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Gegen Verdrehen gesicherte, jedoch axial verschiebbare Bremsscheibe
einer Mehrscheibenbremse Die Erfindung betrifft eine gegen Verdrehen gesicherte,
jedoch axial verschiebbare Bremsscheibe einer Mehrscheibenbremse, die aus einem
Trägerring sowie aus zwei Blechringen zusammengesetzt ist, die zusammen eine ringförmige
Kammer bilden, in der ein einen Kühlflüssigkeitsdurchlauf von einer Kammereinlaßöffnung
zu einer Kammerauslaßöffnung gestattender, die beiden Blechringe axial abstützender
Ring aus porösem Sintermetall angeordnet ist.
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Bei bekannten Mehrscheibenbremsen dieser Art hat der Sintermetallring
einen rechteckigen Querschnitt und ist in seiner Mitte mit einem Kanal versehen,
welchem die Kühlflüssigkeit durch eine Zuführungsleitung zugeführt wird. Die Kühlflüssigkeit
soll nach Berührung mit dem heißen Sintermetall verdampfen und in die Atmosphäre
entweichen. Infolgedessen bestreicht sie die Bremsflächenseite dieses Rings sowohl
in radialer als auch in axialer Richtung nur ungenügend, so daß die Wärmeableitung
sehr unregelmäßig und unzureichend ist.
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Es sind ferner Mehrscheibenbremsen bekannt, bei welchen sich gegen
die Bremsfläche der Bremsscheibe ein Sintermetallring abstützt, welcher auf beiden
radialen Seiten mit Ausnahme kleiner Abschnitte am oberen und unteren Ende undurchlässig
gemacht sind und gegen welchen sich von der anderen, der Bremsseite abgekehrten
Seite nur in dem oberen und unteren Teil Zu- und Abführungskanäle für die Kühlflüssigkeit
abstützen. Bei diesen Mehrscheibenbremsen sind die Bremsflächen der Bremsscheiben
nur teilweise von der Rückseite abgestützt, so daß sie auf ihrer ganzen radialen
Länge entsprechend den auftretenden Beanspruchungen ausgebildet werden muß. Dadurch,
daß der Sintermetallring auf beiden Außenflächen, also auch auf der Fläche, welche
mit der Bremsfläche im Eingriff steht, undurchlässig gemacht sind, ist die Wärmeabfuhr
sehr unzureichend. Dadurch ferner, daß Zu- und Abführungskanäle für die Kühlflüssigkeit
auf einer Seite der Bremsscheibe angeordnet werden müssen, beansprucht sie viel
Raum und ist verwickelt im Aufbau.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einfacher
und raumsparender Ausführung die Wärmeableitung durch das Kühlmittel über die ganze
Ausdehnung der Bremsscheibe gleichmäßig und intensiv zu gestalten. Dies wird gemäß
der Erfindung dadurch erreicht, daß die radiale Erstreckung des Sintermetallrings
kleiner ist als die radiale Erstreckung der Ringkammer und der Sintermetallring
mit den Blechringen einerseits einen radial äußeren Ringkanal sowie mit den Blechringen
und dem Trägerring, andererseits einen radial inneren Ringkanal bildet. Dadurch
liegen die beiden die Kühlflüssigkeit führenden Ringkanäle außerhalb und innerhalb
des Sintermetallrings, so daß sie mit dem Sintermetallring auf seiner ganzen axialen
Breite in unmittelbarer Verbindung stehen, wenig zusätzlichen Raum beanspruchen
und durch ihre Lage innerhalb und außerhalb des Sintermetallrings sich einfach durch
die Blechringe herstellen lassen.
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Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der äußere Ringkanal
als Einlaßkanal und der innere Ringkanal als Auslaßkanal dienen, so daß also die
Kühlflüssigkeit von dem äußeren Ringkanal mit der größeren Sintermetallringfläche
zu dem inneren Ringkanal mit der kleineren Sintermetallringfläche gedrückt wird
und der Druck in dem Kühlmittel dadurch nicht absinkt, sondern erhöht und dadurch
die Kühlung weiterhin verbessert wird.
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Dadurch ferner, daß gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung der
Sintermetallring an die Seitenwände der Blechringe angeschmolzen ist, wird im Gegensatz
zu den bekannten Sintermetallringen, welche sich nur gegen den Blechring abstützen,
die Wärmeübertragung durch unmittelbare Verbindung wesentlich gesteigert und damit
verbessert, so daß die Hitze durch das Kühlmittel besser und schneller abgeführt
werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
F
i g. 1 zeigt ein Viertel der Mehrscheibenbremse im Querschnitt; F i g. 2 zeigt eine
Bremsscheibe in Seitenansicht mit einem weggebrochenen Teil; F i g. 3 ist ein Schnitt
durch die Bremsscheibe nach der Linie III-III der 1 i g. 2.
