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Mittels eines Flüssigkeitskreislaufs gekühlte Bremstrommel Die Erfindung
betrifft eine am äußeren Umfang durch ein Bremselement beaufschlagbare, mittels
eines Flüssigkeitskreislaufs gekühlte Bremstrommel, bestehend aus einer allseits
geschlossenen, im Querschnitt annähernd U-förmigen Ringkammer, in die eine Zu- und
eine Ableitung für die Kühlflüssigkeit mündet.
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Es ist bereits eine umlaufende Bremstrommel bekannt, bei der nahe
dem Innenumfang der Zylinderwand zwei feststehende Rohre münden, die durch eine
zentrische Öffnung in der einen Stirnwand der Bremstrommel nach außen führen. Durch
das eine Rohr wird unter Druck Kühlflüssigkeit zugeführt, die unter der Wirkung
der Zentrifugalkraft eine Flüssigkeitsringschicht am Innenumfang der Bremstrommel
bildet. Das andere Rohr dient als Schöpfrohr und entfernt erhitzte Kühlflüssigkeit
aus der Bremstrommel. Eine Pumpwirkung der bekannten Einrichtung ist nicht vorgesehen.
Außerdem ist die Bremstrommel an der einen Stirnseite offen, so daß sie für viele
Anwendungszwecke nicht brauchbar ist. Andererseits ist es bei Eisenbahn-Lamellenbremsen
bekannt, die Kühlflüssigkeit von einem inneren Ringraum durch die Lamellen in einen
radial weiter außenliegenden Ringraum strömen zu lassen und von dem äußeren Ringraum
durch ein Rohr zurück in einen Kühler zu führen. Dabei tritt eine Pumpwirkung auf.
Die Ausbildung des Kanalsystems mit den in einer Bohrung der Achse liegenden Zu-
und Ableitungen ist aufwendig. Ferner ist es auch bei hydraulischen Wandlern oder
Kupplungen bekannt, daß am radial innenliegenden Umfang der Pumpe Strömungsmittel
zugeführt und in einer Kammer am radial außenliegenden Umfang von einem Schöpfrohr
abgeschöpft wird.
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Ferner sind Bandbremsen für zwei Windentrommeln bekannt, die beide
am Innenumfang von einer Flüssigkeitsringschicht gekühlt werden. In der einen Trommel
ist eine Ringkammer vorgesehen, die mit Kühlflüssigkeit gespeist wird und aus der
die Kühlflüssigkeit unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgeschleudert wird.
Ferner gelangt Kühlflüssigkeit aus der Kammer über eine Leitung in die zweite Trommel
und von dort über ein Schöpfrohr zurück in die erste Trommel. Diese ist wiederum
seitlich offen ausgebildet, so daß ein Flüssigkeitskreislauf nicht stattfindet.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bremstrommel
der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß sie Teil eines Flüssigkeitskreislaufs
ist, wobei die Bremstrommel allseitig geschlossen ist, und die Kühlflüssigkeit in
zweckmäßiger Weise durch die in einem gemeinsamen Bauteil angeordnete Zu- und Ableitung
die Bremstrommel durchströmt. Ferner soll eine Pumpwirkung erzeugt werden. Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die radial innere Zylinderwand der
Ringkammer eine am Bremsträger befestigte, gegenüber den radialen Stirnwänden der
Ringkammer abgedichtete, den Flüssigkeitsein- und -auslaßkanal aufweisende Buchse
ist, wobei der Flüssigkeitseinlaßkanal am äußeren Umfang der Buchse in die Ringkammer
mündet, während die Flüssigkeit durch ein mit der Buchse fest verbundenes Schöpfrohr,
dessen Einlaß nahe am inneren Trommelumfang liegt, in den Auslaßkanal gelangt.
