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Hydrodynamischer Retarder, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft einen hydrodynamischen Retarder zur Verwendung beispielsweise in Kraftfahrzeugen,
insbesondere Schwerkraftfahrzeugen. Derartige Retarder bestehen in der Regel aus
einem an die Kardanwelle angeschlossenen, als Pumpenrad dienenden Rotor sowie einem
feststehenden Stator, zwischen denen ein Flüssigkeitsumlauf erfolgt, und haben die
Aufgabe, bei Fahrtverzögerung das vom Motor ausgeübte Bremsmoment zu verstärken.
Hierbei besteht insbesondere der Nachteil, daß auch im Leerlauf, d. h. auch dann,
wenn eine Fahrtverzögerung nicht beabsichtigt ist, Flüssigkeit umgewälzt wird, womit
naturgemäß ein Leistungsverlust verbunden ist. Zur Vermeidung dieses Nachteiles,
d. h. zur Verminderung der Leerlaufverlustleistung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
den äußeren Umfang des Statorrades mit Öffnungen, beispielsweise Aussparungen oder
Bohrungen zu versehen, durch die das von dem Rotor in Umlauf gesetzte Medium nach
außen strömen kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß die von dem Rotor umgepumpte
Flüssigkeit zumindest teilweise aus dem Flüssigkeitsumlauf austritt, wodurch die
umlaufende Flüssigkeit vermindert wird. Der Retarder arbeitet somit mit einem
niedrigeren
Füllungsgrad mit der Folge, daß der Energieverbrauch und damit die Verlustleistung
imr Leerlauf vermindert werden.
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Zur Erzielung des vollen Bremsmomentes während des Bremsvorganges
wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, da@ der äußere Umfang des Statorrades
mit einem Ring mit den Öffnungen des Statorrades entsprechenden Öffnungen versehen
ist, der mittels eines Zylinders bei Betätigung des Ladezy l inders so weit verdreht
wird, daß die zwischen den Öffnungen verbleibenden Stege des Verschlußringes die
StatorÖffnungen überdecken.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß das Statorrad je nach Betriebszustand
geschlossen bzw. geöffnet wird, so daß entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand
eine Verminderung der Leerlaufverlustleistung bzw. das volle Bremsmoment erzielt
wird. Der Versehlußring kann zum Zwecke der Betätigung mit einer Verzahnung versehen
sein, in die ein Zahnritzel eingreift, das über eine nach außen geführte Welle sowie
einen Hebel von einem vom Hauptbremszylinder gesteuerten Betätigungszylinder betätigt
wird. In diesem Falle erfolgt das Verschließen der Öffnungen durch radiales 'Terdrehen
des
Verschlußringes. Anstelle einer mechanischen Betätigungseinrichtung
können ein oder mehrere Betätigungszylinder unmittelbar am Verschlußring angeordnet
sein, in welchem Falle das Verschließen der Öffnung durch radiales Verdrehen oder
axiales Verschieben des Versehlußringes bewirkt werden kann. Der Retarder gemäß
Erfindung kann weiterhin mit einer Überlastungssicherunr ausgerüstet sein. So kann
beispielsweise bei Verwendung eines zylinderbetätigten Verschlußringes die Folbenfeder
mit einem Thermobinetall gekoppelt sein, das bei übermäßiger Erwärmung der im Umlauf
geführten Flüssigkeit anspricht und ein Öffnen der Statoröffnungen durch Verstellen
des Verschlußringes bewirkt. Die Überlastungssicherung kann jedoch auch mit Hilfe
eines weiteren, den ersten Verschlußring überlagernden, mit einem Thermobimetall
verbundenen Verschlußring bewirkt werden, derart, daß die beiden Ringe hei normaler
Betätigung durch die am inneren Ring angreifende Betätigungsvorrchtung verschoben
werden, während bei Überhitzung der Flüssigkeit der äußere Ring unter der Wirkung
des Bimetalls allein im Sinne einer Öffnung des Stators verschoben wird.
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In einer anderer- Ausführungsform der --:"rfindune kann anstelle eine=
mit verschließbaren Öffnungen versehenen Statorrades
ein zweigeteiltes
Statorrad vorgesehen sein, dessen einer Teil axial verschieblich im Gehäuse gelagert
ist und mittels eines Zylinders verschoben wird. In diesem Falle erfolgt die Steuerung
in der Weise, daß der bewegliche Teil des Statorrades nach außen verschoben wird,
so daß der Flüssigkeitsumlauf in diesem Bereich vollständig unterbrochen ist, während
dieses Teil während des Bremsvorganges In seine den Flüssigkeitsumlauf schließende
Stellung gerückt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Stator auch
an seinem äußeren Umfang mit Schlitzen versehen und in einem den Statorrand umgreifenden
Teil des Gehäuses drehbeweglich gelagert sein. so daß durch Verdrehen des Statorrades
die Schlitze geöffnet oder geschlossen werden können. Dieses Ausführungsform hat
den besonderen Vorteil, daß sie in besonders einfacher Weise eine Regelung des Bremsmomentes
ermöglicht. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, die Betätigung des Statorrades
mittels eines vom Hauptbremszylinder betätigten Zylinders zu bewirken, wodurch die
im Statorrad in Umfangsrichtung wirkenden Reaktionskräfte proportional dem jeweils
herrschenden Bremsmoment auf den Haupt-. bremazylinder zurückwirken und so eine
den jeweiligen Verhältnissen entsprechende Einstellung des Bremsmomentes durch
entsprechenden
Druck auf das Bremspedals d.h. Öffnen oder Schließen der Öffnungen ermöglichen.
