DE102006055679B3

DE102006055679B3 - Hydrodynamische Bremsvorrichtung mit einem Gegenlaufretarder

Info

Publication number: DE102006055679B3
Application number: DE200610055679
Authority: DE
Inventors: Werner Adams; Peter Edelmann; Klaus Vogelsang
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremsvorrichtung - mit einer einzigen Eingangswelle, über welche eine abzubremsende Drehbewegung einleitbar ist; - mit einem hydrodynamischen Retarder, umfaelrad, welche miteinander wenigstens einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden; - der hydrodynamische Retarter steht in einer ständigen Triebverbindung mit der Eingangswelle oder ist in eine Triebverbindung mit der Eingangswelle schaltbar. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - jedes Schaufelrad wird von jeweils von einem Ausgangskegelrad angetrieben; - die beiden Ausgangskegelräder kämmen mit einem Eingangskegelrad, das von der Eingangswelle angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremsvorrichtung mit einem sogenannten Gegenlaufretarder, das heißt mit einem hydrodynamischen Retarder, dessen beide Schaufelräder mit zueinander entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden.
Gegenlaufretarder sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise zeigt die Offenlegungsschrift DE 35 35 494 A1 einen hydrodynamischen Retarder zum Abbremsen eines Schienenfahrzeugs. Dabei wird das Primärschaufelrad des Retarders von einer ersten Radachse des Schienenfahrzeugs angetrieben, und das Sekundärschaufelrad des Retarders wird von einer zweiten Radachse des Schienenfahrzeugs angetrieben, wobei die Drehrichtungen der beiden Schaufelräder entgegengesetzt zueinander sind, um ein besonders hohes Bremsmoment auch bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten und damit geringen Drehzahlen der Radachsen zu erreichen. Grundsätzlich wird somit der hydrodynamische Gegenlaufretarder über zwei vorgesehene Eingangswellen angetrieben, nämlich eine erste Eingangswelle zum Antreiben des Primärschaufelrades und eine zweite Eingangswelle zum Antreiben des Sekundärschaufelrades.
Das genannte Dokument beschreibt jedoch auch die Möglichkeit, einen Retarder, der von einer einzigen Eingangswelle angetrieben wird, als Gegenlaufretarder arbeiten zu lassen. Hierzu wird das Primärschaufelrad des Retarders unmittelbar von der Eingangswelle angetrieben, beispielsweise wird es von dieser getragen, und das Sekundärschaufelrad wird über ein Planetengetriebe in entgegengesetzter Drehrichtung zu dem Primärschaufelrad angetrieben, wobei die Einganswelle ein Hohlrad zum Antreiben der Planetenräder trägt.
Der in der genannten Offenlegungsschrift DE 35 35 494 A1 beschriebene Gegenlaufretarder weist stets zwei verschachtelt zueinander angeordnete Arbeitsräume auf, um in beiden Drehrichtungen ein gleich großes Bremsmoment zur Verfügung stellen zu können. Dies und die aufwendige Struktur des Planetengetriebes führen zu einem umfassenden Aufbau des Gegenlaufretarders, mit negativen Folgen hinsichtlich dem notwendigen Bauraum, dem Wirkungsgrad, den Herstellungskosten und den Wartungskosten.
Das Dokument DE 1 480 318 A beschreibt eine Retarderanordnung mit vier Rotoren und Statoren, von denen einzelne Retarder über Kegelradanordnungen zuschaltbar sind.
