DE1630801A1

DE1630801A1 - Hydrodynamische Bremsvorrichtung fuer Fahrzeuge,insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1630801A1
Application number: DE19671630801
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prof Dr-Ing Klanner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1967-07-06
Filing date: 1967-07-06
Publication date: 1971-03-25

Description

Hydrodynamische Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrodynamische Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, Insbesondere Kraftfahrzeuge. Es sind hydrodynamische Bremsen bekannt, die in der Anordnung als zusätzliche Fahrzeugbremse als Ersatz für eine-Motorbremse verwendet vierden. Bei einer bekannten Bremse vorgenannter Art (Voith Bremse) wird eine Blende zwischen zwei Schaufelrädern verstellt und zur völligen Wegnahme der Bremswirkung die Bremsflüssigkeit aus dem Gehäuse genommen. Bel einer weiteren Bremse gleicher Art (Teves Bremse) wird allein durch Steuerung der Füllung des Gehäuses iiilt DremsflüssIgkeit die Drowskraff; geregelb und obenfalls das Aussehalten der Bremse durch Eilt,.Leei,t,-ii des (rehäiijti3 bewerkstelligt.

Nachteilig bei diesen Bremsen ist, daß die von der Bremsflüssigkeit entleerte Bremse durch das in Luft drehende Schaufelrad ein Widerstand zu überwinden hat, der sich als Leistungsverlust im Fahrantrieb bemerkbar macht. Schließlich ist noch eine Bremse bekannt geworden (Telma Bremse).. die ebenfalls als zusätzliche Fahrzeugbremse zum Ersatz der Motorbremse Verwendung findet, bei der es sich aber um eine elektrische Wirbelstrombremse handelt, die nach einem anderen Prinzip wie die zuerst genannten Bremsen arbeitet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Bremsvorrichtung (Retarder) zu schaffen, bei der der mit dem Umlaufen des Flügelrades in Luft verursachte Widerstand bei nichtbenützter Bremse ausgeschaltet wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß nach Aufhören des Bremsvorganges der Rotor entkuppelt nicht mit der Welle umläuft, wodurch ein Umlauf in Luft und mithin ein durch Luftwirbelung verursachter Widerstand, der zum Leistungsverlust führt, unterbleibt. Im Prinzip ist also bei der Lösung des Problems vorgesehen, daß das Flügelrad bei nicht wirksamer Bremse nicht mit der Welle umläuft. Zu diesem Zweck ist das FlUgelrad drehbar auf der Welle gelagert und zum Einrücken der Bremse mit der Welle kuppelbar. Anschließend wird die bis dahin leere Bremse so weit mit der Bremsflüssigkeit gefüllt wie es die erwünschte Bremswirkung erfordert. Das Problem wird also durch ein zweistufige Arbeitsweise gelöst, wobei die erste Stufe durch das Kuppeln des Flügelrades mit der Welle gekennzeichnet ist und die zweite Stufe durch das Füllen mit Bremsflüssigkeit. Die Steuerung der Bremsvorrichtung erfolgt also in zwei aufeinanderfolgenden Stufen, wobei sie ohne Ölfüllung zunächst mittels einer Kupplung drehfest mit der Welle verbunden und darauf durch Regulierung der Ölfüllung mittels Druckluft in der Bremswirkung steuerbar ist. Zweckmäßig ist es, wenn das auf der Antriebswelle frei drehend gelagerte Flügelrad durch eine Klauenkupplung mit Synchronisierung drehfest verbindbar ist. Die Synchronisiereinrichtung soll hierbei gewährleisten, daß zum Einrücken der Bremse die Drehzahl des Flügelrades und die Drehzahl der Welle so einander angeglichen werden, daß die Klauenkupplung eingerückt werden kann. Zur Erzielung eng begrenzter ölfüllungen und Ölfüllzeiten ist das Gehäuse allseitig mit geringem Abstand von dem Flügelrad angeordnet. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Kupplung außerhalb des mit unter Hochdruck stehenden Öl gefüllten Arbeitsraumes der Bremsvorrichtung angeordnet ist, und dieser Arbeitsraum gegen einen mit Öl niederen Druckes gefüllten, die Kupplung aufnehmenden Gehäuseteil abgedichtet ist. Es ist auch zur-Herstellung der drehfesten Verbindung zwischen Antriebswelle und Flügelrad eine Lamellenkupplung verwendbar, die zur Synchronisierung und zugleich zur Ubertragung des erforderliehen Drehmomentes dient. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, das Gehäuse teilweise zylinderförmig und das Schaltelement kolbenförmig auszubilden, wobei durch Zuführung von Drucköl eine drehfeste Verbindung herstellbar ist. Die Zuführung des Arbeitsmediums kann an einer Stelle nahe der Achse mit vorherrschend statischem Druck und die Abführung desselben in der Nähe des Außendurchmessers mit höchstem dynamischem Druck erfolgen. Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, die Ausstattung des Gehäuses mit Befestigungselementen derart vorzunehmen, daß es an beliebiger Stelle am Fahrzeugrahmen anbringbar ist, wobei ein Wellenstumpf als Teil des Antriebswellenstranges dienen kann. Das Gehäuse kann zum direkten Anbau am hinteren Ende des Schaltgetriebes mit einem Flansch versehen sein. Es ist auch nach der Erfindung eine Ausbildung des Gehäuses als Zwischenflansch zum Einbau zwischen Motor und Schaltgetriebe möglich. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine ein- oder zweiflutige Ausführung des Flügelrades vorgesehen. Es ist auch die Vorschaltung eines Planetengetriebes zur Erzielung hoher Drehzahlen möglich, wobei zur Einschaltung desselben ein an sich lose mitlaufendes Außenrad als Teil des Planetengetriebes über eine Lamellenkupplung mit dem Gehäuse verbindbar ist. Die Erfindung sieht auch vor, daß der Querschnitt der Ablauföffnung zusätzlich veränderbar gestaltet ist, wobei über eine thermostatische Regelung die Steuerung beeinflußbar ist. Die Hydrodynamische Bremsvorrichtung kann so ausgebildet werden., daß sie bei Verwendung als Anhängerbremse in eine baulich abgeänderte Triebachse mit Planetengetrieben in den Naben einbaubar ist. Schließlich ist es noch vorteilhaft, wenn bei Verwendung der Bremsvorrichtung als Anhängerbremse, durch geeignete Wahl der übersetzungen, zwei Flügelräder in entgegengesetzter Richtung antreibbar sind, womit eine Verdoppelung der Relativgeschwindigkeit erreichbar ist. Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine hydrodynamische Bremsvorrichtung nach der Erfindung mit Flügelrad und Kupplung in einem verhältnismäßig groß ausgelegtem Gehäuse, Fig. 2 eine Ausführung nach Fig. 1 mit Flügelrad und Kupplung in einem teilweise den Konturen des Flügelrades angepaßten Gehäuse, Fig. 3 . eine AusfUhrung mit FlUgelrad und einem den Konturen des Flügelrades extrem angepaßten Gehäuse" wobei die Kupplung außerhalb des ölraumes liegt, Fig. 4 eine Ausführungsform nach Fig. 1 mit doppelflutig ausgebildetem Flügelrad, Fig. 5 Eine Ausführung nach Fig. 1 mit Flügelrad und außenseitig am Gehäuse angeordnetem Stator und mit einem Planetenradgetriebe mit einer Lamellenkupplung Fig. 6_ eine Sonderausführung unter Zugrundelegung einer abgewandelten Triebachse mit Anordnung des Planetenradgetriebes und der Lamellenkupplung in der Nabe des Rades, Fig- 7 eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 6 bei der die Statoren nach Fig. 6 als Rotoren verwendet werden, mit Antrieb beider Rotoren über je ein getrenntes Kegelradgetriebe. In der Zeichnung ist gemäß Fig. 1 mit 1 das Gehäuse bezeichnet, an dem der als Beschaufelung ausgebildete Stator l' angeordnet ist. Das Flügel- bzw. Schaufelrad (Rotor) 2 ist mit einer Hohlnabe 4 fest verbunden, die auf einer Antriebswelle 3 frei drehend gelagert ist (Lager la). Die Welle 3 ist ihrerseits frei drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert (Lager lb). Das Kuppeln des Rotors 2 mit der Antriebswelle 3 kann in formseMssiger Verbindung beispielsweise durch eine Klauenkupplung 5 mit eingebauter Synahronisiereinrichtung über eine Kuppelstange 6 