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Dokumentenidentifikation DE102004021067A1 17.11.2005
Titel Lamellenbremse oder -kupplung
Anmelder Linde AG, 65189 Wiesbaden, DE
Erfinder Kuhn, Harald, 97833 Frammersbach, DE
DE-Anmeldedatum 29.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004021067
Offenlegungstag 17.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.11.2005
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
IPC-Nebenklasse F16D 13/72   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Lamellenbremse oder -kupplung (1) mit mindestens einer in einem Gehäuse und mindestens einer an einer Welle angeordneten Lamelle (2, 4), wobei sich in dem Gehäuse (3) Kühlflüssigkeit befindet. Die Aufgabe, mit geringem Bauaufwand eine verbesserte Kühlung zu erzielen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Gehäuse (3) ein Kühlflüssigkeitsaustritt (10) und ein Kühlflüssigkeitseintritt (7) eines Kühlkreislaufs (9) ausgebildet ist, wobei mittels der Lamellen (2; 4) Kühlflüssigkeit zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt (10) förderbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lamellenbremse oder -kupplung mit mindestens einer in einem Gehäuse und mindestens einer an einer Welle angeordneten Lamelle, wobei sich in dem Gehäuse Kühlflüssigkeit befindet.

Derartige nass laufende Lamellenbremsen bzw. -kupplungen werden als Feststellbremse und/oder Betriebsbremse in Antriebsachsen, beispielsweise von als Flurförderzeugen ausgebildeten mobilen Arbeitsmaschinen, oder als Kupplungen in Getrieben von Arbeitsmaschinen verwendet. Das geschlossene, die Lamellenbremse oder -kupplung aufnehmende Gehäuse ist mit einer bestimmten Menge Kühlflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, befüllt, die im Betrieb durch die Leerlauf- und Schleppverluste im unbetätigten Zustand bzw. die abgegebene Reibungswärme im betätigten Zustand der Lamellenbremse bzw. -kupplung und die Verluste der angrenzenden Bauteile, beispielsweise eines Getriebes oder eines Antriebsmotors der Antriebsachse, erwärmt wird. Mit zunehmender Füllmenge der Kühlflüssigkeit in dem Gehäuse nimmt die Verlustleistung der Lamellenbremse bzw. -kupplung zu, wodurch sich ein verringerter Wirkungsgrad der Arbeitsmaschine ergibt, die mit einer derartigen Lamellenbremse bzw. -kupplung ausgestattet sind. Mit abnehmender Füllmenge der Kühlflüssigkeit ergibt sich zwar eine geringere Verlustleistung der Lamellenbremse bzw. -kupplung, jedoch kann es hierbei bereits im Normalbetrieb zu einer ungenügenden Wärmeabfuhr durch die Kühlflüssigkeit kommen, wodurch Temperaturprobleme innerhalb der Lamellenbremse bzw. -kupplung auftreten. Zudem kann es hierdurch zu einer vorzeitigen Alterung der Kühlflüssigkeit kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lamellenbremse bzw. -kupplung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauaufwand eine verbesserte Kühlung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Gehäuse ein Kühlflüssigkeitsaustritt und ein Kühlflüssigkeitseintritt eines Kühlkreislaufs ausgebildet ist, wobei mittels den Lamellen Kühlflüssigkeit zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt förderbar ist.

Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass bei einer Lamellenbremse bzw. -kupplung die Kühlflüssigkeit von den rotierenden Lamellen vom kleineren zum größeren Durchmesser gepumpt wird. Diese Pumpwirkung der Lamellenbremse bzw. -kupplung wird erfindungsgemäß zur Förderung der Kühlflüssigkeit zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt am Gehäuse und somit zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf genutzt. Durch den Kühlkreislauf kann eine verbesserte Wärmeabfuhr und somit Kühlung erzielt werden, wobei durch die Verwendung der Förderwirkung der Lamellenbremse bzw. -kupplung keine separate Pumpe zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit erforderlich ist. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Kühlung der Lamellenbremse bzw. -kupplung mit geringem Bauaufwand. Weiterhin wird eine vorzeitige Alterung der Kühlflüssigkeit wirkungsvoll vermieden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Gehäuse nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Durch die verbesserte Kühlung der Kühlflüssigkeit durch den Kühlkreislauf kann die Füllmenge der Kühlflüssigkeit im Gehäuse verringert werden, wodurch sich verringerte Verluste der Lamellenbremse bzw. -kupplung ergeben.

