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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung oder -bremse mit in .statischer
Bestimmtheit am Reibkranz sich abstützenden Reibkörpern schmaler Umfangserstreckung.
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.Bei !der seither allgemein üblichen Reibungserzeugungsweise steht
ein großflächiger Reibbelag unter einem gewissen Anpreßdruck in Relativbewegung
gegenüber einer metallischen Gegenfläche, die, weil in spanabhebender Bearbeitung,
wie Drehen und Schleifen, geschaffen, ultramikroskopisch betrachtet, einer Hochgebirgslandschaft
mit steilen Spitzen und Schroffen ähnelt, die einerseits gegenüber dem Reibbelag
zerkratzend wirken und andererseits hierbei aber auch selbst wieder abbrechen, eine
Reibungserzeugung, bei der sich die beteiligten Oberflächenzonen in fortwährendem
Umbruch befinden und die Reibungsarbeit als Zerspanungsarbeit der betreffenden Materialien
geleistet wird, wozu man im Reibbelag ein möglichst großes »Verschleißvolumen« bereitzustellen
pflegt.
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Im Gegensatz hierzu ist eine Reibungserzeugungsweise bekanntgeworden,
bei der extrem kleinflächige Reibkörper gegenüber einer ausreichend harten metallischen
Gegenfläche arbeiten, die in einem Poliervorgang entstanden ist und infolgedessen
eine Oberflächenstruktur aufweist, die ultramikroskopisch einer flachen Hügellandschaft
mit breit hingelagerten Bergen und Tälern gleicht, die sich bei der zur Kleinflächigkeit
der Reibkörper gehörenden extrem hohen spezifischen Pressung tief in deren Oberfläche,
womöglich bis zur vollen Ausfüllung !der Täler einprägen, ohne daß die breit gelagerten
Hügel zerbrochen bzw. an ihrer Basis abgeschert werden könnten. Wählt man hierbei
außerdem ein Reibkörpermaterial mit den Eigenschaften der Hochpolymeren, dann zerreißen
die engvermaschten Molekülketten auch dann nicht, wenn das ganze in die aufliegende
Reibkörperfläche eingeprägte Landschaftsbild in der Reibungsbewegung an ihr entlang
verschoben wird, sondern sie weichen einfach mehr oder weniger elastisch aus. Dies
bedeutet eine Reibungserzeugungsweise, bei der die Reibungsarbeit nunmehr als Verdrängungsarbeit
und weitgehend ohne Materialzerstörung gewonnen wird, so daß das Oberflächengefüge
in seinem Polierzustand zumindest erhalten bleibt, wenn nicht sogar gefördert wird,
und um so mehr von einer »Polierwirkung« gesprochen werden kann, als die Reibungswärme
fast ausschließlich im metallischen Teil der Reibpaarung auftritt, und nicht etwa
an der extrem kleinen Fläche der Reibkörper.
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Es ist nun Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Wirksamkeit
der Reibungserzeugungsweise in Polierglätte dadurch zu erhöhen, daß dem Reibsystem
ganz oder teilweise während des Reibungsgleitvorganges in der Umfangsrichtung zusätzlich
auch noch eine senkrecht hierzu stehende Querbewegung in Richtung oder Rotationsachse
unter anderem auch oszillierender Art gegeben wird. Da es bekanntlich bei einem
im Gange befindlichen Gleitvorgang keiner zusätzlichen Reibungskraft mehr bedarf,
eine solche Querverschiebung herbeizuführen, so lassen sich unschwer Anordnungen
schaffen, die beispielsweise schon aus der Wirkung der Fahrerschütterungen solche
Querbewegungen hervorbringen, sofern eine entsprechend leichte Verschiebbarkeit
vorgesehen wird, wozu von der Anwendung elastischer Deformationen bis zu regelrechten
Wälzvorgängen die verschiedensten Möglichkeiten zur praktischen Verwirklichung offenstehen.
