DE102017200399A1

DE102017200399A1 - Lamellenbremse

Info

Publication number: DE102017200399A1
Application number: DE102017200399.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Stammberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-07-12
Also published as: CN108331858A; CN108331858B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lamellenbremse mit einer ersten Lamellenpaketanordnung 16 aus einem drehfesten, axial verschiebbaren ersten Außenlamellenpaket und einem mit einer drehbar antreibbaren ersten Welle (19) drehfest verbundenen, axial verschiebbaren ersten Innenlamellenpaket sowie einer zweiten Lamellenpaketanordnung 17 aus einem drehfesten, axial verschiebbaren zweiten Außenlamellenpaket und einem mit einer zur ersten Welle (19) koaxialen, drehbar antreibbaren zweiten Welle 20 drehfest verbundenen, axial verschiebbaren zweiten Innenlamellenpaket. Dabei sind die ersten Lamellenpaketanordnung 16 und die zweiten Lamellenpaketanordnung 17 von einem gemeinsamen Gehäuse 8 umschlossen sind. Mit einem Aktuator 18, von dem das erste Innenlamellenpaket und das erste Außenlamellenpaket sowie das zweite Innenlamellenpaket und das zweite Außenlamellenpaket der Lamellenpaketanordnungen 16, 17 axial mit einer Kraft beaufschlagbar sind. Mit einem in dem Gehäuse 8 radial unter den Lamellenpaketen angeordneten Ölsumpf und mit einer Wärmeableiteinrichtung, von der die bei einem Bremsvorgang erzeugte Wärme ableitbar ist. Das Gehäuse 8 ist von einem oder mehreren Kühlkanälen 9 ganz oder teilweise umschlossen, wobei jeder Kühlkanal 9 an seinem einen Endbereich einen Einlass 12 und an seinem anderen Endbereich einen Auslass 13 aufweist und die Kühlkanäle 9 von einem Kühlfluid 14 durchströmbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lamellenbremse mit einer ersten Lamellenpaketanordnung aus einem drehfesten, axial verschiebbaren ersten Außenlamellenpaket und einem mit einer drehbar antreibbaren ersten Welle drehfest verbundenen, axial verschiebbaren ersten Innenlamellenpaket sowie einer zweiten Lamellenpaketanordnung () aus einem drehfesten, axial verschiebbaren zweiten Außenlamellenpaket und einem mit einer zur ersten Welle koaxialen, drehbar antreibbaren zweiten Welle drehfest verbundenen, axial verschiebbaren zweiten Innenlamellenpaket, wobei die ersten Lamellenpaketanordnung und die zweiten Lamellenpaketanordnung von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen sind, mit einem Aktuator, von dem das erste Innenlamellenpaket und das erste Außenlamellenpaket sowie das zweite Innenlamellenpaket und das zweite Außenlamellenpaket der Lamellenpaketanordnungen axial mit einer Kraft beaufschlagbar sind, mit einem in dem Gehäuse radial unter den Lamellenpaketen angeordneten Ölsumpf in den die Lamellenpaketanordnungen zum Teil eintauchen und mit einer Wärmeableiteinrichtung, von der die bei einem Bremsvorgang erzeugte Wärme ableitbar ist.
Derartige sog. nasslaufenden Lamellenbremsen haben die Vorteile, dass sie ein gutes Bremsverhalten und eine geringe Geräuschentwicklung aufweisen. Die Kühlung der Reibelemente erfolgt durch einen Schmierstoff, so dass der Betrieb verschleißarm ist und kaum Wartung erfordert. Darüber hinaus ist nur ein kleiner Bauraum erforderlich.
