DE19903564A1 - Brake for mechanical excavator has surfaces on piston fed by separate pressure feeds to allow opening in opposition to force of spring and in same sense as this force - Google Patents

Brake for mechanical excavator has surfaces on piston fed by separate pressure feeds to allow opening in opposition to force of spring and in same sense as this force

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Abstract

The brake, in which hydraulic fluid acts on a piston (7) against the force of a spring (11), can also be opened by hydraulic fluid in the same direction as the force of the spring. The piston has a pressure surface (12) which acts in the opposite direction to the force of the spring and a second surface (15) which acts in the same direction as the force of the spring. Each of these is fed by a separate pressure feed (13,16). The piston also has surfaces (8,10) which cooperate with the brake and spring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremse mit einem eine Bremskraft erzeugenden Feder­ speicher und einem Bremskolben, der entgegen der Kraftrichtung des Federspeichers durch Druckmittel, insbesondere hydraulisches Druckmittel, beaufschlagbar ist. Derartige Bremsen zählen in vielfältiger Ausführung zum Stand der Technik. Sie werden u. a. in Arbeitsmaschinen, wie Gabelstapler, Baumaschinen usw. eingesetzt. Bremsen der eingangs genannten Art werden in erster Linie als Haltebremse (Parkbremse) verwendet, um das Fahrzeug in seiner Stillstandsposition zu sichern und damit am Davonrollen zu hindern.The invention relates to a brake with a spring generating a braking force memory and a brake piston which acts against the direction of force of the spring accumulator can be acted upon by pressure medium, in particular hydraulic pressure medium. Such a variety of brakes are part of the prior art. she will u. a. used in machines such as forklifts, construction machinery, etc. Brakes of the type mentioned are primarily used as a holding brake (Parking brake) used to secure the vehicle in its standstill position and thus to prevent it from rolling away.

Zum Lösen der Bremse wird der Bremskolben derart mit Druck beaufschlagt, daß die Kraft des Federspeichers überwunden wird. Wird durch einen Defekt der Bremskolben drucklos, so wird das Fahrzeug durch die vom Federspeicher erzeugte konstante Bremskraft automatisch bis zum Stillstand abgebremst. Die Bremse stellt damit auch eine Sicherheitsbremse dar.To release the brake, the brake piston is pressurized such that the Force of the spring accumulator is overcome. Is due to a defect in the Brake piston depressurized, so the vehicle is generated by the spring constant braking force automatically braked to a standstill. The brake is on thus also a safety brake.

Um das fahrende Fahrzeug in Normalsituationen abzubremsen, ist eine zusätzliche Betriebsbremse vorgesehen, die von der Haltebremse getrennt ist. Diese Betriebs­ bremse bringt eine höher Bremskraft auf als die Haltebremse, da die Trägheitskräfte des Fahrzeugs berücksichtigt werden müssen und der Bremsweg möglichst kurz sein soll. Darüberhinaus ist die Betriebsbremse steuerbar, d. h. die Bremskraft ist - anders als bei einer Sicherheitsbremse - einstellbar.To brake the moving vehicle in normal situations, there is an additional one Service brake provided, which is separate from the holding brake. This operating brake applies a higher braking force than the holding brake because of the inertial forces of the vehicle must be taken into account and the braking distance should be as short as possible should. In addition, the service brake is controllable, i. H. the braking force is different than with a safety brake - adjustable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse der eingangs genannten Art zur Verfügung, deren Anwendungsbereich erweitert ist. The present invention has for its object a brake of the beginning mentioned type available, the scope of which is expanded.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bremskolben durch Druckmittel gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers beaufschlagbar ist. Die Bremse kann daher infolge Beaufschlagung des Bremskolbens gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers eine erhöhte Bremskraft aufbringen, wodurch über die bereits genannten Verwendungsarten hinaus eine Verwendung als Betriebs­ bremse und eine Verwendung als sogenannte Arbeitsbremse möglich ist.This object is achieved in that the brake piston by Pressure medium can be acted upon in the same direction as the direction of force of the spring accumulator. The brake can therefore due to the application of the brake piston in the same direction Force direction of the spring accumulator apply an increased braking force, which over the types of use already mentioned also use as a business brake and use as a so-called work brake is possible.

In der Verwendungsart Betriebsbremse wird das Fahrzeug mit einer Bremskraft zum Stillstand gebracht, die beträchtlich größer ist als die vom Federspeicher erzeugte Kraft.In the service brake application type, the vehicle is used with a braking force Brought to a standstill, which is considerably larger than that generated by the spring accumulator Force.

