DE2606430A1 - Hydrodynamische bremse - Google Patents

Description

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ZAHNRAOi¹ABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft

Priedrichshafen

Hydrodynamische Bremse

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse mit einer kreisrunden oder leicht elliptischen Toruskontur, deren Rotor- und Statorschaufeln gegenüber der Achsrichtung mit der Vorderkante in Bewegungsrichtung nach vorn schräggestellt sind und eine von der Vorderkante aus zunehmende Wandstärke aufweisen.

Eine solche hydrodynamische Bremse geht beispielsweise aus der DT-PS 1 625 836 hervor. Diese Bremse enthält Schaufeln, deren Vorderkanten zur Erhöhung der spezifischen Leistungsaufnahme messerartig angeschärft sind. Hierbei bleibt die druckseitige Schaufelfläche unverändert eben, während auf der anderen Schaufelflanke ein angeschärfter Abschnitt des Schaufelprofils mit einer stumpfwinkligen Kante in einen planparallelen Profilabschnitt übergeht. Durch die messerartige Anschärfung werden zwar sehr hohe Bremsmomente erAkte 5325 709835/0057

reicht, jedoch sind die Herstellkosten einer solchen hydrodynamischen Bremse sehr hoch, nicht zuletzt deshalb, weil die messerscharfen Kanten nicht oder nur mit sehr großem Aufwand bei der Gußform im Gußverfahren fertig erzeugt werden können. Auch die übrige Form der Schaufeln- ist für das Gußverfahren nicht ideal, weil das Gießmodell für ein derartiges Schaufelrad nicht einteilig ausgeführt v/erden kann.

Außer den sehr hohen Herstellkosten für ein solches Schaufelrad, die ein wesentlicher Nachteil des Gußverfahrens mit einem mehrteiligen Gießmodell sind, ergeben sich außerdem, am fertigen Schaufelrad Nahtstellen, die die hydrodynamischen Eigenschaften verschlechtern bzw. es ist unmöglich, eine saubere Ausrundung der übergänge der Schaufeln in die Toruswandung zu erreichen.

Es sind zwar Schaufelradformen bekannt, bei denen das Gießmodell im Bereich der Schaufeln ungeteilt ausgebildet werden kann. Dies sind aber im allgemeinen Schaufelräder mit senkrecht zur ümfangsrichtung ausgerichteten Schaufeln, die nur vergleichsweise niedrige spezifische Leistungswerte erreichen. Eine Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften von Pumpenrädern für hydraulische Bremsen durch schräg angestellte Schaufeln war bisher stets mit erhöhtem Herstellaufwand verbunden.

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Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine hydrodynamische Bremse der eingangs erwähnten Art zu schaffen, deren Schaufelräder unter Beibehaltung einer hohen spezifischen Leistungsübertragung einfacher im Gußverfahren herstellbar sind, wobei deren Formgebung auch Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften zuläßt, z. B. eine Steigerung der Pumpwirkung der Bremse, um das Strömungsmittel in einem Kühlkreislauf schneller zirkulieren zu lassen. Diese Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Bremse mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Durch das im ganzen keilförmige Schaufelprofil - ohne einen Abschnitt mit parallelen Schaufelflanken - ist es möglich, das Gießmodell im Bereich der Schaufeln einteilig auszubilden, weil nun eine Schraubenbahnfuhrung angewendet werden kann. Die Steigung der Schraubenbahnfuhrung richtet sich dabei nach der Steigung der Profil-Mittellinie, bezogen auf den mittleren Torus-Durchmesser. Obwohl die Steigung der Profil-Mittellinie im äußeren und inneren Bereich der Schaufel hiervon infolge der ebenen Schaufelflanken abweicht, ergibt das keilförmige Schaufelprofil stets einen ausreichenden Schrägungswinkel für die Trennung von Form und Gießmodell, selbst wenn noch ein gewisser Verschleiß der Schraubenbahnfuhrung und weitere Einflüsse eingerechnet werden. Obwohl

