DE1655319C3

DE1655319C3 - Hydrodynamic brake

Info

Publication number: DE1655319C3
Application number: DE19661655319
Authority: DE
Inventors: Hans-Christof 6234 Hattersheim Klein
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1966-12-06
Filing date: 1966-12-06
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE1655319B2; DE1655319A1

Description

sehen Rotor und Siaior bestimmt ist. Eine Steigerung der Bremsleitung würde eine überhöhte Beanspruchung der nun schneller rotierenden Schaufeln zur Folge haben. Überdies ist bei einer derartig ;n Anordnung die Beaufschlagung der SchaufelkK .ize konstant, und eine Regelung erfolgt mittels eines Überlaufes, durch den eine mehr oder weniger starke Füllung der Bremse einstellbar ist.see rotor and siaior is intended. An improvement the brake line would be subjected to excessive stress the blades that are now rotating faster. Moreover, with such an arrangement the loading of the blade kK .ize constant, and a regulation takes place by means of an overflow, by which a more or less strong filling of the brake is adjustable.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei hoher Wirksamkeit einen kompakten und platzsparenden Aufbau aufweist und auf einfache Weise regelbar ist.The object of the invention is to provide a brake of the type mentioned, which at high Effectiveness has a compact and space-saving structure and can be regulated in a simple manner.

Hierzu sieht di; Erfindung vor, daß das Pumpenele-Bient aus zwei vom Fahrzeug in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbaren Pumpenlaufrädern mit Schaufelkränzen besteht, die radial übereinanderliegend ineinandergreifen und deren durch den gegenseitigen Eingriff zustandekommenden wirksamen Schaufeiflächen durch axiales Verschieben der Schaufeikränze veränderbar sind.For this see di; Invention before that the Pumpenele-Bient of two pump impellers that can be driven by the vehicle in opposite directions of rotation There is blade rings that interlock radially one above the other and their mutual Intervention of the effective blade surfaces by axial displacement of the blade rims are changeable.

Durch diese Ausbildung wird ein sehr kompakter Aufbau erhalten, wobei dennoch wegen des Antriebes der beiden Pumpenlaufräder in entgegengesetzten Drehrichtungen auch eine hohe Wirksamkeit der Bremse gewährleistet ist. Gegenläufige Drehrichtung der beiden Antriebswellen gemäß der Erfindung wird durch ein einfaches Vorgelege erreicht und ist die entscheidende Voraussetzung für den Fortfall eines Differentialgetriebes. A very compact structure is obtained through this training, although because of the drive of the two pump impellers in opposite directions of rotation also have a high effectiveness of the Brake is guaranteed. Opposite direction of rotation of the two drive shafts according to the invention achieved by a simple back gear and is the decisive prerequisite for the omission of a differential gear.

Ferner ist bei Gegenläufigkeit der beiden Pumpenelemente die Relalivgeschwindigkeit im Verhältnis zu den absoluten Umlaufsgeschwindigkeiten der beiden Pumpenelemente groß. So erfolgt beispielsweise bei doppelter Relativgeschwindigkeit ein vierfacher Energieumsatz. Die Beanspruchung der Schaufeln, die gleichfalls mit dem Quadrat der Drehzahl wächst, wird jedoch nicht erhöht, im Gegensatz zu der Verwendung eines feststehenden und eines drehenden Pumpenelements, wobei einerseits zwar ebenfalls die umgesetzte Energie auf das Vierfache ansteigt, andererseits sich jedoch gleichzeitig die Beanspruchung der rotierenden Schaufeln auf das Vierfache erhöht.Furthermore, when the two pump elements rotate in opposite directions, the relative speed is in relation to the absolute rotational speeds of the two pump elements. For example, at twice the relative speed, four times the energy expenditure. The stress on the blades that also increases with the square of the speed, but is not increased, in contrast to the use a stationary and a rotating pump element, although on the one hand also the converted Energy increases fourfold, on the other hand, however, at the same time the stress on the rotating Shovels increased four times.

Schließlich hat der Erfindungsgegenstand den Vorteil, durch axiales Verschieben der St haufelkränze leicht regelbar zu sein.Finally, the subject matter of the invention has the advantage of axially displacing the bucket rings to be easily controllable.

