DE3545658A1 - Hydrodynamische bremse fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremskupplung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Strömungsbremsen (Retarder) kommen im allgemeinen in zwei ver­ schiedenen Ausführungen zur Anwendung. Entweder ist die Strö­ mungsbremse in einem hydrodynamischen Getriebe integriert, d.h. in den schon existierenden Strömungsmittelkreislauf, im allge­ meinen Öl, des Turbogetriebes angeschlossen, oder sie wird als autarke Funktionseinheit an das Gehäuse eines beliebigen Ge­ triebes angeflanscht oder separat in der Antriebsanlage ange­ ordnet. Während bei einer in einem Turbogetriebe integrierten Bremse der Aufwand relativ gering sein kann, aber eben nur in Verbindung mit einem derartigen Getriebe möglich ist, ist der Aufwand für eine an ein mechanisches Getriebe anflanschbare oder separat in der Antriebsanlage angeordneten Bremse relativ groß und erfordert entsprechend hohe Kosten. So muß z.B. eine Umkonstruktion des Getriebegehäuses vorgenommen werden, weil das Sekundärteil der Bremse, das als Gehäuse den Primärteil umgibt, an dem Getriebegehäuse angeflanscht wird. Aus diesem Grunde müssen entsprechende Befestigungsschrauben und Flansche vorgesehen sein. Ein nachträglicher Einbau ist deshalb prak­ tisch kaum möglich. Die Ölzufuhr und die Ölabfuhr aus dem Ar­ beitsraum erfolgte bei den Bremsen nach dem Stand der Technik außenseitig über das das Primärteil umgebende Sekundärteil (Stator).

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei Beibehaltung als autarke Einheit, wie bei einer anbaubaren Bremse, relativ einfach aufgebaut ist und im Bedarfsfalle auch nachträglich in ein Fahrzeug einbaubar sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Dadurch, daß das Sekundärteil das Primärteil nicht mehr gehäu­ seartig umgibt und am Getriebegehäuse angeflanscht wird, son­ dern sich separat über eine Drehmomentstütze abstützt, kann jede Getriebeart für den Anbau der erfindungsgemäßen Bremse verwendet werden, und zwar ohne daß irgendwelche Änderungen notwendig sind. Ermöglicht wird dies dadurch, daß nunmehr er­ findungsgemäß die Ölzufuhrleitung und die Ölabfuhrleitung im inneren Bereich, also möglichst nahe zur Drehachse, über die Drehmomentstütze erfolgt.

Da die Abtriebswelle eines Getriebes wegen der hohen Abtriebs­ momente beim Anfahren eine starke Lagerung besitzt, ist die erfindungsgemäße fliegende Lagerung der Bremse ohne weiteres möglich. Es ist lediglich erforderlich, daß die Gelenkwelle bzw. die Achsantriebswelle entsprechend um die Baulänge der Bremse gekürzt wird.

Normalerweise wird der Durchschnittsfachmann annehmen, daß eine derartige Bremse nur ungenügend entleert werden kann, da bei dieser Anbauweise das Primärteil frei rotieren muß und nicht von einem Gehäuse umgeben ist. Durch die erfindungsgemäße Ölzu­ führung und Ölabführung in Verbindung mit dem Schöpfrohr wird jedoch eine genügende Füllung und Entleerung erreicht. Da das Drehmoment eine hohe Strömungsgeschwindigkeit als Ringströmung im Profil erzeugt, können nämlich die Auslaßöffnungen am Innen­ profildurchmesser angeordnet werden, und zwar dergestalt, daß sowohl der Kreisringfliehkraftdruck als auch der Strömungsge­ schwindigkeitsdruck wirksam werden. Restölmengen werden dabei über das Schöpfrohr abgeführt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremse besteht da­ rin, daß sie relativ klein und mit geringem Gewicht herstellbar ist.

Die Ölzufuhrleitung kann von der Drehmomentstütze aus über ei­ nen Ringraum durch ein oder mehrere Bohrungen in der Nabe des Primärteiles verlaufen.

Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Primärteil eine Ölleitung angeordnet ist, die im äußeren Bereich des Arbeitsraumes endet und deren Ein­ laßöffnung in den Arbeitsraum wenigstens annähernd radial nach innen führt, wobei über ein Einschaltglied im ausgeschalteten Zustand der Bremse die Ölleitung von Öl durchströmbar ist.

Zur Verringerung der Luftverlustleistung im ausgeschalteten Zustand der Bremse werden die verschiedensten Maßnahmen getrof­ fen. So verwendet man hierzu sogenannte Ventilationsblenden, die die Luftverluste leistungsstark reduzieren. Diese mechani­ schen Blenden sind jedoch relativ aufwendig und teuer und kön­ nen auch Anlaß für mechanische Störungen sein.

Erfindungsgemäß wird nun zur Reduzierung der Luftverlustlei­ stung eine sogenannte Ölblende verwendet. Über die Ölleitung wird als Blendenöl getrennt Öl zugeführt und strömt im rotie­ renden Gehäuse, d.h. im Primärteil, bis zum Außendurchmesser des Profiles. Der hierbei entstehende Fliehkraftdruck bewirkt, daß nun ein Ölstrahl radial nach innen über die Einlaßöffnung und rotierend knapp vor den Schaufeln des Stators geführt wer­ den kann. Dabei ist von Bedeutung, daß der von außen eintreten­ de Ölstrahl in Rotation versetzt wird und einen Ölschirm zur Verhinderung von Luftventilationsverlusten bildet, wobei das bereits genannte Schöpfrohr am Stator wiederum in der Lage ist, dieses Öl, nachdem es wieder den äußeren Durchmesser des Ar­ beitsraumes erreicht hat, abzuführen. Von Bedeutung ist auch, daß für die Funktion dieser Ölblende der Ölstrahl nur relativ wenig vom äußeren Durchmesser des Profiles bzw. Arbeitsraumes nach innen gehen muß, da ja die fünfte Potenz des Durchmessers in dessen Wirkung eingeht. Dies bedeutet, der Ölstrahl muß zu seiner Wirksamkeit nicht besonders tief in den Arbeitsraum ein­ tauchen.

