Bremseinrichtung, insbesondere für Schienen- und Strassenfahrzeuge. Die Erfindung (Erfinderlind Dr.Ing. Kurt Friedrich in München und Dipl. Ing. Ernst Seibold in Heidenheim) betrifft eine Brems einrichtung, insbesondere für .Schienen- und Strassenfahrzeuge, welche sich durch eine Strömungsbremse auszeichnet. Strömungs bremsen sind bisher häufig zum Messen ,der Leistung rauschlaufender Kraftmaschinen ver wendet worden.
Ihre Hauptvorteile sind: günstige Energieumwandlung, leichte Regel barkeit und,die Unmöglichkeit, mit der Strö mungsbremse die abzubremsende Vorrich tung zu blockieren, da sich bei jeder Strö mungsbremse die Bremskraft mit dem Qua drat der Antriebsdrehzahl ändert. Derartige Strömungsbremsen bestehen meist aus einem. mit Schaufeln versehenen Laufrad und einem stillstehenden Gegenkranz.
Der Hauptnachteil der bisher bekannten Strömungsbremsen ist, dass, wenn die zu bremsenden Vorrichtungen kleine Drehzah len haben, die Strömungsbremse sehr ,grosse Abmessungen annimmt, so dass sie in vielen Fällen unwirtschaftlich ist.
Gemäss vorliegender Erfindung -wird die ser Nachteil dadurch vermieden, @dass die Strömungsbr emse zwei die Bremsflüssigkeit in,Strömung versetzende gleichachsige Schau felräder besitzt, die in entgegengesetzten' Drehrichtungen angetrieben werden.
Dadurch ist es möglich, die allein für die Bremswir kung der Flüssigkeit massgebende Relativ geschwindigkeit zwischen den Schaufelrädern wesentlich zu steigern und somit auch bei niedrigen Drehzahlen der zu bremsenden Vorrichtung eine ausreichende Bremswir kung mit Strömungsbremsen kleiner Abmes sungen zu erzielen. Es ist dabei vorteilhaft, die Drehzahl eines aderentgegengesetzt lau fenden Schaufelräder so hoch zu wählen, als ,dies mit Rücksicht auf die mechanischen Beanspruchungen möglich ist.
Infolgedessen sind die Drehzahlen der beeiden entgegen gesetzt laufenden Schaufelräder verschieden, und zwar um so stärker verschieden, je nied- Tiger die Normaldrehzahl der zu bremsenden Vorrichtung ist. Man kann nu entweder :das eine Schaufelrad mit der Antriebswelle un mittelbar und :das andere mit ihr z. B. über Zahnräder oder Reibungsgetriebe verbinden, oder aber man treibt beide Schaufelräder über derartige Zwischengetriebe an.
Das letztere kommt dann in Frage, wenn die Strömungsbremse aus räumlichen Gründen nicht gleichachsig mit der zu bremsenden Vorrichtung angeordnet wenden kann.
Am einfachsten und wirksamsten wird ,die Bremseinrichtung, wenn :die Schaufel räder der Strömungsbremse so ausgebildet sind, dass :die zu bremsende Vorrichtung in beiden Drehrichtungen :gleichwertig :gebremst wird.
In besonderen Fällen kann es dagegen Vorteile bieten, wenn ausser den beiden um laufenden Schaufelrädern noch ein oder meh rere feststehende Schaufelräder, wie bei einem Turbowandler, angeordnet sind. .Solche Bremsen geben in der einen Drehrichtung eine erheblich stärkere Bremswirkung als in der andern.
Will man aus besondern Grün den solche Strömungsbremsen mit feststehen den Schaufelrädern verwenden, aber trotz dem in beiden Drehrichtungen :die gleiche Bremswirkung erzielen, so kann man zweck mässig zwei aus kongruent verschaufelten Rädern gebildete Aggregate gleichachsig. aber spiegelbildlich ,anordnen. Für beide Drehrichtungen der zu bremsenden Vorrich tung wird dann die gleiche Bremswirkung erzielt, die sieh als Summe der Bremswir kungen der einzelnen Aggregate ergibt.
Die geschilderte Ausführungsform mit spiegel bildlich angeordneten Aggregaten aus kon gruent verschaufelten Rädern hat den Vor- teil"dass die Schaufelräder nach ,den gleichen Modellen hergestellt werden können. Füreine billige Herstellung ist es von wesentlicher Bedeutung, dass bei :derartigen Strömungs bremsen die Wände der :Strömungskanäle nicht bearbeitet zu sein 'brauchen.