Die einfache Regelbarkeit erfolgt in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die Pumpenlaufräder als Ringzylinder ausgebildet sind, in denen gegen die Kraft einer Feder mit Steuerdruck beaufschlagte Kolbenscheiben axial verschiebbar angeordnet sind, an deren Stirnseiten die sich durch Schlitze in den Laufrädern in den Arbeitsraum erstreckenden Schaufeln angeordnet sind.The simple controllability takes place in an advantageous development of the invention in that the pump impellers are designed as ring cylinders, in which the force of a spring is acted upon with control pressure Piston disks are arranged axially displaceably, on the end faces of which through slots in the impellers are arranged in the working space extending blades.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht weiter vor, daß die Pumpenlaufräder und ein Gehäuse Ringräume sowie Stirnräume bilden und daß die Wellen der Pumpenlaufräder hohl ausgebildet sind, so daß sich zwei geschlossene Strömungen bilden können. Auf diese Weise wird praktisch die gesamte Außenfläche des Gehäuses für die Kühlung ausgenutzt.A preferred embodiment of the invention further provides that the pump impellers and a housing Form annular spaces and end spaces and that the shafts of the pump impellers are hollow, so that two closed currents can form. In this way, practically the entire external surface becomes of the housing used for cooling.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Ringräume und die Stirnräume als Diffusor ausgebildet. Dabei können in den Ring- und Stirnräumen Diffusorbeschaufelungen vorgesehen sein.In a further embodiment, the annular spaces and the end spaces are designed as a diffuser. Included Diffuser blades can be provided in the annular and end spaces.

Um ein definiertes Hindernis für die Kreisströmung zu schaffen, können in den Hohlwellen Drosselöffnungen zur Durchleitung des Flüssigkeitsstromes angebracht sein.In order to create a defined obstacle to the circular flow, throttle openings can be installed in the hollow shafts be attached to the passage of the liquid flow.

Bevorzugt wird der durch die Schaufeln von innen nach außen gedrückte Flüssigkeitsstrom an der Wand eines Gehäuses entlanggeführt, hinter der Kühiluftkan?le angeordnet sind.The flow of liquid on the wall that is pressed from the inside to the outside by the blades is preferred a housing, behind the cooling air duct are arranged.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß die Kühlluft durch an gegenüberliegenden Enden der Anordnung angebrachte Lüfterräder angesaugt wird.A preferred development provides that the cooling air through at opposite ends of the arrangement attached fan wheels is sucked in.

Die Kühlluftkanäle erstrecken sich vorzugsweise ringförmig um das Gehäuse herum. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist also der Wärmeaustauscher baulich mit der Pumpe vereinigt, so daß ein be sonderes Aggregat vermieden wird. Die Wärmeabführung dieses Wärmeaustauschers ist sehr günstig, weil die gesamte Außenfläche des Pumpengehäuses in Be-The cooling air ducts preferably extend in a ring around the housing. With this preferred Embodiment so the heat exchanger is structurally combined with the pump, so that a be special unit is avoided. The heat dissipation of this heat exchanger is very favorable because the entire outer surface of the pump housing in

ij rührung mit dem Kühlmittel steht.ij is in contact with the coolant.

Um den beim Betrieb auftretenden Temperatur- und Druckänderungen Rechnung zu tragen, kann eine der Stirnräume über ein Überdruckventil und ein dazu paraffelgeschaltetes Nachsaugventii an einen Flüssigkeits-Vorratsbehälter angeschlossen sein.In order to take account of the temperature and pressure changes that occur during operation, one of the Frontal spaces via a pressure relief valve and a paraffle-switched one Nachsaugventii to a liquid storage container be connected.

Auf diese Weise kann bei Überdruck Flüssigkeit aus dem System entfernt und später wieder angesaugt werden. In this way, liquid can be removed from the system in the event of excess pressure and sucked in again later.

Schließlich sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß an den Stirnseiten der Pumpenlaufräder bzw. Kolbenscheiben noch zusätzlich sich in den Arbeitsraum erstreckende Stifte zur Verwirbelung und Energieumwandlung angebracht sind.
Bei der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremse sind also die Pumpe und der Wärmeaustauscher zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt. Außerdem wird der bisher übliche Ladezylinder durch eine neuartige Regelvorrichtung ersetzt, die ebenfalls mit den übrigen Teilen baulich vereinigt ist.Finally, an advantageous further development of the invention provides that pins for turbulence and energy conversion are also attached to the end faces of the pump impellers or piston disks, which extend into the working space.
In the hydrodynamic brake according to the invention, the pump and the heat exchanger are therefore combined to form a compact unit. In addition, the previously common loading cylinder is replaced by a new type of control device, which is also structurally combined with the other parts.

3; Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremse zeigt, wobei jedoch nur die Teile oberhalb der Symmetrieachse dargestellt sind.3; The invention is described below, for example, with reference to the drawing, the only figure of which shows an axial section of a hydrodynamic brake according to the invention, but only the parts are shown above the axis of symmetry.

In einem fahrzeugfesten Gehäuse 3 sind über Hohlwellen 28, 29 und Lager 35, 36 koaxial und gegenüberliegend zwei Pumpenlaufräder 1, 2 drehbar angeordnet, welche durch die Fahrzeugräder über geeignete mechanische Übertragungsglieder, z. B. durch ein Vorgelege, in entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Die Pumpenlaufräder 1, 2 weisen an ihren inneren Stirnseiten Schaufelkränze 4, 5 bzw. 6, 7 auf, die sich in einem Arbeitsraum erstrecken und radial übereinanderliegend ineinandergreifen. Die Anordnung ist ähnlich wie bei der bekannten Ljungström-Turbine.In a vehicle-fixed housing 3 are about hollow shafts 28, 29 and bearings 35, 36 coaxially and opposite two pump impellers 1, 2 arranged rotatably, which through the vehicle wheels via suitable mechanical transmission members, z. B. through an intermediate transmission, are driven in opposite directions of rotation. The pump impellers 1, 2 have on their inner End faces of blade rings 4, 5 and 6, 7, which extend in a working space and lie radially one above the other interlock. The arrangement is similar to that of the well-known Ljungström turbine.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die durch den gegenseitigen Eingriff zustandekommenden wirksamen Schaufelflächen der Schaufelkränze durch axiales Verschieben der Schaufelkränze veränderbar sind, um eine einfache Ein- und Ausschaltung der Bremse sowie eine Regelung der Bremswirkung zu ermöglichen. Hierzu sind gemäß Zeichnung die Pumpenlaufräder 1, 2 als Ringzylinder ausgebildet, in denen gegen die Kraft von Druckfedern 20, 21 mit Steuerdruck beaufschlagte KoI-benscheibcn 16, 17 axial verschiebbar sind. An den inneren Stirnseiten der Kolbenscheiben 16, 17 sind die Schaufeln 4, 5, 6, 7 so befestigt, daß sie sich durch Schlitze 22, 23 in den Pumpenlaufrädern 1, 2 hindurch in den Arbeitsraum erstrecken.The arrangement is made so that the coming about by the mutual engagement effective Blade surfaces of the blade rings can be changed by axially displacing the blade rings by one to enable simple activation and deactivation of the brake and a regulation of the braking effect. For this are according to the drawing, the pump impellers 1, 2 designed as a ring cylinder, in which against the force of Pressure springs 20, 21 loaded with control pressure KoI-benscheibcn 16, 17 are axially displaceable. On the inside Front sides of the piston disks 16, 17, the blades 4, 5, 6, 7 are fastened so that they can pass through Slots 22, 23 in the pump impellers 1, 2 extend through into the working space.

Die Innenräume 18, 19 der Pumpenlaufräder 1, 2 sind über Leitungen 31,32 mit Druck beaufschlagbar, so daß die Kolbenscheiben 16, 17 nach innen in ihre Arbeitsstellung gedruckt werden können. Mit 37 und 38 sindThe interiors 18, 19 of the pump impellers 1, 2 can be subjected to pressure via lines 31, 32, so that the piston disks 16, 17 can be pressed inward into their working position. At 37 and 38 are

zwei Druckübertragungsglieder bezeichnet, welche es gestatten, ein Druckmittel von im feststehenden Gehäuse 3 befindlichen Leitungen 39, 40 auf in den umlaufenden Wellen 28,29 angeordnete Leitungen 41 bzw. 42 zu übertragen.two pressure transmission members referred to, which allow a pressure medium from in the fixed housing 3, lines 39, 40 located on lines 41 and 42, respectively, arranged in the rotating shafts 28, 29 transferred to.

Die Druckfedern 20, 21 üben auf die Kolbenscheiben 16, 17 einen Druck in entgegengesetzter Richtung aus, so daß bei einem Nachlassen des über die Leitungen 31, 32 angelegten Druckes die Kolbenscheiben 16, 17 nach außen in ihre Ruhestellung bewegt werden. Durch geeignete Wahl des Steuerdruckes kann auch jede gewünschte Zwischenstellung der Schaufeln 4, 5, 6, 7 erzielt werden.The compression springs 20, 21 exert a pressure on the piston disks 16, 17 in the opposite direction, so that when the pressure applied via the lines 31, 32 decreases, the piston disks 16, 17 follow are moved to their rest position on the outside. Any desired Intermediate position of the blades 4, 5, 6, 7 can be achieved.

