DE102009024643A1

DE102009024643A1 - Pneumatisch gelüftete Federdruckbremse

Info

Publication number: DE102009024643A1
Application number: DE200910024643
Authority: DE
Inventors: Friedrich Tronicke; Thomas HÄSEKER
Original assignee: Stromag GmbH
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-23
Also published as: DE202009018094U1; WO2010139389A1

Abstract

Eine derartige Federdruckbremse mit einem Außenkörper sowie mit einem Innenkörper, die relativ zueinander drehbar gelagert sind, sowie mit einer mehrteiligen Bremsscheibenanordnung, deren Teile mit dem Außenkörper oder dem Innenkörper drehfest und axial verschiebbar verbunden sind, sowie mit einem federkraftbeaufschlagten Bremskolbenabschnitt und einem pneumatisch beaufschlagten Lüftkolbenabschnitt, die relativ zu der Bremsscheibenanordnung koaxial verschiebbar gelagert sind, und mit einem Axialanschlag für die Bremsscheibenanordnung, der auf der dem Bremskolbenabschnitt gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibenanordnung vorgesehen ist, ist bekannt. Erfindungsgemäß sind der Lüftkolbenabschnitt und der Bremskolbenabschnitt auf zueinander entgegengesetzten Axialseiten der Bremsscheibenanordnung angeordnet, und es ist wenigstens ein radial versetzt an der Bremsscheibenanordnung vorbeigeführtes Kopplungselement vorgesehen, das den Lüftkolbenabschnitt und den Bremskolbenabschnitt axial miteinander in Wirkverbindung setzt. Einsatz als Haltebremse für Fahrzeuggetriebe.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch gelüftete Federdruckbremse mit einem Außenkörper sowie mit einem Innenkörper, wobei der Außen- und der Innenkörper koaxial zu einer Bremsendrehachse relativ zueinander drehbar gelagert sind, sowie mit einer mehrteiligen Bremsscheibenanordnung, deren Teile mit dem Außenkörper oder dem Innenkörper drehfest verschiebbar verbunden sind, sowie mit einem federkraftbeaufschlagten Bremskolbenabschnitt und einem pneumatisch beaufschlagbaren Lüftkolbenabschnitt, die relativ zu der Bremsscheibenanordnung koaxial verschiebbar gelagert sind, und mit einem Axialanschlag für die Bremsscheibenanordnung, der auf der dem Bremskolbenabschnitt gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibenanordnung vorgesehen ist.
Eine derartige Federdruckbremse, die pneumatisch gelüftet ist, ist durch die Bremse KLB 50 der Anmelderin allgemein bekannt. Die bekannte Lamellenbremse erzielt ihre Bremswirkung durch Federdruck. Hierzu wirkt ein durch Druckfedern beaufschlagter Bremskolben mit einem ringförmigen Bremskolbenabschnitt auf ein Lamellenpaket, das sich auf der dem Bremskolben gegenüberliegenden Seite axial an einem Axialanschlag abstützt. Eine Lüftung des Bremskolbens erfolgt über einen ring förmigen Lüftkolbenabschnitt am Bremskolben, der einen ringspaltförmigen Zylinderraum begrenzt. Der Zylinderraum ist pneumatisch druckmittelbeaufschlagbar, wodurch der Bremskolben gegen die Druckkräfte der Druckfedern axial von dem Lamellenpaket wegbewegt werden kann. Dadurch kommt das Lamellenpaket frei und die Bremse ist gelüftet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federdruckbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Übertragung hoher Bremsmomente bei gleichzeitig kompaktem radialen Bauraum ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Lüftkolbenabschnitt und der Bremskolbenabschnitt auf – relativ zu der Bremsscheibenanordnung gesehen – zueinander entgegengesetzten Axialseiten der Bremsscheibenanordnung angeordnet sind, und dass wenigstens ein radial versetzt an der Bremsscheibenanordnung axial vorbeigeführtes Kopplungselement vorgesehen ist, das den Lüftkolbenabschnitt und den Bremskolbenabschnitt axial miteinander in Wirkverbindung setzt. Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders vorteilhaft einsetzbar für mehrteilige Bremsscheibenanordnungen, deren Teile durch mehrere Innen- und Außenlamellen gebildet sind. Die Erfindung eignet sich aber auch für Bremsscheibenanordnungen mit lediglich zwei Bremsscheibenteilen, von denen eines dem Innenkörper und das andere dem Außenkörper zugeordnet ist. Je nach Anzahl der gewählten Bremsscheibenteile weisen diese eine größere oder geringere Dicke auf und sind in axialer Richtung alternierend dem Innen- oder dem Außenkörper zugeordnet. Beim Stand der Technik sind der Bremskolbenabschnitt und der Lüftkolbenabschnitt am selben Bauteil, nämlich dem Bremskolben, vorgesehen. Die wirksame Druckfläche des Lüftkolbenabschnitts, die für einen Lüftvorgang in entgegengesetzter Richtung zu der Bremsfunktion des Bremskolbenabschnittes