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Die
Erfindung betrifft eine nasslaufende Lamellenbremse mit einem feststehenden
Außenkörper und
einem drehbeweglichen Innenkörper
sowie mit einem Lamellenpaket, das mehrere, mit dem Außenkörper drehschlüssige Außenlamellen
sowie mehrere, mit dem Innenkörper
drehschlüssige
Innenlamellen umfasst, wobei Innenlamellen und Außenlamellen
im Betrieb der Lamellenbremse schmierflüssigkeitsbenetzt sind.
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Derartige
nasslaufende Lamellenbremsen sind allgemein bekannt. Eine derartige
Lamellenbremse weist ein Lamellenpaket aus Außen- und Innenlamellen auf,
die zwischen einem feststehenden Außenkörper der Bremse und einem drehbeweglichen
Innenkörper
angeordnet sind. Das Schmieröl gewährleistet
im Bremsbetrieb der Lamellenbremse eine Kühlung. Im Leerlaufbetrieb der
Bremse ergeben sich hierdurch jedoch Wirkungsgradverluste.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine nasslaufende Lamellenbremse der eingangs
genannten Art zu schaffen, die im Leerlaufbetrieb eine Verlustleistung
der Bremse reduziert.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass in dem Außenkörper wenigstens
ein Ableitkanal vorgesehen ist, der zu dem Lamellenpaket hin offen
ist und wenigstens abschnittsweise radial zu einer Bremsendrehachse
außerhalb
des Lamellenpaketes angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist
es möglich,
die Schmierflüssigkeit
aus dem Lamellenpaket abzuleiten. Hierdurch werden zu hohe Schmierflüssigkeitsvolumina
in dem Lamellenpaket vermieden. Zu hohe Schmierflüssigkeitsvolumina
führen
zu erhöhter
Scherreibung der Schmierflüssigkeit
und demzufolge zu einer erhöhten
Verlustleistung der Bremse wie auch zu einer erhöhten Temperatur innerhalb des
Lamellenpaketes. Hierdurch ergibt sich ein Wirkungsgradverlust für einen
entsprechenden, durch die Lamellenbremse betätigten Antrieb. Als Schmierflüssigkeit
ist insbesondere Öl
vorgesehen. Durch die Reduzierung der Verlustleistung der Bremse
und die Reduzierung der Temperatur im Lamellenpaket während des
Leerlaufbetriebes ist eine höher Standzahl
der Schmierflüssigkeit,
insbesondere des Öls,
und eine längere
Haltbarkeit der entsprechenden Dichtungen erzielbar. Die erfindungsgemäße Lamellenbremse
kann hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform
einer Lamellenbremse wird als Haltebremse für Fahrantriebe von Nutzkraftfahrzeugen
eingesetzt. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Schmierflüssigkeit
aus dem Lamellenpaket abgeleitet werden, so dass zu hohe Schmierflüssigkeitsvolumina
zwischen den Innen- und Außenlamellen
vermieden werden können.
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In
Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Ableitkanal eine parallel
zu der Bremsendrehachse erstreckte, zu dem Lamellenpaket offene
Nut. Erfindungsgemäß ist diese
Nut radial außerhalb
der Außenlamellen
angeordnet, um eine axiale Ableitung der Schmierflüssigkeit
radial außer halb
des Lamellenpaketes zu ermöglichen.
Durch die axiale Erstreckung der Nut ist diese axiale Ableitung
ermöglicht.
In vorteilhafter Weise ist die Nut im Bereich einer Unterseite des
Lamellenpaketes vorgesehen, um die aufgrund der Schwerkraft nach
unten fließende Schmierflüssigkeit
axial ableiten zu können.
