DE102010022147A1

DE102010022147A1 - Bremseinrichtung für Fahrzeuge mit einem Retarder

Info

Publication number: DE102010022147A1
Application number: DE102010022147A
Authority: DE
Inventors: Dr. Maischak Dieter; Volker Schmitt; Andreas Seiwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-11-24
Also published as: WO2011144526A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge mit einem Retarder (4), der einen mit einer Achse (1) des Fahrzeugs verbundenen Rotor (2) und einen feststehenden Stator (3) aufweist. Um eine solche Bremseinrichtung kostengünstig und kompakt ausführen zu können, ist dem Retarder (4) konstruktiv mindestens ein Reibungsbremselement (6) mit Krafterzeuger (7) unter Bildung einer kombinierten Retarder-Reibungsbremsen-Einheit (8) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge mit einem Retarder, der einen mit einer Achse des Fahrzeugs verbundenen Rotor und einen feststehenden Stator aufweist.
Eine Bremseinrichtung dieser Art ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 08 234 A1 beschrieben. Diese bekannte Bremseinrichtung ist vor allem für Lastkraftwagen und Omnibusse vorgesehen und weist eine Bremseinrichtung mit einem Retarder auf, der von einer Wirbelstrombremse gebildet ist. Der Retarder ist mittels einer Transmissionswelle in den Antriebswellenstrang zwischen Fahrzeuggetriebe und Antriebsachse integriert. Er dient als Zusatzbremseinrichtung neben üblichen mechanischen Reibungsbremsen, die unmittelbar auf die Räder des Fahrzeuges einwirken.
Aus der Internetveröffentlichung „http://de.wikipedia.org/wiki/retarder” geht hervor, dass ein als hydrodynamischer oder elektrodynamischer Retarder ausgeführter Retarder der üblichen Betriebsbremse eines Omnibusses vorgeschaltet und über die Fußbremse betätigt wird. In einer ersten Bremsstufe wirkt nur der Retarder, erst bei einer stärkeren Bremsung wirkt die übliche mechanische Reibungsbremse bzw. Betriebsbremse mit.
Ferner ist aus der Europäischen Patentschrift EP 1 338 077 B1 ein Retarder in Form einer Wirbelstrombremse bekannt, der die übliche Betriebsbremse von Schienen-, Nutzfahrzeugen oder dgl. unterstützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge mit einem Retarder vorzuschlagen, die sich kompakt mit vergleichsweise geringem Kosten herstellen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Bremseinrichtung der eingangs angegebenen Art dem Retarder konstruktiv mindestens ein Reibungsbremselement mit Krafterzeuger unter Bildung einer kombinierten Retarder-Reibungsbremsen-Einheit zugeordnet.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung besteht darin, dass sie eine kombinierte Retarder-Reibungsbremsen-Einheit vorsieht, die sich somit kompakt herstellen lässt und daher auch an verschiedenen Stellen eines Schienenfahrzeuges gut einbauen bzw. unterbringen lässt.
So wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die kombinierte Retarder-Reibungsbremsen-Einheit in einem zu der Achse des Fahrzeugs führenden Antriebsstrang angeordnet ist, was besonders für Nutzfahrzeuge und Omnibusse zur Erhöhung der Bremssicherheit beiträgt.
Insbesondere für Schienenfahrzeuge wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die erfindungsgemäße Bremseinrichtung mit ihrer Retarder-Reibungsbremsen-Einheit auf der Achse des Schienenfahrzeugs befestigt ist, wobei sich wegen der kompakten Ausführung zur Erhöhung der Bremssicherheit eine Befestigung auf jeder Achse des Schienfahrzeugs anbietet.
Bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung kann das Reibungselement bezüglich der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit unterschiedlich ausgebildet bzw. angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung sieht vor, dass das Reibungselement so ausgebildet und angeordnet ist, dass es gegen den äußeren Umfang des Rotors der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit führbar ist.
Diese Ausgestaltung ist dann von Vorteil, wenn in Achsrichtung der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit nicht ausreichend Raum für das Reibungsbremselement und dessen Krafterzeuger vorhanden ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung ist das Reibungselement so ausgebildet und angeordnet, dass es seitlich gegen den Rotor der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit führbar ist. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn in axialer Richtung ausreichend Raum zur Verfügung steht, nicht jedoch in radialer Richtung in Bezug auf die Retarder-Reibungsbremsen-Einheit. Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung, also sowohl die Ausführungsform mit achsparalleler Führung des Reibungselementes als auch die mit radialer Führung des Reibungselementes setzen selbstverständlich voraus, dass der Rotor der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit in entsprechender Weise für den Angriff des Reibungselementes ausgestaltet ist, was jedoch problemlos erreichbar ist.
Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung kann unter Verwendung von Retardern unterschiedlicher Ausführung aufgebaut werden; bei einer vorteilhaften Ausführungsart ist der Retarder ein hydrodynamischer Retarder, also ein Retarder der mit Öl oder mit Wasser arbeitet. Einem mit Öl arbeitenden Retarder wird man dann den Vorzug geben, wenn das Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung sowieso mit Öl versorgt wird, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Omnibus oder ein dieselbetriebenes Schienenfahrzeug.
Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung auch ein Retarder in einer Ausführung als Wirbelstrombremse.
Bei einer Bremseinrichtung mit einem als Wirbelstrombremse ausgebildeten Retarder kann die erfindungsgemäße Bremseinrichtung in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So wird es als vorteilhaft erachtet, wenn bei einer Wirbelstrombremse mit einem zwischen den Rotorteilen eines zweigeteilten Rotors liegenden Stator das mindestens eine Reibungselement gegen den äußeren Umfang mindestens eines Rotorteils führbar angeordnet ist. In diesem Falle muss eine Wirbelstrombremse nur in einfacher Weise durch das Reibungselement mit seinem Krafterzeuger zusätzlich radial den Retarder ergänzen, um eine Retarder-Reibungsbremsen-Einheit in kompakter Ausführung zu gewinnen.
Ferner wird eine Ausführungsform als vorteilhaft erachtet, bei der bei einer Wirbelstrombremse mit einem zwischen den Rotorteilen eines zweigeteilten Rotors liegenden Stator das mindestens eine Reibungselement seitlich gegen ein Rotorteil der Wirbelstrombremse führbar angeordnet ist. Diese Ausführung kann vorteilhafterweise noch dadurch ergänzt werden, dass ein weiteres Reibungselement vorgesehen ist, das seitlich gegen das andere Rotorteil der Wirbelstrombremse führbar ist.
Sofern bei einer Wirbelstrombremse mit einem zwischen den Rohrteilen eines zweigeteilten Rotors liegenden Stator die Rotorteile nicht ohne Weiteres als Angriffselement für das Reibungselement geeignet sind, ist in vorteilhafter Weise an mindestens einem Rotorteil ein seitlicher, äußerer Bremskranz vorgesehen, gegen den das mindestens eine Reibungselement achsparallel oder radial führbar ist. Der Bremskranz kann hinsichtlich seines Materials unabhängig von dem des Rotorteils ausgeführt sein und dadurch für die Reibungsbremswirkung optimal ausgelegt werden.
Ferner wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung als vorteilhaft angesehen, bei der bei einer Wirbelstrombremse mit einem zwischen den Statorteilen eines zweigeteilten Stators liegenden Rotor das mindestens eine Bremselement gegen einen aus den Statorteilen hervorstehenden ringförmigen Außenbereich des Rotors führbar angeordnet ist. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung setzt zwar einen speziell ausgestalteten Rotor voraus, insbesondere hinsichtlich seines Durchmessers, hat aber den Vorteil, dass insgesamt eine vergleichsweise kompakte Bauform der kombinierten Retarder-Reibungsbremsen-Einheit erzielt wird.