Zweckmäßigerweise ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung die Welle im wesentlichen waagerecht angeordnet, wobei der Kühlflüssigkeitseintritt im Bereich der tiefsten Stelle des Gehäuses und/oder der Kühlflüssigkeitsaustritt am Gehäuse im Bereich oberhalb des Kühlflüssigkeitsstands im Stillstand ausgebildet.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn in dem Gehäuse eine Auffangeinrichtung ausgebildet ist, die mit dem Kühlflüssigkeitsaustritt in Verbindung steht. Die von der Lamellenbremse bzw. -kupplung zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt geförderte Kühlflüssigkeit wird somit in der Auffangeinrichtung, beispielsweise einem wannenförmigen Auffangbecken, gesammelt, und kann von hier in den Kühlkreislauf strömen.

Zweckmäßigerweise ist hierzu die Auffangeinrichtung unterhalb des Kühlflüssigkeitsaustritts im Gehäuse angeordnet.

Mit besonderem Vorteil ist der Kühlkreislauf mit einer Kühlereinrichtung, insbesondere einem Kühler, versehen. Durch eine Kühlereinrichtung kann eine verbesserte Wärmeabfuhr in dem Kühlkreislauf erzielt werden, wodurch in dem Gehäuse eine verbesserte Kühlung der Lamellenbremse bzw. -kupplung mit verringerter Menge an Kühlflüssigkeit erzielt werden kann.

Sofern die Kühlereinrichtung mit einer Lüftereinrichtung versehen ist, kann die Wärmeabfuhr weiter erhöht werden.

Die Lüftereinrichtung kann hierbei ständig in Betrieb sein. Der Energiebedarf für die Lüftereinrichtung kann reduziert werden, wenn die Lüftereinrichtung temperaturgesteuert ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit innerhalb des Gehäuses.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Lamellenbremse- oder kupplung mit einem Kühlflüssigkeitsaggregat in Verbindung bringbar ist. Durch das Kühlflüssigkeitsaggregat kann eine zusätzliche Förderung von Kühlflüssigkeit an die Lamellenbremse oder -kupplung erzielt werden und somit durch eine Spülung des Gehäuses eine verbesserte Wärmeabfuhr und Kühlung erzielt werden.

Vorteilhafterweise ist das Kühlflüssigkeitsaggregat zuschaltbar, wodurch der Betrieb des Kühlflüssigkeitsaggregats auf einfache Weise auf Betriebszustände beschränkt werden kann, in denen eine zusätzliche Wärmeabfuhr erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Kühlflüssigkeitsaggregat in Abhängigkeit eines Bremssignals zuschaltbar. Bei einer als Betriebsbremse verwendeten erfindungsgemäßen Lamellenbremse kann im Bremsbetrieb durch Zuschalten des Kühlflüssigkeitsaggregats auf einfache Weise eine zusätzliche Kühlung erzielt werden.

Zweckmäßigerweise ist in dem Gehäuse im radial inneren Bereich der Lamellen ein Auslass für die von dem Kühlflüssigkeitsaggregat geförderte Kühlflüssigkeit ausgebildet. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die von dem Kühlflüssigkeitsaggregat geförderte Kühlflüssigkeit im radial inneren Bereich stirnseitig auf die Lamellen trifft und durch die Rotation der Lamellen radial verteilt wird, wodurch mit geringer Menge von Kühlflüssigkeit eine Kühlung der Lamellenbremse im Bremsbetrieb sichergestellt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in dem Gehäuse ein Getriebe angeordnet. Ein Getriebe, das mit der Lamellenbremse bzw. -kupplung in einem Gehäuse angeordnet ist und von der Kühlflüssigkeit gekühlt wird, kann durch die erfindungsgemäße Umwälzung der Kühlflüssigkeit in dem Kühlflüssigkeit durch die Lamellenbremse oder -kupplung ohne zusätzlichen Bauaufwand gekühlt werden.

Mit besonderem Vorteil ist das Gehäuse gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Achsgehäuse einer Antriebsachse ausgebildet, in dem mindestens ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor, angeordnet ist. Eine Antriebsachse, bei der der Antriebsmotor benachbart zur Lamellenbremse bzw. – kupplung angeordnet ist, und seine Abwärme über das Gehäuse abführt, kann durch die erfindungsgemäße Umwälzung der Kühlflüssigkeit in dem Kühlkreislauf ohne zusätzlichen Bauaufwand gekühlt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Lamellenbremse oder -kupplung in einem batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeug, insbesondere einer Antriebsachse des Flurförderzeugs, in dem benachbart zur Lamellenbremse bzw. – kupplung mindestens ein Elektromotor und/oder ein Getriebe angeordnet ist. Bei einem batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeug müssen aufgrund des begrenzten Speichervermögens der Batterie die Verluste möglichst gering gehalten werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine erfindungsgemäße Lamellenbremse in einem Querschnitt ,

2 den Schaltplan der 2,

3 eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Lamellenbremse in einem Querschnitt und

4 den Schaltplan der 3.

