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Dokumentenidentifikation DE10100557A1 16.08.2001
Titel Naßscheibenbremse mit verringerter Reibung
Anmelder Meritor Heavy Vehicle Systems, LLC, Troy, Mich., US
Erfinder Johnston, Paul M., Troy, Minn., US;
Naerheim, Yngve, Thousand Oaks, Calif., US
Vertreter Prinz und Partner GbR, 81241 München
DE-Anmeldedatum 09.01.2001
DE-Aktenzeichen 10100557
Offenlegungstag 16.08.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2001
IPC-Hauptklasse F16D 57/06
Zusammenfassung Eine verbesserte Naßscheibenbremse umfasst eine aus zwei Teilen bestehende, sich drehende Scheibe. Eines der beiden Teile kann sich selektiv drehen und das andere Teil dreht sich konstant mit dem Rotor. Der Rotor trägt einen Luftvorrat, der ein Luftlager zwischen dem sich konstant drehenden Scheibenteil und dem sich selektiv drehenden Scheibenteil bildet. Während des bremsfreien Betriebs hält das Luftlager das sich selektiv drehende Teil außer Anlage mit dem sich drehenden Teil. Es können auch andere Fluide als Luft verwendet werden. Das sich selektiv drehende Teil bleibt daher in der Naßscheibenbremsenkammer ortsfest, wodurch Reibungsverluste reduziert werden. Wenn abgebremst werden soll, wird der Luftstrom zu dem Luftlager unterbrochen. Eine Vorspannkraft drängt das sich selektiv drehende Teil in Anlage an das sich ständig drehende Teil. Ein Abbremsen erfolgt dann durch den Betrieb der Statorscheiben, indem sie mit den Rotorscheiben in Anlage gebracht werden.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Naßscheibenbremse, bei welcher die Reibungsverluste während bremsfreier Zeitintervalle gegenüber dem Stand der Technik stark reduziert sind.

Naßscheibenbremsen werden bei vielen Hochleistungs-Bremsanwendungen benutzt. Bei einer typischen Naßscheibenbremse ist ein Rotor mit einem zu bremsenden Rad oder einer zu bremsenden Welle verbunden. Der Rotor weist Scheibenteile auf, die sich in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer drehen. Die Scheibenteile des Rotors sind von einem Stator umgeben. Der Stator umfaßt Scheiben, die selektiv in Anlage an die Rotorscheiben gebracht werden. Die Reibung zwischen den Statorscheiben und den Rotorscheiben verlangsamt die Drehung des sich drehenden Rotors. Die Rotorscheiben drehen sich auch dann in der viskosen Flüssigkeit, wenn ein Abbremsen nicht erfolgt. Dies führt zu relativ hohen Reibungsverlusten während bremsfreier Zeitintervalle, da sich die Rotorscheiben in der Flüssigkeit drehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einzigartiges Verfahren zum Verringern dieser Reibungsverluste.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt die Rotorscheibe zwei Teile, wobei ein freies Teil während bremsfreier Zeitintervalle unbeweglich in der Flüssigkeit bleibt. Beim Bremsen wird dann das freie Teil mit dem sich drehenden Scheibenteil in Anlage gebracht und dreht sich mit dem Rotor. So werden die Reibungsverluste stark reduziert. In einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung trägt der Rotor einen Fluidvorrat. Das Fluid wird so geführt, dass ein Fluidlager zwischen dem freien Teil und dem sich drehenden Teil der Scheibe geschaffen wird. Dieses Fluidlager ermöglicht es dem freien Teil, in der Flüssigkeitskammer hinsichtlich des sich drehenden Scheibenteils unbeweglich zu bleiben.

Wenn sich der Rotor dreht und kein Abbremsen erfolgt, wird Fluid zum Fluidlager gelenkt. Auf diese Weise wird das freie Teil vom sich drehenden Teil weg gedrückt, und es dreht sich nicht. Vielmehr bleibt das freie Teil in der Flüssigkeitskammer unbeweglich, und die Reibung zwischen der Rotorscheibe und der Flüssigkeit in der Kammer ist stark reduziert.

Beim Bremsen wird jedoch der Fluidstrom zum Fluidlager unterbrochen. Ein Vorspannelement, wie zum Beispiel eine Feder, drückt das freie Teil wieder in Anlage an das sich drehende Teil, und beide Teile drehen sich dann als eine Einheit. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die Scheiben auf dem Stator betätigt, so daß sie an den Rotorscheiben angreifen und die Drehung des sich drehenden Teils verlangsamen.

