DE1425395A1

DE1425395A1 - Betaetigungseinrichtung mit druckmittelbeaufschlagtem Kolben zum Anziehen einer Bandbremse,insbesondere in Verbindung mit Planetengetrieben

Info

Publication number: DE1425395A1
Application number: DE19631425395
Authority: DE
Inventors: Fritz Haeussler; Thomas Dipl-Ing L
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1963-11-02
Filing date: 1963-11-02
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1077764A

Description

Betätigungseinrichtung mit druckmittelbeaufschlagtem Kolben zum Anziehen einer Bandbremse, insbesondere in Verbindün& mit Planetengetrieben Bandbremsen werden vielfach durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben betätigt, zumal sich diese Bedienungsart fUr Fernsteuerungen gut eignet. Hierbei ist jedoch in vielen Fällen das verhältnismäßig harte Greifen der Bandbremsen nachteilig, insbesondere dann, wenn sie in Verbindung mit Planetengetrieben als Gangschaltbremsen dienen und dann ein ruckartiges Umschalten sowie Stöße und Uberlastungen in der KrgftUbertragimg verursachen.

gegengesetzte negative Drehrichtung - sofern in dieser ebenfalls gebremst werden soll - eine ausreichend hohe Bremskraft. Daß bei der letztgenannten Drehr#chtung der Abbremsvorgang etwas länger dauert als bei der positiven Drehrichtung,'is#t meist belanglos, zumal die negative Drehrichtung seltener vorkommt oder gar nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Da der Druckmittelzufluß zu dem ersten Kolben ungedrosselt erfolgen kann und gerade dieser die Hauptsynchronisierarbeit leistet, ist außerdem das Arbeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung ziemlich unempfindlich gegenüber den Temperatur- und ViskositXtseinflüssen der DruckflUssigkeit., wie z.B. Öl.
Bei einer zweiten AusfUhrungsform der Erfindung erfolgt der Druckmittelzufluß zum zweiten Kolben über ein in Zuströmrichtung sich öffnendes Überdruckventil. Hierbei ist es außerdem zweckmäßig, wenn der Zufluß zum zweiten Kolben vom Druckraum des ersten Kolbens aus über dieses Überdruckventil erfolgt. Bei einem Bremsbefehl füllt sich dann zuerst nur der Druckraum des ersten Kolbens. Erst wenn dort ein mittlerer Druck erreicht ist - beispielsweise von 4 bis 5 atU.,der natürlich geringer sein muß als der maximal mögliche Druckmittel-Höchstdruck von z.B. 6 atU -., so öffnet sich das Uberdruck,vontill, so daß erst dann die FUllung des Druckraumes am zweiten Kolben beginnt. AUf diese Weise wird bei letzterem Dieb maxi. -male Kolbenkraft ebenfalls erst mit-zeitlicher Verzögerung gegen-Uber dem ersten Kolben erreicht.

