DE2847292A1

DE2847292A1 - Reibungsbremse

Info

Publication number: DE2847292A1
Application number: DE19782847292
Authority: DE
Inventors: Peter Stanhope Winckler
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1979-05-03
Also published as: ES474688A1; IT1099893B; FR2407397B3; GB2009342B; GB2009342A; IT7829312A0; CA1084424A; SE7811310L; JPS5472364A; FR2407397A1

Description

EATON CORPORATION, IQO Erieview Plaza, Cleveland,

Ohio 44114 (USA)

Reibungsbremse

Die Erfindung betrifft eine Reibungsbremse mit einem nichtumlaufend gehaltenen Gehäuse in dem eine Eintriebswelle drehbar gelagert ist, auf welcher drehfest ein ringförmiger Satz umlaufender Reibscheiben miteinander jeweils gegenüberliegenden Reibflächen angeordnet ist, zwischen dessen Reibscheiben die auf gegenüberliegenden Seiten Reibflächen tragenden Reibscheiben eines drehfest mit dem Gehäuse verbundenen,ringförmigen Reibscheibensatzes greifen, wobei die Reibflächen der Reibscheiben der beiden Sätze durch eine Betätigungsvorrichtung, unter drehfester Verriegelung der Eintriebewelle gegen das Gehäuse, wahlweise aneinander pressbar sind.

Flüssigkeitsgekühlte Reibungsbremsen dieser Art sind zum Einsatz in feststehenden und beweglichen Geräten geeignet. Eine solche Bremse ist beispielsweise für ein Landfahrzeug bestimmt und dazu eingerichtet, bei diesem Fahrzeug als Verzögerungseinrichtung zu wirken.

Einige der wesentlichen Probleme derartiger Bremsen liegen in der gleichmäßigen Kühlung der Reibscheiben durch die Kühlflüssigkeit und in dem Verlustenenergieverbrauch der Bremsvorrichtung im unbetätigten Zustand. Aus einer Reihe von ÜS-PSen (US-PS 2 968 368, 2 928 504, 3 094 194, 3 033 329) sind Vorschläge in dem Sinne zu entnehmen,

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daß eine gleichmäßigere Kühlung der Reibscheiben dadurch erzielt werden kann, daß die Kühlflüssigkeit radial nach innen über die Reibscheiben strömen lassen wird. Alle diese aus diesen Druckschriften bekannten Bremsvorrichtungen weisen aber Merkmale auf, die einen verhältnismäßig großen direkten oder indirekten Verlustenergieverbrauch durch die Bremsvorrichtung bedingen .

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine flüssigkeitsgekühlte Reibungsbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die lediglich einen kleinen Verlustenergieverbrauch aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Reibungsbremse gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Teil des feststehenden Gehäuses ein den Außenumfang der beiden Reibscheibensätze umschließender Kanal begrenzt ist, über den unter Druck stehende Kühlflüssigkeit dem Außenumfang der Reibscheiben der beiden Sätze zuleitbar ist und daß die Kühlflüssigkeit zwischen den feststehenden und den umlaufenden Reibscheiben über Kanäle radial nach innen leitbar ist, welche einerseits durch die glatt ausgebildeten Reibflächen der umlaufenden Reibscheiben und andererseits durch in den Reibflächen der feststehenden Reibscheiben ausgebildeten Nuten begrenzt sind.

Der direkte oder indirekte Verlustenergieverbrauch dieser Bremse ist deshalb auf ein Minimum reduziert, weil die in dem Kanal des nichtumlaufenden Gehäuses und in den Nuten der feststehenden Reibscheiben enthaltene Kühlflüssigkeit keiner zentrifugalen Pumpwirkung durch das Gehäuse oder die Nuten ausgesetzt ist, durch welche ein unmittelbarer Verlustenergieverbrauch durch die Brems-

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Vorrichtung selbst und ein mittelbarer Energieverbrauch dadurch bedingt wären, daß die Kühlflüssigkeitsversorgungspumpe mit einem höheren Druck arbeiten müßte, um der Zentrifugalpumpenwirkung zu entgegnen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reibungsbremse gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt, entsprechend der Linie 1-1 der Fig. 2 in einer Seitenansicht und

Fig. 2 die Reibungsbremse nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 2-2 der Fig. 1 in einer Seitenansicht und teilweise aufgeschnitten.

