DE2148808A1

DE2148808A1 - Hydraulische Turbobremse,insbesondere als Kraftfahrzeugbremse

Info

Publication number: DE2148808A1
Application number: DE19712148808
Authority: DE
Inventors: Assignies Jean D
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1972-04-06
Also published as: GB1349013A; JPS521466B1; FR2109231A5; CA944658A

Description

Patentanwälte O ι / ο ο η ω

Dipl.-Ing. W.Beyer Zl4ööUo

Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Strasse 18

In Sachen:

Bermes Marrel

Societe Anonyme

Rue Pierre Copel

4-2 Saint Ettienne /Frankreich

Hydraulische Turbobremse,, insbesondere als Kraftfahrzeugbremse.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Turbobremse, insbesondere als Kraftfahrzeugbremse, bestehend aus einem mit der zu bremsenden Welle verbundenen Rotor mit nach Art einer Zentrifugalpumpe ausgebildeten Schaufeln und diesen radial gegenüberstehenden Schaufeln eines Stators.

Es ist bekannt, an der Kardanwelle eines Lastkraftwagens oder Personenkraftwagens eine die Radbremsen unterstützende Verzögerungs- oder Bremseinrichtung anzuordnen, die auch als ™ Notbremse bei einem Ausfall der Radbremsen dienen kann.

Eine des öfteren verwendete Bremseinrichtung arbeitet elektrisch. Sie ist mit einem Rotor ausgestattet, der durch foucauldsche Ströme gebremst wird. Diese Bremse hat jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst muß, wenn Wechselstrom zur Anwendung kommt, das Fahrzeug mit einem Wechselstromgene- ; rator ausgerüstet werden. Außerdem müssen zusätzliche Batterien oder Accumulatoren vorgesehen sein, um über

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eine größere Kapazität zu verfügen. Schließlich ist solch eine elektrische Bremseinrichtung ein weiteres störanfälliges Teil der gesamten elektrischen Anlage des Fahrzeuges und beeinflußt somit auch deren Zuverlässigkeit.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist verschiedentlich auch schon die Verwendung von Turbobremsen vorgeschlagen worden. Bei diesen wird der Bremseffekt durch im geschlossenen Kreislauf strömendes Öl erreicht. Die bisher bekannten Turbobremsen haben jedoch noch schwerwiegende Mängel. Es muß, da sich das öl beim Bremsen des Fahrzeugs erwärmt, ein ölkühler vorgesehen sein, über den das öl geleitet wird. Da die bekannten Turbobremsen sehr schwer und sperrig sind, muß der ölkühler bei der vorgegebenen ausgeglichenen und gedrängten Bauweise der Kraftfahrzeuge in der Regel an einer von der Turbobremse entfernten Stelle installiert werden. Dann braucht man wieder Leitungsverbindungen von häufig großer Länge, um die Turbobremse mit dem ölkühler zu verbinden.

Im übrigen wird bei den bekannten Br ems einrichtungen die Turbobremse während der ungebremsten Fahrt durch einen offenen Luftstrom gekühlt. Dazu dient Umgebungsruft, die durch das Gerät geleitet wird, um danach wieder durch ein Entlüftungsrohr ausgestoßen zu werden. Einerseits ist diese Art Kühlung nicht in Einklang zu bringen mit den ständig verschärften Vorschriften zur Verhinderung von Abgasen. Andererseits findet trotz der Anordnung eines Entlüftungsrohres doch ein gewisser Verbrauch an öl statt, was dazu zwingt, in regelmäßigen Abständen den ölstand der Bremseinrichtung zu kontrollieren und gegebenenfalls öl nachzufüllen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Turbobremse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei

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welcher die geschilderten Mangel vermieden sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zwischenräume der Statorschaufeln in einen Sammelraum münden, der mit dem Luftraum eines abgeschlossenen Kühlers oberhalb eines bestimmten darin aufrechterhaltenen ölspiegels verbunden ist, während der untere Bereich des Kühlers an den . zentralen Pumpeneinlaß angeschlossen ist, wobei der Kühler und ein mit ihm zusammenwirkendes, auf der Welle sitzendes Gebläserad unmittelbar neben dem Stator angeordnet sind und mit diesem eine in sich geschlossene, kompakte Baueinheit bilden.

