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Dokumentenidentifikation DE19624288C1 22.01.1998
Titel Achse mit Bremse für einen Radbagger
Anmelder Neunkirchener Maschinen- und Achsenfabrik (NAF) GmbH & Co. KG, 91077 Neunkirchen, DE
Erfinder Auer, Ernst, Dipl.-Ing., 81245 München, DE
Vertreter STRASSE & HOFSTETTER, 81541 München
DE-Anmeldedatum 18.06.1996
DE-Aktenzeichen 19624288
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.01.1998
IPC-Hauptklasse B60T 1/06
IPC additional class // E02F 9/02  
Zusammenfassung Es wird eine Lamellenbremse in der Radnabe einer Achse (10) für einen Radbagger beschrieben, bei dem für die ölgefüllte Lamellenbremse für eine gute Durchmischung der Ölfüllung durch entsprechende Gestaltung der Füllräume gewährleistet ist, so daß intensives Bremsen keine Erhitzung der Lamellenbremse nach sich zieht, und andererseits ein mögliches Montagespiel oder jede Lamellenabnutzung in der Lamellenbremse selbsttätig durch die Bremsbetätigung ausgeglichen wird, so daß auch das für Lamellenbremsen befürchtete Spiel, was über ein Lüftspiel hinausgeht, weder zu eng noch zu weit wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremse für einen Radbagger gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Radnabe mit integrierter Bremse ist aus DE 33 39 688 A1 bekannt. Radbagger haben im Gegensatz zu Raupenbaggern den Vorteil, daß sie sich selbst als Straßenfahrzeug im Straßenverkehr bewegen können. Diese Bagger sind deshalb wie jedes andere Fahrzeug mit Radbremsen ausgerüstet, die mit der Radnabe verbunden sind. Üblicherweise handelt es sich hierbei um Trommelbremsen oder Scheibenbremsen herkömmlicher Art. Diese Art von Bremsen verschmutzen jedoch leicht. Gekapselte Bremsen sind teuer und alle Bremsen, gleich welcher Bauart, werden im Baggerbetrieb nicht nur als Fahrbremse, sondern auch als Feststellbremse benutzt, um einen sicheren Arbeitsstand zu gewährleisten. Jeder unsichere Stand, jede Bewegung in den Rädern oder jede durch die Radbremsen verursachte Bewegung führt zu einer ungenauen Führung des Baggers und seiner Ladung. Es kann beim Aufnehmen der Last zu Schäden am Objekt, beispielsweise einem auszuhebenden Schacht, und beim Abladen der Last zu Beschädigungen der zu beladenden Transportfahrzeuge kommen.

Die aus DE 33 39 688 A1 bekannte Bremse hat einen Hilfs- oder Parkkolben neben dem Betriebskolben zum Feststellen der Bremse. Diese bekannte Radnabe mit integrierter Bremse ist auch nicht für Radbagger ausgelegt.

Deshalb besteht die Aufgabe, für einen Radbagger eine sich selbst nachstellende Bremse verfügbar zu machen, die sowohl bei Straßenfahrten oder im abschüssigen Gelände ein sicheres Bremsverhalten zeigt, beispielsweise auch bei einer längeren Bergabfahrt mit Last unter angezogenen Bremsen, als auch einen sicheren Stand beim Aufnehmen oder Abgeben von Lasten ermöglicht, ohne daß eine besondere Betätigung erforderlich ist.

Bei der erwähnten Bergabfahrt dürfen sich die Bremsen nicht erhitzen und beim Arbeiten im Stand muß jede Wackelbewegung des Baggers in den gebremsten Rädern vermieden werden. Die Verbindung zwischen den mit der Bremse festgestellten Rädern und dem arbeitenden Baggeraufbau sollte möglichst starr sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine spielfreie Lamellenbremse gemäß Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Lamellenbremsen sind an sich bekannt. Sie werden beispielsweise in der Fördertechnik, bei Hebezeugen wie Elektrowinden oder Kränen verwendet. In schweren Radbaggern sind sie hauptsächlich deshalb noch nicht eingesetzt worden, weil gerade den Lamellenbremsen der Mangel an Spielfreiheit zugeschrieben wird. Diesem Vorurteil begegnet die Erfindung dadurch, daß ein Bremszylinder mit dem feststehenden Teil der Lamellenbremse verbunden ist und einen axial beweglichen Ringzylinder aufweist, der sich über einen Kranz mit radialer Federwirkung zur Erzielung eines Spielausgleichs gegen den Bremskolben abstützt. Damit wird eine wirkungsvolle Lamellenbremse für den schweren Baggerbetrieb zur Verfügung gestellt, die ein spielfreies Feststellen ermöglicht und eine gut wirksame Fahrbremse darstellt, die sich selbst nach längerer Bremsfahrt nicht erhitzt. Versuche haben gezeigt, daß eine ölgefüllte Lamellenbremse nach der vorliegenden Erfindung auch nach einer längeren Bergabfahrt mit Last nur eine mittlere Betriebstemperatur von ca. 50°C im Betriebsöl erreicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine Baggerbremse mit einer in der Radnabe eingebauten, vollständig gekapselten Lamellenbremse gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 ein wesentliches Detail in schematischer Perspektive.

