DE1204892B

DE1204892B - Fluessigkeitswirbelbremse

Info

Publication number: DE1204892B
Application number: DET13174A
Authority: DE
Inventors: James Holden Booth; Edward John Herbenar
Original assignee: Thompson Products Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1956-02-02
Filing date: 1957-01-30
Publication date: 1965-11-11
Also published as: US2963118A

Description

Flüssigkeitswirbelbremse Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitswirbelbremse mit einem geschlossenen, mit Bremsflüssigkeit gefüllten Kreislauf sowie einem mit diesem Kreislauf verbundenen Behälter, aus welchem durch Verdrängung eine der gewünschten Bremswirkung entsprechende Flüssigkeitsmenge der Wirbelbremse zuführbar ist. Derartige Flüssigkeitswirbelbremsen können beispielsweise bei stationären Triebwerken oder aber auch bei Kraftfahrzeugen Anwendung finden.
Bei den bisher bekannten Flüssigkeitswirbelbremsen dieser Art ist im Flüssigkeitskreislauf stets ein relativ großräumiger Vorratsbehälter eingeschaltet, wobei z. B. durch einen mechanisch bewegten Kolben oder durch Einleiten von Druckluft in den oberen leeren Raum dieses Vorratsbehälters mehr oder weniger Bremsflüssigkeit der eigentlichen Wirbelbremse zugeführt werden kann. Bei diesen bekannten Bremsen kann damit kein strenger Abschluß des eigentlichen Bremsflüssigkeitskreislaufs nach außen durchgeführt werden, da stets entweder ein mechanisches Betätigungsgestänge oder eine Leitung für die steuernde Druckluft von außen in den Vorratsbehälter eingeführt werden muß. Diese bekannten Bremsen erfüllen deshalb meist nicht die an heutige Bremsen z. B. für Kraftfahrzeuge gestellten Sicherheitsanforderungen.
Um diese Nachteile der bekannten Flüssigkeitswirbelbremsen dieser Art zu vermeiden, wird ausgehend von einer Bremse der oben bezeichneten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Behälter eine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder dicht verschiebbare Wand vorzusehen, die bei äußerer Krafteinwirkung die Flüssigkeit aus dem Behälter verdrängt. Vorzugsweise ist dabei die von außen auf die Wand wirkende Kraft eine federnd nachgiebige Kraft, beispielsweise Druckluft. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Flüssigkeitsbehälter als Zylinder und die verschiebbare Behälterwand als Kolben ausgebildet ist. Das Volumen des Behälters wird dabei bei entspannter Rückstellfeder so gewählt, daß es wenigstens gleich dem Volumen der Wirbelbremse ist, um auch tatsächlich ein vollständiges Lösen der Bremse zu gewährleisten.
Bei der erfindungsgemäßen Bremse ist eine strenge Trennung zwischen der steuernden von außen einwirkenden Kraft und dem eigentlichen Bremsflüssigkeitskreislauf gegeben und die zur Betätigung der Bremse vorgesehene Druckluft kommt nie mit der Bremsflüssigkeit in Berührung. Durch die vorgesehene Rückstellfeder für den Kolben ist ein wesentlich schnelleres Lösen der Bremse möglich als bei den bekannten Bremsen, bei denen das Lösen der Bremse beispielsweise ausschließlich durch Abbau der Druckluft im oberen Raum des Vorratsbehälters erfolgt. Die erfindungsgemäße Bremse ist deshalb auch wesentlich wirksamer als die bekannten Anordnungen dieser Art.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
F i g. 1 zeigt die Gesamtanordnung eines erfindungsgemäßen Bremsflüssigkeitskreislaufs für eine Flüssigkeitswirbelbremse; F i g. 2 zeigt den Längsschnitt durch eine Flüssigkeitswirbelbremse.
Nach F i g. 1 treibt eine Welle 11 eines Verbrennungsmotors 10 od. dgl. eine Bremszwischenwelle 12 an, die ihrerseits mit einer Abtriebswelle 13 verbunden ist, beispielsweise der Welle für die Triebräder eines Kraftfahrzeugs. Zwischen der Bremswelle 12 und den Wellen 11 bzw. 13 sind Gelenke 14 vorgesehen, so daß die eigentliche Bremse 15 beispielsweise an einem Fahrzeugrahmen angeordnet werden kann.
