WO1987005084A1 - Dispositif de refroidissement force de freins ou accouplements a friction - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
- forced cooling devices are known, for example, from DE-PS 28 02 676.
- an annular collar protruding axially from the brake pressure plate via radial outlets from oil outlets located in the shaft is used. in order to control the amount of cooling oil flowing into an annular space under the plate carrier.
- the object of the invention is therefore to provide a more precise and more effective but nevertheless to create a cost-effective forced cooling device, which works independently of the speed and when the brake is not actuated results in a safe shut-off of any further cooling oil supply, while the brake is stressed but also ensures an even flooding of the disk gaps and rapid removal of the heated oil from the brake area.
- the hub of the disk carrier can now be intensively cooled without the jet being interrupted by rotating passage openings etc.
- the outer contour of the pipe sections facing the stop can also be shaped correspondingly conical or grooved for a progressive cross-sectional change of the inflow openings, while maintaining the axial displaceability of the pipe sections.
- the cooling oil pressure additionally supports the opening movement against the springs pressing the tube pieces against the end wall of the housing after initiation of the braking stroke.
- the pipe sections can automatically compensate for both manufacturing and stroke tolerances thanks to the resilient support in the brake pressure plate, without impairing the seal in the initial position is taken. This rules out the occurrence of drag torques in the friction disk pack as a result of unintentional leakage currents.
- FIG. 1 a radial end wall 1 of the housing is penetrated by a shaft 2 on which a disk carrier 3 is held in a rotationally fixed manner.
- This consists of a sleeve 4 which has a radial web 5 on the side facing away from the housing wall 1 .
- the brake pressure plate 13 which is axially embedded in the latter, is guided so that it can move axially. If the stepped ring cylinder 14 worked into its outer circumference is pressurized via the control line 16 leading radially through the housing jacket 15, the inner and outer disks 11, 12 are more or less strongly pressed together by the brake pressure plate depending on the actuating pressure.
- the inner circumference of the annular brake pressure plate 13 has an inner collar 17 through which axial bores 18 pass. As a result, the brake pressure plate 13 is widened beyond the inside diameter of the inner disk toothed ring 6 toward the shaft 2 .
- the collar 18 is provided with internal teeth 19 which are guided in an axially projecting annular collar 20 with external teeth 21 just above the shaft 2 so that they can be moved axially.
- annular gap is formed within the axial bores 24 in front of a sealing surface 25 formed by the bottom of the axial bore 24, through which cooling oil can then flow from individual oil channels 26.
- These oil ducts 26 are fed evenly from an annular space 2 incorporated in the end wall 1 of the housing.
- the compression springs 28 surrounding the pipe sections 22 are provided, which also when the load on the brake pressure plate 13 originating from the stepped ring cylinder 14 decreases and the brake pressure plate 13 is then restored to its initial position connected with contact with the housing end wall 1 the Rohr ⁇ pieces 22 resiliently support in the collar 18 so.
- the brake pressure plate 13 is reset by its own compression springs 29 which are axially supported between it and the housing end wall 1 and which lean on a circumference against the brake pressure plate 13 outside of the friction lamellar packet 6, 10, 11, 12.
- the housing end wall 1 can be designed as a flange connection of an inner flange 1.1 closer to the shaft and an outer flange 1.2 merging into the housing jacket 15 on the outside Joint area of the annular space 27 for the oil supply of the Rohr ⁇ pieces 22 is incorporated as a radial groove.
- the cooling oil can then be supplied there through a single axial cooling oil pipe connection 30 in the housing end wall 1 .
- the step ring cylinder 14 is pressurized via a control pressure connection 34 which is completely separate from the cooling oil pipe connection 30 and is arranged in the cylindrical casing part 15 in the example.
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Description
Zwangskühleinrichtung für Reibungsbremsen bzw. -kupplungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbe¬ griff des Anspruches 1. Solche Zwangskühleinrichtungen sind beispielsweise bekannt aus der DE-PS 28 02 676. Dort wird ein von der Bremsdruckplatte axial über radiale Austritte aus in der Welle befindlichen ölaustritten vorkragender Ringbund be¬ nutzt, um das in einen Ringraum unter dem Lamellenträger ein¬ strömende Kühlöl mengenmäßig zu steuern.
