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Die Erfindung betrifft eine schaltbare
Bremse oder Kupplung mit einer Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung,
sowie mit einer zwischen einer Luftstellung und einer kraftschlüssig auf
die Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung einwirkenden Brems- oder
Kuppelstellung axial beweglichen Schaltelementanordnung, insbesondere
einer Schaltkolbenanordnung.
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Eine derartige, schaltbare Bremse
oder Kupplung ist als hydraulisch betätigte Lamellenbremse oder -kupplung
allgemein bekannt. Ein Reibbelagverschleiß an der Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung
führt dazu,
dass die Schaltelementanordnung, insbesondere eine entsprechende
Kolbenanordnung, nachrücken
muss, um auf ein entsprechendes Lamellenpaket der Lamellenbremse
oder -kupplung die gleiche Brems- oder Kuppelkraft aufzubringen,
unabhängig
von dem Umfang des Reibbelagverschleißes. Bei Schaltelementanordnungen
mit begrenztem Hubvermögen,
insbesondere bei einer lediglich begrenzt axial beweglichen Kolbenanordnung,
wie dies insbesondere bei Fahrzeugen durch entsprechend fußbetätigte Bremszylinder
der Fall ist, kann das Problem auftreten, dass bei zu großem Reibbelagverschleiß keine
ausreichende Brems- oder Kuppelwirkung mehr erzielbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
schaltbare Bremse oder Kupplung zu schaffen, die unabhängig von
Verschleißerscheinungen
an der Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung
eine gleichbleibende Brems- oder Kuppelkraft erzeugt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine
axial beweglich gelagerte Verschleißausgleichsanordnung vorgesehen
ist, deren maximaler Axialhub geringer ist als der maximale Axialhub
der Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung, und dass die Schaltelementanordnung
derart kraftbegrenzt schwimmend auf der Verschleißausgleichsanordnung
gehalten ist, das die Schaltelementanordnung bei Überschreiten
einer vorgegebenen Klemmkraft zwischen Schaltelementanordnung und
Verschleißausgleichsanordnung
relativ zu der Verschleißausgleichsanordnung
axial verschiebbar ist, und dass eine entgegengesetzt wirkende Rückstellkraft
einer Rückstellanordnung
geringer ist als die Klemmkraft zwischen Schaltelementanordnung
und Verschleißausgleichsanordnung.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet
sich insbesondere für
druckmittelbetätigte
Bremsen oder Kupplungen, die im Fahrzeugbereich eingesetzt werden.
In gleicher Weise ist die erfindungsgemäße Lösung aber auch für andersartig
schaltbare Bremsen oder Kupplungen, insbesondere für elektrisch
geschaltete Bremsen oder Kupplungen einsetzbar. Die Brems- oder
Kupplungsscheibenanordnung kann ein- oder mehrteilig gestaltet sein.
Besonders vorteilhaft wird die Brems- oder Kupplungsscheibenanordnung
durch ein Lamellenpaket aus mehreren Innen- und Außenlamellen
gebildet, die jeweils reibschlüssig
miteinander in Verbindung bringbar sind. Als Schaltelementanordnung
ist insbesondere ein ein- oder mehrteiliger Schaltkolben vorgesehen,
der hydraulisch betätigbar
ist. Die Rückstellanordnung
wirkt entgegengesetzt zu einer entsprechenden Beaufschlagunaskraft
durch die Schaltelementanordnung. Vor zugsweise ist als Rückstellanordnung
wenigstens eine Rückstellfeder
vorgesehen. Je nach Einsatzzweck wirkt die Rückstellanordnung in Luftrichtung
oder in Brems- oder Kuppelrichtung. In entsprechend umgekehrter
Weise wirkt die Schaltelementanordnung bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung
durch ein Schaltmittel, insbesondere durch ein Druckmittel, in Brems-
oder Kuppelrichtung bzw. in Lüftrichtung.
Insbesondere bei den Einsatzfällen,
bei denen eine mechanische Brems- oder Kuppelkraft vorhanden sein
muss, wirkt die Rückstellanordnung,
da sie vorzugsweise mechanisch ausgelegt ist, in Brems- oder Kuppelrichtung.