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die Schaufel-Vorderkanten mit Rücksicht auf spanlose Herstellung gerundet sind, ergeben sich vergleichbar hohe Bremsmomente wie bei zugeschärften Schaufelkanten.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Ansprüchen 2 und 3 sind konkrete Angaben für das Schaufelprofil und die Schrägstellung der Schaufeln angegeben, mit denen sich die besten Bremsmomente unter Wahrung einer einfachen Herstellbarkeit erzielen lassen. In Anspruch 4 und 5 sind Maßnahmen angegeben, mit denen ohne Erhöhung der Herstellungskosten bei nahezu unveränderter Bremswirkung die Pumpwirkung des Retarders erhöht werden kann. Dies kann bei hydraulischen Bremsen mit einem durch die Pumpwirkung des Retarders in Umlauf gehaltenen Kühlkreislauf zur Steigerung der Wärmeabfuhr von Bedeutung sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 6 schematisch erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil eines Schaufelrades - Rotor oder Stator - einer hydrodynamischen Bremse, in Achsrichtung gesehen,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II

in Fig. 1 zur Darstellung des Schaufelprofils,

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Pig. 3 einen Teil eines Rotor-Schaufelrades einer anderen hydrodynamischen Bremse mit radial geneigten Schaufel-Vorderkanten, in Achsrichtung gesehen,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Teil eines Stator-Schaufelrades, zugeordnet zum Rotor-Schaufelrad nach Fig. 3 und 4, ebenfalls mit radial geneigten Schaufel-Vorderkanten und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI - VI in Fig. 5.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Schaufelrad ist als Rotor-Schaufelrad Bestandteil einer mit einem torusförmigen Arbeitsraum versehenen hydrodynamischen Bremse. Die Schaufelanordnung des nicht dargestellten Stator-Schaufelrades stimmt mit der Anordnung nach Fig. 1 und 2 nahezu vollkommen überein. Der Pfeil A in Fig. 1 bezeichnet die Drehrichtung des Rotor-Schaufelrades.

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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schaufeln 11 dieses Rotor-Schaufelrades schräg gegen die Umfangsrichtung geneigt sind. Die Toruskontur der hydrodynamischen Bremse ist kreisrund bzw. leicht elliptisch.

Das in Fig. 2 erkennbare Profil der Schaufeln 11 ist über die ganze Schaufeltiefe keilförmig gestaltet mit ebenen Flanken 12 und 13, die einen Keilwinkel β einschließen, der im Bereich von 15 ° bis 20 ° liegt. Die Vorderkante 14 ist mit einem kleineren Radius R abgerundet, der im Bereich von 1,5 % bis 4 % des Durchmessers der Toruskontur liegt. Hat der Torusquerschnitt beispielsweise einen Durchmesser von 30 mm, so wäre ein Radius von etwa 0,8 mm zweckmäßig. Ein solcher Radius läßt noch ohne weiteres eine spanlose Herstellung des Schaufelprofils ohne Nachbearbeitung zu.

Aufgrund des keilförmigen Schaufelprofils ist die Druckflanke 12 in einem geringeren Winkel zur Achsrichtung als die andere Flanke -13 geneigt. Als ein günstiger Winkel OC der Druckflanke 12 zur Achsrichtung hat sich ein Wert von 35 bis 45 erwiesen.