erfolgen. Die Synkronisiereinrichtung soll dabei gewährleisten, daß zum Einrücken der Bremse die Drehzahl des Rotors 2 und die Drehzahl der Antriebswelle 3 so einander angeglichen werden, daß die Klauenkupplung eingerückt werden kann. Gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse 1 zur Erzielung eng begrenzter Ölfüllungen und ölfUllzeiten allseitig mit geringem Abstand von dem Rotor 2 angeordnet. In der Fig. 3 wird eine Ausführungsform gezeigt mit einem allseitig extrem geringem Abstand des Gehäuses 1 von dem Rotor 2, so daß die Kupplung 5 außerhalb des mit unter Hochdruck stehenden Öl gefüllten Arbeiteraumes der Bremavorrichtung angeordnet ist, und dieser Arbeitsraum gegen einen mit Öl niederen Druckes gefüllten, die Kupplung 5 aufnehmenden Gehäuseteil 1 zuverlässig abgedichtet ist (Dichtung le). Die Ausführungsform nach der Fig. 4 stellt eine zweiflutige Ausbildung des Rotors 2 dar mit entsprechenderAusbildung zweier Statorteile l' in korrespondierender Anordnung zum zweiflutigen Rotor 2 mit dem SchaCelkranz 2a und 2b. Der Fig. 5 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremsvorrichtung zu entnehmen, bei der der Stator l' und der Rotor 2 an einer Querwand des Gehäuses 1 nach außen ragend bzw. nahe der Innenseite dieser Querwand angeordnet sind zum Zwecke des Einbaues eines Planetengetriebes 8 mit Lamellenkupplung 9 im Innern des Gehäuses 1. Die Vorschaltung eines Planetengetriebes 8 dient zur Erzielung hoher Drehzahlen und derart hoher Bremsleistungen, wobei zur Einschaltung desselben ein an sich lose mitlaufendes Außenrad als Teil des Planetengetriebes über die Lamellenkupplung 9 mit dem Gehäuse 1 verbindbar ist. Das Sonnenrad dieses Planetengetriebes ist mit der Nabe des Rotors verbunden. Die Betätigung der Lamellenkupplung erfolgt mit Kolben lo, die im Zylinder 11 hydraulisch verstellbar sind. In der Fig. 6 ist das Gehäuse mit Stator l' und Rotor 2 in doppelseitiger Ausführung bei Verwendung als Anhängerbremse in einer baulich abgeänderten Triebachse angeordnet, wobei ein Planetengetriebe 8 mit Lamellenkupplung 9 in jeder Nabe der Räder eingebaut ist. Die Betätigung jeder Lamellenkupplung 9 erfolgt mechanisch - unter einem Hebelgestänge 12 und Nocken 13. In der Fig. 7 wird schließlich noch eine Sonderausführung gezeigt, die sich dadurch von den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 unterscheidet, daß bei Verwendung der Bremsvorrichtung als Anhängerbremse,'durch geeignete Wahl der Übersetzungen, zwei Rotoren 2, 2' in entgegengesetzter Richtung antreibbar sind, womit eine Verdoppelung der Relativgeschwindigkeiten erreicht wird. Jedem der so gebildeten, den beiden Achshälften 3a, 3b zugeordneten Rotoren 2, 2' ist ein Kegelradgetriebe 14 bzw. 15 vorgeschaltet und ein Stator entfällt. Allen Lösungen ist eine Betätigungsweise gemeinsam, bei der während des normalen Fahrbetriebes das Gehäuse der Bremse entleert ist und sich die Welle 3 ohne Mitnahme des Rotors in dessen Nabe dreht, während zum Bremsen zunächst durch Betätigen der Kupplung der Rotor mit der Welle 3 drehfest verbunden wird und anschließend so viel hydraulisches Druckmittel in das Gehäuse 1 eingegeben wird, daß der Rotor die Drehung der Welle #n gewünschtem Maße bremst, womit eine Bremsung des Fahrzeuges verbunden ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e ----------------------------- 1. Hydrodynamische Bremsvorrichtung fUr Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse und einem innen gelagerten Flügelrad, das drehbar auf einer Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Bremsvorrichtung in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erfolgt, wobei sie ohne Ölfüllung zunächst mittels einer Kupplung (5) drehfest verder bindbar und darauf durch Regulierung ÖlfÜllung mittels Druckluft in der Bremswirkung steuerbar ist.