beaufschlagt werden muss, ist dadurch beschränkt. Da der pneumatische Lüftdruck größer sein muss als der Bremsdruck des Bremskolbenabschnittes, ist das durch die Druckfedern erzielbare Bremsmoment des Bremskolbenabschnittes abhängig von der Baugröße des Bremskolbens. Falls eine zu große radiale Erstreckung des Bremskolbens auf Grund eines beschränkten, zur Verfügung stehenden Bauraumes kompakt gehalten werden muss, ist beim Stand der Technik kein ausreichendes Bremsmoment erzielbar. Durch die erfindungsgemäße axiale Trennung der Funktion des Lüftkolbenabschnittes und des Bremskolbenabschnittes kann die wirksame Druckfläche des Lüftkolbenabschnittes groß bemessen werden, ohne dass sich dieser Lüftkolbenabschnitt radial über den Durchmesser der Bremsscheibenanordnung hinaus erstrecken muss. Dies ermöglicht erfindungsgemäß die Übertragung hoher Bremsmomente bei Beibehaltung eines kompakten Bauraumes. Erfindungsgemäß kann lediglich ein einzelnes, vorzugsweise rotationssymmetrisches Kopplungselement vorgesehen sein, das sowohl mit dem Bremskolbenabschnitt als auch mit dem Lüftkolbenabschnitt in Wirkverbindung steht. Es können auch mehrere, über den Umfang der Bremse verteilt angeordnete Kopplungselemente vorgesehen sein. Die Kopplungselemente können form-, kraft- oder stoffschlüssig direkt oder indirekt mit dem Lüftkolbenabschnitt und dem Bremskolbenabschnitt verbunden sein. Alternativ kann das wenigstens eine Kopplungselement lediglich auf Stoß mit seinen gegenüberliegenden Stirnflächen an den den Bremskolbenabschnitt und den Lüftkolbenabschnitt definierenden Bauteilen anliegen. Falls mehrere Kopplungselemente vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise mit identischer axialer Länge versehen. In besonders vorteilhafter Weise sind alle Kopplungselemente als Gleichteile und somit insgesamt identisch zueinander gestaltet. Vorzugsweise stellt jedes Kopplungselement ein einteiliges Bauteil dar, das formstabil gestaltet ist, um die auftretenden Druckkräfte zwischen dem Lüftkolbenabschnitt und dem Bremskolbenabschnitt ohne Deformation und demzufolge verlustfrei übertragen zu können. Vorzugsweise sind die Kopplungselemente aus Stahl hergestellt. Vorzugsweise sind die Kopplungselemente radial außerhalb der Bremsscheibenanordnung an dieser vorbeigeführt. Je nach Ausgestaltung der Bremse ist es aber auch möglich, die Kopplungselemente radial innerhalb der Bremsscheibenanordnung vorbeizuführen. In vorteilhafter Weise ist der Außenkörper bei einer bevorzugten Ausführungsform feststehend ausgeführt und der Innenkörper relativ zu dem Außenkörper drehbeweglich gelagert. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hingegen ist der Innenkörper feststehend ausgeführt und der Außenkörper ist – quasi als Rotor – drehbeweglich relativ zu dem Innenkörper gelagert.
In Ausgestaltung der Erfindung sind als Kopplungselemente mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Außenkörpers verteilt angeordnete Kopplungsstifte vorgesehen, die achsparallel zu der Bremsendrehachse linear verschiebbar in entsprechenden Axialdurchtritten des Außenkörpers geführt sind. Vorzugsweise sind die Kopplungsstifte aus einer Metalllegierung, in besonders vorteilhafter Weise aus Stahl hergestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung stützt jeder Kopplungsstift sich mit seinen gegenüberliegenden Stirnflächen an einem den Bremskolbenabschnitt enthaltenden Bauteil einerseits und an einem den Lüftkolbenabschnitt umfassenden Bauteil anderseits ab. Die stirnseitige Abstützung erzielt somit die gewünschte Wirkverbindung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist.
Die einzige Zeichnung zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Federdruckbremse, die als pneumatisch gelüftete Lamellenbremse ausgeführt ist, wobei eine obere Zeichnungshälfte einen gelüfteten Zustand und eine untere Zeichnungshälfte einen gebremsten Zustand darstellen.
