DE2847292A1 - Reibungsbremse - Google Patents
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Description
Ohio 44114 (USA)
Die Erfindung betrifft eine Reibungsbremse mit einem nichtumlaufend gehaltenen Gehäuse in dem eine Eintriebswelle
drehbar gelagert ist, auf welcher drehfest ein ringförmiger Satz umlaufender Reibscheiben miteinander
jeweils gegenüberliegenden Reibflächen angeordnet ist, zwischen dessen Reibscheiben die auf gegenüberliegenden
Seiten Reibflächen tragenden Reibscheiben eines drehfest mit dem Gehäuse verbundenen,ringförmigen Reibscheibensatzes
greifen, wobei die Reibflächen der Reibscheiben der beiden Sätze durch eine Betätigungsvorrichtung,
unter drehfester Verriegelung der Eintriebewelle gegen das Gehäuse, wahlweise aneinander pressbar
sind.
Flüssigkeitsgekühlte Reibungsbremsen dieser Art sind zum Einsatz in feststehenden und beweglichen Geräten
geeignet. Eine solche Bremse ist beispielsweise für ein Landfahrzeug bestimmt und dazu eingerichtet, bei
diesem Fahrzeug als Verzögerungseinrichtung zu wirken.
Einige der wesentlichen Probleme derartiger Bremsen liegen in der gleichmäßigen Kühlung der Reibscheiben durch die
Kühlflüssigkeit und in dem Verlustenenergieverbrauch der Bremsvorrichtung im unbetätigten Zustand. Aus einer Reihe
von ÜS-PSen (US-PS 2 968 368, 2 928 504, 3 094 194, 3 033 329) sind Vorschläge in dem Sinne zu entnehmen,
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daß eine gleichmäßigere Kühlung der Reibscheiben dadurch erzielt werden kann, daß die Kühlflüssigkeit
radial nach innen über die Reibscheiben strömen lassen wird. Alle diese aus diesen Druckschriften bekannten
Bremsvorrichtungen weisen aber Merkmale auf, die einen verhältnismäßig großen direkten oder indirekten Verlustenergieverbrauch
durch die Bremsvorrichtung bedingen .
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine flüssigkeitsgekühlte Reibungsbremse der eingangs genannten Art zu
schaffen, die lediglich einen kleinen Verlustenergieverbrauch aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Reibungsbremse gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß durch einen
Teil des feststehenden Gehäuses ein den Außenumfang der beiden Reibscheibensätze umschließender Kanal begrenzt
ist, über den unter Druck stehende Kühlflüssigkeit dem Außenumfang der Reibscheiben der beiden Sätze
zuleitbar ist und daß die Kühlflüssigkeit zwischen den feststehenden und den umlaufenden Reibscheiben über
Kanäle radial nach innen leitbar ist, welche einerseits durch die glatt ausgebildeten Reibflächen der umlaufenden
Reibscheiben und andererseits durch in den Reibflächen der feststehenden Reibscheiben ausgebildeten
Nuten begrenzt sind.
Der direkte oder indirekte Verlustenergieverbrauch dieser Bremse ist deshalb auf ein Minimum reduziert, weil die
in dem Kanal des nichtumlaufenden Gehäuses und in den Nuten der feststehenden Reibscheiben enthaltene Kühlflüssigkeit
keiner zentrifugalen Pumpwirkung durch das Gehäuse oder die Nuten ausgesetzt ist, durch welche ein
unmittelbarer Verlustenergieverbrauch durch die Brems-
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Vorrichtung selbst und ein mittelbarer Energieverbrauch dadurch bedingt wären, daß die Kühlflüssigkeitsversorgungspumpe
mit einem höheren Druck arbeiten müßte, um der Zentrifugalpumpenwirkung zu entgegnen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Reibungsbremse gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt, entsprechend der Linie 1-1 der
Fig. 2 in einer Seitenansicht und
Fig. 2 die Reibungsbremse nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 2-2 der Fig. 1 in einer Seitenansicht
und teilweise aufgeschnitten.
