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Dokumentenidentifikation DE4011021A1 11.10.1990
Titel Flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Scheiber, Friedrich, 8391 Tiefenbach, DE;
Bier, Waldemar, 8390 Passau, DE;
Sonnleitner, Hermann, 8395 Hauzenberg, DE;
Kühner, Karl, 7990 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 05.04.1990
DE-Aktenzeichen 4011021
Offenlegungstag 11.10.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.1990
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
IPC-Nebenklasse B60K 17/22   B60B 27/04   B60T 1/06   B60T 5/00   E02F 9/20   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse (29), wie sie auf dem Gebiet der Antriebstechnik eingesetzt wird. Ziel der Erfindung ist es, die Kühlung einer Lamellenbremse (29), die durch häufiges Betätigen hoch belastet wird, zu verbessern. Um den Kühlmitteldurchsatz durch die Lamellenbremse (29) zu steigern und die Kühlmittelzirkulation zu intensivieren, ist ein innerer Lamellenträger (10) der Lamellenbremse (29) als Förderrad (48) ausgebildet. Bevorzugt wird eine derartig gekennzeichnete Lamellenbremse (29) innerhalb des Antriebs für schwere Baufahrzeuge, z. B. Radlader, eingesetzt, da bei diesen Nutzfahrzeugen eine häufige Betätigung der flüssigkeitsgekühlten Lamellenbremse (29) bei voller Motorleistung erfolgt. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lamellenbremse (29) ist jedoch nicht auf diesen Einsatzfall beschränkt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse, bei der auf einer Antriebswelle ein innerer Lamellenträger drehfest zur Abstützung von inneren Bremslamellen gelagert ist, und äußeren Bremslamellen, die an einem äußeren Lamellenträger abgestützt sind, einer zum inneren Lamellenträger führenden Zuleitung für Kühlmittel, das durch radial verlaufende Kanäle des inneren Lamellenträgers den inneren und äußeren Bremslamellen zuströmt und über eine Ableitung des äußeren Lamellenträgers abfließt.

Flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremsen der eingangs genannten Art werden auf dem Gebiet der Antriebstechnik häufig verwendet. Bevorzugt werden derartige Lamellenbremsen insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Radladern, eingesetzt. Bekanntlich unterliegen derartige Nutzfahrzeuge extremen Einsatzbedingungen. Dementsprechend hoch belastet werden auch die flüssigkeitsgekühlten Lamellenbremsen. Es ist nicht außergewöhnlich, daß beispielsweise bei einem Radlader im Betriebsfall "Laden" die Lamellenbremsen bis zu siebenmal in der Minute bei voller Motorleistung betätigt werden. Bei einer derartigen Belastung kann es nicht verwundern, daß das Kühlmittel hohe Grenztemperaturen erreichen kann, was insbesondere bei unzureichendem Kühlmitteldurchsatz und hohen Außentemperaturen der Fall sein wird.

Aus der DE-OS 37 32 760 ist eine Reibungsbremse mit Flüssigkeitskühlung bekannt geworden, bei der das Kühlmittel einem Ringraum zugeführt wird, worauf es anschließend zwischen den Lamellen einer Lamellenbremse unter Ausnutzung der Fliehkraft nach außen geschleudert wird. Der Kühlmittelumlauf ist von der Betätigung der Lamellenbremse abhängig, da während des Schließens bzw. Öffnens der Lamellenbremse die Zuleitung geöffnet bzw. geschlossen wird. Dies ist nachteilig, weil die Temperaturerhöhung der Lamellenbremse mit zeitlicher Verzögerung erfolgt. Hinzu kommt, daß der Kühlmitteldurchsatz durch das Lamellenpaket der Lamellenbremse zu langsam erfolgt. Das zur Verfügung stehende Kühlmittelvolumen ist unzureichend und heizt sich demzufolge unter ungünstigen Bedingungen schnell auf hohe Temperaturen auf.

Aus der europäischen Patentschrift 00 76 387 B1 ist eine Fahrzeugachse mit einem Kühlmittelkreislauf bekanntgeworden, bei dem eine Pumpe für den Zwangsumlauf des Kühlmittels sorgt. Das Kühlmittel wird durch die Pumpe über ein Saugrohr aus einem Sammelbehälter angesaugt und über weitere Rohrleitungen dem Lamellenpaket der Lamellenbremse zugeführt. Bei der Pumpe handelt es sich um ein relativ aufwendiges, teures Bauteil, das von Fremdkörpern besonders sorgfältig abgeschirmt werden muß. Dies erfolgt bei der vorbekannten Lösung durch das Einschalten eines Filters, der den bekanntlich relativ hohen Anteil von Fremdkörpern im umlaufenden Kühlmittel von der Pumpe fernhalten soll. Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, ist eine Kontrolle des Filters notwendig, was einen erhöhten Wartungsaufwand bedeutet.