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Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der A b b. 1 bis 4 am Beispiel
zweier in Polierglätte reibenden, im wesentlichen gleichartigen Innenbackenreibungskupplung
oder -bremsen beschrieben, an denen ,das Prinzip der Querbewegung auf verschiedenartige
Weise verwirklicht ist, und zwar zeigt SAb b. 1 die Innenbackenanordnung in ganzem
und teilweisem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse, bei der das Reibungssystem
als Ganzes, z. B. vermittels eines auf Kugeln laufenden Schlittens, der Querbeweglichkeit
unterworfen ist; A b b. 2 in ganzem und teilweisem Schnitt eine Abwandlung der A
b b. 1, wobei der Träger der Reibkörper als Rollorgan für die Querbewegung gestaltet
ist, A b b. 3 -die spezielle .Anordnung für die Rollbewegung in Draufsicht in Richtung
der Rollkörperachse X -X gesehen, A b b. 4 die Anordnung nach A b b. 3 in Draufsicht
in der hierzu senkrechten Richtung Y.
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In A b b. 1 üben am zylindrischen Innenumfang des Kranzes 1 vom Radius
r in Polierglätte je ,zwei sich diametral gegenüberliegende Reibkörper 2, 2' schmaler
Umfangserstreckung ihre Reibungserzeugung nach dem Reibungsprinzip der Verdrängungsarbeit
an ihren Molekülketten aus. Als Stäbe von ungefähr halbkreisförmigem Profil gestaltet,
liegen sie - um ihre Längsachsen parallel zur durch 0
gehenden Rotationsachse
des Kranzes 1 drehbeweglich - in gleichartig geformten Rillen in einem gewissen
Abstand voneinander am Außenumfang eines Reibbackens 6 besonderer Art eingebettet,
der sich seinerseits in einem Schneidlagergelenk 7 am Betätigungshebel 5 abstützt,
der ihn in -einer an ihm gebildeten Mulde S aufnimmt und im Schneidlager 9 seinen
Hebeldrehpunkt hat. Am anderen Ende des Betätigungshebels 5 greift der Kolbenstößel
10 aus der Kraft eines öldruckzylinders 11' an, der mit seiner Grundplatte
21'-mit dem sogenannten Bremsschild bzw. mit der Lagerung starr zu denken ist, in
welcher sich die .den Kranz 1 tragende Welle um den Rotationsmittelpunkt 0 im Gegenuhrzeigersinn
gegenüber dem im Falle der Bremse am Kranze 1 im Uhrzeigersinn auszuübenden Reibungsmoment
drehen mag, während im Falle der Reibungskupplung :die Innenteile nicht feststehend,
.sondern im Uhrzeigersinn des ausgeübten Reibungsmoments umlaufend zu denken sind,
das alsdann gegenüber dem ebenfalls im Uhrzeigersinn umlaufenden Kranz 1 antreibend
zu wirken hätte.
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Faßt man in den Beispielen den vereinfachenden Fall der Bremse ins
Auge, bei welcher der die Bremstrommel repräsentierende Kranz 1 zunächst im Gegenuhrzeigersinn
des eingetragenen Richtungspfeils umlaufe, :dann hat man es indem ausschließlich
im Schneidengelenk 7 mit dem Betätigungshebel s praktisch drehmomentfrei verbundenen
und mit den Reibkörpern 2, 2' armierten Backen 6 -der sich um den Punkt 7 im Umlaufsinn
des Kranzes 1 umzulegen trachtet - mit einer Anordnung zu tun, bei der die vom Kolbenstößel
10 ausgeübte Betätigungskraft stets in statisch bestimmter Weise mittels der Reibkörper
2 und 2', z. B. am zylindrischen Innenumfang des Kranzes 1, abgestützt wird, d.
h., daß sowohl der Reibkörper 2 als quasi
punktförmig im Umfangspunkt
A1 abgestützt als auch her Reibkörper 2' als quasi punktförmig im Punkt A, abgestützt
aufgefaßt werden können, zwischen welchen beiden Kraftangriffspunkten A1 und A,
die im Punkt 7 in Erscheinung tretende Resultante aus beiden hindurchgeht - das
Gleichgewicht des Backens 6 verbürgend, eine Anordnung, die eine Reibungskupplung
oder -bremse so ausbilden läßt, daß sie unabhängig von :dem Reibungskoeffizienten
der Reibkörper durch vektorielle Kräfteverlagerung wirkt, indem sie sich selbsttätig
einstellt.
