DE102017129552A1

DE102017129552A1 - Retarder

Info

Publication number: DE102017129552A1
Application number: DE102017129552.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Vogelgsang; Dieter Laukemann; Martin Deeg; Alexander Martin
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder mit einem Rotorschaufelrad mit Rotorschaufeln und mit einem Statorschaufelrad mit Statorschaufeln. Durch das Rotorschaufelrad und das Statorschaufelrad wird ein torusförmiger Arbeitsraum gebildet. Einige der Schaufeln sind in axialer Richtung verkürzt, wodurch ein in axialer Richtung in Abhängigkeit von der Position in Umfangsrichtung variierender Trennspalt ausgebildet ist. Durch Kürzung einiger Schaufeln kann eine Anpassung an vorbestimmte Leistungsdaten vorgenommen werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Retarder.
Die Leistung der hydraulischen Kreisläufe bei Retardern wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, z.B. Durchmesser, Schaufelanzahl, Oberflächenbeschaffenheit usw.. Besonders wichtig ist das erreichbare Bremsmoment, wenn der Retarder komplett befüllt ist.
Retarder werden in Antriebssträngen mit verschiedenen Gelenkwellendrehzahlen verwendet. Durch die verschiedenen Drehzahlen werden unterschiedliche Bremsmomente und somit Verzögerungen realisiert. Hohe Gelenkwellendrehzahlen führen auch zu höheren Schleppleistungen des Retarders im ausgeschalteten Zustand.
Aus der DE 10 20111 112 773 A1 ist es bekannt, den Stator axial verschiebbar zu lagern. Bei ausgeschaltetem Retarder wird der Abstand zwischen Rotor und Stator vergrößert. Dadurch wird das Schleppmoment im Leerlauf reduziert.
Um eine gleiche Leistungsfähigkeit eines Retarder bei unterschiedlichen Gelenkwellendrehzahlen zu erreichen, werden unterschiedliche Hochtriebsübersetzungen gewählt. Unterschiedliche Hochtriebsübersetzungen erhöhen jedoch die Teileanzahl und die Komplexität.
Beispielsweise ist aus der EP 2 788 232 B1 bekannt, einen Retarder über ein Getriebe an einen Hauptzweig anzubinden.
Aus der DE 10 2007 060 765 B3 ist es bekannt, bei einer Schrägbeschaufelung das Verhältnis einer Anzahl an Schaufeln des Rotors und einer Anzahl an Schaufeln des Stators in Abhängigkeit vom Schrägstellwinkel zu wählen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen an die Drehzahl abgestimmten Retarder kostengünstig bereitstellen zu können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind einzelne Statorschaufeln des Retarders axial zurückversetzt in Bezug auf deren vordere offene Begrenzungskante. Dadurch wird in diesem Bereich ein vergrößerter Trennspalt vorbestimmt. Die Breite des Trennspaltes hat wiederum Einfluss auf die Schleppleistung des Retarders.
Bevorzugt kann der Rückversatz einzelner Statorschaufeln durch Nachbearbeitung der Schaufeln erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindests eine, bevorzugt mehrere Statorschaufeln, vor der Profilentlüftung zur Ausbildung eines minimalen Trennspaltes eine maximale axiale Erstreckung aufweisen. Insbesondere sind mindestens zwei Statorschaufeln vor der Profilentlüftung mit maximaler axialer Erstreckung ausgebildet. Die vor der Profilentlüftung angeordneten Schaufeln sind durch die vorbestimmte Anströmrichtung des Hydraulikmediums vorgegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind einige Statorschaufeln mit Füllkanälen ausgebildet. Bevorzugt sind Statorschaufeln ohne Füllkanäle zwischen den Statorschaufeln mit Füllkanälen angeordnet. Besonders bevorzugt ist mindestens eine Statorschaufel ohne Füllkanal zwischen den Statorschaufeln mit Füllkanal angeordnet.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass nur Statorschaufeln ohne Füllkanal axial zurückversetzt angeordnet sind. Der Zurückversatz der ohne Füllkanal ausgebildeten Statorschaufeln kann durch Bearbeitung erfolgen. Es können einzelne Statorschaufeln gekürzt werden. Durch die Wahl der Kürzung und die Wahl der Anzahl an gekürzten Statorschaufeln und durch die Wahl der Anordnung der gekürzten Statorschaufeln kann gezielt in einfacher Weise eine Anpassung an eine vorbestimmte Treibstrangkonfiguration vorgenommen werden.
Bevorzugt ist die vordere offene Begrenzungskante über die ganze Länge der offenen vorderen Begrenzungskante um das gleiche Maß, z.B. 2 mm gekürzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die offene vordere Begrenzungskante um mindestens 1 mm, bevorzugt um mindestens 2 mm und besonders bevorzugt um 4 mm zurückzuversetzen. In einer besonders bevorzugen ausführungsform ist die offene vordere Begrenzungskante nicht um mehr als 5 mm zurückversetzt und insbesondere nicht um mehr als 3mm zurückversetzt.
Bevorzugt ist die Anpassung der axialen Erstreckung der Statorschaufeln allein durch eine Abweichung der vorderen offenen Begrenzungskante erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, eine Abfolge von unterschiedlich zurückversetzten Statorschaufeln vorzusehen.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, ein als Gussteil hergestelltes Statorschaufelrad zu verwenden und eine Anpassung an eine Triebstrangkonfiguration durch Bearbeitung einzelner vorderer Begrenzungskanten von Statorschaufeln vorzunehmen.
Durch die Anpassung des Statorschaufelrades können vorbestimmt Leistungsdaten eines Retarders bereitgestellt werden. Durch die Veränderung der axialen Erstreckung von einzelnen Schaufeln des Retarders kann die axiale Erstreckung des Trennspaltes zwischen Rotor- und Statorschaufelrad vorbestimmt werden. Durch den ausgebildeten Trennspalt werden die Leistungsdaten des Retarders vorbestimmt vorgegeben.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Retarder
2 Statorschaufelrad
3: Schnitt entlang F-F durch das Statorschaufelrad
4: Vergrößerte Darstellung einer verkürzten Statorschaufel

Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
In 1 ist ein Retarder mit einem Rotorschaufelrad 7 und einem Statorschaufelrad 3 gezeigt. Das Statorschaufelrad 3 umfasst einzelne Schaufeln 4, die jeweils mit einem Gehäuse 2 fest verbunden sind. Das axial gegenüberliegende Rotorschaufelrad 7, umfassend Rotorschaufeln 8, ist mit einer Arbeitswelle 9 fest verbunden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Zuführung von Arbeitsflüssigkeit mittels einer nicht dargestellte Steuereinrichtung gesteuert. Dabei gelangt die Arbeitsflüssigkeit zunächst in einen Verteilerraum. Sie wird aus einem Austrittskanal 14 wieder abgeführt. Am Rotorschaufelrad erkennt man im inneren Bereich Füllschlitze 13, sowie im radial äußeren Bereich Entleerungsschlitze 15. Die beiden Schaufelräder, das heißt Rotorschaufelrad 8 und Statorschaufelrad 3, bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 17 aus.
Dabei ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführung des Retarders beschränkt. So kann insbesondere das Arbeitsmedium über den Stator beziehungsweise ein Statorgehäuse dem Arbeitsraum 17 zugeführt werden. Dazu ist das Statorgehäuse vorteilhaft mit einem radial innenliegenden, ringförmigen Füllkanal und einem benachbart dazu angeordneten, radial außenliegenden, ringförmigen Entleerungskanal versehen. Über einen Anschluss wird Arbeitsmedium in den Füllkanal befördert, von dort über Bohrungen beziehungsweise Kanäle in den Statorschaufeln - in sogenannten Füllschaufeln - in den Arbeitsraum 17 und wieder über geeignete Bohrungen im Stator aus dem Arbeitsraum 17 in den Entleerkanal befördert. Von dort wird das Arbeitsmedium wieder mittels geeigneter Anschlüsse, insbesondere genau einem Anschluss, aus dem Retarder herausgeleitet.
Obwohl dies in den 1 im Einzelnen nicht dargestellt ist, weist der gezeigte Retarder eine Schrägbeschaufelung auf, das heißt, die Schaufeln sind gegenüber einer achssenkrechten Ebene im Trennspalt zwischen Rotorschaufelrad 2 und Statorschaufelrad 3 schräggestellt mit einem Winkel abweichend von 90°. Diese Schrägstellung ist schematisch in den 2 und 3 gezeigt. Die Schaufeln von Rotorschaufelrad 8 und Statorschaufelrad 3 sind speisend zueinander angeordnet.
In 2 ist das Statorschaufelrad 3 dargestellt. Einige der Statorschaufeln 4 sind mit Öffnungen 5 vorgesehen. Weiterhin ist das Statorschaufelrad mit einer Profilentlüftung 19 versehen. Die Statorschaufeln vor der Profilentlüftung weisen keine Öffnung 5 auf.
Aus der Vergrößerung gemäß 3 ist zu ersehen, dass die axiale Erstreckung einiger Statorschaufeln geringer ist. Diese Statorschaufeln werden als kürzere Statorschaufeln 18 bezeichnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Statorschaufeln 4 ohne Öffnungen 5 gekürzt ausgebildet, wobei jedoch die Statorschaufeln 4 vor der Profilentlüftung 19 nicht gekürzt ausgebildet sind.
Die gekürzten Statorschaufeln 18 können bei einem als Gussteil hergestellten Statorschaufelrad 3 durch nachträgliches Kürzen einiger Schaufeln 4 hergestellt werden. Dadurch ist es möglich, für eine Variation an Ausführungen das gleiche Gussteil zu verwenden und durch die Wahl der Anzahl an gekürzten Statorschaufeln eine Ausführungsvariation bereitzustellen. In der dargestellten Ausführung eines Statorschaufelrades sind die gekürzten Schaufeln 18 um 2 mm gekürzt. Es kann jedoch auch eine geringere oder größere Kürzung vorgesehen sein. In dem Bereich in dem eine gekürzte Statorschaufel angeordnet ist, ist der Trennspalt zwischen Rotorschaufelrad 7 und Statorschaufelrad vergrößert, wodurch die Wechselwirkung zwischen diesen beiden Schaufelrädern verringert ist. Durch die Wahl der Trennspaltvariation und den Bereich mit vergößertem Trennspalt 10 kann der Retarder 1 an vorgegebene Leistungsbedingungen angepasst werden. Die Kürzungen bzw. Verkürzungen liegen in dem Bereich von 1 bis 5 mm, bevorzugt in dem Bereich von 2 bis 4 mm.
Bezugszeichenliste