In Fig. 1 ist eine ganz allgemein mit 10 bezeichnete Baggerachse im Schnitt dargestellt, wobei der zentrale Teil von herkömmlichen Baggerbremsen nicht abweicht. Lediglich im rechten Teil der Darstellung sind die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung zu erkennen. Das Drehmoment für ein auf die Baggerachse aufgestecktes und nicht dargestelltes Zwillingsrad wird über eine innenliegende Welle 12 in einer feststehenden Innennabe 14 zugeführt. Die Innennabe 14 ist an einer Achskugel 16 mit einem Kranz von Schrauben 18 befestigt.

Am axial äußeren Ende ist die Welle 12 mit einem Planetengetriebe 20 verbunden. Auf dem äußeren, über die Innennabe 14 hinausragenden Ende der Welle 12 sitzt ein Sonnenrad 22. Dieses Sonnenrad 22 kämmt mit einem Planetenrad 24, welches um einen Planetenbolzen 26 drehbar ist. Der Bolzen 26 sitzt in einem Trabantenkorb 28 und treibt diesen an, da sich das Planetenrad 24 an einem Zahnkranz 30 abwälzt, der von einem mit der Innennabe 14 verbundenen und damit feststehenden Zahnkranzträger 32 getragen wird. Ein nicht dargestelltes Zwillingsrad ist mit Felgen 34 und Flachbundmuttern 36 mit dem Trabantenkorb 28 und der Außennabe 38 verbunden.

Anstelle des hier beschriebenen äußeren Planetengetriebes kann auch unter Weglassung des Planetengetriebes das Drehmoment aus der Welle 12 unmittelbar auf den Trabantenkorb 28 übertragen werden, wenn die Teile 12 und 28 direkt miteinander gekoppelt sind.

Die Außennabe 38 stützt sich auf der feststehenden Innennabe 14 außen über Kegelrollenlager 40 und innen über Stützlager 44 ab. Mit der Außennabe 38 ist ein Bremsgehäuse 42 mittels eines Kranzes aus Schrauben 48 fest verbunden. Die Außennabe 38 und das Bremsgehäuse 42 stellen ein vollständig kapselndes Gehäuse für die Lamellenbremse dar. Hierbei ist das Bremsgehäuse 42 dasjenige Teil der Kapselung, das sich über die Stützlager 44 auf der Innennabe 14 drehbeweglich abstützt. Innerhalb dieses Gehäuses befinden sich die Lamellen 52 und 54 in einem größtenteils mit Öl gefüllten Raum. Dieser Ölfüllraum 46 weist eine besondere Innenkonfiguration auf, die einerseits für eine genügend große Ölfüllmenge zum Zweck der Kühlung sorgt und zum anderen durch die Innenkonfiguration des Ölraums 46 dafür gesorgt ist, daß alle Teile der Lamellenbremse vom Öl umspült sind. Durch die Umdrehung wird das Öl im Raum 46 radial nach außen geschleudert, jedoch durch die Ausgestaltung des Innenraums so verwirbelt, daß ein ständiger Wärmeaustausch zwischen heißem und kühlerem Öl stattfindet und dafür gesorgt ist, daß das Öl von dem äußeren peripheren Teil innerhalb des Ölraums 46 wieder zum zentralen Teil gelangt. Diese Bewegung wird durch nicht dargestellte Schaufeln im Bereich 50 unterstützt, die so angeordnet sind, daß sie in jeder Fahrtrichtung für eine Beschleunigung und damit Durchmischung im Ölraum sorgen. Die Schaufeln befinden sich kranzförmig an der Innenwand des Ölraums im äußeren peripheren Teil, jedoch nicht in der Zeichenebene.