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Eine Radhälfte 10 enthält um ihren inneren Umfang herum eine Mehrzahl
von Rotorantriebskeilen 12, die durch einen Schlitz 14 und Bolzen 16 festgehalten
werden. An einem von einer feststehenden Radachse 20 vorstehenden Flansch 18 ist
ein Bremsscheibenträger 22 mittels durch Löcher 23 geführte Bolzen oder Stifte befestigt.
Der Bremsscheibenträger 22 enthält eine röhrenförmige Erweiterung 24 mit Keilverbindungen
26, welche in axialer Richtung des Rades auf seiner äußeren Umfangsfläche vorgesehen
sind. Eine Mehrzahl von Bremsscheiben 28 ist axial verschiebbar auf den Keilverbindungen
26 der röhrenförmigen Verlängerung 24 mittels entsprechender Zahnvorsprünge 30 angeordnet.
Ein Paar ringförmiger Rotorbremsscheiben 32 ist durch eine Keilverbindung mit den
Rotorantriebskeilen 12 fest verbunden und liegt radial zwischen benachbarten Bremsscheiben
28. Die Rotorbremsscheiben 32 sind mit ringförmigen Bremsbelägen 34 auf beiden Seiten
zum Eingriff mit den Bremsscheiben 28 versehen. Eine Abstützplatte 36 ist mittels
Bolzen 38 an dem Ende der röhrenförmigen Verlängerung 24 befestigt, erstreckt sich
radial nach oben und bildet eine Abstützung zur Begrenzung der äußersten nach rechts
gerichteten Bewegung der axial beweglichen Bremsscheiben 28 und 32.
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Ein druckmittelbetätigter Kolben 40 ist verschiebbar in einer Bohrung
42 angeordnet, die in dem Gehäuse des Bremsscheibenträgers 22 in Ausrichtung mit
den Bremsscheiben 28 und 32 vorgesehen ist. Der Kolben 40 hat Becherform
und ist mit einer Bohrung 44 versehen, welche zusammen mit der Kammer 42 eine Kammer
zur Aufnahme des Druckmittels bei einer Bremsbetätigung bildet. Ein Druckmittel
von hohem Strömungsdruck wird durch eine nicht dargestellte Vorrichtung der Kammer
44 zugeführt, wodurch der Kolben 40 nach rechts gedrückt wird, die Scheiben 28 und
32 über die Bremsbeläge 34 zum Einleiten des Bremsvorgangs in Eingriff gebracht
werden. Es können mehrere Kolben ringförmig angeordnet werden, um eine gleichmäßige
Kraft auf die Bremsscheiben auszuüben. In dem äußeren Umfang des Kolbens
40 ist zur Abdichtung gegenüber der Bohrung 42 eine Dichtung 46 vorgesehen.
Zwischen einem an dem Kolben 40 befestigten Sprengring 50 und einer auf einer Stange
54 befestigten Federabstützung 52 ist eine Druckfeder 48 angeordnet. Die
Stange 54 ist mittels einer Schulter 56 und Schraube 58 befestigt. Der Bremsscheibenträger
22 enthält ferner einen Kühlflüssigkeitsbehälter zum Aufnehmen oder Zuführen des
flüssigen Kühlmittels, welches durch die Bremsscheiben 28 in Umlauf gesetzt wird.
Es ist nur ein Kühlflüssigkeitsbehälter 60 dargestellt, jedoch können auch zwei,
einer zum Zuführen und i einer zum Aufnehmen des flüssigen Kühlmittels vorgesehen
sein. Ferner kann eine Druckmittelvorrichtung für die Flüssigkeit, wie beispielsweise
eine Pumpe, um das Kühlmittel in Umlauf zu setzen, vorgesehen sein.
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Die oben beschriebene Scheibenbremse hat eine kompakte Bremsausführung
von hoher Leistungsfähigkeit, da sie ein großes Maß von gleitender Reibkontaktfläche
für eine gegebene Gesämtbremsvolumenverschiebung vorsieht. Wenn der Bremsdruck in
der Kammer 44 anwächst und sich der Kolben' 40 nach rechts bewegt und die Bremsscheiben
zusammendrückt, tritt eine Leistungsvernichtung auf Grund der gleitenden Berührung
zwischen dem Bremsbelag 34 und der anliegenden Fläche der Bremsscheibe 28 ein. Diese
Energie wird in Form von Hitze verbraucht, die entweder von der Bremse und den Radteilen
absorbiert oder von einem Kühlmedium abgeleitet werden muß. Die Verwendung eines
flüssigen Kühlmittels zum Verzehren der Bremswärme hat hinsichtlich einer einfacheren
und raumsparenderen Ausführungsform als auch hinsichtlich einer besseren Wärmeableitung
und schnelleren Kühlung wesentliche Vorteile.
