DE19647064A1 - Hydrodynamische Bremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse, bei der ein ortsveränderliches Strömungshindernis zur Ver­ hinderung von Ventilationsverlusten zwischen Rotor und Sta­ tor angeordnet ist, das bei Leerlauf der Bremse im Bereich des Außendurchmessers beider Torusräume als ringartige Trennwand wirkt und dabei radial in den gemeinsamen Torus­ raum ragt und das bei Bremsbetrieb hinter die äußere Torus­ kontur zurückgezogen ist, wobei das Strömungshindernis von einem Stellelement beaufschlagt wird.

Bremsen dieser Art, die auch als Retarder bezeichnet werden, haben den Vorzug, die abzubremsende Energie ohne Verschleiß in Wärme umzuwandeln. Ein besonderes Problem ist jedoch die Verlustleistung im Leerlauf, die trotz entleer­ tem Arbeitsraum der Bremse infolge der Luftzirkulation und anderer Einflüsse noch erheblich störend sein kann.

Es ist bekannt, im Leerlaufzustand Strömungshindernis­ se, wie z. B. Blenden, zwischen beiden Schaufelrädern anzu­ ordnen, um die Zirkulation von Luft und gegebenenfalls restlichem Strömungsmittel zu verhindern.

Hydrodynamische Bremsen dieser Art benötigen ein Betä­ tigungsorgan, welches die Strömungshindernisse in den Kreislauf hinein- und auch wieder zurückbewegen muß. So beschreibt die DE-A-16 75 248 eine derartige Bremse mit axial verschiebbaren Paßstücken in den Schaufelzwischenräu­ men des Stators, die im Leerlauf bis etwa zum Schaufelrad­ spalt zwischen Rotor und Stator vorgeschoben werden und die eine Strömungsmittelzirkulation unterbinden. Die erhebliche Vielzahl der dabei erforderlichen Paßstücke und die gleiche Anzahl an Betätigungsorganen zur Verschiebung dieser Paß­ stücke erhöhen den Herstellungsaufwand und den Platzbedarf einer derartigen Bremse in nicht unerheblicher Weise.

Aus der DE-P-26 05 229 ist eine hydrodynamische Bremse bekannt, bei der ebenfalls zur Verminderung der Ventila­ tionsverluste veränderliche Strömungshindernisse zwischen Rotor und Stator angeordnet sind, die im Leerlaufbetrieb bei entleerter Bremse eine blendenartige Öffnung von verän­ derlicher Größe bilden und damit den Strömungsquerschnitt zwischen Rotor und Stator einengen und die im Bremsbetrieb bei gefüllter Bremse auf die Toruskontur bzw. hinter diese zurückgezogen werden. Die blendenartige veränderliche Öff­ nung entsteht durch einen offenen, d. h. mit einer Umfangs­ lücke versehenen und dadurch elastisch federnden Ring mit etwa rechteckförmigem Querschnitt, dessen Innendurchmesser durch Verändern der Weite der Umfangslücke zwischen einem engsten und einem weitesten Wert verändert werden kann. Die engste Stellung, die dem Leerlaufbetrieb zugeordnet ist, entspricht einem Innendurchmesser, bei dem zumindest ein Teil seiner radialen Breite in die Toruskontur hineinragt; die weiteste Stellung, die dem Bremsbetrieb zugeordnet ist, entspricht einem Durchmesser, der mit der Toruskontur bün­ dig ist bzw. hinter diese zurücksteht. Die Veränderung des Innendurchmessers des Ringes erfolgt dabei durch eine zwi­ schen den freien Enden des offenen Ringes angeordnete Knie­ hebelanordnung, deren mittlerer Gelenkpunkt durch eine ra­ dial zur Bremse gerichtete Beschädigungskraft beaufschlag­ bar ist; der Ring ist an seinem der Umfangslücke gegenüber­ liegenden Abschnitt seines Umfangs mit einem Zapfen verse­ hen, der am Gehäuse der Bremse befestigt ist. Zwar ist auf diese Weise der Ring gegen eine Verdrehung innerhalb des Ringraumes gesichert, jedoch wird bei Erreichen der engsten Stellung seines Durchmessers kein gleichmäßiger Eingriff in den Torusraum der hydrodynamischen Bremse gewährleistet.