Neben dem Kühler 16 für den Motor 10 ist noch ein weiterer Wärmeaustauscher 18 vorgesehen, und das erhitzte Kühlwasser des Motors 10 strömt durch eine Leitung 17 zu diesem Wärmeaustauscher 18 und von dort aus über eine Leitung 19 zum oberen Ende des eigentlichen Kühlers 16, von wo aus es über die Leitung 20 wieder dem Motor zugeführt wird.
Die eigentliche Bremse 15 umfaßt ein Gehäuse 21, das fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Nach F i g. 2 ist die in Lagern 24 und 25 gelagerte Welle 12 durch eine Keilverzahnung 23 mit dem Läufer 22 verbunden. Die Läufertaschen 26 und die Statortaschen 27 wirken derart zusammen, daß eine maximale Verzögerung des Flüssigkeitsstroms bewirkt wird. Die zirkulierende Bremsflüssigkeit wird der Bremse über Leitungen 28 nahe der Läufernabe zugeführt. Die Bremsflüssigkeit wird durch die Zentrifugalwirkung des Läufers 22 in Umfangsrichtung auf eine Austrittsleitung 29 zu nach außen geschleudert, und wenn keine weiteren Steuermittel vorhanden wären, würde die in Umfangsrichtung wirkende Kraft eine zwangläufige Zirkulation der Flüssigkeit von den Einlässen 28 zu der Austrittsleitung 29 hervorrufen.
Durch die hervorgerufene hydrodynamische Bremswirkung wird die durch die Antriebswelle 12 zugeführte kinetische Energie in der Bremsflüssigkeit in Wärme umgewandelt. In vielen Fällen wird diese Wärme über einen Kühlmantel abgegeben. Bei der gezeigten Bremse wird jedoch durch den Läufer 22 die Bremsflüssigkeit über die Leitung 29 zu dem Wärmeaustauscher 18 gefördert, wo es in Wärmeaustauschbeziehung mit dem zirkulierenden Kühlmittel des Motors 10 tritt. Die gekühlte Bremsflüssigkeit kehrt über die Einlässe 28, die an die Rückleitung 30 angeschlossen sind, zu der Bremse zurück.
Die Bremsflüssigkeit des geschlossenen Kreislaufs wird nicht mit Luft oder einem anderen Gas in Berührung gebracht, und es wird eine Bremsflüssigkeit verwendet, die die üblichen Betriebstemperaturen aushält, ohne sich in ein Gas zu verwandeln. Dies ist besonders deshalb erwünscht, weil das Vorhandensein von Dämpfen oder gasförmigen Bestandteilen in dem Kreislauf zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Anlage führen würde. Die Flüssigkeit, die im wesentlichen unzusammendrückbar ist, wie es z. B. bei Schmieröl od. dgl. der Fall ist, wird in einem unter Federspannung stehenden Behälter 31 gespeichert; dieser Behäletr besitzt eine Flüssigkeitsaufnahmekammer 32, die von den Wänden des Behälters 31 umschlossen wird; ferner ist ein Kolben 33 vorgesehen, der gemäß F i g. 1 durch eine Feder 34 nach links bewegt wird. Bei der in F i g. 1 wiedergegebenen Stellung des Kolbens ist die Aufnahmekammer 32 teilweise gefüllt, und sie enthält Bremsflüssigkeit, die mit dem Flüssigkeitsinhalt der Leitung 29 über eine Leitung 35 in Verbindung steht. Der Rauminhalt des Behälters 31 ist vorzugsweise ebensogroß wie das Fassungsvermögen der hydrodynamischen Bremse 15 oder noch etwas größer. Die Bremse mit dem geschlossenen Kreislauf ist demnach mit einer Flüssigkeitsmenge gefüllt, die ausreicht, die Leitungen 29, 30 und 28 sowie die Bremse 15, nicht jedoch die Kammer 32, zu füllen. Wenn sich der Kolben 33 in dem Behälter 31 an dessen linkem Ende befindet, und wenn der Motor 10 arbeitet, füllt die Bremsflüssigkeit die Behälterkammer 32, so daß innerhalb der Bremse 15 keine Bremswirkung ausgeübt werden kann. Wenn auf die Welle 12 eine Bremswirkung aufgebracht werden soll, führt man der Kammer 38 des Behälters 31 von einem Druckspeicher 36 aus Druckluft über ein Zweiwegeventil 37 zu. Die Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas drückt -dann die Feder 34 zusammen und zwingt den Kolben 33, sich nach rechts zu bewegen, so daß die in der Kammer 