. In funktioneller Hinsicht wurde erreicht, daß bei jeder der Betriebs-Lagen stets ein Teil der zusammenwirkenden Funktionsglieder in Ruhe ist und für das andere als Führung bzw. Zentrierung wirkt. Die Zusammenlegung der beiden Ringkolben an einen der Ringzylinder, unter Vermeidung von Verbindungskanälen unter gleichzeitiger Zusammenfassung der den Ringzylinder umhüllenden Druckplatte zu einem einstückigen, beidseitig wirkenden Anpreßglied, erspart sowohl Bearbeitungsvorgänge als auch zusätzliche Bauteile und beschleunigt den Funktionsablauf. Auch die nun auf gleichem Abstand von der Welle angebrachten Federtaschen für durchmessergleiche Bremsdruckfedern, deren entgegengerichtete Kraftwirkung zum schnellen Ausschieben des Druckmittels aus dem Ringzylinderraum beiträgt, tragen wesentlich zur Verbesserung des Betriebsverhaltens bei.

Die Zusammenlegung der abzudichtenden Ringzylinder-Dichtflächen an einem weniger der Betriebswärme ausgesetzten Platz erspart nicht nur eine weitere Verschleiß-Stelle, sondern trägt auch zur Lebensdauer-Verlängerung und Inspektionserleichterung bei.

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Die Reduzierung der Anzahl und Länge von Druckmittel-Kanälen im Nabenkörper und Beschränkung auf wenige einfache Radialbohrungen ist ebenfalls arbeits- und kostensparend. Gleichfalls in diesem Sinne wirken die Mehrfachnutzungen der Führungsbolzen, welche sowohl Dreh- als auch Längsmitnahme in beiden Richtungen ermöglichen. Dieser Vorteil wird nutzbar, unabhängig davon, ob die erste Druckplatte ausgeführt ist mit kleiner Stirnverzahnung, welche in der Verzahnung des Innenlamellenträgers der ersten Stützscheibe kämmt oder alternativ ebenfalls durch Führungsbolzen mitgenommen wird. Gegenüber der Anordnung der Führungsbolzen nach der letztgenannten Druckschrift ist es hier noch günstig, daß die Führungsbolzen den Ringzylinderraum nicht durchdringen müssen. Es brauchen also keine Bohrungen gedichtet werden. Als günstig hat sich auch erwiesen, daß die kupplungsseitige Stirnseite der zweiten Stützscheibe für die Bremsen gleichzeitig Endanschlag für den Maximalhub des Ringscheibenkolbens ist und hier eine Trennfuge zwischen den Nabenkörpern der Kupplung und der Bremse unschwer in gleicher Schnittebene angeordnet werden kann. Die Werkstücke werden dadurch leichter manipulierbar und sind ohne allzu großen Zerspanungsverlust herstellbar. Der Betriebssicherheit förderlich ist auch die gegenüber der ersten Druckschrift erreichte deutliche Gewichtsminderung der zweiten Druckplatte und ihre bessere Längsführung mit die ganze Stützscheibe durchdringenden Führungsbolzen.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß Bewegungsungleichmäßigkeiten durch unterschiedliche Feder-Wirkungen weitestgehend ausgeschlossen werden. Außerdem wird durch die Federtaschenanordnung der Verschmutzungs- bzw. Beschädigungsgefahr, unter günstiger Ausnutzung des Raumes in den Nabenkörpern, vorgebeugt.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird erreicht, daß der Ringscheibenkolben ohne eine eigene Verzahnung durch die ohnehin an ihm zu befestigenden Führungsbolzen auch in Drehrichtung korrekt geführt wird und nur wenig Baulänge erfordert.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die mit dem Ringscheibenkolben verbundenen, längsverschieblichen Führungsbolzen nicht durch Fliehkräfte oder dergleichen bewegungs-behindert werden. Die in der zweiten Stützscheibe fest angeordneten zusätzlichen Führungsbolzen sichern außerdem die Längsführungs-Genauigkeit des Ringscheibenkolbens und der zweiten Druckplatte auch dann ab, wenn, beispielsweise aus Platzgründen, nur wenige längsbewegliche Führungsbolzen zwischen Ringscheibenkolben und Druckplatte mit den vorzugsweise dazu konzentrisch angeordneten Bremsdruckfedern am jeweiligen Umfang unterbringbar sind.

