DE2823038C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremse, mit einem stationären Gehäuse und einer in dem Gehäuse drehbaren Rotorwelle mit auf der Welle getragenen Rotorscheiben, die sich mit der Welle drehen und axial auf der Welle verschieben können; mit mehreren Statorscheiben, die zwischen den Rotorscheiben angeordnet und so mit dem Gehäuse verbunden sind, daß sie sich axial verschieben können; aber gegenüber der Rotorwelle drehfest sind; mit einer Vorspannvorrichtung im Gehäuse, welche die Statorscheiben in einer Richtung in Eingriff mit den Rotorscheiben drückt, um eine Bremswirkung zu erzielen, und mit einem im Gehäuse hin und her verfahrbaren Hauptkolben, der wenigstens gegen eine Statorscheibe anliegt und diese in die der Druckrichtung der Vorspannvorrichtung entgegengesetzten Richtung drängt, so daß die Bremswirkung auf die Statorscheiben unter der Wirkung der Vorspannung aufgehoben werden kann.

Eine derartige Bremse ist aus der US-PS 38 63 038 bekannt und wird in hydraulisch angetriebenen Zügen 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 schnellen Anhalten der Wellenrotation verwendet werden, wenn der hydraulisch angetriebene Zug nicht länger angetrieben werden soll. In derartigen Anwendungsfällen können diese Bremsen eine sehr kräftige Bremswirkung entfalten, sind relativ kompakt und vergleichsweise billig herstellbar.

In vielen Anwendungsfällen ist es jedoch wichtig, daß die Bremse ausfallsicher arbeitet, d. h. die Bremse muß so eingerichtet sein, daß sie greift, wenn im Hydrauliksystem ein Fehler auftritt oder das Hydrauliksystem ausfällt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die aus der US-PS 38 63 038 bekannte Bremse diesen Anforderungen nicht völlig gerecht wurde.

Ferner ist aus der DE-OS 26 19 980 eine Bremse bekannt, welche ein als Hauptkolbenarbeitendes Element, einen Hilfskolben, Statorscheiben und eine Vorspannvorrichtung aufweist. Bei Einführung von Bremsfluid in eine Kammer wird der Hauptkolben gegen die Kraftwirkung der Vorspannvorrichtung vom Hilfskolben angehoben. Ein direktes Zusammenwirken des Hauptkolbens mit den Statorscheiben erfolgt nicht. Bei Druckausfall ist eine Bremswirkung nur durch das Zusammenwirken von Vorspannvorrichtung, Hauptkolben und Hilfskolben möglich, da die Beaufschlagung der Statorscheiben nur durch Druck des Hauptkolbens gegen den Hilfskolben erfolgen kann. Auch mit dieser Bremse haben sich im Betrieb immer wieder Probleme mit der Ausfallsicherheit ergeben. Ursache dieser Probleme war die Vorspannvorrichtung, die sowohl bei dieser Bremse als auch bei der aus der US-PS 38 63 038 bekannten Bremse für den notwendigen Bremsdruck bei Ausfall der Hydraulik sorgt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Bremse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch bei Ausfall der Hydraulik die Bremsfunktion - zumindest für eine bestimmte Zeit - vollstädig aufrecht erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zweiter Kolben unabhängig vom Hauptkolben im Gehäuse hin- und herbewegbar ist und der zweite Kolben zwischen der Vorspannvorrichtung und einer Statorscheibe angeordnet ist, von der Vorspannvorrichtung gegen die Statorscheibe gedrängt wird und gegen die Wirkung des Hauptkolbens eine Statorscheibe in Eingriff mit der benachbarten Rotorscheibe unter Bremswirkung bringen kann.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus sind in der Bremse sowohl ein Hauptbremskreis als auch ein Wartungsbremskreis vorgesehen. Dabei kann die erfindungsgemäße Bremse betätigt werden, ohne daß andere Teile des Bremssystems oder die in der Bremse herrschenden Hydraulikdrücke gestört oder beeinträchtigt werden. Auch kann der zweite Bremskreis mit dem zweiten Kolben die Wirkung des Hauptbremskreises und damit das Greifen der Bremse steuern, so daß die Bremse sanft und genau greifen kann. Außerdem hält der zweite Bremskreis die Ausfallsicherheit der Bremse aufrecht. Schließlich besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die Bremse eine kompakte Form erhält, zuverlässig arbeitet, robust ist und preiswert herstellbar ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigt

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

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

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der mit der erfindungsgemäßen Bremse verwendbaren Bremskreise.

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 18 zwischen der Platte 15 und dem Gehäusetteil 17 eingelegt. Eine Bolzenbohrung 19 ermöglicht die Befestigung der Bremseinheit 10 am Getriebegehäuse 12, wenn dies erwünscht sein sollte. Zur Leistungsübertragung vom Motor 11 zum Getriebe 12 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 25 ist in dem zweiten Gehäuseteil 17 zentral befestigt und lagert die Rotorwelle 22 frei drehbar. Dieses Lager 25 ist in der erläuteren Stelle mit einem Sprengring 26 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 Nut- und 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 geeigneten 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 Rotorscheiben wird durch eine ringförmige Einstellmutter 46 erreicht.