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In der Zeichnung ist eine Bremsvorrichtung 10 dargestellt, die zwischen einem nicht dargestellten Getriebeausgang und einer Antriebs- oder Kardanwelle der Antriebsachse eines Landfahrzeuges angeordnet werden kann. Die Bremsvorrichtung 10 weist eine Antriebswellengruppe 12 auf, die eine durchgehende Welle 13 und einen kegeligen Eintriebszahnkranz 13a enthält. Außerdem verfügt sie über ein nichtumlaufendes oder feststehendes Gehäuse 14, in das zwei Kegelrollenlager 16, 18 eingesetzt sind, die die Antriebswellengruppe 12 drehbar und axial unverschieblich bezüglich des Gehäuses 14- lagern. Mit der Antriebswellengruppe ist ein Satz umlaufender Reibscheiben 20 drehfest verbunden, der bezüglich des Gehäuses 14 und der Antriebswellengruppe 12 beweglich ist. Ein Satz feststehender Reibscheiben 22 ist bezüglich des Gehäuses 14 und der Antriebswellengruppe 12 axial beweglich, drehfest mit dem Gehäuse 14 verbunden. Die Reibscheiben 20, 22 können durch einen Ringkolben 24 mit einer im wesentlichen Z-förmxgen Querschnittsgestalt unter Herstellung einer Reibverbindung gegeneinander gedrückt werden. Radial außerhalb der Reibscheibensätze 20, 22 ist ein Ringraum 28 angeordnet, der durch das nichtumlaufende Gehäuse 14 begrenzt ist und in den ein Einlaß 26 führt, durch welchen eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeit von einer nicht weiter dargestellten Versorgungspumpe eingeführt werden kann. Die Kühlflüssigkeit kann über einen Auslaß 30 aus einem radial innerhalb der Reibscheibensätze 20, 22 liegenden Raum abströmen.

Im einzelnen weist die Antriebswellengruppe 12 der Bremsvorrichtung 10 neben der durchgehenden Welle 13 und dem kegeligen Zahnkranz 13a eine Keilverzahnung 13b, einen endseitigen Gewindeteil 13c, eine im wesentlichen

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zylindrische Muffe 32 mit einer mit der Keilverzahnung 13b in Eingriff stehenden inneren Keilverzahnung 32a, ein Abtriebsteil 34 mit einer mit der Keilverzahnung 13b in Eingriff stehenden inneren Keilverzahnung 34a und eine Mutter 36 auf, welche zusammen mit einer Schulter 13b eine Axialbewegung der Muffe 32 und des Abtriebsteiles 34 verhütet. Die zylindrische Muffe 32 ist mit einer Anzahl tiefer, außenliegender Keilzähne 32b ausgebildet, die den umlaufenden Reibscheibensatz 20 verschieblich aber drehfest mit der Antriebswellengruppe verbinden und axialverlaufende Strömungskanäle 32c für Kühlflüssigkeit bilden, die dem Auslaß 30 zuströmt, nachdem sie radial nach innen über die Reibscheibensätze 20, 22 geflossen ist.

Das Gehäuse 14 weist ein teilweise dargestelltes äußeres Gehäuseteil 38, einen inneren Gehäuseträger 40 und ein endseitiges Verschlußteil 4 2 auf. Der Gehäuseträger 40 und das Verschlußteil 4 2 sind an dem äußeren Gehäuseteil 38 mittels einer Anzahl Schrauben 4 4 befestigt. Der weggebrochene oder nicht dargestellte Teil des äußeren Gehäuseteiles 38 ist derart ausgebildet, daß er an dem Getriebegehäuse in einer solchen Winkellage befestigt werden kann, in der kegelige Eintriebszahnkranz 13a der durchgehenden Welle 13 mit einem entsprechenden Ausgangskegelrad des Getriebes ortnungsgemäß kämmen kann. Bei einer bevorzugten Anordnung des äußeren Gehäuseteiles 38 liegen der Einlaß 26 und der Auslaß 30 oberhalb der maximalen Höhenerstreckung der Reibscheibensätze 20, 22, um damit eine vollständige Überflutung der Reibscheibensätze 20, 22 mit Kühlflüssigkeit zu gewährleisten. Diese Überflutung kann naturgemäß auch dadurch erreicht werden, daß lediglich der Auslaß 30 oder ein Teil einer nicht dargestellten Auslaßleitung hoch liegend angeordnet wird.