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In der Zeichnung ist eine Bremsvorrichtung 10 dargestellt, die zwischen einem nicht dargestellten Getriebeausgang
und einer Antriebs- oder Kardanwelle der Antriebsachse eines Landfahrzeuges angeordnet
werden kann. Die Bremsvorrichtung 10 weist eine Antriebswellengruppe
12 auf, die eine durchgehende Welle 13 und einen kegeligen Eintriebszahnkranz 13a
enthält. Außerdem verfügt sie über ein nichtumlaufendes oder feststehendes Gehäuse 14, in das zwei Kegelrollenlager
16, 18 eingesetzt sind, die die Antriebswellengruppe 12 drehbar und axial unverschieblich bezüglich
des Gehäuses 14- lagern. Mit der Antriebswellengruppe ist ein Satz umlaufender Reibscheiben 20 drehfest verbunden,
der bezüglich des Gehäuses 14 und der Antriebswellengruppe 12 beweglich ist. Ein Satz feststehender
Reibscheiben 22 ist bezüglich des Gehäuses 14 und der Antriebswellengruppe 12 axial beweglich, drehfest mit
dem Gehäuse 14 verbunden. Die Reibscheiben 20, 22 können durch einen Ringkolben 24 mit einer im wesentlichen
Z-förmxgen Querschnittsgestalt unter Herstellung einer Reibverbindung gegeneinander gedrückt werden. Radial
außerhalb der Reibscheibensätze 20, 22 ist ein Ringraum 28 angeordnet, der durch das nichtumlaufende Gehäuse
14 begrenzt ist und in den ein Einlaß 26 führt, durch welchen eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeit
von einer nicht weiter dargestellten Versorgungspumpe eingeführt werden kann. Die Kühlflüssigkeit kann über
einen Auslaß 30 aus einem radial innerhalb der Reibscheibensätze 20, 22 liegenden Raum abströmen.
Im einzelnen weist die Antriebswellengruppe 12 der Bremsvorrichtung 10 neben der durchgehenden Welle 13
und dem kegeligen Zahnkranz 13a eine Keilverzahnung 13b,
einen endseitigen Gewindeteil 13c, eine im wesentlichen
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zylindrische Muffe 32 mit einer mit der Keilverzahnung 13b in Eingriff stehenden inneren Keilverzahnung 32a, ein
Abtriebsteil 34 mit einer mit der Keilverzahnung 13b in Eingriff stehenden inneren Keilverzahnung 34a und
eine Mutter 36 auf, welche zusammen mit einer Schulter 13b eine Axialbewegung der Muffe 32 und des Abtriebsteiles 34 verhütet. Die zylindrische Muffe 32 ist mit
einer Anzahl tiefer, außenliegender Keilzähne 32b ausgebildet, die den umlaufenden Reibscheibensatz 20 verschieblich
aber drehfest mit der Antriebswellengruppe
verbinden und axialverlaufende Strömungskanäle 32c für Kühlflüssigkeit bilden, die dem Auslaß 30 zuströmt, nachdem
sie radial nach innen über die Reibscheibensätze 20, 22 geflossen ist.
Das Gehäuse 14 weist ein teilweise dargestelltes äußeres Gehäuseteil 38, einen inneren Gehäuseträger 40 und ein
endseitiges Verschlußteil 4 2 auf. Der Gehäuseträger 40 und das Verschlußteil 4 2 sind an dem äußeren Gehäuseteil
38 mittels einer Anzahl Schrauben 4 4 befestigt. Der weggebrochene oder nicht dargestellte Teil des
äußeren Gehäuseteiles 38 ist derart ausgebildet, daß er an dem Getriebegehäuse in einer solchen Winkellage
befestigt werden kann, in der kegelige Eintriebszahnkranz 13a der durchgehenden Welle 13 mit einem entsprechenden
Ausgangskegelrad des Getriebes ortnungsgemäß kämmen kann. Bei einer bevorzugten Anordnung des
äußeren Gehäuseteiles 38 liegen der Einlaß 26 und der Auslaß 30 oberhalb der maximalen Höhenerstreckung der
Reibscheibensätze 20, 22, um damit eine vollständige Überflutung der Reibscheibensätze 20, 22 mit Kühlflüssigkeit
zu gewährleisten. Diese Überflutung kann naturgemäß auch dadurch erreicht werden, daß lediglich
der Auslaß 30 oder ein Teil einer nicht dargestellten Auslaßleitung hoch liegend angeordnet wird.