Die Pumpenlaufräder 1 und 2 bilden zusammen mit dem Gehäuse 3 Ringräume 24, 25 und Stirnräume 26, 27, wobei diese Räume sich zu den Hohlwellen 28, 29 hin erweitern und als Diffusor ausgebildet sind, der mit Schaufeln 9 an der Gehäusewand 3 versehen ist. Die Hohlwellen 28, 29 der Pumpenlaufräder 1, 2 weisen Drosselöffnungen 14 bzw. 15 auf, so daß sich im Betrieb zwei geschlossene Strömungen bilden können.The pump impellers 1 and 2 together with the housing 3 form annular spaces 24, 25 and end spaces 26, 27, these spaces widening towards the hollow shafts 28, 29 and being designed as a diffuser, which with Blades 9 is provided on the housing wall 3. The hollow shafts 28, 29 of the pump impellers 1, 2 have Throttle openings 14 and 15, so that two closed flows can form during operation.

Beim Antrieb der Pumpenlaufräder 1, 2 in entgegengesetzten Richtungen wird aus dem Druckraum 8 Druck angesaugt und in dem Raum 8a ein Druckmittelstrom erzeugt, welcher in zwei Wege aufgespalten und in die Ringräume 24 bzw. 25 gelenkt wird.When the pump impellers 1, 2 are driven in opposite directions, the pressure chamber 8 Sucked in pressure and a pressure medium flow generated in the space 8a, which is split in two ways and is directed into the annular spaces 24 and 25, respectively.

Bei dem erzwungenen Umlauf des Strömungsmediums durch die Pumpenlaufräder 1, 2, durch die Diffusorbeschaufelung 9 und die Drosselöffnungen 14, 15 wird Wärme erzeugt, die durch die Wandung des Gehäuses 3 hindurch an Kühlluft abgegeben wird, die in ringförmig um das Gehäuse 3 herum angeordneten Kanälen 10,11 strömt, wobei die Kühlluft durch an gegenüberliegenden Enden der Anordnung befindliche Lüfterräder 12, 13 angesaugt wird und in der Mitte der Anordnung radial nach außen austritt. Die LüfterräderWith the forced circulation of the flow medium through the pump impellers 1, 2, through the diffuser blades 9 and the throttle openings 14, 15, heat is generated by the wall of the housing 3 is released through to cooling air in channels arranged in a ring around the housing 3 10.11 flows, with the cooling air passing through at opposite Ends of the arrangement located fan wheels 12, 13 is sucked and in the middle of the Arrangement exits radially outwards. The fan wheels

ίο werden durch die Hohlwellen 28, 29 über Planetenräder 12a, 13a mit erhöhter Geschwindigkeit angetrieben und sind bei 43 bzw. 44 drehbar gelagert.ίο are through the hollow shafts 28, 29 via planetary gears 12a, 13a driven at increased speed and are rotatably mounted at 43 and 44, respectively.

Um bei Erwärmung die Wärmedehnung der Flüssigkeit ausgleichen zu können, ist an den Stirnraum 27 über ein Überdruckventil 34 und ein dazu parallelgeschaltetes Nachsaugeventil 33 ein Flüssigkeits-Vorratsbehälter 30 angeschlossen. Hierdurch ist ein Abfließer und Nachsaugen von Flüssigkeit je nach dem Betriebszustand der Bremse möglich.In order to be able to compensate for the thermal expansion of the liquid when it is heated, the end space 27 A liquid storage container via a pressure relief valve 34 and a suction valve 33 connected in parallel thereto 30 connected. This enables a drain and suction of liquid depending on the operating status the brake possible.

Zur Verwirbelung und Energieumwandlung könner an den Stirnseiten der Pumpenlaufräder 1, 2 bzw. KoI benscheiben 16, 17 noch zusätzlich Stifte angeordne sein, die sich in den Arbeitsraum erstrecken.For turbulence and energy conversion, you can use the front sides of the pump impellers 1, 2 or KoI benscheiben 16, 17 also be arranged pins that extend into the work space.

Als Betriebemedium wird eine Flüssigkeit verwen det, die unter einem bestimmten Vordruck Temperatu ren von 300⁰C ohne Zersetzung verträgt.As businesses medium a liquid is det USAGE which can withstand at a certain form tempera ren 300 ⁰ C without decomposition.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hydrodynamic brake for vehicles with a stator part provided with blades, which is a The pump element, which is also equipped with blades, surrounds the one with the vehicle axle to be braked is connected, characterized that the pump element from two drives from the vehicle in opposite directions of rotation Pump impellers (1, 2) with blade rings (4, 5, 6, 7) are made, which lie radially one above the other interlock and their effective resulting from the mutual engagement Blade surfaces can be changed by axially moving the blade rings.