Eine Arbeitsbremse kann in bestimmten Betriebszuständen erforderlich sein, in denen die Bremse als Haltebremse wirkt und die Arbeitsausrüstung des Fahrzeugs zum Einsatz kommt, bei einem Mobilbagger beispielsweise der Baggerlöffel: Hierbei würde die in der Verwendungsart Haltebremse/Parkbremse vom Federspeicher aufgebrachte Bremskraft in vielen Fällen nicht ausreichen, um das Fahrzeug bei einer Grabbewegung des Baggerlöffels im Erdreich in seiner Stillstandsposition zu halten. Die von der Haltebremse aufzunehmenden Reißkräfte eines Baggers übersteigen zumeist die durch den Federspeicher der Haltebremse aufgebrachte Bremskraft. Eine zusätzliche Arbeitsbremse ist daher erforderlich.A work brake may be required in certain operating conditions which the brake acts as a holding brake and the work equipment of the vehicle is used, for example in a mobile excavator, the excavator bucket: Here would in the application type holding brake / parking brake from the spring accumulator applied braking force in many cases is not sufficient to the vehicle at a To keep digging movement of the bucket in the ground in its standstill position. The digging forces of an excavator to be absorbed by the holding brake exceed usually the braking force applied by the spring brake. A additional work brake is therefore required.

Die erfindungsgemäße Bremse beinhaltet somit bei geringstem Bauraum und minimalem Bauaufwand eine Haltebremse, eine Sicherheitsbremse, eine Betriebsbremse und eine Arbeitsbremse.The brake according to the invention thus includes and with the smallest space minimal construction effort a holding brake, a safety brake, a Service brake and a work brake.

Im Hinblick auf einen konstruktiv einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Bremse, bei der der Fertigungs- und Montageaufwand gering gehalten wird, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an dem Bremskolben eine entgegengesetzt zur Kraftrichtung des Federspeichers wirksame Druckfläche angeordnet und eine gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers wirksame Druckfläche, vor denen jeweils ein Druckmittelkanal mündet, und ist an dem Bremskolben eine zum Eingriff mit dem Federspeicher vorgesehene Wirkfläche und eine zum Eingriff mit der Bremse vorgesehene Wirkfläche angeordnet. With regard to a structurally simple structure of the brake according to the invention, in which the manufacturing and assembly costs are kept low, according to one advantageous embodiment of the invention on the brake piston an opposite effective pressure area arranged to the direction of force of the spring accumulator and a pressure area effective in the same direction as the direction of force of the spring accumulator, in front of which in each case one pressure medium channel opens, and one for engagement on the brake piston with the spring memory provided effective area and one for engagement with the brake intended effective area arranged.  

Um bei kleinen Abmessungen eine große Bremskraft zu erzielen, besteht der Feder­ speicher mit Vorteil aus mindestens einer vorgespannten Tellerfeder.The spring is used to achieve a high braking force with small dimensions Storage with advantage from at least one pre-tensioned disc spring.

Weitere Vorteile ergeben sich im Hinblick auf eine platzsparende Bauweise und Wartungsarmut dadurch, daß die Bremse als Lamellenbremse, insbesondere als naßlaufende Lamellenbremse ausgebildet ist.Further advantages result in terms of a space-saving design and Low maintenance in that the brake as a multi-disc brake, in particular as wet-running multi-disc brake is formed.

Sofern der Bremskolben als Ringkolben ausgebildet ist, läßt sich Bremse beispiels­ weise radial um einen Lagerzapfen und/oder eine Antriebswelle herum anordnen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Bremse in einem Radantrieb einer Arbeits­ maschine, insbesondere einem Mobilbagger, erweist sich als besonders günstig.If the brake piston is designed as an annular piston, the brake can be used, for example arrange radially around a bearing journal and / or a drive shaft. The use of the brake according to the invention in a wheel drive of a work machine, especially a mobile excavator, proves to be particularly cheap.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schema­ tischen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.Further advantages and details of the invention are based on the in the scheme table figure illustrated embodiment explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Teil-Schnitt durch eine Bremse, die im Bremszustand eine Abtriebstrommel 1 zu einem drehfesten Achszapfen 2 bremsen soll.The figure shows a partial section through a brake which is to brake an output drum 1 to a rotationally fixed axle journal 2 in the braking state.

Auf dem Achszapfen 2 ist mittels einer Keilverzahnung 2a ein Bremsträger 3 ange­ ordnet, der mittels einer Keilverzahnung 3a und eines Sicherungsrings 4 mit einem Bremslamellenträger 5 verbunden ist. Radial zwischen der auf der Innenwand ab­ schnittsweise mit Mitnahmenuten 1a versehenen Abtriebstrommel 1 und dem Brems­ lamellenträger 5 befinden sich Bremslamellen 6, von denen abwechselnd jeweils eine mit den Mitnahmenuten 1a der Abtriebstrommel und jeweils eine mit Mitnahmenuten 5a des Bremslamellenträgers 5 verdrehsicher, jedoch axial beweglich verbunden ist.On the journal 2 is by means of a spline 2 a a brake carrier 3 arranged, which by means of a spline 3 a and a retaining ring 4 is connected to a brake disk carrier. 5 Radially between the on the inner wall from section-wise with driving grooves 1 a provided output drum 1 and the brake disk carrier 5 are brake plates 6, of which alternately one but with the driving grooves 1 a of the driven drum and each having a A of the brake disk carrier 5 against rotation with drive grooves 5, is axially movably connected.