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Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird erreicht, daß sowohl die erste Druckplatte als auch der in ihr eingebaute Ringscheibenkolben, welcher mit der zweiten Druckplatte trieblich verbunden ist, Wege zurücklegen, die ihre Funktion trotz zunehmendem Abrieb der Lamellen-Reibflächen über lange Zeit sowohl für die Kupplung als auch für beide Bremsen sicherstellen. Außerdem wird Vorkehrung geschaffen, um viele gleiche Bauteile bei unterschiedlichen Lamellenzahlen bzw. Federkräften verwenden zu können.

Die Darstellung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand schematischer Zeichnungen für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel .

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Kupplungs-Brems-Kombination der besseren Erklärbarkeit wegen in der eingekuppelten Betriebsstellung mit gelüfteten Bremsen bzw. bei Druckmitteldruck im Zylinder.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der längsstarren Führungsbolzen in der zweiten Stützscheibe.

Die Konstruktionsgestaltung der für die Erfindung wesentlichen Bauelemente umfaßt die Kupplung, die erste und die zweite Bremse und deren Anordnung auf der gemeinsamen Welle

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sowie ihrer Zuordnung zu den abtreibenden bzw. abstützenden Teilen der Maschine bzw. des Gehäuses. Ein anzutreibendes Maschinenteil 1 der Kupplung K ist über die Bremsen Bl und B2 mit dem Gehäuse 2 bzw. dessen Außenmitnehmer mittels Reiblamellenverbindungen in Eingriff bringbar. Zwischen der ersten Stützscheibe 3, welche als Körper der Kupplung K Mitnehmer für die Innenlamellen der Kupplung hat, und der unmittelbar anstoßenden zweiten Stützscheibe 4, welche Mitnehmer für Innenlamellen der beiderseits von ihr angeordneten Bremsen Bl, B2 aufweist, ist die erste Druckplatte 5 auf der Nabe des Kupplungskörpers K begrenzt axial verschieblich angeordnet. Die erste Druckplatte 5 hat im äußeren Umfangsbereich auf beiden Seiten je eine gleich große Anpreßfläche FK2 bzw. FBl, welche den jeweiligen Reiblamellen zugeordnet sind. Die zweite Druckplatte 6 hat nur eine der zweiten Stützscheibe 3 zugewandte und mit der Anpreßfläche FB2 an die Reiblamellen der Bremse B2 anlegbare Wirkfläche. Stützscheiben und Druckplatten sind konzentrisch um die Welle 7 angeordnet, wobei die Stützscheiben drehfest und unverschieblich sind. In die Druckplatte konzentrisch eingearbeitet befindet sich der Ringzylinderraum 8, welcher bremsenseitig geöffnet und mit dem aus der Welle 7 herbeikommenden Druckmittelanschluß D verbunden ist. Im Kupplungskörper K bzw. der ersten Stützscheibe 3 sowie im Bremsenkörper B1/B2 bzw. der zweiten Stützscheibe 4 besteht auf gleichem Umfang eine Anordnung von Bremsdruckfedern 9, 10, welche einander entgegengerichtete Kraftwirkung aufweisen.

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Während sich die erste Bremsdruckfeder 9 unmittelbar gegen die erste Druckplatte 5 abstützt, drückt die zweite Bremsdruckfeder 10 gegen einen im R'.ngzylinderraum 8 axialbeweglich angeordneten Ringscheibenkolben 11. Dieser ist über die längsbeweglichen Führungsbolzen 12 mit der zweiten Druckplatte 6 trieblich verbunden und kann auch zur ·Drehmitnahme dienen. Zur weiteren Drehmitnahme des Ringscheibenkolbens 11 und zur Führung der Druckplatte 6 unter mehrfacher bzw. längerer Abstützung in der Stützscheibe 4 und zur Vermeidung von Klemmwirkungen gegen die Längsbewegungen können weitere in der Stützscheibe 4 festgehaltene Führungsbolzen 13 vorgesehen sein, welche ihrerseits im Ringscheibenkolben 11 bzw. in der Druckplatte 6 längsbeweglich geführt sind. Die erste Druckplatte 5 kann wahlweise durch entsprechende Führungsbolzen in der ersten Stützscheibe 3 oder aber durch eine am kupplungsseitigen Kranz angebrachte Mitnehmerverzahnung, welche in die Lamellenverzahnung eingreift, in Drehrichtung geführt werden. Die dem Ringscheibenkolben 11 zugewandten Frontseiten der Stützscheibe 4 sind Anschläge 14 für den Maximalhub in der ersten Druckplatte 5 des eingebauten Ringscheibenkolbens 11. Über Mitnahmen 15, welche als Bund oder Schraubenmutter etc. ausgebildet sein können, wird die Distanz zwischen Ringscheibenkolben 11 und zweiter Druckplatte 6 festgelegt. Die Bremsdruckfedern 9, 10 werden vorzugsweise in die erste bzw. zweite Stützscheibe in Federtaschen 16 eingesetzt. Die Stirnwände des Ringzylinderraumes 8 stellen gleichzeitig die wirksamen KoI-

