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Dokumentenidentifikation DE3639822A1 26.05.1988
Titel Vollbelagscheibenbremse
Anmelder Alfred Teves GmbH, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Lötzsch, Ulrich, 6000 Frankfurt, DE
DE-Anmeldedatum 21.11.1986
DE-Aktenzeichen 3639822
Offenlegungstag 26.05.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.05.1988
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
IPC-Nebenklasse F16D 55/40   F16D 65/20   F16D 65/52   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vollbelagscheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Scheibenbremsen werden in erster Linie in schweren Kettenfahrzeugen verwendet. Durch die große Masse, die es bei solch schweren Fahrzeugen abzubremsen gilt, ist die thermische Belastung der Bremse sehr hoch. Dabei besteht insbesondere die Gefahr, daß die Temperatur des Druckmittels zu hoch wird.

Bei bekannten Vollbelagscheibenbremsen ist meist keine Kühlung der Bremse vorgesehen, oder wenn, dann wird sie stets durch sehr aufwendige Maßnahmen erreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vollbelagscheibenbremse zu schaffen, welche die thermischen Probleme auf einfache und kostengünstige Weise sicher löst.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vollbelagscheibenbremse durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß die Wärme schon möglichst nahe an ihre Einleitungsstelle durch das Kühlmittel abgeführt werden kann. Als Gehäusemittelstücke werden vorzugsweise zwei völlig identische Teile verwendet. Einen optimalen wirksamen Reibungsdurchmesser erhält man dadurch, daß mindestens zwei Belagrückstellvorrichtungen im Bereich zwischen zwei Reibringen angeordnet sind, und nicht wie bekannte Lüftspielfedern außen über die Bremsscheiben geführt werden müssen.

Durch die Verwendung von Außenkühlplatten wird auch die Wärme, welche an den außenliegenden Belagringen entsteht, sicher abgeführt.

Durch das Verlegen der Verbindungsbrücken im Hohlraum, der von Kühlmittel geschlossen ist, wird ein insgesamt niedriges Temperaturniveau erreicht. Dadurch, daß die als Wiederholteile verwendeten Verbindungsbrücken keine parallelen Anflanschflächen aufweisen, sondern einen bestimmten Winkel zueinander bilden, können sich Toleranzen zwischen den Anschlußflächen der Betätigungszylinder vorteilhaft ausgleichen lassen.

Durch das Lüftspielventil wird vorteilhafterweise eine selbsttätige, hydraulische Lüftspielbegrenzung erreicht, wodurch eine anfällige, mechanische Nachstellvorrichtung entfallen kann.

Das vorgegebene Lüftspiel kann optimal dadurch stets eingehalten werden, daß ein mit mindestens einem Drucknehmer verbindbarer Anschluß einerseits über eine bewegliche Wand, beispielsweise einem Kolben oder einer Membrane, mit dem Druckgeber mittelbar und andererseits über ein vorgespanntes Sitzventil unmittelbar mit dem Druckgeber in Verbindung steht. Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn das durch die bewegliche Wand verschiebbare Volumen gleich dem Volumen ist, das zur Bremsenlüftung aus dem Drucknehmer abgeführt werden muß.

Müssen bei einer Bremsbetätigung große Volumina verschoben werden, so ist es besonders günstig, wenn ein weiteres Sitzventil vorgesehen ist, das durch die bewegliche Wnad betätigbar ist.

Einen geringen Bauaufwand verlangt eine Ausführung, bei der die beiden Sitzventile von einer gemeinsamen Feder vorgespannt werden.

Bei einer Ausführung, bei der der als bewegliche Wand dienende Kolben als Differentialkolben ausgeführt ist, dessen größerer Druckbeaufschlagungsfläche vom Druck des Druckgebers beaufschlagbar ist, wird sichergestellt, daß stets zuerst der Kolben in eine Endlage verschoben wird, bevor ggf. das Sitzventil öffnet und Druckmittel zum Drucknehmer nachfließen kann. Besonders günstig ist eine Kombination des Lüftspielventils mit einer Belagrückstellvorrichtung.

