DE2823038A1

DE2823038A1 - Hydraulische, doppelt betaetigbare bremse

Info

Publication number: DE2823038A1
Application number: DE19782823038
Authority: DE
Inventors: Charles Arthur Kreitner; George Henry Morgan
Original assignee: Lambert Brake Corp
Current assignee: Ausco Products Inc
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1978-12-14
Also published as: JPS5416071A; SE7806064L; IT7849265A0; DE2823038C2; GB1587791A; IT1103495B; FR2392279A1; BR7803303A; AU3506878A; US4263991A; JPS62121440U; FR2392279B1; AU517775B2; SE440688B; CA1085323A

Description

Lambert Brake Corporation

643 Graves Street, St. Joseph, Michigan 49085, V.St.A.

Hydraulische, doppelt betätigbare Bremse

Die Erfindung beschäftigt sich mit Hydraulikbremsen, und insbesondere mit einer Hydraulikbremse mit einem Hauptbremskreis und einem Zusatzbremskreis.

In hydraulisch angetriebenen Zügen werden Hydraulikbremsen an angetriebenen Wellen und zugehörigen Teilen verwendet. Beispielsweise können derartige Züge einen Hydraulikmotor enthalten, der über eine Welle mit einer Drehzahl-Reduziervorrichtung gekoppelt ist. Eine zwischen Motor und Reduziervorrichtung angeordnete Hydraulikbremse kann zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Welle und zum relativ schnellem Anhalten der Wellenrotation verwendet werden, wenn der hydraulisch angetriebene Zug nicht länger angetrieben werden soll.

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In derartigen Anwendungsfällen können diese Bremsen
eine sehr kräftige Bremswirkung entfalten, sind relativ kompakt und vergleichsweise billig herstellbar. In vielen Anwendungsfällen ist es wichtig, daß die Bremse ausfallsicher arbeitet, d.h. die Bremse muß so eingerichtet sein, daß die Bremse greift, wenn im Hydrauliksystem ein Fehler auftritt, oder das Hydrauliksystem ausfällt. Eine solche Bremse ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 863 beschrieben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine ausfallsichere hydraulische Bremse zu schaffen, bei der
sowohl ein Hauptbremskreis wie auch ein Wartungsbremskreis vorgesehen sind. Ferner soll die Bremse betätigt werden können, ohne daß andere Teile des Bremssystems oder der in der Bremse herrschenden Hydraulikdrücke gestört oder beeinträchtigt werden. Weiter soll der zweite Bremskreis die Wirkung des Hauptbremskreises und damit das Greifen der Bremse steuern können. Ferner soll der sekundäre
Bremskreis die Ausfallsicherheit der Bremse aufrechterhalten können. Bei der zu schaffenden Hydraulikbremse
soll die Bremse sanft und genau greifen. Ferner soll sie vom kompakter Form, jedoch zuverlässig und robust sein, und soll preiswert herstellbar sein.

Die Erfindung geht aus der nachfolgenden Beschreibung
der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung hervor. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer mit den Merkmalen
der Erfindung ausgestatteten Bremse, wobei
einzelne. Teile der Bremse weggebrochen sind;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2
aus Fig. 1;

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Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3;

Fig. 4 eine der Fig. 1 ähnliche Stirnansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei ebenfalls Teile weggebrochen sind;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 aus Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 aus Fig. 5;

und

Fig. 7 eine schematische Darstellung der mit der erfindungsgemäßen Bremse verwendbaren Bremskreise.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiden Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben, ohne daß die Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele die Erfindung beschränken.

Gemäß Fig. 1-3 ist eine hydraulische Bremseinheit 10 zwischen einem Hydraulikmotor 11 und einem Getriebegehäuse 12 angeordnet. Die Bremseinheit 10 weist ein Gehäuse 14 auf, das eine vordere Platte 15 besitzt, welche mit Bolzen 16 an einem zweiten Gehäuseteil 17 befestigt ist. Um Flüssigkeitsleckage aus dem Gehäuse zu vermeiden, ist eine geeignete Dichtung zwischen der Platte 15 und dem Gehäuseteil 17 eingelegt. Eine Bolzenbohrung 19 ermöglicht die Befestigung der Bremseinheit am Getriebegehäuse 12, wenn dies erwünscht sein sollte. Zur Leistungsübertragung vom Motor 11 zum Getriebe weist der Motor 11 eine Ausgangswelle 20 auf, die mit Keilen oder Splinten 21 mit einer Rotorwelle 22 in der Bremseinheit 10 verbunden ist. Am gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 22 ist mittels einer zweiten Splint- oder Keilverbindung 23 die Abtriebswelle 24 verbunden, die in dem Getriebegehäuse 12 gelagert ist. Ein geeignetes Lager

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ist in dem zweiten Gehäuseteil 17 zentral befestigt und lagert die Rotorwelle 22 frei drehbar. Dieses Lager 25 ist in der erläuterten Stelle mit einem Sprengring oder einer anderen Vorrichtung gesichert.