Die DE-A-40 28 128 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduzierung von Leerlaufverlusten bei hydrodynamischen Bremsen mit einem ortsveränderlichen Strömungshindernis zwischen Rotor und Stator. Ein oder mehrere im Querschnitt winkelförmige Strömungshindernisse trennen im Leerlaufbe­ trieb bei ölentleerter Bremse im äußeren Bereich der Torus­ raume über einen radial nach innen ragenden ringförmigen Schenkel diese Räume, wobei ein in axialer Richtung zylin­ derförmig angeordneter Schenkel an der inneren Wand einer Kammer anliegt. Im Bremsbetrieb, also bei ölbefüllter hy­ drodynamischer Bremse, steht der radial nach innen ragende Schenkel mit seiner vorderen Kante hinter den Torusräumen zurück. Zur Erzielung der entsprechenden Elastizität sind dabei Schlitze im radial nach innen ragenden ringförmigen Schenkel angeordnet. Die Betätigung zwischen der radial äußeren und der radial inneren Endstellung erfolgt über eine Betätigungseinrichtung in Form einer Kolben-Zylinder- Einheit mit zwei in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kolben und mittels einer Mitnahmeeinrichtung an den Kolben in Form von Mitnehmern, die fest mit dem Strömungshindernis verbunden sind; die innere Stellung wird dabei über Federn und die äußere Stellung über den Druck eines Druckmittels in einem Druckraum zwischen den beiden Kolben erzielt.

Die von radial außen in den Torusraum hineinragenden ringförmigen Schenkel in radialer Richtung können relativ breit gestaltet werden, so daß der verbleibende gemeinsame Torusraum stark verringert ist. Die winkelförmige Gestal­ tung der Strömungshindernisse gewährleistet nicht nur eine gute Führung, sondern auch exakte Anschläge in der radial äußeren und radial inneren Endstellung. Jedoch benötigt die Betätigungseinrichtung in Form einer mit zwei in entgegen­ gesetzter Richtung wirkenden Kolben ausgestatteten Kolben- Zylinder-Einheit noch einen gewissen Bauraum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydro­ dynamische Bremse zu schaffen, die einfacher im Aufbau und billiger in der Herstellung ist und die einen geringeren Platzbedarf für die Betätigungseinrichtung hat.

Ausgehend von einer Bremse der eingangs näher genann­ ten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also ein Strömungshindernis vorge­ sehen in Form eines mit einer Umfangslücke versehenen ela­ stischen Ringes, dessen Vorspannung ihn in Richtung seiner radialen äußeren Endstellung beaufschlagt und dessen Außen­ umfang von einem Zugseil umgeben ist, das einerseits mit dem Gehäuse der hydrodynamischen Bremse und andererseits mit dem verstellbaren Hydraulikkolben verbunden ist. Bei Einschaltung der hydrodynamischen Bremse, d. h. im Bremsbe­ trieb, wird der Hydraulikkolben gegen die Wirkung der mit ihm verbundenen Feder verschoben, so daß das Zugseil, wel­ ches das ringförmige Strömungshindernis umgibt, entspannt wird und das Strömungshindernis seine radiale äußere End­ stellung einnimmt; wird die hydrodynamische Bremse ausge­ schaltet, führt der Kolben eine entgegengesetzte Verschie­ bebewegung durch, aufgrund der ihn beaufschlagenden Feder, wodurch eine Kraft auf das das Strömungshindernis umgebende Zugseil ausgeübt wird und dieses in seine radiale innere Endstellung überführt wird. Von besonderem Vorteil ist da­ bei, daß das Strömungshindernis entlang des gesamten Innen­ raumes gleichförmig und gleichmäßig in diesen hineinragt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei­ spiel dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die hydrodynamische Bremse im eingeschalteten Zustand;

Fig. 2 einen Schnitt durch die hydrodynamische Bremse im ausgeschalteten Zustand und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2.

In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, bedeutet 1 das Strömungshin­ dernis, welches in Form eines elastischen Ringes ausgebil­ det ist, der mit einer Vorspannung versehen ist, welche ihn nach außen, d. h. in seine radiale äußere Endstellung, be­ aufschlagt, in der er also an der Außenwand des Gehäuses 2 anliegt. Dieser mit einer Vielzahl von Schlitzen versehene, elastische Ring 1 ist dabei axial durch das Gehäuse 2 und radial durch den Stator 3 der hydrodynamischen Bremse ge­ führt. Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, ist er win­ kelförmig ausgestaltet, wobei der in Radialrichtung gesehen außen liegende Winkelabschnitt in einem entsprechend einge­ arbeiteten Leerraum im Gehäuse 2 angeordnet ist.

