Flüssigkeitsbremse für eine umlaufende Welle Die Erfindung bezieht sich auf eine FdüssIgkeits- bremse für eine umlaufende Welle, die aus einer Zahnradpumpe mit einer drosselbaren Umlauflei tung !besteht.
Die Bremse igemäss idir ist besonders zum Bremsen von schweren Fahrzeugen. .geeignet, wie z. B. von Eisenbiahnzügen, bei welchen von der Lokomotive eine hohe Bremsleistung entwickelt wer den muss.
Anderseits ist die Erfindung faber keines- wegs auf idiiesien.Anwendungsfall beschränkt, sondern immer diann in gleicher Weise nützlich,
wenn eine rotierende Masse idurch Bremsung einer Welle ver- zögDr.tt. werden muss.
Es sind bereits hydraulische Bremsen bekannt, bei welchen die zu vernichtende Leistung mngend!wne ,in Wärme umgewandelt wind. Diese Bremsen leiden jedoch an einem oder mehreren der nachfolgend angegebenen ,Mäng-l:
Die Bremse kann nicht vollständig gelöst werden, so dass istets eingewisser .Bremsverlust vorliegt.
Dies gilt dann, wenn die mechanische Verbindung zwi schen der Welle und der Bremse nicht gelöst wird, sondern nur idie Beschränkungen für iden Flüssigkeits- kreislauf aufgehoben wenden oder die Bremse, ab- gesehen,
von ider für idrne Kühlung erforderlichen. Flüssigkeit, entleert wind.
Die Bremse ist mit der Welle mittels einer form schlüssigen Kupplung verbunden, so dass eine be- ,sondere SynchrornisäeTeiinrichtung für die BetätIgang der Bremse erforderlich ist, die bei jeder Betätigung einer Abnützung unterliegt.
Die Bremse ist mit der Welle .mittels einer Rei- bungsk upplurig verbunden, -die nur ein beschränktes Drehmoment übertragen kann, iso dass die Brems- ldistung ;
durch idieses beschränkte Drehmoment ider Kupplung begrenzt ist, wobei die Kupplung überdies bieim Synchronisieren von Welle und Bremse schlüpft un(d einer Abnützung unterlegt.
Bei Iden beidem zuletzt erwähnten Bremsen ist ferner eine erhebliche äussere .Leistung erforderlich, um die Kupplung einzurücken und eingerückt zu halten.
Die Flüssigkeitsbremse nach,der Erfindung wich= net sich ;aus durch eine ein- #und,au:
srückbare Kupp lung mit einer mit ider umlaufenden Welle verbun denen Kupplungshälfte (und einer mit der treibenden Welle ider Pumpe verbundenen Kupplungshälfte und einem hydraulisch betäti"-,ten #Koliben, zum Einrücken und Festhalten der Kupplung, der seinerseits mit ,
der Auslassselte der Pumpe über einen s!eliektiiv ver- stellbaren Steuerschichsr verbunden ist, um die Kupp lung in eingerückter Lage zu halten, sowie durch eine Einrichtung ,zum Verstellen ides Steuerschiebers.
Auf diese Waise werden,die folgenden Vorteile erzielt:
,Der auf idie Kupplung wirkende hydraulische Druck wächst proportional idem Ausiganggdruck der Pumpe an, wodurch idie Fähigkeit der Kupplung zur Dmhmornentübertnagung mit zunehmendem Pumpen- druck in solcher Weise steigt,
idass sie stets für Idas gesamte auftretende Drehmoment ausreicht, d. h. idass die Kupplung nicht schlüpfen kann und daher fauch keiner Abnützung unterliegt.
Die gesamte Kraft, die erforderlich ist, um die Kupplung üingerückt zu halten, wird von idur Pumpe abgeleitet, d. h. (die Kupplung wird durch eine Len- ,stung eingerückt, die idurch das Bremsen vernichtet werden russ,
und erfordert idaher keine äussere Quelle für Druckflüssigkeit oder idergleichen, vielmehr ist sie vollkommen an sich igeschlossen.