Wie eingangs erwähnt, ist die Bremse ausfallsicher. Dazu ist eine Vorspannungs-Vorrichtung in Form von Federn 47 und 48 vorgesehen, welche die Statorscheiben 36 bis 39 gegen die Rotorscheiben 30 bis 32 drückt und unmittelbar zu einer Bremswirkung in der Einheit 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 50 verschiebt sich die Statorscheibe 39 und die zugehörige Rotorscheibe 32 axial nach links, und die anderen Statorscheiben 36 bis 38 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 60 bewirkt, der im wesentlichen parallel zur Achse der Welle 22 in einem Ringzylinder 61 der in der Platte 15 ausgebildet ist, verschiebbar ist. Eine ringförmige Schürze 63 hängt vom Hauptkolben 60 nieder und ergreift verlängerte Abschnitte 64 der Statorscheibe 39. 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 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 Statorscheibe 39 ausüben können. Die Dichtungen 68 verhindern Mediumleckage am Kolben 60.

Die Bremse ist 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 bis 39 in die zugehörigen Rotorscheiben 30 bis 32 eingreifen; somit wird eine Bremswirkung ausgelöst. nach Ablassen des Druckes aus der zweiten Kammer 71 wird der in der Hauptkammer 61 noch vorhandene Druck natürlich erneut die Rotorscheiben 30 bis 32 aus dem Bremseingriff mit den Statorscheiben 36 bis 39 bringen.

Diese zweite Hydraulikkammer 71 hat die Form einer Ringkammer, die sich vollständig um die Rotorwelle 22 erstreckt. Alternativ kann der zweite Kolben 50 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 und 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 Vorspannfedern 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 Vorspannfedern (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 Hydraulikschaltung 100, die mit der Bremse verwendet werden kann, ist in Fig. 4 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 Leistungsübersetzung in der Form eines Verteilerkastens 105 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 38 27 765 und 39 00 229 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 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 eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Rotorwelle auf. Mehrere Rotorscheiben sitzen auf der Rotorwelle und drehen mit ihr, können jedoch auf der Welle sich axial verschieben, bspw. mittels einer Feder. Mehrere 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 Vorspanungseinrichtung jeder Bremsfedern drücken die Statorscheiben in Bremseingriff auf die Rotorscheiben. Um diese Bremswirkung aufzuheben und freie Drehung der Rotorwelle zu ermöglichen, ist ein Hauptkolben 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 Bremseingriff auf die Rotorscheiben drückt. Diese zweite Einrichtung kann unabhängig durch Mediumdruck oder durch mechanische Mittel, wie etwa durch eine Zusatzbremse aktiviert werden. in einer Ausführungsform weist diese sekundäre Einrichtung einen Kolben auf, der in einer ringförmigen Zylinderkammer gehalten ist. Der Kolben kann eine ringförmig wirkende Kraft gegen die Statorscheibe entgegengesetzt zu der Kraft ausüben, die vom ersten Kolben ausgeübt wird.

Claims (6)

1. Hydraulische Bremse, mit einem stationären Gehäuse (14) und einer in dem Gehäuse drehbaren Rotorwelle (22) mit auf der Welle (22) getragenen Rotorscheiben (30, 31, 32), die sich mit der Welle (22) drehen und axial auf der Welle (22) verschieben können; mit mehreren Statorscheiben (36-39), die zwischen den Rotorscheiben (30, 31, 32) angeordnet und so mit dem Gehäuse (14) verbunden sind, daß sie sich axial verschieben können, aber gegenüber der Rotorwelle (22) drehfest sind; mit einer Vorspannvorrichtung (47, 48) im Gehäuse (14), welche die Statorscheiben (36-39) in einer Richtung in Eingriff mit den Rotorscheiben (30, 31, 32) drückt, um eine Bremswirkung zu erzielen, und mit einem im Gehäuse (14) hin und her verfahrbaren Hauptkolben (60), der wenigstens gegen eine Statorscheibe (36-39) anliegt und diese in die der Druckrichtung der Vorspannvorrichtung 47, 48) entgegengesetzten Richtung drängt, so daß die Bremswirkung auf die Statorscheiben (36-39) unter der Wirkung der Vorspannung aufgehoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kolben (50) unabhängig vom Hauptkolben (60) im Gehäuse (14) hin- und herbewegbar ist und der zweite Kolben (50) zwischen der Vorspannvorrichtung (48) und eine Statorscheibe (39) angeordnet ist, von der Vorspannvorrichtung (48) gegen die Statorscheibe (39) gedrängt wird und gegen die Wirkung des Hauptkolbens (60) eine Statorscheibe (39) in Eingriff mit der benachbarten Rotorscheibe (32) unter Bremswirkung bringen kann.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Mediumpfad (117, 118) den Hauptkolben (60) mit einer ersten Mediumdruckquelle (114, 115) verbindet und eine wahlweise betätigbare zweite Mediumdruckquelle (75) über einen zweiten Mediumpfad (73, 74, 71) mit dem zweiten Kolben (50, 80) derart verbunden ist, daß die Betätigung der zweiten Druckquelle (75) den zweiten Kolben (50, 80) betätigt.

3. Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betriebsbremsenhebel für die zweite Mediumdruckquelle (75) unabhängig von der ersten Mediumdruckquelle (114, 115) betätigbar ist.

4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben als Ringkolben (50) ausgebildet ist und die Statorscheibe (39) längs einer Kreisbahn berührt.

5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (50) als Punktkolben ausgebildet ist, der die Statorscheibe (39) an einem vorbestimmten Punkt berührt.

6. Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Punktkolben (50) in gleichem Winkel zueinander um die Achse der Rotorwelle (22) verteilt sind.