Für Anwendungsfälle, bei denen ein in die Welle eingelassener ölkanal nicht in Frage kommt, ist eine derartige Bauweise un¬ geeignet. Auch ist hier die Abdichtungsqualität stark abhängig von den jeweiligen Toleranzen und eine vollständige Abdichtung in der F_-.:_is kaum zu erreichen. Die Kühlölzuführung über rotierende Bauteile (Welle) führte zudem zu drehzahlabhängigen Schwankungen der jeweiligen ölmengen. Eine intensive Bespülung der Bremsdruckplatte (Kolben) war mit dieser Anordnung eben¬ falls nicht sichergestellt. Auch änderte sich die ölbeaufschla¬ gung der einzelnen Lamellen-Spalte je nach Stellung des die ölmenge regulierenden Ringbundes, weil es in Ermangelung strö¬ mungsgünstigerer Durchflußguerschnitte schon vor Erreichung der öldurchtritte zu zufallsabhängigen ölverspritzungen kommen mußte. Auch war die ölabfuhr am Außenumfang und an Lamellen nicht gleichmäßig sichergestellt.
Auch bei weiteren Zwangskühlungseinrichtungen fanden sich keine den Eetriebsverhältnissen völlig gerecht werdende Ausge¬ staltungen.
So stellte die von der EPS 01 43 898 vorgeschlagene Verwendung großer Bremsscheiben mit mehreren großen Durchlässen zwischen Reibbelag und Innenlamellenträger nicht nur einen Grund für höhere Lamellenwerkstoffkosten, sondern auch einen Anlaß zu verstärkter ölverspritzung und zu unregelmäßigem ölfluß bzw. unregelmäßiger Reibflächenabnutzung dar.
Nach der US-PS 45 29 073 sind zwar koaxiale öldurchlässe in den Lamellen selbst dadurch vermieden, daß ein auch aus der DE-PS 28 02 676 bekannter Ringraum unter einem von der Welle abgesetzten Innenlamellenträger als ölsammelraum vor den Durch¬ tritten in die Lamellenzwischenräume benutzt wird. Jedoch sind die dort vorgesehenen Kühlöl-Steuerventile in einer rotierenden Trommel und damit drehzahlabhängig gesteuert, also nicht funk¬ tioneil mit dem Hub der Bremsdruckplatte verknüpft.
Ausgehend von der sowohl mit kleinen Lamellen auskommenden und auch ein mit der Bremsdruckplatte drehzahlunabhängig betä¬ tigbares Kühlöl-Ventilprinzip aufweisenden DE-PS 28 02 676 wird daher die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, für diesen be¬ kannten Stand der Technik eine präzisere und wirkungsvollere, aber dennoch kostengünstige Zwangskühleinrichtung zu schaffen, welche drehzahlunabhängig arbeitet und während Nichtbetätigung der Bremse eine sichere Absperrung jeglicher weiterer Kühlöl- zufuhr ergibt, während der Beanspruchung der Bremse jedoch auch eine gleichmäßige Durσhflutung der Lamellenspalte und rasche Entfernung des erwärmten Öles aus dem Bremsenbereich sicher¬ stellt.
Die Lösung wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 insbe¬ sondere dadurch erreicht, daß eine Kühlölzufuhr durch eine der Bremsdruckplatte axial unmittelbar vorgeordnete radiale Gehäuse¬ stirnwand geschaffen wurde, die nicht rotiert, und deren ölaus- trittsquerschnitte durch von der Bremsdruckplatte axial mit¬ nehmbare und zur Hauptachse koaxial angeordnete Rohrstücke ver¬ schließbar und veränderbar sind, die dann ihrerseits auf die schon bekannte Weise unterhalb des Reiblamellenpaketes im inneren Ringkanal münden.
Mittels einer kolbenähnlichen Führung der Rohrstücke in den Axialbohrungen in der Gehäusestirnwand und ventilsitzarti¬ ger Mündungsverschlüsse wird außerdem sichergestellt, daß ohne
einen vorgebbaren Bremshub der Bremsdruckplatte kein nennens¬ werter Kühlöldurchfluß stattfinden kann. Durch Einsatz der Lamellenzahl und der dem Lamellenumfang angepaßten Anzahl von Rohrstücken, oder aber durch Veränderung von deren Innendurch¬ messer, läßt sich nun für die unterschiedlichsten Bremslei¬ stungen die Kühlölmenge präzise dosieren und verteilen.
Durch die dem Wärmeanfall der Bremse angepaßte ölführung kann nun die Nabe des Lamellenträgers ohne Strahlunterbrechung durch rotierende Durchtrittsöf nungen etc. intensiv gekühlt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteran¬ sprüche an:
Bei einer Eindichtung der Rohrstücke in die Stirnbohrungen des Gehäuses gemäß Anspruch 2 kann unter Wahrung der Axial- verschieblichkeit der Rohrstücke auch noch die dem An¬ schlag zugewandte Außenkontur der Rohrstücke für eine pro¬ gressive Querschnittsveränderung der Zuströmöffnungen, entsprechend konisch oder eingekehlt, geformt sein. Bei kolbenförmigem Ansatz kann auch erreicht werden, daß der Kühlöldruck die Öffnungsbewegung entgegen den die Rohr¬ stücke gegen die GehäuseStirnwand andrückenden Federn nach Einleitung des Bremshubes noch zusätzlich unterstützt.