Weitere Bauformen von Gegenlaufretardern werden in den Dokumenten DE 1 780 406 A , DE 10 2004 059 736 A1 , CH 190 022 und DE 197 51 776 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Bremsvorrichtung mit einem Gegenlaufretarder anzugeben, welcher einen konstruktiv einfachen, wartungsfreundlichen Aufbau aufweist und zugleich hohe Wirkungsgrade garantiert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Bremsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird der hydrodynamische Retarder, der als Gegenlaufretarder ausgebildet ist, das heißt dessen Primärschaufelrad in einer entgegengesetzten Drehrichtung gegenüber der des Sekundärschaufelrads angetrieben wird, über eine einzige Eingangswelle der hydrodynamischen Bremsvorrichtung angetrieben. Unter Eingangswelle im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei jede Welle an den Systemgrenzen der hydrodynamischen Bremsvorrichtung zu verstehen, mittels welcher eine Drehbewegung in die hydrodynamische Bremsvorrichtung eingeleitet wird, die durch den hydrodynamischen Retarder der hydrodynamischen Bremsvorrichtung abgebremst werden soll.
Der hydrodynamische Retarder, welcher – wie üblich – ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad aufweist, wobei sich die beiden Schaufelräder derart axial gegenüberstehen, dass sie miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, weist insbesondere einen einzigen Arbeitsraum, beispielsweise torusförmigen Arbeitsraum, auf und steht entweder in einer ständigen Triebverbindung mit der genannten Eingangswelle oder ist in eine solche Triebverbindung mit der genannten Eingangswelle schaltbar.
Gemäß der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremsvorrichtung wird ein besonders kompakter und im Betrieb verschleißarmer Aufbau dadurch erreicht, dass jedes der beiden Schaufelräder des hydrodynamischen Retarders jeweils von einem Kegelrad eines Kegelradgetriebes angetrieben wird. Da dieses Kegelrad im Hinblick auf den Antriebsleistungsfluss den Ausgang des Kegelradgetriebes ausbildet, wird es vorliegend Ausgangskegelrad genannt.
Das Kegelradgetriebe weist ferner ein Kegelrad auf, über welches die abzubremsende Antriebsleistung in das Kegelradgetriebe eingeleitet wird. Dieses Kegelrad wird vorliegend Eingangskegelrad genannt.
Erfindungsgemäß werden die beiden Ausgangskegelräder, von denen je eines mit je einem Schaufelrad des hydrodynamischen Retarders in einer Triebverbindung, insbesondere unmittelbaren Triebverbindung, steht, über ein gemeinsames Eingangskegelrad angetrieben, und zwar in der Form, dass sie mit dem Eingangskegelrad kämmen.
Das Eingangskegelrad wird wiederum mittelbar oder unmittelbar von der genannten Eingangswelle angetrieben, über welche die abzubremsende Drehbewegung in die hydrodynamische Bremsvorrichtung eingeleitet wird.
Beispielsweise kann je ein Schaufelrad des Retarders koaxial beziehungsweise fluchtend zu seinem zugeordneten Ausgangskegelrad angeordnet sein. Insbesondere ist je ein Ausgangskegelrad zusammen mit einem Schaufelrad des Retarders auf einer gemeinsamen Welle positioniert, und/oder diese beiden Bauteile sind integral, das heißt einstückig, mit oder ohne zwischengeschalteter Welle miteinander ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform fluchten somit die beiden Schaufelräder des Retarders und die beiden Ausgangskegelräder alle miteinander.
Um auch bei kleineren Drehzahlen bereits ein großes Bremsmoment mit der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremsvorrichtung erzeugen zu können beziehungsweise um den Gegenlaufretarder mit einem kleinen Durchmesser ausführen zu können, ist zwischen der Eingangswelle und dem Eingangskegelrad vorteilhaft eine Übersetzung ins Schnelle, insbesondere in Form eines Stirnradgetriebes vorgesehen. Ein solches Stirnradgetriebe besteht beispielsweise ausschließlich aus einem Zahnrad und einem Ritzel, wobei das Zahnrad von der Eingangswelle angetrieben wird, insbesondere von dieser getragen wird, und das Ritzel in einem kämmenden Eingriff antreibt. Das Zahnrad weist naturgemäß einen größeren Durchmesser und eine größere Zähnezahl als das Ritzel auf, um die Übersetzung ins Schnelle zu erreichen.