Zum Abführen der beim Bremsen erzeug- ten Wärme kann eine starke Berippung und Belüftung der Aussenwände, eine Rückküh lung mit besonderen Kühlern oder auch eine teilweise Verdampfung der Betriebsflüssig- keit vorgesehen sein.
Die Strömungsbremse kann so eingerich- tet sein, dass zur Regelung der Füllungsgrad beeinflusst wird. Diese Beeinflussung kann willkürlich oder aber auch mit an sich be kannten Mitteln in Abhängigkeit von der Drehzahl oder vom Bremsdrehmoment auto matisch erfolgen.
Dabei kann die Drehzahl in einfachster Weise durch ein mit der Bremsflüssigkeit selbst gefülltes Flüssig- keitstachometer gemessen werden. Das Dreh moment kann am einfachsten mittels :einer Stütze gemessen werden,,die federnd ist. Der Ausschlag dieser :Stütze ist dann proportio nal :dem ausgeübten Bremsdrehmoment.
Soll die Strömungsbremse zur Regelung in .gemeinsamer Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment eingerichtet sein, so wird ihre Zu- oder Abflussleitung am besten durch ein für .beide Regelgrössen gemeinsames Re gelorgan beeinflusst. Zweckmässig lässt man dieses Regelorgan durch den Ausschlag des vom Druck der Bremsflüssigkeit abhängigen Flüssigkeitstachometers,
sowie ferner durch den von der federnden Stütze erwähnten Ausschlag, in dem jeweils gewünschten :Sinne bewegen. In besonderen Fällen kann auch vorgesehen sein, dass der Füllungsgrad ausser in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Brem-s.drehmoment auch noch willkürlich be- einflusst werden kann.
Durch Änderung des Füllungsgrades der Strömungsbremse ist es möglich, bei jeder Geschwindigkeit jede beliebige Bremswir kung bis zu der mit der Strömungsbremse maximal möglichen zu erzielen. Dabei hat man folgernde Vorteile 1. Die Bremswirkung tritt durch. Rei bung der ,Schaufelräder an der Flüssigkeit auf, weshalb praktisch kein Verschleiss der Bremse entsteht.
2. Die Bremsenergie wird in Wärme um- gawandelt, die sieh der Flüssigkeit mühelos durch Kühlung entziehen lässt.
3. Ein Blockieren der zu bremsenden Rä der kann nicht vorkommen. Sollte zufälliger weise die ausgeübte Bremskraft grösser sein als die Reibung zwischen Rad und Fahr bahn, so verlangsamt sich die Drehzahl des gebremsten Rades so lange, bis zwischen der Bremswirkung und der Reibkraft an der Fahrbahn Gleichgewicht hergestellt ist. Dies tritt deshalb ein, weil bei der Strömungs bremse die Bremskraft mit dem Quadrat der Drehzahl der .Schaufelräder abnimmt.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes schema tisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Strömungsbremse im Schnitt mit Stirnradgetriebe, Fig. 2 eine solche mit Planetengetriebe, Fig. 3 eine solche, bei welcher beide Schaufelräder von der Achse über Stirn räder angetrieben werden, Fig. 4 eine Strömungsbremse mit zwei drehenden Schaufelrädern und einem fest stehenden Leitraid mit Planetengetriebe, Fig. 5 eine Strömungsbremse mit Momen tenregulierung, Fig. 6 ein Steuerschema zur Betätigung der Strömungsbremse, Fig. 7 eine Bremseinrichtung mit Strö mung- und Reibungsbremse und Fig.
8 eine Strömungsbremse mit Schöpf- rohr.
Beim Beispiel nach Fig. 1 ist auf der Laufachse 1 mit den Laufrädern 14 und 15 das Schaufelrad 2 befestigt. Ein zweites Schaufelrad 3, ;das ,auf der Hohlwelle 11a sitzt, wird über die Stirnräder 7, 8, 9, 10 und 11 in entgegengesetzter Richtung wie das Schaufelrad 2 angetrieben. Die beiden Schaufelräder 2 und 3 sind von dem Ge häuse 6 umgeben, das zur Kühlung der in diesem Gehäuse befindlichen Betriebsflüssig keit mit Kühlrippen versehen ist.