Vorzugsweise sind mehrere, über
den Umfang des Außenkörpers verteilt
angeordnete Entlastungsnuten vorgesehen, die in identischem, radialem
Abstand zur Bremsendrehachse vorgesehen sind. Diese mehreren Nuten
dienen dazu, die Bremse – je
nach Einsatzzweck und Anschlussbedingungen – in unterschiedlichen Lagen
einbauen zu können
und dennoch zu gewährleisten,
dass immer eine der Nuten im Bereich der Unterseite des Lamellenpaketes
angeordnet ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt die Nut sich wenigstens über eine
axiale Länge
des Lamellenpaketes. Dadurch, dass die Nut sich über die gesamte axiale Länge innerhalb
des Lamellenpaketes und vorzugsweise noch axial über diese hinaus erstreckt,
ist eine axiale Ableitung der Schmierflüssigkeit aus dem Lamellenpaket
heraus ermöglicht.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen wenigstens eine der
Außenlamellen
im Bereich ihrer Außenverzahnung
und/oder ein korrespondierender Verzahnungsabschnitt des Außenkörpers wenigstens
eine Zahnlücke
auf. Durch derartige Zahnlücken
wird eine bessere Verteilung der Schmierflüssigkeit innerhalb des Lamellenpaketes
erreicht. In Kombination mit dem wenigstens einen erfindungsgemäßen Ableitkanal,
insbesondere in Form einer Entlastungsnut, wird eine weitere Reduzierung
der Verlustleistung der Bremse erreicht.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Zahnlücke radial
fluchtend zu einer korrespondierenden Nut vorgesehen. Hierdurch wird
die Kombination aus besserer Schmierflüssigkeitsverteilung und Ableitung
eines überschüssigen Schmierflüssigkeitsvolumens
weiter verbessert.
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Um
die wenigstens eine Nut, die als Ableitkanal im Sinne der Erfindung
dient, innerhalb einer Lamellenbremse relativ einfach herstellen
zu können, ist
erfindungsgemäß ein Verfahren
zum Herstellen eines Außenkörpers einer
Lamellenbremse vorgesehen, wobei durch spanende Bearbeitung die
Form des Außenkörpers aus
einem Metallgussblock geschaffen wird. Erfindungsgemäß wird zur
Herstellung jeder offenen Nut jeweils eine Axialbohrung in definiertem
radialen Abstand zu einer Mittellängsachse des Metallgussblockes,
die einer Bremsendrehachse entspricht, von einer Stirnseite des
Metallgussblockes her in diesen eingebracht, und anschließend wird
koaxial zu der Mittellängsachse
durch Drehen oder Fräsen
oder eine andere spanende Bearbeitung eine Innenkontur des Außenkörpers ausgehend
von der Mittellängsachse
radial nach außen
herausgearbeitet, wobei ein radial innerer Wandungsbereich jede
Axialbohrung entfernt und die jeweilige offene Nut gebildet werden.
Dadurch ist eine Herstellung der offenen Entlastungsnuten durch
einfache, insbesondere rotatorische, spanende Bearbeitung koaxial
zur Bremsendrehachse, d. h. koaxial zur Mittellängsachse des Metallgussblockes,
ermöglicht.
Hierdurch kann der Außenkörper äußerst kostengünstig hergestellt
werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
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1 zeigt
in einer Schnittdarstellung längs der
Schnittlinie I-I in 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, hydraulisch
betätigten
Lamellenbremse,
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2 eine
Frontansicht der Lamellenbremse nach 1 in Richtung
des Pfeiles II in 1,
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3 in
einer Schnittdarstellung eine obere Hälfte eines teilweise bearbeiteten
Außenkörpers für eine Lamellenbremse
nach den 1 und 2 und
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4 eine
Frontansicht des Außenkörpers nach 3.