Eine pneumatisch gelüftete Lamellenbremse 1 weist einen Außenkörper 2 bis 5 auf, der im Betrieb der Lamellenbremse 1 stationär befestigt ist. Die dargestellte Lamellenbremse 1 dient als Haltebremse an einem Getriebe eines Schienenfahrsystems für Lastkraftwagen. Der Außenkörper 2 bis 5 ist mittels nicht näher bezeichneter Schrauben im Betrieb der Lamellenbremse 1 an ein Gehäuse des Getriebes angeflanscht. Der Außenkörper 2 bis 5 definiert eine Bremsendrehachse D. Koaxial zu der Bremsendrehachse D ist innerhalb des glockenartigen Außenkörpers 2 bis 5 ein Innenkörper 11 drehbeweglich gelagert, der nabenförmig gestaltet ist und mittels einer Nut-/Federverbindung 13 auf einer Bremswelle 12 gehalten ist. Eine Axialsicherung des Innenkörpers 11 auf der Bremswelle 2 erfolgt über eine Ringschulter der Bremswelle 12 einerseits und einen Sicherungsring 14 der Bremswelle 12 andererseits. Der Innenkörper 11 ist mit einer zur Bremsendrehachse D koaxiale Außenverzahnung C versehen, die eine drehfeste, aber axial verschiebbare Mitnahme mehrerer Innenlamellen 7 eines Lamellenpaketes 6 ermöglicht. Der Außenkörper 2 bis 5 weist eine koaxial zur Innenverzahnung C ausgeführte und radial zu der Außenverzahnung beabstandete Innenverzahnung 9 auf, an der mehrere Außenlamellen 8 drehfest aber axial verschiebbar gehalten sind. Die Innen- und Außenlamellen 7, 8 sind axial alternierend zueinander angeordnet. Auf der in der Zeichnung rechten Seite wird das axial verschiebbare Lamellenpaket 6 axial begrenzt durch einen Axialanschlag 3, der Teil des Außenkörpers 2 ist.
Auf einer dem Bremskolben 15 gegenüberliegenden Axialseite des Lamellenpaketes 6 ist ein Lüftkolben 19 vorgesehen, der in einem Zylinderabschnitt 2 des Außenkörpers 2 bis 5 koaxial zur Bremsendrehachse D gleitbeweglich gelagert ist. Aus Sicht des Lamellenpaketes 6 ist der Lüftkolben 19 axial hinter dem Axialanschlag 3 positioniert. Der Lüftkolben 19 definiert gemeinsam mit dem Zylinderabschnitt 2 einen Druckraum 20, der durch einen koaxial zur Bremsendrehachse D in den Zylinderabschnitt 2 eingeführten Pneumatikanschluss 22 mit Druckluft beaufschlagbar ist. Der Lüftkolben 19 erstreckt sich scheibenförmig über den gesamten Innendurchmesser des Zylinderabschnittes 2, da die Bremswelle 12 axial in Abstand zu dem Lüftkolben 19 abschließt. Der Pneumatikanschluss 22 ist in eine Anschlussbohrung des Zylinderabschnittes 2 eingeschraubt. Alternativ zu dem Pneumatikanschluss 22 kann eine Handlüftschraube 23 in die Anschlussbohrung eingeschraubt werden. Die obere Hälfte der Zeichnung zeigt die durch die Handlüftschraube 23 gelüftete Funktion der Federdruckbremse. Die untere Hälfte der Zeichnung offenbart die Bremsfunktion, in der der Druckraum 20 belüftet ist.
Durch die große wirksame Stirnfläche des Lüftkolbens 19 kann trotz der vergleichsweise geringen Pneumatikdrücke bis ca. 6 bis 7 bar ein hoher Rückstelldruck durch den Lüftkolben 19 ausgeübt werden. Demzufolge können auch die Druckfedern stark ausgelegt sein, so dass ein hoher Bremsdruck erreichbar ist. Um durch entsprechenden Druckaufbau innerhalb des Druckraumes 20 eine Lüftung des Bremskolbens 15 bewirken zu können, sind als Kraftübertragungsmittel axial zwischen dem Bremskolben 15 und dem Lüftkolben 19 mehrere Kopplungsstifte 21 vorgesehen, die achsparallel zu der Bremsendrehachse D ausgerichtet und in einem Axialdurchtritt eines Gehäuseabschnittes 4 des Außenkörpers 2 bis 5 linear verschiebbar geführt sind. Es sind mehrere Kopplungsstifte 21 gleichmäßig über den Umfang des Außenkörpers 2 verteilt angeordnet. Demzufolge ist eine entsprechende Anzahl von Axialdurchtritten im Außenkörper 2 bis 5 vorgesehen. Alle Axialdurchtritte sind radial außerhalb des Lamellenpaketes 6 vorgesehen, wie anhand der Zeichnung erkennbar ist. Demzufolge sind auch alle Kopplungsstifte 21 radial außerhalb des Lamellenpaketes 6 positioniert. Die Kopplungsstifte 21 bilden Brücken, um eine Wirkverbindung zwischen dem Lüftkolben 19 und dem Bremskolben 15 herzustellen. Alle Kopplungsstifte 21 sind identisch gestaltet und sind vorzugsweise als zylindrische Stifte ausgeführt. Auf der dem Bremskolben 15 zugewandten Seite sind die Kopp lungsstifte 21 stirnseitig abgestützt an einer axialen Stützfläche 25, die sich in einer Radialebene erstreckt. Auf der dem Lüftkolben 19 zugewandten Seite sind die Kopplungsstifte 21 mit ihren Stirnflächen an einer außenliegenden Stirnseite des Lüftkolbens 19 abgestützt, die ebenfalls in einer Radialebene relativ zur Bremsendrehachse D erstreckt ist. Die Länge der Kopplungsstifte 21 ist so bemessen, dass der Bremskolben 15 und der Lüftkolben 19 in einem konstanten axialen Abstand zueinander gehalten sind, der eine Lüft- oder Bremsfunktion des Bremskolbens 15 bewirkt. Die unterschiedlichen Zustände, nämlich der Lüftzustand und der Bremszustand, sind in der Zeichnung oberhalb und unterhalb der Bremsendrehachse D dargestellt. Die Stirnfläche des Lüftkolbens 19, an der die Kopplungselemente 21 sich abstützen, ist mit dem Bezugszeichen 24 versehen.
Die einzelnen Teile des Außenkörpers 2 sind durch nicht näher bezeichnete Schraubverbindungen zu einem einstückigen Körper miteinander verbunden.

