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Kennwort: Automatisce Blendensegmente Hydrodynamische Bremse mit Venti
lationsblende Die Errindung betrifft eine hydrodynamische Bremse mit einem während
des Bremsens mit Flüssigkeit und während der Bremspausen mit Luft gefüllten Arbeitsraum
und mit einem zur Vermeidung einer Lurtzirkulation im Arbeitsraum vom Außenumfang
her in den in einer achssenkrechten Ebene liegenden Schaufelradspalt in den Bremspausen
einrückbaren blendenartigen Strmungshindernis, das aus mehreren in Umfangsrichtung
sich aneinanderreihenden, bogenförmigen Blendensegmenten besteht, die in einem konzentrisch
um den Arbeitsraum der Bremse nerum angeordneten Blenden- und Austrittsringraum
angeordnet und im Bremsgehäuse ortsbeweglich gelagert sind.
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Platz- und Gewichtsbedarf sowie die Ansprechzeit von Bremsen stellen
öCters, insbesondere ftir die Ausführung von Fahrzeugbremsen, sehr wichtige Punkte
dar.
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Es hat sich herausgestellt, daß bereits recht kleinflächige Strömungshindernlsse,
die vom Außenumfang des Arbeitsraumes radial in ihn hineinragen, schon eine beträchtliche
Verminderung der Ventilationsverluste bringen. So können z.B. Blenden, die nur 15
% der Fläche des Arbeitsraumes abdecken, bereits 90 % der auftretenden Verluste
beseitigen.
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Weiterhin wurde festgestellt, daß sich vor Ausbildung einer toroidalkreisenden
Arbeitsströmung, auch nur in einer dünnen, wandnahen Lage, zunächst der Austrittsringraum
auffüllt, wobei die Flüssigkeitsströmung etwa in tangentialer Richtung verläuft.
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Diese beiden Erkenntnisse wurden zur Ausbildung einer hydrodynamischen
Bremse eingangs erwähnter Bauart bereits bei der DT-OS 1 942 475 angewandt. Bei
dieser Vorrichtung wird Jedem Blendensegment
eine dieses in den
Schaufelradspalt hineinbewegende Feder zugeordnet, und an jedem Segment ist eine
axial sich in den Austrittsringraum erstreckende Auftriebsflosse angebracht. Damit
alle Blendensegmente gleichzeitig aus dem Schaurelradspalt herausgezogen werden,
sind die Segmente an einem gemeinsamen Verstellring angelenkt, der über Schwenkzapfen
und Schwenkhebel außerhalb des Bremsgehäuses angeordnet ist.
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Da die Anstrdmung etwa tangential erfolgt, die Auftriebstiossen Jedoch,
um die Blendensegmente aus dem Arbeitsraum zu æchwenken, eine Auftriebskraft in
radialer Richtung erzeugen müssen und außerdem die Flossen nur in dem Bereich an
den Blendensegmenten angebracht sein können, der stets im Austrittsringraum verbleibt,
muß der Austrittsringraum in radialer Richtung entsprechend bemessen sein. Dies
bedeutet somit, daß eine Bremse mit Blendensegmenten einen relativ großen Außendurctmesser
aufweist, was zu Einbauschwierigkeiten der Bremse selbst führen kann.
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Fin weiterer erheblicher Nachteil ist darin zu sehen, daß eine aufwendige
Abdichtung des Bremsgehäuses erforderlich ist, da die Schwenkbolzen, an denen die
Blendensegmente befestigt sind, Jeweils zur Verbindung mit dem Verstellring durch
das Bremagehäuse geführt werden müssen. Weiterhin ist diese Vorrichtung aufwendig
im Aufbau und damit auch verhaltnismlßlg störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Bremse
der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, bei der sich gegenüber der bekannten
Bauart ein geringer Außendurchmesser der Bremse ergibt und bei der keine Abdichtschwierigkeiten
bestehen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß im Austrittsring; raum
ein mit an eich bekannten Prallf lassen versehener, zur Bremsachse konzentrischer
Verstellring vorgesehen ist, mit dem die Blendensegmente verdrehfest, aber in radialer
Richtung ganz oder teilweise frei verschiebbar verbunden sind, und daß im Bremsgehäuse
und in den Blendensegmenten Führungsmittel zum radialen Vofichieben der Blendensegmente
bei Verdrehen des Verstellringes vorgesehen sind.