2. Brake according to claim 1, characterized in that the pump impellers (1,2) as Ringzy Indians are designed in which against the force of the spring (20, 21) with control pressure applied piston discs (16, 17) are arranged to be axially displaceable, on the end faces of which through slots (22, 23) are arranged in the impellers in the working space extending blades (4,5,6,7).

3. Brake according to one of the preceding claims, characterized in that the pump impellers (1, 2) and a housing (3) form annular spaces (24, 25) and end spaces (26, 27) and that the Shafts (28, 29) of the pump impellers (1, 2) are formed so that two closed currents can form.

4. Brake according to claim 3, characterized in that the annular spaces (24, 25) and the end spaces (26,27) are designed as a diffuser.

5. Brake according to claim 4, characterized in that in the annular and end spaces (24, 25, 26, 27) diffuser blades (9) are provided.

6. Brake according to one of claims 3 to 5, characterized in that in the hollow shafts (28, 329) throttle openings (14, 15) are attached for the passage of the liquid flow.

7. Brake according to one of the preceding claims, characterized in that the through the Blade rings (4, 5, 6, 7) from the inside (8) to the outside, the liquid flow pressed on the wall of the housing (3) is guided along, behind the cooling air ducts (10, 11) are arranged.

8. Brake according to claim 7, characterized in that the cooling air through to opposite Fan wheels (12, 13) attached to the ends of the arrangement are sucked in.

9. Brake according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling air ducts (10, 11) are arranged in a ring around the housing (3).

10. Brake according to one of the preceding claims, characterized in that one of the End spaces (26, 27) via a pressure relief valve (34) • ind a suction valve connected in parallel (33) is connected to a liquid storage container (30).

11. Brake according to one of the preceding claims, characterized in that on the end faces of the pump impellers (1,2) or piston disks (16, 17) additional pins extending into the work space for turbulence and energy conversion are attached.

The invention relates to a hydrodynamic brake for vehicles with a S'atorteil provided with blades, which encloses a pump element, which is also equipped with blades, that with the to be braked Vehicle axle is connected.

Hydrodynamic brakes, also known as decelerators, are mainly used in heavy vehicle construction Application and serve to increase the braking torque exerted by the motor when decelerating.

Hydrodynamic brakes are known which consist of a rotor connected to the cardan shaft of the vehicle, serving as a pump impeller, and a stationary stator connected to the vehicle frame. Fluid circulates between the rotor and stator. The performance of such brakes, which depends on the relative speed between the stator and the rotor part, is limited, however, since the stress on the rotor rotating alone increases with the square of the speed.

In other known designs, a normal final drive is used to drive the pump, has the same direction of rotation and therefore a differential gear to compensate for the different Wheel movements left and right required, to which the brake can be flange-mounted, with a rotating and a stationary pump element works.

Furthermore, a hydrodynamic brake is known in which the blades of rotor and stator parts are designed in the manner of a Föttinger coupling. The working medium is actuated via a compressed air Loading cylinder within the bucket rings fed to the decelerator and as a result when the rotor is rotating Due to its pumping action, it is forced into a steady cycle in the blade rings from the rotor to the stator.

A return line is connected to the outer circumference of the housing of the hydrodynamic brake, which leads to a heat exchanger which, on the other hand, is connected to an inlet.

By between the inner and outer peripheral edge of the blade rings when the brake is in operation existing pressure difference flows part of the working medium through the heat exchanger, whereby Braking heat is released to the outside. To switch off the brake, the loading cylinder is relieved and the working medium is pumped back into the loading cylinder via the return flow through the heat exchanger. A small amount of residual liquid that remains in the circulation ensures that the ventilation heat is dissipated.

A disadvantage of the known hydrodynamic brakes is that they are very space-consuming are; However, especially in vehicle construction, a space-saving, compact design is important.

From DT-AS 1 110 682 a hydrodynamic brake for vehicles is known, which one with a movement the vehicle-powered pump includes which a liquid through a closed Promotes circulation, in which the kinetic energy of the liquid is converted into heat. The pump Such a hydrodynamic brake consists of two pump elements rotating relative to one another or rotor and stator parts which are fitted with blades located in the circuit. Training the hydrodynamic brake is here made so that the braking power is relatively low due to the relatively low relative speed between