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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Nachstellvorrichtung
für den
Betätigungskolben
einer Lamellenbremse oder einer Lamellenkupplung, die bei einer Änderung
der Vorschubendlage des Betätigungskolbens
in Arbeitshubrichtung die Rückzugsendlage
des Betätigungskolbens
derart nachführt,
dass der gesamte Betätigungshub
des Betätigungskolbens
konstant bleibt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige
Nachstellvorrichtungen werden vor allem bei den Betätigungskolben
für Mehrscheiben-Ölbadbremsen
oder -Kupplungen benötigt,
insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei denen die Bremsen oder Kupplungen
durch Muskelkraft hydraulisch beaufschlagt werden, wobei die gesamte
aufzubringende Hubarbeit beschränkt
werden muss. Bei der Auslegung des Betätigungskolbens ist sowohl das Setzen
als auch der Verschleiss der Reibflächen der Bremse bzw. der Kupplung
zu berücksichtigen;
der Betätigungsweg
des Betätigungskolbens
wird mit zunehmender Abnutzung der Reibflächen immer grösser. Mit
einer Nachstellvorrichtung kann dieser Betätigungsweg und damit die Hubarbeit
auf den jeweiligen Wert im Neuzustand begrenzt werden.
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Es
sind bereits eine Vielzahl von Nachstellvorrichtungen vorgeschlagen
worden. So beschreibt zum Beispiel die
EP 437 471 B1 eine mechanische Nachstellvorrichtung
für den
Betätigungskolben
einer hydraulischen nasslaufenden Mehrscheibenbremse bzw. -kupplung,
mit einem Brems- bzw. Kupplunggsgehäuse, und mit einem darin konzentrisch
zur Achse der Reibscheiben geführten
Ringkolben, der unter Bildung eines Ringzylinders axial verschiebbar
zwischen einer Gehäusestirnwand
und den Reibscheiben angeordnet ist. Dieser Kolben ist auf seiner
Aussenseite von zwei zueinander axial und radial beabstandeten Kolbenmanschetten
umgeben, während
er reibscheibenseitig eine Anlagefläche aufweist, die einen grossen
Teil der zu beaufschlagenden Reibfläche radial überdeckt. In entsprechende
Bohrungen sind Haltebolzen eingesteckt, der im Bereich je einer der
Bohrungen in der Gehäusewand
ein grösseres Radialspiel
aufweisen als der Kolben und die mit einer Umfangsnut versehen sind,
deren Stirnflächen bei
Axialbewegung der Haltebolzen gegenüber einem Klemmelement als äussere und
innere Anschlagflächen
dienen, wodurch ein Soll-Lüftspiel
festgelegt wird. Am Umfang des Kolbens ist ferner eine Vielzahl
von Rückstellfedern
vorgesehen.
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Die
Wirkungsweise dieser Nachstellvorrichtung besteht darin, dass bei
der ersten Bremsbetätigung
der Ringkolben die Haltebolzen und die mit ihrer äußeren Anschlagfläche in Verbindung
stehenden Klemmelemente in Richtung Reibscheiben bis in eine der
jeweils möglichen
maximalen Zusammenpressung des Lamellenpaketes entsprechende individuelle
Endlage mitnimmt. Wird der Kolben nach Wegfall der Druckbeaufschlagung
infolge der Zugkraft der Rückstellfedern
wieder in Richtung Gehäusewand
zurückgezogen,
so ist diese Bewegung auf Grund der Haltekräfte der Klemmelemente nur so weit
möglich,
bis die inneren Anschlagflächen
an den Klemmelementen anlaufen, wodurch diese in den zugehörigen Bohrungen
festgeklemmt werden, sodass es den Rückstellfedern nicht gelingt,
sie aus ihrer axialen Lage zu verschieben. Erst eine erneute Betätigung des
Kolbens bewirkt eine Neupositi onierung der Klemmelemente, sofern
der Kolben dabei einen größeren axialen
Weg in Richtung Reibscheiben zurücklegt.
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Aus
der
DE 196 24 288
C1 ist eine Achse für einen
Radbagger bekannt, die eine Lamellenbremse in der Radnabe aufweist,
die mit ihrem feststehenden Teil mit einer Innennabe verbunden ist,
wobei das sich drehende Teil mit einer radial außen liegenden Nabe verbunden
ist. Der Bremszylinder ist ringförmig um
die Innennabe angeordnet und fest mit ihr verbunden, wobei die Lamellenbremse
bis auf ein Lüftspiel
dadurch spielfrei ist, dass ein mit dem feststehenden Teil verbundener
Bremszylinder ein ihm gegenüber
axial bewegliches Spielausgleichsteil aufweist, das sich über ein
radial wirkendes Federelement an einem im Bremszylinder beweglich
angeordneten Bremskolben abstützt.