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Faßt man aber in A b b. 1 den umgekehrten Drehsinn des die ,Bremstrommel
repräsentierenden Kranzes 1 ins Auge, dann vermag sich der mit seiner Schneide 7
ebenfalls quasi punktförmig abgestützte Backen 6, der nunmehr nach der anderen Seite
der Umlegung preisgegeben ist, dieser gegenüber in der dargestellten Lage nicht
mehr im Gleichgewicht zu halten und ist nach rechts hin umzukippen gezwungen, bis
er in dem für diesen Fall am Betätigungshebel 5 mittels des Anschlagstückes 12 vorgesehenen
Abstützpunkt 13 sein Widerlager findet, womit der Backen 6 in eine Lage gelangt,
in welcher sein Reibkörper 2 im Punkt A1 abgehoben wird und nur allein noch sein
Reibkörper 2' im Punkt A, zum Tragen kommen kann. Der so im Punkt 13 am Betätigungshebel
n abgestützte und damit diesem gegenüber jeder Beweglichkeit beraubte, aber nach
wie vor die Betätigungskraft des Kolbenstößels 10 übertragende Backen 6 vermag nun
nur noch (wie jeder gewöhnliche um einen Abstützpunkt 9 drehbare Betätigungsreibbacken)
die Rolle eines Trägers für den in statischer Bestimmtheit .den Anpreßdruck allein
abstützenden Reibkörper 2' zu spielen, der zwar die Reibungserzeugung gegenüber
der Willkür :des Reibungskoeffizienten hilflos gegenüberstehen läßt, aber immerhin
noch wenigstens den Vorteil der Reibungserzeugung in Polierglätte bietet, um deren
grundlegende Verbesserung durch das Prinzip der Querbewegung es sich hier handelt.
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Die in A b b. 1 für die Gestaltung der Querbeweglichkeit des Gesamtsystems
getroffene Maßnahme sieht die Abstützung des den Reibbacken 6 mit seinen Reibkörpern
2 und 2' in seiner Mulde 8 aufnehmenden Betätigungshebels 5 in einem Schneidlager
9 vor, dessen Lagerschneide hier nicht auf einem mit dem Öldruckzylinder 11' bzw.
mit dessen Befestigungsblock 21' starren Podest, sondern vielmehr auf einem z. B.
auf Kugeln 20, 23 laufenden Schlitten 24, der parallel zur durch 0 gehenden Rotationsachse
des Kranzes 1 leicht verschiebbar ist. Hierzu ist gegenüber :den im Schneidlager
9 auftretenden lotrechten und waagerechten Abstützreaktionskomponenten einerseits
mit den Kugeln 22 ein Schulterlager vorgesehen, :dessen Schulter 20 z. B. mit dem
Bremszylinder 11' starr ist, und andererseits mit den Kugeln 23 ein Schwalbenschwanzlager,dessen
feststehende Hälfte am Betätigungsblock 21' g-cbildet ist.
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Die Maßnahmen für die leichte axiale Verschiebbarkeit des Gesamtsystems
auf seinen Reibkörpern 2 und 2' während des im Gange befindlichen Gleitvorgangs
der Reibungserzeugung, die gemäß physikalischer Erkenntnis keinen Bewegungswiderstand
in der hierzu senkrechten Richtung auf den Gleitflächen findet, werden im einzelnen
so getroffen werden können, :daß angesichts .der Erschütterungen des Laufes und
der Schwingungsvorgänge, wie sie natürlicherweise mit der Reibungserzeugung einherzugehen
pflegen, :das System nicht von selbst auf seinem Platze verharren wird und die Querbewegung
z. B. durch Erzwingung einer gewissen Mittelstellung einer gewissen seitlichen Begrenzung
bedarf. Hierzu ist in A b b. 1 die Anordnung an einem Stützpunkt 25 des Befestigungsblockes
21' angebrachter Federn 26 vorgesehen, deren Enden 27 und 28 die Querbeweglichkeit
beispielsweise durch elastische Mittel begrenzen, wobei angesichts :der beteiligten,
nicht unerheblichen Massen, das Zustandekommen von Oszillationsvorgängen sogar ohne
besonderes Zutun gegeben erscheint.