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Lamellenbremse 1 in einem Querschnitt dargestellt. Von der Lamellenbremse 1 ist eine von mehreren Lamellen 2 gezeigt, die in einem Gehäuse 3, beispielsweise einem Achsgehäuse einer Antriebsachse eines Flurförderzeugs, drehfest gelagert sind. Die Lamelle 2 weist hierzu mehrere am Umfang verteilte radiale Erweiterungen auf, die mit entsprechenden Ausnehmungen, beispielsweise Nuten, des Gehäuses 3 in Wirkverbindung steht. Zwischen den am Gehäuse 3 drehfest befestigten Lamellen 2 sind mit einem Reibbelag versehene Lamellen 4 angeordnet, die mit einer Welle 5 drehsynchron gekoppelt sind und von denen eine Lamelle in der Figur dargestellt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiels steht das Gehäuse 3 still, die Welle 5 ist um eine im wesentlichen waagerechte Achse 15 drehbar gelagert. Die Lamellen 2 können hierbei als Stahllamellen ausgebildet sein, während die Lamellen 4 Reiblamellen bilden, die beidseitig mit einem Reibbelag versehen sind.

In dem die Lamellenbremse 1 umgebenden, geschlossenen Gehäuse 3 befindet sich Kühlflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl. Das Gehäuse 5 ist hierbei teilweise befüllt, wobei sich im Stillstand der Lamellenbremse 1 der dargestellte Kühlflüssigkeitsstand 6 ergibt. Der Kühlflüssigkeitsstand 6 befindet sich hierbei im Stillstand unterhalb der Welle 5.

An dem Gehäuse 3 ist im Bereich der tiefsten Stelle ein Kühlflüssigkeitseintritt 7 eines Kühlkreislaufs 9 ausgebildet. Der Kühlflüssigkeitseintritt 7 ist hierbei als Gehäusebohrung ausgebildet, an den eine Leitung 8 des Kühlkreislaufs 9 angeschlossen ist. Im Bereich oberhalb des Kühlflüssigkeitsstands 6 ist am Gehäuse 3 ein Kühlflüssigkeitsaustritt 10 ausgebildet. Der Kühlflüssigkeitsaustritt 10 kann hierbei als bohrungsförmige Öffnung oder als sich in Axialrichtung erstreckende nutförmige Öffnung ausgebildet sein. Im Gehäuse 3 ist weiterhin eine Auffangeinrichtung 11 ausgebildet, beispielsweise ein wannenförmiges Auffangbecken, das mit dem Kühlflüssigkeitsaustritt 10 verbunden ist und sich unterhalb des Kühlflüssigkeitsaustritts 10 befindet. Die Auffangeinrichtung 11 steht weiterhin mit einer Gehäusebohrung 12 in Verbindung, an die die Leitung 8 des Kühlkreislaufs 9 angeschlossen ist.

Der Kühlkreislauf 9 ist mit einer Kühlereinrichtung 13, beispielsweise einem Kühler, versehen. Zudem weist die Kühlereinrichtung 13 eine Lüftereinrichtung 14 auf. Die Lüftereinrichtung 14 ist vorzugsweise temperaturgesteuert. Hierzu ist – wie in der 2 dargestellt ist – eine Temperaturerfassungeinrichtung 15, beispielsweise ein Temperaturschalter, vorgesehen, mittels dem die Temperatur der Kühlflüssigkeit oder die Temperatur des Gehäuses 3 bzw. der Lamellenbremse 1 erfassbar ist.

Im Betrieb der Lamellenbremse 1, d.h. bei drehenden Lamellen 4, wird die Kühlflüssigkeit vom kleinen zum größeren Durchmesser gepumpt und gelangt über den Kühlflüssigkeitsaustritt 10 in die Auffangeinrichtung 11, von der es über die Kühlmittelleitung 8 zur Kühlereinrichtung 13 abfließt. Gekühltes Kühlmittel strömt über die Leitung 8 und den Kühlflüssigkeitseintritt 7 in das Gehäuse 3.

