DE664531C

DE664531C - Lamellenbremse

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Publication number: DE664531C
Application number: DEK140800D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-04-06
Filing date: 1936-01-22
Publication date: 1938-09-01
Also published as: GB476339A; FR804803A; DE688425C; BE414863A; US2148818A; FR832019A; GB477877A; AT151697B; CH207947A; DE679345C; US2415100A; DE663670C; NL49795C; US2266213A; BE425818A; GB505330A; GB509717A; US2239459A; DE676548C; NL48559C

Description

Lamellenbremse Bei den zur Zeit bei Kraftfahrzeugen üblichen Lamellenbremsen läuft die eine Lamellengruppe mit der abzubremsenden Welle um, während die andere Gruppe feststeht, indem sie beispielsweise mit dem Fahrgestell verbunden ist. Der Bremsvorgang spielt sich so ab, daß das durch die abwechselnd der einen und der anderen Gruppe angehörigen Lamellen gebildete Paket in axialer Richtung zusammengedrückt und dadurch eine starke Reibung zwischen den Lamellen der feststehenden und der umlaufenden Gruppe erzeugt wird, die die in dem abzubremsenden Fahrzeug o. dgl. steckende Energie verzehrt und es dadurch zum Stillstand bringt.
Diese Bremsen zeigen den Übelstand, daß sie, wenn es sich um die Abbremsung großer Energiemengen, beispielsweise von mit großer Geschwindigkeit fahrenden Eisenbahnfahrzeugen oder schweren Lastkraftwagen handelt, wegen der erforderlichen hohen Lamellenzahl eine große axiale Baulänge besitzen, die sie für viele Zwecke, insbesondere für den Einbau in Schienenfahrzeuge, ungeeignet macht. Die Baulänge ist nämlich nicht nur durch die Summe der miteinander zusammenwirkenden Lamellen der einen und der anderen Gruppe bedingt, hängt vielmehr auch erheblich von den zwischen den umlaufenden und den feststehenden Lamellen vorzusehenden Zwischenräumen ab. Diese Zwischenräume müssen verhältnismäßig groß sein, da sich die Lamellen praktisch nicht vollständig eben herstellen, jedenfalls infolge der hohen Wärmebeanspruchung, die leicht zum Werfen führt, nie auch nur einigermaßen eben halten lassen, so daß sie bei nicht genügendem gegenseitigem Spiel' bei Nichtgebrauch der Bremste dauernd aneinanderschleifen. Das hat aber, besonders wenn die Lamellen infolge hoher Beanspruchung sich schon stark verzogen haben, sehr erhebliche dauernde Arbeitsverluste und Überhitzung zur Folge. Will man bei den bekannten Lamellenbremsen die Baulänge verringern, so läßt sich das, wenn man nicht noch größere Leerlaufverluste in Kauf nehmen will, da eine Vergrößerung der radialen Abmessungen der Lamellen wegen Platzmangels meist nicht in Frage kommt, nur durch Verringerung der Lamellenzahl bei entsprechender Erhöhung des Anpressungsdruckes erreichen. Das bringt aber wieder andere Übelstände, wie höhere spezifische Beanspruchung, Überhitzung und damit Herausbrennen der Reibbelagimprägnierung, schwierige Wärmeabführung, Fressen der Reibflächen, kurze Lebensdauer der Reibbeläge usw., mit sich.
Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten in einfacher Weise dadurch vermieden, daß bei möglichst dichtem Aneinanderliegen der Lamellen nur einer der beiden Lamellenträger dauernd fest mit dem zugehörigen Fahrzeugteil (Laufrad o. dgl.) verbunden wird, während der andere Lamellenträger gegenüber beiden Fahrzeugteilen (Laufrad und Fahrgestell) drehbar gelagert ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels deren der letztgenannte Lamellenträger, dies im nachstehenden loser Lamellenträger genannt werden mag, bei Einleitung der Bremsung, und zwar unabhängig von dieser, mit dem zugehörigen Fahrzeugteil (z. B. dem Fahrgestell) fest verbunden werden kann, derart, daß nach Lösen der Verbindung bei Nichtgebrauch der Bremse leine relative Bewegung und damit kein Reibungsverlust zwischen den Lamellen der beiden Gruppen eintritt. Erst wenn die Bremse gebraucht werden soll und zu diesem Zwecke das Lamellenpaket zusammengepreßt wird, wird der lose Lamellenträger fest mit dem zugehörigen Fahrzeugteil verbunden, was durch Reibungseingriff, und zwar vor dem Zusammenpressen des Lamellenpakets und unabhängig davon, geschieht.