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Der innenliegende Gehäuseträger 40 weist eine Anzahl axial sich erstreckender Ausnehmungen oder innenliegender Keilnuten 40a auf, in denen die feststehenden Reibscheiben 22 drehfest gehalten sind, während eine Anzahl ringförmig verteilter Kanäle 40b (Fig. 2) Kühlflüssig- · keit aus dem Ringraum 28 zum Außenumfang der Reibscheibensätze 20, 22 leiten. Ein Endteil 40c des Gehäuseträgers 40 dient als Abstützung für einen ringförmigen Druckring 46, der mittels einer Anzahl versenkter Schrauben 48 befestigt ist. Außerdem ist der Gehäuseträger 40 mit einem aus Ringnuten 4Od, 4Oe bestehenden Auslaßkanal und einer Anzahl Kanäle 4Of versehen, welche die Strömungskanäle 32c mit dem Auslaß 30 verbinden. In einer Anzahl im Kreis verteilt angeordneter Sackbohrungen 40g sind Federn 50 vorgesehen, welche den Ringkolben 24 auf die von den Reibscheibensätzen 20, 22 entfernte,unwirksame Stellung zu vorspannen. Die Ringnut 4Od ist durch Dichtringe 52, 54 gegen den Ringraum 28 und den den kegeligen Zahnkranz 13a enthaltenden Gehäusebereich abgedichtet. Auf der anderen Seite ist die Ringnut 4Oe durch einen Dichtring 56 gegen den das Kegelrollenlager 16 enthaltenden Gehäuseteil abgedichtet. Über einen Leckkanal 40a kann eine kleine Menge Kühlflüssigkeit in den das Kegelrollenlager 16 enthaltenden Gehäusebereich einströmen, um das Lager zu schmieren. Diese Schmierflüssigkeit wird aus dem das Kegelrollenlager 16 enthaltenden Gehäusebereich sodann durch eine nicht dargestellte Rückführleitung abgeleitet. Um eine gleichmäßig verteilte Zufuhr von Kühlflüssigkeit zum Außenumfang der

Reibscheibensätze 20, 22 zu gewährleisten, erweitern sich die Kanäle 40b nach rechts zu (vgl. die hinten liegende Linie 4Oi der Fig. 1),so daß sich der Flüssigkeitsauslaß dieser Kanäle über die axiale Länge der Reibscheibensätze 20, 22 erstreckt.

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Der Innendurchmesser 46a des Druckringes 46 ragt radial über den Innendurchmesser der Reibscheibensätze 20, 22 hinaus bis in einen ausgesparten Teil 32d der tiefen Keilzähne 32b in der Nähe der Auslaßringnut 40e. Durch diese Anordnung wird die Kühlflüssigkeit gezwungen, in den Strömungskanälen 32c radial nach innen über die Reibscheibensätze 20, 22 hinaus zu strömen, wodurch die radiale Stfömungsverteilung der aus den Reibscheibensätzen .20, 22 einströmenden Kühlflüssigkeit über die axiale Länge der Strömungskanäle 32c vergleichmäßigt wird.

Das Verschlußteil 42 begrenzt zusammen mit dem Gehäuseträger 40 und dem Ringkolben 24 eine Ringkammer 58, die über einen Mediumseinlaß 42a mit Druckmedium beaufschlagt werden kann, um damit den Ringkolben 24 zu betätigen, d.h. bezogen auf Fig. 1 nach links zu bewegen und die Reibscheibensätze 20, 22 gegen die von dem Druckring 46 ausgeübte Reaktionskraft zusammenzudrücken. Die Ringkammer 58 ist durch Dichtringe 60, 62 abgedichtet. Über einen Leckkanal 42b kann eine kleine Menge Kühlflüssigkeit in den das Kegelrollenlager 18 enthaltenden Gehäusebereich einströmen, um das Lager zu schmieren. Dieser Gehäusebereich ist mit einer nicht weiter dargestellten Ablaßleitung versehen und auf der rechten Seite durch eine auf einem Ring 66 sitzende Dichtung 64 abgedichtet. Der Ring 66 ist an dem Verschlußteil 42 mittels einer Anzahl Schrauben 68 befestigt.

