DE10106485B4

DE10106485B4 - Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten Bremsen

Info

Publication number: DE10106485B4
Application number: DE2001106485
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Schwarz (FH)
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: DE10106485A1

Abstract

Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6) durch einen für beide Bremsen (5, 6) gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger (7) betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator (7b) und einen innenliegenden Rotor (7a) mit einer den Drehbewegungserzeuger (7) durchdringenden Antriebswelle (10) aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse (5, 6) in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist.
Eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung ist aus der DE 196 48 979 A1 bekannt und bei der dort gezeigten Anwendung zwischen zwei Fahrmotoren einer Antriebsachse angeordnet. Die beiden Bremsen weisen eine gemeinsame Betätigungseinrichtung auf und werden in einem Ausführungsbeispiel hydraulisch und zusätzlich mechanisch betätigt.
In der DE 198 22 767 A1 ist eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung offenbart, die in einer Laufachse für Arbeitsmaschinen zum Einsatz kommt und zwei Achswellen bremst.
Aus der DE 198 10 593 A1 und der DE 196 51 969 A1 sind elektromechanische Bremsaktoren für Radbremsen (Scheibenbremsen) von Kraftfahrzeugen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauaufwand den Einsatz elektromechanischer Bremsen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bremsen durch einen für beide Bremsen gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator und einen innenliegenden Rotor mit einer den Drehbewegungserzeuger durchdringenden Antriebswelle aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse in Wirkverbindung steht.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Bremsvorrichtung als sogenannte „elektromechanische Bremse” mit einem für beide Bremsen gemeinsamen Drehbewegungserzeuger auszubilden. Das Aufbringen der Bremskraft oder – bei einer Federspeicherbremse – der zum Lösen und Offenhalten der Bremsen erforderlichen Kraft erfolgt dabei durch Aufbau eines Drehmoments mittels eines Rotors und Umwandlung in eine lineare Kraft mittels Gewindetrieben. Dadurch wird der Bauaufwand bei der Herstellung und Montage der Bremsvorrichtung minimiert. Hinsichtlich der Gewindetriebe, die sich seitlich des gemeinsamen Drehbewegungserzeugers befinden, ergibt sich dadurch ein im Wesentlichen gleicher Aufbau. Sofern dabei die Bremsen als Federspeicherbremsen ausgebildet sind, werden die Gewindespindeln nur beim Lösen und Offenhalten der Bremsen belastet und zwar auf Zug. Dies ist günstiger als eine Belastung auf Druck (Bremsen ohne Energiespeicher), bei der aus Gründen einer ausreichenden Knicksicherheit, die Gewindespindeln und die Antriebswelle möglicherweise kräftiger dimensioniert werden müssen.
Es ist dabei darauf zu achten, dass die beiden Gewindetriebe gegenläufige Steigungen aufweisen, um zu erzielen, dass bei einer Drehung des Drehbewegungserzeugers die linear beweglichen Gewindemuttern beide nach außen oder beide nach innen bewegt werden.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist rein elektrisch stufenlos regelbar. Dadurch ist einerseits eine sehr genaue Regelung der Bremskraft erzielbar, andererseits sind zusätzliche Parameter, die das Bremsverhalten beeinflussen sollen, z. B. im Sinne eines lastabhängigen Bremsens (bei Gabelstaplern), leicht in die Regelung der Bremsvorrichtung integrierbar. Ein lastabhängiges Bremsen erhöht die Sicherheit.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung eine größere Gestaltungsfreiheit beim Einsatz der Bremsvorrichtung bzw. einer damit ausgerüsteten Antriebsachse, da keine hydraulischen oder mechanischen Kraftübertragungselemente zur Bremsvorrichtung führen, sondern lediglich elektrische Leitungen.
So werden beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Gabelstaplers Übertragungsprobleme vermieden, wie sie beispielsweise bei herkömmlichen Bremsvorrichtungen dann auftreten können, wenn der Gabelstapler mit einer klappbaren Fahrerkabine ausgestattet ist und/oder mit einem drehbaren Fahrersitz, bei dem sich das Bremspedal mit dem Fahrersitz drehen soll.