Aus der britischen Patentanmeldung 20 91 359 A ist ferner ein Radkopf für Triebräder von Fahrzeugen bekanntgeworden, bei dem die Radnabe, in der ein Planetengetriebe und eine Lamellenbremse untergebracht ist, mit Kühlmittel teilweise gefüllt ist. Die Radnabe ist auf einer Hohlachse drehantreibbar gelagert und wird von einer Antriebswelle durchsetzt. Zwischen der Antriebswelle und der Hohlachse wird ein Ringspalt gebildet, durch den das Kühlmittel dem Radkopf zufließt. Der Ringspalt mündet in eine Querbohrung in der Antriebswelle. Durch eine in Längsrichtung der Antriebswelle verlaufende Bohrung wird eine Verbindung zwischen der Querbohrung und radial verlaufenden Kanälen in der Antriebswelle und einem Lamellenträger, der Bestandteil des inneren Zentralrads des Planetengetriebes ist, hergestellt. Das an der Peripherie der Lamellenbremse austretende Kühlmittel wird über Öffnungen in einem Hohlradträger des Planetengetriebes abgeleitet. Bei dieser Anordnung ist die Gestaltung der Zuleitung für das Kühlmittel einerseits in fertigungstechnischer Hinsicht aufwendig und andererseits in bezug auf die Festigkeit der Antriebswelle nachteilig. Ferner muß eine externe Pumpe - mit den vorstehend erwähnten Nachteilen - eingesetzt werden, um das Kühlmittel umzuwälzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse der eingangs genannten Art durch Steigerung des Kühlmitteldurchsatzes und der Intensität der Kühlmittelumwälzung zu verbessern. Zudem soll die Anordnung gegenüber Fremdkörpereinwirkung unempfindlich sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der innere Lamellenträger als Förderrad ausgebildet ist, das mit der Drehzahl der Antriebswelle umläuft und vom Kühlmittel im Bereich der Antriebswelle - bezogen auf deren Längenerstreckung - axial angeströmt ist. Die Gestaltung des Lamellenträgers als Förderrad, das zudem mit der Drehzahl der Antriebswelle umläuft, bewirkt eine erhebliche Steigerung des Kühlmitteldurchsatzes pro Zeiteinheit. Durch die mit der Drehzahl der Antriebswelle umlaufenden inneren Bremslamellen bleibt die hohe spezifische Bremsleistung der Lamellenbremse erhalten. Die Ausgestaltung des ohnehin erforderlichen Lamellenträgers als Förderrad ermöglicht eine einfache, kostengünstige Bauweise. Das Förderrad kann konstruktiv einfach dargestellt werden, so daß die Anordnung völlig unempfindlich gegenüber im Kühlmittel mitgeführten Fremdkörpern ist. Der Lamellenträger ist so angeordnet, daß das Kühlmittel das Förderrad im Bereich der Antriebswelle axial anströmt. Eine derartige Zeitung des Kühlmittels hat den großen Vorteil, daß der Querschnitt der Antriebswelle voll erhalten bleibt, das heißt nicht geschwächt wird.

Im Bereich des Übergangs des Kühlmittels in das Förderrad weist der Lamellenträger einen dem Ringspalt im wesentlichen kongruenten Einlaufspalt auf, der - bezogen auf eine Längsmittelebene der Antriebswelle - dem Ringspalt mit geringem axialen Abstand gegenüberliegt. Dieser geringe Abstand bewirkt eine sichere Führung des Kühlmittels und vermeidet Verwirbelungen im Bereich dieses Übergangs (Merkmale und Vorteile des Anspruchs 2).

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung bildet der Einlaufspalt den Beginn eines ringförmigen Förderspalts des Förderrads, der einen - bezogen auf die Längenstreckung der Antriebswelle - im wesentlichen axial gerichteten Abschnitt aufweist, der in einen radial gerichteten Abschnitt übergeht, der an seinem außen liegenden Ende durch einen Bund des Lamellenträgers begrenzt wird, wobei die radial verlaufenden Kanäle den Bund durchsetzen (Anspruch 3). Die Gestaltung des Förderrads gewährleistet eine strömungstechnisch günstige Umleitung des Kühlmittels vom Mündungsbereich des Ringspalts zum Bund des Lamellenträgers, von wo es in die Bremslamellen der Lamellenbremse eintritt.