Zur Erreichung dies-es Zweckes besteht bei Anwendung eines feststehenden Statorrades
mit Verschlußring euch die Möglichkeit, den Verschlußring mit einem den dynamischen
Druck der zwischen Stator und Rotor ausströmenden Flüssigkeit abgreifenden Glieds
beispielsweise einem Hydraulikzylinder zu versehen. Riese Anordnung ist jedoch gegenüber
der vorstehend erläuterten Ausführung mit einer Reihe konstruktiver ünsicherheiten
verbunden.
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Die Erfindung ist in, der Zeichnung beispielsweise veranschauliaht.
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| zig. l zeigt einen Reterder gemäß Erfindung m- Verstell- |
| ringvertehluß im Teilochnitt. In den ?ig': 2-und 3 sind |
| andere Ausführungsformen den in fig1 wiedergegebenen - . |
| Retardedargestellt. Pig. 4 gibt eine Art der überlastange... |
| sicherung in schematischer De»telluwieder. Die ?ig.
. |
| 5 und 6 hegen andere kluettotee«a einah Reterdern |
| &e'nErfindung. Pg. 7 zeigt in sohexatischer
Wiedergt@e |
| dieemnmomentregerlg sn *ineem den; 1 .,: 3 exttaprn- |
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| den Retarder. |
In der Zeichnung sind mit 1 das Retardergehäuse, mit der Rotor
und mit 3 der Stator bezeichnet. Erfindungsgemäß sind - siehe insbesondere die Fig.
1 - 3 - am äußeren Umfang des Stators 3 jeweils in der Schaufelmitte Öffnungen,
im Beispielsfalle Aussparungen 4 vorgesehen, mit deren Hilfe die Leerlaufverlustleistung
des Retarders vermindert wird. Der äußere Umfang des Statorrades ist weiterhin erfindungsgemäß
mit einem Verschlußring 5 mit den Öffnungen 4 den Stators 3 entsprechenden Öffnungen
versehen, der mittels eines Zy -lindere (nicht gezeichnet) bei Einschaltung der
Druckluftbeaufschlagung des Ladezylinders so weit verdreht wird' daß die zwischen
den Öffnungen verbleibenden Stege den Verschlußringes 5 die Statoröffnungen 4 überdecken.
Der Verschlußring ist mit einer Verzahnung 6 versehen, in die ein Zahnrtzel 7 eingreift,
das über eine nach außen geführte Welle 8 sowie einen Hebel 9 mit dem vom Ladezylinder
gesteuerten Betätigungszylinder in Verbindung steht. Es kann jedoch auch eine beliebige
andere Betätigungsvorrichtung vorgesehen sein. So können beispielsweise ein oder
mehrere Betätigungszylinder unmittelbar am Verschlußring angeordnet sein. Derartige
Anordnungen sind beispielsweise in den Fig. 2 und 3 in schematischer Darstellung
wiedergegeben, wobei das Verschließen der
Öffnungen im Falle der
Fig. 2 durch axiales Verstellen des Verschlußringes 5 mit Hilfe des Zylinders 10
und im Falle der Fig3 durch radiales Verdrehen des Verschlußringes 5 mit Hil fe
der beiden Zylinder 11 erfolgt.
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Bei Beaufschlagung des Retarders wird der - siehe Fig. 1 -Betätigungszylinder
vom Ladezylinder aus in Tätigkeit gesetzt, der den Hebel 9 verschwenkt und damit
die Welle B gemeinsam mit dem Zahnritzel 7 verdreht. Infolgedessen erfährt auch
der Verschlußring 5 eine Verdrehung. Die Länge des Hebelarmes 9 sowie das Übersetzungsverhältnis
an der Verzahnung 6/7 ist so gewählt, daß die zwischen den Öffnungen des Verschlußringes
verbleibenden Stege bei Verschwenken des Hebels 9 entsprechend dem maximalen Hub
des Betätigungszylinders genau die Öffnungen 4 des Stators verschließen. Bei Entlastung
des Retarders wird der Betätigungszylinder im gegenläufigen Sinne in Tätigkeit gesetzt,
wodurch wiederum ein Öffnen der Statoröffnungen 4 bewirkt wird.