Die vorliegende Erfindung offenbart somit ein einzigartiges Verfahren zum Reduzieren von Reibungsverlusten in einer Naßscheibenbremse. Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ersehen. Die Zeichnung wird nachstehend kurz beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine erste Betriebsstufe einer erfindungsgemäßen Naßscheibenbremse, wobei kein Abbremsen erfolgt.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Bremse von Fig. 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Abbremsen erfolgt.

GENAUE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Naßscheibenbremse 20 enthält einen Rotor 22, der sich in einem Statorteil 24 dreht. Der Statorteil trägt bekanntermaßen Reibscheiben 26, die selektiv durch Kolben 28 betätigt werden, um die Scheiben 26 in Anlage an die Rotorscheiben 30 zu bringen, die sich mit der Rotorwelle 22 drehen. Der Stator 24, die Scheiben 26 und die Kolben 28 sind hier nur schematisch dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt verlangsamt die Reibung zwischen den Scheiben 26 und den Rotorscheiben 30 die Drehung der Scheiben 30 und somit den Rotor 22. Bekanntlich ist der Rotor 22 mit einem Bauteil wie zum Beispiel einem Rad verbunden, und wenn die Drehung des Rotors 22 verlangsamt wird, wird auch die Drehung des Rades langsamer. Die obigen Ausführungen erläutern allgemein den normalen Betrieb einer Naßscheibenbremse. Allerdings unterscheiden sich in der vorliegenden Erfindung der Aufbau und der Betrieb der sich drehenden Scheibe 30 vom Stand der Technik, wie nunmehr erläutert wird. Eine zentrale Fluidzufuhr 32 erstreckt sich entlang dem Wellenteil des Rotors 22. Selektiv durchströmte Fluidrohre 34 erstrecken sich radial nach außen hin zu einer Kammer 38, die zwischen einem sich selektiv drehenden Teil 36 der Rotorscheibe 30 und dem sich drehenden Teil 39 gebildet ist. Diese Strahlrohre erzeugen ein Fluidlager zwischen den Teilen 36 und den Teilen 39. Obwohl nur zwei Strahlrohre 34 je Scheibe 30 gezeigt sind, versteht sich, dass zusätzliche Strahlrohre umfangsmäßig im Abstand zu den dargestellten Strahlrohren angeordnet sein können.

Wie gezeigt ist, stellt ein Federanschlag 40 eine Anschlagfläche für eine Feder 42 zur Verfügung, die das freie Teil 36 gegen das Teil 39 drückt. Dies zeigt schematisch, dass das Teil 36 in Anlage an das Teil 30 gedrückt wird. Es können aber auch andere Vorspannungsanordnungen dazu verwendet werden, diese Vorspannung zu erreichen.

Die Scheibe 30 dreht sich in einer Kammer 37, die mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist, wie für Naßscheibenbremsen bekannt. Während des normalen Betriebs des Systems, während welchem ein Abbremsen nicht auftritt, wird Luft von einer Luftzufuhr 41 in die Strecke 32 und dann zu den Strahlrohren 34 geführt. Luftlager 38 werden geschaffen, und die Teile 36 werden von den Teilen 39 weg gedrückt. Obwohl Luft für die Lager 38 offenbart ist, können auch andere Fluide zur Anwendung kommen. Auf diese Weise bleiben die Teile 36 in der Flüssigkeit 37 unbeweglich, und es treten keine Reibungsverluste auf. Dichtungen 50 trennen die Lager 38 von der Kammer 37. Vorzugsweise haben die Dichtungen 50 eine geringe Reibung. Es kann ein gewisser Reibungsverlust durch das sich drehende Scheibenteil 39 auftreten, der jedoch gegenüber dem Stand der Technik stark reduziert ist, wie ein einfacher Vergleich der Flächen zeigt, über die die Reibungsverluste auftreten, wie in Fig. 1 dargestellt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird, wenn ein Abbremsen erwünscht ist, das Zuführen von Luft von der Zufuhr 41 unterbrochen. Das Vorspannungsteil 42 drückt nun das Teil 36 gegen das Teil 30. Zur gleichen Zeit oder kurz danach werden die Kolben 28 betätigt, damit sie die Scheiben 26 in Richtung auf die verbundenen Scheiben 30 (d. h. die Teile 36 und 39) lenken. Der Reibkontakt zwischen den Scheiben 26 und den Scheiben 30 und die Reibung aus der viskosen Flüssigkeit 37 in der Kammer addieren sich und verlangsamen die Drehung der Scheibe 30.