Ein wesentliches Merkmal der Bremsvorrichtung 10 besteht darin, daß der Ringraum 28 und die Kanäle 40b durch nicht—umlaufende Teile des Gehäuses 14 gebildet sind, womit eine zentrifugale Pumpwirkung oder eine Rotation der Kühlflüssigkeit vermieden sind; dies steht im Gegensatz zu den Verhältnissen, die sich ergäben, wenn der Ringraum 28 und die Kanäle 40b in

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einem umlaufenden Gehäuse ausgebildet wären, weil dann das umlaufende Gehäuse auf die Kühlflüssigkeit eine Pumpwirkung ausüben und diese mit einem radial nach außen gerichteten Druck beaufschlagen würde, was eine Druckerhöhung der Kühlflüssigkeit erforderlich machen würde, die ihrerseits zu einem erhöhten Energieverbrauch der die Kühlflüssigkeit unter Druck setzenden Versorgungspumpe führen würde. Dieser Energiebedarf ist aber ein durch die spezielle Konstruktion der Bremsvorrichtung bedingter nutzloser Energieaufwand.

Aus Fig. 2, welche die Hälfte einer umlaufenden Reibscheibe 20 und die Hälfte einer feststehenden Reibscheibe 22 zeigt, ist zu ersehen, daß die umlaufenden Reibscheiben 20 jeweils eine ringförmige Gestalt aufweisen und durch die Innenverzahnung 20a ,die längsverschieblich in die Verzahnung 32b der Muffe 32 eingreift, drehfest mit der Antriebswellengruppe 12 verbunden sind. Außerdem ist jede umlaufende Reibscheibe 20 mit glatten einander gegenüberliegenden Reibflächen 20b versehen, um damit die von den Reibscheiben hervorgerufenen zentrifugale Pumpwirkung und Rotation der Kühlflüssigkeit auf ein Minimum zu reduzieren; sie sind nicht mit Strömungsnuten für die Kühlflüssigkeit ausgebildet, welche dazu führen würden, auf die Kühlflüssigkeit eine Pumpwirkung auszuüben.und diese in umlauf zu Versetzen. Durch ein derartiges Pumpen der Kühlflüssigkeit würde nämlich der Verlustenergiebedarf der Bremsvorrichtung 10 unmittelbar erhöht, wobei bei der vorliegenden Bremsvorrichtung 10 ein solches Pumpen und Umlaufen der Kühlflüssigkeit der radialen Einströmung der Kühlflüssigkeit entgegengesetzt erfolgen würde, so daß der Druck der Kühlflüssigkeit erhöht werden müßte, mit dem Ergebnis, daß sich indirekt ein erhöhter Energie-

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bedarf der die Kühlflüssigkeit unter Druck setzenden Versorgungspumpe ergeben würde. Die feststehenden Reibscheiben 22 sind jeweils ebenfalls ringförmig; sie sind durch die außenliegende Keilverzahnung 22a, welche verschieblich in die innenliegenden Keilnuten 40a des Gehäuseträgers 40 eingreift , drehfest mit dem Gehäuse 14 verbunden. Jede der feststehenden Reibscheiben 22 ist mit einer Anzahl von Nuten 22b auf dem gegenüberliegenden Reibflächen 22c versehen. Die Nuten 22b bilden zusammen mit den glatten Reibflächen 20b der umlaufenden Reibscheiben 20 feststehende Kanäle, die es der Kühlflüssigkeit gestatten,, radial nach innen von dem nicht umlaufenden Ringraum 28 aus über die Reibscheiben und die Kanäle 40b in die tiefen Strömungskanäle 32c zu strömen.

Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Bremsvorrichtung dient lediglich zur Erläuterung; sie ist im Rahmen der Erfindung einer Reihe von Abwandlungen und Ergänzungen fähig.