32 enthaltene Bremsflüssigkeit in die Leitung 29 hineingedrückt und die Bremse 15 zwangläufig gefüllt wird. Der Füllungsgrad der Bremse 15 läßt sich mittels des Ventils 37 genau regeln, denn wenn das Ventil teilweise geöffnet ist, wirkt es als Drosselventil für den Luftdruck. Wenn das Ventil 37 ganz geöffnet ist, wird der Kolben 33 mit dem vollen in dem Druckspeicher 36 herrschenden Luftdruck beaufschlagt, so daß eine maximale Bremswirkung erzeugt wird. Wenn der Druck in der Bremse 15 und damit auch in der Leitung 29 zusammen mit der Kraft der Feder 34 die durch die Luft in der Kammer 38 auf den Kolben 33 aufgebrachte Kraft überwindet, strömt Bremsflüssigkeit in den Behälter 31 ein, so daß sich die Bremse 15 teilweise entleeren kann, was zu einer entsprechenden Verminderung des von der Bremse aufgenommenen Drehmoments führt.
Wenn die Bremse 15 nach einer Bremsung wirkungslos gemacht werden soll, dreht man das Ventil 37 mit Hilfe des Hebels 40 im Uhrzeigersinn, so daß die Leitung 41 mit dem Entlüftungsstutzen 42 verbunden wird, während gleichzeitig der Druckspeicher 36 abgesperrt wird. Hierdurch wird die Kammer 38 zur Atmosphäre entlüftet, und die Feder 34 bewegt den Kolben 33 wieder nach links. Angesichts des in der Leitung 29 entstandenen Bremsdrucks und des Fehlens eines Drucks in der Kammer 38 wird der Kolben 33 außerordentlich schnell nach links bewegt, und die gesamte Bremsflüssigkeit wird nahezu augenblicklich aus der Bremse 15 entfernt. Diese schnelle Entleerung erfolgt durch das Zusammenwirken der durch den Läufer 22 auf die Flüssigkeit in der Bremse 15 aufgebrachten Fliehkraft, die die Flüssigkeit aus der Bremse herausfördert, mit dem Bestreben des Kolbens 33, sich nach links zu bewegen, wobei der Kolben bestrebt ist, in der Kammer 32 einen Unterdruck zu erzeugen. Die Folge hiervon ist, daß die Flüssigkeit die Bremse 15 verläßt, um den leeren Raum in der Kammer 32 zu füllen, wobei das Bremsmoment nahezu augenblicklich weggenommen wird.
Der Druckspeicher 36 kann periodisch mittels einer Druckluftquelle aufgefüllt werden, wie sie üblicherweise bei Tankstellen zur Verfügung steht, oder man kann zur Versorgung des Speichers eine durch den Motor 10 angetriebene Pumpe beliebiger Bauart zum Erzeugen von Druckluft vorsehen. Bei schweren Lastkraftwagen z. B. steht eine solche Druckluftquelle zur Betätigung der Bremsen an den Fahrzeugrädern bereits zur Verfügung. Bei einer solchen Anlage kann dem Speicher 36 natürlich ständig Druckluft von einer gemeinsamen Druckluftquelle aus zugeführt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Flüssigkeitswirbelbremse- mit einem geschlossenen, mit Bremsflüssigkeit gefüllten Kreislauf sowie einem mit diesem Kreislauf verbundenen Behälter, aus welchem durch Verdrängung eine der gewünschten Bremswirkung entsprechende Flüssigkeitsmenge der Wirbelbremse zuführbar ist, gekennzeichnet durch eine in dem Behälter (31) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (34) dicht verschiebbare Wand (33), die bei äußerer Krafteinwirkung die Flüssigkeit aus dem Behälter verdrängt. z. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen auf die Wand (33) wirkende Kraft eine federnd nachgiebige Kraft, insbesondere Druckluft, ist. 3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter als Zylinder (31) und die verschiebbare Behälterwand als Kolben (33) ausgebildet ist. 4. Bremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei entspannter Rückstellfeder (34) das Volumen des Behälters (31, 33) wenigstens gleich dem Volumen der Wirbelbremse (15) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 642 008, 738 489, 809 763; schweizerische Patentschrift Nr. 190 022; britische Patentschrift Nr. 736127; USA.-Patentschriften Nr. 1915 547, 2 055 297, 2126 751, 2170128.