Bei von der Bremsdruckplatte bzw. von einem an dieser an¬ geformten Kragen nur in Belastungsrichtung mitnehmbaren Rohrstücken gemäß Anspruch 3 können die Rohrstücke dank der federnden Abstützung in der Bremsdruckplatte sowohl Fertigungs- als auch Hubtoleranzen selbsttätig ausgleichen, ohne daß die Abdichtung in der Ausgangsstellung beeinträch¬ tigt wird. Damit wird die Entstehung von Schleppmomenten im Reiblamellenpaket infolge unbeabsichtigter Leckströme ausgeschlossen.
Mit einer strömungsgünstigen Ausgestaltung des inneren Ringkanals gemäß Anspruch 4 und einer ölfangkante oberhalb der bremsenseitigen Mündung der Rohrstücke staut sich beim Bremsen ein am ganzen Umfang und auf ganzer Länge des Lamellenträgers ein gleichmäßig dicker ölring unter Mit¬ hilfe von Zentrifugalkräften an, der dann eine gleichmä¬ ßige Beaufschlagung der radialen öldurchtritte- im Lamellen¬ träger ergibt, ohne daß die eigentliche ölmenge von Dreh¬ zahländerungen abhängig wäre, wie dies mit fliehkraftab¬ hängigen Steuerventilen der Fall ist.
Mit einem reichlich bemessenen Ringspaltkanal zur ölablei- tung aus der Außenlamellenträgerverzahnung entlang einer die eigentliche Bremsfläche außen umfassenden weiteren Außenstirnfläche der Bremsdruckplatte gemäß Anspruch 5 . wird neben einer raschen Ableitung des aus dem Bremsbe¬ reich abfließenden Öles auch noch eine intensive Kühlwir¬ kung an' der Bremsdruckplatte selbst erreicht.
Mit einer ölzu- und -abführung durch den Gehäusemantel nach Anspruch 6 wird eine besonders für den Einbau in Getriebegehäuse montagegünstige Anordnung erreicht, ohne daß die Welle durch innere ölkanäle geschwächt werden müßte.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungs¬ beispieles gemäß der Zeichnung beschrieben.
Die einzige Zeichnung zeigt eine Zwangskühleinrichtung für Reibungsbremsen bzw. -kupplungen, wie sie innerhalb eines Schaltgetriebes als praktisch "verschleißfreie" und schleppmo- mentfreie Bremse eingesetzt werden kann. Sinngemäße Anordnungen sind ajαch denkbar für Bremsen in Radgetrieben, Kupplungen usw.
In Fig. 1 ist eine radiale Gehäusestirnwand 1 durch¬ drungen von einer Welle 2, auf welcher ein Lamellenträger 3 drehfest gehalten ist. Dieser besteht aus einer Muffe 4, welche auf der der Gehäusewand 1 abgewandten Seite einen Radialsteg 5 aufweist. Dieser wiederum trägt in einem ge¬ wissen Radialabstand vom Außendurchmesser der Muffe 4 einen Innenlamellen-Verzahnungsring 6. Der dadurch gebildete zur Gehäusestirnwand 1 offene Ringkanal 7 innerhalb des Lamel¬ lenträgers 3 wird in dieser bevorzugten Ausführung an seinem Außenumfang teilweise jedoch wieder axial verschlossen durch eine radiale ölfangkante 8 an der der Gehäusewand 1 zu¬ gewandten Stirnseite des Innenlamellen-Verzahnungsringes 6. Dieser ist auf seinem Umfang mit zahlreichen radialen oldurch¬ tritten 9 zu den Reibflächen 10 versehen, welche bevorzugt mit Radialnuten ansich bekannter Art versehen sind.
Axial zwischen dem von den mit den Reibflächen 10 ver¬ sehenen Innen- und Außenlamellen 11, 12 gebildeten Reib¬ lamellenpaket 6, 10, 11, 12 und der Gehäusestirnwand 1 ist die in die letztere axial eingelassene Bremsdruckplatte 13 axial beweglich geführt. Wenn der an ihrem Außenumfang einge¬ arbeitete Stufen-Ringzylinder 14 über die radial durch den Gehäusemantel 15 herangeführte Steuerleitung 16 unter Druck gesetzt wird, werden die Innen- und Außenlamellen 11, 12 von der Bremsdruckplatte je nach Betätigungsdruck mehr oder minder stark zusammengepreßt.