Der Kühlmitteldurchsatz läßt sich durch die Anordnung und Ausgestaltung von Förderelementen im Förderspalt beeinflussen. Vorzugsweise verlaufen die Förderelemente - gesehen in Draufsicht auf das Förderrad - radial gerichtet. Die radial gerichteten Förderelemente gewährleisten eine zuverlässige Förderung des Kühlmittels in beiden Drehrichtungen des Lamellenträgers (Anspruch 4).

Eine fertigungstechnisch günstige Lösung besteht darin, daß der Lamellenträger aus zwei Bauteilen zusammengefügt ist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß - bezogen auf die Längenstreckung der Antriebswelle - ihr axialer Abstand voneinander durch Abstandshalter, die die Innenweite des radial gerichteten Abschnitts des Förderspalts bestimmen, festgelegt ist (Anspruch 5) . Besonders einfach wird die Anordnung, wenn die Förderelemente auch als Abstandshalter ausgebildet sind (Anspruch 6) und Gewindebohrungen aufweisen, in die Befestigungsschrauben einschraubbar sind (Anspruch 7). Die beiden Bauteile des Lamellenträgers lassen sich in einfacher Weise miteinander verschrauben. Es ist jedoch möglich, anstelle einer Schraubverbindung auch eine Nietverbindung zu verwenden.

Eine fertigungstechnisch einfache Lösung besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß ein Bauteil des Lamellenträgers ein Ring ist, der mit seinem Außendurchmesser in einer Eindrehung am Bund des Lamellenträgers zentriert ist und dessen Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Einlaufspalts identisch ist (Anspruch 8).

Eine weitere Vereinfachung läßt sich durch die Verbindung der Förderelemente mit dem Ring zu einem gemeinsamen Bauteil erzielen (Anspruch 9).

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Lamellenträger auf der dem Einlaufspalt gegenüberliegenden Seite Durchtrittsöffnungen auf, die - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle - im wesentlichen axial gerichtet verlaufen (Anspruch 10). Bei Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt rotiert der Lamellenträger mit der Drehzahl der Antriebswelle, so daß durch die Durchtrittsöffnungen normalerweise kein Kühlmittel zu- bzw. abgeführt wird. Erst wenn der Lamellenträger stillsteht, bewirken die Durchtrittsöffnungen einen Kurzschluß mit dem Einlaufspalt des Pumpenlaufrads bzw. dem unmittelbar axial gegenüberliegenden Ringspalt. Über die geschilderte Verbindung kann das Kühlmittel zügig abfließen, womit eine schnelle Wärmeabfuhr gewährleistet ist.

Die in den Unteransprüchen 11 und 12 vorgeschlagenen Maßnahmen dienen dazu, den schnellen Abfluß des Kühlmittels zusätzlich zu fördern.

Die in den Unteransprüchen 13, 14 und 15 vorgeschlagenen Maßnahmen dienen - einzeln oder in Kombination - dem Zweck, den Durchsatz des Kühlmittels durch die inneren und äußeren Bremslamellen der Lamellenbremse zu fördern. Die vorgeschlagene Ausgestaltung der inneren und äußeren Bremslamellen führt dazu, daß die Wirkung des Förderlaufrads zusätzlich unterstützt wird. Hierbei ist die Tatsache, daß in beiden Drehrichtungen des Lamellenträgers Kühlmittel gefördert wird, besonders vorteilhaft.

Bei Einsatz der Lamellenbremse in einem Radkopf, dessen Hohlradträger mit einer Außenverzahnung formschlüssig in eine Innenverzahnung des Hohlrads eingreift, ist es, um den Abfluß des Kühlmittels zu fördern, besonders vorteilhaft, daß die Außenverzahnung des Hohlradträgers in Längsrichtung verlaufende und am Umfang des Hohlradträgers verteilte Durchlässe für das Kühlmittel aufweist (Anspruch 16).

Um eine wirksame Ableitung des Kühlmittels herbeizuführen, ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft, daß die Durchlässe in einen Sammelring münden, der mit der Ableitung für das Kühlmittel verbunden ist (Anspruch 17).