Ein derartiger Einsatzfall ist insbesondere in der Aufzugtechnik
vorgesehen. Als hydraulisch betätigte Bremse
ist die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft im
Fahrzeugbereich und dort insbesondere als Achs- oder Radbremse für einen
Gabelstapler einsetzbar. Dadurch, dass die Verschleißausgleichsanordnung einen
geringeren Axialhub aufweist als die Schaltelementanordnung, und
die Schaltelementanordnung relativ zu der Verschleißausgleichsanordnung
ab Überschreiten
einer definierten Klemmkraft verschiebbar ist, ist eine automatische
Verschleißnachstellung
der Schaltelementanordnung erzielbar. In vorteilhafter Weise bewegt
sich die Schaltelementanordnung somit auch bei einem erneuten Schaltvorgang
lediglich über
den durch die Axialbeweglichkeit der Verschleißausgleichsanordnung begrenzt
vorgegebenen Schaltweg. Unabhängig
von dem auftretenden Verschleiß ist
der Schaltweg für
die Schaltelementanordnung daher immer der gleiche. Bei einer druckmittelbetätigten Bremse
oder Kupplung wird zwar das benötigte
Druckmittelvolumen bei sich vergrößerndem Verschleiß allmählich ebenfalls
größer. Allerdings
ist dieser, sich vergrößernde Volumenteil in
einfacher Weise durch das Vorsehen eines entsprechenden Ausgleichsbehälters, der
mit dem Druckmittel versehen ist, auszugleichen, da das für einen
Schaltvorgang benötigte
dynamische Schaltvolumen sich nicht ändert. Die Haltekraft zwischen Verschleißausgleichsanordnung
und Schaltelementanordnung wird vorzugsweise durch Kraftschluss
erzielt. Grundsätzlich
können
jedoch auch Mittel zur Erzielung eines kraftbegrenzten Formschlusses
oder eines entsprechend kraftbegrenzten Stoffschlusses zwischen
den Bauteilen vorgesehen sein.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind
Axialanschläge
zur beidseitigen Begrenzung des Axialhubes der Verschleißausgleichsanordnung
vorgesehen. Vorzugsweise ist die Verschleißausgleichsanordnung radial
innerhalb der Schaltelementanordnung positioniert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ist der maximale Axialhub der Schaltelementanordnung durch einen
der Axialanschläge
für die
Verschleißausgleichsanordnung
begrenzt. Der entsprechende Axialanschlag für die Verschleißausgleichsanordnung
dient somit zusätzlich
auch als Anschlag für
die Schaltelementanordnung.
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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 einzigen Zeichnung dargestellt ist.
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Die einzige Zeichnung zeigt in einem
Längsschnitt
eine Ausführungsform
einer schaltbaren Bremse in Form einer hydraulischen Lamellenbremse.
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Eine schaltbare Bremse in Form einer
Lamellenbremse 1 weist eine Bremsnabe 2 auf, auf
der mit Hilfe von Kugellagern 4 eine Radnabe 3 für ein Fahrzeugrad
drehbeweglich gelagert ist. Das Fahrzeugrad ist beim dargestellten
Ausführungsbeispiel Teil
eines Nutzfahrzeugs, vorliegend eines Gabelstaplers. Die Radnabe 3 ist
mittels eines Lamellenpaketes 11 aus mehreren Innen- und
Außenlamellen abbremsbar,
wobei die Innenlamellen der Bremsnabe 2 und die Außenlamellen
der Radnabe 3 drehschlüssig
zugeordnet sind. Die Innen- und Außenlamellen sind in grundsätzlich bekannter
Weise mit Reibbelägen
versehen und relativ zueinander axial verschiebbar gelagert. Zur
Beaufschlagung des Lamellenpaketes ist als Schaltelementanordnung
ein einteiliger Schaltkolben 5 vorgesehen, der koaxial
zu einer Drehachse D der Bremsnabe 2 und der Radnabe 3 zwischen
einer das Lamellenpaket 11 freigebende Luftstellung und
einer das Lamellenpaket 11 zusammenpressenden Bremsstellung
axial beweglich gelagert ist.
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Der Schaltkolben 5 ist hydraulisch
schaltbar. Hierzu ist ein Kolbenraum 6 vorgesehen, der über eine
Druckmittelleitung 7 mit einem Hydraulikölspeicher
und einer entsprechenden hydraulikdruckerzeugenden Einrichtung in
Verbindung steht. Bei einer Druckbeaufschlagung übt der Hydraulikdruck im Kolbenraum 6 eine
Axialkraft auf den Schaltkolben 5 in Bremsrichtung aus,
so dass der Schaltkolben 5 gegen das Lamellenpaket 11 gepresst
wird, wodurch eine entsprechende Kraftübertragung zwischen stationärer, d.h.
feststehender Bremsnabe 2 und sich drehender Radnabe 3 erzielt
wird. Die Radnabe 3 und demzufolge das Fahrzeugrad werden
abgebremst.