Damit die neu vorgeschlagene Bremseinrichtung ohne konstruktive Schwierigkeiten im Antriebsstriebsstrang eines Fahrzeugs oder einer Maschine angeordnet werden kann, ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Welle ein Wellenzwischenstück ist, welches sich durch die durch den Stator und den Kühler gebildete Baueinheit erstreckt und an beiden herausragenden Enden mit Kupplungsflanschen versehen ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein steuerbares Schließventil in der ölrückführungsleitung zwischen dem Kühler und dem Pumpeneinlaß und eine von dem Luftraum des Kühlers zum Pumpeneinlaß führende, vom Schließventil der ölrückführungsleitung unbeeinflußte, durch ein weiteres Schließventil verschließbare Luftrückführungsleitung vorgesehen. Beide Schließventile können zweckmäßiger Weise über ein gemeinsames Steuergestänge, welches im Falle einer Fahrzeugbremse beispielsweise mit dem Gaspedal zu verbinden ist, betätigbar sein. Hierbei greift das Steuergestänge bei einer in der Praxis bevorzugten Ausführung mit so viel Spiel an dem Ventilkörper des Schließventils der ölrückführungsleitung an, daß dieses Ventil erst öffnet,

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■wenn das Schließventil der Luftrückführungsleitung geschlossen ist.

Das Gebläserad kann in Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Stator und dem Kühler oder eventuell auch neben dem Kühler auf der entgegengesetzten Seite des Stators angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig· 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Baueinheit,bestehend aus einer hydraulischen Turbobremse und einem damit fest verbundenen Kühler,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung

einer Bremseinrichtung gemäß der Erfindung an der Kardanwelle eines Lastkraftwagens,

Fig. 3 einen Axialschnitt nach Linie III-III in Fig. 1, wobei die Steuerglieder der Bremse auf Bremsbetrieb eingestellt sind,

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt mit Einstellung der Steuerglieder auf ungebremsten Betrieb.

Die in der Zeichnung dargestellte Turbobremse bildet zusammen mit dem Ölkühler eine in sich geschlossene kompakte Baueinheit, wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht. Diese Einheit umfaßt ein vollständig geschlossenes Bremsengehäuse 1 und einen damit fest verbundenen, ebenfalls geschlossenen Kühler 2,

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Bremse und Kühler sind über eine obere Leitung 3 "und eine untere Leitung 4 miteinander verbunden. Zwischen beiden besteht ein freier Raum 5» wo ein Gebläserad 6 angeordnet ist. Dieses ist auf eine rotierende Welle 7 bzw. im dargestellten Ausführungsbeispiel auf ein Wellenstück 7 aufgekeilt» welches das Bremsengehäuse 1 und den Kühler 2 durchdringt. An beiden Enden sind am Wellenstück 7 Kupplungsflansche 8 bzw. 9 angebracht, die gestatten, die Bremse mit ihrem Wellenzwischenstück 7 in die Kardanwelle 10 eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Lastkraftwagens oder eines Autobusses .(Fig.2) einzuschalten.

Der Kühler 2 ist mit einer zentralen Bohrung oder öffnung 11 versehen, durch die sich die Welle 7 erstreckt. Der Kühler ist weiterhin versehen mit einem öleinfüllstutzen 12, der sich dicht verschließen läßt. Das Öl wird im Beispielsfall bis zu dem in Fig. 3 und 4 angegebenen ölspiegel 13 eingefüllt.

Abweichend von der gezeigten Ausführung könnte das Gebläserad 6 auch auf der Außenseite der Baueinheit neben dem Kühler 2 angeordnet sein.

Das Bremsengehäuse 1 wird durch drei Teile gebildet, nämlich ein erstes Gehäuseteil 14 mit einer zylindrischen Innenwand " 15» von welcher aus sich feste radiale Schaufelblätter 16 zur Mitte hin erstrecken. Zweitens einem Deckel 17, welcher einen seitlichen Abschluß des Gehäuseteils 14 bildet und drittens einer Trennwand 18, die beispielsweise aus tiefgezogenem Blech bestehen kann und an ihrem Umfang 18a zwischen dem Gehäuseteil 14 und dem Deckel 17 eingespannt ist.