Alternativ kann ein zweites freies Teil, ähnlich dem Teil 36, mit einem ähnlichen Luftlager auf der rechten Seite des Teils 39 angeordnet werden. Dadurch werden die Reibungsverluste weiter verringert.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform offenbart wurde, ist es für den Fachmann klar, dass bestimmte Modifikationen in den Bereich dieser Erfindung fallen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind zur Festlegung des genauen Umfangs und Inhalts der Erfindung heranzuziehen.


Anspruch[de]
  1. 1. Naßscheibenbremse, umfassend:

    einen Stator;

    einen Rotor, wobei der Rotor und der Stator zusammen eine Fluidkammer definieren;

    eine viskose Flüssigkeit, die in der Flüssigkeitskammer aufgenommen ist; und

    wobei der Rotor mindestens eine sich in der Kammer drehende Scheibe aufweist und der Rotorscheibenteil mindestens zwei Teile umfaßt, wobei ein erstes Teil sich mit dem Rotor dreht und ein zweites Teil sich selektiv mit dem Rotor dreht, wobei der Rotor mit einem Fluidvorrat ausgestattet ist, um ein Fluidlager zwischen dem ersten und zweiten Teil zu schaffen, und das Fluidlager die Drehung des zweiten Teils mit dem ersten Teil unterbricht.
  2. 2. Naßscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidlager durch eine Steuerung versorgt wird, welche die Fluidzufuhr zu dem Fluidlager unterbricht, wenn die Drehung des Rotors verlangsamt werden soll.
  3. 3. Naßscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator den Rotor umgibt.
  4. 4. Naßscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil mittels einer Feder gegen das erste Teil vorgespannt wird und diese Vorspannung durch das Fluidlager überwunden wird.
  5. 5. Naßscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidlager als Luftlager ausgeführt ist.
  6. 6. Naßscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor folgendes aufweist: eine zentrale Welle, wobei die Rotorscheibe sich von der zentralen Welle nach außen erstreckt, und eine Fluidzuführungsstrecke, die sich entlang einer Achse der Welle erstreckt, wobei sich Zufuhrrohre von der Zuführungsstrecke radial nach außen zu einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors erstrecken, um das Luftlager mit Fluid zu versorgen.
  7. 7. Naßscheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von Strahlrohren für jedes der Fluidlager gibt.
  8. 8. Naßscheibenbremse, umfassend:

    einen Stator;

    einen Rotor, wobei der Rotor und der Stator zusammen eine Fluidkammer definieren;

    eine viskose Flüssigkeit, die in der Flüssigkeitskammer aufgenommen ist; und

    wobei der Rotor eine Mehrzahl von sich in der Kammer drehenden Scheiben aufweist und die Rotorscheibe mindestens zwei Teile umfaßt, wobei ein erstes Teil sich mit dem Rotor dreht und ein zweites Teil sich selektiv mit dem Rotor dreht, wobei der Rotor mit einem Fluidvorrat ausgestattet ist, um ein Fluidlager zwischen dem ersten und zweiten Teil zu schaffen, und das Fluidlager die Drehung des zweiten Teils mit dem ersten Teil unterbricht, wobei eine Steuerung die Fluidzufuhr steuert, um die Fluidzufuhr zum Fluidlager zu stoppen, wenn die Drehung des Rotors verlangsamt werden soll, wobei der Stator den Rotor umgibt, das zweite Teil gegen das erste Teil vorgespannt wird und diese Vorspannung durch das Fluidlager überwunden wird sowie der Rotor eine zentrale Welle aufweist, wobei die Rotorscheiben sich von der zentralen Welle nach außen erstrecken und sich eine Fluidzuführungsstrecke entlang einer Achse dieser Welle erstreckt, und wobei sich die Zufuhrrohre von der Zuführungsstrecke radial nach außen zu einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors zwischen den ersten und zweiten Teil der Rotorscheiben erstrecken und wobei es eine Mehrzahl von Strahlrohren für jedes der Fluidlager gibt.






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