Im Rahmen der Erfindung lässt sich eine Bremseinrichtung vorteilhafterweise auch so gestalten, dass unter Beibehaltung der kombinierten, kompakten Bauform neben dem Retarder eine Bremsscheibe befestigt ist, gegen die das mindestens eine Reibungselement führbar ist. In diesem Falle wird nicht der Rotor bzw. es werden nicht die Rotorteile zum Aufbau einer Reibungsbremse herangezogen, sondern eine zusätzliche Bremsscheibe, jedoch bleibt dadurch die Möglichkeit erhalten, eine kompakte Bauform zu gewinnen. Die Bremsscheibe kann dabei so ausgeführt sein, dass sie eine seitliche Ausnehmung aufweist, in der ein als Reibring dienender Oberflächenbereich liegt. Eine derartige Bremsscheibe ist an sich aus der europäischen Patentschrift EP 1 896 273 B1 bekannt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist jeweils schematisch in
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung mit zwei Rotorteilen des Retarders und einem radial angreifenden Reibungselement, in
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit ebenfalls einem aus zwei Rotorteilen bestehenden Rotor des Retarders mit seitlich angreifenden Reibungselementen, in
3 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel mit einer Bremseinrichtung mit zwei Rotorteilen des Retarders und außen an einem Rotorteil befestigtem Bremskranz, in
4 ein Ausführungsbeispiel mit einer Bremseinrichtung mit zweigeteiltem Stator des Retarders und einem radial angreifenden Bremselement, in
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zweigeteiltem Stator des Retarders und seitlich außen angreifenden Reibungselementen und in
6 ein Ausführungsbeispiel mit einer Bremstrommel seitlich am Retarder dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt eine Achse 1 beispielsweise eines nicht dargestellten Schienenfahrzeuges, auf der ein Rotor 2 befestigt ist, der aus einem Rotorteil 2A und einem weiteren Rotorteil 28 besteht. Zwischen den beiden Rotorteilen 2A und 28 ist ein Stator 3 angeordnet, der mit dem die Achse 1 aufweisenden Schienenfahrzeug verbunden ist. Die Rotorteile 2A und 2B bilden zusammen mit dem Stator 3 einen Retarder 4, der als hydrodynamischer Retarder oder als Wirbelstrombremse ausgeführt sein kann.
Dem äußeren Umfang 5 des weiteren Rotorteils 2B gegenüberliegend ist ein Reibungselement 6 angeordnet, das mittels eines hier ebenfalls nur schematisch dargestellten Krafterzeugers 7 zum Zwecke des Abbremsens gegen den äußeren Umfang 5 des weiteren Rotorteils 2B geführt werden kann. Dadurch ist eine kombinierte Retarder-Reibungsbremsen-Einheit 8 gebildet. Selbstverständlich kann auch ein weiteres Reibungselement mit einem weiteren Krafterzeuger in ähnlicher Weise in Bezug auf das eine Rotorteil 2A angeordnet sein, um die Bremswirkung der so gebildeten Reibungsbremse der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit noch weiter zu erhöhen.
Ein wesentlicher Anteil der gesamten Bremswirkung wird bei der in 1 gezeigten Bremseinrichtung – wie auch bei den in den 2 bis 5 dargestellten Bremseinrichtungen – durch den Retarder 4 aufgebracht. Das Reibungselement 6 hat seine Hauptfunktion bei niedriger Geschwindigkeit bzw. als Parkbremse.
In der 2 sind Teile, die mit denen nach 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen. Hier ist ein Reibungselement 19 zusammen mit einem weiteren Reibungselement 20 in Form einer Backenbremse ausgeführt, die einen gemeinsamen Krafterzeuger 21 aufweist. Bei einer Betätigung des Krafterzeugers 21 werden die beiden Reibungselemente 19 und 20 jeweils achsparallel gegen Seitenflächen 22 und 23 der Rotorteile 2A und 2B des Retarders 4 unter Erzielung einer mechanischen Reibungsbremsung geführt; der Retarder weist außerdem den Stator 3 auf. So ist eine Retarder-Reibungsbremsen-Einheit 24 mit einer mechanischen Barkenbremse gebildet.
Das Ausführungsbeispiel nach 3 stimmt hinsichtlich der Ausgestaltung des Retarders 4 vollkommen mit denen nach den 1 und 2 überein. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach diesen Figuren ist hier an dem weiteren Rotorteil 2B seitlich ein Bremskranz 30 vorgesehen, dem ein Reibungselement 32 und ein weiteres Reibungselement 33 zusammen mit einem Krafterzeuger 34 unter Bildung einer Backenbremse für eine Retarder-Reibungsbremsen-Einheit 35 zugeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel nach 4 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass bei der hier gezeigten Retarder-Reibungsbremsen-Einheit 39 der Retarder 40 anders angebildet ist, indem sein Stator 41 in ein Statorteil 41A und in ein weiteres Statorteil 41B aufgeteilt ist, zwischen denen ein einteiliger Rotor 42 auf der Achse 1 des nicht dargestellten Schienenfahrzeugs befestigt ist. Dem äußeren Umfang 43 des Rotors 42 gegenüberliegend ist ein Reibungselement 44 angeordnet, das mittels eines Krafterzeugers 45 unter