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Das
Spielausgleichsteil ist dabei ein auf der Innennabe sitzender Ringzylinder,
zwischen dem und dem ebenfalls ringförmig ausgestalteten Bremskolben
außer
dem radial wirkenden Federelement noch ein Ring angeordnet ist.
Das radial wirkende Federelement ist dabei ein Wellkranz.
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Das
für Lamellenbremsen
erforderliche Lüftspiel
wird bei dieser Anordnung erzeugt und automatisch festgehalten.
Auch jedes durch die Montage, Fertigung oder Abnutzung auftretende
zusätzliche und
unerwünschte
Axialspiel soll bei der ersten und jeder weiteren Bremsbetätigung selbsttätig beseitigt werden.
Dabei wird der Ringzylinder in spielbeseitigender Weise solange
verschoben, bis der Kolben an den Lamellen der Lamellenbremse anliegt.
Bei Entfall des Druckes wird der Kolben durch Federn solange verschoben,
bis ein Sprengring an einem Ring anliegt, wobei ein weiteres Verschieben
nicht mehr möglich
ist, da die Klemmkraft des Wellkranzes und die Reibung eine größere axiale
Verschiebekraft erzeugen als die Kraft der Feder für die Verschiebung. Somit
sollen während
des Betriebes auftretende Spiele durch die Bremsvorgänge immer
wieder ausgeglichen werden.
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Hierbei
ist also vorgesehen, dass die Rückstellkraft
durch mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete Schraubendruckfedern
aufgebracht wird, dass das Rückstellelement
sich an der feststehenden Innennabe abstützt und dass das Federelement,
das die axiale Lage des Spielausgleichselementes fixiert, als Wellkranz
ausgebildet ist.
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Schließlich ist
in der
DE 197 18 744
C1 der Anmelderin ein Fahrzeuggetriebe mit einer integrierten
Bremse beschrieben, das sich vorzugsweise für Endantriebe von Arbeitsmaschinen,
wie Radlader oder Flurförderfahrzeuge,
sowie Rad- oder Kettenfahrzeuge eignet.
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Das
Fahrzeuggetriebe ist dabei ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad
als Eintrieb, mit mindestens einem Planetenrad und mit einem feststehenden
Hohlrad. Das Planetenrad oder die Planetenräder sind auf einem Planetenträger gelagert,
der als Abtrieb einen Abtriebsflansch zur Halterung eines Rades
aufweist. In diesem Getriebe ist eine als flüssigkeitsgekühlte Mehrscheiben-Bremse
ausgebildete Lamellenbremse integriert. Dabei haltert der Planetenträger an seinem
radial äußeren Bereich
die inneren, sich mit der Raddrehzahl drehenden Radlamellen. Dadurch
wird erreicht, dass das Fahrzeuggetriebe und damit der Radkopf sowohl
in radialer als auch in axialer Richtung klein baut und dass relativ wenige
Bauteile benötigt
werden, da ein Teil der Bremslamellen direkt am Planetenträger befestigt
ist und somit keine separate Aufnahmevorrichtung erforderlich ist.
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Die
Lamellenbremse nutzt dabei den ohnehin vorhandenen Planetenträger dahingehend
aus, dass die inneren drehenden Lamellen von ihm getragen werden.
Diese drehen sich ferner mit der Raddrehzahl anstatt mit der bis
dahin üblichen
höheren Eingangsdrehzahl
des Getriebes, sodass noch der Vorteil erzielt wird, dass die Leistungsverluste
in der Lamellenbremse verringert sind.
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Bei
einem konkreten Ausführungsbeispiel treibt
ein Sonnenrad über
mindestens ein Planetenrad, das auf einem feststehenden Hohlrad
abrollt, einen Planetenträger.
Letzterer haltert an seinem radial äußeren Bereich die inneren Bremslamellen
der flüssigkeitsgekühlten Mehrscheiben-Bremse. Der Planetenträger weist
einen radial nach außen,
d.h. in Richtung Rad weisenden Zapfen auf, der über eine Mitnahmeverzahnung
das Abtriebsdrehmoment auf einen Abtriebsflansch überleitet.
Dieser ist durch eine zentrale, von außen zugängliche Schraube über einen
Gegenhalter axial mit dem Planetenträger an seinem Zapfen verspannt.
Der Abtriebsflansch nimmt eine Felge auf und trägt eine Dichtung, die das Gehäuse des
Fahrzeuggetriebes abdichtet, wobei er in einer die Radlagerung bildenden
Lagerung geführt ist.
