DE10106485B4 - Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten Bremsen - Google Patents
Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten Bremsen Download PDFInfo
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Abstract
Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6) durch einen für beide Bremsen (5, 6) gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger (7) betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator (7b) und einen innenliegenden Rotor (7a) mit einer den Drehbewegungserzeuger (7) durchdringenden Antriebswelle (10) aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse (5, 6) in Wirkverbindung steht.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist.
- Eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung ist aus der
DE 196 48 979 A1 bekannt und bei der dort gezeigten Anwendung zwischen zwei Fahrmotoren einer Antriebsachse angeordnet. Die beiden Bremsen weisen eine gemeinsame Betätigungseinrichtung auf und werden in einem Ausführungsbeispiel hydraulisch und zusätzlich mechanisch betätigt. - In der
DE 198 22 767 A1 ist eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung offenbart, die in einer Laufachse für Arbeitsmaschinen zum Einsatz kommt und zwei Achswellen bremst. - Aus der
DE 198 10 593 A1 und derDE 196 51 969 A1 sind elektromechanische Bremsaktoren für Radbremsen (Scheibenbremsen) von Kraftfahrzeugen bekannt. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauaufwand den Einsatz elektromechanischer Bremsen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bremsen durch einen für beide Bremsen gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator und einen innenliegenden Rotor mit einer den Drehbewegungserzeuger durchdringenden Antriebswelle aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse in Wirkverbindung steht.
- Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Bremsvorrichtung als sogenannte „elektromechanische Bremse” mit einem für beide Bremsen gemeinsamen Drehbewegungserzeuger auszubilden. Das Aufbringen der Bremskraft oder – bei einer Federspeicherbremse – der zum Lösen und Offenhalten der Bremsen erforderlichen Kraft erfolgt dabei durch Aufbau eines Drehmoments mittels eines Rotors und Umwandlung in eine lineare Kraft mittels Gewindetrieben. Dadurch wird der Bauaufwand bei der Herstellung und Montage der Bremsvorrichtung minimiert. Hinsichtlich der Gewindetriebe, die sich seitlich des gemeinsamen Drehbewegungserzeugers befinden, ergibt sich dadurch ein im Wesentlichen gleicher Aufbau. Sofern dabei die Bremsen als Federspeicherbremsen ausgebildet sind, werden die Gewindespindeln nur beim Lösen und Offenhalten der Bremsen belastet und zwar auf Zug. Dies ist günstiger als eine Belastung auf Druck (Bremsen ohne Energiespeicher), bei der aus Gründen einer ausreichenden Knicksicherheit, die Gewindespindeln und die Antriebswelle möglicherweise kräftiger dimensioniert werden müssen.
- Es ist dabei darauf zu achten, dass die beiden Gewindetriebe gegenläufige Steigungen aufweisen, um zu erzielen, dass bei einer Drehung des Drehbewegungserzeugers die linear beweglichen Gewindemuttern beide nach außen oder beide nach innen bewegt werden.
- Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist rein elektrisch stufenlos regelbar. Dadurch ist einerseits eine sehr genaue Regelung der Bremskraft erzielbar, andererseits sind zusätzliche Parameter, die das Bremsverhalten beeinflussen sollen, z. B. im Sinne eines lastabhängigen Bremsens (bei Gabelstaplern), leicht in die Regelung der Bremsvorrichtung integrierbar. Ein lastabhängiges Bremsen erhöht die Sicherheit.
- Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung eine größere Gestaltungsfreiheit beim Einsatz der Bremsvorrichtung bzw. einer damit ausgerüsteten Antriebsachse, da keine hydraulischen oder mechanischen Kraftübertragungselemente zur Bremsvorrichtung führen, sondern lediglich elektrische Leitungen.
- So werden beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Gabelstaplers Übertragungsprobleme vermieden, wie sie beispielsweise bei herkömmlichen Bremsvorrichtungen dann auftreten können, wenn der Gabelstapler mit einer klappbaren Fahrerkabine ausgestattet ist und/oder mit einem drehbaren Fahrersitz, bei dem sich das Bremspedal mit dem Fahrersitz drehen soll.