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Der innenliegende Gehäuseträger 40 weist eine Anzahl axial sich erstreckender Ausnehmungen oder innenliegender
Keilnuten 40a auf, in denen die feststehenden Reibscheiben 22 drehfest gehalten sind, während eine Anzahl
ringförmig verteilter Kanäle 40b (Fig. 2) Kühlflüssig- · keit aus dem Ringraum 28 zum Außenumfang der Reibscheibensätze
20, 22 leiten. Ein Endteil 40c des Gehäuseträgers 40 dient als Abstützung für einen ringförmigen Druckring
46, der mittels einer Anzahl versenkter Schrauben 48 befestigt ist. Außerdem ist der Gehäuseträger 40 mit
einem aus Ringnuten 4Od, 4Oe bestehenden Auslaßkanal und einer Anzahl Kanäle 4Of versehen, welche die Strömungskanäle
32c mit dem Auslaß 30 verbinden. In einer Anzahl im Kreis verteilt angeordneter Sackbohrungen 40g
sind Federn 50 vorgesehen, welche den Ringkolben 24 auf die von den Reibscheibensätzen 20, 22 entfernte,unwirksame
Stellung zu vorspannen. Die Ringnut 4Od ist durch Dichtringe 52, 54 gegen den Ringraum 28 und den den
kegeligen Zahnkranz 13a enthaltenden Gehäusebereich abgedichtet. Auf der anderen Seite ist die Ringnut 4Oe
durch einen Dichtring 56 gegen den das Kegelrollenlager 16 enthaltenden Gehäuseteil abgedichtet. Über einen Leckkanal
40a kann eine kleine Menge Kühlflüssigkeit in den das Kegelrollenlager 16 enthaltenden Gehäusebereich einströmen,
um das Lager zu schmieren. Diese Schmierflüssigkeit wird aus dem das Kegelrollenlager 16 enthaltenden
Gehäusebereich sodann durch eine nicht dargestellte Rückführleitung abgeleitet. Um eine gleichmäßig verteilte
Zufuhr von Kühlflüssigkeit zum Außenumfang der
Reibscheibensätze 20, 22 zu gewährleisten, erweitern sich die Kanäle 40b nach rechts zu (vgl. die hinten
liegende Linie 4Oi der Fig. 1),so daß sich der Flüssigkeitsauslaß dieser Kanäle über die axiale Länge der
Reibscheibensätze 20, 22 erstreckt.
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- ίο -
Der Innendurchmesser 46a des Druckringes 46 ragt radial
über den Innendurchmesser der Reibscheibensätze 20, 22 hinaus bis in einen ausgesparten Teil 32d der tiefen
Keilzähne 32b in der Nähe der Auslaßringnut 40e. Durch diese Anordnung wird die Kühlflüssigkeit gezwungen, in
den Strömungskanälen 32c radial nach innen über die Reibscheibensätze 20, 22 hinaus zu strömen, wodurch die
radiale Stfömungsverteilung der aus den Reibscheibensätzen
.20, 22 einströmenden Kühlflüssigkeit über die axiale Länge der Strömungskanäle 32c vergleichmäßigt
wird.
Das Verschlußteil 42 begrenzt zusammen mit dem Gehäuseträger 40 und dem Ringkolben 24 eine Ringkammer 58, die
über einen Mediumseinlaß 42a mit Druckmedium beaufschlagt werden kann, um damit den Ringkolben 24 zu betätigen,
d.h. bezogen auf Fig. 1 nach links zu bewegen und die Reibscheibensätze 20, 22 gegen die von dem Druckring
46 ausgeübte Reaktionskraft zusammenzudrücken. Die Ringkammer 58 ist durch Dichtringe 60, 62 abgedichtet.
Über einen Leckkanal 42b kann eine kleine Menge Kühlflüssigkeit in den das Kegelrollenlager 18 enthaltenden
Gehäusebereich einströmen, um das Lager zu schmieren. Dieser Gehäusebereich ist mit einer nicht weiter dargestellten
Ablaßleitung versehen und auf der rechten Seite durch eine auf einem Ring 66 sitzende Dichtung
64 abgedichtet. Der Ring 66 ist an dem Verschlußteil 42 mittels einer Anzahl Schrauben 68 befestigt.