Uni ein .stossfreies Einrücken der Bremse zu er zielen, iist es ferner erwünscht, dass sieh der Gegemr druck der Pumpe -allmählich .aufbaut,
so dass die Bremsleistung ständig zunimmt. Eine solche Dai- stungszunahnne wird zweckmässig durch ein Drossel- ventil erreicht, das sich iim .Auslass id@er Pumpe :
auf deren Hochdruckseite befinldet. Dieses Ventil wird, vorteilhaft in Abhängigkeit vom Pumpendruck, aber mit Verzögerung, von einem Servomotor eingestellt. Die Arbeittskamnner ides Servomotors kann zu idiesem Zweck mit der Druckseite der Pumpe über eine Leitung verbunden sein.,
idie eine öffnung mit ver- enb 'tem Querschnitt ,aufweist, so dass ider Druckan- stieg im Servomotor gegenüber dem Druckanstieg in der Pumpe verzögert wird.
Der Servomotor kann ferner mit einem. hydraulisch betätigten Kolben ver sehen sein,
ider idirekt mit idem Drosselventil ver- bunden ist. Die wirksame Fläche ides Kolbens ist zweckmässig ,grösser als jene des Ventilbellf, so dass ,das Ventil vom Servomotor igasohlossen werden kann.
Die Druckkammer des Servomotors kann jedoch mit Hilfe eines Entlastungsventils in den Pumpen- kreis-lauf ian ider Niedeindnucks;eite ides Drosselventils, eingeschaltet sein, um idie @Drosselung .des P:
uanpen- ,auslassees rund damit den Pumpendruck und die Bremsleistung zu b gen. Überdies kann die Druckkaimauer ides -Servomotors mit edier Saugseite ider Pumpe idurch eine Rohrleitung verbunden sehn, in der sich :
ein selektiv einstellbares Ventil befindet, um eine sehr schnelle öffnung des Drosselventils Du ermöglichen.
In den Zeichnungen sind ,geeignete Ausführungs- beispiele ,der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt :einen Längsschnitt einer ertindungs- geunässen Bremseinrichtung nach der Linie 1-,1 in Feig. 2.
Die Fig. <I>l a, 1 b</I> und 1 c stellen verschiedene Einzelheiten von Füg. 1 in grösserem Massstab idar.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach ider Linie 2-2 in .Fmg. 1.
Fig. 3 äst eine schematische Ansicht ider Brems- eainrich5ungnach ffden Fig. 1 rund 2.
Fiig. 4 zeigt lein weiteres Ausfühnungsbelispiel edier Erfindung im Längsschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 5.
Fig. 5 ist ein Querschnitt :nach ider .Linie 5-5 in Fig. 4.
In iden Füg. 1 und 2 ist lein feststehendes Ge häuse reit idrei igetrennten Teilen 1,
2 timid 3 er- kennbiar. Im Gehäusleteil 1 ist mittels eines Kugel- lagers 5 eine Welle 4 und mittels eines Nadellagers 6 eine vereitere Welle 7 .gelagert,
idie mittels Walzenlager 8 Bund 9 fauch im Teil 2 ibzw. 3 ides Gehäuseas ,gelagert ist.
Die Welle 4 ist mit einem schalenförmigen Teil 10 versehen, ein denn sich eine Sche@benikupplung 11 befindet.
Diese Kupplung umfasst mehrere Schieiben 12, die ffdrehfiast :auf ider Welle 4 sitzen, und mehrere Scheiben. 13, die idrehfest mit ,
der Welle 7 verbrunden sind. Indem sahalenförtnigen Teil 10 befinden sich ferner fauch eine Druckplatte 14, idie gegen ,axiale Bewegung von Ideen Scheiben weg festgelegt ist, sowie eine hydraulisch betätvgbare Kupplung,
die mit einem Kolben 15i in einem Druckzylinder 16 verbunden ist. Der Zylinder 1,6 steht dauernd über mindestens eine Leitung 17 mit einer zentralen Bohrung in der Welle 4 ,in Verbindung.