Der Drehbewegungserzeuger kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung als Elektromotor oder als Drehmagnet ausgebildet sein.
Sofern die Bremsen als Lamellenbremsen, insbesondere als nasslaufende Lamellenbremsen, ausgebildet sind, ergeben sich Vorteile im Hinblick auf Verschleissarmut, Wartungsfreiheit und eine hohe Bremsleistung.
Sicherheitstechnisch günstig ist es, wenn die Bremsen als Federspeicherbremsen ausgebildet sind. Bei Ausfall der Stromversorgung werden die Bremsen dann automatisch geschlossen.
Insbesondere dabei ist es von Vorteil, wenn der Gewindetrieb als nicht selbsthemmender Gewindetrieb, insbesondere als Kugelgewindetrieb, ausgebildet ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung steht eine Gewindespindel mit dem Drehbewegungserzeuger und eine Gewindemutter mit der Druckplatte der zugeordneten Bremse in Wirkverbindung. Im Prinzip ist es jedoch in kinematischer Umkehr dieser Anordnung auch denkbar, den Drehbewegungserzeuger mit der Gewindemutter zu koppeln, so dass sich eine lineare Bewegung der Gewindespindel ergibt, die dann auf die Druckplatte einwirken würde.
Sofern die Antriebswelle in den Gewindemuttern des Gewindetriebs gelagert ist, kann eine separate Lagerung des Rotors des Drehbewegungserzeugers entfallen.
Für eine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung und einen geringen Bauaufwand ist es günstig, wenn in dem Stator eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen angeordnet ist, von denen mehrere zur Aufnahme von Haltezapfen für die gegen Verdrehung zu sichernden Bremslamellen vorgesehen sind und mehrere zur Aufnahme von Druckfedern zur axialen Kraftbeaufschlagung der Bremsen in Schließrichtung ausgebildet sind.
Dem gleichen Zweck dient eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Bremsen, der Drehbewegungserzeuger und die Gewindetriebe in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses oder Gehäuseabschnitts angeordnet sind, wobei die Ausnehmung durch Seitenwände verschließbar ist, die als lösbar befestigte, scheibenförmige Bremswiderlager ausgebildet sind.
Zweckmäßigerweise sind die zu bremsenden Rotoren in den Bremswiderlagern drehbar gelagert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, angeordnet ist.
Weitere vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Längsschnitt durch den Mittelbereich einer Antriebsachse und
2 einen Querschnitt durch den Mittelbereich der Antriebsachse nach 1.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Mittelbereich einer Antriebsachse in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuseabschnitts. Die Antriebsachse, die zwei elektrische Fahrmotoren 1 und 2 mit jeweils einem Rotor (Läufer) 3 bzw. 4 aufweist und bevorzugt in einem Flurförderzeug (insbesondere Gabelstapler) zum Einsatz kommt, ist idealerweise rohrförmig ausgebildet, was die Montage und Demontage der darin befindlichen Bauelemente erleichtert. Selbstverständlich kann anstelle einer Antriebsachse auch eine antriebslose Achse die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung aufnehmen. Es sind auch Anwendungsfälle außerhalb der Fahrzeugtechnik denkbar.
Die Bremsvorrichtung verfügt über zwei Bremsen 5 und 6 zum Abbremsen der Rotoren 3 und 4. Die Bremsen 5 und 6 sind als nasslaufende Federspeicher-Lamellenbremsen ausgebildet und werden mittels eines gemeinsamen, hier als Elektromotor ausgeführten Drehbewegungserzeugers 7 betätigt.
Es ist auch möglich, den Drehbewegungserzeuger 7 als Proportional-Drehmagneten auszubilden. An Stelle eines gemeinsamen Drehbewegungserzeugers 7 können auch voneinander getrennte Drehbewegungserzeuger zum Einsatz kommen, so dass jeder Bremse 5 bzw. 6 ein eigener Drehbewegungserzeuger zugeordnet ist.
Zwischen jede Bremse 5 bzw. 6 und den Drehbewegungserzeuger 7 ist ein Bewegungsumformer 8 bzw. 9 in Gestalt eines nicht selbsthemmenden Gewindetriebs geschaltet, bestehend aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter. der Gewindetrieb ist bevorzugt als Kugelgewindetrieb ausgebildet (abgekürzt ”KGT”). Die KGT-Spindel stellt ein drehendes Eingangsteil 8a bzw. 9a dar, während die KGT-Mutter ein linear bewegliches Ausgangsteil 8b bzw. 9b bildet.