Die Funktion und weiteren Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Vollbelagscheibenbremse,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß M-M und N-N nach Fig. 1,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Lüftspielventil,

Fig. 4 eine andere Ausführung eines Lüftspielventils.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine vorzugsweise wassergekühlte Vollbelagscheibe, insbesondere für Kettenfahrzeuge. Diese Bremse weist zwei identische, ringförmige Gehäusemittelstücke 1, 2 auf, die die Nabe 32, welche auf der Welle 30 befestigt ist, teilweise umgeben. An den Gehäusemittelstücken 1, 2 sind Anschlüsse für den Kühlmittelablauf B und Kühlmittezulauf A vorgesehen. Die beiden Gehäusemittelstücke sind durch Schrauben 4 unter Zwischenlegung einer Dichtung 3 miteinander verschraubt und bilden einen ringförmigen, symmetrischen Hohlraum 5, der mit dem Kühlmittelzu- und ablauf A, B in Verbindung steht. Gleichmäßig am Umfang des Hohlraumes 5 verteilt, sind in abwechselnder Folge jeweils sechs Betätigungszylinder 6 sowie Federtöpfe 8. Diese wurden vor dem Zusammenbau der beiden Gehäusemittelstücke 1, 2 durch entsprechende Ausnehmungen in den Stirnflächen derselben gesteckt und sind durch Anschlagbunde 34 bzw. 35 axial zwischen den beiden Gehäusemittelstücken fixiert. Die Stirnflächen der Betätigungszylinder 6 und der Federtöpfe 8 sind mit der jeweiligen Stirnfläche der Gehäusemittelstücke bündig.

Über 180° sind jeweils die Betätigungszylinder 6 einer Bremsenhälfte miteinander verbunden und an die Druckanschlüsse C, E, und die Entlüftungsanschlüsse D, F angeschlossen. Die Verbindung von einem Betätigungszylinder 6 zum andern geschieht dabei durch Verbindungsbrücken 10, die zu den Drucköl- bzw. Entlüftungsanschlüssen durch Anschlußbrücken 9. Die Anflanschflächen G, H, der Verbindungsbrücken 10 liegen nicht parallel zueinander, sondern bilden zusammen einen Winkel (in diesem Fall 60°), wodurch sich die Toleranzen zwischen den Anschlußflächen der Betätigungszylinder 6 ausgleichen lassen. Da alle Betätigungszylinder 6 in ihrer Symmetrieebene normal zu ihrer Zylinderachse hydraulisch angeschlossen werden müssen, verlaufen die Druckölkanäle in den Anschlußbrücken 9 nicht wie bei den untereinander indentischen Verbindungsbrücken 10 in der Mittelebene M-M, sondern führen schräg aus ihr heraus in jeweils eines der beiden Gehäusemittelstücke 1 bzw. 2 und werden dort radial nach außen herausgeführt. Diese Drucköldurchführungen sind jeweils abgedichtet, um den Austritt des Kühlmediums zu verhindern.

In den Betätigungszylindern 6 sind jeweils zwei Betätigungskolben 7a, 7b axial beweglich und gedichtet angeordnet. Die als Hohlkolben ausgebildeten Betätigungskolben 7a, 7b weisen mit ihren gewölbten Stirnseiten zueinander, während die ringförmige Fläche des offenen Endes jeweils einen Anpreßring 11a, 11b beaufschlagt. Jeweils auf der vom Betätigungskolben 7a bzw. 7b entgegengerichteten Seite des Anpreßringes 11a bzw. 11b sind mittels mehrerer Spannhülsen 13 die inneren Belagsegmente 12 befestigt. Durch diese sind beide Bremsscheiben 14, welche mittels einer Kerbverzahnung axial verschiebbar auf der Nabe 32 geführt sind, beaufschlagbar. Die Bremsscheibe 14 ist mittels mehrerer Spannhülsen 31 auf dem Bremsscheibenfuß 33 befestigt, welcher in der Kerbverzahnung auf der Nabe 32 gelagert ist. Die durch die Kolben 7a, 7b, die Anpreßringe 11a, 11b und die inneren Belagsegmente 12 beaufschlagten Bremsscheiben 14 stützen sich axial nach außen an den äußeren Belagsegmenten 15 ab, welche mit Spannhülsen 13 an den Außenkühlplatten 16 befestigt sind. Durch Zugankerschrauben 21 werden die Außenkühlplatten 16 und die Bremsgehäuseringe 17 mit den Gehäusemittelstücken 1, 2 verspannt. Dabei ist sichergestellt, daß alle Kühlflüssigkeitsdichtungen 3, 22, 23 nur mit den erforderlichen Dichtkräften, nicht aber mit Scherkräften belastet werden.