Ein wesentliches Merkmal der Bremsvorrichtung 10 besteht darin, daß der Ringraum 28 und die Kanäle 40b
durch nicht—umlaufende Teile des Gehäuses 14 gebildet sind, womit eine zentrifugale Pumpwirkung oder eine
Rotation der Kühlflüssigkeit vermieden sind; dies steht im Gegensatz zu den Verhältnissen, die sich ergäben,
wenn der Ringraum 28 und die Kanäle 40b in
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- Ii -
einem umlaufenden Gehäuse ausgebildet wären, weil dann
das umlaufende Gehäuse auf die Kühlflüssigkeit eine Pumpwirkung ausüben und diese mit einem radial nach
außen gerichteten Druck beaufschlagen würde, was eine Druckerhöhung der Kühlflüssigkeit erforderlich machen
würde, die ihrerseits zu einem erhöhten Energieverbrauch der die Kühlflüssigkeit unter Druck setzenden
Versorgungspumpe führen würde. Dieser Energiebedarf ist aber ein durch die spezielle Konstruktion der
Bremsvorrichtung bedingter nutzloser Energieaufwand.
Aus Fig. 2, welche die Hälfte einer umlaufenden Reibscheibe 20 und die Hälfte einer feststehenden Reibscheibe
22 zeigt, ist zu ersehen, daß die umlaufenden Reibscheiben 20 jeweils eine ringförmige Gestalt aufweisen
und durch die Innenverzahnung 20a ,die längsverschieblich in die Verzahnung 32b der Muffe 32 eingreift,
drehfest mit der Antriebswellengruppe 12 verbunden sind. Außerdem ist jede umlaufende Reibscheibe
20 mit glatten einander gegenüberliegenden Reibflächen 20b versehen, um damit die von den Reibscheiben hervorgerufenen
zentrifugale Pumpwirkung und Rotation der Kühlflüssigkeit auf ein Minimum zu reduzieren; sie
sind nicht mit Strömungsnuten für die Kühlflüssigkeit ausgebildet, welche dazu führen würden, auf die Kühlflüssigkeit
eine Pumpwirkung auszuüben.und diese in umlauf zu Versetzen. Durch ein derartiges Pumpen der
Kühlflüssigkeit würde nämlich der Verlustenergiebedarf der Bremsvorrichtung 10 unmittelbar erhöht, wobei bei
der vorliegenden Bremsvorrichtung 10 ein solches Pumpen und Umlaufen der Kühlflüssigkeit der radialen Einströmung
der Kühlflüssigkeit entgegengesetzt erfolgen würde, so daß der Druck der Kühlflüssigkeit erhöht werden müßte,
mit dem Ergebnis, daß sich indirekt ein erhöhter Energie-
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- 12 -
bedarf der die Kühlflüssigkeit unter Druck setzenden Versorgungspumpe ergeben würde. Die feststehenden Reibscheiben
22 sind jeweils ebenfalls ringförmig; sie sind durch die außenliegende Keilverzahnung 22a, welche verschieblich
in die innenliegenden Keilnuten 40a des Gehäuseträgers 40 eingreift , drehfest mit dem Gehäuse 14
verbunden. Jede der feststehenden Reibscheiben 22 ist mit einer Anzahl von Nuten 22b auf dem gegenüberliegenden
Reibflächen 22c versehen. Die Nuten 22b bilden zusammen mit den glatten Reibflächen 20b der umlaufenden Reibscheiben
20 feststehende Kanäle, die es der Kühlflüssigkeit gestatten,, radial nach innen von dem nicht umlaufenden
Ringraum 28 aus über die Reibscheiben und die Kanäle 40b in die tiefen Strömungskanäle 32c zu strömen.
Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Bremsvorrichtung
dient lediglich zur Erläuterung; sie ist im Rahmen der Erfindung einer Reihe von Abwandlungen
und Ergänzungen fähig.