Um bei dem geschilderten Gehäuseaufbau dieses zu montieren, genügt es, eine Umfangsschweißnaht 19 zu legen, die dann die Gehäuseteile 14, 17 und 18 dauerhaft fest und dicht

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miteinander verbindet·

Auf der zu bremsenden Welle 7 ist ein nach Art einer Zentrifugalpumpe ausgebildeter Rotor 20 aufgekeilt. Dieser Eotor ist mit Schaufelblättern 21 ausgebildet, welche als Besonderheit am radial äußeren Umfang parallel zur Welle 7 liegende, den festen Schaufelblättern 16 unmittelbar gegenüberstehende Flügel 22 haben.

Die Schaufelblätter 21 besitzen ein für sich bekanntes gekrümmtes Profil, welches sich auf der Vorderseite, nahe dem Deckel 17 im zentralen Bereich zu einem Pumpeneinlaß und bei den Flügeln 22 radial öffnet.

Der mittlere Bereich 18b der Trennwand 18 folgt dem Profil der Schaufelblätter 21 mit einem möglichst geringen Zwischenspalt 23- Durch die Trennwand 18 wird der Innenraum des Stators oder Bremsengehäuses 1 in zwei Kammern geteilt, nämlich erstens eine Öleinlaßkammer 24, die ständig über die Leitung 4- und Kanäle 25 "und 26 mit dem unteren Bereich des Kühlers 2 in Verbindung steht, und zweitens eine Zentrifugalpumpenkammer 27, innerhalb welcher die Rotorteile 20, 21 und 22 arbeiten.

Die Zwischenräume zwischen den festen Schaufelblättern 16 stehen über wenigstens eine seitliche öffnung 28 mit einem feststehenden Sammelraum 19 in Verbindung, welcher über einen Kanal 30 und die Leitung 3 mit dem oberen Bereich des Kühlers 2, nämlich dem dort über dem ölspiegel befindlichen Luftraum 31 kommuniziert.

Der Luftraum 31 steht außerdem ständig mit einem Kanal oder einer Leitung 32 in Verbindung, in deren Verlauf ein Schließventil in Form eines Steuerschiebers 33 eingeschaltet ist.

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Der letztere ist mit einer Verengung 34- (FiE- 3) ausgebildet, über welche eine Luftströmung zwischen den durch den Steuerschieber 33 getrennten Abschnitten der Leitung 32 ein Luftstrom stattfindet. Das Ventil befindet sich dabei in der Stellung nach Fig. 4. Bei der entgegengesetzten Ventilstellung nach Fig. 3 ist die Verengung 34 aus der Leitung 32 herausgezogen, so daß der Steuerschieber 33 die Leitung verschließt und den Luftstrom unterbricht.

Der zentrale Bereich des gekrümmten Teils 18b der Trennwand 18, welcher den Pumpeneinlaß umgibt, bildet einen ringförmigen Ventilsitz 35 (Fig. 3)· Gegen diesen Sitz kann sich ein nabenförmiger, axial steuerbarer Ventilkörper 36 dicht anlegen. Die zusammenwirkenden Sitzflächen dieses Schließventils für die ölzuführung am Pumpeneinlaß sind konisch.

Die Leitung 32 mündet in einer festen öffnung 42 in einer zentralen, festen Nabe 43, auf welcher der Ventilkörper 36 verschieblich sitzt. Der letztere verschließt die öffnung 42 nicht, so daß diese ständig zum Rotor 20, 21 hin geöffnet ist.