Die in den Unteransprüchen 19, 20 und 21 vorgeschlagenen Maßnahmen befassen sich mit der Zuleitung des Kühlmittels zum Förderrad. In strömungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, die Außenwandung des Ringspalts in Richtung auf den Lamellenträger kelchartig zu erweitern (Anspruch 19).

Die Zuleitung des Kühlmittels kann ausschließlich über den Ringspalt erfolgen (Anspruch 20).

Möglich ist ferner, die Zuleitung des Kühlmittels über eine durch die Hohlachse geführte, parallel zur Antriebswelle verlaufende Zuleitung, die in den Ringspalt mündet, vorzunehmen (Anspruch 21). In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die Zuleitung vorzugsweise im Bereich der kelchartigen Erweiterung der Außenwandung des Ringspalts mündet.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine schnelle Wärmeabfuhr dadurch erreicht, daß der Ablauf des Kühlmittels aus einem Radkopf bei stehender Antriebswelle außer über die durch den Hohlradträger geführte Ableitung über die Durchtrittsöffnungen des Lamellenträgers, den Einlaufspalt des Förderspalts und den Ringspalt erfolgt (Anspruch 22).

Eine weitere bauliche Vereinfachung der Anordnung läßt sich bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch erzielen, daß anstelle der durch den Hohlradträger führenden Ableitung der Ablauf des Kühlmittels aus dem Radkopf bei stehender Antriebswelle über die Durchtrittsöffnungen des Lamellenträgers, den Einlaufspalt des Förderspalts und den Ringspalt erfolgt (Anspruch 23).

Das Volumen des Kühlmittels läßt sich insgesamt zusätzlich dadurch anheben, daß die Ableitung und/oder der Ringspalt mit dem Innenraum eines Achskörpers in Verbindung steht. In diesem Fall dient der Achskörper gleichzeitig als Wärmetauscher zur Kühlung des Kühlmittels.

Weitere wesentliche Merkmale und die daraus resultierenden Vorteile gehen aus der nachfolgenden Erläuterung mehrer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 den in Längsrichtung einer Antriebswelle verlaufenden Schnitt durch einen Radkopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt durch einen Lamellenträger;

Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung eines Bauteils eines Lamellenträgers;

Fig. 4 den Schnitt durch einen Radkopf nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 5 den baulich weiter vereinfachten Radkopf nach Fig. 4.

Der in der Zeichnung im Schnitt dargestellte Radkopf 1 ist Bestandteil einer selbst nicht dargestellten Achse eines Fahrzeugs, insbesondere eines schweren Radladers. Eine Hohlachse 2 ist mit einem Achskörper, der ebenfalls selbst nicht gezeichnet ist, fest verschraubt. Das äußere, in der Zeichnung links liegende Ende der Hohlachse 2 trägt einen Hohlradträger 3. Der Hohlradträger 3 ist mit der Hohlachse 2 über eine Mitnahmeverzahnung 4 drehfest verbunden und durch eine Mutter 5 axial gesichert.

Eine koaxiale Bohrung 6 der Hohlachse 2 wird von einer Antriebswelle 7 durchsetzt. Die Antriebswelle 7 steht mit einem selbst nicht dargestellten Achskegelrad eines Ausgleichsgetriebes in treibender Verbindung. Zwischen der Antriebswelle 7 und der Bohrung 6 der Hohlachse 2 wird ein Ringspalt 8 gebildet. Die Außenwandung des Ringspalts 8 (die mit der Mantelfläche der Bohrung 6 identisch ist) ist am äußeren - in der Zeichnung links liegenden - Ende mit einer kelchartigen Erweiterung 9 versehen.

Aus Montagegründen ist die Antriebswelle 7 im Bereich eines inneren Lamellenträgers 10 geteilt. Der außenliegende Abschnitt 11 der Antriebswelle 7 ist einstückig mit einer Sonne 12 eines Planetengetriebes 13 ausgebildet. Die Antriebswelle 7 ist mit dem außenliegenden Abschnitt 11 drehfest verbunden. Die drehfeste Verbindung erfolgt über gleichartig ausgebildete Mitnahmeverzahnungen 38.

Der Hohlradträger 3 ist an seinem Außenumfang mit einer weiteren Mitnahmeverzahnung 14 versehen. Über diese Mitnahmeverzahnung 14 stützt sich ein Hohlrad 15 des Planetengetriebes 13 auf dem Hohlradträger 3 ab. Das Hohlrad 15 ist mit einer Innenverzahnung 16 versehen. Mehrere Planetenräder 17, von denen in der Zeichnung lediglich eines dargestellt ist, greifen mit ihrer Außenverzahnung 18 in die Innenverzahnung 16 des Hohlrads 15 ein und stützen sich somit am Hohlrad 15 ab. Ferner werden die Planetenräder 17 von der Sonne 12 angetrieben.