Mit den Bremslamellen 6 steht ein Bremskolben 7 in Wirkverbindung. Dieser weist an einem Radialfortsatz 7a eine Wirkfläche 8 auf, die gegen die unmittelbar benachbarte, zum Bremslamellenträger 5 verdrehsichere Lamelle der Bremslamellen anliegt. Die am weitesten von der Wirkfläche 8 entfernte (rotierende) Lamelle der Bremslamellen 6 ist verdrehsicher zur Abtriebstrommel 1 angeordnet und axial gegen ein mit der Abtriebstrommel fest verbundenes Bauteil 9 abgestützt. A brake piston 7 is operatively connected to the brake plates 6 . On a radial extension 7 a, the latter has an active surface 8 which bears against the immediately adjacent plate of the brake plates, which is non-rotatable relative to the brake plate carrier 5 . The most distant (rotating) plate of the brake plates 6 from the active surface 8 is arranged such that it cannot rotate relative to the driven drum 1 and is axially supported against a component 9 which is firmly connected to the driven drum.

Der Radialfortsatz 7a weist ferner eine von den Bremslamellen 6 entfernte Wirkfläche 10 auf, gegen die mehrere in Kraftrichtung zu den Bremslamellen 6 wirksame, vor­ gespannte Tellerfedern 11 angestellt sind. Die Tellerfedern 11, die einen Feder­ speicher bilden, sind gegen den Bremsträger 3 abgestützt. Im Ausgangszustand werden die Bremslamellen 6 durch die Wirkung der vor­ gespannten Tellerfedern 11 mit Hilfe des Radialfortsatzes 7a zusammengedrückt, wodurch eine Bremskraft ausgeübt wird. Die Bremse ist geschlossen. In diesem Betriebszustand, in dem keine weiteren Kräfte auf den Bremskolben 7 einwirken, wirkt die Bremse als Haltebremse (Parkbremse). Die dabei wirksame Bremskraft wird von den Tellerfedern 11 erzeugt.The radial extension 7 a also has an active surface 10 removed from the brake plates 6 , against which a plurality of diaphragm springs 11 which are effective in the direction of the force to the brake plates 6 are engaged. The plate springs 11 , which form a spring memory, are supported against the brake carrier 3 . In the initial state, the brake plates 6 are compressed by the action of the plate springs 11 , which are under tension, by means of the radial extension 7 a, as a result of which a braking force is exerted. The brake is closed. In this operating state, in which no further forces act on the brake piston 7 , the brake acts as a holding brake (parking brake). The effective braking force is generated by the plate springs 11 .

Der Bremskolben 7 ist mit einer Druckfläche 12 versehen, vor der ein erster Druck­ mittelkanal 13 in einem Druckraum 14 mündet. Durch Beaufschlagen dieser ent­ gegengesetzt zur Kraftrichtung der Tellerfedern 11 wirksamen Druckfläche 12 mit Druckmittel läßt sich die Bremse lösen, sofern die von dem Druckmittel aufgebrachte Löse-Kraft größer als die Kraft der vorgespannten Tellerfedern 11 ist.The brake piston 7 is provided with a pressure surface 12 in front of which a first pressure medium channel 13 opens into a pressure chamber 14 . By applying this ent opposite to the direction of force of the plate springs 11 effective pressure surface 12 with pressure medium, the brake can be released if the release force applied by the pressure medium is greater than the force of the preloaded plate springs 11 .

Der Bremskolben 7 ist ferner mit einer Druckfläche 15 versehen, vor der ein zweiter, von dem ersten Druckmittelkanal 13 getrennter Druckmittelkanal 16 in einem Druckraum 17 mündet.The brake piston 7 is also provided with a pressure surface 15 , in front of which a second pressure medium channel 16, which is separate from the first pressure medium channel 13 , opens into a pressure chamber 17 .

