DE2128594A1 - Scheibenbremse - Google Patents

Description

• Scheibenbremse Die Erfindung betrifft eine flUssigkeitsgekUhlte trockenlaufende Einscheibenbremse mit voller Beaufschlagung ihrer Reibflächen (Vollbelag-Scheibenbremse).
• Bei den bekannten Teilbelag-Scheibenbremsen wird eine rotierende Scheibe durch Bremsbacken, die die Reibbeläge tragen, und die nur auf einem Sektor der Reibfläche der Bremsscheibe anliegen, beaufschlagt. Dabei sind die Bremsbacken bzw. ist ihre Lagerung so gestaltet, daß sie sich an die Bremsscheibe vollflächig anlegen können, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft auf die Belaffläche gewährleistet ist.
• Steht für eine Scheibenbremse wenig Raum zur Verftigung oder muß ihre Bremsleistung erheblich gesteigert werden, so ist es erforderlich, die Bremsschiebe auf ihrer gesamten Reibfläche zu beaufschlagen. Eine derartige Hochleistungs-Vollbelag-Scheibenbremse erfordert nun besondere Maßnahmen zur Erzielung einer gleichmäßigen Anpreßkraftverteilung auf der gesamten Reibfläche und zur Abfuhr der auf engem Raum anfallenden großen Wärmemenge.
• Bei den bekannten Vollbelag-Scheibenbremsen befinden eich die Reibbeläge, wie bei den Teilbelag-Scheibenbremsen, auf den Bremsbacken bzw. Bremsdruckecheiben. Dies hat die nachteilige Folge, daß durch die relativ geringe Wärmeleitfähigkeit des Bremebelag-Werketoffe nur ein verschwindend geringer Teil der beim Bremsvorgang entstehenden Wärmemenge durch die Bremsbacken bzw. die Bremsdruckscheiben abgeführt werden kann. Es muß somit fast die gesamte beim Bremsen entstehende Wärmemenge von der Bremsscheibe aufgenommen und von ihr an ein Kühlmedium abgegeben werden. Soll die Bremse eine trockenlaufende sein, so ist es praktisch nicht möglich, die umlaufende Bremsscheibe durch eine Kühlflüssigkeit zu kühlen und flüssigkeitsdicht zu gestalten. Es verbleibt nur die einzige Ausführungsmöglichkeit, die Verlustwärme durch eine Luftfühlung von der rotierenden Bremsscheibe abzuführen. Diese KUhlung ist aber fUr eine Hochleistungs-Scheibenbremse nicht ausreichend.
• Ein weiterer Nachteil der bekannten Vollbelag-Scheibenbremse ergibt sich aus dem Mangel, daß es praktisch unmöglich ist, daß sich die Bremsscheibe, die Bremsdruckscheibe und die Bremsgegenscheibe, die in bekannter Weise als starre und unelastische Scheiben ausgeführt werden, beim Beginn des Bremavorgangs und auch beim weiteren Bremsvorgang selbst vollflächig berühren und die Bremskraft sich gleichmäßig auf die gesamten Reibflächen verteilt. Infolge geringster Unebenheiten einer der beiden sich berührenden Flächen bilden sich in der Richtung des Radius schmale ringförmige Reibzonen aus. In der jetzt wesentlich geringeren Reibfläche herrscht nun nicht nur das entsprechend Vielfache der vorgesehenen Flächenpressung bei vollflächiger Berührung, sondern es entsteht in dieser schmalen Ringzone auch die gesamte Bremsverlustwärme. Die Folgen daraus sind eine hohe Temperatur dieser Reibzone, eine große Wärmeausdehnung des Werkstoffs innerhalb dieser Reibzone, ein Aufwölben des Werkstoffs in dieser Reibzone und eine eventuell tellerförmige Verformung der Bremsscheibe, eine dadurch weiter steigende Flächenpressung und Temperatur sowie ein außerordentlich hoher Verschleiß innerhalb dieser ringförmigen Reibzone. Die übrige "Brems"-Fläche der Scheiben ist dadurch während des Bremsvorgangs praktisch nicht belastet.
• Nach der Beendigung dieses Bremsvorgangs erfolgt jetzt ein Abkühlen der Scheiben und durch die Werkstoffschrumpfung ein Einsinken des Werkstoffs im Bereich der vorher vorhandenen Reibzone.
• Bei dem nachfolgenden Bremsvorgang findet jetzt die Berührung, Erhitzung, Überbelastung und der erhöhte Verschleiß der Bremsflächen in der gleichen eben beschriebenen Weise, aber jetzt in einer an einer anderen Stelle des Radius liegenden Ringzone statt. Damit ist bei jedem Bremsvorgang eine andere schmale Ringzone, die sich bei den einzelnen Bremsvorgängen regellos auf der gesamten Belagbreite verlagert, überlastet und verschlissen.
