DE102009023418A1

DE102009023418A1 - Anordnung einer Bremseinrichtung an einer lenkbaren Radachse eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102009023418A1
Application number: DE102009023418A
Authority: DE
Inventors: Johann Baumgartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-30
Also published as: DE102009023418B4

Abstract

Eine Anordnung einer Bremseinrichtung an einer lenkbaren Radachse (2) eines Fahrzeuges, mit einer mittels eines Kühlfluids nasslaufenden Lamellenbremse (1), ist so ausgebildet, dass das Kühlfluid im Kreislauf einem Wärmetauscher zuführbar ist, wozu an der Lamellenbremse (1) ein Zu- und ein Ablauf (9, 10) vorgesehen sind, die jeweils eine synchron mit der Lenkbewegung verschwenkbare Drehkupplung mit einer am Wärmetauscher angeschlossenen Leitung verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Bremseinrichtung an einer lenkbaren Radachse eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nasslaufende Lamellenbremsen als Bestandteil von Bremseinrichtungen, werden beispielsweise in Spezial-Lkws, ebenso wie in schweren Baumaschinen, Traktoren und dergleichen eingesetzt, da sie sehr verschleißarm sind und auf einem niedrigen Temperaturniveau betrieben werden. Dabei wird die entstehende Bremswärme sowie ein Bremsbelagabrieb mit einem Kühlfluid abgeführt.
Üblicherweise sind die Lamellenbremsen in Getriebegehäusen angeordnet und laufen mit Tauch- oder Spritzölschmierung unter Getriebeöl.
Bei einer sehr hohen Wärmebelastung wird die sogenannte Innenölung eingesetzt, bei der das Kühlöl durch eine Welle zugeführt und zwischen den Reibflächen der Lamellen durch die Rotation von Reibkörpern nach außen transportiert wird. Dies ist eine intensive Art der Kühlung, die über eine Bemessung des Kühlstromes auch eine definierte Wärmeabfuhr ermöglicht.
Bei schweren Land- und Baumaschinen führt eine hohe Dauerbelastung der Lamellenbremsen vielfach zu einer Überhitzung des Getriebeöls, da die anfallende Bremswärme nicht vollständig über die Oberfläche des Getriebe- oder Achsengehäuses an die Umgebung abgeführt werden kann. Dies führt zu einem Verlust der Schmierfähigkeit des Kühlöles und in der Folge zu Schäden an Getriebekomponenten.
Eine besondere Problematik ergibt sich bei Bremseinrichtungen, die an einer lenkbaren Radachse eingesetzt werden, wobei ein Radkopf gegenüber einem Achskörper bei maximalem Lenkungseinschlag einen sehr großen Schwenkwinkel vollführen kann, der beispielsweise mehr als 100° beträgt.
Eine Zuführung des Kühlfluides über flexible Schlauchleitungen ist nicht geeignet, da zum einen die Biegebeanspruchung bei Lenkvorgängen relativ hoch ist, so dass eine ausreichende Standzeit der flexiblen Schlauchleitungen nicht gewährleistet ist, zum anderen müssen die Schlauchleitungen zur Erzielung einer notwendigen Flexibilität in einem weiten Bogen frei geführt werden, wodurch sie zusätzlich mechanischen Beanspruchungen wie Steinschlag oder einem Kontakt mit Hindernissen ausgesetzt sind.
In der US 2008/025 76 59 A1 ist eine integrierte nasslaufende Lamellenbremse für eine lenkbare Radachse eines schweren Nutzfahrzeuges geoffenbart. In dieser Literatur wird zwar die bessere Kühlwirkung der ölgefüllten Bremse erwähnt, ein Hinweis auf eine Zu- oder Abfuhr des Kühlfluids ist jedoch nicht gegeben. Offensichtlich wird bei dieser Konstruktion aufgrund der beschriebenen Problematik auf einen Kühlkreislauf verzichtet und die Lamellenbremse lediglich mit einer Ölfüllung betrieben. Damit ist jedoch keine ausreichende Kühlwirkung sichergestellt, so dass der Einsatz dieser nasslaufenden Lamellenbremse in schweren Nutzfahrzeugen ungeeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung einer Bremseinrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Verwendungsfähigkeit bei gleichzeitig optimierter Standzeit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, nasslaufende Lamellenbremsen auch in Nutzfahrzeugen einzusetzen, wo diese bislang nicht einsetzbar waren. D. h., durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Wärmetauschers, in Kombination mit synchron mit der Lenkbewegung verschwenkbaren Drehkupplungen, an denen jeweils einerseits eine an den Wärmetauscher angeschlossene Leitung und andererseits ein mit der Lamellenbremse verbundener Zu- bzw. Ablauf angeschlossen sind, können außerordentlich hohe Bremsbelastungen mit der entsprechenden Wärmeentwicklung realisiert werden, was naturgemäß eine wesentliche Vergrößerung des Einsatzbereiches einer nasslaufenden Lamellenbremse ermöglicht.
Dabei unterliegen auch bei einer Lenkbewegung die angeschlossenen Leitungen, ebenso wie die Zu- und Abläufe der Lamellenbremsen keiner Biegebeanspruchung, so dass diese Leitungskomponenten im Wesentlichen starr ausgebildet werden können.
Dieser Vorteil schlägt sich sowohl in einer hinsichtlich der Fertigung einfachen konstruktiven Gestaltung nieder, bei der auch die üblicherweise beengten Platzverhältnisse berücksichtigt werden können, und zum anderen in hinsichtlich eines Schutzes vor äußeren Einwirkungen problemlos durchzuführenden Maßnahmen, seien sie konstruktiv oder baulich.
Da starre Leitungen, insbesondere bei entsprechender Dimensionierung, prinzipiell belastbarer gegenüber mechanischen Beanspruchungen sind als flexible, ergibt sich durch die Erfindung eine wesentlich verbesserte gestalterische Freiheit bei der Konzeption einer Bremseinrichtung.
