DE2629211A1

DE2629211A1 - Hydraulische scheibenbremse

Info

Publication number: DE2629211A1
Application number: DE19762629211
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing Grad Naber
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1978-01-05
Also published as: FR2356843A1; DE2629211B2; FR2356843B3; DE2629211C3

Description

Dipl. Ing. Helmut Zoepke

Dipl. !.«?. Car! O. Zoepke Ref. 1327

Pate nta η walte
β München 5, Erhardtstraße β 3 29. Juni 1976

International Harvester Company mbH 262921

Hansastraße 2o
4o4o Neuß/Rhein

HYDRAULISCHE SCHEIBENBREMSE

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Scheibenbremse mit mindestens einer in einem Bremsengehäuse umlaufenden, auf einer abzubremsenden Welle drehfest sitzenden, axial verschiebbaren Bremsscheibe und mindestens einer durch eine Betätigungsvorrichtung axial auf die Bremsscheibe zu bewegbaren Druckscheibe, die nach jedem Bremsvorgang durch Federwirkung um das Maß eines Vorbestimmten Lüftspiels von der Bremsscheibe wieder zurückstellbar ist.

Bei in Ol laufenden Scheibenbremsen muß nach jedem Bremsvorgang wieder ein ausreichendes Lüftspiel zwischen der bzw. den Bremsscheiben und der bzw. den Druckscheiben erreicht werden, um unerwünschte Restmomente zu vermeiden. Bei naßlaufenden Scheibenbremsen mit hochviskosetn öl muß daher ein vergleichsweise großes ,Lüftspiel vorhanden sein. Das vergleichsweise große Lüftspiel er" fordert jedoch insgesamt größere Betätigungswege und damit eine⁵ größere Betätigungsenergie. Es hat sich herausgestellt', daß in solchen Fällen eine einwandfreie Bremswirkung ohne zusätzliche ^: Energie.nicht mehr erreicht werden kann. Man ist daher dazu übergegangen, in. solchen Fällen die Scheibenbremsen mit Bremskraftverstärkern auszurüsten. Diese mit Fremdenenergie betxLebenen, viel Einbauraum beanspruchenden Bremskraftverstärker sind aber steuertechnisch und somit kostenmäßig recht aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Scheibenbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei extrem ungünstigen Betriebsbedingungen mit vergleichsweise> großem Lüftspiel ohne Fremdenergie ein einwandfreies Abbremsen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein auf der

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dem Bremsengehäuse zugewandten Seite der Druckscheibe angeordnetes und mit dieser drehfest verbundenes Abstützelement mit zwischen diesem und der zugewandten Seite des Gehäuses angeordneten rampenartigen Ausnehmungen und damit zusammenwirkenden Wälzkörpern erreicht. Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer naßlaufenden Scheibenbremse mit Servo-Wirkung, die sich durch einen vergleichsweise günstigen Bauaufwand und geringen Raumbedarf auszeichnet. Das Abstützelement hat dabei eine Doppelfunktion zu erfüllen, nämlich einmal die Reaktionskraft am Bremsgehäuse abzustützen und zum anderen die Servo-Aktionskraft zusätzlich zu der Bremsbetätigungskraft zu bewirken. Die Scheibenbremse nach der Erfindung ermöglicht trotz eines vergleichsweise großen Lüftspiels, wie es insbesondere bei Verwendung von hochviskosem öl unbedingt zur Vermeidung von Restmomenten erforderlich ist, aufgrund der Anordnung des Abstützelementes und der Wälzkörper zwischen der Druckscheibe und dem Bremsengehäuse und der dadurch erzeugten Servowirkung eine vergleichsweise niedrige Gesamtübersetzung und somit verhältnismäßig geringe Pedalwege, ohne daß eine zusätzliche Fremdenergie erforderlich ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Äbstützelement als an der Druckscheibe befestigte Bolzen ausgebildet, in deren verdickt ausgebildetem Kopf je eine der rampenartigen Ausnehmungen angeordnet ist. Auf diese Weise benötigt man für die Scheibenbremse nach der Erfindung nicht nur wenig Raum, sondern sie läßt sich auch sehr einfach montieren. Die Anzahl der Bolzen und damit der Wälzkörper richtet sich nach der Größe der Scheibenbremse.

Vorzugsweise sind die Bolzen mit ihrem Schaftteil in über den Umfang verteilt angeordneten axialen Bohrungen der Druckscheibe eingesetzt.

Von besonderem Vorteil für die Erfindung ist es, wenn die Bolzen sich mit ihrem Schaftteil durch mindestens zwei zwischen sich eine Bremsscheibe einschließenden Druckscheiben erstrecken. Auf diese Weise sind die Druckscheiben über die Bolzen miteinander gekoppelt. 709881/0288

Zur Erzielung der Federwirkung können mehrere über den Umfang der Druckscheiben verteilt angeordnete Druckfedern vorhanden sein, die sich jeweils mit ihrem einen Ende in Ausnehmungen der Druckscheibe und mit ihrem anderen Ende ortsfest, beispielsweise an einem Zwischenflansch eines Getriebes abstützen.