• Bildet sich bei einem Bremsvorgang die reibende Ringzone am Außenrand der Scheiben aus, so sind hier die thermische Überlastung und der Verschleiß besonders hoch, da am Rande der Bremsscheibe infolge der hier höchsten Umfangsgeschwindigkeit auch die Reibleistung am größten ist.
• Aus diesen funktionellen Nachteilen der bekannten Vollbelag-Scheibenbremsen ergab sich die Aufgabe, eine Hochleistungs-Vollbelag-Scheibenbremse zu finden, bei der eine vollflächige BerUhrung der Reibflächen, eine gleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft bzw. eine gleichmäßige thermische Belastung, ein gleichmäßiger Verschleiß sowie eine trockene Reihung der Reibflächen aufeinander und trotzdem eine intensive FlüssigkeitskUhlung stattfindet.
• Nach der Erfindung besteht die gesamte rotierende Bremsscheibe einstückig aus einem sogenannten Reibscheibenteil, einer nach innen anschließenden radialen Scheibe, einem weiter anschlie-Senden Rohrteil sowie einer hieran anschließenden Hülse mit einer Mitnahmeverzahnung.
• Nch dem Hauptteil der Erfindung ist der sogenannte Reibscheibenteil durch eine V-förmige Ringnut U-förmig und damit elastisch gestaltet.
• Dabei werden ihre beiden Reibflächen nicht planparallel, sondern tellerförmig so bearbeitet, daß sie am Außendurchmesser um das Maß der vorbestimmten V-förmigen Dickenfederung breiter sind als am Innendurchmesser. Die genannte Dickenfederung wird so gewählt, daß sich unter der Wirkung der Anpreßkraft einc konstante Flächenpressung bzw. eine konstante spezifisehe thermische Belastung ergibt. Eine örtliche Überbelastung durch die Wärmeausdehnung, insbesondere am Außendurchmesser, ist damit durch die Nachfederung der beiden Teller des Reibscheibenteils ausgeschlossen.
• Nach eine Ausgestaltung der Erfindung sind die Reibbeläge auf dem Reibscheibenteil der gesamten Bremsscheibe, und zwar beidseitig, angeordnet. Mit dieser Maßnahme wird infolge der geringgen Wärmeleitfähigkeit der Bremsbeläge nur ein geringer Teil der beim Bremsvorgang entstehenden Wärmemenge zum Reibscheibenteil hindurchgeleitet, wodurch seine Temperatur relativ niedrig bleibt Um die Wärmefortleitung vom Reibscheibenteil zur Mitnahmeverzahnung der gesamten Bremsscheibe möglichst gering zu halten, befindet sich erfindungsgemäß die Mitnahmeverzahnung der gesamten Bremsscheibe außerhalb derEbne ihres Reischeibenteils dadurch, daß, wie bereits erwähnt, die gesamte Bremsscheibe einstückig aus einem sogenannten Reibscheibenteil, einer nach innen anschließenden radialen Scheibe und einem weiter anschließenden Rohrteil besteht, und sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die radiale Scheile und/oder das Rohrteil mit einer Vielzahl von Öffnungen vershhen. Mit diesen Maßnahmen gelingt es, die Temperatur der Mitnahmeverzahnung so niedrig zu halten, daß in ihr keinerlei schädliche Wärmeverformungen entstehen.
• Zur Erreichung einer intensiven Flüssigkeitskühlung besitzen erfindungsgemäß die nicht rotierende Bremsgegenscheibe und die ebenfalls nicht rotierende, aber axial bewegliche Bremsdruckscheibe auf ihren RUckseiten KUhlrippen, die durch eine FlUssiegkeit gekühlt werden.
• Zur sicheren Erreichung der trockenen Reibung beim Bremsvorgang sind die KUhlmittelräume der Bremsdruckscheibe und der Bremsgegenscheibe verschlossen und wird das Kühlmittel durch geeignet liegende Zulauf- und Ablauf-Öffnungen sowie -Anschldsse dicht gefUhrt. Die gesamten KUhlmittelwege können somit auf einfache Weise absolut dicht ausgeführt werden.
• Um einen berührungsfreien Lauf der Bremsenteile in geöffnetem Zustand sicherzustellen, wird nach der Erfindung die gesamte Bremsscheibe beim Öffnen der Bremse durch eine Rückzugseinrichtung in eine berührungs- und taumelfreie Lage gezogen. Die Einrichtung hierzu besteht erfindungsgemäß aus einer an der Nabe der Bremsscheibe starr befestigten Anschlagscheibe und einer durch Federn, die sich gegen diese Nabe abstützen, belasteten Drucksoheibe, wobei die Druckscheibe die innenverzahnte Hülse der Bremsscheibe gegen die Anschlagscheibe drückt.