Im Übrigen ist hervorzuheben, dass die Standzeit der Bremseinrichtung durch die Erfindung, sowohl durch das Vorsehen eines Wärmetauschers wie auch durch die Anbindung der Leitungen mittels einer Drehkupplung in einem signifikanten Maße erhöht ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die einer Lamellenbremse jeweils zugeordneten Drehdurchführungen in einem Lenkachsenzentrum angeordnet, das einen Achsschenkelbolzen aufweist, der eine Schwenkachse bei der Lenkbewegung bildet und dessen Mittelachse in Verlängerung die Mittelachse für die Drehkupplung bildet.
Bevorzugt ist die jeweilige Drehkupplung als Drehdurchführung ausgebildet und mit dem Achsschenkelbolzen verbunden bzw. endseitig in diesen integriert.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine Anordnung einer Bremseinrichtung in einer geschnittenen, schematischen Seitenansicht.
In der Figur ist eine Anordnung einer Bremseinrichtung an einer lenkbaren Radachse 2 eines Fahrzeuges dargestellt, mit einer mittels eines Kühlfluids nasslaufenden Lamellenbremse 1.
Erfindungsgemäß ist das Kühlfluid im Kreislauf einem nicht gezeigten Wärmetauscher zuführbar, wozu an einem Gehäuse der Lamellenbremse 1 ein Zulauf 9 und ein Ablauf 10 vorgesehen sind, die jeweils über eine synchron mit der Lenkbewegung verschwenkbare, im Beispiel als Drehdurchführung 8 ausgebildete Drehkupplung an einer am Wärmetauscher angeschlossenen Leitung verbunden sind. Hierzu weist die jeweilige Drehdurchführung 8 Anschlüsse 11 auf.
In an sich bekannter Weise bildet ein Achsschenkelbolzen 5 eine Schwenkachse, wobei der Achsschenkelbolzen 5 in eine Aufnahmebohrung am Ende einer Achsbrücke 6 unverrückbar eingeschrumpft ist.
Die beidseitig aus der Achsbrücke 6 herausragenden Enden des Achsschenkelbolzens 5 sind von zwei gabelförmig aus einem Achsschenkel 4 herausragenden Lageraugen 7 umfasst, wobei diese Lageraugen 7 den Achsschenkel 4 über Achsschenkellager 15 als Nadel- oder Gleitlager mit der Achsbrücke 6 schwenkbeweglich koppeln.
Gegenüber durch die Drehdurchführung 8 geführtem Kühlfluid ist das jeweilige Lagerauge 7 zum Achsschenkelbolzen 5 bzw. zur Drehdurchführung 8 durch Dichtelemente 14 abgedichtet.
Jede Drehdurchführung 8 ist an der zugeordneten Stirnseite des Achsschenkelbolzens 5 durch eine Schraubverbindung befestigt. Denkbar ist auch, den Achsschenkelbolzen 5 und die Drehdurchführungen 8 einstückig auszubilden.
Die Drehdurchführung 8 ist mit einer Innenkammer 12 versehen, die an ihrem dem Achsschenkelbolzen 5 zugewandten Endbereich eine Vielzahl von Durchbrüchen 13 in der die Kammer 12 begrenzenden Wandung aufweist, wobei diese Durchbrechungen 13 über den Umfang verteilt sind und in Verbindung stehen mit dem Zulauf 9 bzw. dem Ablauf 10.
Diese sind in den Lageraugen 7 bzw. im zugeordnete Bereich dem Achsschenkel 4 vorgesehen und umschließen die Drehdurchführung 8 im Bereich der Durchbrüche 13 im Sinne eines Ringraumes.
Dabei sind die Dichtelemente 14 ober- und unterhalb des Zulaufs 9 bzw. des Ablaufs 10 positioniert.
In dem den Durchbrüchen 13 abgewandten Endbereich der Kammer 12 mündet der Anschluss 11, in den die zum Wärmetauscher führbare Leitung achsparallel zur Achsbrücke 6 einsetzbar ist.
Das Kühlfluid strömt von der Leitung über den Anschluss 11 in die Kammer 12 und über die Durchbrüche 13 und die Zuleitung 9 in die Lamellenbremse 1. Dabei ist die Kühlfluidzuführung, bezogen auf ein auf einem Untergrund stehenden Rad oberhalb der Achsbrücke 6 angeordnet, während der Ablauf 10 unterhalb positioniert ist.
Das aus der Lamellenbremse 1 rückfließende Kühlfluid sammelt sich im radial äußeren Bereich des Bremsengehäuses und fließt von dort über den Ablauf 10 und die Durchbrüche 13 in die untere Drehdurchführung 8 hin zu dem angeschlossenen Wärmetauscher.
Bei einem Lenkungseinschlag verdreht sich der Achsschenkel 4 mit den beiden Lageraugen 7 gegen die Achsbrücke 6 mit dem darin eingeschrumpften Achsschenkelbolzen 5 und die beiden damit drehfest verbundenen Drehdurchführungen 8.
Die angeschlossenen Leitungen der Kühlfluidführung bleiben von der Schwenkbewegung vollständig unbeeinflusst, so dass das Kühlfluid in jeder Lenkposition ungehindert zur Bremse und zurück zum Wärmetauscher strömen kann.
Anstelle des jeweiligen Dichtelementes 14, das den Zulauf 9 bzw. den Ablauf 10 gegenüber dem Achsschenkelbolzen 5 abdichtet, so dass kein Kühlfluid in den Bereich eines Achsschenkellagers 15 gelangen kann, besteht auch die Möglichkeit, durch eine Fettschmierung eine Dichtung zu schaffen, wobei die Fettschmierung in dem Bereich erfolgt, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch das entsprechende Dichtelement 14 abgedichtet ist. Im Fall der Fettschmierung ist eine Nachschmiervorrichtung, beispielsweise in Form eines Schmiermittels erforderlich. Um eine dauerhafte Abdichtung in diesem Fall zu gewährleisten, sind entsprechende Wartungsvorgänge erforderlich.
Die Schmierung des Achsschenkellagers 15 kann auch über das Kühlfluid erfolgen, wenn dies eine ausreichende Schmierfähigkeit aufweist. In diesem Fall, bei dem keine Nachschmiervorrichtung vorzusehen ist, ist das Dichtelement so zu positionieren, dass kein Kühlfluid nach außen austreten kann.