In Fig. 3 bis 6 sind Schaufelräder einer anderen hydrodynamischen Bremse dargestellt, bei denen die Schaufel-

gegenütaer der radialen Richtung Vorderkanten zusätzlich I geneigt sind. Ein Neigungs-

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winkel γ von 10 ° bis 30 ° an den Vorderkanten der Schaufeln des in Fig. 3 und 4 dargestellten Rotor-Schaufelrades hat sich als vorteilhaft herausgestellt, weil die Pumpwirkung des Retarders hiermit wesentlich zunimmt und das Bremsmoment bzw. die spezifische Bremswirkung dadurch nur in geringem Maße abnimmt. Die Richtung der Neigung ist abhängig von der Drehrichtung des Rotors - in Fig. 3 durch Pfeil B bezeichnet -

gewählt, und zwar so, daß der radial innenliegende Abschnitt Schaufelkante
der/gegenüber dem radial außenliegenden Abschnitt 23 in

Richtung der Rotordrehrichtung (Pfeil B) versetzt ist.

Wird die radiale Neigung nur an den Schaufelkanten des Rotor-Schaufelrades vorgenommen, während das Stator-Schaufelrad radial gerichtete Schaufelkanten erhält, so ist die Steigerung der Pumpwirkung der Bremse mit einem leichten Rückgang der spezifischen Bremsleistung verbunden.

Es ist jedoch ohne weiteres möglich, entsprechend Fig. 5 und 6 auch die Vorderkanten der Stator-Schaufeln radial zu neigen, siehe Stator-Schaufelrad 24 mit Winkel (f in Fig. 5. Damit werden die Bremsmomente etwa so groß wie bei Schaufelrädern mit rein radial gerichteten Schaufelkanten. Die erhöhte Pumpwirkung der Bremse wie im vorhergehenden Beispiel bleibt dabei weitgehend erhalten. Der Winkel <f der radialen Neigung der Schaufelkanten des Stator-

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Schaufelrades wird dabei ebenso wie beim Rotor-Schaufelrad zwischen 10 ° und 30 ° gewählt. Die Richtung der Neigung ist ebenfalls so, daß der radial innenliegende Abschnitt 26 der Vorderkanten gegenüber dem radial außenliegenden Abschnitt 27 in Umfangsrichtung in Richtung der Rotordrehung versetzt ist.

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Claims (1)

1. entansprüche

   Π.) Hydrodynamische Bremse mit einer kreisrunden oder leicht elliptischen Toruskontur, deren Rotor- und Statorschaufeln gegenüber der Achsrichtung mit der Vorderkante in Bewegungsrichtung nach vorn schräggestellt sind und eine von der Vorderkante aus zunehmende Wandstärke aufweisen, dadurch gekennzeichnet,, daß die Schaufeln (11) im Profil keilförmig mit gerundeter Vorderkante (14) und mit im wesentlichen ebenen Flanken (12, 13) gestaltet sind, so daß sich die keilförmige Ausbildung über die gesamte Schaufelfläche erstreckt.

   2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Flanken (12, 13) des keilförmigen Schaufelprofils eingeschlossene Winkel (ß) zwischen 15 und 20 und der Radius (R) der gerundeten Vorderkante 1,5 % bis 4 % des Durchmessers der Torusquerschnittsflache beträgt.

   3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (OC) der Schrägstellung der Schaufeln (11) gegenüber der Achsrichtung, bezogen auf die Druckflanken (12) der Schaufeln, zwischen 35 ° und 45 beträgt.

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   4. Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel-Vorderkanten (21) des Rotor-Schaufelrades (20) zusätzlich in einem Winkelbereich von 10 bis 30 ° radial geneigt sind und die Richtung der Neigung so gewählt ist, daß der radial innenliegende Abschnitt (22) der Vorderkanten gegenüber dem radial außenliegenden Abschnitt (23) in Richtung der Rotorbewegung (Pfeil B in Fig. 3) versetzt ist.

   5. Hydrodynamische Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Schaufel-Vorderkanten (25) des Stator-Schaufelrades - (24) in einem Winkelbereich von 10 bis 30 radial geneigt sind und die Richtung der Neigung einen Versatz des radial innenliegenden Abschnittes (26) gegenüber dem radial außenliegenden Abschnitt (27) in Richtung der Rotorbewegung {Pfeil C in Fig. 5) ergibt.

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