• Ebenfalls zur Sicherstellung des berührungsfreien Laufens der Bremsenteile in geöffnetem Zustand wird erfindungsgemäß die axial bewegliche Bremsdruckscheibe zum Öffnen der Bremse durch eine Rückzugeinrichtung in die berührungsfreie Lage gezogen.
• Die Einrichtung hierzu besteht nach der Erfindung aus Federn, die sich gegen die Bremsgegenacheibe abstUtzen und die Bremsdruckscheibe gegen die als Anschlag wirkende Bremszylinderplatte drücken.
• Es hat sich gezeigt, daß eine Bremse nach diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ohne die genannten Nachteile der bekannten AusfUhrungen arbeitet und alle eingangs erwähnten Forderungen restlos erfüllt.
• Die Erfindung ist in der Abb. 1 beispielsweise und schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Auf der Bremswelle t befindet sich drehfest die Nabe 2 mit der Mitnahme-Außenverzahnung 3. Die gesamte Bremsacheibe besteht elnstilekig aus der Hülse 4, die mit ihrer Mitnahme-Innenverzahnung mit der Mitnahme-Außenverzahnung 3 der Nabe 2 im Eingriff ist, dem axial gerichteten Rohrteil 5, der radialen Scheibe 6 und dem an sie anschließenden eigentlichen zur Bremsung erforderlichen Reibscheibenteil 7, auf dem beidseitig die Reibbeläge 8 durch Nieten oder Kleben befestigt sind. Das Reibscheibenteil 7 besitzt zur Erreichung der vorgesehenen Elastizität und Federung die V-förmige Ringnut 9.*) Zur Verminderung des Wärmeflusses von der Reibscheibe 7 über die Scheibe 6, das Rohrteil 5 und die Hülse 4 zur Mitnahme-Außenverzahnung 3 besitzt die Scheibe 6 eine entsprechende radiale Ausdehung und das Rohrteil 5 eine entsprechende axiale Ausdehnung, beide Teile mit einer entsprechend geringen Wandstärke, und besitzen die Scheibe 6 und/oder das Rohrteil 5 eine Vielzahl von Öffnungen 10.
• Zur Erzielung des berührungsfreien und taumelfreien Laufs der Bremsscheibe im geöffneten Zustand der Bremse wird durch die Federn 11, die sich gegen die in der Habe 2 eingesetzten Anschlagschrauben 12 abstützen, und die Druckscheibe 13 die Hülse 4 gegen die starr mit der Nabe 2 verbundene Anschlagecheibe 14 gedrückt.
• Die Bremsgegenscheibe 15 weist auf ihrer Rückseite ringförmige Kühlrippen 16 auf, so daß mit der ortsfest angeordneten Grundplatte t7, mit der die Bremsgegenschiebe 15 fest verschraubt ist, ringförmige Kühlkanäle 18 gebildet werden. Der Zufluß der Kühlflüssigkeit erfolgt durch den Anschluß 19, der Abfluß durch den Anschluß 20 der Grundplatte 17.
• *) Ihre Dicke da ist um das Maß der erwünschten Federung größer als ihre Dicke di.
• Mit der Grundplatte 17 ist mittels der Abstandsschrauben 21 die Bremszylinderplatte 22verschraubt, in die die Bremszylinder 23 mit den Bremskolben 24 eingesetzt sind. Diese Bremskolben 24 wirken beim Bremsvorgang auf die Druckplatte 25 der Bremsdruckscheibe 26. Die Bremsdruckscheibe 26 besitzt, wie die Bremsgegenscheibe 15, auf ihrer Rückseite KUhlrippen 27, so daß mit der Druckplatte 24, die mit der Bremsdruckscheibe 26 verschweißt ist, wiederum ringförmige Kühlkanäle 28 entstehen.
• Die Zufuhr der KUhlflUssigkeit erfolgt durch den angeschweißten Anschluß 29, der Abfluß durch den angeschweißten Anschluß 30.
• Die Führung und die Übertragung des Bremsmoments der axial beweglichen Bremsdruckscheibe 26 zur ortsfesten Grundplatte 17 geschieht durch die an der Bremsdruckscheibe 26 befindlichen gabelförmigen Führungsstücke 31, die mit den Abstandsschrauben 21 zusammenwirken.
• Die Federn 32, die durch die Abstandsschrauben 21 geführt werden und sich gegen die Bremsgegenscheibe 15 abstUtzen, drUcken beim Öffnen der Bremse zur Erreichung eines berührungsfreien Laufs in geöffnetem Zustand die Bremsdruckscheibe 25/26 gegen die Bremszylinderplatte 22.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Flüssigkeitsgekühlte trockenlaufende Einscheibenbremse mit voller Beaufschlagung ihrer Reibflächen, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibscheibenteil (7) der gesamten Bremsscheibe durch eine V-förmige Ringnut (9) elastisch gestaltet ist.