Die Stirn räder 7, 8 und 9 ,sind von einem Gehäuse 7a und die Stirnräder 10 und 11 von einem Ge häuse 10a umgeben. Diese Gehäuse sind mit einem Rahmen 1,3 verbunden, der um .die Achse 1. schwenkbar und zur Aufnahme der bei der Bremsung auftretenden Reaktions- momente über einen Hebel ;12a auf dem. Punkt 1"? abgestützt ist, dessen Bewegung z. B. zum Steuern der Zufuhr von Brems- flüssigkeit ausgenutzt werden kann.
Die in Fig. 2 dargestellte Strömungs bremse wird über Kegelräder 1,6 und 17 von der Laufachse -1 mit den Rädern 14 und 15 angetrieben. Über die Welle 18 wird das Schaufelrad 2 der Strömungsbremse in der einen Richtung angetrieben, währenddem das Schaufelrad 3 durch ein Planetengetriebe mit den Rädern 21, 22 und 2.3 entgegenge setzt dem Schaufelrad 2 gedreht wird. Die beiden Zwischenräder 22 sind lose auf den Achsen 24 gelagert, :die mit der Hohlwelle 20 verbunden sind.
Diese Hohlwelle 2:0 ist zur Aufnahme des beim Bremsen entstehen den Momentes über den Hebelarm 12a wie derum auf dem Momentensteuerpunkt 12 ab gestützt. Die Schaufelräder und das Pla netengetriebe sind von einem gemeinsamen Gehäuse 19 umgeben.
Die Strömungsbremse nach Fig. 3 unter scheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur dadurch, dass, die beiden .Schaufelräder von der Laufachse 1 über Stirnräder 225 und 26 bezw. 27, 28 und 29 angetrieben werden. Auf der Laufachse 1 sind wiederum zu bei den Seiten die Laufräder 14 und<B>15</B> be- festigt. Die entgegengesetzt laufenden Schau felräder '2 und 3 sind von einem mit Kühl rippen versehenen Gehäuse 6 umgeben.
Das Schaufelrad 3 ist über die Hohlwelle 30 mit dem Stirnrad 2-9 verbunden, währenddem das Schaufelrad 2, auf der durchgehenden Achse la befestigt ist. Die Stirnräder 25 und<B>2</B>6 sind von einem Gehäuse 32 umgeben, während die 'Stirnräder 2.7, 28 und '2,9 in einem Gehäuse 33 eingeschlossen sind.
Zur" Aufnahme des Reaktionsmomentes .dient ein um die Achse 1 schwenkbarer Rahmen 3'1, der mit idem Hebelarm 12a auf dem Mö- mentensteuerpunkt 12 abgestützt ist.
Die Strömungsbremse nach Fig.4 weist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. <B>9 -</B> den Unterschied auf, dass ausser Iden beiden umlaufenden Schaufelrädern SB und 39 ein feststehendes Leitraid 40 angeordnet ist.
Nach Fig. 5 ist der Rahmen 13, der in Fig. 1 dargestellten Strömungsbremse im Punkt 121 auf einer Feder 34 abgestützt, .die z. B. am Fahrzeugrahmen festgehalten ist. Durch einen Zeiger 12b wird der dem Brems moment entsprechende Ausschlag des Rah mens auf einer Skala 35 sichtbar gemacht. Der Momentenausschlag kann zum Steuern der Bremseinrichtung benutzt werden.
Nach Fig. 6 ist die Strömungsbremse zur Beeinflussung der Füllung von der Dreh zahl der Laufachse, vom Druck in der :Strö mungsbremse, von dem beim Bremsen auf tretenden Moment und von Hand eingerich tet. Auf der Laufradachse 1 sind wiederum die beiden Fahrzeugräder 14 und 15 ange ordnet. Das Schaufelrad 2 ist mit der Welle 1 fest verbunden, während das entgegenge setzt und gegebenenfalls auch schneller als dieses laufende Schaufelrad 3 durch Zwi schenräder 7, 8, 9, 10 und 11 und die Zwi schenwelle 43 angetrieben wird. Das Stirn rad 11 und das Schaufelrad 3 sind auf .der Hohlwelle 11a angeordnet. Die Schaufel räder selbst sind von dem Gehäuse 42 um geben, während die Stirnräder ein Gehäuse 41 umschliesst.