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Dadurch, daß der VerstllrIng, an dem die Einzelblendensegemente gemeinsam
befestigt sind, mit Prallflossen versehen ist, wird unter Ausnutzung der Tangentialdurchströmung
des Austrittsringraumes durch die Arbeitsflüssigkeit sichergestellt, daß alle Blendensegmente
rechtzeitig und vor allem auch sicher aus dem Arbeitsraum geschwenkt werden. Durch
die Anzahl der Prallflossen und - in weiterer Ausgestaltung der Erfindung - ihre
Ausbildung als radlal verlaufende Rippen ist die Anströmfläche für die Flüssigkeit
wesentlich größer.
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Der Außendurchmesser der Bremse kann deshalb klein gehalten werden.
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In weiterer Auagestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Herstellen
einer drehfesten Verbindung zwischen dem Verstellring und den Blendensegmenten das
eine dieser Elemente mit öffnungen und das andere Element mit in diese eingreifenden
Stiften versehen ist.Damit wird in einracher Weise eine Mitnahme der Blendensegmente
durch den Verstellring in Umfangsrichtung erreicht.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß als Füllrungsmittel
im Bremsgchäuse und in den Blendensegmenten in einem dieser in beiden Elemente axiale
Stifte vorgesehen sind, die um anderen dieser Elemente vorgesehene, gegen die Umfangsrichtung
geneigte Schlitze eingreifen. Durch diese Maßnahme läßt sich das Ein- und Ausschwenken
der Blendensegmente einfach und präzise durchfüiren.
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Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die oeffnungen als radial
sich erstreckende Führungsschltze ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Öffnungen
als Führungsschlitze hesitzen die Blendensegmente damit die Möglichkeit, in radialer
und in Umfangsrichtung bewegt zu werden, womit die Fläche, die die Blendensegmente
in dem Arbeitsraum überdecken, größer ist. Dies bewirkt eine weItere Verminderun
der Ventilationsverluste.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Federkraft
durch wenigstens eine Feder, die zwIschen das Bremsgehäuse und einem an dem Verstellring
befindlichen Nocken gespannt ist, erzeugbar ist. Durch diese Anordnung der Feder
wird nach dem Abziehen der Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum der Werstellring wieder
in UmSangsrichtung zurückbewegt, wodurch die Blendensegmente automatisch in den
Arbeitsraum eingeschwenkt werden. Erforderlichenfalls können auch mehrere derartige
Federn am Umfang angeordnet sein.
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Nachfolgend sind Ausführiungsbeispiels der Erfindung beschrieben aus
denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.
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Es zeigen: Fig. 1 eine axiale Ansicht in eine geöffnete Bremse, Fig.
2 einen radialen Querschnitt II-II durch die Bremse nach-Fig. 1, Fig. 3 einen radialen
Querschnitt III-III durch die Bremse nach Fig. 1, Fig. 4 eine axiale Ansicht in
eine geöffnete Bremse in anderer Ausführungsart, Fig. 5 einen radialen Querschnitt
V-V durch die Bremse nach Fig. 4, Fig. 6 einen radialen Querschnitt VI-VI der Bremse
nach Fig. 4 Fig. 7 einen radialen Querschnitt VII-VII der Bremse nach Fig. 5 (ausschnittsweise).
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Gemäß den Figuren 1 bis 3 ist der mit 1 bezeichnete Rotor auf der
abzubremsenden Welle 2 aufgekeilt. Den Rotor 1 umgibt das auf der Welle 2 in Lagern
5 gelagerte stillstehende Bremsgehause, das Statorgehäuse 4. Der Rotor 1 und der
Stator 4 weisen je einen Kranz von Schaufeln 5 bzw. 6 auf. Zwischen den beiden Schaurelkränzen
bildet sich der in einer achssenkrechten Ebene liegende Schaufelradspalt 7 aus.