Auf der Welle 7 sitzt drehfest ein Zahnriad 19. Dieses Zahnrad ist ständig in Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 20 (Füg. 2).
Dir, beiden Zahn räder 19, 20 reichen eibidnchtend bis in die Nähe :der Umfangswandungen ides Teiles 3 und der ,axialen Wände ider Teile 2 rund,
3 ides Gehäuses und .wirken .als Zahnradpumpe. Auf einer Seite .dieser Zahnrad pumpe ist im Teil 3 ides Gehäuses eine Niaderdruck- kammer 21 eingeordnet, die mit einer Einlassöffnung 22 versehen ist, während sich .auf ffder aniiemn Seite ider Pumps,
:ebenfalls im Gehäuseteil 3, ein,- Hoch- dnuckkammer 23 befindet, die mit einer Hochdruck- öffnung 24 (Feg. la) versehen ist. Inder Hochdruck- öffnung 24 ibefindet seich fein Ventilteller 25.
Dieser Ventilteller 25 ist über eine .Spindel 26 fest mit einem Kolben 27 verbunden, der sich in einem Zy linder 28 befindet, die wirksame Fläche dies Kolbens 27 ,ist grösser Tals die Fläche dies Ventiltellers 25.
Der Zylinder 28 steht über einen Kanal 2:9 mit,der Hochdrudkk ammer 23 der Plumpe, in Verbindung. Dieser .Kanal 29 hat :einen Teil 30 mit verengtem Querschnitt. Der Zylinder 28 .kann Über ein Ent- lastungsventil 25 ;
auch mit einem Kanal 46 in Ver- ibindung treten, in iden idie Flüssigkeit nach dem Durchgang ,durch die Hochdrucköffnung 24 und durch das Ventil 25 gelangt.
Der Zylinder 28 steht ferner mit ider Niederdruckkammer 22 der Pumpe mittels einer Leitung 21 in Verbindung, in der sich ein wahlweise einstellbares Ventil 32 (Feg. 2) be findet.
Aus dem Kanal 46 strömt die Flüssigkeit idurch einen Hochdruckkühler 33, in idem sie Wärme mit einer Kühlflüssäigkch austauscht, um hinter idem Kühler in idie Niederdruckkammer 22 einzutreten.
m einer zentralen Bohrung 1,8 ,der Welle 4, einer zentralen Bohrung 34 ider Welle 7 und einer Büh:runig 35 im Gehäusffeteil 3,befindet sich ,ein axial verschiebbares Ventil 36 (Steuerschieber).
Dieses Ver- til 36 liegt ständig abdichtend an den Wänden der Bohrung 18 und 35 an. Das verschieibbare Ventil 36 .ist mit einer iaxialen Bohrung 37 versehen,. Ferner weist das Ventil 36 radiale Bohrungen 38 und 41 lauf;
welche die zentralen Bohrungen 37 mit Ring unten 40 bzw. 39 in ider Mantelwand ,des Ventils verbinden. Dias Ventil 36 ist zwischen zwei v5r- schiedenen Endliegen verstellbar.
Die Nut 40 hat .in iaxialer Richtung solche, Länge, idass sie in beiden Endlagen des Ventils mit der Leitung 17 in Ver- biadunig steht, so dass stets ein offener Verbindungs- weg zwischen dem Zylinder 16 und der Bohrung 37 :(FFig. 1b) besteht.
Die Nut 40 .ist in ider linken Endlage ides Ventils über Bohimngen 42, 43 mit ,der Hochdruokkammer <B>23</B> der -Pumpe und in ffder rechtem Endlage des Ventils über eine Bohnunig 44 wund idie zentrale Bohrung 34 sowie
über die die Kupplungsscheiben 12 und 13 (Feg. 1c) enthaltende Kammer mit der Niederdruckleitung 53 verbunden. In der rechten Endlage ides Ventils 36 steht die Nut 40 ferner über eine Bohrung mit :der Kupplungs kammer in Verbindung.