Die Außenkühlplatten 16 weisen Kühlmitteleingänge 20 und (nicht dargestellte) Kühlmittelausgänge auf, durch die das Kühlmittel in die Kühlräume 29 gelangen kann. Um die Anpreßringe 11a und 11b gegen Verdrehen zu sichern, sind in den Bremsgehäuseringen 17 Ausnehmungen 18 vorgesehen, in welchen sich die axial verschiebbaren Mitnehmerlaschen 19 der Anpreßscheiben abstützen.

In den Federtöpfen 8 sind Druckfedern 24 vorgesehen, welche über Zugbolzen 25 in wechselnder Folge die Anpreßringe 11a bzw. 11b beaufschlagen. Dazu ist das halbkugelförmige, vergrößerte Ende des Zugbolzens 25 in einer entsprechenden Ausnehmung des Anpreßringes 11 gelagert, während der Bolzen selbst mit seinem anderen Ende, welches eine scheibenförmige radiale Erweiterung aufweist, in den Federtopf hineinragt. Das Bolzenmittelteil ist dabei von einer Druckfeder 24 umgeben, welche sich an einer Stirnseite des Federtopfes 8 einerseits und an der radialen, scheibenförmigen Erweiterung des Zugbolzens 25 andererseits abstützt. Auf diese Weise werden die Anpreßringe 11a und 11b zueinander gezogen und sorgen für die Lüftung der Bremse.

Durch den geschilderten Aufbau der Bremse sind fast sämtliche Funktions- und Gehäuseteile als Wiederholteile ausgführt. Die Zwillingsbremse ist sowohl für Rechts- als auch für Linksausführung geeignet. Aus der Zwillingsbremse läßt sich ggf. eine Vierlingsbremse kombinieren, bei welcher wiederum jede der dann vier Bremsscheiben von beiden Seiten aktiv gekühlt werden können.

Damit sich die beiden gegenläufigen Betätigungskolben 7a und 7b bei fortschreitendem Belagverschleiß nicht nach jeder Bremsung wieder in die Anfangslage zurückschieben, ist ein hydraulisches Lüftspielventil zwischen den Bremsdruckgeber und die Druckölanschlüsse C und E geschaltet.

Das in Fig. 3 dargestellte Lüftspielventil weist ein Gehäuse auf, daß sich aus den Gehäuseteilen 112, 121, 130 und 131 zusammensetzt. Im Gehäuseteil 130 ist ein Druckgeberanschluß 101 vorgesehen, der mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist. Vom Druckgeberanschluß 101 zweigt ein Kanal 102 und eine Bohrung 103 ab, wobei die Bohrung 103 durch die Gehäuseteile 112 und 121 zu dem im Gehäuseteil 131 vorgesehenen Bohrungsabschnitt 124 führt.

An den Kanal 102 schließt sich eine Ventileinrichtung an, welche aus dem Ventilsitz 104 und dem als Kugel ausgeführten Ventilschließglied 106 besteht. Diese Ventileinrichtung trennt in geschlossenem Zustand den Kanal 102 vom Raum 111 ab, in welchem eine zweite Ventileinrichtung, die sich aus einem ebenfalls als Kugel ausgebildeten Ventilschließglied 113 und dem zugehörigen Ventilsitz 114 zusammensetzt, vorgesehen ist. Die beiden Ventilschließglieder 113 und 106 sind in einer Führungshülse 109 gelagert und durch eine gemeisame Feder 107, welche ebenfalls in der Führungshülse 109 vorgesehen ist, in Schließrichtung beaufschlagt. Die Führungshülse 109 weist einen C-profilartigen Querschnitt auf, d.h. sie ist mit einem axial verlaufenden Schlitz 108 versehen.