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Eine
Lamellenbremse 1 nach den 1 und 2 stellt
eine hydraulisch betätigte
Lamellenbremse dar. Die Lamellenbremse 1 weist einen Außenkörper 2,
vorzugsweise aus Metallguss, auf, der im Betrieb der Lamellenbremse 1 stationär angeordnet
ist. Der Außenkörper 2 ist
im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Bremsendrehachse D
ausgeführt. Innerhalb
des ringartigen Außenkörpers 2 ist
ein Innenkörper 3 vorgesehen,
der koaxial zum Außenkörper 2 drehbeweglich
gelagert ist. Auch der Innenkörper 3 ist
zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch gestaltet. Zwischen
dem Innenkörper 3 und dem
Außenkörper 2 ist
radial ein Lamellenpaket L vorgesehen, das aus mehreren Außenlamellen 6 und mehreren
wechselweise axial zwischen den Außenlamellen 6 angeordneten
Innenlamellen 7 aufgebaut ist. Die Innenlamellen 7 sind über einen
Axialverzahnungsbereich 4 drehschlüssig, aber axial verschiebbar
auf dem Innenkörper 3 gehalten.
Der Axialverzahnungsbereich 4 ist einstückig am Außenumfang des Innenkörpers 3 vorgesehen.
Die Außenlamellen 6 sind
drehschlüssig,
aber axial verschiebbar an einem parallel zu dem Axialverzahnungsbereich 4 ausgerichteten
Innenverzahnungsbereich 5 des Außenkörpers 2 gehalten.
Der Innenverzahnungsbereich 5 ist einstückig am Innenumfang des Außenkörpers 2 ausgebildet.
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Das
Lamellenpaket L ist durch einen Bremskolben 8 axial zusammenpressbar,
der koaxial zur Bremsendrehachse D im Außenkörper 2 axial beweglich
gelagert ist. Der Bremskolben 8 umgrenzt gemeinsam mit
dem Außenkörper 2 eine
Druckkammer 10, die über
einen Hydraulikanschluss 11 mit einer Hydraulikflüssigkeit
beaufschlagbar ist. Der Bremskolben 8 ist durch eine aus
mehreren, über den
Umfang des Bremskolbens 8 verteilt angeordneten Schraubendruckfedern
aufgebaute Druckfederanordnung 9 in Richtung des Lamellenpaketes
L federbelastet. In drucklosem Zustand der Druckkammer 10 presst
der Bremskolben 8 somit das Lamellenpaket L zusammen, wodurch
eine Bremsmomentübertragung
zwischen dem Bremskolben 8 und damit dem Außenkörper 2,
den Innen- und Außenlamellen 6, 7 und
dem Innenkörper 3 erfolgt.
Bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 10 durch entsprechende
Hydraulikflüssigkeitsbeaufschlagung über den Hydraulikanschluss 11 wird
der Bremskolben 8 gegen die Druckkraft der Druckfederanordnung 9 gelüftet. Bei
Drucklosschaltung der Druckkammer 10 erfolgt die federkraftbeaufschlagte
Bremswirkung durch den Bremskolben 8. Durch entsprechende Drucksteuerung über den
Hydraulikanschluss 11 ist eine stufenlose Steuerung des
Bremsmomentes möglich.
Auf der dem Bremskolben 8 gegenüberliegenden Seite wird das
Lamellenpaket L axial durch eine Gegenscheibe 16 begrenzt,
die axial über
einen Sicherungsring 14 begrenzt ist, die in eine entsprechende
Radialnut 15 des Außenkörpers 2 formschlüssig eingesetzt
ist. Der Sicherungsring 14 bildet somit eine Axialsicherung
für die
Gegenscheibe 16 und das Lamellenpaket L.
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Die
Lamellenbremse 1 stellt eine nasslaufende Lamellenbremse
dar. Hierzu ist im Bereich des Lamellenpaketes ein Schmierflüssigkeitsbad,
vorzugsweise ein Schmierölbad,
gebildet. Dies bedeutet, dass sich Schmieröl zwischen den Innen- und Außenlamellen 6, 7 des
Lamellenpaketes L befindet und im Betrieb Innen- und Außenlamellen 6, 7 benetzt. Das
Schmieröl
dient zur Kühlung
und zur Verschleißreduzierung
des Lamellenpaketes L. Um zu verhindern, dass im Leerlaufbetrieb
der Lamellenbremse 1, d. h. bei gelüftetem Bremskolben 8,
sich im Bereich des Lamellenpaketes L ein zu großes Schmierflüssigkeitsvolumen
und demzufolge relativ hohe Flüssigkeitsreibungsverluste
ergeben, sind am Außenumfang
des Lamellenpaketes L insgesamt drei als Ableitkanäle dienende
Entlastungsnuten 12 vorgesehen, die sich achsparallel zu
der Bremsendrehachse D über
die gesamte axiale Länge
des Lamellenpaketes L und bis zu einer vom Bremskolben 8 abgewandten
Stirnseite des Außenkörpers 2 erstrecken.