Bei einer derartigen bekannten Lamellenbremse nimmt das Öl des Ölsumpfs die an den Lamellen erzeugte Reibungswärme auf. Durch die Drehbewegung der Lamellenpakete wird das Öl gegen die Innenwand des Gehäuses geschleudert und gibt seine Wärme an die Gehäusewand ab, die wiederum die Wärme an die Umgebung abgibt. Diese Wärmeableitung ist nicht sehr effektiv.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Lamellenbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil zu vermeidet, einfach ausgebildet ist und für eine gute Wärmeabfuhr sorgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse von einem oder mehreren Kühlkanälen ganz oder teilweise umschlossen ist, wobei jeder Kühlkanal an seinem einen Endbereich einen Einlass und an seinem anderen Endbereich einen Auslass aufweist und die Kühlkanäle von einem Kühlfluid durchströmbar sind.
Durch diese nur geringen Bauraum erfordernde Anordnung wird die Wärme nicht durch Strahlung an die unmittelbare Umgebung der Lamellenbremse abgegeben, sondern durch das Kühlfluid von der Lamellenbremse weggefördert. Damit weist die Kühlung einen hohen Kühleffekt auf.
Um den Kühleffekt noch zu erhöhen können der Kühlkanal oder die nebeneinanderliegenden Kühlkanäle die axiale Breite der umlaufenden Außenwand des Gehäuses überdecken.
Weist die dem Gehäuseinneren zugewandte Gehäuseinnenwand und/oder die dem oder den Kühlkanälen zugewandte Gehäuseaußenwand eine Mehrzahl gleichmäßig am Umfang verteilter radialer Erhöhungen auf, so wird dadurch die die Wärme von dem Öl aufnehmende Oberfläche und/oder die die Wärme an das Kühlfluid abgebende Oberfläche vergrößert und damit die Kühleffektivität erhöht.
Sind der oder die Kühlkanäle durch Gehäusewände von an die Lamellenbremse anschließenden und von der Lamellenbremse zu bremsenden Aggregate geführt, so können mit demselben Kühlsystem auch noch weitere Komponenten gekühlt werden.
Das Kühlfluid kann eine Flüssigkeit sein.
Es ist aber auch möglich, dass das Kühlfluid ein Gas ist.
Ist dabei das Kühlfluid Umgebungsluft, die von einem Lüfter ansaugbar und dem Einlass zuführbar ist, so kann das Kühlsystem besonders einfach aufgebaut sein.
Um das insbesondere flüssige Kühlfluid in einem Kreislauf immer wieder neu verwenden zu können, kann das aus dem Auslass austretende Kühlfluid einer Kühleinrichtung zuleitbar und von der Kühleinrichtung dem Einlass zuleitbar sein.
Dabei wird vorzugsweise der Kühlfluidstrom dadurch erzeugt, dass das Kühlfluid mittels einer Pumpe dem Einlass zuleitbar ist.
Der Förderstrom des Kühlfluids kann in Abhängigkeit von ein oder mehreren Betriebsbedingungen der Lamellenbreme oder der von der Lamellenbremse zu bremsenden Aggregate regelbar sein.
Damit ist die Leistungsfähigkeit der Lamellenbremse wesentlich erhöhbar.
Ist der Aktuator ein Kugelrampenaktuator, der axial zwischen der ersten Lamellenpaketanordnung und der zweiten Lamellenpaketanordnung angeordnet ist und der zwei koaxial nebeneinander angeordnete Betätigungsscheiben aufweist, die von einer Betätigungseinrichtung axial voneinander weg bewegbar, das erste Innenlamellenpaket und das erste Außenlamellenpaket sowie das zweite Innenlamellenpaket und das zweite Außenlamellenpaket der Lamellenpaketanordnungen axial mit einer Kraft beaufschlagbar sind, so führt dies zu einer besonders geringen Bauraumbedarf aufweisenden Lamellenbremse.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine Lamellenbremse und deren konstruktive Umgebung mit einem Längsschnitt einer Lamellenbremse
2 einen Querschnitt der Lamellenbremse nach 1.