Der Innenumfang der ringförmigen Bremsdruckplatte 13 weist einen inneren Kragen 17 auf, der von Axialbohrungen 18 durchsetzt ist. Die Bremsdruckplatte 13 ist dadurch über den Innendurchmesser des Innenlamellen-Verzahnungsringes 6 hinaus zur Welle 2 hin verbreitert. Im Beispiel ist der Kragen 18 mit einer Innenverzahnung 19 versehen, welche in einem axial vorkragenden Ringbund 20 mit Außenverzahnung 21 knapp über der Welle 2 axial verschieblich geführt ist. In die am Umfang
mit gleichem Radius verteilten Axialbohrungen 17 des Kra¬ gens 18 sind kurze Rohrstücke 22 mit einer Mündung vor dem inneren Ringkanal 7 des Lamellenträgers 3 durch einen Sperr¬ ring 23 so festgelegt, daß sie im Belastungsfalle des Stufen¬ zylinders 14 durch die Bremsdruckplatte 13 von der Gehäuse¬ stirnwand 1 in den Axialbohrungen 24 um den jeweiligen Bremshub abhebbar sind.
Dabei entsteht rund um die dem Kragen 18 gegenüberliegende Mündung des Rohrstückes 22 innerhalb der Axialbohrungen 24 ein Ringspalt vor einer durch den Boden der Axialbohrung 24 gebildeten Dichtfläche 25, durch welchen dann Kühlδl aus einzelnen lkanälen 26 zuströmen kann. Diese ölkanäle 26 werden aus einem in der Gehäusestirnwand 1 eingearbeiteten Ringraum 2 gleichmäßig gespeist. Zwischen dem Kragen 18 der Bremsdruckplatte 1 und der Gehäusestirnwand 1 sind die Rohrstπcke 22 umgebende Druckfedern 28 vorgesehen, welche auch bei Nachlassen der aus dem Stufenringzylinder 14 herrührenden Belastung der Bremsdruckplatte 13 und der dann einsetzenden Rückstellung derselben in ihre mit Anlage an der Gehäusestirnwand 1 verbundene Ausgangstellung die Rohr¬ stücke 22 im Kragen 18 federnd so abstützen. Dadurch ist in Ausgangsstellung stets ein dichter Abschluß auf der Dicht¬ fläche 25 sichergestellt, gleichgültig, ob und wieviel die Abnutzung der Reiblamellen oder andere Fertigungstoleranzen bzw. Erwärmungseinschlüsse zu einer Veränderung des Bremshubes geführt haben. Die Rückstellung der Bremsdruckplatte 13 erfolgt dabei durch eigene, zwischen ihr und der Gehäusestirnwand 1 axial abgestützte Druckfedern 29 die sich auf einem Kreisumfang gegen die Bremsdruckplatte 13 außerhalb des Reiblamellenpake- tes 6, 10, 11, 12 anlehnen.
Zur Fertigungs- und Montageerleichterung kann die Ge¬ häusestirnwand 1 als Flanschverbindung eines wellennäheren Innenflansches 1.1 und eines außen in den Gehäusemantel 15 übergehenden Außenflansches 1.2 gestaltet werden, in deren
Stoßbereich der Ringraum 27 für die Ölversorgung der Rohr¬ stücke 22 als Radialnut eingearbeitet ist. Die Zufuhr des Kühlöles dorthin kann dann durch einen einzelnen axialen Kühl- öl-Rohranschluß 30 in der Gehäusestirnwand 1 erfolgen. Damit das aus dem Reiblamellenpaket 6, 10, 11, 12 abgeschleu¬ derte Kühlöl auch bei längeren Bremsvorgängen raschmöglichst, ohne Rückstau, aus dem Lamellenbereich abfließen kann, ist zwischen Bremsdruckplatte 13 und einer ihr gegenüber liegen¬ den gehäusefesten Bremsstützplatte 31 ein breiter Ringspalt¬ kanal 32 vorgesehen, der zu ölablässen 33 in der Gehäusestirn¬ wand 1 führt.
Die Beaufschlagung des Stufenringzylinders 14 erfolgt über einen vom Kühlölrohranschluß 30 völlig getrennten Steuerdruckanschluß 34, der im Beispiel im zylindrischen Mantelteil 15 angeordnet ist.