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benflächen für die erste Druckplatte 5 und den Ringscheibenkolben 11 dar. Die Seitenwände 18 des Ringzylinderraumes 8 werden vorzugsweise mit Kolbendichtungen 19 ausgestattet. Zwischen den beiden Stirnwänden 17 verbleibt ein kleiner Restspalt R im völlig drucklosen Zustand.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Bauweise geht aus von der allein durch Federdruck bewirkten Bremsstellung. Hierbei werden die erste und die zweite Druckplatte 5, 6 durch verschiedene, ausschließlich für sie jeweils allein vorhandene Bremsdruckfedern 9, 10 zu kraftschlüssiger Verbindung gegen die Bremslamellen bzw. die gemeinsame Stützscheibe 4 für beide Bremsen Bl, B2 zu einer kraftschlüssigen Verbindung zusammengedrückt.

Hierbei haben sich die erste Druckplatte 5 und der Ringscheibenkolben 11 bis zu einem Spalt R einander angenähert. Die Stirnflächen 17 im Ringzylinderraum 8 stehen in dieser Stellung bis auf den Spalt R unmittelbar beieinander. Gleichzeitig ist die Anpreßfläche FK2 der ersten Druckplatte 5 bei der Kupplung K bzw. den zugehörigen Reiblamellen außer Eingriff gekommen. Da jede der beiden Bremsdruckfedern 9, 10 separat auf die ihr zugeordnete Druckplatte 5, 6 wirkt bzw. auch unterschiedlich dimensioniert sein kann, läßt sich der Eingriff der Bremsen auch dann individuell jeder Druckplatte 5, zudosieren, wenn, z. B. bezüglich Länge oder Material, unterschiedliche Bremsdruckfedern 9, 10 verwendet werden.

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Zur Inbetriebsetzung der Maschine erfolgt die Zufuhr des Druckmittels in den Ringzylinderraum 8 durch ein nicht dargestelltes Ventilsystem am Anfang der Druckmittelzufuhr D. Mit dem Druckanstieg werden die Stirnwände des Ringzylinders an der ersten Druckplatte 5 bzw. am Ringscheibenkolben 11 mit gleichem Wirkdruck zum gleichen Zeitpunkt voll belastet. Es steht ihnen dabei das jeweils zugeordnete Federpaket 9 bzw. 10 entgegen. In bevorzugter Ausführung erfolgt die Abstimmung der wirksamen Zylinderflächen und der Federn derart, daß zuerst der Ringscheibenkolben 11 so weit bewegt wird, bis er am Anschlag 14 der zweiten Stützscheibe 4 anliegt. Bei dieser Bewegung wurde über den längsbeweglichen Führungsbolzen 12 die Druckplatte 6 der zweiten Bremse B2 abgehoben, während die Bremse Bl noch in Kraftschluß war. Erst nachdem der Ringscheibenkolben 11 zum Anschlag kommt und der Druckmittel-Druck im Ringzylinderraum 8, welcher bis dahin noch nicht die maximale Größe erreicht hat, nun weiter ansteigen kann, wird auch der öffnungsdruck der Bremse Bl erreicht und die Druckplatte 5 in Richtung Kupplung K bewegt. Sobald dort mit der Anpreßfläche FK2 gegen die Reiblamellen voller Kraftschluß hergestellt ist, ist die Maschine (z. B. Exzenterpresse) voll eingekuppelt und normal in Funktion.