- Der Drehbewegungserzeuger kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung als Elektromotor oder als Drehmagnet ausgebildet sein.
- Sofern die Bremsen als Lamellenbremsen, insbesondere als nasslaufende Lamellenbremsen, ausgebildet sind, ergeben sich Vorteile im Hinblick auf Verschleissarmut, Wartungsfreiheit und eine hohe Bremsleistung.
- Sicherheitstechnisch günstig ist es, wenn die Bremsen als Federspeicherbremsen ausgebildet sind. Bei Ausfall der Stromversorgung werden die Bremsen dann automatisch geschlossen.
- Insbesondere dabei ist es von Vorteil, wenn der Gewindetrieb als nicht selbsthemmender Gewindetrieb, insbesondere als Kugelgewindetrieb, ausgebildet ist.
- Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung steht eine Gewindespindel mit dem Drehbewegungserzeuger und eine Gewindemutter mit der Druckplatte der zugeordneten Bremse in Wirkverbindung. Im Prinzip ist es jedoch in kinematischer Umkehr dieser Anordnung auch denkbar, den Drehbewegungserzeuger mit der Gewindemutter zu koppeln, so dass sich eine lineare Bewegung der Gewindespindel ergibt, die dann auf die Druckplatte einwirken würde.
- Sofern die Antriebswelle in den Gewindemuttern des Gewindetriebs gelagert ist, kann eine separate Lagerung des Rotors des Drehbewegungserzeugers entfallen.
- Für eine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung und einen geringen Bauaufwand ist es günstig, wenn in dem Stator eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen angeordnet ist, von denen mehrere zur Aufnahme von Haltezapfen für die gegen Verdrehung zu sichernden Bremslamellen vorgesehen sind und mehrere zur Aufnahme von Druckfedern zur axialen Kraftbeaufschlagung der Bremsen in Schließrichtung ausgebildet sind.
- Dem gleichen Zweck dient eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Bremsen, der Drehbewegungserzeuger und die Gewindetriebe in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses oder Gehäuseabschnitts angeordnet sind, wobei die Ausnehmung durch Seitenwände verschließbar ist, die als lösbar befestigte, scheibenförmige Bremswiderlager ausgebildet sind.
- Zweckmäßigerweise sind die zu bremsenden Rotoren in den Bremswiderlagern drehbar gelagert.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, angeordnet ist.
- Weitere vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 einen Längsschnitt durch den Mittelbereich einer Antriebsachse und -
2 einen Querschnitt durch den Mittelbereich der Antriebsachse nach1 . - Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Mittelbereich einer Antriebsachse in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuseabschnitts. Die Antriebsachse, die zwei elektrische Fahrmotoren
1 und2 mit jeweils einem Rotor (Läufer)3 bzw.4 aufweist und bevorzugt in einem Flurförderzeug (insbesondere Gabelstapler) zum Einsatz kommt, ist idealerweise rohrförmig ausgebildet, was die Montage und Demontage der darin befindlichen Bauelemente erleichtert. Selbstverständlich kann anstelle einer Antriebsachse auch eine antriebslose Achse die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung aufnehmen. Es sind auch Anwendungsfälle außerhalb der Fahrzeugtechnik denkbar. - Die Bremsvorrichtung verfügt über zwei Bremsen
5 und6 zum Abbremsen der Rotoren3 und4 . Die Bremsen5 und6 sind als nasslaufende Federspeicher-Lamellenbremsen ausgebildet und werden mittels eines gemeinsamen, hier als Elektromotor ausgeführten Drehbewegungserzeugers7 betätigt. - Es ist auch möglich, den Drehbewegungserzeuger
7 als Proportional-Drehmagneten auszubilden. An Stelle eines gemeinsamen Drehbewegungserzeugers7 können auch voneinander getrennte Drehbewegungserzeuger zum Einsatz kommen, so dass jeder Bremse5 bzw.6 ein eigener Drehbewegungserzeuger zugeordnet ist. - Zwischen jede Bremse
5 bzw.6 und den Drehbewegungserzeuger7 ist ein Bewegungsumformer8 bzw.9 in Gestalt eines nicht selbsthemmenden Gewindetriebs geschaltet, bestehend aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter. der Gewindetrieb ist bevorzugt als Kugelgewindetrieb ausgebildet (abgekürzt ”KGT”). Die KGT-Spindel stellt ein drehendes Eingangsteil8a bzw.9a dar, während die KGT-Mutter ein linear bewegliches Ausgangsteil8b bzw.9b bildet. - Da im vorliegenden Einsatzfall der Kugelgewindetriebe insbesondere die Linearbewegungen sehr klein sind, kann – je nach zurückzulegendem Weg der KGT-Muttern – auf eine Kugelrückführung verzichtet werden, was den Aufbau der Kugelgewindetriebe vereinfacht und deren Abmessungen verringert.