Radial vom zylindrischen Raum 111 zweigt eine Anschlußbohrung 110 ab, die mit einer Bremse, beispielsweise der zuvor beschriebenen Vollbelagscheibenbremse, verbindbar ist. Durch die Ventileinrichtung 113, 114 getrennt, schließt sich axial an den Raum 111 ein weiterer Raum 116 an, der zylindrische Form besitzt und der auf seiner dem Ventilsitz 114 gegenüberliegenden Stirnseite durch die kleinere Stirnfläche 117 eines Differentialkolbens 125 begrenzt wird. Der Differentialkolben 125 ist mit seinem Kolbenabschnitt 119, der einen geringeren Querschnitt aufweist als der zweite Kolbenabschnitt 122, in der zum Raum 116 gehörenden Bohrung gedichtet und axial verschiebbar gelagert, während sich sein Kolbenabschnitt 122, der den größeren Querschnitt aufweist, komplett in der Bohrung 120 befindet und dort gedichtet und axial verschiebbar geführt ist. An der zum Raum 116 weisenden Stirnfläche der Bohrung 120 ist eine Bohrung 118 vorgesehen, welche an die Atmosphäre angeschlossen ist. Die Druckbeaufschlagungsfläche 123 des Kolbenabschnitts 122 ist über den Bohrungsabschnitt 124 und die Bohrung 103 mit dem Druckgeberanschluß 101 verbunden.

Axial durch den Raum 116 geführt und zwischen der Stirnfläche 117 und dem Ventilschließglied 113 ist ein Stößel 115 vorgesehen, der axial verschiebbar im Ventilsitz 114 geführt ist und der an seiner Mantelfläche mit axial verlaufenden, am Umfang verteilten Nuten versehen ist.

In drucklosem Zustand befindet sich das Lüftspielventil in der in Fig. 3 dargstellten Lage.

Wird nun das Lüftspielventil über den Druckgeberanschluß 101 druckbeaufschlagt, so steht dieser Druck im Kanal 102, sowie in dem Bohrungsabschnitt 124 an. Durch die Flächenverhältnisse am Differentialkolben 125 bedingt, verschiebt sich dieser in Richtung auf den Ventilsitz 114 und öffnet dabei über den Stößel 115 das Ventilschließglied 113 gegen die Kraft der Feder 107. Dabei wird das aus dem Raum 116 verdrängte Volumen in den Raum 111 bzw. in die Anschlußbohrung 110 und damit in die Bremse gedrückt. Das Volumen des Raumes 116 ist dabei so bemessen, daß es der Summe aller Volumina entspricht, die durch die anzusteuernden Betätigungskolben der Bremse aufgenommen werden, und die sich aus dem Produkt aus Lüftspiel×den entsprechenden Betätigungskolbendurchmessern ergeben. Des weiteren sind sämtliche Elastizitäten, die in der Bremse auftreten, mit eingerechnet.

Solange die Bremsbeläge der Bremse keinen Verschleiß aufweisen, bleibt der Durchgang 105 des Ventilsitzes 104 stets geschlossen. Wird nach Beendigung der Bremsbetätigung die Bremse durch die Rückstellvorrichtung wieder gelüftet, so wird dabei das Druckmittelvolumen über die Bremsleitungen und den Raum 110 wieder zurück in den Raum 116 geschoben.

Tritt im Laufe der Zeit Verschleiß an den Bremsbelägen oder den Bremsscheiben auf, so kann bei einer Bremsbetätigung nachdem der Differentialkolben 125 das gesamte Volumen aus dem Raum 116 in die Bremsleitung bzw. die Betätigungskolben geschoben hat, bei weiterem Druckanstieg im Druckgeberanschluß 101 die benötigte Druckmittelmenge über die Ventileinrichtung 106, 104 nachströmen. Bei anschließendem Druckabbau im Druckgeberanschluß 101 schließt sich diese Ventileinrichtung sofort wieder und die Betätigungskolben können sich während der Rückstellung soweit in ihre Ausgangslage zurückstellen, wie es durch das Volumen im Raum 116 vorgegeben ist. Damit wird selbsttätig stets soviel Druckmittel in den Hydraulikkreis zwischen Bremse und Anschlußbohrung 110 nachgeführt, wie es zur Aufrechterhaltung eines stets gleichbleibenden Lüftspiels nötig ist. Damit ist ein aktives Lüftspiel, sowie eine selbsttätige Nachstellung desselben in der Bremse sichergestellt, wodurch ein gleichbleibendes Ansprechverhalten garantiert ist.

Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Lüftspielventils, welche insbesondere für Bremsen geeignet ist, bei denen geringere Volumina verschoben werden müssen. Im wesentlichen liegt der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 3 darin, daß der Differntialkolben 125, der Stößel 115 und die Ventileinrichtung 113, 114entfallen ist und durch eine selbstfedernde Membrane 160 ersetzt ist. Bei einander entsprechenden Teilen, werden im folgenden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet.