Der innerste Teil der Boh rung 18 asteht überdies über !die Bohrung 48 duuternd mit der ,Kupplungskammer in Verbindung.
Da verschiobbare Ventil 36 wind mit Hilfe eines von einer nicht dargestellten äusseren Druckquelle gelieferten Dnuckanediums verstellt. Das Druckme- dium wird über eine Leitung 49 einem Zylinder 50 zugeführt.
Im Zylinder <B>50</B> befindet sich ein Kolben 51, der fest mit dem Ventil 3,6 verbunden :
ist. Beim Eimass des Druckmediums werden der Kolben 51 und !das Ventil 36 gegen die Wirkung von Federn 52 in die Endlage verschoben, in welcher .die Boh rung 42 mit der Nut 39 in Verbindung kommt, und bei ,Abschalten des Druckmediums werden der Kol ben 51 und das Ventil 36 von den Federn 52 in die andere Endlage zurückverschoben, in welcher die Bohrung 44 mit der Nut 39 in Verbindung kommt.
Im Kolben, 51 ist starr eine Platte 72 montiert. Diese Platte ist mit mehreren öffnungen 73 ver sehen, welche !die Platte ;in iaxialer Richturig durch- setzen, sowie mit einem zentralen Vorsprung 74, der dem Ventil 36 zugewendet !ist.
In einer Erweite- rung der Bohrung 37 befindet ,sich ein weiterer Kolben 75. Dieser Kolben 75 ;ist mit einer Spindel 77 ausgestattet, der sich .axial durch Idas Ventil 3.6 in die Bohrung 41 erstreckt. Durch die Spi#ndlel 77 und den Kolben 75 verläuft eine Bohrung 78, die von Odem schon erwähnte;
Vorspiung 74 verschlossen wenden kann. Ferner ist an ,der Aussenfläche der Spindel 77 eine axiale Nut 79 vorgesehen, .die sich vom Ende der Spindel durchgehend<B>bis</B> zum Kolben 75 erstreckt.
Der Flüssigkeitskreislauf zwischen der Bremse und dem Tank 54 ist in @Fig. 3 dargestellt. Von dler Kupplungskammer ,im Gehäuseteil 1 strömt die Flüs- sigkeit durch eine Leitung 53 zum Tank 54,
dra über eine Luftleitung 55 der !gleiche Druck 1!m Ge- häuseteil 1 und im Tank 54 aufrechterhalten wind. Vom Flüssigkaitstank strömt .die Flüssigkeit über eine Leitung 56 zu einer Injektionsdüse 57 in der Niederdruckkammer 51,
ium hier einen zur Ver- meidung einer !Kavütationsbildung ausreichenden .Druck zu erzeugen.
Der Kühler 33 hat eine für nasche Temperatur änderung en und entsprechende Änderungen der Länge !der Kühlerrohre besonders geeignete Bau weise. Die Flüssigkeit zinkalert durch koaxiale Rohr paare 58, 59 und 80, 81.