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Die Bremsscheibe nach der Erfindung ist nach den F i g. 2 und 3 mit
einer hohlen, ringförmigen Umwälzkammer für das Druckmittel versehen, welche ein
geschmolzenes Füllmaterial aus einem Kugelgefüge enthält, welches nicht nur die
Seitenwände der Bremsscheibe verstärkt, sondern auch die Wirksamkeit der Wärmeübertragung
ganz erheblich dadurch erhöht, daß eine vergrößerte Berührungsoberfläche zwischen
dem erwärmten Metall und dem flüssigen Kühlmittel vorgesehen wird.
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Bei den F i g. 2 und 3 enthält die Bremsscheibe einen Trägerring 61,
bei welchem die Zahnvorsprünge 30 an dem inneren Durchmesser vorgesehen sind. Zwei
Blechringe 64 sind am Innenumfang an den beiden Seitenflächen des Trägerrings 62
befestigt und radial außen umgefalzt und aneinander bei 66 unter Bildung einer hohlen
Ringkammer 68 innerhalb der Bremsscheibe befestigt. Die Blechringe 64 bestehen vorzugsweise
aus hohen wärmeleitfähigen Materialien, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder
Silber, oder Legierungen davon.
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Durchlöcherte innere und äußere Stützbänder 70 und 72 sind innerhalb
der Ringkammer 68 angeordnet und begrenzen zusammen mit den Blechringen 64 einen
Sintermetallring 74, der aus aneinandergeschmolzenen und an die inneren Seitenwände
der Blechringe 64 angeschmolzenen Metallkügelchen zusammengesetzt ist.
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Der Sintermetallring 74 füllt die Ringkammer 68 nicht vollkommen aus,
sondern hat von dem Trägerring 62 und dem äußeren Rand 66 der Blechringe einen Abstand
und bildet dadurch innere und äußere Ringkanäle 76 und 78 für das flüssige Kühlmittel.
Zwei radial nach außen divergierende Endplatten 80 sind innerhalb der Kammer 68
mit gegenseitigem Abstand angeordnet und reichen von dem äußeren Umfang des Trägerrings
62 bis zu dem Stützring 72 am Ende des Sintermetallrings 74 und bilden einen Durchtrittskanal82
von dem Trägerring zu dem äußeren Ringkanal 78 für das flüssige Kühlmittel.
Das flüssige Kühlmittel wird dem Durchtrittskanal 82 durch eine Einlaßleitung 84
und einen in den Träger 82 vorgesehenen Kanal 86 zugeführt. Das Kühlmittel wird
durch einen Kanal 88 und eine Auslaßleitung 90 abgeführt.
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Von der Leitung 84 zugeführtes flüssiges Kühlmittel fließt durch den
Kanal 86 und den Durchtrittskanal 82 in den äußeren Ringkanal 78 für das Kühlmittel,
wo es um den Umfang des Sintermetallrings 74 zirkuliert. Das Kühlmittel fließt dann
durch das poröse Gefüge radial nach innen, führt die Hitze daraus ab und wird in
dem inneren Ringkanal 76 gesammelt
und durch den Kanal 88 und die
Leitung 90 abgeführt. Strömungsdruckverlust wird dadurch auf ein Minimum herabgesetzt,
daß das Druckmittel durch die verhältnismäßig große Umfangsvorderfläche des Sintermetallrings
74 gerichtet wird und entsprechend den Eigenschaften einer Kühlmittelpumpe durch
Auswahl der Kügelchengröße gesteuert werden kann. Durch andere geeignete Leitmittel
kann das Kühlmittel so gerichtet werden, daß es durch jeden gewünschten Strömungsweg
in dem Sintermetallring 74 fließt. Löcher 92 sind in dem Trägerring 62 gebildet
und ermöglichen einen Durchgang von Einlaß- und Auslaßleitungen von anderen Bremsscheiben,
wenn sie in Paketform wie in F i g. 1 angeordnet sind.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Sintermetallring 74
exzentrisch zur Ringkammer 68 angeordnet, so daß die Querschnittsfläche von dem
äußeren Ringkanal 78, dem Zuführungskanal in Richtung der Strömung fortschreitend
abnimmt, während der innere Ringkanal 76 fortschreitend in der Strömungsrichtung
zunimmt, um eine gleichförmige Strömungsverteilung und Druckverlust durch alle Teile
der Bremsscheibe vorzusehen. Zusätzlich können die Durchbrechungen in den Stützbändern
70 und 72 so verteilt werden, daß irgendwelche Ungleichförmigkeiten in der Strömungsverteilung
korrigiert werden.