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Der Schaltkolben 5 ist schwimmend
auf einem Verschleißausgleichsring 8 gehalten,
der radial innerhalb einer Bremsringfläche des Schaltkolbens 5 positioniert
ist. Der Verschleißausgleichsring 8 ist reibschlüssig unter
Erzielung einer Klemmkraft K (in der Zeichnung angedeutet) in eine
entsprechende Aussparung des Schaltkolbens 5 axial eingesetzt. Gleichzeitig
ist der Verschleißausgleichsring 8 auf der
Bremsnabe 2 axial beweglich gehalten. Ein koaxial zur Drehachse
D definierter, maximaler Axialhub des Verschleißausgleichsringes 8 ist
zu einer Seite hin durch einen als Sprengring gestalteten Axialanschlag 9 und
zu der gegenüberliegenden
Axialseite hin durch eine entsprechende, ebenfalls als Axialanschlag
dienende Ringschulter 10 der Bremsnabe 2 begrenzt.
Dieser maximale Axialhub des Verschleißausgleichsringes 8 ist
geringer als ein korrespondierender, maximaler Axialhub des Schaltkolbens 5,
der in Lüftrichtung
durch einen nicht näher
bezeichneten Stützring
und in Bremsrichtung durch den als Sprengring gestalteten Axialanschlag 9 begrenzt
ist.
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Die Klemmkraft zwischen dem Verschleißausgleichsring 8 und
dem Schaltkolben 5 ist geringer als die Druckkraft des
Hydrauliköls
bei Druckbeaufschlagung des Schaltkolbens 5. Gleichzeitig
ist die Klemmkraft K jedoch größer als
die in Luftrichtung wirkende Rückstellkraft
einer Rückstellfederanordnung 12,
die auf den Verschleißausgleichsring 8 wirkt.
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Der Schaltkolben 5 sitzt
somit als Reiter mittels einer definierten, kraftschlüssigen Verbindung (Klemmkraft
K) auf dem Verschleißausgleichsring 8. Der
erforderliche Lüftweg
des Schaltkolbens 5 wird durch maximalen Axialhub des Verschleißausgleichsringes 8 definiert.
Bei einer normalen Druckbeaufschlagung des Schaltkolbens 5 ohne
größeren Verschleiß des Lamellenpaketes 11 wird
die entsprechende Druckkraft des Hydrauliköls direkt auf den Schaltkolben 5 und
von dort aus direkt auf das Lamellenpaket 11 übertragen.
Sobald das Lamellenpaket 11 aufgrund von Reibbelagverschleiß dünner geworden
ist, stößt der Verschleißausgleichsring 8 bei einer
Druckbeaufschlagung des Schaltkolbens 5 an die Ringschulter 10 an,
bevor der Schaltkolben 5 die benachbarte Lamelle des Lamellenpaketes 11 erreicht
hat. Da die Druckkraft des Hydrauliköls größer ist als die Klemmkraft
K zwischen Verschleißausgleichsring 8 und
Schaltkolben 5, wird der Schaltkolben 5 in Bremsrichtung
relativ zu dem Verschleißausgleichsring 8 verschoben,
bis die gewünschte
Bremswirkung auf das Lamellenpaket 11 eintritt. Der Schaltkolben 5 rückt somit
nach. Für
einen Lüftvorgang
wird eine Drucklosschaltung erzeugt und der Schaltkolben 5 wird
durch die Rückstellfederanordnung 12 über den
Verschleißausgleichsring 8 und
die Klemmwirkung, deren Klemmkraft K größer ist als die Rückstellkraft
der Rückstellfederanordnung 12,
zurückbewegt.
Da die Rückstellfederanordnung 12 an
dem Verschleißausgleichsring 8 angreift,
wird auch der Schaltkol ben 5 nur um den durch den Axialanschlag 9 begrenzten
Lüftweg
zurück
transportiert. Bei einem erneuten Schaltvorgang wird der Schaltkolben 5 somit
lediglich um den Lüftweg
wieder zum Lamellenpaket 11 hin bewegt. Es genügt somit
jeweils ein Schaltvolumen, das durch den maximalen Axialhub des
Verschleißausgleichsringes 8 definiert
ist und unabhängig
vom Verschleiß des
Lamellenpaketes 11 konstant bleibt. Dennoch muss ein zusätzliches
Hydraulikölvolumen,
ein sogenanntes Verschleißvolumen,
bereitgestellt sein, da durch das Nachrücken des Schaltkolbens 5 im
Kolbenraum 6 zusätzliches Volumen
frei wird, das ausgefüllt
werden muss. Dies erfolgt in einfacher Weise durch einen im Fahrzeugbau üblichen
Ausgleichsbehälter,
der vorzugsweise im Bereich eines nicht dargestellten Hauptbremszylinders
positioniert ist.