Zum Bremsen wird das Druckmittel (öl) lediglich von seiner Druckquelle abgeschaltet und in eine Ablaßleitung bzw. einen Tank abgelassen. Sein Abfluß wird unterstützt durch den

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Ausschiebedruck der Bremsdruckfedern 9, 10, welche die Ringzylinder-Stirnwände 17 zusammenpressen. Da der Einfluß der ersten Bremsdruckfeder 9 jedoch größer als der der gegenüberstehenden Bremsdruckfeder 10 ist, bleibt der Ringscheibenkolben 11 zunächst in seiner Öffnungsposition, d. h. die zweite Bremse B2 noch außer Eingriff. Erst nachdem die erste Druckplatte 5 mit ihrer bremsenseitigen Anpreßfläche FBl die Bremslamellen der Bremse 1 zusammenpreßt, sinkt der Druck im Ringzylinderraum 8 weiter ab. Erst dadurch werden die Bremsdruckfedern 10 in der zweiten Stützscheibe 4 in die Lage versetzt, ihrerseits nun das Druckmittel aus dem Ringzylinderraum 8 weiter auszuschieben. Der Ringscheibenkolben 11 zieht dabei über den Führungsbolzen 12 und die an ihm angebrachten Mitnahmen 15 nun auch die zweite Druckplatte 6 mit ihrer Anpreßfläche FB2 gegen die Reiblamellen der Bremse B2 in Kraftschluß.

Diese ohne eigene Stellglieder erreichte kraftmäßige und zeitliche Abstimmung und Verkettung der Bewegung der Druckplatten und des Kolbens schließt ein gleichzeitiges Greifen von Kupplung und Bremse oder ein verfrühtes Freigeben der Bremse sicher aus. Es werden dadurch Instabilitäten vermieden und Geräusche oder Materialermüdungserscheinungen werden auf ein Minimum reduziert. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, daß auf diese Weise keine Doppelbewegungen

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zustande kommen, sondern stets eines der relativ zueinander beweglichen Teile als Führung bzw. Zentrierung für das andere dienen kann.

Die Vorteile der Einfachheit und Sicherheit dieser Bauweise lassen sich selbstverständlich auch ohne Änderungen des Grundprinzips erreichen, wenn anstelle der Bremsdruckfedern 9, 10 sinngemäße DruckmittelSteuerungen eingesetzt werden. Das Erfindungsprinzip wird auch dann beibehalten, wenn sich der Kraftschluß der Druckplatten mit anderen Reibkörpern als Lamellen als ausreichend erweisen sollte.

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Bezugszeichen-Liste

1 · Abtriebsteil B-: erste Bremse

2 Gehäuse B₃: zweite Bremse

3 erste Stützscheibe K; Kupplung

4 zweite Stützscheibe D: Druckmittelanschluß

5 erste Druckplatte FK., FK₂, FB-, FB₂

6 zweite Druckplatte Anpreßflächen

7 Welle R: Restspalt

8 Ringzylinderraum

9 erste Bromsdruckfedern

10 zweite Bremsdruckfedern

11 Ringscheibenkolben

12 Führungsbolzen, längsbeweglich

13 Führungsbolzen, längsstarr

14 Anschläge für Maximalhub der zweiten Bremse

15 Mitnahmen

16 Federtaschen

17 Stirnwände v. 8

18 Seitenwände v. 8

19 Kolbendichtungen

20 Abstand zwischen von 5 und 11

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26.03.1980

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Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN . J U I 3OO Z Aktiengesel1schaft Friedrichshafen Kupplungs-Brems-Kombination mit zwei Bremsen Patentansprüche

1.) Kupplungs-Brems-Kombination mit zwei Bremsen, im wesentlichen bestehend aus:

einem Abtriebsteil, einem Gehäuse bzw. Außenlamellenträger und einer Welle,

einer kupplungssextigen ersten und einer bremsenseitigen zweiten Stützscheibe, die mit der Welle fest verbunden und als Innenlamellenträger der Kupplung bzw. beider Bremsen ausgebildet sind,

einer ersten Druckplatte, die beiderseits Anpreßflächen hat und zwischen der Kupplung und der ersten Bremse angeordnet und bei geeignetem Druckmitteldruck in dem von ihr gebildeten ersten Ringzylinderraum, entgegen der Kraftwirkung von gegen die zweite Stützscheibe abgestützten ersten Bremsdruckfedern aus der Bremslage heraus, in Richtung Kupplung axial verschieblich ist,

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einer zweiten Druckplatte, die eine der zweiten Bremse zugeordnete Anpreßfläche hat und mit der'bremsenseitigen zweiten Stützscheibe über Führungsbolzen drehfest verbunden und bei geeignetem Druckmitteldruck in dem der zweiten Bremse zugeordneten Ringzylinderraum, entgegen der Kraftwirkung von zwischen die zweite Druckplatte, und die zweite Stützscheibe abgestützten zweiten Bremsdruckfedern aus der Bremslage heraus, in Ausschaltstellung axial verschieblich ist,