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Die
Schraube verspannt den Abtriebsflansch mit dem Planetenträger. Ein
Ringkolben, der konzentrisch zur Mittelachse des Fahrzeuggetriebes
angeordnet ist, wirkt als Bremskolben auf die Bremslamellen und
wird von Federn zurückgestellt.
Das Gehäuse
des Getriebes ist derart unterteilt, dass ein Bauteil die Radlagerung
und die äußeren stehenden
Lamellen aufnimmt. Das Gehäuse
des Getriebes ist ferner über
einen großen
Lochkreis an eine trichterförmige Erweiterung
eines Achsbrückengehäuses angeschlossen.
Dabei ist das Hohlrad als Ringflansch ausgebildet, der zwischen dem
Gehäuse
des Getriebes und dem Achsbrückengehäuse angeordnet
ist und der zusammen mit dem Gehäuse
des Getriebes am Achsbrückengehäuse angeschraubt
ist. Die Zuleitung des Bremskolbens ist am Außendurchmesser des als Nabenträger wirkenden
Gehäuses
angeordnet.
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Bei
einem Verschleiß der
Bremse ist vorgesehen, dass der oder die Bremskolben nachgestellt werden
können
und zwar durch eine stirnseitige Schraube, wobei Federn für die Rückstellung
des oder der Bremskolben vorgesehen sind, die zwischen der kolbenseitig
letzten der äußeren Bremslamellen
an Augen an dem radial äußeren Rand
der Bremslamellen angebracht sind. Diese Rückstellfedern stützen sich
am anderen Ende an einem drehfesten Bauteil des Radkopfes ab.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine in ein derartiges Fahrzeuggetriebe integrierte
Lamellenbremse oder Lamellenkupplung mit einer automatisch arbeitenden
mechanischen Nachstellvorrichtung auszurüsten, die eine sehr geringe
Anzahl von Bauteilen erfordert, die nur einen kleinen radialen und
axialen Bauraum benötigt
und die große
Rückstellkräfte für einen
großen
Spielausgleich bereitstellt, d. h., dass ein höherer zulässiger Restdruck und damit
eine erhöhte
Sicherheit gegen Federkraftverlust durch eine temperaturbedingte
Relaxation gegeben ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den
Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung geht also aus von einer mechanischen Nachstellvorrichtung
für die
Betätigungskolben
von Lamel lenbremsen oder Lamellenkupplungen, die bei einer Änderung
der Vorschubendlage des Betätigungskolbens
in Arbeitshubrichtung die Rückzugsendlage
des Betätigungskolbens
derart nachführt,
dass der gesamte Betätigungshub
des Betätigungskolbens
konstant bleibt, wobei sie eine Federanordnung und eine Anordnung
zum Spielausgleich aufweist.
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Gemäss der Erfindung
ist die Federanordnung ein zentral angeordnetes, die Achse des Betätigungskolbens
konzentrisch umgebendes Federelement und die Anordnung zum Spielausgleich
ein zentral angeordnetes, die Achse des Betätigungskolbens konzentrisch
umgebendes verschiebbares Ringstück,
das in Reihe zum Federelement angeordnet ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung werden nicht nur die weiter oben angegebenen
Ziele der Erfindung erreicht, sondern auch noch die folgenden Vorteile
erzielt:
es wird eine einfache, prozesssichere Montage und Vormontage
ermöglicht;
es
kann eine einheitliche Baugruppe aus Nachsteller und Kolben hergestellt
werden;
es können
gleiche Nachsteller-Baugruppen für
unterschiedliche Lüftspieleinstellungen
gefertigt werden:
die unterschiedlichen Lüftspieleinstellungen werden nur
durch die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Kolben erreicht;
dies ist deswegen besonders vorteilhaft, da mit dem Kolben auch
der Bauraum für
die unterschiedliche Lamellenbestückung angepasst werden kann;
das
Ringstück
wird nur dann mit einer Axialkraft beaufschlagt, die größer ist
als die Rückstellkraft,
wenn das effektive Lüftspiel
durch Verschleiß und
Setzen größer ist als
das das nominelle Lüftspiel,
das gleich dem Abstand zwischen dem Ringstück und dem axialen Anschlag
am Kolben ist; damit ist die Nachstellfunktion gewährleistet;
eine
Rückstellung
des Betätigungskolbens über das eingestellte
Lüftspiel
hinaus ist nicht möglich,
da sich der Betätigungskolben über den
Sprengring und das Ringstück
am Bremsgehäuse
axial abstützt.