Jedes dieser Rohre ,ist nur an einer ider Stirnwände 60 !bzw. 61 des Kühlers !befestigt. Die inneren Rohre 5.8,<B>8,1</B> sind :
an beiden Enden offen, wogegen die äusseren Rohre 59, 80 einseitig geschlossen sind. Die .inneren Rohre sind um so viel ikürzar als die äusseren, dass die Rohre nahe !dem Boden des äusseren Rohres miteinander in Verbindung stehen. Um .die Wä:rnne:
übertragunb zu verbessern, sind zwischen den beiden Rohren Leitflächen für die Flüssigkeit vorgesehen. Die Flüs sigkeit wind Bim Kühler in :
solcher Weise ,geführt, dass sie zunächst durch ein Innenrohr 5,8 und zurück an der Aussenseite dieses Rohres, aber innerhalb des koaxialen Aussenrohres 59 in eine Kammer 62 ,
zwischen den Stirnwänden 60 und 61 strömt. Aus der Kammer 62 strömt !die ,
Flüssigkeit durch das weitere Aussenrohr 80 und zurück durch das !koaxiale Innenrohr 81 zum !Eimass 22 der Pumpe. Die Aussen- seiten der Aussenrohre 59, 80 !stehen in dauernder Berührung mit einem Kühlmedium,
welches dem Kühler durch weine öffnung 63 zugeführt und aus ,diesem durch eine öffnung 64 abgeleiLt wird,
Laie Bremse !gemäss der Erfindung arbeitet auf folgende Weise: Die Welle 4 äst starr mit der zu bremsenden Weile verbunden und rotiert dauernd .mit @dieser. In normalem Betrieb ohne Bremsung befindet sich das verschiebbare
Ventil 36 @in seiner rechten Endlage (gezeigt !in Fig. 1), so "d!ass die Nut 40 mit der Bohrung 47 .und somit der Zylinder 16 !mit RTI ID="0003.0250" WI="5" HE="4" LX="1118" LY="942"> der Kuppluggs!kammer,in Verbindung steht. Die Kupplung ist auf @diese Weise gelüftet,
.und die Welle 4 kann sich in!bezug tauf die übrigen Teile der Brems- eintmichtüiLg frei drohen.
Um die !Bremse zu betätigen, wird lern Zylinder 50 über idie Leitung 49 Druckmedium zugeführt. Dadurch wird der Kolben<B>51</B> entgegen der Kraft der Feder 52 nach links verschoben,
bis die Ver- biiidung zwischen der Nut 40 und der Bohrung 47 unterbrochen wird und die Nut 39 in Verbindung mit der Bohrung 42 kommt. Zur @gleichen Zeit wind der Kolben 75 :
gegen. die Wirkung der Feder 76 nach links verschoben, bis die Spindel 77 die Ver- bindung zwischen der zentralen Bohrung 37 und der Bohrung 41 unterbricht. Es @strömt dann das Druckmedium !durch die Bohrungen 73,
78, 37 und 38, die Nut 40 und die Bohrung 17 zum Druck zylinder 1,6, wodurch der Kolben 15 gegen die Kupplungsscheiben 12, 13 ;gedrückt wird. Dieses Einrücken der Kupplung 11 !genügt zur Erzeugung eines für den Antrieb der Pumpenzahnräder 19, 20 ausreichenden Drehmomentes.
Wenn sich diese Zahn räder !drehen, (entsteht .in der @Hochidruckkammer 23 ein hoher ,Druck. Dieser Druck wird über @die Boh- rungen 4:
3 und 42, ,die Nut 39, die Bohrung 41 und die Nut 49 zur Rückseite des Kolbens 7.5 übertragen, so dass der Kolben 75 samt seiner Spdn- ,del 77 nach rechts verschoben wird und mittels ,
des Vorsprunges 74 die Bohrung 7.8 verschliesst. Zur gleichen Zeit strömt Druckflüssigkeit von der Bohrung 41 in die ;
axiale Rohrung 43 und durch die Bohrungen 38, !die Nut 40 und .die Bohrung 17 in !acta Zylinder <B>1,6.</B> Dadurch wenden das Dreh- moment der Kupplung 11 und damit der von der Pumpe 19, 20 erzeugte Druck erhöht.
Die Erhöhung jdes Drehmomentes führt also zu einem weiteren Druckanstieg, gefolgt von einer weiteren Erhöhung ,des Drehmomentes usw.
Die Kupplung 11 wird auf diese Weise so einge rückt, !dass ,sie während dar Einrückzeit praktisch keinem Schlupf unterliegt, weil der von der Zahn- radpump:e 19, 20 erzeugte Druck so hoch ist, ,dass :
die auf den Kolben 15 winkende Kraft mehr Tals :ausreichend ist, um die .Scheiben 12, 13 zur prak tisch schlupffreien Synchronisierung gegeneinander zudrücken.