Es ist bei Trommelbremsen bereits bekannt, die Bremsbänder oder -backen auch bei Nichtgebrauch der Bremse mit einem gewissen Druck an der Trommel: anliegen und mit ihr umlaufen zu lassen. Die Bremsung geht dann in der Weise vor sich, daß man mittels eines Sperrhebels die Bremsbänder oder -backen festhält, wodurch die die aufgespeicherte Energie des abzubremsenden Maschinenteiles vernichtende Reibung zustande kommt. Demgegenüber wird die Erfindung einmal in der Anwendung dieses bei Trommelbremsen bekannten Gedankens auf Lamellenbremsen erblickt, wo sie insbesondere die Möglichkeit der erheblichen Verringerung der Baulänge ergibt, andererseitsdarin, daß das Festhalten des Trägers für die losen Lamellen bei Einleitung der Bremsung ganz unabhängig von der eigentlichen Bremsung erfolgt, die in üblicher Weise durch axiales Zusammenpressen des Lamellenpakets mittels einer besonderen Betätigungsvorrichtung stattfindet, die mit der Feststellvorrichtung (Zusatzbremse) nicht im Zusammenhang steht.
In den Zeichnungen, die die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform veranschaulichen, stellt Fig. i einen Axialschnitt durch die neue Bremse dar, der in der oberen Hälfte um einen gewissen Winkel gegenüber dem Schnitt durch die untere Hälfte versetzt liegt.
Fig.2 stellt einen Axialschnitt durch ein Wellenlager mit den Zu- und Abführungsleitungen für die Kühlflüssigkeit und das zur Betätigung der Bremse dienende Druckmittel dar.
Fig.3 zeigt eine Teilansicht einer der zweckmäßigerweise zur Verwendung kommenden Lamellen, während Fig.4 einen Schnitt durch diese Lamelle nach Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 einen Axialschnitt darstellt.
Der Darstellung ist eine für die Verwendung,bei einem Schienenfahrzeuge, beispielsweise einem Eisenbahnwagen, bestimmte Bremse zugrunde gelegt, die zwischen einem der Laufräder i und dem äußeren Achslager 2 eingebaut ist. Auf dem konischen Teil der Achse 3 ist ein Nabenkörper 4 befestigt, auf dem drei Scheiben 5, 5 und 6 sitzen. Die beiden Endscheiben 5, 5 dienen als Träger der mit der Achse umlaufenden Lamellengruppe. Die betreffenden, mit 7 bezeichneten Lamellen sind an Bolzen 8 aufgehängt, die mit ihren äußeren Enden in den Scheiben 5, 5, mit ihren inneren Enden in der mittleren Scheibe 6 sitzen. Diese Bolzen sind bei der dargestellten Ausführungsform in zwei Gruppen von je etwa sechs bis zwölf Stück über den Umfang verteilt und durch am inneren Rande der betreffenden Lamelle 7 in entsprechender Anzahl vorgesehene Löcher geführt. Die Bolzen 8 dienen außerdem zur Führung der Druckteller 9, 9, die dazu bestimmt sind, die Lamellenpakete bei Ausführung der Bremsung zusammenzupressen. Diese Teller, die normalerweise an der mittleren Scheibe 6 anliegen, bilden zusammen mit äußeren Ringscheiben 9a und ringförmigen Querwänden 9h nach innen offene Hohlringe, in die die Zuführungsleitungen i i, i i für das Kühlmittel münden. Die Gegenlamellen 12, die bei der dargestellten Ausführungsform im Gegensatz zu den aus Blech .bestehenden Lamellen 7 aus künstlichem Reibstoff, beispielsweise mit einem Kunstharz o. dgl. imprägniertem Asbestmaterial, bestehen, sind .gleichfalls gruppenweise auf Bolzen 13 aufgereiht, die in einem Gehäuse 14 befestigt sind, das beide Lamellenpakete einschließlich ihrer Träger sowie den Zu- und Abführungsleitungen für die Kühlflüssigkeit einschließt und beispielsweise mit Hilfe von Nadellagern 15 auf dem Nabenkörper 4 gelagert ist, so daß es sich frei um die Welle 3 drehen kann. Das Gehäuse 14 kann mit Hilfe einer auf seinen Umfang wirkenden Band- oder Klotzbremse 48 festgehalten werden.