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Im Beispiel der A b :b. 2 handelt es sich um dieselbe Reibungserzeugungsgrundanordnung
wie in Ab: b.1 mit einem über :den Stößel 10 mit der Kraft K, z. B. eines auf einem
Grundblock 21 befestigten öldruckzylinders 11, angepreßten Betätigungshebel 5, dessen
Schneidlager 9 jedoch mit dem Befestigungsblock 21 starr ist. Weiterhin ist an Stelle
des in :der Mulde 8 untergebrachten Reibbackens 6 hier eine Anordnung vorgesehen,
die ihn unter :Beibehaltung seiner mit A b b. 1 beschriebenen Funktionen in ein
Rollorgan verwandelt mit der Besonderheit, daß er sich nur im Punkt A 1 mit einem
einzigen Reibkörper 2 abstützt, während die Abstützung am anderen Ende zugleich
an zwei auf einem im Lagerschneidenpunkt 16 gelagerten Waagbalken 14 angeordneten
Reibkörpern 2" und 2"' gleicher Art an den Punkten A' und A3' des Reibkranzes
1 erfolgt.
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Der Rollorgan-Reibbacken besteht, wie in A b b. 3 und 4 besonders
veranschaulicht, im langgestreckten Mittelteil des in A b b. 1 dargestellten Reibbackens
6 rechts und links der zur durch 0 gehenden Rotationsachse des Kranzes 1 senkrecht
stehenden Mittelebene aus je einem Steg 30 aus Federmaterial von flachem, rechteckigem
Profil. Jeder dieser Stege 30 ist an seinem oberen Ende mit der den Reibbacken 2
tragenden, etwa halbkreisförmigen Rinne 22 fest verbunden, während die unteren Enden
jeweils mit einem Wälzkörperkopf 31 versehen sind, in den sie in einem an ihm vorgesehenen
Schlitz 33 in ebenfalls fester Verbindung eingesetzt sind.
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Der Wälzkörperkopf 31 hat die Aufgabe, sowohl für das Schneidlager
7 als auch für das den Waab Balken 14 abstützende Schneidlager 16 beiderseits der
besagten Mittelebene je eine gewölbte Lagerschneide 7' und 16' zu bilden, die zugleich
einen Rollvorgang für die Querbewegung der Reibbacken 2, 2" und 2"' auf den Lagerschneiden
selbst ermöglichen, und zwar jeweils um die Mittelachse 34 des Rechteckprofils der
Federplatten 30. Dies geschieht dadurch, daß die Schneiden 7' und 16' jeweils streng
in einem Kreise gewölbt sind (A b b. 3), dessen Mittelpunkt in der Mittelachse 34
der Federplatten 30 liegt. Diese Kreiswölbung wird dadurch geschaffen, daß beiderseits
der Schneide 16' die beiden Konusflächen 35 und 36 herausgearbeitet sind und beiderseits
der Schneide 7' auf der einen Seite die Konusfläche 38 geschaffen ist, während auf
der anderen Seite die plane Stirnfläche 37 die die Schneide 7' streng kreisgewölbt
entstehen lassende Gegenfläche liefert.
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Die Federplatten 30, die :den Kopf 31 mit seinen gewölbten Lagerschneiden
am einen Ende mit der Reibkörperrille 32 am anderen Ende verbindet, haben die Aufgabe,
eine Torsionsfeder zu bilden, die
an ihrem oberen Ende 32 im Kranzpunkt
Al, unter der Anpreßkraft P, des Reibbackens 2 bis zu einem gewissen Grade festgehalten,
dem Schneidenkopf 31 an ihrem unteren Ende mit seinen beiden Schneiden 16' und T
:eine gewisse elastische Verdrehung um die Mittelachse 34 ermöglicht, als -deren
Folge die Querbewegung relativ zum daran nicht teilnehmenden Betätigungshebel6 sich
vollzieht, eine elastische Verdrehung, die unter der besonderen Unruhe, unter der
dieses Teilsystem gewissermaßen an der Quelle des Reibungserzeugungsvorganges steht,
auch wieder ein Oszillations-Rollvorgang für die Querbewegung der Reibkörper 2,
2", 2"' unter einer elastischen Richtkraft für die Mittellage zu liefern vermag.