1 zeigt einen elektrischen Antrieb für einen Gabelstapler. Der Antrieb besteht aus einem linken Getriebe 1, einem rechten Getriebe 2, einem linken Elektromotor 3, einem rechten Elektromotor 4 und einer Lamellenbremse 5.
Die Figuren zeigen die Lamellenbremse 5 und deren konstruktive Umgebung. Das Gehäuse des linken Getriebes 1 ist mit dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 verbunden. Das Gehäuse des rechten Getriebes 2 ist mit dem Gehäuse 7 des rechten Elektromotors 4 verbunden. Die Gehäuse 6 und 7 der Elektromotoren 3 und 4 sind auf der jeweils den Getrieben 1 und 2 abgewandten Seite miteinander fest verbunden. Das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 weist einen ringartigen Fortsatz auf, der ein die Lamellenbremse 5 aufnehmendes Gehäuse 8 bildet. Die Lamellenbremse 5 besteht ihrerseits aus einer ersten Lamellenpaketanordnung 16, einer zweiten Lamellenpaketanordnung 17 und einem Aktuator 18. Die Lamellenpaketanordnungen 16 und 17 bestehen aus Innenwellenpakete bildenden Belaglamellen und aus Außenlamellenpakete bildenden Stahllamellen. Die Belaglamellen der ersten Lamellenpaketanordnung 16 sind drehfest aber axial verschiebbar mit der ersten Welle 19 des linken Elektromotors 3 verbunden. Die Stahllamellen der ersten Lamellenpaketanordnung 16 sind drehfest aber axial verschiebbar mit dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 verbunden. Die Belaglamellen der zweiten Lamellenpaketanordnung 17 sind drehfest aber axial verschiebbar mit der zweiten Welle 20 des rechten Elektromotors 4 verbunden. Die Stahllamellen der zweiten Lamellenpaketanordnung 17 sind drehfest aber axial verschiebbar mit dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 verbunden. Die Belaglamellen sind in den Lamellenpaketanordnungen 16 und 17 so angeordnet, dass sich jeweils links und rechts von jeder Belaglamelle eine Stahllamelle befindet.
Zwischen der ersten Lamellenpaketanordnung 16 und der zweiten Lamellenpaketanordnung 17 befindet sich der Aktuator 18, der vorzugsweise ein Kugelrampenaktuator ist, durch den die Lamellen der Lamellenpaketanordnungen 16 und 17 axial aneinander pressbar sind. Bei Fahrantrieben für Gabelstapler ist der axiale Bauraum begrenzt, da die Fahrzeuge relativ schmal gebaut sein müssen. Die Verwendung des Kugelrampenaktuators ermöglicht eine in axialer Richtung platzsparende Bauweise.
Am Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 ist im Bereich der Lamellenbremse 5 eine indirekte Kühleinrichtung vorgesehen, die aus einem ringförmig das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 umschließenden Kühlkanal 9 besteht, der sich über die Breite der Lamellenbremse 5 erstreckt. Gebildet wird der Kühlkanal 9 von dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 und einem Ring 10, der das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 umschließt und links und rechts mit den Dichtungen 11 gegenüber dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 abgedichtet ist.
Der Kühlkanal 9 ist an einer Stelle in Umfangsrichtung unterbrochen und besitzt einen Einlass 12 und einen Auslass 13 für ein den Kühlkanal 9 durchströmendes Kühlfluid 14.
Der Einlass 12 und der Auslass 13 sind so angeordnet, dass das Kühlfluid 14 fast den gesamten Umfang des Gehäuses 6 des linken Elektromotors 3 überstreicht.
Die Lamellenbremse 5 befindet sich innerhalb des Gehäuses 6 des linken Elektromotors und wird durch ein Öl 15 geschmiert und gekühlt. Dazu bildet das Öl 15 einen Ölsumpf mit einer solchen Füllhöhe, dass die Lamellenbremse 5 teilweise in das Öl 15 eintaucht.
Die bei einem Bremsbetrieb in der Lamellenbremse 5 entstehende Wärme wird von dem Öl 15 aufgenommen und an das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 abgegeben.
Da das den Kühlkanal 9 durchströmende Kühlfluid 14 in Kontakt, mit dem Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 ist, kann es die Wärme, die in der Lamellenbremse 5 entstanden und in das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 geleitet worden ist, aufnehmen und abtransportieren.
Das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 kann im Bereich der Lamellenbremse 5 innen und/oder außen mit z.B. als radial sich erstreckenden Rippen ausgebildeten Erhöhungen versehen sein, um den Wärmeübergang vom Öl 15 auf das Gehäuse 6 des linken Elektromotors 3 und von dem Gehäuse 6 auf das Kühlfluid 14 durch eine größere Oberfläche zu verbessern. In den Figuren sind diese Erhöhungen nicht dargestellt.
Das Kühlfluid 14 ist vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit z.B. auf Wasserbasis, die eine hohe Wärmekapazität aufweist. Es ist aber auch möglich Öl als Kühlfluid 14 zu verwenden.
Das Kühlfluid kann außerhalb der Lamellenbremse 5 mit einem externen Kühler gekühlt und dem Kühlkreislauf über den Einlass 12 mithilfe einer Pumpe erneut zugeführt werden.
Der Kühlfluidstrom kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Elektromotoren 3 und 4 und/oder der Getriebe 1 und 2 und/oder der Lamellenbremse 5 gezielt geregelt werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Lamellenbremse 5 nur in einem zulässigen Temperaturbereich betrieben wird. Damit kann die Leistungsfähigkeit der Lamellenbremse 5 erheblich erhöht werden.
Wird als Kühlfluid ein Gas, insbesondere Luft verwendet, so kann ein Lüfter die Luft aus der Umgebung ansaugen, die anschließend in den Einlass 12 des Kühlkanals 9 geleitet wird. Die Luft kann den Kühlkanal 9 durchströmen, Wärme vom Gehäuse 6 aufnehmen und den Kühlkanal 9 am Auslass 13 wieder verlassen. Dabei kann die erwärmte Luft in die Umgebeung abgeleitet werden.
Der Kühlkanal 9 kann auch schraubenförmig ausgeführt werden und so das Gehäuse 6 mehrfach umschlingen.
Der Kühlkanal 9 kann auch so ausgeführt sein, dass er sich in den Bereich weiterer Komponenten erstreckt. So können z.B. die Elektromotoren 3 und 4 und/oder die Getriebe 1 und 2 in das Kühlsystem einbezogen sein.
Bezugszeichenliste