Das Ritzel kann dabei vorteilhaft fluchtend mit dem Eingangskegelrad, insbesondere auf einer gemeinsamen Welle mit diesem und/oder integral ausgebildet mit diesem vorgesehen sein.
Um eine weitere Überhöhung der Antriebsdrehzahl der beiden Schaufelräder des Gegenlaufretarders gegenüber der Drehzahl der Eingangswelle zu erreichen, kann jeweils eine zweite Übersetzung ins Schnelle zwischen dem Eingangskegelrad und den beiden Ausgangskegelrädern des Kegelradgetriebes vorgesehen sein. Hierzu braucht lediglich das Eingangskegelrad einen größeren Durchmesser und eine größere Zähnezahl als die Ausgangskegelräder aufzuweisen.
Durch die hohen Drehzahlen der beiden Schaufelräder kann eine besonders große Leistungszahl λ erreicht werden, welche entweder ermöglicht, ein besonders hohes Bremsmoment zur Verfügung zu stellen oder den Retarder entsprechend kleiner auszuführen, wobei dieser dann trotzdem dasselbe Bremsmoment wie ein größerer Retarder ohne die Übersetzung ins Schnelle zur Verfügung stellen kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und den beigefügten Figuren exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Schaufelräder des hydrodynamischen Retarders mit derselben Drehzahl umlaufen;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem die beiden Schaufelräder des Retarders mit zueinander verschiedenen Drehzahlen umlaufen.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgeführten hydrodynamischen Bremsvorrichtung. Im einzelnen erkennt man die Eingangswelle 1, welche das Zahnrad 8 eines Stirnradgetriebes 7 trägt. Das Zahnrad 8 treibt ein Ritzel 9 an, welches koaxial zu dem Eingangskegelrad 5 angeordnet und drehstarr mit diesem verbunden ist. Beispielsweise werden das Ritzel 9 und das Eingangskegelrad 5 von einer gemeinsamen Welle 10 getragen und/oder sind integral, das heißt einstückig, miteinander ausgeführt. Das Eingangskegelrad 5 kämmt mit zwei Ausgangskegelrädern 3 und 4. Die Drehachsen der Ausgangskegelräder 3 und 4 sind senkrecht zu der Drehachse des Eingangskegelrads 5 angeordnet. Das Ausgangskegelrad 3 steht in einer Triebverbindung mit dem Primärschaufelrad 2.1 des hydrodynamischen Retarders 2. Das Ausgangskegelrad 4 steht in einer Triebverbindung mit dem Sekundärschaufelrad 2.2 des Retarders 2.
Jeweils ein Schaufelrad 2.1, 2.2 des Retarders 2 und ein Ausgangskegelrad 3, 4 sind auf einer gemeinsamen Welle 6 angeordnet und drehstarr und/oder integral miteinander verbunden.
Bei der gezeigten Ausführung ist die Drehachse des Eingangskegelrads 5 parallel zu der Drehachse der Eingangswelle 1 angeordnet.
Besonders vorteilhaft kommt die hydrodynamische Bremsvorrichtung mit allein den in der 1 gezeigten Zahnrädern und Kegelrädern aus, das heißt sie ist frei von weiteren über Verzahnungen drehmomentübertragenden Schnittstellen oder Übersetzungen ausgeführt. Insbesondere weist die Bremsvorrichtung ausschließlich die beiden Wellen 6 zwischen den Schaufelrädern 2.1, 2.2 und den Ausgangskegelrädern 3, 4, die Eingangswelle 1 und insbesondere die Welle 10 zwischen dem Ritzel 9 und dem Eingangskegelrad 5 auf.
Somit kann, wie man leicht erkennen kann, ein besonders kompakter Aufbau der hydrodynamischen Bremsvorrichtung erreicht werden.