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Somit ist die Zu- und Ableitung in vorteilhafter Weise an der Buchse
angeordnet, die sich in axialer Richtung durch die Bremstrommel erstreckt und an
der die Bremstrommel bzw. deren Stirnwände drehbar gelagert ist. In der Buchse sind
auch der Einlaß-und Auslaßkanal angeordnet, so daß eine raumsparende Bauweise vermittelt
ist. Die Anordnung des Kühlflüssigkeitsauslaßkanals sowie des Schöpfrohres erzeugt
eine Pumpwirkung, die die Kühlflüssigkeit im Kreislauf im Umlauf hält.
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Nachstehend ist an Hand der Zeichnung die Erfindung näher erläutert.
In den F i g. 1 bis 3 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt
dargestellt.
In F i g. 1 ist die Bremstrommel aus den beiden Stirnwänden
15 und 21 sowie aus der am äußeren Umfang die beiden Stirnwände verbindenden Zylinderwand
28 gebildet. Das Bremselement 40a besteht aus dem Bremsband 41 und dem Bremsbelag
42 aus schlecht wärmeleitfähigem Werkstoff und wird von einer nicht dargestellten
gehäusefesten Vorrichtung gegen den Außenumfang der Zylinderwand 28, die vorzugsweise
aus einem sehr gut wärmeleitfähigem Werkstoff, wie reinem Kupfer, besteht, angepreßt.
Der Zusammenbau der Bremstrommel erfolgt über die Schrauben 29 und Stege 30 an der
Stirnwand 21. Die Zylinderwand 28 liegt in Nuten 22
und 23 der
Stirnwände. Zur Abdichtung der durch die beiden Stirnwände 21 und 15 sowie die Zylinderwand
28 gebildeten Ringkammer 31 dienen die Dichtungsringe 26 und 27. Die Zylinderwand
28 ist mit den Stirnwänden verzapft oder verzahnt.
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Eine nicht dargestellte Antriebswelle ist mittels der Keilnuten 17
mit der an der Stirnwand 15 angeformten Nabe 16 verbunden. Die Schrauben 18 dienen
zur Befestigung eines Kardangelenks. Die radial innere Begrenzung der Ringkammer
31 bildet die gehäusefeste Buchse 19, die an dem nicht dargestellten Bremsträger
befestigt ist und die Zuleitung 11 sowie die Ableitung 12 für die Kühlflüssigkeit
aufweist. Mittels der Lager 20 und 32, die auch zur Abdichtung der Ringkammer 31
dienen, ist die Bremstrommel auf der Buchse 19 drehbar angeordnet. Außerdem
ist zwischen der Nabe 16 und der Buchse 19 noch das Lager 20 a vorgesehen.
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Die Zuleitung 11 für die Kühlflüssigkeit mündet in einen Einlaßkanal
33, der in der Buchse 19 angeordnet ist. Der Einlaßkanal33 mündet am äußeren Umfang
der Buchse 19 in die Ringkammer 31. Auf der gegenüberliegenden Seite ist an der
Buchse 19 das Schöpfrohr 35 angeordnet, das sich nahe bis an den inneren Trommelumfang
erstreckt. Das Schöpfrohr 35 steht mit der Ableitung 12 für die Kühlflüssigkeit
über den in der Buchse 19 befindlichen Auslaßkanal34 in Verbindung. Die Zu- und
Ableitung ist mit einem Kühlflüssigkeitskreislauf, z. B. mit einem nicht dargestellten
Kühler verbunden. Die Flüssigkeit wird bei der Drehung der Bremstrommel aus dem
Einlaßkanal 33 in die Ringkammer 31 und nach außen auf den inneren Trommelumfang
geschleudert, so daß in diesem Bereich der Flüssigkeitsdruck wesentlich größer ist.
Dagegen wirkt an dem gehäusefesten Schöpfrohr 35 keine Zentrifugalkraft, so daß
beim Umlauf der Trommel die Flüssigkeit in das Schöpfrohr 35 und zur Ableitung 12
und damit zurück in den Kühler gelangt.