beispielsweise erst von einer bestimmten Zwischenstellung des ersten Kolbens an oder aber erst In dessen Bremsendstellung die Druckmittelzufuhr zum zweiten Kolben ganz oder nach und nach freigegeben werden, wodurch sich das Wirksamwerden dieses Kolbens ebenfalls verzögern läßt.
Zum Ausschalten der Bandbremse wird die Druckmittel-Zufuhrleitung etwa mittels eines Dreiwegventils von der Druckmittelquelle getrennt und anschließend mit einem überdrucklosen-Raum, z.B. mit einem Ölsumpf, verbunden" in den dann das Druckmittel aus dem Diuckraum des ersten Kolbens ohne Drosselung und schnell abfließen kann. Ein Druckmittelabfluß aus dem Druckraum des zweiten Kolbens ist aber infolge der obengenannten Drosselstelie in der Zuführleitung (Ausführungsvariante 1) oder wegen des Überdruckventil-s bzw. der besonderen Steuerung der Zuführleitung (Varianten2 und 3) nur langsam oder gar nur teilweise möglich. Zur Vermeidung dieses Mangels wird daher*der dem zweiten Kolben zugeordnete Druckraum über ein zur Druckmittel-Zuführleitung hin-sich öffnendes Rückschlag.-ventil--mit dieser Leitung verbunden. Sobald dann aufgrund eines Schaltbefehls zum Lösen der Bremse die Druckmittel-Zuführleitung drucklos ist, öffnet-sich dieses Rückschlagventil selbsttätig und ermöglicht ein schnelles und vollständiges Entleeren auch des Druckraumes am zweiten Kolben. Bei den üblichen Bandbremsenaus-fUhrungen gilt-überschläglich, daß zum Erreichen gleicher Bremsmomente in beiden Drehrichtungen eine etwa doppelt so große Betätigungskraft-für die negative Drehrichtung erforderlich ist als wie für die positive-Drehrichtung. Aufgrund dessen besteht bei derartigen Bandbremsen eine günstige Ausführungsform. darin, daß der erste Kolben einen kleineren wirksamen Kolbenquerschnitt aufweist als der zweite Kolben. Diese Dimensionierung kommt nämlich der Forderung entgegen, daß die volle Kraft des ersten Kolbens gerade eben zum Synchronisieren der Bremse bei positiver Drehrichtung ausreicht und somit ein besonders weiches und stoßfreies Schalten ergibt., Erst der nach dem ersten 'Kolben wirksam werdende zweite Kolben erzeugt dann zusätzlich die Haltekraft für die positive und auch für -die negative Drehrichtung und gewährleistet somit die erforderliche Sicherheit gegen ein Durchrutschen des Bremsbandes bei bereits eingeschalteter Bremse. Um eine möglichst einfache Konstruktion zu erhalten, wird schließlich vorgeschlagen, beide Kolben axial hintereinander anzuordnen und vorzugsweise in einem gemeinsamen Zylinder unterzubringen. Außerdem eme:pfiehlt sich hierbei eine Ausbildung und Anordnung der Kolben und Kolbenstangen#.-.. bei der die Kraft eines der Kolben Uber den anderen Kolben auf das Bremsband übertragen wird. Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Drosselstelle (gemäß AusfUhrungsvariante 1) bzw. das Überdruckventil (Variante 2) oder/und das Rückschlagventil in der Kolbenstange eines der Kolben angeordnet sind.
Nachstehend sei die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter AustUhrungsbeispiele näher erläutert. Hierbei stellen dar: Fig. 1 einen Teil einer Bandbremse mit zwei Beitätigungskolben und gedrosselter Ölzuführung -zum zweiten Kolben, Fig. la einen Ausschnitt aus Fig. 1 in-vergrößerter Darstellung, Fig. 2 bis 4 Diagramme fUr das Anwachsen der zugehörigen Kolbenkräfte in Abhängigkeit von der Zeit und Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante für die beiden Betätigungskolben, wobei die DruckmittelzufUhrleitung zum zweiten Kolben ein gesteuertes Überdruckventil aufweist. Gemäß Fig. 1 läßt sich die Bremstrommel 1 durch das Bremsband 2'festbremsen. Dessen eirzEncle liegt an dem ortsfesten Widerlager 3 an, während das andere Bremsbandende mittels der Kolbenstange 4 durch zwei in einem gemeinsamen Zylinder 5 axial hintereinander angeordnete Kolben 6 und 7 zum Bremsen bzw. Lösen der Bremse hin und her bewegt werden kann. Der unterste Kolben 6, der dem "ersten Kolben" der obenstehenden Ausführungen entspricht, grenzt an den Druckraum 8 und erhält bei einem Bremsbefehl das Druckmittel unmittelbar und ungedresselt durch die Druckmittel-ZufUhrleitung g. Der Druckraum 10 des zweiten Kolbens 7 bleibt dagegen vorerst noch unbeaufschlagt. Zwar werden beide Kolben 6 und 7 in Schließrichtung-bewegt, weil der obere Kolben 7 dabei vor dem-unteren Kolben hergeschoben-wird und der unbeaufschlagte sich vergrößernde Druckraum 10 des oberen Kolbens Luft durch den zwischen der Kolbenstange 14 und der Bohrung in dem Zwischenboden des Gehäuses 5 befindlichen Fassungsspalt einschnüffeln kann..Aus diesem Grunde ist der unter dem Zwischenboden und über dem Kolben 6 befindliche Raum mit der Atmosphäre verbunden. Dieser Passuhgsspalt hat; die Wirkung eines Rückschlagventils, da-er zwar Luft herein und auch wieder heraus*läßt, jedoch für Öl einen sehr hohen Durchlaß- und Strömuhgswiderstand darstellt. Erst nachdem durch den Kolben 6 das Bremsband zur Anlage gekommen ist und beide Kolben stillstehen, kann ein gedrosselter Druckmittelstrom durch die Bohrungen 11,12 und 13 In der Kolbenstange 14 und über die Drosselstelle 15 an dem später erläuterten Überdruckventil 16 (s_. hierzu die vergrößerte Darstellung der Fig. la) in den Druckraum 10 gelangen. Infolgedessen wird die volle Betätigimgskraft zuerst an dem Kolben 6 und erstnach der Anlage des Bremsbandes 2 an der Trommel 1 auch an dem zweiten Kolben 7 erreicht. Der wirksame Querschnitt des Kolbens 6 ist kle#iner als der des zweiten Kolbens 7 und so bemessen, daß er eine gerade zum Synchronisieren der Bremse bei der bevorzugten positiven Drehrichtung 17 ausreichende Bremskraft erzeugt. Bei dieser Drehrichtung wirkt somit der erst später wirksam werdende zweite Kolben lediglich zur Erzeugung einer genügend großen Haltekraft, während das eigentliche Abbremsen (synchronisieren) in der positiven Drehrichtung unter der Wirkung des ersten Kolbens weich und stoßfrei und mit geringem Verschleiß vor sich geht.