Da im vorliegenden Einsatzfall der Kugelgewindetriebe insbesondere die Linearbewegungen sehr klein sind, kann – je nach zurückzulegendem Weg der KGT-Muttern – auf eine Kugelrückführung verzichtet werden, was den Aufbau der Kugelgewindetriebe vereinfacht und deren Abmessungen verringert.
Die KGT-Spindeln (Eingangsteile 8a, 9a der Bewegungsumformer 8, 9) sind an einer Antriebswelle 10 eines innenliegenden Rotors 7a des Drehbewegungserzeugers 7 angeformt. Es ist jedoch auch möglich, die Gewindespindeln auf geeignete Weise mit der Antriebswelle 10 zu verbinden. Die Gewindemuttern (Ausgangsteile 8b, 9b) stehen jeweils mit einer federbelasteten, die Bremsen 5 und 6 in Schließrichtung beaufschlagenden Druckplatte 11 bzw. 12 in Eingriff.
Durch Drehung der Antriebswelle 10 des Bewegungserzeugers 7 werden die Gewindespindeln (Eingangsteile 8a, 9a der Bewegungsumformer 8, 9) gedreht, wodurch die Gewindemuttern (Ausgangsteile 8b, 9b der Bewegungsumformer 8, 9) axial bewegt werden.
Wie sich insbesondere auch aus der Zusammenschau mit 2 ergibt, weist der als Elektromotor ausgebildete Drehbewegungserzeuger 7 einen außenliegenden Statur 7b auf, in dem eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen 13 angeordnet sind. In den Axialbohrungen 13 sind abwechselnd Haltezapfen 14 und Druckfedern 15 angeordnet. Durch die Haltezapfen wird ein Teil der Bremslamellen der Bremsen 5 und 6 gegen Verdrehung gesichert, nämlich diejenigen Bremslamellen die als Bremsstatoren dienen. Die Druckfedern 15 sind gegen die Druckplatten 11 und 12 abgestützt und erzeugen die axiale Bremskraft. Die Axialbohrungen 13 sind durchgehend, so dass einteilige Haltezapfen 14 und einteilige Druckfedern 15 verwendbar sind.
Zur Aufnahme der von den Druckfedern 15 erzeugten axialen Bremskräfte sind zwei scheibenförmige Bremswiderlager 16 und 17 vorgesehen, die lösbar in der zylindrischen Ausnehmung des Gehäuseabschnitts der Antriebsachse befestigt sind, in der die Bremsen 5, 6, die Bewegungsumfomer 8, 9 und der Drehbewegungserzeuger 7 angeordnet sind. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die genannten Bauteile nach Entfernen eines oder beider Fahrmotoren 1, 2 zugänglich sind, ohne zuvor die Antriebsachse aus dem Fahrzeug entfernen zu müssen.
In den Bremswiderlagern 16, 17 sind die Rotoren 3, 4 der Fahrmotoren 1, 2 drehbar gelagert. Der Stator 7b des Drehbewegungserzeugers 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Gewindestifte 18, 19 in der zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses gegen Verdrehung gesichert.
In einem Gabelstapler, dessen Antriebsachse mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ausgestattet ist, werden zu Betriebsbeginn zunächst die Bremsen 5 und 6 gelöst. Dabei wird vom Drehbewegungserzeuger 7 ein Drehmoment erzeugt und der Rotor 7a samt Antriebswelle 10 in Drehung versetzt. Die Gewindemuttern (Ausgangsteile 8b, 9b der Bewegungsumformer 8, 9) bewegen sich axial auf den Drehbewegungserzeuger 7 zu und entlasten dabei die Bremsen 5 und 6 vollständig, indem die Druckplatten 11 und 12 etwas in Richtung zum Drehbewegungserzeuger bewegt werden. Die Rotoren 3 und 4 der Elektromotoren 1 und 2 können sich daher frei drehen.
Soll nun gebremst werden, so wird durch dosierten Tritt auf ein Bremspedal ein damit verbundenes Potentiometer betätigt, das an einen Bremsregler angeschlossen ist. Entsprechend der Pedalvorgabe wird der Strom des Drehbewegungserzeugers 7 und damit das von ihm aufgebrachte Drehmoment reduziert, so dass sich die Gewindemuttern aufgrund der Wirkung der Druckfedern 15 wieder vom Drehbewegungserzeuger 7 weg bewegen können. Durch die Wirkung der Druckfedern 15 werden auch die Druckplatten 11 und 12 etwas in Schließrichtung der Bremsen 5 und 6 bewegt und dadurch die Bremslamellen definiert axial zusammengepresst, wodurch eine bestimmte Bremswirkung erzielt wird.
Es versteht sich von selbst, dass das Drehmoment des Drehbewegungserzeugers 7 zusätzlich auch von anderen Parametern als der Bremspedalvorgabe beinflusst werden kann. So ist es möglich, die Last eines Gabelstaplers durch Druckmessung in den Hubzylindern zu erfassen und dem Bremsregler zu melden, der dann in Abhängigkeit von der Masse der Last das Drehmoment des Drehbewegungserzeugers 7 und damit die Bremswirkung der Bremsen 5 und 6 beeinflusst (lastabhängiges Bremsen).