- Die KGT-Spindeln (Eingangsteile
8a ,9a der Bewegungsumformer8 ,9 ) sind an einer Antriebswelle10 eines innenliegenden Rotors7a des Drehbewegungserzeugers7 angeformt. Es ist jedoch auch möglich, die Gewindespindeln auf geeignete Weise mit der Antriebswelle10 zu verbinden. Die Gewindemuttern (Ausgangsteile8b ,9b ) stehen jeweils mit einer federbelasteten, die Bremsen5 und6 in Schließrichtung beaufschlagenden Druckplatte11 bzw.12 in Eingriff. - Durch Drehung der Antriebswelle
10 des Bewegungserzeugers7 werden die Gewindespindeln (Eingangsteile8a ,9a der Bewegungsumformer8 ,9 ) gedreht, wodurch die Gewindemuttern (Ausgangsteile8b ,9b der Bewegungsumformer8 ,9 ) axial bewegt werden. - Wie sich insbesondere auch aus der Zusammenschau mit
2 ergibt, weist der als Elektromotor ausgebildete Drehbewegungserzeuger7 einen außenliegenden Statur7b auf, in dem eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen13 angeordnet sind. In den Axialbohrungen13 sind abwechselnd Haltezapfen14 und Druckfedern15 angeordnet. Durch die Haltezapfen wird ein Teil der Bremslamellen der Bremsen5 und6 gegen Verdrehung gesichert, nämlich diejenigen Bremslamellen die als Bremsstatoren dienen. Die Druckfedern15 sind gegen die Druckplatten11 und12 abgestützt und erzeugen die axiale Bremskraft. Die Axialbohrungen13 sind durchgehend, so dass einteilige Haltezapfen14 und einteilige Druckfedern15 verwendbar sind. - Zur Aufnahme der von den Druckfedern
15 erzeugten axialen Bremskräfte sind zwei scheibenförmige Bremswiderlager16 und17 vorgesehen, die lösbar in der zylindrischen Ausnehmung des Gehäuseabschnitts der Antriebsachse befestigt sind, in der die Bremsen5 ,6 , die Bewegungsumfomer8 ,9 und der Drehbewegungserzeuger7 angeordnet sind. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die genannten Bauteile nach Entfernen eines oder beider Fahrmotoren1 ,2 zugänglich sind, ohne zuvor die Antriebsachse aus dem Fahrzeug entfernen zu müssen. - In den Bremswiderlagern
16 ,17 sind die Rotoren3 ,4 der Fahrmotoren1 ,2 drehbar gelagert. Der Stator7b des Drehbewegungserzeugers7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Gewindestifte18 ,19 in der zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses gegen Verdrehung gesichert. - In einem Gabelstapler, dessen Antriebsachse mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ausgestattet ist, werden zu Betriebsbeginn zunächst die Bremsen
5 und6 gelöst. Dabei wird vom Drehbewegungserzeuger7 ein Drehmoment erzeugt und der Rotor7a samt Antriebswelle10 in Drehung versetzt. Die Gewindemuttern (Ausgangsteile8b ,9b der Bewegungsumformer8 ,9 ) bewegen sich axial auf den Drehbewegungserzeuger7 zu und entlasten dabei die Bremsen5 und6 vollständig, indem die Druckplatten11 und12 etwas in Richtung zum Drehbewegungserzeuger bewegt werden. Die Rotoren3 und4 der Elektromotoren1 und2 können sich daher frei drehen. - Soll nun gebremst werden, so wird durch dosierten Tritt auf ein Bremspedal ein damit verbundenes Potentiometer betätigt, das an einen Bremsregler angeschlossen ist. Entsprechend der Pedalvorgabe wird der Strom des Drehbewegungserzeugers