Die Entlastungsnuten 12 sind einstückig im Außenkörpers 2 ausgeformt
und sind radial außerhalb
des Innenverzahnungsbereiches 6 des Außenkörpers 2 vorgesehen.
In eingebautem Betriebszustand der Lamellenbremse 1 ist
der Außenkörper 2 derart
positioniert, dass sich jeweils eine der Entlastungsnuten 12 lotrecht
unterhalb der Bremsendrehachse D und damit im Bereich einer Unterseite
des Lamellenpaketes L befindet. Die axial erstreckten Entlastungsnuten 12 sind
rinnenartig mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt gestaltet,
der vorzugsweise halbkreisförmig ausgeführt ist.
Die Entlastungsnuten 12 weisen über ihre gesamte axiale Länge den
gleichen Querschnitt auf und erstrecken sich axial in Richtung des
Bremskolbens 8 bis auf Höhe eines zum Lamellenpaket
L axial offenen Ringkanales 13, der einen vorderen Stirnendbereich
des Bremskolbens 8 in gelüftetem Zustand radial umgibt.
Der Ringkanal 13 dient zur besseren Verteilung des Schmieröls über den
Umfang des Lamellenpaketes L. Der Ringkanal 13 schließt axial
an den Innenverzahnungsbereich 5 des Außenkörpers 2 an. Die Entlastungsnuten 12 weisen relativ
zur Bremsendrehachse D eine derartige radiale Tiefe auf, dass sie
radial über
die Ringnut 15 für den
Sicherungsring 14 hinausragen. Dadurch ist eine Ableitung überflüssigen Schmierölvolumens
vom Lamellenpaket L durch die entsprechende untere Entlastungsnut 12 axial
unter dem Sicherungsring 14 hindurch zur Stirnseite des
Außenkörpers 2 hin
ermöglicht.
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Ergänzend ist
in nicht näher
dargestellter Weise im Bereich der Außenverzahnung der Außenlamellen
auf Höhe
der Entlastungsnuten jeweils eine Zahnlücke vorgesehen, die eine weiter
verbesserte Schmierölverteilung
ermöglicht.
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Um
eine relativ einfache Herstellung der Entlastungsnuten 12 zu
ermöglichen,
werden die Entlastungsnuten 12 bei der Herstellung des
Außenkörpers 2 zunächst als
Axialbohrungen B gestaltet, die achsparallel zur Mittellängsachse
des Außenkörpers 2,
die der Bremsendrehachse D entspricht, von einer Stirnseite des
Außenkörpers 2 in
den entsprechenden Metallgussblock des Außenkörpers 2 eingebracht
werden. Die Darstellungen nach den 3 und 4 zeigen
diesen teilweise bearbeiteten Außenkörper 2. Es ist erkennbar,
dass die Axialbohrungen B als Sacklochbohrungen von der Stirnseite
des Außenkörpers 2 her
in das Material des Außenkörpers 2 eingebracht
werden. Erst in nachfolgenden Verfahrensschritten wird dann die
endgültige
Innenkontur des Außenkörpers 2 durch
entsprechende spanende Bearbeitung hergestellt. Dabei wird auch die
Axialverzahnung des Innenverzahnungsbereiches 6 geschaffen.
Durch die notwendige Materialentfernung werden zwangsläufig die
Axialbohrungen B radial geöffnet,
wodurch sich automatisch bis zur Fertigstellung des Außenkörpers 2 die
zur Mitte des Außenkörpers 2 hin
offenen, rinnenförmige
Entlastungsnuten 12 bilden.