An diesem Gehäuse 41 ist ein Hebel 12a angebracht, der auf den Mo mentensteuerpunkt 12 wirkt und von dort über das Gestänge 58 ein Regelventil 44 be tätigt. Auf dasselbe Regelventil 44 kann auch von Hand über die Hebel 56 und 57 eingewirkt werden. Ferner ist es zu seiner automatischen Betätigung mit der Bremse durch eine Druckleitung 49, das Zwischen ventil 50 und den Betätigungshebel 55, so wie mit :dem Fliehkraftregler 53 durch das Gestänge ,54 verbunden. Der Antrieb des Fliehkraftreglers 53 erfolgt von der Lauf radachse 1 über .die Winkelräder 51 und die Achse 52. Wird z. B. Druckluft als Steuer mittel benutzt, so wird diese Druckluft !dem Regelventil 44 durch eine Leitung 46 zuge führt.
Von :dem Regelventil 44 führt dann eine Steuerleitung 48 zu dem Behälter 45, der .die Betriebsflüssigkeit enthält, welche mittels der Druckluft je nach Massgabe der mehr oder weniger geöffneten Regelventile durch die Leitung 47 in das Bremsgehäuse 42 gegeben wird. Bei der Bremseinrichtung nach Fig. 7 ist eine hydraulische Strömungsbremse mit einer Reibungsbremse als Zusatzbremse kombiniert. Von der Laufradachse 1, welche die Laufräder 14 und 15 trägt, wird die Welle 18 über Winkelräder 16 und 17 ange trieben. Mit der Welle 18 ist wiederum das Schaufelrad 2 fest verbunden, während das Schaufelrad 3 über die Planetenräder 21, 22 und 23 angetrieben wird.
Die Schaufelräder 2 und,3 sind von einem Mantel 59 umgeben, den seinerseits das Gehäuse 60 umschliesst. In den so gebildeten Hohlraum wird Kühl flüssigkeit geleitet, die durch die Pumpe 62 über einen Kühler 63 durch die Leitungen 6,4 und 61 zu- und abgeführt wird. Zur Regelung der Bremswirkung ist wiederum ein willkürlich betätigbarer Hebel 82, ein Fliehkraftregler 53 und eine Momentenrege lung von dem Punkt 12 aus angewendet. Der Fliehkraftregler 5-3 erhält seinen- Antrieb über die Wellen 18 und 88, sowie über die Kegelräder 89 und 90.
Diese verschiedenen Steuerungsorgane wirken auf die Regelven tile 69 und 73 der Strömungsbremse und der Reibungsbremse, und zwar derart, dass durch die Gestänge 83 und 84 bezw. 85 und 86 eine wechselseitige Beinflussung beider Bremsen automatisch oder von Hand hervor gerufen werden kann. Unter der Annahme, dass wie beim vorbeschriebenen Beispiel Luft als Steuermedium Verwendung findet, wird durch die Leitung 75 dem Vorsteuerventil 7,3 Druckluft zugeführt. Von dort aus kann je nach Massgabe der im Augenblick des Bremsens herrschenden Geschwindigkeit eine Beeinflussung der:Strömungsbremse oder der Reibungsbremse stattfinden.
Hat das Fahr zeug eine gewisse Geschwindigkeit unter- schritten, so wird durch die Einrichtung selbsttätig die Reibungsbremse als Zusatz zur Strömungsbremse eingeschaltet. Durch .die Leitung 74 wird in den Behälter 72 Druckluft eingeleitet, die ihrerseits die Be- triebsflüssigkeit durch die Leitung 70 der Strömungsbremse zuführt.
Eine zweite Lei tung 76 führt von dem Ventil 73 nach dem Steuerkolben 77, der über -die Gestängeteile 78 und 79 auf die Reibungsklötze .80 ein wirkt. Zur Lösung der Reibungsbremse dient eine Zugfeder 81. Zur Betätigung des Regel ventils 69 kann noch ein Flügelrad 67 vor gesehen sein, das von der Welle 18 über das Winkelgetriebe 65 und die Welle 6,6 ange- trieben wird und dessen Gehäuse durch die Leitung 68 über ein Absperrorgan 68a, mit dem Regelventil 62 verbunden ist.
Nach Fig. 8 wird .die Regelung durch ein Schöpfrohr 92 bewerkstelligt, welches als stillstehendes Element in die Strömungs bremse eingebaut ist und -die Flüssigkeit un ier dem im Augenblick herrschenden Druck durch die Leitung 68 in das Regelventil 69 presst. Es können auch mehrere derartige Schöpfrohre vorgesehen sein.