Bezugszeichen
1 Gehäusestirnwand 28 Druckfedern um 22
1.1 Innenflansch von 1 29 Rückstellfedern für 13
1.2 Außenflansch von 1 30 Axialer Kühlδl-Rohran-
Welle schluß
3 Lamellenträger 31 Bremsstützplatte
3.1 Strδmungslenkkontur 32 Ringspaltkanal von 3 33 ölablässe
4 Muffe von 3 34 Steuerdruckanschluß 5 Radialsteg von 4
6 Innenlamellenverzah- nungsring
7 Ringkanal in 3
8 ölfangkante an 3
9 Radiale öldurchtritte in 3
10 Reibflächen
11 Innenlamellen
12 Außenlamellen
13 Bremsdruckplatte (Kolben)
14 Stufen-Ringzylinder
15 Gehäuse-Mantelteil an 1
16 Steuerleitung in 15 7 Innerer Kragen von 13
18 Axialbohrungen in 17
19 Innenverzahnung von 18
20 Axialer Ringbund von 1.1 1 Außenverzahnung von 20 2 Rohrstücke in 18 3 Sperring für 22 4 Axialbohrungen in 1 5 Dichtflächen für 22 in 1 6 Kühlölkanäle zu 24 7 Ringraum in 1.1
Claims
1. Zwangskühleinrichtung für Reibungsbremsen bzw. -kupp- lungen mit durch eine Bremsdruckplatte (13) verstellbaren Kühlöl- steuerelementen, welche öleinlässe (26) zu einem radial unter einem Reib¬ lamellenpaket (6, 10, 11, 12) gelegenen und auf seiner einen Stirnseite offenen, inneren Ringkanal (7) mit radialen Durchtritten (9) durch einen Innenlamellenträ¬ ger (3) aufweist, bei Ausgangsstellung der Bremsdruckplatte (13) diese l¬ einlässe (26) abgedeckt hält, jedoch in Belastungsstel¬ lungen je nach Bremshub mehr oder weniger weit öffnet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kühlölsteuerelemente zur Hauptachse des Reibla¬ mellenpaketes (6, 10, 11, 12) koaxial gerichtete Rohr¬ stücke (22) sind, welche von einem die offene Seite des inneren Ringkanals (7) des Innenlamellenträgers (3) axial begrenzenden inneren Kragen (18) an der Bremsdruck¬ platte (13) in Hubrichtung mitnehmbar sind, und daß dem inneren Ringkanal (7) abgewandte Öffnungen der Rohrstücke (22) in Ausgangsstellung der Bremsdruck¬ platte (13) ölzutritte (26) absperren, welche in einer drehfesten, radialen Gehäusestirnwand (1) angeordnet und aus einem dieselbe durchdringenden Kühlδlanschluß (30) gespeist werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Rohrstücke (22) in Axialbohrun¬ gen (24) in der Gehäusestirnwand (1) gegen radiale Dichtflä¬ chen (25) durch Druckfedern (28) gegenüber der Bremsdruck¬ platte (13) axial verschieblich eingedichtet' sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die den Rohrstücken (22) zwi¬ schen dem Kragen (18) der Bremsdruckplatte (13) und den Axial¬ bohrungen (24) in der Gehäusestirnwand (1) zugeordneten Druck¬ federn (28) die Rohrstücke (22) schon auf die Dichtflächen (25) drücken, bevor die Bremsdruckplatte (13) selbst ihre Ausgangs¬ stellung beim öffnen erreicht hat.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der den inneren Ringkanal (7) unter dem Reiblamellenpaket (6, 10, 11, 12) axial begrenzende Radialsteg (5) des Lamellenträgers (3) mit strö¬ mungsgünstig ausgerundeter Abweiskontur zur ölstromumlenkung in radiale Richtung spritzkantenfrei ausgestaltet ist und eine radiale ölfangkante (8) aus seiner der Bremsdruckplatte (13) zugewandten Stirnseite des Innenlamellen-Verzahnungsringes (6) aufweist.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Reiblamellen¬ paket (6, 10, 11, 12) durch einen äußeren Ringspaltkanal (32) umgeben ist, welcher entlang der um die Breite von Rückstell¬ federn (29) vergrößerten Bremsdruckplatte (13) vergrößerten lamellenseitigen Oberfläche der Bremsdruckplatte (13) zu einem Kühlölablaß (33) führt.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Außen¬ umfang der Bremsdruckplatte (13) und einem Gehäusemantel (15) an Stufenringzylindern (14) vorgesehen ist, welcher radiale Steuerdruckanschlüsse (16) im Gehäusemantel (15) hat, die axial gekreuzt werden durch koaxial angeordnete Kühlölab- lässe (33) in der Gehäusestirnwand (1) .
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