1: Lamellenbremse
2: Radachse
3: Radnabe
4: Achsschenkel
5: Achsschenkelbolzen
6: Achsbrücke
7: Lagerauge
8: Drehdurchführung
9: Zulauf
10: Ablauf
11: Anschluss
12: Kammer
13: Durchbruch
14: Dichtung
15: Achsschenkellager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2008/0257659 A1 [0008]

Claims

Anordnung einer Bremseinrichtung an einer lenkbaren Radachse (2) eines Fahrzeuges, mit einer mittels eines Kühlfluids nasslaufenden Lamellenbremse (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid im Kreislauf einem Wärmetauscher zuführbar ist, wozu an der Lamellenbremse (1) ein Zu- und ein Ablauf (9, 10) vorgesehen sind, die jeweils über eine synchron mit der Lenkbewegung verschwenkbare Drehkupplung mit einer am Wärmetauscher angeschlossenen Leitung verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Drehkupplung als Drehdurchführung (8) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführungen (8) an den beiden Enden eines Achsschenkelbolzens (5) angeordnet ist, um den ein Achsschenkel (4) einer Radachse (2) drehbar ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Drehdurchführung (8) ebenso wie der Achsschenkelbolzen (5) in einem Lagerauge (7) des Achsschenkels (4) gelagert sind, wobei die Zentralachse der Drehdurchführung (8) in Fortsetzung der Mittelachse des Achsschenkelbolzens (5) verläuft.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (9) und der Ablauf (10), ausgehend von der Lamellenbremse (1) durch den Achsschenkel (4) in eine Kammer (12) der jeweiligen Drehdurchführung (8) geführt sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (9) bzw. der Ablauf (10) in Durchbrechungen (13) eines die Kammer (12) umschließenden Gehäuses mündet.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Durchbrechungen (13) über den Umfang des Gehäuses verteilt vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (13) in dem dem Achsschenkelbolzen (5) zugewandten Bereich vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (8) auf ihrer den Durchbrechungen (13) gegenüberliegenden Seite der Kammer (12) einen Anschluss (11) aufweist, an dem die zum Wärmetauscher führende Leitung befestigt ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (8) verdrehfest an dem Achsschenkelbolzen (5) befestigt ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (8) mit dem Achsschenkelbolzen (5) einstückig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerauge (7) beidseitig des Zulaufs (9) bzw. des Ablaufs (10) Dichtelemente (14) aufweist, von denen zumindest eines am Achsschenkelbolzen (5) und das andere an der Drehdurchführung (8) dichtend anliegt.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (9) bzw. der Ablauf (10) die Durchbrechungen (13) im Sinne eines Ringraumes umfänglich umgreift.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung des Zulaufs (9) bzw. des Ablaufs (10) durch ein Schmiermittel erfolgt.