Falls sich die Bremstrommel 1 in der negativen Drehrichtung 18 dreht, ist zum Erzielen eines gleichgroßen Bremsmomentes eine gegenüber der positiven Drehrichtung erheblich größere Betätigungskraft an der Kolbenstange 4 erforderlich. Die Kolbenquerschnitte sind nun so bemessen, daß beide Kolben zusammen eine genügend große Kraft erzeugen, um auch bei dieser Drehrichtung 18 mit Sicherheit das benötigte Bremsmoment zu erzeugen.
Zum Lösen der Bandbremse wird die Druckmittel-Zuführlei-tung 9 von der hier nicht dargestellten Druckmittelqüelle getrennt und mit einem drucklosen Sammelraum, z.B. mit einem Ölsumpf, verbunden. Unter der Wirkung der Rückholfeder 19 bewegen sich hierbei beide Kolben 6 und 7 in ihre untere Endstellung zurück, wobei sich der Druckraum 8 des ersten Kolbens unmittelbar über die Leitung 9 entleert. Das in dem oberen Druckraum 10 befindliche Druckmittel kann Über die Bohrungen 13,12, das dtanh selbsttätig- sich öffnende-Rückschlagventil 16 (mit zugehöriger Druckfeder, 20), die weitere-Bohrung 11, den unteren Druckraum 8 sowie über die Leitung 9: eht-' weichen. Da das Rückschlagventil 16 sofort anspricht und einen großen Querschnitt -freigibt, erfolgt das Lösen der Breimse schnell und ohne Verzögerung. Die Figuren 2 bis 4 zeigen in Diagrammform und in Abhäng;igkeit von der Zeit t den Verlauf der Kräfte der beiden Kolben 6 und 7 beim Einschalten der Bremse. Als Ordinaten sind in Fig.'g nur die Kräfte F 1 des Kolbens 6 allein aufg'etragen, in Fig. 3 nur die.Kräfte P 2 des Kolbens 7 und in Fig. 4 die Summen beider Kräfte e,.und p2' wobei letztere die auf das Bremsband wirkende resultierende Kraft darstellen. Nachdem bei dem Zeitpunkt t = o der Schaltbefehl gegeben wurde, steigt gemäß Flg. 2 die Kolbenkraft Pl innerhalb der Zeitspanne t 1 bis auf seinen vollen Wert an und bewirkt bei positiver Drehrichtung bereits die Synchronisierung der Bremse. In dem Druckraum 10 des zweiten Kolbens 7 herrscht während dieser Zeit noch kein Überdrucke sondern u.U. sogar ein geringer Unterdruck (Sog)i da nämlich infolge der Drosselstelle 15 in der DruckmittelzufUhrleitung nicht so viel Flüssigkeit zuströmen kann, wie der Vergrößerung des Druckraumes 10 zufolge der Kolbenbewegung entspricht. Erst von dem Zeitpunkt t2 an baut sich auch in dem zweiten Druckraum 10 langsam ein Überdruck auf, der entsprechend der Bemessung der Drosselstelle 15 erst in dem Zeitpunkt t 3 seinen Höchstwert'erreicht. Erst jetzt wird daher das Bremsband 2 mit der größten Kraft P 1 max. plus P 2 max. angezogen.. s.Fig. 4. Vergleichsweise sind in Fig. 4 auch die kleinste zum Synchronisieren der :ßremse bei positiver Drehr Ichtung erforderliche Kraft P s sowie die bei negativer Drehrichtung erforderliche Mindestkraft PN eingetragen. Dadurch, daß die Zeitpunkte t 1 und t 3- erheblich auseinanderliegen, wird ein weiches und stoßfreies Schalten der Bremse erreicht.
Fig. 5 zeigt die beiden Kolben und Zylinder einer anderen AusfUhrungsform der Erfindung. Der "erste" Kolben 21 ist in diesem Falle oberhalb des zweiten Kolbens 22 angeordnet, und sein Druckraum 23 erhält-das Druckmittel ungedrosselt über die Druckmittel-ZufUhrleitung 24,25. Erst wenn in diesem Druckraum 2,3 ein etwas un-, terhalb des maximalen Wertes liegender Druck erreicht ist - beispielsweise ein Druck von 4-5 atü unter der Annahme eines maximalen Druckes von 6 atü -1 öffnet sich das Überdruckventil 26 (mit Druckfeder 27).. so daß erst dann der Druckmittelzufluß zum Druckraum 28 des zweiten Kolbens 22 frei ist, und zwar über die-Bohrungen 29,30 und 31 in der Kolbenstange 32 dieses Kolbens, Auf diese Weise wird ebenfalls erreicht, daß der zweite Kolben 22 erst eine.kurze Zeitspanne später seine volle Kölbenkraft erreicht als der Kolben 21. Damit sich in dem zweiten Druckraum 28 mit Sicherheit der volle Druck aufbauen kann, ist hier noch eine Steuerung für - das überdruckventil 26 vorgesehen. Bevor nämlich der Kolben 22 seine oberste Endstellung erreichtg stößt die Steuerstange 33 am oberen Kolben an und hebt den kugligen Ventilkörper des Uberdruckventils 26 soweit von seinem Sitz ab, daß dieses Ventil vollkommen geöffnet ist und einen drosselungsfreien Durchfluß gestattet.
Mit 34 und 35 sihd die Rückholfedern der beiden Kolben bezeichnet. Das RUckschlagventil 36 mit Druckfeder 37 entspricht ferner in seiner Wirkungsweise dem Ptückschlagventil 16 nach Fig. 1 und ermöglicht ein schnelles Lösen der Bremsene