Im gelösten Zustand der Bremse läßt sich durch gezielte Beaufschlagung der Druckfläche 15 die Löse-Kraft überwinden wodurch die Bremse wieder eingreift und eine bestimmte Bremskraft erzeugt. In diesem Betriebszustand wirkt die Bremse als Betriebsbremse. Die Bremskraft wird dabei aus der Differenz zwischen einerseits der Kraft der Tellerfedern 11 und der gleichsinnig gerichteten und auf die Druckfläche 15 einwirkenden Kraft und andererseits der entgegengesetzt gerichteten und auf die Druckfläche 12 einwirkenden Löse-Kraft erzeugt. Es ist zur Erzielung einer größtmöglichen Bremswirkung selbstverständlich auch möglich, in der Verwendungsart Betriebsbremse den die Löse-Kraft erzeugenden Druck vor der Druckfläche 12 herabzusetzen oder vollständig abzubauen.In the released state of the brake, the release force can be overcome by targeted application of the pressure surface 15 , whereby the brake engages again and generates a certain braking force. In this operating state, the brake acts as a service brake. The braking force is generated from the difference between the force of the plate springs 11 on the one hand and the force directed in the same direction and acting on the pressure surface 15 and on the other hand the opposing force acting on the pressure surface 12 . In order to achieve the greatest possible braking effect, it is of course also possible to reduce or completely reduce the pressure generating the releasing force in front of the pressure surface 12 in the service brake type of use.

Bei stillstehendem Fahrzeug und geschlossener Bremse läßt sich durch Beaufschlagen der gleichsinnig mit der Kraftrichtung der Tellerfedern 11 wirksamen Druckfläche 15 mit Druckmittel die Bremskraft/Haltekraft verstärken. In diesem Betriebszustand wirkt die Bremse als Arbeitsbremse. Die Bremskraft wird dabei von der Kraft der Tellerfedern 11 und zusätzlich von der gleichsinnig gerichteten und auf die Druckfläche 15 einwirkenden Kraft erzeugt.When the vehicle is stationary and the brake is closed, the braking force / holding force can be increased by applying pressure medium to the pressure surface 15 , which acts in the same direction with the direction of force of the plate springs 11 . In this operating state, the brake acts as a work brake. The braking force is generated by the force of the plate springs 11 and additionally by the force directed in the same direction and acting on the pressure surface 15 .

Die erfindungsgemäße Bremse ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel bevorzugt zur Verwendung in einem Radantrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Bagger vorgesehen. Sie beinhaltet die Funktionen Haltebremse (Parkbremse), Betriebsbremse, Sicherheitsbremse und Arbeitsbremse.The brake according to the invention is preferred in the exemplary embodiment described for use in a wheel drive of a work machine, in particular a Excavator provided. It includes the functions of holding brake (parking brake), Service brake, safety brake and work brake.

Claims (6)

1. Bremse mit einem eine Bremskraft erzeugenden Federspeicher und einem Bremskolben, der entgegen der Kraftrichtung des Federspeichers durch Druck­ mittel, insbesondere hydraulisches Druckmittel, beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (7) durch Druckmittel gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers beaufschlagbar ist.1. Brake with a spring force generating a braking force and a brake piston which can be acted upon by the pressure medium, in particular hydraulic pressure medium, counter to the force direction of the spring accumulator, characterized in that the brake piston ( 7 ) can be acted upon by pressure medium in the same direction as the force direction of the spring accumulator. 2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bremskolben (7) eine entgegengesetzt zur Kraftrichtung des Federspeichers wirksame Druck­ fläche (12) angeordnet ist und eine gleichsinnig zur Kraftrichtung des Feder­ speichers wirksame Druckfläche (15), vor denen jeweils ein Druckmittelkanal (13; 16) mündet, und daß an dem Bremskolben (7) eine zum Eingriff mit dem Feder­ speicher vorgesehene Wirkfläche (10) und eine zum Eingriff mit der Bremse vorgesehene Wirkfläche (8) angeordnet ist.2. Brake according to claim 1, characterized in that on the brake piston ( 7 ) an opposite to the force direction of the spring accumulator effective pressure surface ( 12 ) is arranged and a direction in the same direction as the force direction of the spring accumulator pressure surface ( 15 ), in front of which a pressure medium channel ( 13 ; 16 ) opens, and that on the brake piston ( 7 ) an engagement surface provided for engagement with the spring ( 10 ) and an engagement surface provided for engagement with the brake ( 8 ) is arranged. 3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder­ speicher aus mindestens einer vorgespannten Tellerfeder (11) besteht.3. Brake according to claim 1 or 2, characterized in that the spring memory consists of at least one prestressed plate spring ( 11 ). 4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse als Lamellenbremse, insbesondere als naßlaufende Lamellenbremse ausgebildet ist.4. Brake according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Brake as a multi-disc brake, in particular as a wet-running multi-disc brake is trained. 5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (4) als Ringkolben ausgebildet ist.5. Brake according to one of claims 1 to 4, characterized in that the brake piston ( 4 ) is designed as an annular piston. 6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwen­ dung in einem Radantrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Mobil­ bagger.6. Brake according to one of claims 1 to 5, characterized by the use tion in a wheel drive of a work machine, in particular a mobile excavator.
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