Auf der Rotorwelle 22 sind mehrere Rotorscheiben 30,31 und 32 aufgesetzt. Diese drei Rotorscheiben können mit der Rotorwelle 22 drehen, sind jedoch auf der Rotorwelle 22 in axialer Richtung frei verschiebbar. Die Befestigung der Rotorscheiben und ihre axiale Beweglichkeit ermöglicht eine Federanordnung 35.

Zwischen den Rotorscheiben 30 bis 32 sind vier Statorscheiben 36 bis 39 jeweils zwischengeschaltet. Diese Statorscheiben sind gegen Rotation relativ zum Gehäuse 14 gesichert, können sich jedoch im beschränkten Umfang axial im Gehäuse bewegen. Dazu erstrecken sich Drehmomentenstifte 41 zwischen den Gehäuseteilen 15 und 17 und sind durch öffnungen 43 in den Statorscheiben 36 bis 39 hindurchgeführt. Kleine Federn 44 oder andere Spannung erzeugende Vorrichtungen können auf den Drehmomentenstift 41 zwischen den Statorscheiben 36,39 zusätzlich befestigt sein, um eine Lösung des Eingriffs in die Statorscheiben und einen geiegneten Abstand zwischen Rotor- und Statorscheiben zu ermöglichen, wenn die Rotorwelle 22 und die darauf aufgesetzten Rotorscheiben 30-32 frei drehen. Axiale Einstellung der Stator- und Uotorscheiben wird durch eine ringförmige Einstellmutter 46 erreicht.

Wie oben angegeben, ist die erfindungsgemäße Bremse ausfallsicher. Dazu ist eine Varspannungs-Vorrichtung in Form von Federn 47 und 48 vorgesehen, welche die Statorscheiben 36 und 39 gegen die Rotorscheiben 30 bis 32 drückt und unmittelbar zu einer Bremswirkung in der Einheit

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führt, wenn nicht andere Maßnahmen getroffen sind. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, können diese Federn 47 und 48 über einen Zwischenkolben 50 wirken, der ringförmig wie dargestellt sein kann und die Statorscheibe über eine relativ breite Ringfläche beaufschlagen. Wenn die Federn 47 und 48 den Zwischenkolben 50 nach links bei der in Fig. 2 und 3 gewählten Darstellung drücken, liegt der Kolben 50 gegen eine benachbarte Statorscheibe 39 an und drückt sie in Eingriff mit der benachbarten Rotorscheibe 32 über einen Bremsbelag 51. Wie der Kolben verschiebt sich die Statorscheibe 39 und die zugehörige Rotorscheibe 32 axial nach links, und die anderen Statorscheiben 36 bis 39 kommen ebenfalls in Eingriff mit den zugehörigen Rotorscheiben 30 bis 32, gegen die Wirkung der Trennfedern 44. Kolbendichtungen 53 verhindern Mediumleckage am Kolben 50 vorbei.

Da die Federn 47 und 48 während des Zusammenbaus der Bremse zusammengedrückt werden, üben sie folglich konstanten bremsauslösenden Druck auf den Kolben 50 und die Rotor- und Statorscheiben aus. Im Hinblick auf diese ausfallsichere Konstruktion ist ein positiv wirkender Bremse-Lösen-Mechanismus notwendig, um eine Drehung der Welle 22 zu ermöglichen. Dieses positive Bremse-Lösen wird durch einen ringförmigen Hauptkolben 50 bewirkt, der im wesentlichen parallel zur Achse der Welle 22 in einem Ringzylinder der in der Platte 15 ausgebildet ist, verschiebbar ist. Eine ringförmige Schürze 6 3 hängt vom Hauptkolben 60 nieder und ergreift verlängerte Abschnitte 64 der Statorscheibe Wenn hydraulisches Medium eine Kammer 66 unter Druck setzt, die in dem Ringzylinder 61 zwischen Zylinderkopf 67 und Kolben 60 ausgebildet ist, wird der Kolben 60 nach außen gedrückt, und zwar bei der in Fig. 2 und 3 gewählten Darstellungsweise nach rechts. Diese Kolbenbewegung läßt die