Im Falle der Verwendung von mehreren Druckscheiben können sich die Druckfedern durch Bohrungen der weiteren Druckscheiben erstrecken .

Vorzugsweise liegen die Bohrungen für die Bolzen und die Bohrungen für die Druckfedern versetzt zueinander.

Zwecks übertragung einwandfreier Kräfte sind die mit den Ausnehmungen in den Bolzen zusammenwirkenden Wälzlager als Kugeln ausgebildet, die vorzugsweise in kalottenartigen Ausnehmungen des Bremsengehäuses gelagert sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispxel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine hydraulische

Scheibenbremse nach der Erfindung und ' Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. *

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist zwischen einem Getriebegehäuse 1, und einem Zwischenflansch 2 ein Bremsengehäuse 3 angeordnet. Xn dem Bremsengehäuse 3 ist eine Welle 4 drehbar gelagert. Auf einer Keilverzahnung 5 der Welle 4 sind Bremsscheiben 6 drehfest angeordnet, jedoch axial verstellbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Bremsscheiben 6 vorhanden, wobei die eine Bremsscheibe 6 dem Zwischenflansch 2 zugewandt ist, während sich beiderseits der anderen Bremsscheibe 6 je eine Druckscheibe 7 und erstreckt. In radialer Richtung erstrecken sich die Druckscheiben 7 und 8 über die Bremsscheiben 6 hinaus. Auf der der Bremsscheibe 6 gegenüberliegenden Seite der einen Druckscheibe 8 ist ein Betätigungskolben 9 angeordnet, der in einer Druckkammer 11 liegt, die über eine nicht dargestellte Leitung von einer gleichfalls

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nicht dargestellten Druckflüssigkeitsquelle mit Druckflüssigkeit gespeist und dadurch der Betätigungskolben 9 beaufschlagt werden kann. An der Innenseite des Betätigungskolbens 9 ist eine Nachstelleinrichtung 12 angeordnet, die sicherstellt, daß selbst bei Verschleiß an den Bremsscheiben 6 stets ein gleichbleibendes Lüftspiel, d.h. ein gleichbleibender Abstand zwischen den Bremsscheiben 6 und den Druckscheiben 7 und 8 aufrechterhalten wird. In den äußeren Randteilen der Druckscheiben 7, 8 sind, wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, Bohrungen 13, 14 angeordnet, durch die sich jeweils der Schaftteil 15 von Bolzen 16 erstreckt, deren verdickt ausgebildete Köpfe 17 auf der Außenseite der einen Druckscheibe 8 angeordnet sind. In den Köpfen 17 der Bolzen 16 sind rampenartige bzw. kegelförmige Ausnehmungen 18 angeordnet, in denen als Kugeln ausgebildete Wälzlager 19 gelagert sind, die sich ihrerseits in kalottenartigen Ausnehmungen 21 im Bremsengehäuse 3 abstützen. Die Druckscheibe 7 besitzt versetzt zu den Ausnehmungen 13, 14 liegende Bohrungen 22 und die Druckscheibe 8 und der Zwischenflansch 2 entsprechende Sackbohrungen 23 und 24. Durch die Bohrungen 22 der Druckscheibe 7 erstreckt sich jeweils eine Druckfeder 25, die sich mit ihren Enden in den Sackbohrungen 23, 24 der zweiten Druckscheibe 7 und des Zwischenflanschs 2 abstützt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Scheibenbremse ist wie folgt:

Es sei angenommen, daß sich die Welle 4 im Uhrzeigersinn dreht. Hierdurch werden die Bremsscheiben 6 umlaufend angetrieben. Zum Abbremsen wird der Druckraum 11 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so daß der Betätigungskolben 9 gemäß Fig. 1 nach links verschoben wird. Dadurch werden die Druckscheibe 8 und über die mittlere Bremsscheibe 6 auch die weitere Druckscheibe 7 und damit die andere Bremsscheibe 6 nach links in Richtung auf den Zwischenflansch 2 zu bewegt. Aufgrund des Ineinandergreifens der einzelnen Scheiben erfolgt in bekannter Weise das Abbremsen. Schon zu Beginn des Abbremsens haben die Druckscheiben 7, 8 aufgrund ihrer geringen Anlage an den Bremsscheiben 6 die Tendenz, sich in Drehrichtung mitzudrehen. Beim Abbremsvorgang wird die Bremsreaktionskraft über die Bolzen 16 und die Kugeln 19 an das Bremsengehäuse

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abgegeben, d.h. die Bremskraft wird abgestützt. Gleichzeitig wird dabei aufgrund der relativen Verschiebung der Ausnehmungen 18 in den Köpfen 17 der Bolzen 16 gegenüber den Kugeln 19 nach demsogenannten Kugelauflaufprinzip eine selbstverstärkte Aktionskraft zur Erzielung einer Servowirkung auf die Bolzen 16 ausgeübt, da diese durch die Relativbewegung und die dadurch bedingte Axialbewegung nach links bewegt werden. Dabei werden die Druckfedern 25 zusammengedrückt. Die Relativbewegung ist so gering, daß die Gesamtfunktion der Scheibenbremse nicht beeinträchtigt wird.