7 und damit das von ihm aufgebrachte Drehmoment reduziert, so dass sich die Gewindemuttern aufgrund der Wirkung der Druckfedern15 wieder vom Drehbewegungserzeuger7 weg bewegen können. Durch die Wirkung der Druckfedern15 werden auch die Druckplatten11 und12 etwas in Schließrichtung der Bremsen5 und6 bewegt und dadurch die Bremslamellen definiert axial zusammengepresst, wodurch eine bestimmte Bremswirkung erzielt wird. - Es versteht sich von selbst, dass das Drehmoment des Drehbewegungserzeugers
7 zusätzlich auch von anderen Parametern als der Bremspedalvorgabe beinflusst werden kann. So ist es möglich, die Last eines Gabelstaplers durch Druckmessung in den Hubzylindern zu erfassen und dem Bremsregler zu melden, der dann in Abhängigkeit von der Masse der Last das Drehmoment des Drehbewegungserzeugers7 und damit die Bremswirkung der Bremsen5 und6 beeinflusst (lastabhängiges Bremsen).
Claims (12)
- Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (
5 ,6 ) durch einen für beide Bremsen (5 ,6 ) gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger (7 ) betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator (7b ) und einen innenliegenden Rotor (7a ) mit einer den Drehbewegungserzeuger (7 ) durchdringenden Antriebswelle (10 ) aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse (5 ,6 ) in Wirkverbindung steht. - Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungserzeuger (
7 ) als Elektromotor ausgebildet ist. - Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungserzeuger (
7 ) als Drehmagnet ausgebildet ist. - Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (
5 ,6 ) als Lamellenbremsen, insbesondere als nasslaufende Lamellenbremsen, ausgebildet sind. - Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (
5 ,6 ) als Federspeicherbremsen ausgebildet sind. - Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb als nicht selbsthemmender Gewindetrieb, insbesondere als Kugelgewindetrieb, ausgebildet ist.
- Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter mit einer Druckplatte (
11 ;12 ) der zugeordneten Bremse (5 ,6 ) in Wirkverbindung steht. - Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (
10 ) in den Gewindemuttern des Gewindetriebs gelagert ist. - Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stator (
7b ) eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen (13 ) angeordnet ist, von denen mehrere zur Aufnahme von Haltezapfen (14 ) für die gegen Verdrehung zu sichernde Bremslamellen vorgesehen sind und mehrere zur Aufnahme von Druckfedern (15 ) zur axialen Kraftbeaufschlagung der Bremsen (5 ,6 ) in Schließrichtung ausgebildet sind. - Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (
5 ,6 ), die Gewindetriebe und die Bewegungsumformer (8 ,9 ) in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses oder Gehäuseabschnitts angeordnet sind, wobei die Ausnehmung durch Seitenwände verschließbar ist, die als lösbar befestigte, scheibenförmige Bremswiderlager (16 ,17 ) ausgebildet sind. - Bremsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bremsenden Rotoren (
3 ,4 ) in den Bremswiderlagern (17 ,18 ) drehbar gelagert sind. - Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, angeordnet ist.
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