Claims

Patentansprüche: Betätigungseinrichtung mit. druckmittelbeaufschlagtem Kolben zum Anziehen einer Bandbremse, insbesondere In Verbindung mit Planetengetrieben für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch die Anordnung von zwei Kolben (6,7 bzw. 21,22) und ferner dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bremsbefehl der Druckmittelzufluß (9,8,11-13 bzw. 24,25,2:5, 29-31) zu den beiden Kolben derart gesteuert ist, daß die volle Kolbenkraft zunächst nur an dem einen Kolben (6;' 21; hier erster Kolben genannt) und"an dem zweiten Kolben (7.# 22) erst eine kurze Zeitspanne danach erreicht wird.
2. Einrichtung nach Anspruch l,'dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzufluß (9,8, 11-13) zum zweiten Kolben (7) gegenüber dem Druckmittelzufluß (9) zum ersten Kolben (6) gedrosselt ist (Drosseisteile 15 in Fig. 1, la). - 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2.-dadurch gekennzeichnet" daß 'der Druckmittelzufluß (24,025..23$- 29-31) zum zweiten Kolben (221 über ein in Zuströmrichtung sich öffnendes Übeirdruck:ventil (26) erfolgt (Fig.5). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzufluß (24$25s23 29-31) zum zweiten Kolben (22) vom Druckraum (23) des ersten Kolbens (21) aus über das Überdruck-_ ventil (26) erfolgt (Fig. 5). 5. Einrichtung nach Angpruch .3 oder 4,dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (26) in Abhängigkeit von der Bewegung des zweiten Kolbens (22) gesteuert wird, derart, daß es kurz vor Erreichen der Brems-Endstellung den zweiten Kolbens (22)-seine vollkommen geöffnete Lage einnimmt (Fig.5). 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzufluß zum zweiten Kolben in Abhängigk-eit von der Bewegung des ersten Kölbens#gesteuert ist. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch'.zekennzeichnet, daß der dem zweiten Folben,(7; 22) zugeordnete Druckraum (10; 28) mit. einem zur Druakmittel-Zuführleitung (g; 24) hin sich öffnenden Rückschlagventil (Entlastungsventil 163& 36) mit dieser Leitung (g; 24) in Verbindung'steht. 8 Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 7.,dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (0 einen kleineren wirksamen Kolbenquerschnitt aufweist als der zweite Kolben (7) (Fig.1). Einrichtung nach einerr, der#Ansprüche 1 bis 8., dadurch gekenn-,zeichnet, daß beide Kolben (6,7; 21.22) azial hintereinander angeordnet und vorzugsweise in einem gemeinsamen Zylinder (5) untergebracht sind; 10-. Einrichtung nach Anspruoh 9., gekennzeichnet durch eine derartige ,Anordnung und Ausbildung der Kolben (6"7.u" 21,22) und Kolbenetangen (14,932), daß- die Kraft-eines der Kolben (6 bzw. 22) über den anderen Kolben (7 bzw.21) auf das Brtmaband (2) übertragen wird. 11. Einrichtung nach einem der AnsprUche 2 bis 5 oder 7,dadurchgekennzeichnet, daß die Drosselstelle (15) bzw.das Überdruckventil (26) oder/und das Rückschlagventil (16; 36) in der Kolbenstange (14; 32) eines der Kolben (6; 2,2) angeordnet sind.