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Zum Zwecke der Überlastungssicherung können die Federn 12 der Zylinder
11 - siehe Fig. 3 - mit einem Thermobimetall gekoppelt sein, daß bei übermäßiger
Erwärmung der im Umlauf
geführten Flüssigkeit eine größere Rückstellkraft
hervorruft, die den Verschlußring 5 im Sinne einer Öffnung dreht und damit die Bremswirkung
vermindert. Es kann jedoch auch eine in Fig. 4 beispielsweise in Abwicklung wiedergegebene
Doppelringsicherung vorgesehen sein. In diesem Falle sind zwei übereinanderliegende
Ringe 13 und 14 auf dem Statorrad 35 vorgesehen, von denen jeder mit zwei Öffnungen
13a/13b bzw. 14a/14b mit unterschiedlichen Abständen versehen ist und von denen
der innere Ring 14 von der Betätigungseinrichtung und der äußere Ring von einem
Thermobimetall gesteuert wird. Die Fig.4a zeigt die Anordnung in ihrer normalen
Öffnungsstellung, die Fis. 4b in Schließstellung, während die Fig. 4e die Anordnung
nach Betätigung der Überlastungssicherung wiedergibt. Bei Einleitung des Bremsvorganges
werden die Ringe 13 und 14 gemeinsam von der an dem Ring 14 angreifenden Betätigungseinrichtung
in die in Fig. 4b wiedergegebene Stellung verdreht. Die Statoröffnung 15a ist nunmehr
geschlossen, so daß das volle Bremsmoment ausgeübt wird. Für den Fall, da ßeine
Überhitzung der Retarderflüssigkeit eintritt, wird der Ring 13 unter der Wirkung
des Thermobimetalls alleine in die in Fig. 4c wiedergegebene Stellung verdreht,
in der die Statoröffnung wiederum geöffnet ist. Auf diese Weise
wird
das ausgeübte Bremsmoment und damit die Wärmeentwicklung im Retarder verringert.
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Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Ausführungsform eines Retarders
gemäß Erfindung ist ein aus zwei Teilen 16a und 16b bestehendes Statorrad vorgesehen,
dessen einer Teil 16b axial verschieblich im Gehäuse gelagert ist und mittels eines
Zylinders 17 verschoben werden kann. In diesem Falle erfolgt die Steuerung in der
Weise, daß der axialversehiebliche Teil 16b des Statorrades zur Öffnung nach außen
verschoben wird, so daß der Flüssigkeitsumlauf in diesem Bereich vollständig unterbrochen
ist, während dieser Teil während des Bremsvorganges in seine den Flüssigkeitsumlauf
schließende Stellung gedrückt wird. Der die Verschiebung bewirkende Zylinder 17
kann hierbei vom Hauptbremszylinder her betätigt werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 wiedergegeben,
in welchem Fallider Stator 18 an seinem äußeren Umfang mit Öffnungen 19 versehen
und in einem den Statorrand umgreifenden, mit entsprechenden Öffnungen 20 versehenen
Teil des Gehäuses l drehbeweglich gelagert ist, so daß durch Verdrehen des Stators
ein Öffnen und Schließen
der Öffnungen 19 bewirkt werden kann.
Diese Aus führungsform der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß sie in besonders
einfacher Weizie eine Regelung des Bremsmomentes ermöglicht, zu welcherm Zweck es
lediglich erforderlich ist, die Dreheine des Statorrades mittels eines vom Hauptbremszyd
Inder betätigten Zylinders 21 zu bewirken. Auf diese Weise wirken die im Statorrad
in Umfangsrichtung wirkenden Reaktions- , kräfte proportional dem jeweils herrschenden
Bremsmoment auf den Hauptbremszy linder zurück und ermöglichen so eine den jeweiligen
Verhältnissen entsprechende Einstellung des Bremsmomentes durch entsprechenden Druck.
auf das Bremspedal, wodurch ein Öffnen bzw. Schließen der Öffnungen 1) bewirkt wird.
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In Fig. 7 ist eine entsprechende Anordnung an einen erfindungsgemäßen
Retarder mit Verschlußring 22 wiedergegeben. In diesem Falle wird der hydraulische
Druck der zwißchen dem Rotor 23 und dem mit Öffnungen 24 versehenen Stator 25 austretenden
Flüssigkeit zur Bremsmomentsteuerung genützt. Zu diesem Zweck ist der Verschlußring
gegen ein den hydraulischen Druck abgreifendes Glied, beispielsweise einen auf den
Hauptbremszylinder rückwirkenden Zylinder, abgestützt.
1n der Zeichnung
ist beispielsweise die Kolbenstange des Betätigungszylinders mit 26 bezeichnet.
Da der hydraulische Druck der zwischen den Rädern austretenden Flüssigkeit eine
Funktion des im Retarder wirkenden Bremsmormentes ist, kann auch auf diese Weise
eine Momentensteuerung erfolgen. Diese Anordnung weist jedoch eine Reihe konstruktiver
Unsicherheiten cgegenüber der vorstehend erläuterten Ausführung auf, mit vier eine
absolut momentproportionale Steuerunr erzielt" wPrd en kann