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Solange die Bremstrommel also umläuft, arbeitet sie als Pumpe und
treibt die Kühlflüssigkeit durch den Kreislauf. Wird eine Vergrößerung der Kühlflüssigkeitsmenge
gewünscht, so kann vor der Zuleitung 11 eine bekannte Pumpe angeordnet sein, die
gleichzeitig auch die Kühlflüssigkeit in das Kühlsystem einer Brennkraftmaschine
pumpt.
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Der Einlaß des Schöpfrohres 35 kann etwas gegen die Drehrichtung der
Bremstrommel geneigt sein, so daß die Flüssigkeit leichter eingeschöpft wird. Die
Stege 30, die gegenüber dem inneren Umfang der Zylinderwand 28 in einem Abstand
angeordnet sind, begünstigen die Ausbildung einer Flüssigkeitsringschicht, die zusammen
mit der Bremstrommel umläuft. Auch dadurch wird das Ausschöpfen von Flüssigkeit
durch das Schöpfrohr 35 begünstigt und damit die Pumpwirkung vergrößert. Andererseits
verliert zwar beim Bremsen die Bremstrommel an Geschwindigkeit, doch kann die Kühlflüssigkeit
infolge des Abstands zwischen der Zylinderwand 28 und der Stege 30 und infolge des
ihr innewohnenden Beharrungsvermögens gegenüber dem Innenumfang der Zylinderwand
28 strömen, so daß die Kühlung der Zylinderwand 28 auch bei geringeren Drehzahlen
aufrechterhalten ist.
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In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei
mit F i g. 1 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mit der Zuleitung 37 in Verbindung stehende
Einlaßkanal 33 in der mit dem Bremsträger fest verbundenen Buchse 19 angeordnet.
Der Einlaßkana133 mündet in die Ringnut 63. Gegenüber der Ringnut 63 sind an der
Stirnwand 15 in einem von dem äußeren Umfang der Buchse 19 geringen Abstand, der
durch die Bohrung 66 in der Stirnwand 15 bestimmt ist, mehrere Kanäle 67 angeordnet,
die durch die Wände 65 gebildet sind.
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In der Nähe der anderen Stirnwand 21 ist an der Buchse 19 mittels
der Schraube 69 ein Schöpfrohr 68 in Gestalt zweier zueinander parallel angeordneter
Scheiben 68 a und 68 b befestigt, das mehrere Kanäle 70 aufweist,
die über die Ringnut 64 in der Buchse 19 mit dem Auslaßkanal 34 und der Ableitung
38 in Verbindung stehen. Durch diese Anordnung wird die Kühlflüssigkeit durch den
Umlauf der Bremstrommel nicht nur durch den Kreislauf gepumpt, sondern erhält auch
eine Strömung in axialer Richtung am inneren Umfang der Zylinderwand 28 der Bremstrommel
zur Verbesserung der Kühlwirkung. Durch die Anordnung der Schöpfrohre in F i g.
1 und 2 kann in der Ringkammer 31 befindliche Luft oder Dampf, wenn die Ringkammer
nicht vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, in der Ringkammer nach oben steigen
und durch das Schöpfrohr ausgestoßen werden. Der obere Teil der Ringkammer ist somit
entlüftet. Das durch die Schöpfrohre 35 bzw. 68 auftretende Bremsmoment infolge
Flüssigkeitsreibung ist verhältnismäßig gering.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist die Buchse 4', deren
äußerer Teil hier als Gehäuse ausgebildet ist, mit Laschen 9' versehen und mittels
der Bolzen 10', der Bügel 7', der Bolzen 8' an dem Bremsträger 5' bzw. 6' befestigt.
In Bohrungen 14' bzw. 15 der Buchse 14' sitzen die Wälzlager 12' und 13' zur Lagerung
der Antriebswelle 11', die bei 17' mit der Antriebsmaschine und bei 16' mit dem
Kardangelenk und den hinteren Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs verbunden ist.