Bei der in den 3 und 4 dargestellten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lamellenbremse 1 ist zusätzlich zu dem Kühlkreislauf 9 die Lamellenbremse 1 mit einem Kühlflüssigkeitsaggregat 20 in Verbindung bringbar. Das Kühlflüssigkeitsaggregat 20 umfasst eine Pumpe 21, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, die mit einem Antriebsmotor 22, beispielsweise einem Elektromotor, in trieblicher Verbindung steht. Die Pumpe 21 steht eingangsseitig mit einem Behälter 23 in Verbindung und fördert in eine Leitung 24. Die Leitung 24 bildet im Gehäuse 3 im radial inneren Bereich der Lamellenbremse 1 einen Auslass 25. Der Auslass 25 ist hierbei stirnseitig zu den Lamellen 2, 4 angeordnet und beispielsweise als Mündung einer Gehäusebohrung ausgebildet.

Das Kühlflüssigkeitsaggregat 20 ist zuschaltbar. Hierzu ist eine Betätigungseinrichtung 26 vorgesehen, beispielsweise ein als Bremspedalschalter ausgebildeter Schalter, der mit dem Antriebsmotor 22 in Wirkverbindung steht. Bei Verwendung der Lamellenbremse 1 als Betriebsbremse kann durch das Zuschalten der Kühlflüssigkeitsaggregat 20 in Abhängigkeit von der Betätigung der als Bremspedalschalters ausgebildeten Betätigungseinrichtung 26 und somit in Abhängigkeit von einem Bremssignal eine zusätzliche Förderung von Kühlflüssigkeit zum Auslass 25 und somit eine verbesserte Kühlung der Lamellenbremse 1 im Bremsbetrieb erzielt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der Lamellenbremse 1 als Pumpe zur Förderung der Kühlflüssigkeit zur Kühlereinrichtung 13, kann ohne separate Pumpe mit einer Teilfüllung des Gehäuses 3 eine ausreichende Kühlung erzielt werden. Hierdurch ergeben sich geringe Verluste der Lamellenbremse 1. Zudem wird eine vorzeitige Alterung der Kühlflüssigkeit verhindert. Durch die verbesserte Kühlung und gegebenenfalls den Anschluss der Lamellenbremse 1 an ein zuschaltbares Kühlflüssigkeitsaggregat 20 kann die Lamellenbremse 1 weiterhin als Betriebsbremse verwendet werden. Insbesondere eine Antriebsachse, in der zusätzlich zur Lamellenbremse 1 zumindest ein Antriebsmotor und/oder ein Getriebe angeordnet ist, kann hierbei auf einfache Weise gekühlt werden.


Anspruch[de]
  1. Lamellenbremse oder -kupplung mit mindestens einer in einem Gehäuse und mindestens einer an einer Welle angeordneten Lamelle, wobei sich in dem Gehäuse Kühlflüssigkeit befindet, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (3) ein Kühlflüssigkeitsaustritt (10) und ein Kühlflüssigkeitseintritt (7) eines Kühlkreislauf (9) ausgebildet ist, wobei mittels den Lamellen (2; 4) Kühlflüssigkeit zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt (10) förderbar ist.
  2. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist.
  3. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) im wesentlichen waagerecht angeordnet ist, wobei der Kühlflüssigkeitseintritt (7) im Bereich der tiefsten Stelle des Gehäuses (3) und/oder der Kühlflüssigkeitsaustritt (10) am Gehäuse (3) im Bereich oberhalb des Kühlflüssigkeitsstands (6) im Stillstand ausgebildet ist.
  4. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) eine Auffangeinrichtung (11) ausgebildet ist, die mit dem Kühlflüssigkeitsaustritt (10) in Verbindung steht.
  5. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung (11) unterhalb des Kühlflüssigkeitsaustritts (10) im Gehäuse (3) angeordnet ist.
  6. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (9) mit einer Kühlereinrichtung (13), insbesondere einem Kühler, versehen ist.
  7. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlereinrichtung (13) eine Lüftereinrichtung (14) aufweist.
  8. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftereinrichtung (14) temperaturgesteuert ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit.
  9. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenbremse- oder kupplung (1) mit einem Kühlflüssigkeitsaggregat (20) in Verbindung bringbar ist.
  10. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlflüssigkeitsaggregat (20) zuschaltbar ist.
  11. Lamellenbremse oder -kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlflüssigkeitsaggregat (20) in Abhängigkeit eines Bremssignals zuschaltbar ist.
  12. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) im radial inneren Bereich der Lamellen (3; 4) ein Auslass (25) für die von dem Kühlflüssigkeitsaggregat (20) geförderte Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.
  13. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) ein Getriebe angeordnet ist.
  14. Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) als Achsgehäuse einer Antriebsachse ausgebildet ist, in dem ein mindestens ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor, angeordnet ist.
  15. Verwendung einer Lamellenbremse oder -kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeug.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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