Erzielung einer Reibungsbremsung im Bedarfsfalle gegen den äußeren Umfang 43 des Rotors 42 geführt werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 ist der Retarder 40 genauso ausgeführt, wie es im Zusammenhang mit der 4 beschrieben ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist hier jedoch der Rotor 50 mit einem größeren Außendurchmesser als die Statorteile 41A und 41B gemäß 4 versehen, so dass er einen aus den Statorteilen 41A und 41B hervorstehenden Außenbereich 51 aufweist. Beiderseits dieses Außenbereichs 51 ist jeweils ein Reibungselement 52 bzw. 53 positioniert, die nach Art einer Backenbremse mittels eines Krafterzeugers 54 seitlich gegen den Rotor 50 geführt werden können. Diese Retarder-Reibungsbremsen-Einheit 55 hat demzufolge eine vergleichsweise stark wirkende Reibungsbremswirkung.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist außen an einem Rotorteil 28 eine Bremstrommel 60 angebracht beziehungsweise angeflanscht, gegen die ein Bremselement 1 in Form einer Bremsbacke 61 von einem Krafterzeuger 62 führbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3908234 A1 [0002]
EP 1338077 B1 [0004]
EP 1896273 B1 [0019]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://de.wikipedia.org/wiki/retarder [0003]

Claims

Bremseinrichtung für Fahrzeuge mit einem Retarder (4; 40), der einen mit einer Achse (1) des Fahrzeugs verbundenen Rotor (2; 42; 51) und einen feststehenden Stator (3; 41) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass • dem Retarder (4; 40) konstruktiv mindestens ein am Fahrzeug gehaltenes Reibungsbremselement (6; 19, 20, 32, 33; 44; 52, 53) mit Krafterzeuger (7; 21; 34; 45; 54) unter Bildung einer kombinierten Retarder-Reibungsbremsen-Einheit (8; 24; 35; 39; 55) zugeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • die kombinierte Retarder-Reibungsbremsen-Einheit in einem zu der Achse des Fahrzeugs führenden Antriebsstrang angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • die kombinierte Retarder-Reibungsbremsen-Einheit (8; 24; 35; 39; 55) auf der Achse (1) des Fahrzeugs befestigt ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • das Reibungselement (6; 44) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es gegen den äußeren Umfang (5; 43) des Rotors (2; 42) der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit (8; 39) führbar ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass • das Reibungselement (19, 20; 32, 33; 52, 53) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es seitlich gegen den Rotor (2; 51) der Retarder-Reibungsbremsen-Einheit (24; 35; 53) führbar ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d dadurch gekennzeichnet, dass • der Retarder ein hydrodynamischer Retarder ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass • der Retarder eine Wirbelstrombremse (4; 40) ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass • bei einer Wirbelstrombremse (4) mit einem zwischen den Rotorteilen (2A, 20) eines zweigeteilten Rotors (2) liegenden Stator (3) das mindestens eine Reibungselement (6) gegen den äußeren Umfang (5) mindestens eines Rotorteils (2B) führbar angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass • bei einer Wirbelstrombremse (4) mit einem zwischen den Rotorteilen (2A, 2B) eines zweigeteilten Rotors (2) liegenden Stator (3) das mindestens eine Reibungselement (19, 20) seitlich gegen ein Rotorteil führbar angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass • bei einer Wirbelstrombremse (4) mit einem zwischen den Rotorteilen (2A, 2B) eines zweigeteilten Rotors (2) liegenden Statur (3) mindestens ein Rotorteil (2B) einen seitlichen, äußeren Bremskranz (30) trägt und das mindestens eine Reibungselement (32, 33) achsparallel oder radial gegen den Bremskranz (30) führbar angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass • bei einer Wirbelstrombremse (4) mit einem zwischen den Rotorteilen (2A, 2B) eines zweigeteilten Rotors (2) liegenden Statur (3) mindestens ein Rotorteil (2B) eine seitliche Bremstrommel (60) trägt und das mindestens eine Reibungselement als Bremsbacke (61) außen gegen die Bremstrommel (60) führbar angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass • bei einer Wirbelstrombremse (40) mit einem zwischen den Statorteilen (41A, 41B) eines zweigeteilten Stators (41) liegenden Rotor (42) das mindestens eine Bremselement (44) stirnseitig gegen einen aus den Statorteilen (41A, 41B) hervorstehenden ringförmigen Außenbereich des Rotors führbar angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass • neben dem Retarder eine Bremsscheibe befestigt ist, gegen die das mindestens eine Reibungselement führbar ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass • die Bremsscheibe eine seitliche Ausnehmung aufweist, in der ein als Reibring dienender Oberflächenbereich liegt.