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.