In Fig. 4 ist die Lage des Lüftspielventils in drucklosem Zustand dargestellt. Bei Druckbeaufschlagung über den Druckgeberanschluß 101 bleibt die Ventileinrichtung 104, 106 zunächst geschlossen, während der im Bohrungsabschnitt 124 anstehende Druck die Membrane 160 zur Fläche 161 hin verschiebt und damit den Raum 116 verkleinert. Das aus dem Raum 116 verdrängte Volumen, wird zur Anschlußbohrung 110 hin verschoben und beaufschlagt damit die Betätigungskolben der Bremse. Die Membrane 160 ist durch entsprechende Vorrichtungen 162 im Gehäuse abgedichtet befestigt.

In der Funktion entsprechend dem in Fig. 3 beschriebenen Ventil kann auch hier bei Belagverschleiß das zusätzlich benötigte Volumen nach Anlegen der Membrane 160 an die Fläche 161 über die Ventileinrichtung 104, 106 zugeführt werden. Bei anschließendem Druckabbau im Druckgeberanschluß 101 schließt die Ventileinrichtung 104, 106 sofort wieder und es kann nur soviel Volumen in das Lüftspielventil zurückfließen, wie der Raum 116 faßt.


Anspruch[de]
  1. 1. Vollbelagscheibenbremse, mit einem Gehäuse, mindestens zwei im Gehäuse angeordneten, axial verschiebbaren Bremsscheiben, mindestens vier Reibringen, wobei jeweils zwei davon beidseitig einer Bremsscheibe angeordnet sind, und einer Betätigungseinrichtung, die mindestens zwei Betätigungszylinder mit darin angeordneten Betätigungskolben aufweist, die jeweils zwischen zwei Reibringen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungszylinder (6) zumindest teilweise in zwei Gehäusemittelstücken (1, 2) angeordnet sind, wobei die Gehäusemittelstücke (1, 2) einen mit einem Kühlmittelzu- und Kühlmittelablauf (a, b) versehenen Hohlraum (5) bilden.
  2. 2. Vollbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Belagrückstellvorrichtungen (24, 25) im Bereich zwischen zwei Reibringen angeordnet sind.
  3. 3. Vollbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Außenkühlplatten (16) mit Kühlflüssigkeitsanschlüssen (20) vorgesehen sind.
  4. 4. Vollbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Betätigungszylindern (6) durch Verbindungsbrücken (10) verbunden sind, die im Hohlraum (5) vorgesehen sind, und deren beide Anflanschflächen (G, H) jeweils nicht parallel zueinander liegen.
  5. 5. Lüftspielventil für eine Bremse, insbesondere für eine Vollbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse, einem Druckgeberanschluß, einem Drucknehmeranschluß und einer Ventileinrichtung, die zwischen Druckgeber und Drucknehmeranschluß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit zumindest einem Drucknehmer verbindbarer Anschluß (110) einerseits über eine bewegliche Wand, beispielsweise ein Kolben (125) oder eine Membrane (160), mit dem Druckgeber mittelbar, und andererseits über ein vorgespanntes Sitzventil (104, 106) unmittelbar mit dem Druckgeberanschluß (101) in Verbindung steht.
  6. 6. Lüftspielventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die bewegliche Wand verschiebbare Volumen gleich dem Volumen ist, daß zur Bremsenlüftung aus dem Drucknehmer abgeführt werden muß.
  7. 7. Lüftspielventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Sitzventil (113, 114) vorgesehen ist, das durch die bewegliche Wand betätigbar ist.
  8. 8. Lüftspielventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sitzventile (104, 106 und 113, 114) von einer gemeinsamen Feder (107) vorgespannt werden.
  9. 9. Lüftspielventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als bewegliche Wand dienende Kolben ein Differentialkolben (125) ist, dessen größere Druckbeaufschlagungsfläche (123) vom Druck des Druckgebers beaufschlagbar ist.
  10. 10. Lüftspielventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Lüftspielventil in Kombination mit einer Belagrückstellvorrichtung (24, 25) einer Bremse, insbesondere einer Vollbelagscheibenbremse nach Anspruch 2, verwendet wird.






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