1: Retarder
2: Gehäuse
3: Statorschaufelrad
4: Statorschaufeln
5: Füllkanäle (Stator)
6: Profilentlüftung
7: Rotorschaufelrad
8: Rotorschaufeln
9: Arbeitswelle
10: Trennspalt
11: vordere offen Begrenzungskante
12: Zulaufkanal
13: Füllschlitze
14: Austrittskanal
15: Entleerungsschlitze
16: gekürzte Statorschaufel
17: Arbeitsraum
18: Axiale Richtung
19: Umfangsrichtung
20: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1020111112773 A1 [0004]
EP 2788232 B1 [0006]
DE 102007060765 B3 [0007]

Claims

Statorschaufelrad (3) für einen Retarder (1) umfassend Statorschaufeln (4), wobei die einzelnen Statorschaufeln (4) des Retarders (1) fest mit einem Gehäuseteil (2) verbunden sind und eine vordere offene Begrenzungskante (11) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen offenen Begrenzungskanten (11) der Statorschaufeln (4) in Bezug zu einer Rotationsachse (20) des Statorschaufelrades (3) axial versetzt angeordnet sind.
Statorschaufelrad (3) nach Anspruch 1 mit einer Profilentlüftung (6), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, bevorzugt mehrere Statorschaufeln, vor der Profilentlüftung (6) zur Ausbildung eines minimalen Trennspaltes (10) eine maximale axiale Erstreckung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zumindestens einige Statorschaufeln (4) mit Füllkanälen (5) ausgebildet sind und zumindestens einige der Statorschaufeln (4) ohne Füllkanäle axial zurückversetzte (16) vordere offene Begrenzungskanten (11) zur Ausbildung eines verbreiterten Trennspaltes (10) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Statorschaufeln (4) mit einer zurückversetzten vorderen offenen Begrenzungskante (16) in einer regelmäßigen Abfolge, vorzugsweise abwechselnd mit Statorschaufeln mit Füllkanal (5) über mindestens einen Teilbereich des Statorschaufelrades (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Statorschaufeln (4) mit unterschiedlichem axialem Rückversatz der offenen vorderen Begrenzungskante (11) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise in einer regelmäßigen Abfolge die Statorschaufeln mit und ohne axialen Rückversatz (16) der offenen vorderen Begrenzungskante (11) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorschaufeln (4) mit axial rückversetzter, offener vorderer Begrenzungskante (16) durch Bearbeitung der offenen vorderen Begrenzungskante (11) hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorschaufelrad (3) ein Gussteil ist, wobei durch Bearbeitung einige offene vordere Begrenzungskanten (11) der Statorschaufeln (4) zur Bereitstellung einer axial zurückversetzten, offenen vorderen Begrenzungskante (16) durch Bearbeitung gekürzt sind.
Hydrodynamischer Retarder mit einem Rotorschaufelrad mit Rotorschaufeln und mit einem Statorschaufelrad (3) mit Statorschaufeln (4), wobei das Rotorschaufelrad (7) und das Statorschaufelrad (3) einen torusförmigen Arbeitsraum (17) bilden dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotorschaufelrad (7) und dem Statorschaufelrad (3) ein Trennspalt (10) ausgebildet ist, der in seiner axialen Erstreckung in Abhängigkeit von der Position in Umfangsrichtung (19) durch in axialer Richtung zurückversetzte oder gekürzten vordere offene Begrenzungskanten (11) von Schaufeln variiert.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zurückversetzten offenen vorderen Begrenzungskanten (11) der Schaufeln in dem Statorschaufelrad (3) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Statorschaufelrades (3) eines Retarders nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Retarder (1) zur Abstimmung auf eine vorbestimmte Triebstrangkonfiguration eine Kürzung von einzelnen Statorschaufeln (4) durch Bearbeitung vorgesehen ist.