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ringförmige Schürze 63 gegen die Statorscheibe 39 drücken und drückt die Statorscheibe 39 nach rechts, wodurch die Statorscheiben 36 bis 38 vom Druck entlastet werden und wodurch folglich der Bremsdruck gegen die Rotorscheiben 30 bis 32 ebenfalls entlastet wird. Wenn gebremst werden soll, braucht in der Kammer 61 lediglich der hydraulische Druck abgelassen werden, so daß der Kolben 60 nach links sich bewegen kann und die Federn 47 und 48 die Bremskraft auf die erste Starterplatte 39 ausüben können. Die Dichtungen 68 verhindern Mediumleckage am Kolben 60.

Erfindungsgemäß ist die Bremse mit einem weiteren Bremskreis ausgerüstet. Dazu sind eine oder mehrere zweite hydraulische Kammern 71 in dem Gehäuseteil 17 ausgebildet. Diese Kammern sind zweckmäßig als Ausnehmungen ausgebildet, die die Federn 47 und 48 zusätzlich tragen und mit einem Hydraulikmedium-Einlaß 73 über einen geeigneten Kanal 74 verbunden sind. Ein Einschalten einer Hydraulikdruckquelle 75 (Fig.7) läßt Medium durch den Einlaß 73 in die sekundäre Kammer 71 einströmen. Dieses einströmende Hydraulikmedium drückt den zweiten Kolben 50 nach links in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Betrachtungsweise und läßt die Statorscheiben 36 und 39 in die zugehörigen Rotorscheiben 30 bis 32 eingreifen und lösen somit eine Bremswirkung aus. Nach Ablassen des Druckes aus der zweiten Kammer 71 wird der in der Hauptkammer 61 noch vorhandene Druck natürlich erneut die Rotorscheiben 3Q bis 32 aus dem Bremseingriff mit den Statorscheiben 36 biß 39 bringen.

Man sieht, daß diese zweite Hydraulikkammer 71 die Form einer Ringkammer hat, die sich vollständig um die Rotorwelle 22 erstreckt. Alternativ kann der zweite Kolben 50

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ein Punktkolben sein, der vorgewählte Stellen und Punkte auf der ersten Scheibe 39 kontaktiert. Auf Wunsch können drei derartige Kolben 50 um 120° gegeneinander versetzt um die Rotorwelle 22 vorgesehen sein, um eine gleichmäßige, glatte ausgeglichene Bremswirkung und Brems-Lösung zu erzielen. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die zweite Kammer 71 die Form einer Reihe von winkelmäßig Abstand aufweisenden einzelnen punktförmigen Kammern haben, die Hydraulikmedium aus Verbindungskanälen 74 erhalten. Der Anschluß 73 und die Kanäle 74 bilden somit einen zweiten Mediumpfad, der den zweiten Kolben 50 mit einer Mediumdruckquelle 75 verbindet.

Die Vorspannungsfedern 47 und 48 sind vorstehend als zwischen dem zweiten Kolben 50 und dem Gehäuseteil 17 angeordnet dargestellt; jedoch könnte der Ringkolben 50 auch in einer Hydraulikkammer oder einem Hydraulikzylinder enthalten sein, der aus dem Gehäuseteil 17 geformt ist, und die Vorspannungsfedern (Bremsfedern) könnten in in dem Kolben 50 ausgebildeten Einsenkungen gehalten sein. Außerdem können die Federn zwischen dem Kolben 50 in dem Gehäuseteil 17 wie dargestellt oder alternativ zwischen dem Kolben 50 und der zugehörigen ersten Statorscheibe 39 angeordnet sein.

Eine etwas abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 bis 6 dargestellt. Hier werden eine Reihe von Punktkolben 80 in geeigneten Kammern 81 getragen und können sich auf die Statorscheiben zu und von ihnen wegbewegen. Diese Kolben 8 0 können in einer Reihe getragen