Das Zusammenpressen der Lamellenpakete durch die Druckteller 9 erfolgt mit Hilfe von Druckluftvorrichtungen 16, von denen eine im oberen Teil der Fig. i dargestellt ist. Diese Druckluftvorrichtungen sind gleichfalls zu mehreren über den Umfang verteilt, aber mehr nach der Achse zu innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet. Sie bestehen aus je zwei paarweise vorhandenen Zylindern 17, in denen die unmittelbar auf die Scheiben 911 der Druckteller 9 wirkenden Kolben 18 spielen. Die Abdichtung erfolgt mit Hilfe von Bälgen i9 aus dünnem Blech, die einerseits mit dem Kolben, andererseits mit dem Boden der Zylinder 17 verlötet sind. Die Druckluft wird dem Inneren der Zylinder durch eine Bohrung 2o des Nabenteils 4 zugeführt, die in einem Ringkanal 21 mündet. Von diesem Ringkanal führt eine radiale Bohrung 22 bis zu einem Rohr 23, das zentral in der hohl ausgebildeten Achse untergebracht ist. Das Rohr 23 wird von einem weiteren Rohr 24 umgeben, das zusammen mit einer Leitung 25 zur Zuführung des Kühlmittels in die Bremse dient. Das Kühlmittel, das aus Öl, Glycerin, Wasser, zweckmäßig aber aus einer Mischung von Wasser und Glycerin besteht, tritt durch eine radiale Bohrung 26 in einen Ringkanal 27 ein, von dem die obener wähnten Rohre i i, i i ausgehen. Die Abführung des Kühlmittels aus dem äußeren Teil des Innenraumes des Gehäuses 14, indem es sich sammelt, nachdem es die Lamellenpakete in noch zu beschreibender Weise durchströmt hat, erfolgt mit Hilfe einer oder mehrerer in der mittleren Scheibe 6 virgesehenen radialen Bohrungen 28, die über ein federbelastetes Ventil 29 in einen Hohlraum des Nabenkörpers 4 mündet, von dem aus die Weiterleitung durch eine radiale Bohrung 3o der Achse 3 in die Längsbohrung 31 der Achse mündet.
Die Zu- und Abführung des Kühlmittels ergibt sich aus Fig. 2. Wie diese Figur erkennen läßt, schließt sich an die Leitung 25 eine radiale Bohrung 32 an, die zu einem Ringkanal 33 führt, der in dem Lagerkörper 34 vorgesehen ist und der durch eine Rohrleitung 35 mit dem zweckmäßig gleichzeitig als Kühler eingerichteten Sammelbehälter 36 für das Kühlmittel in Verbindung steht. Der Ringrauen 33 ist seitlich von zwei lose auf der Achse verschiebbaren Ringkörpern 37 begrenzt, deren mit Packungen 38 in Berührung stehenden Außenseiten konisch gestellt sind. Die Ausbildung der Einrichtung zur Abführung des Kühlmittels ist eine entsprechende. Das aus der zentralen Bohrung 31 der Achse kommende Kühlmittel tritt durch eine radiale Bohrung 39 in einen Ringraum 4o ein, aus dem es durch eine Leitung 41 in den Kühler 36 übertritt. Der Ringraum 40 ist gleichfalls durch außen konisch gestaltete Ringkörper 42 begrenzt, die mit Dichtungspackungen 38 in Berührung stehen. Zwischen den Ringkanälen 33 und 40 ist ein dritter Ringkanal 43 vorgesehen, der durch eine radiale Bohrung 44 mit dem zentralen Rohr 23 für die Zuführung der Luft zu den Druckvorrichtungen 16 in Verbindung steht. Der Ringraum 43 wird seitlich von zwei Ringkörpern 45, 45 begrenzt, deren äußere konische Flächen an den Packungen 38 anliegen.
Die beschriebene Einrichtung hat den Zweck, dafür zu sorgen, daß die Packungen, die die Spalte zwischen der Achse 3 und dem Lagerkörper gegen Austritt des Kühlmittels abdichten und die normalerweise zur Vermeidung von Reibungsverlusten nur lose anliegen, im Falle der Bremsung, wenn also das Kühlmittel unter erhöhtem Druck steht und wenn die Reibung der Packungen nicht nur nicht schadet, sondern im Gegenteil erwünscht ist, besonders stark angepreßt werden. Dies geschieht dadurch, daß, wenn bei Einleitung der Bremsung die Druckluft, die dem Ringraum 43 durch die Leitung 46 zugeführt wird, eingelassen wird, die Ringkörper 45 in axialer Richtung nach außen gedrängt «erden, wobei sie einerseits die benachbarten Packungen 38 an die Welle pressen, andererseits durch Vermittlung der Ringkörper 37 und 42, die sich dabei entsprechend verschieben, auch auf die äußeren Packungen 38 einen Druck ausüben, der eine stärkere Anpressung an die Welle zur Folge hat.