Die Arbeitsflüssigkeit strömt über den Anschluß 8 in den Arbeitsraum. Die erwLrmte
Arbeitsflüssigkeit tritt über einen Austrittsringraurn 9 aus und wird in einen nicht
dargestellten Kühler geleitet und von dort aus wieder zurück in den Bremsenarbeitsraum.
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In den Bremspausen wird die Zufuhr der ArbeitsflUssiiceit abgestellt.
Aufgrund der Pump;zirkung des Rotors entleert sich die Bremse und füllt sich in
gleichem Ma3e entsprechend mit Luft auf, wodurch aufgrund der Luftzirkulation eine
Verlustleistung ontsteht. Zur Verringerung dieser Verlustleistung werden.nun am
Umfang verteilte Blendensegmente 10 vorgesenen. Die einzelnen Blendensegnente 10
sind mit Stiften 11 versehen, die in Bohrungerl lla des Verstellringes 12 gesteckt
sind. Der Verstellring 12 befindet sich im Austrittsringraum 9 und ist mit einem
Kranz von Prallflossen, in Form von radialen Rippen 15 versehen (Figur 75.
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An dem Verstellring 12 ist ein Nocken 14 angebracht, der in einer
Aussparung 1» des Statorgehäuse 4 liegt. Zwischen dem Nocken 14 und einer Anschlagfläche
16 der Aussparung 15 ist eine Feder 17 gespannt. Der Verstellring 12 ist um die
Strecke 18 in Umfangsrichtung verdrehbar. Die einzelnen Blendensegmente
sind
weiterhin über Bolzen 19 mit dem Statorgehäuse verbunden. Die Bolzen 19 gleiten
dabei in Schlitzen 20 der Blendensegmente 10.
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Die Arbeitsweise ist nun folgende: Vor Beginn des Füllvorgange befinden
sich die Blendensegmente 10 in der eingeschwenkten Stellung. Während des Füllvorganges
sammelt sich die durch Öffnungen 21 übertretende Arbeitsflüssigkeit in dem über
dem Rotor 1 angeordneterl Austrittsringsraum 9> ohne daß sich vorher im Arbeitsraum
ein Ölkreislauf einstellt. Es ist dabei gleichgültig, ob die Arbeitsflüssigkeit
durch den Rotor 1 oder Stator 4 in den Kreislauf gelangt. Die rotierenden Schaufeln
5 am Umfang des Rotors 1 beschleunigen die Arbeitsflüssigkeit auf große Geschwindigkeit
und verdrehen verursacljt diese; den otaudruck auf den mit Prailfiossen 15 versehenen
Vrsteliring 12, diesen über den Nocken 14 entgegen der Spannung der Feder 17. Die
Blendensegmente 10 werden durch die Stifte 11 bewegt, leiten über den feststehenden
Bolzen 19 des Statorgehäuses 4 und schwenken somit; aus dem Arbeitsraum. In Fig.
1 ist diese Stellung gestrichelt eingezeichnet.
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Das Ausführung-sbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 ist im wesentlichen
von gleichem Aufbau. Die Blendensegmente 10' sind wiederum durch Stifte 11' mit
dem Verstellring 12' und durch Bolzen 19' mit dem Statorgehäuse 4' verbunden. Die
Stifte 11' sind in diesem Falle Jedoch in Führungsschlitze 22 der Blendensegrnente
10' geführt. Die Blendensegmente 10' sind weiterhin zusätzlich in Bolzen 23 gelagert,
die gleichfalls am Statorgehause 4t feststehend angebracht sind und die in an den
Blendensegmenten 10' angebrachte Schlitze 24 eingreifen. Damit sind die Blendensegmente
auf einer Kreisbahn sysmmetrisch angeordnet. Während des Füllvorganges werden die
Blendensegmente 10' schräg radial nach außen auf eine Kreisbahn größeren Durchmessers
bewegt. Dieser Betriebszustand ist in Figur 4 gestrichelt eingezeichnet. Die Verdrehung
des Verstellringes 12' wird wiederum durch den sich in der Aussparung 15' berindlichen
Nocken 14' und die Feder 17' bewirkt.