Nach dem Abbremsen, d.h. wenn der Druck aus dem Druckraum 11 abgelassen wird, kehrt der Betätigungskolben 9 und damit auch die Brems- und Druckscheiben unter der Wirkung der Druckfedern 25 wieder in ihre Ausgangslage zurück, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Wenn das Element zum Koppeln der Druckscheiben und die rampenartigen Ausnehmungen 18 mit den Kugeln 19 in radialer Richtung versetzt zueinanderliegen, nämlich die Ausnehmungen mit den Kugeln vergleichsweise weit nach innen, gibt dies die Möglichkeit die Servowirkung beträchtlich zu erhöhen.

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung lassen sich bei üblichen Winkeln der rampenartigen Ausnehmungen 18b einer naßlaufenden Scheibenbremse Selbstverstärkungsfaktoren in der Größenordnung 1.5 bis 2 erreichen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur auf das dargestellte Ausfuhrungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Rahmen der Ansprüche auch Abänderungen zuläßt. So braucht das Abstützelement nicht unbedingt als in Bohrungen der Druckscheiben eingesetzte Bolzen ausgebildet zu sein, vielmehr könnte es grundsätzlich auch als flacher Ring ausgebildet sein, der in geeigneter Weise an der einen Außenseite der Druckscheibe befestigt, beispielsweise angeschraubt ist und mit den rampenartigen Ausnehmungen zum Zusammenwirken mit den Kugeln versehen ist. Auch

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wäre es grundsätzlich möglich, die Bolzen einstückig mit der einen Druckscheibe auszubilden, beispielsweise in Gestalt von beidseitig axial vorstehenden Zapfen, auf deren einen Seite dann die kegelförmigen Ausnehmungen zum Zusammenwirken mit den Kugeln und auf der anderen Seite ein stiftartiges Stück zum Eingreifen in die benachbarte Druckscheibe vorhanden wäre. Schließlich braucht die Scheibenbremse auch nicht hydraulisch betätigt zu werden, vielmehr wäre grundsätzlich auch eine mechanische Betätigung denkbar. Auch ist die Erfindung schließlich nicht auf die Anwendung von zwei Druckscheiben und Bremsscheiben beschränkt, sondern das Prinzip kann auch bei noch mehr Scheiben angewandt werden.

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Leerseite

Claims

Ref. 1327 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydraulische Scheibenbremse mit mindestens einer in einem Bremsengehäuse umlaufenden, auf einer abzubremsenden Welle drehfest sitzenden, axial verschiebbaren Bremsscheibe und mindestens einer durch eine Betätigungsvorrichtung axial auf die Bremsscheibe zu bewegbaren Druckscheibe, die nach jedem Bremsvorgang durch Federwirkung um das Maß eines vorbestimmten Lüftspiels von der Bremsscheibe wieder zurückstellbar ist, gekennzeichnet durch ein auf der dem Bremsengehäuse (3) zugeordneten Seite der Druckscheibe (8) angeordnetes und mit dieser drehfest verbundenes Abstützelement (16) mit zwischen diesem und der zugewandten Seite des Bremsgehäuses (3) ange~ ordneten rampenartigen Ausnehmungen (18) und damit zusammenwirkenden Wälzkörpern (19).

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement als an der Druckscheibe (8) befestigte Bolzen (16) ausgebildet ist, in deren verdickt ausgebildetem Kopf (17) je eine der rampenartigen Ausnehmungen (18) angeordnet ist.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (16) mit ihrem Schaftteil (15) in über den Umfang verteilt angeordneten axialen Bohrungen (14) der Druckscheibe (8) eingesetzt sind.

4. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bolzen (16) mit ihrem Schaftteil (15) durch mindestens zwei zwischen sich eine Bremsscheibe (6) erschließenden Druckscheiben (13,14) erstrecken.

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- sr-

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5. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen der Federwirkung mehrere über den Umfang der Druckscheiben (7,8) verteilt angeordnete Druckfedern (25) vorhanden sind_r die sich mit ihrem einen Ende in Ausnehmungen (23) der Druckscheibe (8) und mit ihrem anderen Ende ortsfest abstützen.

6. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckfedern (25) durch Bohrungen (22) der weiteren Druckscheibe (7) bzw. Druckscheiben erstrecken.

7. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13,14) für die Bolzen (16) und die Bohrungen (22) für die Druckfedern (25) versetzt zueinanderliegen.

8. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Ausnehmungen (18) in den Bolzen (16) zusammenwirkenden Wälzlager (19) als Kugeln ausgebildet sind.

9. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (19) in kalottenartigen

^: Ausnehmungen (21) des Bremsengehäuses (3) gelagert sind.

10. Scheibenbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Koppeln der Druckscheiben (7,8) und die rampenartigen Ausnehmungen (18) mit den Kugeln (19) in radialer Richtung versetzt zueinanderliegen .

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