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Um
die erwähnten
unterschiedlichen Lüftspiele
einzustellen, muss zudem nur die axiale Lage der Nut für den Sprengring
am Kolben verschoben werden; da unterschiedliche Lamellenbestückungen vorteilhafterweise
durch entsprechend in der axialen Baulänge angepasste Bremskolben
realisiert werden, kann das Lüftspiel
ohne zusätzliche
Teilevarianz exakt eingestellt werden; zugleich wird eine prozesssichere
Montage gewährleistet,
da das Lüftspiel
nur durch den Betätigungskolben
bestimmt wird, wobei die jeweiligen Kolbenausführungen durch die unterschiedliche
axiale Baulänge
sicher zugeordnet werden können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei
in der einzigen Figur ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt ist.
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Fahrzeuggetriebe
mit integrierten Lamellenbremsen oder Lamellenkupplungen sind dem
Fachmann gut bekannt, sodass in der nachfolgenden Beschreibung nur
auf die für
das Verständnis
der Erfindung erforderlichen Teile eingegangen wird, die auch nur
in der Figur dargestellt und mit Bezugszeichen versehen sind.
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In
dieser einzigen Figur ist mit 1 Bremsgehäuse bezeichnet,
mit 2 die Lamellenbremse (oder Lamellenkupplung), mit 3 der
ringförmige
Betätigungskolben,
mit 4 das Ringstück,
mit 5 das Federelement, mit 6 ein Sprengring,
mit 7 eine Elastomerauflage auf der Innenwand des Ringstücks und
mit 8 ein Anschlag.
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Wie
ersichtlich ist das Federelement 5 zentral angeordnet und
vorteilhafterweise als Tellerfeder ausgebildet, die eine axial wirkende
Rückstellkraft aufbringt
und die zwischen dem Betätigungskolben 3 und
dem Ringstück 4 eingesetzt
ist. Die axiale Position des Ringstücks 4 relativ zum
Betätigungskolben 3 wird
durch einen Sprengring 6 festgelegt, der in eine Nut am
Innenumfang des Betätigungskolbens 3 eingreift.
Der vorbestimmte Abstand zwischen dem Ringstück 4 und einem axialen
Anschlag 8 am Innenumfang des Betätigungskolbens 3 entspricht
dem gewählten
Lüftspiel
L.
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Die
Innenwand des Ringstücks 4 ist
vorzugsweise mit einer Elastomerauflage 7 beschichtet,
wobei die Durchmesser von Ringstück
und Betätigungskolben
derart bemessen sind, dass durch die Verpressung der Elastomerauflage 7 eine
Reibkraft erzeugt wird, die das Ringstück 4 relativ zum Führungsdurchmesser
im Bremsgehäuse 1 axial
fixiert. Erst wenn die Axialkraft die Klemmkraft übersteigt,
wird das Ringstück 4 verschoben.
Das Ringstück
wird nur dann mit einer die Rückstellkraft übersteigenden
Axialkraft beaufschlagt, wenn das effektive Lüftspiel durch Verschleiß und Setzen
größer geworden
ist als das nominelle Lüftspiel
L, das durch den Abstand zwischen dem Ringstück 4 und dem axialen
Anschlag 8 am Innenumfang des Betätigungskolbens 3 bestimmt
ist. Damit ist die Nachstellfunktion gewährleistet.
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Eine
Rückstellung
des Betätigungskolbens 3 über das
eingestellte Lüftspiel
hinaus ist nicht möglich,
da sich der Betätigungskolben 3 über den
Sprengring 3 und das Ringstück 4 am Bremsgehäuse 1 axial
abstützt.
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Um
unterschiedliche Lüftspiele
einzustellen, genügt
es, die axiale Lage der Nut für
die Aufnahme des Sprengringes 6 am Innenumfang des Betätigungskolbens 3 in
Axialrichtung zu verschieben. Da unterschiedliche Lamellenbestückungen
vorteilhafterweise durch entsprechend in der axialen Baulänge angepasste
Bremskolben realisiert werden, kann das Lüftspiel ohne zusätzliche
Teilevarianz exakt eingestellt werden. Zudem ist auch eine prozesssichere Montage
gewährleistet,
da das Lüftspiel
nur durch den Betätigungskolben
bestimmt wird und die jeweiligen Kolbenausführungen durch ihre unterschiedliche
Baulänge
sicher zugeordnet werden können.
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- 1
- Bremsgehäuse
- 2
- Lamellen
- 3
- Betätigungskolben
- 4
- Ringstück
- 5
- Federelement
- 6
- Sprengring
- 7
- Auflage
- 8
- Anschlag
- L
- Lüftspiel