Der Retarder 2 kann beispielsweise einen einzigen Arbeitsraum (nicht dargestellt) aufweisen, der mit einem Arbeitsmedium, beispielsweise Öl, Wasser oder ein Wassergemisch, befüllbar ist.
Die in der 2 dargestellte hydrodynamische Bremsvorrichtung unterscheidet sich gegenüber der in der 1 dargestellten darin, dass Maßnahmen getroffen wurden, damit die beiden Schaufelräder 2.1, 2.2 des hydrodynamischen Retarders 2 mit zueinander verschiedenen Drehzahlen umlaufen. So weist das Ausgangskegelrad 4 eine größere Anzahl von Zähnen auf als das Ausgangskegelrad 3. Dies ist in der gezeigten Ausführungsform möglich, weil die Zähne des Ausgangskegelrades 3 größer sind als jene des Ausgangskegelrades 4. So können die größeren Zähne des Ausgangskegelrades 3 im Bereich des größeren Zahnabstandes des Eingangskegelrades 5 mit dem Eingangskegelrad 5 kämmen, wohingegen die Zähne des Ausgangskegelrades 4 mit jenem Bereich des Eingangskegelrades 5 kämmen, in welchen der Zahnabstand des Eingangskegelrades 5 vergleichsweise geringer ist.
Allgemein formuliert ist die Übersetzung zwischen dem Eingangskegelrad 5 und dem Ausgangskegelrad 3 eine andere als zwischen dem Eingangskegelrad 5 und dem Ausgangskegelrad 4.

Claims

Hydrodynamische Bremsvorrichtung 1.1 mit einer einzigen Eingangswelle (1), über welche eine abzubremsende Drehbewegung einleitbar ist; 1.2 mit einem hydrodynamischen Retarder (2), umfassend ein Primärschaufelrad (2.1) und ein Sekundärschaufelrad (2.2), welche miteinander wenigstens einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden; 1.3 der hydrodynamische Retarder (2) steht in einer ständigen Triebverbindung mit der Eingangswelle (1) oder ist in eine Triebverbindung mit der Eingangswelle (1) schaltbar; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.4 jedes Schaufelrad (2.1, 2.2) wird von jeweils von einem Ausgangskegelrad (3, 4) angetrieben; 1.5 die beiden Ausgangskegelräder (3, 4) kämmen mit einem Eingangskegelrad (5), das von der Eingangswelle (1) angetrieben wird.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Schaufelrad (2.1, 2.2) koaxial zu einem Ausgangskegelrad (3, 4) angeordnet ist und insbesondere auf einer gemeinsamen Welle (6) mit diesem positioniert und/oder integral mit diesem ausgebildet ist.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingangskegelrad (5) und der Eingangswelle (1) eine Übersetzung ins Schnelle, insbesondere in Form eines Stirnradgetriebes (7), bestehend insbesondere aus einem Zahnrad (8) und einem Ritzel (9), vorgesehen ist.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangskegelrad (5) einen größeren Durchmesser als die Ausgangskegelräder (3, 4) aufweist, so dass eine, insbesondere zusätzlich zu der zwischen der Eingangswelle (1) und dem Eingangskegelrad (5) vorgesehene Übersetzung ins Schnelle ausgebildet wird.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Eingangskegelrads (5) senkrecht zu den Drehachsen der Ausgangskegelräder (3, 4) und insbesondere parallel zu der Drehachse der Eingangswelle (1) angeordnet ist.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Bremsvorrichtung bis auf die genannten Kegelräder (3, 4, 5) und insbesondere das Zahnrad (8) und das Ritzel (9) des Stirnradgetriebes (7) frei von verzahnten Rädern ist.
Hydrodynamische Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingangskegelrad (5) und den beiden Ausgangskegelrädern (3, 4) im Vergleich zueinander verschiedene Übersetzungen vorgesehen sind, so dass das Primärschaufelrad (2.1) mit einer im Betrag anderen Drehzahl als das Sekundärschaufelrad (2.2) umläuft.