- einer gemeinsamen DruckmittelVersorgung aus der Welle sowie Anschlägen, Mitnahmen, Federtaschen und Kolbendichtungen in den Ringzylinderseitenwänden,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) der erste und der zweite Ringzylinderraum sind zu einem einzigen, aber doppelt wirkenden Ringzylinderraum (8) innerhalb der ersten Druckplatte (5) räumlich zusammengefaßt und bremsenseitig durch einen Ringscheibenkolben (11) abgegrenzt;

b) der Ringscheibenkolben (11) ist von der zweiten Druckplatte (6) durch die zweite Stützscheibe (4) räumlich getrennt und im Ringzylinderraum (8) mit von der Kupplung K wegweisender Schubrichtung eingebaut;

c) die zweite Druckplatte (6) ist über mit axial fixierten Mitnahmen (15) versehene Führungsbolzen (12), die die zweite Stützscheibe (4) iängsverschieblich ganz durchdringen, in beiden Verstellrichtungen vom Ringscheibenkolben (11) axial mitnehmbar;

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d) die zweiten Bremsdruckfedern (10) sind zwischen Ringscheibenkolben (11) und kupplungsseitiger Stirnwand der zweiten Stützscheibe (4) unmittelbar abgestützt.

2. Kupplungs-Brems-Kombination nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

die ersten und die zweiten Bremsdruckfedern (9, 10) sind in gleichem Abstand von der Welle (7) mit entgegengesetzt gerichteter Wirkrichtung in der ersten bzw. in der zweiten Stützscheibe (3, 4) in Federtaschen (16) eingelassen.

3. Kupplungs-Brems-Kombination nach einem der Ansprüche oder 2,

gekennzeichnet durch das Merkmal: der Ringscheibenkolben (11) und die zweite Druckplatte (6) sind gegenüber der zweiten Stützscheibe (4) durch in derselben befestigte weitere Führungsbolzen (13) in Drehrichtung begrenzt gehalten.

4. Kupplungs-Brems-Kombination nach einem der Ansprüche bis 3,

gekennzeichnet durch das Merkmal: der Ringscheibenkolben (11) ist bei Bremsbelastung bzw. in druckentlastetem Zustand bis auf einen Restspalt (R) zur Zylinder-Stirnwand (17) voll in den Ringzylinderraum (8) eingetaucht.

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5. Kupplungs-Brems-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, _; .

gekennzeichnet durch, die Merkmale:

a) bei Druckmitteldruck-Minimum im Ringzylinderraum 8 und minimalem Spalt R zwischen dessen Stirnwänden 17 liegt die erste Druckplatte 5 mit der Vorspannkraft der ersten Bremsdruckfedern 9 .auf der Anpreßfläche PB₁ an den Reibflächen der Bremse B-

und die zweite Druckplatte 6 mit der Vorspannkraft der . zweiten Bremsdruckfedern 10 auf der Anpreßfläche FB₂ an den Reibflächen der Bremse B„ an,

während die Anpreßfläche FK₂ der ersten Druckplatte 5 von den Reibflächen der Kupplung K um einen Kupplungsfreihub abgehoben ist,

der gleich oder größer als der minimale Spalt R zwischen den Ringzylinder-rStirnwänden 17 ist;

b) bei Druckmitteldruck-Maximum im Ringzylinder-Raum 8 und maximalem Spalt R zwischen dessen Stirnwänden 17 «liegt die erste Druckplatte 5 mit der hydraulischen Kraft abzüglich der Vorspannkraft der ersten;. Bremsdruckfedern 9 auf der Anpreßfläche FK₂ an den Reibflächen der Kupplung K an,

während die erste und zweite Druckplatte 5, 6 bzw. deren Anpreßflächen FB- und FB« der Bremsen B₁, B₂ von den zugehörigen. Reibflächen um einen Bremsenfreih.uk 20 abgehoben ist,

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der kleiner als die Differenz zwischen minimalem und maximalem Spalt R zwischen den Ringzylinder-Stirnwänden 17 ist;

c) die Druckmittelzuführung D mündet im Bereich des mini malen Spaltes R in den Ringzylinderraum 8.

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