Wenn ider Druck in der Hochdruckkammer 23 steigt, wird er über iden Kanal 29 @im Zylinder 28 des Servomotors wirksam. Infolge der Drosselstelle 30 ist jedoch (der Druck im Zylinder 28 während der Einrückzeit geringer .als der Druck in <RTI
ID="0004.0035"> ider Hoch- druckkammer 23. Der ,Kolben 27 :des Servomotors hat rabereine grössere Fläche als ider Teller des Ventils 27, so dass dieses Ventil bei einem Druck- ,
anstieg die Hochdrucköffnung 24 mehr und mehr schliesst. Dadurch steigt ider Druck in der Hoch druckkammer 23 rasch ran. Bei einem bestimmten :Druckwert im Zylinder 28 :
des Servomotors, der von der Einstellung ides Entlastungsventils. 45 ab- hängt, öffnet dieses Ventil,
so rdass idie Verstellung ides Ventils 25 und damit der Maximaldruck in der Hochdruckkammer 23 ibagrenzt wenden. Nach dem Durchgang durch die Hochdrucköffnung 24 und Blas Ventil 25 wird idie Flüssigkeit durch den :
Kanal 26 .zum Kühler.geleitet, wo sie mit enem getrennten Kühlmedium in Wärmeaustausch tritt. Vom Kühler 23 strömt idie Flüssigkeit zurück Dur Niederdruck- kammar 21, um abarnals die Plumpe zu dürchlauf@@n.
Idas Ausrücken ider Bremse erfolgt durch Unter brechung der Druckflüssigkeitszufuhr über die Lei- tung 49.
Dias verschiebbare Ventil 36 wind dann von den Federn 52 in seine rechte Enidlage zurück geführt. Zn idieser Lage steht :
die Nut 40 mit der Bohrung 47 in. Verbindung, wodurch der Druck- zylinder 1,6 über die Bohrung 17, die Nut 40 und die Bohrung 47 mit der .Kupplungskammer vertun- .den wird, so dass der Druck im Zylinder 16 auf den ,
gleichen Wert wie rin ider Druckkammer :absinkt, was das .Ausrücken ider Kupplung 'Dur Folge hat. Die Drehmomentübertragung über die Kupplung 1,1 wird dadurch unterbrochen rund idemzufolge auch der Antrieb der Pumpe 19, 20.
Der Flüssigkeits- druck mit der Pumpe gleicht sich rasch raus. Dieser Druckausgleich kann: weiterhin durch Öffnung des Vcntils 32 in ider Leiburig 31 -zwischen,dtem Zylinder 28 ides Servomotors und dem :
Pumpeneinlass 22 beschleunigt werd. -Die Welle 4 wind sauf diese Weise vollständig freigegeben und kann sich urfit ider treibenden Welle, än durch den Bremsvorgang verzögert worden ist, wieder frei drehen.
In rden Fiig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausfüh- runm,,c,sbespiel,der Erfindung idargestellt, das sich von denjenigen nach Eden Fig. 1 und 3 dadurch unter- scheidet"dass,die Welle 4, welche,die gesiambe Brems einrichtung idurchsetzt,
.und Idas zentrale Ventil 36 idurch ein. Einstellventil 65 ersetzt sind, das mit einer Ventilkammer 66 -ausgestattet üst .und sich im Teil 2 ides Gehäuses befindet.
Die Ventilkammer 6:6 steht mit der Hochdruckkammer 23 der Pumpte über einen Kanal 67, mit der Kupplungskammer über .einen, Kanal 68 und mit dem @Druckzylinder 16 mit idem Kolben 18 über Bohrungen 69,
70 und 71 ein Vebbindung. In einer Endlage (des Ventils 65 äst idaher der Zylinder 16 .mit ider Hochdruckkammer 23 ider Pumpe verbunden, so da:
ss die Bremseinfich- tung betätigt wind. In der ianderen Endlage des Ventils 65 ist der Zylinder 16 mit (der Kupplungs- <BR> kammer verbunden, so dass idie Bremse ausgerückt wird.
Die dargestellten lassen<B>ü,</B> n Rahmen der Erfindung noch verschiedene Abwand lungen Du.