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sein, die zwischen den Bremsfedern 48 in den Kammern oder Ausnehmungen 83 zweckmäßig zwischengeschaltet sind. Denn wie vorstehend beschrieben, wird der zweite Bremskreis hydraulisch aktiviert und Mediumdruck über zweite Armatur 73 aus einer Hydraulikquelle 75 zugeführt, erhöht sich der Mediumdruck in den Kanälen 74 in den weiteren Kanälen 8 2 und in den Kammern 81 und drückt die Kolben 80 bei der in Fig. 5 dargestellten Darstellungsweise nach links.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die von diesem Kolben 80 ausgeübte Bremswirkung nicht direkt im Gegensatz zum Hauptkolben 60 gegen die primäre Statorscheibe 39 ausgeübt. Vielmehr erstrecken sich die Kolben 80 durch öffnungen 87 in der ersten Statorscheibe 39 und wirken gegen die benachbarte zweite Statorscheibe 38. Daher erfordert eine Zunahme von Hydraulikdruck in den zweiten Bremskreiskanälen 74 und der Kammer 81 und die daraus resultierende Bewegung des Kolbens 80 nicht eine entsprechende Bewegung des Hauptkolbens 60 mit den daraus resultierenden Druckänderungen in der Kammer 61.

Eine Hydraulikschaltung 100, die mit der erfindungsgemäßen Bremse verwendet werden kann, ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Zwei Gruppen aus Getriebe 11, Bremse 10 und Hydraulikmotor 12 sind in zwei separaten Antriebszügen gekoppelt und ermöglichen zwei unabhängige Antriebe und Bremsen. Diese Anordnung kann sich anbieten, wenn unabhängige Steuerung an der linken und an der rechten Seite eines Fahrzeugs oder an einer anderen Einrichtung erwünscht ist.

In dieser Ausführungsform werden zwei variable Kolbenpumpen 102,103 von einem einzigen Hauptmotor 104 über eine Lei-

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stungsübersetzung in der Form eines Verteilerkastens angetrieben. Jede Pumpe 102,103 mit variabler Verschiebung aktiviert einen zugehörigen Motor 12 über eine Hydraulikschaltung 112,113. Jede Pumpe 102 und 103 treibt ferner eine Massenpumpe 114,115 und diese Pumpen ihrerseits versorgen Druckleitungen 117,118 und beschicken die zugehörigen Bremsen 10 in der oben beschriebenen Weise.

Eine Service-Betätigung für beide Bremsen ist über eine Medium-Druckquelle 75 möglich, wie etwa über ein Bremsdruckventil. Um die beiden Bremseinheiten 10 unabhängig voneinander zu betätigen, kann das Ventil 75 von der in den US-Patentschriften 3 827 765 und 3 900 229 beschriebenen Form sein. Beispielsweise kann eine Zugkraft L nach links zur Folge haben, daß die Bremse an einer linken Seite eines Fahrzeugs angelegt wird und die rechte Zugkraft kann das Anlegen von Bremsen an der rechten Seite bewirken.

Unter normalen Betriebsbedingungen strömt Medium kontinuierlich durch das Ventil 75 von einer Druckpumpe 120 (die unabhängig von den Pumpen 114 und 115 arbeitet) über Versorgungsleitungen 121 und 122, eine Ablaßleitung 123 und schließlich in einen Tank 124. Ein Ablaßventil 127 begrenzt den maximalen Druck/ der an die abstromseitigen Teile des Kreises übertragen wird.

Ein Mediumstromteiler stellt sicher, daß Mediumdrücke und -Mengen ausreichen, um die Bremseinheit 10 zu betätigen, ehe andere Teile des Kreises, wie etwa eine kraftunterstützte Lenkeinheit 132 aktiviert wird, überladen wird von einem Entlastungsventil 133 verhindert. Auf diese Weise

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ergibt sich eine glatte,und leicht steuerbare, jedoch stets ausfallsichere Bremswirkung.

Insgesamt wurde eine hydraulische oder mit Mediumdruck arbeitende Bremse beschrieben. Die Bremse weist ein stationäres Gehäuse und einein dem Gehäuse drehbar gelagerte Rotorwelle auf. Eine Anzahl von Rotorscheiben sitzen auf der Rotorwelle und drehen mit ihr, können jedoch auf der Welle sich axial verschieben, etwa längs einer Feder. Eine Anzahl von Statorscheiben sind zwischen den benachbarten Rotorscheiben angeordnet und werden auf Drehmomentstiften getragen, die im Gehäuse befestigt sind und eine Verschiebung in Richtung der Rotorachse ermöglichen jedoch gegen Drehung mit der Rotorwelle und den Rotorscheiben gesichert sind. Eine Vorspannungseinrichtung jeder Bremsfedern drücken die Statorscheiben in Bremseingriff auf die Rotorscheiben. Um diese Bremswirkung aufzuheben und freie Drehung der Rotorwelle zu ermöglichen, ist ein Hartkolben vorgesehen, von dem sich eine die Rotorscheiben umgebende ringförmige Schürze wegerstreckt und eine Statorscheibe kontaktiert und auf diese Statorscheibe Kraft übertragen kann, und zwar in einer Richtung, die der von der Vorspannungsvorrichtung (Bremsfedern) ausgeübten Wirkung entgegengesetzt ist, um die Bremswirkung aufzuheben. Eine zweite Vorrichtung ist zur Gegenwirkung gegen die Wirkung des Hauptkolbens vorgesehen und ermöglicht, daß die Vorspannungsvorrichtung die Statorscheiben in Bremgeingriff auf die Rotorscheiben drücken. Diese zweite Einrichtung kann unabhängig durch Mediumdruck oder durch mechanische Mittel,Wie etwa durch eine Zusatzbremse aktiviert werden. In einer Ausführungs form der Erfindung weist diese sekundäre Einrichtung einen