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Die Zusammenhänge der Gesamtanordnung der A@b b. 2 sind so zu wählen,
.daß das Kräftepaar, welches das Torsionsmoment um die Rollachse 34 letztlich an
der Reibfläche des Reibkörpers 2 abzustützen hat, in seiner Radialkomponente die
itn Punkt A1 vorhandene, zu P" ,gehörende radiale Anpreßkomponente nicht überschreitet,
so daß eine Störung des Reibvorganges vermieden bleibt -und lediglich ein Wandern
des Kraftschwerpunktes längs der durch A, gehenden, zur Rotationsachse in 0 parallelen
Längsachse des Reibkörpers 2 eintritt, nicht aber etwa eine Kräfteverlagerung längs
des Umfanges. Im übrigen kommt bei solcher Steuerung des Rollvorganges am Rollorgan
selbst der Umstand zustatten, daß die Rollorgane in ihrer translatorischen Querbewegung
relativ zum Betätigungshebel 5 nur die Hälfte der Wegstrecke zurückzulegen haben,
wie sie sich an den Reibkörpern 2, 2" und 2"' relativ zum Reibkranz 1 ergibt.
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Wie mit dem Kräfteplan hinsichtlich des eigentlichen unberührt gebliebenen
Reibungserzeugungsvorganges erläutert sei, setzen sich die in den Auflagepunkten
A2 und A3 der Reibkörper 2" und. 2"' entstehenden Einzelkomponenten P2 und P3 im
Punkt S23 zu :einer Teilresultanten P",." zusammen, die ihrerseits mit der vom Reibkörper
2 im Punkt A: kommenden Komponente P, sich im Punkt S zur Hauptkomponente P"", zusammensetzt,
auf deren selbsttätig sich einstellenden vektoriellen Kräfteverlagerung auch wieder
die Reibwertunabhängigkeit beruht, wie sie für den in Ab 'b. 2 gekennzeichneten
. Kranzdrehsinn für den Fall Ader Bremse gegeben ist, die sich dadurch ausweist,
daß das Ergebnis der Gesamtreibungserzeugung als Summe der an en Einzelreibkörpern
2, 2" und 2"' entstehenden Umfangskräfte U1, U2 und U3 konstant bleibt.
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Für den umgekehrten Drehsinn für den Fall der Bremse tritt wie in
Abb. 1 ebenso die Abstützung des sich alsdann abhebenden Reibbackens 2 im Punkt
13 des am Betätigungshebel 5 vorgesehenen Anschlagstückes 12 ein, das zugleich auch
den mit der Reibkörperrinne 32 festen Daumen 39 erfaßt, der das System des Federpaares
30 gegenüber einer Verschiebung aus der dargestellten Arbeitslage in der längs der
Torsionsachse 34 bei der Drehung des Reibkranzes 1 im Uhrzeigersinn an Ort und Stelle
hält, und wo zur Abstützung des Torsionsmomentes im nunmehr dort in Erscheinung
tretenden Kräftepaar geeignete Vorkehrungen getroffen werden können.
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Es bleibt unbenommen, die Anordnung nach A b b. 2 mit der nach A b
b. 1 in beliebiger Zusammenstellung zu kombinieren, wie überhaupt alle Wege für
die verschiedenste praktische Herbeiführung der Querbewegung offenstehen, gleichgültig,
ob mit oder ohne Zusammenlegung mit anderen Funktionen, um das Prinzip der Querbewegung
als Mittel zur Vervollkommnung der Reibungserzeugung in Polierglätte anzuwenden.