DE3927119A1

DE3927119A1 - LIQUID-COOLED FULL-COVERED DISC BRAKE FOR VEHICLES

Info

Publication number: DE3927119A1
Application number: DE3927119A
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony John Genge; Mark Chillery
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1988-08-17
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1990-02-22
Also published as: GB8917595D0; IT8921499A0; GB2221966A; IT1231111B; GB2221966B; GB8819559D0

Abstract

A liquid cooled disc brake has at least one rotatable friction braking member (3, 4) with opposed braking faces and slidably keyed to a shaft to be braked, the member being rotatable in a housing defining a sump for the cooling liquid, and actuating means (5) for urging the member into engagement with a stationary braking surface to apply the brake. A stationary member (12 or 14, 15) with which the rotatable member (3, 4) has an interface is formed below the level of liquid in the sump with a void defined by a slot or recess (40) of which the effective volume decreases in a direction corresponding to the direction of rotation of the member, such that an hydrodynamic pressure is generated within the liquid at the smaller end of the slot (40) to generate a flow of liquid in a radially inwards direction. This is pumped to the braking faces through openings (53, 54, 55) in the members (14, 15; 3, 4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft flüssigkeitsgekühlte Scheibenbrem sen für Fahrzeuge mit mindestens einem Rotor, der einen drehbaren Bremskörper aufweist, welcher auf einer zu brem senden Welle verschiebbar angeordnet, an entgegengesetzten Seiten mit Bremsflächen versehen und in einem Gehäuse drehbar ist, das einen Sumpf für Kühlflüssigkeit zum Küh len des Bremskörpers umgrenzt, und mit einer Betätigungs einrichtung, die eine drehfeste Bremsfläche hat, um den Rotor zum Anlegen der Bremse mit einer zweiten drehfesten Bremsfläche in Eingriff zu bringen.The invention relates to liquid-cooled disc brakes for vehicles with at least one rotor, the one has rotatable brake body, which to brake on one send shaft slidably arranged on opposite Sides with braking surfaces and in a housing is rotatable, the sump for coolant for cooling len the brake body bounded, and with an actuation device that has a non-rotatable braking surface to the Rotor for applying the brake with a second non-rotating Bring the braking surface into engagement.

Bremsen dieser Gattung werden üblicherweise in Schleppern und ähnlichen Fahrzeugen verwendet; die Kühlflüssigkeit ist gewöhnlich Öl aus dem Getriebe. Um insbesondere bei kaltem Öl das Restbremsmoment auf ein Minimum einzuschrän ken, ist es üblich, das Öl im Getriebe ungefähr auf der Mindesthöhe zu halten, die gerade für eine angemessene Schmierung ausreicht. Das hat aber zur Folge, daß eine solche Mindesthöhe ein Ölvolumen darstellt, das normaler weise nicht ausreicht, um eine Kühlung des Bremskörpers zu bewirken, die auch nur eine Mindestlebensdauer des Reib belags sicherstellen würde. Brakes of this type are usually used in tugs and similar vehicles used; the coolant is usually oil from the gearbox. In particular at cold oil to limit the residual braking torque to a minimum ken, it is common to place the oil in the gearbox approximately on the Minimum height to keep, which is just reasonable Lubrication is sufficient. However, this means that one such minimum height represents an oil volume that is more normal not sufficient to cool the brake body cause that even a minimum life of friction would ensure coverings.

In der GB-A-21 41 193 ist eine Scheibenbremse der genannten Art offenbart, deren Bremskörper einen Reibbelag trägt, der durch eine einzige ringförmige Nut oder Rinne in einen inneren und einen äußeren geschlossenen Ring unterteilt ist. Diese Ringe liegen im wesentlichen koaxial zur Dreh achse des drehbaren Rotors. Die Rinne dient als Reservoir für Kühlflüssigkeit. Die Flüssigkeitsströmung über die Bremsflächen der Ringe hinweg wird durch Drosselstellen gedrosselt. Im inneren Ring sind Nachströmrinnen aus dem Reservoir vorgesehen, um die Kühlflüssigkeit in der Ring nut aufzufüllen.GB-A-21 41 193 has a disc brake of the type mentioned Disclosed type, the brake body carries a friction lining, the one through a single annular groove or groove inner and an outer closed ring divided is. These rings are essentially coaxial with the rotation axis of the rotatable rotor. The gutter serves as a reservoir for coolant. The liquid flow over the The braking surfaces of the rings are throttled throttled. In the inner ring there are gullies from the Reservoir provided to hold the coolant in the ring only fill up.