Die sogenannten Innenlamellen 52 sind drehfest, jedoch axial verschieblich, mit der Innennabe 14 verbunden und die sogenannten Außenlamellen 54 mit dem umlaufenden Bremsgehäuse aus Außennabe 38 und Bremsgehäuse 42. Entsprechend ausgeformte halbrunde Kerben der Außenlamellen 54 stützen sich in einem Kranz von Zylinderstiften 56 drehfest, jedoch axial verschieblich, ab. Die Zylinderstifte 56 sind zwischen Außennabe 38 und Bremsgehäuse 42 axial eingesteckt.

Ebenfalls mit der Innennabe 14 fest verbunden ist ein Bremszylinder 58, welcher sich ringförmig um die feststehende Innennabe 14 legt und mit ihr verbunden ist. Im Bremszylinder 58 ist axial ein ebenfalls ringförmig ausgeformter Bremskolben 60 beweglich. Ein Kranz von Federn 62 stützt sich an einer mit der Innennabe 14 verbundenen Scheibe 64 ab und drängt den Kolben 60 der Lamellenbremse in die geöffnete Stellung.

Der Bremskolben weist einen Vorsprung 61 auf, dessen Länge etwa dem Hub des Bremskolbens im Zylinder 58 entspricht. Dieser Vorsprung 61 ist von zwei ringförmigen Dichtungen 66 umgeben, wobei sich diese Dichtringe innen auf dem Kolbenvorsprung 61 abstützen und radial außen auf einer Innenwand des Bremszylinders 58. Radial innen stützt sich der innere Dichtring 66 auf einem Ringzylinder 68 ab, der über eine Stiftverbindung axial mit dem übrigen Bremszylinder 58 verbunden ist. Auf die Funktion des Ringzylinders wird nachstehend näher eingegangen werden. Zwischen einem weiteren innenliegenden Ringmantel des Bremskolbens 60 und dem Ringzylinder 68 befindet sich ein Ring 70, der von einem in Fig. 2 schematisch im Detail dargestellten federnden Wellkranz 72 radial nach außen gedrängt wird und mit einer gewissen axialen Kraft, nämlich durch Reibung am Ringzylinder 68, festgehalten wird.

Die Betätigung der Bremse erfolgt durch Öldruck. Das Drucköl wird in einem in der Innennabe 14 angelegten Ölkanal bis in den Bereich des Bremszylinders 58 zugeführt, wodurch freihängende Bremsschläuche oder ähnliches in Radnähe vermieden werden. Der über den Kanal 74 zugeführte Öldruck beaufschlagt den Vorsprung 61 des Bremskolbens 60 und drückt die Lamellen 52 und 54 zusammen, wodurch die Bremswirkung entsteht.

Das den Lamellenbremsen besonders zugeschriebene Spiel, das sogenannte "Lüftspiel", wird erfindungsgemäß durch die soeben beschriebene Anordnung erzeugt und automatisch beibehalten. Jedes durch die Montage, Fertigung oder Abnutzung der Lamellen entstandene zusätzliche und unerwünschte axiale Spiel wird bei der ersten oder jeder nachfolgenden Bremsbetätigung selbsttätig beseitigt. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß in dem oberen Teil der Darstellung von Fig. 1 die Bremse im geöffneten Zustand und im unteren Teil im gebremsten Zustand wiedergegeben ist. Wird beim ersten Füllen des Zylinderraums im Bremszylinder 58 Öl über den Kanal 74 eingedrückt, wird nicht nur der Vorsprung 61 beaufschlagt, sondern auch der Ringzylinder 68 wird in spielbeseitigender Weise solange verschoben, bis der Kolben 60 an den Lamellen 54 anliegt. Bei Wegnahme des Druckes aus dem Zylinder 58 wird der Kolben 60 durch die Federn 62 solange verschoben, bis der Sprengring 81an dem Ring 70 anliegt. Ein weiteres Verschieben ist nicht möglich, da die Klemmkraft des Wellkranzes 72 und die Reibung eine größere axiale Verschiebekraft ergeben als die Kraft der Feder 62. Durch Vorgabe des Abstandes 80 ist das im Betrieb auftretende Lüftspiel genau vorgegeben. Es ändert sich auch nicht bei stärkerer Abnutzung der Bremsbeläge.