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Claims

PaienianAälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

30. Oktober 1978 _Telefon

PA 171 rÜWa Stuttgart (0711) 356539

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

Reibungsbremse mit einem nichtumlaufend gehaltenen Gehäuse, in dem eine Eintriebswelle drehbar gelagert ist, auf welcher drehfest ein ringförmiger Satz umlaufender Reibscheiben mit einander jeweils gegenüberliegenden Reibflächen angeordnet ist, zwischen dessen Reibscheiben die auf gegenüberliegenden Seiten Reibflächen tragenden Reibscheiben eines drehfest mit dem Gehäuse verbundenen ringförmigen Reibscheibensatzes greifen, wobei die Reibflächen der Reibscheiben der beiden Sätze durch eine Betätigungsvorrichtung, unter drehfester Verriegelung der Eintriebswelle gegen das Gehäuse, wahlweise aneinander pressbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Teil (38) des feststehenden Gehäuses (14) ein den Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) umschließender Kanal (28) begrenzt ist, über den unter Druck stehende Kühlflüssigkeit dem Außenumfang der Reibscheiben (20, 22) der beiden Sätze zuleitbar ist und daß die Kühlflüssigkeit zwischen den feststehenden und den umlaufenden Reibscheiben (20 bzw. 22) über Kanäle radial nach innen leitbar ist, welche einerseits durch die glatt ausgebildeten Reibflächen (22b) der umlaufenden Reibscheiben (22) und andererseits durch in den Reibflächen (20b) der feststehenden Reibscheiben (20) ausgebildete Nuten (22b) begrenzt sind.

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2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Reibscheibensätze (20, 22) umschließende Kanal einen im radialen Abstand von dem Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) diese kreisförmig umschließenden Ringraum (22) aufweist, von dem aus eine Anzahl kreisförmig verteilt angeordneter und sich über die axiale Länge der beiden Reibscheibensätze (20, 22) erstreckender Kühlflüssigkeitszufuhrkanäle zu dem Außenumfang der beiden Reibscheibensätze (20, 22) führt.
3. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlflüssigkeitsauslaß (30) an einer oberhalb der maximalen Höhenerstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) liegenden Stelle angeordnet ist und die Reibscheibensätze (20, 22) mit Kühlflüssigkeit überflutet sind.
4. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Reibscheiben (20) eine innere Keilverzahnung (20a) tragen, die mit einer äußeren Keilverzahnung (32b) der Eintriebswelle (13) unter drehfester Verbindung der umlaufenden Reibscheiben (20) mit der Eintriebswelle (13) axial verschieblich in Eingriff steht und daß die Keilnuten der äußeren Keilverzahnung (32b) eine die radial nach innen gerichtete Erstreckung der Keilzähne der inneren Keilverzahnung (20a) übersteigende Tiefe aufweisen und durch sie axial verlaufende Strömungskanäle (32c) ausgebildet sind, über welche Kühlflüssigkeit von den Reibscheibensätzen (20, 22) zu einem Auslaß (30) leitbar ist.
5. Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

am auslaßseitigen Ende der axialverlaufenden Strömungskanäle (32) ein Ring (46) angeordnet ist, der radial nach innen über die radial nach innen zu gerichtete

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Erstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) hinausragt und durch den die aus den axial verlaufenden Strömungskanälen (32c) abströmende Kühlflüssigkeit radial nach innen.über die radial nach innen zu gerichtete Erstreckung der Reibscheibensätze (20, 22) ,unter Verbesserung der Strömungsverteilung der aus den Reibscheibensätzen (20, 22) in die axial verlaufenden Strömungskanäle (32c) einströmenden Kühlflüssigkeity zwangsmäßig leitbar ist.
6. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß sie als Reibungsscheibenbremse mit konzentrisch zu der Eintriebswelle (13) angeordneten Sätzen (20, 22) ringförmiger Reibscheiben ausgebildet ist , die jeweils radial sich erstreckende, einander gegenüberliegende Reibflächen (2Ob", 22b) tragen und bezüglich der Eintriebswelle (13) axial beweglich sind und daß sich die die Kühlflüssigkeitskanäle begrenzenden Nuten (22c) von dem Außenumfang der feststehenden Reibscheiben (22)bis zu deren Innenumfang erstrecken.

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