Die Planetenräder 17 sind an einem Steg 19, der gleichzeitig die Funktion eines Deckels übernimmt, drehbar gelagert. Der Steg 19 ist mit einer Radnabe 20 drehfest verbunden. Die Radnabe 20 ist über Radlager 21 und 22 auf der Hohlachse 2 bzw. auf dem mit ihr drehfest verbundenen Hohlradträger 3 drehbar gelagert. Der Innenraum der Radnabe 20 ist nach außen mit Hilfe eines Dichtrings 23 abgedichtet.

Der Lamellenträger 10 weist auf der Seite, die dem Planetengetriebe 13 zugekehrt ist, einen Ringflansch 24 auf, der an seinem Außenumfang in einen Bund 25 übergeht, der dem Hohlradträger 3 zugekehrt ist und parallel zur Antriebswelle 7 gerichtet verläuft. Der Bund 25 hat eine Außenverzahnung 26, auf der innere Bremslamellen 27 in bekannter Weise aufgereiht sind. Zusammen mit äußeren Bremslamellen 28, die an der Innenverzahnung 16 des Hohlrads 15 abgestützt sind, wird eine Lamellenbremse 29 gebildet. Das Hohlrad 15 bildet einen äußeren Lamellenträger. Die Lamellenbremse 29 ist hydraulisch betätigbar. Hierzu ist ein Ringkolben 30 vorgesehen, über den die Lamellenbremse 29 durch Beaufschlagung mit Druckmittel, das in einer (teilweise dargestellten) Druckmittelleitung 31 geführt wird, im Schließsinne betätigt werden kann. Ist die Druckmittelleitung 31 drucklos, besorgen selbst nicht dargestellte Zugfedern die Rückstellung des Ringkolbens 30. Die inneren und äußeren Bremslamellen 27 und 28 der Lamellenbremse 29 stützen sich zudem axial an einer Endscheibe 32 ab, die mit Hilfe eines Sicherungsrings 33 innen am Hohlrad 15 gehaltert ist.

Die weitere Ausgestaltung und die Einbaulage des Lamellenträgers 10 in bezug auf den Ringspalt 8 ist der Zeichnung entsprechend Fig. 2 zu entnehmen. Der Bund 25 des Lamellenträgers ist mit radial verlaufenden Kanälen 34 versehen. Die Kanäle 34 sind so angeordnet, daß sie jeweils zwischen zwei benachbarten inneren Bremslamellen münden, das heißt auf jeweils eine Außenlamelle 28 gerichtet sind.

Der Lamellenträger 10 wird durch einen Ring 35 vervollständigt, der mit seinem Außendurchmesser in einer Eindrehung 36 am Bund 25 zentriert ist. Der Lamellenträger 10 ist daher aus zwei Bauteilen zusammengefügt. Der Lamellenträger 10 taucht mit einer Nabe 37 in die kelchartige Erweiterung 9 des Ringspalts 8 ein. Dem Ringspalt 8 liegt - unter Einhaltung eines geringen axialen Abstandes 39, bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle 7 - ein Einlaufspalt 40 gegenüber. Der Ringspalt 8 und der Einlaufspalt 40 sind vorzugsweise kongruent, um Verwirbelungen in der Übergangszone zwischen dem Ringspalt 8 und dem Einlaufspalt 40 zu vermeiden. Der Einlaufspalt 40 stellt den Beginn eines ringförmigen Förderspalts 41 dar. Der Förderspalt 41 weist einen - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle 7 - im wesentlichen axial gerichteten Abschnitt 42 auf, der in einen radial gerichteten Abschnitt 43 übergeht. Letzterer wird an seinem außen liegenden Ende durch den Bund 25 des Lamellenträgers 10 begrenzt. Im Förderkanal 41 sind Förderelemente 44 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind dies drei radial gerichtete Stege, die Bestandteil des Rings 35 sind und zueinander um jeweils 120° versetzt liegen (gesehen in Längsrichtung der Antriebswelle 7). Die im Förderspalt 41 angeordneten Förderelemente 44 übernehmen ferner die Funktion von Abstandshaltern, die die Innenweite des radial gerichteten Abschnitts 43 des Förderspalts 41 festlegen. Ferner sind die Förderelemente 44 mit Gewindebohrungen 45 versehen, die in der Zeichnung mit gestrichelten Linien angedeutet sind. In die Gewindebohrungen 45 sind Befestigungsschrauben 46 einschraubbar. Anstelle der Schraubverbindungen können die Bauteile des Lamellenträgers 10 z.B. auch durch Nieten miteinander verbunden sein.