Bei einigen in der GB-A-21 41 193 offenbarten Bauweisen umfassen die Nachströmrinnen aus dem Reservoir Schlitze, die sich durch das Material des Rotors und des Reibbelags hindurch erstrecken, parallele Seiten und eine radial langgestreckte Form haben. Die Schlitze verlaufen von einer Stelle innerhalb der Innenkante des inneren Rings radial nach außen.In some of the designs disclosed in GB-A-21 41 193 the runners from the reservoir include slots, which is due to the material of the rotor and the friction lining extend through, parallel sides and one radially have an elongated shape. The slots run from a location within the inner edge of the inner ring radially outwards.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Scheibenbremse der ge nannten Gattung eine Berührungs- oder Grenzfläche, die der Stator in Reibeingriff mit dem Rotor bildet, unterhalb des Pegels der Kühlflüssigkeit im Sumpf von einer Ausnehmung unterbrochen, deren wirksamer Querschnitt in Drehrichtung des Rotors abnimmt. Hierdurch wird in der Flüssigkeit am kleineren, d. h. schmaleren oder seichteren, Ende des Schlitzes hydrodynamischer Druck erzeugt, der eine Strömung von Flüssigkeit radial nach innen erzeugt.According to the invention, the ge in a disc brake called a genus a contact or interface that the Stator in frictional engagement with the rotor forms below the Level of the coolant in the sump from a recess interrupted, their effective cross-section in the direction of rotation of the rotor decreases. As a result, in the liquid smaller, d. H. narrower or shallower, end of Slit hydrodynamic pressure that generates a Flow of liquid generated radially inward.

Wenn der Rotor und/oder der Stator mit Öffnungen versehen wird, kann durch den entstehenden hydrodynamischen Über druck Fluid zu einer entfernten Stelle gepumpt werden, was das Kühlen der Bremsflächen erleichtert. If the rotor and / or the stator have openings can, due to the resulting hydrodynamic excess pressure fluid to be pumped to a remote location, which cooling the braking surfaces is easier.

Wenn man die Betätigungseinrichtungen mit einem Paar Druckplatten versieht, befindet sich in der Außenfläche jeder dieser Druckplatten, die beim Anlegen der Bremse eine Bremsfläche bildet, ein Hohlraum. Die Flüssigkeit kann aus dem Schlitz oder der Ausnehmung, die diesen Hohl raum bestimmt, durch Durchlässe entweichen, die im Rotor zum Zusammenwirken mit dem Hohlraum vorgesehen sind. Die Durchlässe können einen oder mehrere Schlitze aufweisen, die sich durch das Material des Rotors erstrecken. Diese Schlitze sind vorzugsweise mindestens an ihren äußersten Enden in Winkelabständen voneinander angeordnet.If you have the actuators with a couple Pressure plates is located in the outer surface each of these pressure plates when applying the brake forms a braking surface, a cavity. The liquid can be from the slot or the recess that this hollow space determined, escape through passages in the rotor are intended to interact with the cavity. The Passages can have one or more slots, which extend through the material of the rotor. These Slots are preferably at least at their outermost Ends arranged at angular distances from each other.

Als Alternative oder zusätzlich kann die Anordnung der Durchlässe im Rotor auch eine Rinne oder Rinnen aufweisen, die sich nicht vollständig durch das Material des Rotors hindurch erstrecken. Die Rinne mit den Durchlässen ist dann in derjenigen Fläche des Rotors angeordnet, die der Druckplatte mit dem Hohlraum benachbart ist. Eine andere Möglichkeit, die es erlaubt, die Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum zu pumpen, kann in der Anordnung von Durchlässen oder Kanälen in den Druckplatten bestehen, durch welche die Flüssigkeit entweichen kann. Diese Kanäle können zu sätzlich zu der Anordnung von Durchlässen im Rotor oder als Alternative vorgesehen sein.As an alternative or in addition, the arrangement of the Passages in the rotor also have a channel or channels, which are not completely different from the material of the rotor extend through. The gutter with the passages is then arranged in the surface of the rotor that the Pressure plate is adjacent to the cavity. Another Possibility that allows the coolant from the Pumping cavity can be in the arrangement of passages or channels in the printing plates through which the liquid can escape. These channels can too in addition to the arrangement of passages in the rotor or be provided as an alternative.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are as follows explained in more detail using schematic drawings. It demonstrate:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Bremse der Spreizplattenbauart mit Selbstverstärkung; FIG. 1 is an axial section through a brake of the Spreizplattenbauart self-energizing;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1, Fig. 2 shows the section 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 1, Fig. 3 shows the section 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 3, Fig. 4 shows the section 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine drehfeste Platte und Fig. 5 is a non-rotatable plate and

Fig. 6 den Schnitt 6-6 in Fig. 5. Fig. 6 shows the section 6-6 in Fig. 5.

Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Bremse ist von der soge nannten Spreizplattenbauart. Sie weist eine Welle 1 auf, die sich axial durch ein Gehäuse 2 erstreckt und mittels zweier ringförmiger Scheibensätze 3, 4 abgebremst werden kann. Die Scheibensätze 3, 4 sind zwischen einer Bremsbe tätigungsvorrichtung 5 und je einer ortsfesten Bremsfläche 6, 7 an einem benachbarten Ende des Gehäuses 2 angeordnet. Jeder Scheibensatz 3, 4 besteht aus einem Paar drehbarer Bremsscheiben 8, 9, die auf der Welle 1 gleitend ver schiebbar sitzen und an entgegengesetzten Seiten Reib beläge 10 tragen, sowie einer zwischen ihnen angeordneten Festscheibe 12, die drehfest und axial verschiebbar am Gehäuse 2 geführt ist.The brake shown in Fig. 1 to 4 is of the so-called expansion plate type. It has a shaft 1 , which extends axially through a housing 2 and can be braked by means of two annular disk sets 3 , 4 . The disc sets 3 , 4 are arranged between a Bremsbe actuating device 5 and a fixed braking surface 6 , 7 at an adjacent end of the housing 2 . Each set of discs 3 , 4 consists of a pair of rotatable brake discs 8 , 9 , which slide on the shaft 1 slidably ver and wear friction pads 10 on opposite sides, and a fixed disc 12 arranged between them, which rotatably and axially displaceably guided on the housing 2 is.

Zu der Bremsbetätigungsvorrichtung 5 gehört ein Paar Druckplatten 14, 15, die zwischen den am weitesten innen liegenden Bremsscheiben 9 der Scheibensätze 3, 4 angeord net und mit drei in Winkelabständen angeordneten Führungs stiften 20, 21, 22 zentriert sind. In den einander benach barten Flächen der Druckplatten 14, 15 sind Spreizkörper in Form von Kugeln oder Rollen 23 in zusammenwirkenden, entgegengesetzt geneigten Vertiefungen 24, 25 aufgenommen. Mit den Druckplatten 14, 15 verbundene, gekoppelte Gelenk laschen 26, 27 können radial vom Gehäuse 2 weggezogen wer den, um das Anlegen der Bremse einzuleiten.To the brake actuator 5 includes a pair of pressure plates 14 , 15 , the net between the innermost brake discs 9 of the disc sets 3 , 4 and 4 with angularly spaced guide pins 20 , 21 , 22 are centered. In the mutually neigh disclosed surfaces of the pressure plates 14 , 15 expanding bodies in the form of balls or rollers 23 are received in cooperating, oppositely inclined depressions 24 , 25 . With the pressure plates 14 , 15 connected, coupled joint tabs 26 , 27 can be pulled radially away from the housing 2 to initiate the application of the brake.

Ein solcher radialer Zug bewirkt, daß die beiden Druck platten 14, 15 gegeneinander verdreht und dadurch axial auseinandergespreizt werden, weil die Kugeln oder Rollen 23 die Tendenz haben, auf den von den Böden der Vertiefun gen 24, 25 gebildeten Rampen aufzulaufen. Die Druckplatten 14, 15 werden dann von den Bremsscheiben 8, 9 in deren Drehrichtung mitgenommen, bis eine der Druckplatten durch den Eingriff mit einem der Führungsstifte, der zugleich einen Anschlag 22 darstellt, angehalten wird. Danach ver ursacht die fortgesetzte Winkelbewegung der anderen Druckplatte eine Servowirkung oder Selbstverstärkung und fördert die Kraft, die jeden der beiden Scheibensätze 3, 4 zusammendrückt und ihn zwischen der Bremsbetätigungsvor richtung 5 und der benachbarten ortsfesten Bremsfläche 6 bzw. 7 einspannt.Such a radial train causes the two pressure plates 14 , 15 rotated against each other and thereby axially spread apart, because the balls or rollers 23 have a tendency to accumulate on the ramps formed by the bottoms of the recesses 24 , 25 . The pressure plates 14 , 15 are then taken along by the brake disks 8 , 9 in their direction of rotation until one of the pressure plates is stopped by engagement with one of the guide pins, which also represents a stop 22 . Thereafter, the continued angular movement of the other pressure plate causes a servo effect or self-amplification and promotes the force that compresses each of the two sets of discs 3 , 4 and clamps it between the brake actuating device 5 and the adjacent stationary braking surface 6 and 7, respectively.