Damit sind beide Aufgaben der vorliegenden Erfindung erfüllt, nämlich jede Überhitzung der Lamellenbremse zu vermeiden und die Lamellenbremse spielfrei einsetzen zu können. Dadurch, daß der Spielausgleich durch den Bremsvorgang selbst vorgenommen wird, gleichen sich auch später im Betrieb einstellende Spiele immer wieder aus.


Anspruch[de]
  1. 1. Achse (10) für einen Radbagger mit Lamellenbremse in der Radnabe, die mit ihrem feststehenden Teil (52) mit einer Innennabe (14) verbunden ist und der sich drehende Teil (54) mit einer radial außen liegenden Nabe (38) verbunden ist, wobei der Bremszylinder (58) ringförmig um die Innennabe (14) angeordnet und mit ihr fest verbunden ist, wobei die Lamellenbremse bis auf ein Lüftspiel deshalb spielfrei ist, daß ein mit dem feststehenden Teil (14) verbundener Bremszylinder (58) ein ihm gegenüber axial bewegliches Spielausgleichsteil (68) aufweist, das sich über ein radial wirksames Federelement (72) gegen einen im Bremszylinder (58) beweglichen Bremskolben (60) abstützt.
  2. 2. Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielausgleichsteil (68) ein auf der Innennabe (14) sitzender Ringzylinder ist, zwischen dem und dem ebenfalls ringförmig ausgebildeten Bremskolben (60) außer dem radial wirksamen Federelement (72) ein Ring (70) angeordnet ist.
  3. 3. Lamellenbremse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das radial wirksame Federelement (72) ein Wellkranz (Fig. 2) ist.
  4. 4. Achse mit Bremse nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der feststehenden Innennabe (14) eine Antriebswelle (12) für ein auf der Außennabe (38) aufmontierbares Rad (34) vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle (12) an ihrem axial äußeren Ende mit der Außennabe (28, 38) verbunden ist.
  5. 5. Achse mit Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Antriebswelle (12) und Außennabe (38) direkt erfolgt.
  6. 6. Achse mit Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Antriebswelle (12) und Außennabe (38) über ein Planetengetriebe (22, 24, 28) erfolgt.
  7. 7. Achse mit Bremse nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außennabe (38) mit einem aufschraubbaren (46) Bremsgehäuse (42) eine geschlossene Kapsel für die mit Öl gefüllte Lamellenbremse bildet, die im Bremsgehäuse (42) einen gegenüber den Lamellen (52, 54) axial versetzten Expansionsraum (46) zwischen dem radial außen (50) und dem radial innen liegenden Teil innerhalb des Bremsgehäuses (38, 42) darstellt.
  8. 8. Achse mit Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im radial außen liegenden Teil (50) des Expansionsraums (46) in jeder Drehrichtung wirksame Schaufeln angeordnet sind.
  9. 9. Achse mit Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Innenlamellen (52) mit der Innennabe (14) verbunden sind und die mitdrehenden Außenlamellen (54) in einem radial außen befindlichen Kranz von Zylinderstiften (56) gelagert sind, welche zwischen Außennabe (38) und Bremsgehäuse (42) axial eingesteckt sind.
  10. 10. Achse mit Bremse nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Öldruckbetätigungskanal (74) in der Innennabe (14) im wesentlichen axial angeordnet ist und radial in den mit der Innennabe (14) fest verbundenen Teil des Bremszylinders (58) übergeht.
  11. 11. Achse mit Bremse nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (60) einen im Abstand von der Innennabe (14) befindlichen axial vorspringenden Ring (61) mit über den Kolbenhub gleichbleibenden Querschnitt aufweist, der von einem Paar von Dichtringen (66) umgeben ist, von denen sich der äußere außen an einer Innenwand des Bremszylinders (58) und innen an dem vorspringenden Ring (61) abstützt und der innere radial außen an dem vorspringenden Ring (61) und radial innen an einer Außenfläche des Ringzylinders (68) abstützt.
  12. 12. Achse mit Bremse nach Ansprüchen 3, 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Innennabe (14), Ringzylinder (68) und Bremszylinder (58) ein Ringkanal (79) befindet, der über einen in der Innennabe (14) verlaufenden Längskanal (78) und ein Ventil (82) entlüftbar ist.
  13. 13. Achse mit Bremse nach Ansprüchen 3, 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß axial gegenüber einem Spielausgleichsraum (80), der sich zwischen Ring (70) und Ringzylinder (68) befindet, zwischen dem Ring (70) und gegenüberliegender Wandung des Bremskolbens (60) ein Sprengring (81) im Bremskolben (60) eingefügt ist.






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