1: linkes Getriebe
2: rechtes Getriebe
3: linker Elektromotor
4: rechter Elektromotor
5: Lamellenbremse
6: Gehäuse, linker E-Motor
7: Gehäuse, rechter E-Motor
8: Gehäuse Lamellenbremse
9: Kühlkanal
10: Ring
11: Dichtungen
12: Einlass
13: Auslass
14: Kühlfluid
15: Öl
16: erste Lamellenpaketanordnung
17: zweite Lamellenpaketanordnung
18: Aktuator
19: erste Welle
20: zweite Welle

Claims

Lamellenbremse mit einer ersten Lamellenpaketanordnung (16) aus einem drehfesten, axial verschiebbaren ersten Außenlamellenpaket und einem mit einer drehbar antreibbaren ersten Welle (19) drehfest verbundenen, axial verschiebbaren ersten Innenlamellenpaket sowie einer zweiten Lamellenpaketanordnung (17) aus einem drehfesten, axial verschiebbaren zweiten Außenlamellenpaket und einem mit einer zur ersten Welle (19) koaxialen, drehbar antreibbaren zweiten Welle (20) drehfest verbundenen, axial verschiebbaren zweiten Innenlamellenpaket, wobei die ersten Lamellenpaketanordnung (16) und die zweiten Lamellenpaketanordnung (17) von einem gemeinsamen Gehäuse (8) umschlossen sind, mit einem Aktuator (18), von dem das erste Innenlamellenpaket und das erste Außenlamellenpaket sowie das zweite Innenlamellenpaket und das zweite Außenlamellenpaket der Lamellenpaketanordnungen (16, 17) axial beaufschlagbar sind, mit einem in dem Gehäuse (8) radial unter den Lamellenpaketen angeordneten Ölsumpf und mit einer Wärmeableiteinrichtung, von der die bei einem Bremsvorgang erzeugte Wärme ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) von einem oder mehreren Kühlkanälen (9) ganz oder teilweise umschlossen ist, wobei jeder Kühlkanal (9) an seinem einen Endbereich einen Einlass (12) und an seinem anderen Endbereich einen Auslass (13) aufweist und die Kühlkanäle (9) von einem Kühlfluid (14) durchströmbar sind.
Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (9) oder die nebeneinanderliegenden Kühlkanäle die axiale Breite der umlaufenden Außenwand des Gehäuses (8) überdecken.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gehäuseinneren zugewandte Gehäuseinnenwand und/oder die dem oder den Kühlkanälen zugewandte Gehäuseaußenwand eine Mehrzahl gleichmäßig am Umfang verteilter radialer Erhöhungen aufweist.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kühlkanäle durch Gehäusewände von an die Lamellenbremse anschließenden und von der Lamellenbremse zu bremsenden Aggregate geführt sind.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid (14) eine Flüssigkeit ist.
Lamellenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid ein Gas ist.
Lamellenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Lüfter Umgebungsluft ansaugbar und dem Einlass zuführbar ist.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Auslass (13) austretende Kühlfluid (14) einer Kühleinrichtung zuleitbar und von der Kühleinrichtung dem Einlass (12) zuleitbar ist.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid mittels einer Pumpe dem Einlass zuleitbar ist.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderstrom des Kühlfluids in Abhängigkeit von ein oder mehreren Betriebsbedingungen der Lamellenbreme oder der von der Lamellenbremse zu bremsenden Aggregate regelbar ist.
Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (18) ein Kugelrampenaktuator ist, der axial zwischen der ersten Lamellenpaketanordnung und der zweiten Lamellenpaketanordnung angeordnet ist und der zwei koaxial nebeneinander angeordnete Betätigungsscheiben aufweist, die von einer Betätigungseinrichtung axial voneinander weg bewegbar, das erste Innenlamellenpaket und das erste Außenlamellenpaket sowie das zweite Innenlamellenpaket und das zweite Außenlamellenpaket der Lamellenpaketanordnungen axial mit einer Kraft beaufschlagbar sind.