Die Bremse ist flüssigkeitsgekühlt; das Gehäuse 2 bildet einen Sumpf für Flüssigkeit mit einem Pegel 30.The brake is liquid-cooled; the housing 2 forms a sump for liquid with a level 30 .

In den Außenflächen der beiden Druckplatten 14, 15 ist innerhalb des Flüssigkeitsstandes im Sumpf eine schlitz förmige Ausnehmung 40 ausgebildet, deren wirksamer Quer schnitt in Drehrichtung der benachbarten Bremsscheibe 9, angedeutet durch den Pfeil 42 in Fig. 3, progressiv ab nimmt. Wie dargestellt, hat die Ausnehmung 40 im wesent lichen einen segmentförmigen Umriß mit einer nach außen weisenden Einlaßöffnung 41 an dem die größere Fläche auf weisenden Ende. Jede Ausnehmung 40 ist von Flächen be stimmt, die in Drehrichtung konvergieren.In the outer surfaces of the two pressure plates 14 , 15 , a slit-shaped recess 40 is formed within the liquid level in the sump, the effective cross section in the direction of rotation of the adjacent brake disc 9 , indicated by the arrow 42 in Fig. 3, progressively decreases. As shown, the recess 40 has a segment-like outline in wesent union with an outwardly facing inlet opening 41 at which the larger surface facing the end. Each recess 40 is determined by surfaces that converge in the direction of rotation.

In jeder Bremsscheibe 8, 9 ist eine Vielzahl von Schlitzen 53 im Winkelabstand voneinander ausgebildet, die sich durch das Material der Bremsscheibe 8, 9 hindurch er strecken, und jeder Reibbelag 10 hat eine zentrale Aus nehmung oder Rinne 54, die mit der Achse der Welle 1 konzentrisch oder exzentrisch zu dieser liegen kann. Darüber hinaus wird die Rinne 54 von einer Vielzahl von Rinnen 55 gekreuzt, die sich wie Sehnen über die Reib beläge erstrecken.In each brake disc 8 , 9 , a plurality of slots 53 are formed at an angular distance from each other, which he stretch through the material of the brake disc 8 , 9 , and each friction lining 10 has a central recess or groove 54 , with the axis of the shaft 1 can be concentric or eccentric to this. In addition, the groove 54 is crossed by a plurality of grooves 55 which extend over the friction linings like chords.

Beim Anlegen der Bremse bewirken Vorgänge an den Reib- oder Grenzflächen zwischen den Bremsscheiben 9 und den Druckplatten 14, 15, daß in den Ausnehmungen 40 hydro dynamischer Druck erzeugt wird, der seinerseits Flüssig keitsströmungen in Richtung radial nach innen erzeugt. So wird Flüssigkeit über die Bremsflächen gepumpt, indem sie durch die Schlitze 53 in den Bremsscheiben 8, 9 und über die inneren Umfangskanten der drehfesten Festscheibe 12 fließt.When the brake is applied, processes on the friction or interfaces between the brake disks 9 and the pressure plates 14 , 15 cause hydro dynamic pressure to be generated in the recesses 40 , which in turn produces liquid flow in the direction radially inward. Thus, liquid is pumped over the braking surfaces by flowing through the slots 53 in the brake disks 8 , 9 and over the inner peripheral edges of the non-rotatable fixed disk 12 .

Gemäß einer Abwandlung könnte die Flüssigkeit aus den Ausnehmungen 40 durch in die Druckplatten 14 und 15 selbst eingearbeitete Durchlässe oder Kanäle freigesetzt werden. Ferner brauchen sich die Schlitze 53 nicht unbedingt voll ständig durch das Material der Bremsscheibe 8, 9 hindurch zu erstrecken, sondern können einfach als Rinnen oder Nuten vorgesehen sein.According to a modification, the liquid could be released from the recesses 40 through passages or channels incorporated into the pressure plates 14 and 15 themselves. Furthermore, the slots 53 do not necessarily have to extend continuously through the material of the brake disk 8 , 9 , but can simply be provided as channels or grooves.