An dem Flansch 18' der Welle 11' ist mittels der Schrauben 20' die radiale Stirnwand
19' der Bremstrommel befestigt. Die Ringkammer 22', die über den Einlaßkanal 23'
mit der nicht dargestellten Zuleitung in Verbindung steht, mündet in einen Kanal
21'. An der Stirnwand 19' sind mittels der Schrauben 25' die andere Stirnwand 24'
und die Zylinderwand 26' befestigt, auf deren Außenumfang 29' eine Trommel 28' aus
sehr gut wärmeleitfähigem Metall, wie reinem Kupfer, angeordnet ist. Der innere
Umfang der Trommel 28' ist in axialer Richtung mit Zähnen versehen, so daß
Kanäle für die Kühlflüssigkeit entstehen. Die Enden 30' und 31' der Trommel 28'
sind mittels der Dichtringe 37' und 38' in den Nuten 39' und 40' gegenüber den Stirnwänden
19' und 24' abgedichtet. Zähne 34'
am Ende 32' der Trommel 28' greifen
in entsprechende Aussparungen 35' an einem mit der Stirnwand 19 verbundenen Ring
36'. Damit ist die Trommel 28' in Drehrichtung mit der Welle lest verbunden, während
sie sich in axialer Richtung bei der beim Bremser. auftretenden Erwärmung ausdeliren
bzw. zusammenziehen kann.. Vorzugsweise ist die Trommel 28' auf der Zylinderwand
26' aufgeschrumpft, so daß die Zähne unter Druck anliegen.
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Die Kühlflüssigkeit strömt unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
durch die Kanäle 21' in die Ringnut 41' und von dieser durch die von den Zähnen
der Trommel 28' gebildeten Kanälen in die Ringnut 42', die durch mehrere Öffnungen
43' mit der Kammer 27' verbunden ist. Aus der Kammer 27' gelangt die Flüssigkeit
durch die Einlaßöffnung 47' in das Schöpfrohr 48', das auf einem die Buchse 4' umgebenden
Ring 45' angeordnet ist, und durch den Kanal 49' in den Auslaßkanal44' in der Buchse
und von dort zu der Ableitung 50', die ähnlich der nicht dargestellten Zuleitung
ausgebildet ist. Die Einlaßöffnung 47' des Schöpfrohres 48' ist wiederum gegen den
Umfangssinn der Bremstrommel geöffnet.
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Zur Entlüftung des Inneren der Bremse ist das Schöpfrohr 48' oberhalb
der Welle 11' angeordnet, so daß Luft oder Dampf leichter austreten können. Die
Kanäle sind im wesentlichen vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Die Dichtungen
53' und 54' dienen zur Abdichtung des Kanalsystems gegenüber der Buchse 4'. Das
Bremselement besteht aus dem Bremsband 55' und dem Bremsbelag 56; der durch eine
nicht gezeigte Vorrichtung gegen die Außenfläche 28 a' der Trommel
28' gepreßt wird. Um bei gelöster Bremse das Bremsmoment, das von der Flüssigkeitsreibung
und von der Pumpwirkung herrührt und das die Antriebsleistung verkleinert, zu verringern,
kann die Ableitung 50' für die Kühlflüssigkeit mit einem nicht dargestellten Drosselventil
versehen werden, das bei gelöster Bremse die Ableitung 50' ganz oder nahezu abschließt.
Beim Auslösen der Bremsbetätigung wird das Drosselventil sofort voll geöffnet. Bei
gelöster Bremse aber kann infolge des Drosselventils die geringe Kühlflüssigkeitsmenge
in der Bremstrommel durch die Flüssigkeitsreibung allmählich verdampfen. Dies kann
durch ein temperaturabhängiges Ventil, das parallel zu dem Drosselventil angeordnet
ist, vermieden werden.
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Die radialen Kanäle 21' wirken ähnlich wie der Rotor einer Kreiselpumpe.
Zur Erzielung der Pumpwirkung reicht es aber auch aus, die Kühlflüssigkeit von der
Ringkammer 22' längs der Innenseite der Stirnwand 19' in die Nut 41.' zu leiten,
so daß sich die Kammer 27' bis zur Innenseite der Stirnwand 19' erstrecken kann.