Zu, der Ausbildung der Bremse ist noch zu sagen, daß die Lamellen 7 und 12 der beiden Lamellenpakete von vornherein dicht aneinander sowie an den Drucktellern 9 anliegen und daß diese ihrerseits auch dicht an der Mittelscheibe 6 anliegen. Es sind also auch die sonst üblichen Rückholfedern, die das Lamellenpaket bei Aufhebung der Bremsung öffnen, nicht erforderlich. An Stelle der aus einem besonderen Reibstoff hergestellten Lamellen 12 können natürlich gleichfalls Metalllamellen treten. Eine Lamellengruppe, im vorliegenden Falle die mit 7 bezeichnete, wird zweckmäßig aus Lamellen der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Art zusammengesetzt. Diese Lamellen bestehen aus Blechringen, in die längs des Umfanges die Löcher 811 zur Aufreihung auf die Mitnehmerbolzen 8 vorgesehen sind. Im Bereich der ringförmigen Fläche des Eingriffs mit den benachbarten Lamellen sind in den Blechring zwei Gruppen von Höhlungen 46 und 47 eingepreßt, und zwar abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite. Die Höhlungen erhalten vorzugsweise die aus Fig. 3 ersichtliche Umrißform und eine solche Breite, in der Umfangsrichtung ;gerechnet, daß sich an die radialen Ränder der Höhlungen 46 der einen Seite die betreffenden radialen Ränder der Höhlungen 47 der anderen Seite mit einem lediglich durch die aus dem Preßvorgang sich ergebende Notwendigkeit der schrägen Lage des Übergangsteils bedingten geringen Abstande anschließen. Das bedeutet, daß die Strecken; in denen die vom Kühlmittel durchströmten Höhlungen mit der benachbarten Reibfläche in Berührung stehen, ebenso wie die Strecken, in denen die betreffenden Blechrückseiten an der anderen benachbarten Reibfläche anliegen, fast 5o % des Gesamtumfanges der Lamelle mit dein betreifenden Radius ausmachen. Die äußeren Grenzen der Höhlungen 46 und 47 sind zweckmäßig etwas nach außen gewölbt. Diese Ausbildung hat den Zweck, an den äußeren und inneren Enden der Hohlräume, die als Vorratsbehälter und Durchgangsräume für das Kühlmittel dienen, Aus- bzw. Zutrittsöffnungen für das Kühlmittel zu schaffen. Läßt man, wie in Fig.3 veranschaulicht, die inneren Kanten der benachbarten Reiblamellen etwas vor den betreffenden Grenzen der Höhlungen 46 und 47 zurückstehen, so ergeben sich für die innere Kante Zutrittsöffnungen, die weiter sind als die Austrittsöffnungen. Dadurch wird eine Drosselung des Kühlmittelauslasses und damit eine Stauung des Kühlmittels innerhalb der Hohlräume 46, 47 erzielt, die für die Kühlwirkung günstig ist.
Eine solche Drosselung wird auch durch das obenerwähnte federbelastete Ventil 29 erzielt. Durch dies Ventil wird die im Rohr 28 befindliche Flüssigkeit so lange zurückgehalten, bis ein dem Federdruck entsprechender Staudruck entstanden ist. Durch Bemessung der Federstärke oder durch Änderung der Zahl der Bohrungen 28 (unter Verschluß einzelner Bohrungen) kann der Staudruck beliebig eingestellt werden.