Die Abbildung entsprechend Fig. 3 gibt schematisch eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung des Rings 35 des Lamellenträgers 10 wieder. Die Darstellung zeigt den Ring 35 in Draufsicht - gesehen von links nach rechts in Längsrichtung der Antriebswelle 7 nach Fig. 2. Dieser Ring 35 bildet im eingebauten Zustand ein Zellenrad. Hierzu weist der Ring 35 eine Vielzahl von radial gerichteten Förderelementen 44 auf. Es sind zwei diametral gegenüberliegende Gewindebohrungen 45 vorhanden, um den Ring 35 mit dem Lamellenträger 10 verbinden zu können.

Der Lamellenträger 10 weist auf der dem Einlaufspalt 40 gegenüberliegenden Seite Durchtrittsöffnungen 47 auf, die - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle 7 - im wesentlichen axial oder unter einem spitzen Winkel in Richtung auf den Einlaufspalt 40 schräg geneigt verlaufen.

Die Reibflächen der inneren und äußeren Bremslamellen 27 bzw. 28 sind mit (nicht dargestellten) Vertiefungen versehen, die Durchlässe für das Kühlmittel bilden. Sie verlaufen - gesehen in Draufsicht auf die Reibflächen - radial oder gekrümmt so, daß in beiden Drehrichtungen der Lamellenbremse 29 eine Förderwirkung auf das Kühlmittel ausgeübt wird.

Aus dem erläuterten Aufbau des Lamellenträgers 10 wird ersichtlich, daß dieser als Förderrad 48 ausgebildet ist. Dieses läuft mit der Drehzahl der Antriebswelle 7 um und wird vom Kühlmittel axial angeströmt. Dies geschieht im Bereich des Ringspalts 8 beim Übertritt in den Einlaufspalt 40.

Bei den Ausführungsbeispielen entsprechend den Fig. 1 und 2 wird das vom Förderrad 48 geförderte Kühlmittel nach dem Passieren der inneren und äußeren Bremslamellen 27 bzw. 28 in einem Sammelring 49 gesammelt. Durchlässe 50 in der Außenverzahnung des Hohlradträgers 3 erleichtern den Abfluß des Kühlmittels in den Sammelring 49. Vom Sammelring 49 führt mindestens eine Ableitung 51 durch den Hohlradträger 3 zu einer weiteren Ableitung 52, die parallel zur Antriebswelle 7 gerichtet verläuft.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bildet der Ringspalt die Zuleitung (Pfeile 53) für das Kühlmittel, das dem Förderrad 48 aus dem Innenraum der Achsbrücke zuläuft. Die Ableitung des Kühlmittels erfolgt über den Sammelring 49 und die Ableitung 51 bzw. 52. Bei der Konstruktion nach Fig. 4 erfolgt die Zuleitung (Pfeile 53) des Kühlmittels durch eine separate Bohrung 54 in der Hohlachse 2, die in den Ringspalt 8 im Bereich der kelchartigen Erweiterung 9 einmündet. Die Ableitung des Kühlmittels erfolgt über zwei getrennte Stränge. Neben der Ableitung des Kühlmittels über den Sammelring 49 und die Ableitung 51 bzw. 52 wird eine zusätzliche Ablaufmöglichkeit für das Kühlmittel durch die axial gerichteten Durchtrittsöffnungen 47 des Lamellenträgers 10 bereitgestellt. Bei stehendem Lamellenträger 10 bildet sich nämlich eine kurzgeschlossene Verbindung zwischen den Durchtrittsöffnungen 47 und dem Einlaufspalt 40 des Förderrads 48. Die Ableitung des Kühlmittels erfolgt hier zusätzlich über den Ringspalt 8, wie dies durch die Pfeile 55 kenntlich gemacht ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird die Ableitung des Kühlmittels ausschließlich über die Durchtrittsöffnungen 47, den Einlaufspalt 40 und den Ringspalt 8 vorgenommen. Bei dieser Lösung entfallen der Sammelring 49 und die Ableitung 51 bzw. 52.