Erfindungsgemäß besteht nun das Stellelement zur Ver­ änderung des Innendurchmessers des elastischen Ringes 1 aus einem entlang seines Umfangs verlaufenden, ihn über den gesamten Umfang umgebenden Zugseil 4 in Form einer Draht­ schlaufe, welche vorteilhafterweise in eine entlang des Umfangs eingearbeitete (zeichnerisch nicht dargestellte) Nut eingreift. Das eine Ende 7 des Zugseiles 4 ist dabei mit dem Gehäuse 2 verbunden, d. h. an diesem festgelegt und das andere Ende 8 des Zugseiles 4 ist mit einem hydraulisch ansteuerbaren Kolben 5 verbunden. Der Kolben 5 ist ferner mit einer Feder 6 verbunden, die ihn in einer Richtung be­ aufschlagt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich die hydrody­ namische Bremse in ihrem eingeschalteten Zustand, d. h. im Bremsbetrieb. Dabei wird der Kolben 5 von einem Hydraulik­ fluid beaufschlagt und verschiebt sich damit gegen die Wir­ kung der Feder 6, wobei durch entsprechende Mitnahme des an ihm festgelegten Endes 8 des Zugseiles 4 das Strömungshin­ dernis 1 entspannt wird und dabei seine radiale äußere End­ stellung einnimmt.

In Fig. 2 befindet sich die hydrodynamische Bremse in ihrem ausgeschalteten Zustand, d. h. im Leerlauf, so daß das Strömungshindernis in den Torusraum eingreift, um uner­ wünschte Leerlaufverluste zu vermeiden. Der hydraulisch ansteuerbare Kolben 5 nimmt dabei die in Fig. 2 links ein­ gezeichnete Stellung ein, aufgrund der durch die Feder 6 auf ihn ausgeübten Federkraft. Durch Mitnahme des an ihm festgelegten Endes 8 des Strömungshindernisses 1 wird eine Zugkraft auf das Strömungshindernis ausgeübt, die in gleichmäßiger Stärke sich über ihren gesamten Außenumfang verteilt. Damit nimmt aber das Strömungshindernis in Form des elastischen Ringes die radial innere Endstellung ein mit dem verkleinerten Durchmesser, so daß an allen Stellen des Umfangs der gleiche Ringabschnitt in den Torusraum ragt. Es ist klar, daß das Zugseil in Form einer Draht­ schlaufe den elastischen Ring gleichmäßig zusammenzieht, bis er am Stator 3 anliegt. Damit ragt er aber in optimaler Weise in den Strömungsbereich, so daß die Zirkulation von Luft unterbrochen und damit die Verlustleistung entspre­ chend reduziert wird.

In beiden Endstellungen des elastischen Ringes nimmt dieser seine ideale Kreisform an, und zwar zum einen durch die ihm inne wohnende Vorspannung und zum anderen durch das ihn gleichförmig umgebende Zugseil, so daß ein einwandfrei­ es Arbeiten in allen Betriebsstellungen gewährleistet ist.

Bezugszeichenliste

1

Strömungshindernis

2

Gehäuse

3

Stator

4

Zugseil

5

Kolben

6

Feder

7

Zugseilende

8

Zugseilende

Claims (4)

1. Hydrodynamische Bremse, bei der ein ortsveränderli­ ches Strömungshindernis zur Verhinderung von Ventilations­ verlusten zwischen Rotor und Stator angeordnet ist, das bei Leerlauf der Bremse im Bereich des Außendurchmessers beider Torusräume als ringartige Trennwand wirkt und dabei radial in den gemeinsamen Torus raum ragt und das bei Bremsbetrieb hinter die äußere Toruskontur zurückgezogen ist, wobei das Strömungshindernis von einem Stellelement beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement aus einem langgestreckten, das Strömungshin­ dernis (1) entlang seines Außenumfangs umgebenden Zug­ seil (4) besteht, dessen eines Ende (7) am Gehäuse (2) der hydrodynamischen Bremse festgelegt ist und aus einem Hy­ draulikkolben (5) besteht, an dem das andere Ende (8) des Zugseils (4) festgelegt ist.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil (4) ein Drahtseil ist.

3. Hydrodynamische Bremse nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil (4) in einer im Strömungshindernis (1) eingear­ beiteten Nut eingelegt ist.

4. Hydrodynamische Bremse nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkolben (5) mit einer Feder (6) versehen ist.