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Claims (6)
- PaienianAälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 34830. Oktober 1978 TelefonPA 171 rÜWa Stuttgart (0711) 356539Telex 07 256610 smruTelegramme Patentschutz EsslingenneckarPatentansprücheReibungsbremse mit einem nichtumlaufend gehaltenen Gehäuse, in dem eine Eintriebswelle drehbar gelagert ist, auf welcher drehfest ein ringförmiger Satz umlaufender Reibscheiben mit einander jeweils gegenüberliegenden Reibflächen angeordnet ist, zwischen dessen Reibscheiben die auf gegenüberliegenden Seiten Reibflächen tragenden Reibscheiben eines drehfest mit dem Gehäuse verbundenen ringförmigen Reibscheibensatzes greifen, wobei die Reibflächen der Reibscheiben der beiden Sätze durch eine Betätigungsvorrichtung, unter drehfester Verriegelung der Eintriebswelle gegen das Gehäuse, wahlweise aneinander pressbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Teil (38) des feststehenden Gehäuses (14) ein den Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) umschließender Kanal (28) begrenzt ist, über den unter Druck stehende Kühlflüssigkeit dem Außenumfang der Reibscheiben (20, 22) der beiden Sätze zuleitbar ist und daß die Kühlflüssigkeit zwischen den feststehenden und den umlaufenden Reibscheiben (20 bzw. 22) über Kanäle radial nach innen leitbar ist, welche einerseits durch die glatt ausgebildeten Reibflächen (22b) der umlaufenden Reibscheiben (22) und andererseits durch in den Reibflächen (20b) der feststehenden Reibscheiben (20) ausgebildete Nuten (22b) begrenzt sind.909818/101*
- 2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Reibscheibensätze (20, 22) umschließende Kanal einen im radialen Abstand von dem Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) diese kreisförmig umschließenden Ringraum (22) aufweist, von dem aus eine Anzahl kreisförmig verteilt angeordneter und sich über die axiale Länge der beiden Reibscheibensätze (20, 22) erstreckender Kühlflüssigkeitszufuhrkanäle zu dem Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) führt.
- 3. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlflüssigkeitsauslaß (30) an einer oberhalb der maximalen Höhenerstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) liegenden Stelle angeordnet ist und die Reibscheibensätze (20, 22) mit Kühlflüssigkeit überflutet sind.
- 4. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Reibscheiben (20) eine innere Keilverzahnung (20a) tragen, die mit einer äußeren Keilverzahnung (32b) der Eintriebswelle (13) unter drehfester Verbindung der umlaufenden Reibscheiben (20) mit der Eintriebswelle (13) axial verschieblich in Eingriff steht und daß die Keilnuten der äußeren Keilverzahnung (32b) eine die radial nach innen gerichtete Erstreckung der Keilzähne der inneren Keilverzahnung (20a) übersteigende Tiefe aufweisen und durch sie axial verlaufende Strömungskanäle (32c) ausgebildet sind, über welche Kühlflüssigkeit von den Reibscheibensätzen (20, 22) zu einem Auslaß (30) leitbar ist.
- 5. Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daßam auslaßseitigen Ende der axialverlaufenden Strömungskanäle (32) ein Ring (46) angeordnet ist, der radial nach innen über die radial nach innen zu gerichtete009818/1017Erstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) hinausragt und durch den die aus den axial verlaufenden Strömungskanälen (32c) abströmende Kühlflüssigkeit radial nach innen.über die radial nach innen zu gerichtete Erstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) ,unter Verbesserung der Strömungsverteilung der aus den Reibscheibensätzen (20, 22) in die axial verlaufenden Strömungskanäle (32c) einströmenden Kühlflüssigkeity zwangsmäßig leitbar ist.
- 6. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß sie als Reibungsscheibenbremse mit konzentrisch zu der Eintriebswelle (13) angeordneten Sätzen (20, 22) ringförmiger Reibscheiben ausgebildet ist , die jeweils radial sich erstreckende, einander gegenüberliegende Reibflächen (2Ob", 22b) tragen und bezüglich der Eintriebswelle (13) axial beweglich sind und daß sich die die Kühlflüssigkeitskanäle begrenzenden Nuten (22c) von dem Außenumfang der feststehenden Reibscheiben (22)bis zu deren Innenumfang erstrecken.909818/1017
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