Sämtliche Lösungen zeichnen sich durch die Gestaltung des Lamellenträgers 10 als Förderrad 48 aus. Das Förderrad 48 wird vom Kühlmittel axial angeströmt. Das Förderrad 48, das mit der Drehzahl der Antriebswelle 7 umläuft, bewirkt eine intensive Förderung des Kühlmittels. Die Förderung des Kühlmittels wird auch in den Randzonen der inneren und äußeren Bremslamellen 27 und 28 beibehalten, da auch diese eine Förderwirkung auf das Kühlmittel ausüben.

Die Ausbildung des Lamellenträgers 10 als Förderrad 48 hat neben einem hohen Durchsatz an Kühlmittel zur Folge, daß sich die Radnabe 20 fast vollständig mit Kühlmittel füllt. Zur Kühlung der Lamellenbremse steht somit ein großes Kühlmittelvolumen zur Verfügung. Vorteilhaft ist ferner, daß das Förderrad 48 in beiden Drehrichtungen des Lamellenträgers 10 Kühlmittel fördert. Eine schnelle Wärmeabfuhr aus dem Radkopf ist insbesondere dann gewährleistet, wenn die Ableitung des Kühlmittels, wie vorstehend erläutert - über zwei getrennte Stränge erfolgt.

Bezugszeichen

1 Radkopf

2 Hohlachse

3 Hohlradträger

4 Mitnahmeverzahnung

5 Mutter

6 Bohrung

7 Antriebswelle

8 Ringspalt

9 Erweiterung

10 innerer Lamellenträger

11 Abschnitt

12 Sonne

13 Planetengetriebe

14 Mitnahmeverzahnung

15 äußerer Lamellenträger, Hohlrad

16 Innenverzahnung

17 Planetenräder

18 Außenverzahnung

19 Steg

20 Radnabe

21 Radlager

22 Radlager

23 Dichtring

24 Ringflansch

25 Bund

26 Außenverzahnung

27 innere Bremslamellen

28 äußere Bremslamellen

29 Lamellenbremse

30 Ringkolben

31 Druckmittelleitung

32 Endscheibe

33 Sicherungsring

34 Kanäle

35 Ring

36 Eindrehung

37 Nabe

38 Mitnahmeverzahnung

39 axialer Abstand

40 Einlaufspalt

41 Förderspalt

42 axial gerichteter Abschnitt

43 radial gerichteter Abschnitt

44 Förderelemente

45 Gewindebohrungen

46 Befestigungsschrauben

47 Durchtrittsöffnungen

48 Förderrad

49 Sammelring

50 Durchlässe

51 Ableitung

52 Ableitung

53 Zuleitung

54 Bohrung

55 Ableitung


Anspruch[de]
  1. 1. Flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse (29), bei der auf einer Antriebswelle (7) ein innerer Lamellenträger (10) drehfest zur Abstützung von inneren Bremslamellen (27) gelagert ist, und äußeren Bremslamellen (28), die an einem äußeren Lamellenträger (15) abgestützt sind, einer zum inneren Lamellenträger führenden Zuleitung (53) für Kühlmittel, das durch radial verlaufende Kanäle (34) des inneren Lamellenträgers (10) den inneren und äußeren Bremslamellen (27, 28) zuströmt und über eine Ableitung (51, 52) des äußeren Lamellenträgers (15) abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Lamellenträger (10) als Förderrad (48) ausgebildet ist, das mit der Drehzahl der Antriebswelle (7) umläuft und vom Kühlmittel im Bereich der Antriebswelle (7) - bezogen auf deren Längenerstreckung - axial angeströmt ist.
  2. 2. Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (53) als Ringspalt (8) ausgebildet ist und der Lamellenträger (10) einen dem Ringspalt (8) im wesentlichen kongruenten Einlaufspalt (40) aufweist, der - bezogen auf eine Längsmittelebene der Antriebswelle - dem Ringspalt (8) mit geringem Abstand (3) gegenüberliegt.
  3. 3. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufspalt (40) den Beginn eines ringförmigen Förderspalts (41) des Förderrads (48) bildet, der einen - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle - im wesentlichen axial gerichteten Abschnitt (42) aufweist, der in einen radial gerichteten Abschnitt (43) übergeht, der an seinem außenliegenden Ende durch einen Bund (25) des Lamellenträgers (10) begrenzt wird, wobei die radial verlaufenden Kanäle (34) den Bund (25) durchsetzen.
  4. 4. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Förderspalt (41) Förderelemente (44) angeordnet sind, die radial gerichtet verlaufen.
  5. 5. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenträger (10) aus zwei Bauteilen (10, 24, 25 und 35) zusammengefügt ist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle - ihr axialer Abstand voneinander durch Abstandshalter, die die Innenweite des radial gerichteten Abschnitts (43) des Förderspalts (41) bestimmen, festgelegt ist.
  6. 6. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente (44) als Abstandshalter ausgebildet sind.