Zwischen der Rückseite des Ventilkörpers 36 und dem Deckel 17 ist eine Tellerfeder 37 eingespannt. Diese hat die Tendenz, den Ventilkörper 36 in der geschlossenen Stellung zu halten, nämlich in Anlage am Sitz 35 (Fig. 4). Um den Ventilkörper 36 in die Offenstellung zu verschieben, muß also die Tellerfeder 37 zusammengedrückt werden. Dies geschieht in bekannter Weise durch ein von außen betätigbares Steuergestänge mit einer Schaltgabel 39, die mit Fingern an den Gabelenden in eine Ringnut 38 des Ventilkörpers 36 eingreift. Allerdings besteht in diesem Fall eine Besonderheit: Die Schaltgabel 39 hat gegenüber der Ringnut 38 ein beachtliches axiales Spiel 40. Die Schaltgabel 39 ist am äußeren Ende mit dem Steuerschieber 33 verbunden. Dessen Steuerbewegung findet gegen die Wirkung

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einer Druckfeder 41 (Fig. 4) statt, welche das Bestreben hat, den Steuerschieber 33 in die Stellung nach J¹Ig. 4 zu schieben, in welcher die Verengung 34- den Luftstrom durch die Leitung freigibt, während die Schaltgabel 39 den Ventilkörper 36 so weit freigibt, daß dieser unter der Wirkung der Tellerfeder 37 gegen den festen Sitz 35 gedrückt wird.

Das am Steuerschieber 33 ansetzende Steuergestänge ist vorzugsweise mit dem Gaspedal des Lastkraftwagens oder Autobusses verbunden.

Die beschriebene Bremseinrichtung funktioniert wie folgt:

Wahrend des normalen Fährbetriebs des Kraftfahrzeuges, während also die Welle 7 nicht gebremst werden soll, nimmt der Steuerschieber 33 die Stellung nach Fig. 4 ein. Dabei unterbricht das Schließventil mit dem Ventilkörper 36 den ölkreislauf, indem es die Verbindung zwischen den Kammern 24 und 27 trennt. Gleichzeitig ist der Luftkreislauf über die Leitung 32"~ge- '■ öffnet. Unter diesen Bedingungen saugt der zentrifugal wirkende Rotor 20, 21 Luft aus der öffnung 42 an und drückt diese ohne merkliche Bremsung zwischen die festen Schaufelblätter 16, von wo die Luft über die öffnung 28 und die Kanäle bzw. Leitungen 29, 30 und 3 in den Luftraum 31 des Kühlers 2 gelangt. Von dort wird die Luft wiederum über die Leitung 32 und die öffnung 42 zum Rotor hin angesaugt. Auf diese Weise wird, wenn das Fahrzeug ungebremst fährt, der Innenraum durch einen Kühlluftstrom, der in sich geschlossen ist, gekühlt. Es sollte bemerkt werden, daß es kein Entlüftungsrohr od.dgl. gibt, d.h. es wird in keiner Weise die Umgebungsluft verunreinigt, und es ist auch kein Ölverlust zu befürchten.

Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringern soll, also die Welle 7 gebremst werden soll, verschiebt man den Steuer-

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schieber 33 in Richtung des in Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles 44. Indem dabei zunächst die Verengung 34'gegenüber der Leitung 32 verschoben wird, findet eine Unterbrechung des Kühl-r luftkreislaufs statt. Hierbei bewegt sich auch schon die Schaltgabel 39 nach hinten, wegen des axialen Spiels 40 nimmt sie {jedoch am Anfang noch nicht den Ventilkörper 36 mit, der also in Schließstellung und Anlage an seinem Sitz 35 bleibt. Erst wenn der Luftkreislauf bereits unterbrochen, ist, stößt die Schaltgabel 39 an den hinteren Rand der Umfangsnut (Fig. 3) und zieht den Ventilkörper 36 entgegen der Wirkung der Tellerfeder 37 in die Offenstellung. Dadurch wird eine Verbindung zwischen den beiden ölkammern 24 und 27 herge- ( stellt. Das durch den Rotor 20 angesaugte öl in der Kammer wird zwischen die Schaufelblätter 21, 22 und 16 gedrückt, wodurch auf die Welle 7 die gewünschte Bremswirkung ausgeübt wird. Die Bremsenergie führt zu einer Erwärmung des Öls, welches durch die öffnung 28, den Kanal 30 und die Leitung 3 in den Luftraum 31 des Kühlers 2 gepumpt wird. Dort sinkt das Öl allmählich von oben nach unten herab und kühlt sich dabei ab. Schließlich gelangt es wieder in die Rückleitung 4 und über die Kanäle 25 und 26 in die Kammer 24, von wo es erneut dem Pumpeneinlaß zugeführt wird. Es ist ersichtlich, daß auch der ölkreislauf vollständig in sich geschlossen ist, ohne daß verdampftes öl nach außen ent- _Λ weichen kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Turbobremse, insbesondere als Kraftfahrzeugbremse, bestehend aus einem mit der zu bremsenden Welle verbundenen Rotor mit nach Art einer Zentrifugalpumpe ausgebildeten Schaufeln und diesen radial gegenüberstehenden Schaufeln eines Stators, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenräume der Statorschaufeln (16) in einem Sammelraum (29) münden, der mit dem Luftraum (31) eines abgeschlossenen Kühlers (2) oberhalb eines bestimmten darin aufrecht erhaltenen Ölspiegels (13) verbunden ist, während der untere Bereich des Kühlers (2) an den zentralen Pumpeneinlaß (35) angeschlossen ist,>wobei der Kühler (2) und ein mit ihm zusammenwirkendes, auf der Welle (7) sitzendes Gebläserad (6) unmittelbar neben dem Stator (1) angeordnet sind und mit diesem eine in sich geschlossene kompakte Baueinheit bilden.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Welle (7) ein Wellenzwischenstück ist, welches sich durch die durch den Stator (1) und den Kühler (2) gebildete Baueinheit erstreckt und an beiden herausragenden Enden mit Kupplungsflanschen versehen ist.

3. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (7) ein Wellenendstück ist, welches nur einseitig aus der durch den Stator (1) und den Kühler (2) gebildeten Baueinheit herausragt und an diesem Ende mit einem Kupplungsflansch versehen ist.

4·. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein steuerbares Schließventil (35»36)

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in der ölrückführungsleitung (4·, 25, 26, 24·) zwischen dem Kühler (2) und dem Pumpeneinlaß (35)·

5. Bremse nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Schließventil (35» 36) durch einen zur Welle (7) konzentrischen Sitz (35) am Pumpeneinlaß und einem damit zusammenwirkenden, axial verschieblichen Ventilkörper (36) gebildet ist.

6. Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von dem Luftraum (31) des Kühlers (2) zum Pumpeneinlaß (35) führende,

vom Schließventil (35» 36) der ölrückführungsleitung (4, 25» '

26, 24-) unbeeinflußte, durch ein weiteres Schließventil (33» 34-) verschließbare Luftrückführungsleitung (32).

7. Bremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Schließventil (33, 34·) der Luftrückführungsleitung (32) durch eine Feder (41) in Öffnungsrichtung und das Schließventil (35» 36) der Clrückführungsleitung (4-, 25, 26, 24-) durch eine Feder (37) in Schließrichtung vorbelastet ist.

8. Bremse nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Schließventile (35» 36 und ä 33» 3*0 über ein gemeinsames Steuergestänge (33» 39) in jeweils entgegengesetzter Richtung betätigbar sind.

9. Bremse nach Anspruch 8, dadurch gekenn*· zeichnet , daß das Steuergestänge (33» 39) an dem Ventilkörper (36) des Schließventils (35, 36) der ölrückführungsleitung (4-, 25» 26, 24·) mit so viel Spiel angreift, daß dieses Ventil erst öffnet, wenn das Schließventil (33» der Luftrückführungsleitung (32) geschlossen ist·

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10. Bremse nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet , daß das Steuergestänge (33» 39) mit dem Gaspedal eines Kraftfahrzeuges verbunden ist.

11. Bremse nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die^ Luftrückführungsleitung (32) am Pumpeneinlaß (35) in einer stationären, die Welle konzentrisch umgebenden Nabe (4-3) mündet, auf welcher der Ventilkörper (36) des Schließventils (35, 36) der ölrückführungsleitung (4, 25, 26, 24) geführt ist.

12. Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden -Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der öl- und der Luftkreislauf nach außen vollständig dicht abgeschlossen sind.

13· Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläserad (6) zwischen dem Stator (1) und dem Kühler (2) angeordnet ist.

Bremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläserad (6) neben dem Kühler (2) auf der entgegengesetzten Seite des Stators (1) angeordnet ist.

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