   2.) Einscheibenbremse nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge (8) auf dem Reibscheibenteil (7) der gesamten Bremsscheibe, und zwar beidseitig, angeordnet sind.

   3.) Einscheibenbremse nach den AnsprEchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß sich die Mitnahmeverzahnung der Bremsscheibe außerhalb der Ebene des Reibscheibenteils (7) befindet.

   4.) Einscheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Bremsscheibe einstückig aus einem Reibscheibenteil (7), einer anschließenden radialen Scheibe (6), einem weiter anschließenden Rohrteil (5) sowie einer hieran anschließenden Hülse (4) mit einer Mitnahmeverzahnung besteht 5.) Einscheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung des Wärmeflusses die radiale Schiebe (6) und/oder das Rohrteil (5) mit einer Vielzahl von Öffnungen (10) vereehen sind.

   6.) Einscheibenbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsgegenscheibe (15) und die Bremsdruckscheibe (26) auf ihren Rückseiten Kühlrippen (16 bzw. 27) besitzen, die durch eine Flussigkeit gekühlt werden.

   7.) Einscheibenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Bremsscheibe zum Öffnen der Bremse durch eine RUckzugseinrichtung in eine berührungs-und taumelfreie Lage gezogen wird, und diese Rückzugseinrichtung aus einer an der Nabe (2) starr befestigten Anschlagscheibe (14) und einer durch Federn (11), die sich gegen die Nabe (2) abstUtzen, belasteten Druckscheibe (13) besteht, wobei die Druckscheibe (13) die innenverzahnte Hülse (4) der Bremsscheibe gegen die Anschlagscheibe (14) drUckt.

   8.) Einscheibenbremse nach den AnsprUchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdruckscheibe (26) zum Öffnen der Bremse durch eine RUckzugseinrichtung in eine berUhrungsfreie Lage gezogen wird, und diese Rückzugseinrichtung aus Federn (32) besteht, die sich gegen die Bremsgegenscheibe (15) abstützen und die Bremedruckecheibe (26) gegen die als Anschlag wirkende Bremszylinderplatte (22) drUcken.

   L e e r s e i t e