  7. 7. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente (44) Gewindebohrungen (45) aufweisen, in die Befestigungsschrauben (46) einschraubbar sind.
  8. 8. Lamellenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil des Lamellenträgers (10) ein Ring (35) ist, der mit seinem Außendurchmesser in einer Eindrehung (36) am Bund (25) des Lamellenträgers (10) zentriert ist und dessen Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Einlaufspalts (40) identisch ist.
  9. 9. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 4 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente (44) mit dem Ring (35) ein gemeinsames Bauteil bilden.
  10. 10. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenträger (10) auf der dem Einlaufspalt (40) gegenüberliegenden Seite Durchtrittsöffnungen (47) aufweist, die - bezogen auf die Längenerstreckung der Antriebswelle - im wesentlichen axial gerichtet verlaufen.
  11. 11. Lamellenbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (47) unter einem spitzen Winkel in Richtung auf den Einlaufspalt (40) schräg geneigt verlaufen.
  12. 12. Lamellenbremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Durchtrittsöffnungen (47) im wesentlichen dem Querschnitt des Einlaufspalts (40) entspricht.
  13. 13. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (34) - bezogen auf eine Längsmittelebene der Antriebswelle - zwischen jeweils zwei benachbarten inneren Bremslamellen (27) auf die Außenlamellen (28) gerichtet - münden.
  14. 14. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1, 3 und 4 sowie 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen der inneren und/oder äußeren Bremslamellen (27, 28) mit Vertiefungen versehen sind, die Durchlässe für das Kühlmittel bilden.
  15. 15. Lamellenbremse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen nutenförmig sind und - gesehen in Draufsicht auf die Reibflächen - radial oder gekrümmt in der Weise verlaufen, daß in beiden Drehrichtungen der Lamellenbremse (29) eine Förderwirkung auf das Kühlmittel ausgeübt wird.
  16. 16. Lamellenbremse innerhalb eines Radkopfes, dessen Hohlradträger (3) mit einer Außenverzahnung (14) formschlüssig in eine Innenverzahnung (16) eines Hohlrads (15) eingreift, nach den Ansprüchen 1, 3, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnung (14) in Längsrichtung verlaufende und am Umfang verteilte Durchlässe (50) für das Kühlmittel aufweist.
  17. 17. Lamellenbremse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (50) in einen Sammelring (49) münden, der mit der Ableitung (51, 52) für das Kühlmittel verbunden ist.
  18. 18. Lamellenbremse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelring (49) durch eine Stirnfläche des Hohlrads (15), einer Mantelfläche des Hohlradträgers (3) und einem äußeren Ring gebildet ist.
  19. 19. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenwandung (6) des Ringspalts (8) in Richtung auf den Lamellenträger (10) kelchartig (bei 9) erweitert ist.
  20. 20. Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich der Ringspalt (8) die Zuleitung (53) des Kühlmittels bildet.
  21. 21. Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine parallel zur Antriebswelle (7) verlaufende Zuleitung (54) für das Kühlmittel in den Ringspalt (18) mündet.
  22. 22. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf des Kühlmittels bei stehender Antriebswelle (7) außer über die Ableitung (51, 52) über die Durchtrittsöffnungen (47) des Lamellenträgers (10), den Einlaufspalt (40) des Förderspalts (41) und den Ringspalt (8) erfolgt.
  23. 23. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (55) des Kühlmittels bei stehender Antriebswelle (7) über die Durchtrittsöffnungen (47) des Lamellenträgers (10), den Einlaufspalt (40) des Förderspalts (41) und den Ringspalt (8) erfolgt.
  24. 24. Lamellenbremse nach den Ansprüchen 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung (51, 52) und/oder der Ringspalt (8) mit dem Innenraum eines Achskörpers in Verbindung steht.
  25. 25. Lamellenbremse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenbremse (29) und ein Planetengetriebe (13) gemeinsam in einem Radkopf (1) innerhalb einer Radnabe (20) angeordnet sind.






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