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Kolben auf, der in einer ringförmigen Zylinderkammer gehalten ist. Der Kolben kann eine ringförmig wirkende Kraft gegen die Statorscheibe entgegen zu der Kraft ausüben, die vom ersten Kolben ausgeübt wird.

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Claims

Ansprüche

; 1. ^Hydraulische Bremse bestehend aus einem stationären Gehäuse und einer in dem Gehäuse drehbaren Rotorwelle, mit auf der Welle getragenen Rotorscheiben, die mit der Welle drehen, sich jedoch axial auf der Welle verschieben können, mit mehreren Statorscheiben, die zwischen die Rotorscheiben zwischengeschaitet sind und mit dem Gehäuse so verbunden sind, daß sie axial sich verschieben können, jedoch drehfest relativ zur Rotorwelle sind, mit einer Vorspannungsvorrichtung in dem Gehäuse, welche die Statorscheiben in gegebener Richtung in Eingriff mit den Rotorscheiben drückt, so daß eine Bremswirkung erzielt wird, mit einem Hauptkolben, der in dem Gehäuse hin- und her verfahrbar ist und wenigstens gegen eine Statorscheibe anliegt und die Statorscheibe in eine Richtung drückt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der die Statorscheibe von der Vorspannungsvorrichtung gedrückt wird, so daß auf diese Weise die Vorspannung und die Bremswirkung auf die Statorscheiben aufgehober werden kann,, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kolben (50,80) in dem Gehäuse unabhängig vom primären Kolben (60) hin- und herbewegbar ist und die Wirkung des primären Kolbens (60) aufheben kann, derart, daß eine Statorscheibe (64, 38,39) in Eingriff mit den benachbarten Rotorscheiben (37) zur Ausübung einer Bremswirkung gebracht werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Mediumpfad (117,118) den Hauptkolben (60) mit einer ersten Mediumdruckquelle (114,115) verbindet, daß eine wahlweise betätigbare zweite Mediumdruckquelle (75)

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über einen zweiten Mediumpfad (73,74,71) mit den zweiten Kolben (50,80) verbunden ist, derart, daß die Betätigung der zweiten Druckquelle (75) den zweiten Kolben (50,80) betätigt und eine Bremswirkung ausübt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betriebsbremsenhebel für eine zweite Mediumdruckquelle (75) unabhängig von der ersten Mediumdruckquelle betätigbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannvorrichtung (48) zwischen dem zweiten Kolben (50,80) und einer der Statorscheiben (64,38,39) eingeschaltet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (50,80) zwischen die Vorspannungsvorrichtung (48) und eine der Statorscheiben (64,38,39) eingeschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (50,80) einen Ringkolben (5.0) aufweist, der die Stator scheiben (64,38,39) längs eines kreisförmigen Feldes kontaktiert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (50,80) wenigstens einen Punktkolben (80) umfaßt, der die Statorscheibe (38) an einem vorbestimmten Punkt ergreift.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben wenigstens drei Punktkolben (80) aufweist, die in gleichen Winkeln zueinander um die Achse der Rotorwelle (22) verteilt sind.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorscheiben (64,68) eine primäre Scheibe (39) und eine sekundäre Scheibe (38) enthalten, daß der zweite Kolben (80) durch Öffnungen in dem ersten Kolben (39) sich erstreckt und direkt die zweite Scheibe (38) ohne Zwischenschaltung der ersten Scheibe (39) kontaktiert, so daß die Wirkung des zweiten Kolbens (80) den ersten Kolben 60) bei Betätigung nicht stört.