Claims

Pneumatisch gelüftete Federdruckbremse mit einem Außenkörper (2 bis 5) sowie mit einem Innenkörper (11), wobei der Außenkörper (2 bis 5) und der Innenkörper (11) koaxial zu einer Bremsendrehachse (D) relativ zueinander drehbar gelagert sind, sowie mit einer mehrteiligen Bremsscheibenanordnung (6), deren Teile mit dem Außenkörper (2 bis 5) oder mit dem Innenkörper (11) drehfest und axial verschiebbar verbunden sind, sowie mit einem federkraftbeaufschlagten Bremskolbenabschnitt (15, 17) und einem pneumatisch beaufschlagbaren Lüftkolbenabschnitt (19), die relativ zu der Bremsscheibenanordnung (6) koaxial verschiebbar gelagert sind, und mit einem Axialanschlag (3) für die Bremsscheibenanordnung (6), der auf der dem Bremskolbenabschnitt (15, 17) gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibenanordnung (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftkolbenabschnitt (9) und der Bremskolbenabschnitt (15, 17) auf – relativ zu der Bremsscheibenanordnung (6) gesehen – zueinander entgegengesetzten Axialseiten der Bremsscheibenanordnung (6) angeordnet sind, und dass wenigstens ein radial versetzt an der Bremsscheibenanordnung (6) axial vorbeigeführtes Kopplungselement (21) vorgesehen ist, das den Lüftkolbenabschnitt (19) und den Bremskolbenabschnitt (15) axial miteinander in Wirkverbindung setzt.
Pneumatisch gelüftete Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kopplungselemente mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Außenkörpers (2 bis 5) verteilt angeordnete Kopplungsstifte vorgesehen sind, die achsparallel zu der Bremsendrehachse (D) linear verschiebbar in entsprechenden Axialdurchtritten des Außenkörpers (2 bis 5) geführt sind.
Pneumatisch gelüftete Federdruckbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kopplungsstift (21) mit seinen gegenüberliegenden Stirnflächen sich an einem den Bremskolbenabschnitt (17) enthaltenden Bauteil (15) einerseits und an einem dem Lüftkolbenabschnitt umfassenden Bauteil (19) andererseits abstützt.