Die Wirkungsweise ist folgende: Soll gebremst werden, so stellt man zunächst durch Anziehen der auf das Gehäuse 14 wirkenden Bremse 48 das bis dahin mit der Welle umlaufende Gehäuse 14 fest und läßt dann die Druckluft durch die Leitung 46 zu. Dadurch verschieben ,sich die Kolben 18 der Druckvorrichtungen 16 nach außen und pressen durch Vermittlung der Druckteller 9 die beiden Lamellenpakete zusammen, wodurch die Bremsung erfolgt. Die auf das Gehäuse wirkende Bremse 48, die natürlich mit einem nicht umlaufenden Teil des Fahrzeugs zwecks Drehmomentaufnahme in fester Verbindung steht, hat nur eine sehr geringe Reibarbeit zu verrichten, da sie ja lediglich die relativ geringe Schwungmasse des Gehäuses, der Lamellen usw. vor Einsetzen der eigentlichen Bremsung zum Stillstand zu bringen hat. Die Gehäusebremse kann dementsprechend klein bemessen sein; sie muß nur so kräftig gehalten werden, daß sie die aus der eigentlichen Bremsung sich ergebende Umfangskraft aufzunehmen und an das Fahrgestell weiterzuleiten vermag. Beim Läsen der Bremse geht man zweckmäßig umgekehrt vor, indem zunächst die Druckluft abgelassen und dann die Bremse 48 gelöst wird. Das Innere des Bremsengehäuses ist dauernd teilweise mit dem Kühlmittel gefüllt. Während der Bremsung vollzieht sich infolge der Zentrifugalwirkung ein selbsttätiger Umlauf des Kühlmittels in der durch die Pfeile der Fig. i angedeuteten Richtung. Das Kühlmittel tritt aus den Rohren i i, ii in die von den Drucktellern 9 gebildeten ringförmigen Hohlräume und aus diesen durch in den Wänden 9b vorgesehene düsenartige Öffnungen 9G in die Ringräume, die einerseits, durch die äußeren Seiten der Wände 9b, andererseits durch die Innenseiten der Lamellenpakete gebildet werden. Aus diesen Ringräumen tritt das Kühlmittel durch die obenerwähnten Spaltöffnungen 49 zwischen den Höhlungen 46 und 47 der Lamellen 7 in die Hohlräume 46, 47 ein und, nachdem es diese durchflossen hat, durch die Öffnungen 50 in den außen durch den Mantel des Gehäuses 14 begrenzten Ringraum 5 i aus, aus dem es durch die Leitung 28, 30, 31, 39, 40, 4 1 in den Kühler 36 zurückkehrt, aus dem es durch die Leitungen 35, 33, 32, 25, 26 und 27 wieder in den Kreislauf eintritt. Gegebenenfalls kann in diesen Kreislauf auch eine Umtriebpumpe eingeschaltet werden.
Die Ausbildung der Durchbrechungen der Wand 9b als Düsen hat folgenden Zweck: Die Summe der Querschnitte der engen Teile der Düsenbohrungen ist so groß, daß gegenüber der Summe der Austrittsquerschnitte 5o eine Drosselung nicht stattfindet. Kurz vor Stillstand des Wagens hat die Raddrehzahl so stark abgenommen, daß eine nennenswerte Pumpwirkung nicht mehr auftritt. Mit dem Rückgang des Druckes schließt sich dann das federbelastete Ventil 29, Um nun bis zum endgültigen Stillstand die Kühlmittelhohlräume 46, 47 nach Möglichkeit gefüllt zu halten, soll der Rückfluß der Flüssigkeit durch die Bohrung 9° nach dem inneren Ringraum etwas erschwert werden. Daher sind die engen Teile der Bohrungen so angeordnet, daß das Kühlmittel bei Rückwärtsströmung zuerst auf' diese engen Teile trifft, während in der Vorwärtsrichtung durch die sich allmählich verjüngenden Durchschnittsquerschnitte 'ein widerstandsloser Ausfluß ermöglicht ist. Zu bemerken ist noch, daß an den Enden der Druckteller 9a Dichtungsmanschetten vorgesehen sind, um den Zufluß des Kühlmittels nach den äußersten Lamellen sicherzustellen," daß ferner die Haltebremse 48 für das Gehäuse 14 auch in diesem selbst untergebracht werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Lamellenbremse für schwere schnell laufende Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnwagen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: ein dauernd geschlossen bleibendes Lamellenpaket, dessen Lamellen durch einen mit einem umlaufenden Fahrzeugteil (Laufrad o. dgl.) dauernd fest verbundenen Lamellenträger und einen gegenüber beiden Fahrzeugteilen (Laufrad und Fahrgestell) drehbaren (losen) Lamellenträger getragen werden, eine vom Bremsbetätigungsorgan abhängige Vorrichtung zur Ausübung eines axialen Druckes auf das Lamellenpaket und eine zwischen dem losen Lamellen; träger und dem zugehörigen FahrzeugteiF (Fahrgestell) wirksame Vorrichtung zur starren Verbindung dieser Teile miteinander durch Reibungsschluß, und zwar vor Betätigung der Bremse und unabhängig davon. Bremse nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine auf das Gehäuse (1q.) wirkende besondere Bremse. 3. Bremse nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtungen (i6) zum axialen Zusammenpressen des Lamellenpaketes innerhalb der beiden konzentrisch ineinandergelagerten Lamellenträger untergebracht sind. q.. Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Lamellenträger (5) einen mittleren Ringkörper (6) und zwei seitlich von diesen angeordnete und mit ihm unverdrehbar, aber axial verschiebbar verbundene, im Querschnitt abgestufte Scheibenkörper (9) aufweist, deren in rechtwinklig zur Achse liegenden Ebenen verlaufende Hauptscheibenteile (9a) zusammen mit dem mittleren Ringkörper (6) den Hohlraum zur Aufnahme der Druckvorrichtungen bilden.