2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Antriebswelle (3) frei drehend gelagerte FlUgelrad (2) durch eine Klauenkupplung (5) mit Synchronisierung drehfest verbindbar ist. 3. Bremsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eng begrenzter Ölfüllmengen und ölfüllzeiten das Gehäuse (1) allseitig mit geringem Abstand von dem FlUgelrad (2) angeordnet ist. 4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekorinzeichnet, daß die Ktipplung außerhalb des itilt, untor Ilo(,#htiru(,.-k stetionden Öl gefüllten Arbeitsraumes der Bremsvorrichtung angeordnet ist, und dieser Arbeitsraum gegen einen mit Öl niederen Druckes gefüllten, die Kupplung (5) aufnehmenden Gehäusetell abgedichtet ist. 5. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der drehfesten Verbindung zwischen Antriebswelle (3) und Flügelrad (2) eine Lamellenkupplung (9)verwendbar ist, die zur Synchronisierung und zugleich zur Übertragung eines maximal auftretenden Drehmomentes dient. b. Bremsvorrichtung nach einem.der vorhergehenden Ansprücheg gekennzeichnet durch eine teilweise zylinderförmige Ausbildung des Gehäuses (1) und eine kolbenförmige-Ausbildung des Schalteelementes, wobei durch Zuführung von Druaköl eine drehfeste Verbindung herstellbar ist. 7. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zuführung des Arbeitsmediums an einer'Stelle nahe der Achse mit vorherrschendem statischem Druck und Abführung desselben in der Nähe des Außendurchmessers mit höchstem dynamischem Druck. b. Bremsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Ausstattung des Gehäuses (1) mit Befestigungselementen derart, daß es an beliebiger Stelle am Fahrzeugrahmen anbringbar Ist, wobei ein Wellenstumpf als Teil des Antriebswellenstranges vorgesehen Ist. g. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (1) zum direkten Anbau am hinteren Ende des Schaltgetriebes mit einem Flansch versehen ist. lo. Bremsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Gehäuses (1) als Zwischenflansch zum Einbau zwischen Motor und Schaltgetriebe. 11. Bremsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine ein- oder zweiflutige Ausführung des Flügelrades (2). 12. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, 4 und 11, gekennzeichnet durch die Vorschaltung eines Planetengetriebes (8) zur Erzielung hoher Drehzahlen, wobei zur Einschaltung desselben ein an sich lose mitlaufendes Außenrad als Teil des Planetengetriebes (8) über eine Lamellenkupplung (9) mit dem Gehäuse (1) verbindbar ist. 13. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ablauföffnung zusätzlich veränderbar gestaltet ist, wobei über eine thermostatische Regelung die Steuerung beeinflußbar ist. 14. Bremsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Bremsvorrichtung bei Verwendung als Anhängerbremse in eine baulich abgeänderte Triebachse mit Planetengetrieben (8) in den Naben einbaubar ist. 15. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Bremsvorrichtung als Anhängerbremse, durch geeignete Wahl der Ubersetzungen, zwei Flügelräder (2, 2') in entgegengesetzter Richtung antreibbar sind, womit eine Verdoppelung der Relativgeschwindigkeit erreichbar ist.