Claims

Bremsvorrichtung mit zwei räumlich zusammengefassten, durch Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung schließbaren oder lösbaren Bremsen, wobei jede Bremse einem von zwei zu bremsenden Rotoren zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6) durch einen für beide Bremsen (5, 6) gemeinsamen elektrischen Drehbewegungserzeuger (7) betätigbar sind, der einen außenliegenden Stator (7b) und einen innenliegenden Rotor (7a) mit einer den Drehbewegungserzeuger (7) durchdringenden Antriebswelle (10) aufweist, die beidseitig mit einer koaxialen Gewindespindel eines Gewindetriebs verbunden ist oder an der beidseitig eine Gewindespindel angeformt ist, auf der eine Gewindemutter linear beweglich ist, die mit der zugeordneten Bremse (5, 6) in Wirkverbindung steht.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungserzeuger (7) als Elektromotor ausgebildet ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehbewegungserzeuger (7) als Drehmagnet ausgebildet ist.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6) als Lamellenbremsen, insbesondere als nasslaufende Lamellenbremsen, ausgebildet sind.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6) als Federspeicherbremsen ausgebildet sind.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb als nicht selbsthemmender Gewindetrieb, insbesondere als Kugelgewindetrieb, ausgebildet ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter mit einer Druckplatte (11; 12) der zugeordneten Bremse (5, 6) in Wirkverbindung steht.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) in den Gewindemuttern des Gewindetriebs gelagert ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stator (7b) eine Mehrzahl von konzentrischen Axialbohrungen (13) angeordnet ist, von denen mehrere zur Aufnahme von Haltezapfen (14) für die gegen Verdrehung zu sichernde Bremslamellen vorgesehen sind und mehrere zur Aufnahme von Druckfedern (15) zur axialen Kraftbeaufschlagung der Bremsen (5, 6) in Schließrichtung ausgebildet sind.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (5, 6), die Gewindetriebe und die Bewegungsumformer (8, 9) in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses oder Gehäuseabschnitts angeordnet sind, wobei die Ausnehmung durch Seitenwände verschließbar ist, die als lösbar befestigte, scheibenförmige Bremswiderlager (16, 17) ausgebildet sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bremsenden Rotoren (3, 4) in den Bremswiderlagern (17, 18) drehbar gelagert sind.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung in der Antriebsachse eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, angeordnet ist.