In Fig. 5 und 6 ist eine Festscheibe 12 dargestellt, die mit einer Ausnehmung 56 versehen ist. Diese Ausnehmung 56 hat eine ähnliche Aufgabe wie die Ausnehmung 40 der Bremse gemäß Fig. 1 bis 4. Die Ausnehmung 56 hat ein flacheres Ende 57, welches in Drehrichtung einer Bremsscheibe, die sich im Betrieb neben der Festscheibe 12 dreht, einen Ab stand von einem tieferen Ende 58 hat. Die Ausnehmung 56 hat einen im wesentlichen geraden hinteren Rand 59 und einen bogenförmigen vorderen Rand 60 und reicht vollstän dig über die Bremsfläche der Festscheibe 12 hinweg. Das radial äußere Ende der Ausnehmung 56 liegt unterhalb des Pegels 30 der Kühlflüssigkeit im Sumpf der Bremse.In Fig. 5 and 6, a hard disk 12 is shown, which is provided with a recess 56. This recess 56 has a similar task as the recess 40 of the brake according to FIGS. 1 to 4. The recess 56 has a flatter end 57 , which was in the direction of rotation of a brake disc, which rotates in operation next to the fixed disc 12 , from one deeper end 58 . The recess 56 has a substantially straight rear edge 59 and an arcuate front edge 60 and extends completely dig over the braking surface of the fixed disk 12 . The radially outer end of the recess 56 lies below the level 30 of the coolant in the sump of the brake.

Im Betrieb erzeugt bei einem Bremsvorgang die Drehung einer der Festscheibe 12 benachbarten Bremsscheibe einen hydrodynamischen Druck, der veranlaßt, daß Kühlflüssigkeit aus dem Sumpf herausgepumpt wird. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel fließt die Kühlflüssigkeit längs der Ausnehmung 56 radial nach innen zur inneren Um fangskante der Festscheibe 12 und danach auf die Brems flächen der Bremse, um die Bremse zu kühlen.In operation, when a brake is applied, the rotation of a brake disc adjacent the fixed disc 12 creates a hydrodynamic pressure which causes coolant to be pumped out of the sump. In the embodiment shown in Fig. 6, the cooling liquid flows along the recess 56 radially inward to the inner circumferential edge of the fixed disk 12 and then on the brake surfaces of the brake to cool the brake.

Die maximale Tiefe der Ausnehmung 56 bleibt über die ganze radiale Breite der Festscheibe 12 gleich.The maximum depth of the recess 56 remains the same over the entire radial width of the fixed disk 12 .

Claims

1. Disc brake with at least one rotor ( 8 , 9 ) which has a rotatable brake body which is arranged on a shaft ( 1 ) to be braked, arranged on opposite sides with braking surfaces and rotatable in a housing ( 2 ) which is a sump for cooling liquid for cooling the rotor ( 8 , 9 ), and with an actuating device ( 5 ) with a stator ( 14 , 15 ), which has a non-rotatable braking surface, around the rotor for applying the brake with a second non-rotating braking surface ( 6 , 7 , 12 ) to urge into engagement, characterized in that a contact or interface, which the stator ( 14 , 15 ) engages in friction with the rotor ( 8 , 9 ), below the level ( 30 ) of Cooling liquid in the sump is interrupted by a recess ( 40 , 56 ), the effective cross section of which decreases in the direction of rotation ( 42 ) of the rotor ( 8 , 9 ), as a result of which hydrodynamic Dr uck is generated, which causes a liquid flow in the radially inward direction.

2. Disc brake according to claim 1, characterized in that in the rotor ( 8 , 9 ) and / or in the stator ( 12 ; 14 , 15 ) openings are provided through which coolant through the hydro dynamic pressure from the sump to another location can be pumped.

3. Disc brake according to claim 1 or 2, characterized in that cooling liquid speed is pumped from the sump to the braking surfaces to facilitate the cooling of the braking surfaces.

4. Disc brake according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has a pair of inner, spreading movable pressure plates ( 14 , 15 ), the outer surfaces of which form braking surfaces when the brake is applied and in which cavities are formed.

5. Disc brake according to claim 4, characterized in that the or each cavity is a recess ( 40 ) with a flat end and a circumferentially spaced therefrom lower end, and at least at its lower end to the radially outer peripheral edge of the pressure plate ( 14 , 15 ) extends.

6. Disc brake according to claim 4 or 5, characterized in that the pressure plates ( 14 , 15 ) have passages through which cooling liquid escapes from the cavity.

7. Disc brake according to one of claims 1 to 6, characterized in that the brake disc ( 8 , 9 ) has a passage ( 53 , 54 , 55 ) which is at least temporarily connected to the cavity during the rotation of the rotating body and at least the pressurized coolant provides a way to escape from the cavity.

8. Disc brake according to claim 7, characterized in that the passage is a recess ( 53 ) which extends completely through the material of the brake disc ( 8 , 9 ).

9. Disc brake according to claim 8, characterized in that the or each brake disc ( 8 , 9 ) has a plurality of angularly spaced recesses ( 54 ).