Da die Luftventilationsleistung mit der dritten Potenz der Drehzahl steigt, entsteht z.B. bei halber Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges nur 1/8 der Luftventilationsleistung gegenüber Höchstgeschwindigkeit. Dies bedeutet, daß die Zuführung von Öl als Blendenöl über die Ölleitung nur etwa ab der halben Höchst­ geschwindigkeit erforderlich ist und daß der erforderliche Ein­ spritzdruck durch die Rotation des Primärteiles selbst erzeugt wird. Für die Ölzuführung ist ein sehr kleiner Druck ausrei­ chend (Druckbehälter).

Erfindungsgemäß kann dabei die Ölblende durch ein Einschalt­ glied, z.B. ein Fliehkraftventil, im Primärteil der Bremse ge­ steuert werden.

Damit die Bremse möglichst leichtgewichtig wird, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Beschaufelung des Primärteiles und des Sekundärteiles als selbständige Einbauteile mit dünner Blechbeschaufelung ausge­ bildet sind. Eine derartige Blechbeschaufelung kann z.B. im Tauchverfahren hart gelötet sein. Bekanntlich bewirken dünne Blechschaufeln eine vielfach höhere Leistungsaufnahme gegenüber gegossenen Schaufeln. Dabei können die Blechschaufeln auch eine kleine Krümmung gegen den Flüssigkeitsdruck (Drehmoment) auf­ weisen, so daß an den radialen Enden der Beschaufelung Druck- anstelle von Zugbeanspruchungen entstehen. Dies ist das Festig­ keitsprinzip der Eierschale auf Druck.

Da die Bremse nur einen möglichst geringen Aufwand darstellen soll, wird in erfindungsgemäßer Weiterbildung auf eine Ölpumpe verzichtet. Statt dessen verwendet man nach dem Windkesselprin­ zip einen Druckölbehälter für den Ölkreislauf, der vom Fahrzeug aus mit Druck versehbar ist.

Von Vorteil ist es auch, wenn in oder an der Drehmomentstütze ein Leckölbehälter angeordnet ist. Während längerer Betriebs­ zeit sammelt sich Lecköl an. Zur Entleerung des Leckölbehälters ist dieser über ein Rückschlagventil mit dem Druckbehälter ver­ bunden, wobei über eine Luftdruckquelle der Leckölbehälter un­ ter Druck setzbar ist und damit das Lecköl in den Druckölbehäl­ ter drückt. Der Luftverbrauch hierfür ist sehr gering. Der Luftverbrauch im Druckölbehälter ist praktisch Null, da auch das am Stator befestigte Schöpfrohr mit Öl immer etwas Luft mitreißt und damit den Druckölbehälter aufpumpt. Bei steigendem Luftdruck kann nach geraumer Zeit ein Druckhalteventil am Druckölbehälter den maximalen Druck auf, z.B. 1,0 bar begren­ zen.

Ein weiterer Vorteil des Leckölbehälters liegt darin, daß er gleichzeitig als Entlüftungsbehälter für den Arbeitsraum und das Restöl dient. Wenn Drucköl in den Arbeitsraum zum Bremsen eingeleitet wird, muß die Luft gleichzeitig abgeleitet werden. Die Entleerung des Arbeitsraumes erfolgt über die erfindungsge­ mäße im inneren Bereich angeordnete Ölabfuhrleitung problemlos. Da das Öl im Arbeitsraum unter Druck steht, gelangt es unter diesem Überdruck in den Druckölbehälter. Erst am Schluß der Entleerung des Arbeitsraumes, wenn der Druck im Druckölbehälter höher ist als der im Arbeitsraum, wird das Restöl in den Leck­ ölbehälter geleitet.

Da für die erfindungsgemäße Bremse eine sichere Abdichtung nach außen erforderlich ist, wird man geschlossene Dichtringe ver­ wenden, die nur Öltropfen Durchtritt gestatten, welche zum Leckölbehälter abgeführt werden. Im Abdichtungsbereich zwischen Primärteil und Sekundärteil kann hierzu auch ein zweites Schöpfrohr zur Ableitung von Lecköl angeordnet sein, das das Lecköl ebenfalls zum Leckölbehälter entleert.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Halbschnitt durch die erfindungsgemäße Bremse,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Ölkreislaufes.

Grundsätzlich ist die Bremse von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die erfindungsgemäß genannten Teile näher eingegangen wird.

Die Bremse weist ein rotierendes Primärteil 1 auf, das auf sei­ ner Eingangsseite 2 mit der Getriebeausgangswelle 3 des Fahr­ zeuges und das auf der Ausgangsseite 4 mit der Achsantriebswel­ le bzw. Gelenkwelle des Fahrzeuges verbunden ist. Wie ersicht­ lich, ist das Primärteil 1 und damit auch die Bremse fliegend gelagert, wobei das Sekundärteil 5 der Bremse nicht wie beim Stand der Technik das Primärteil gehäuseartig umgibt. Das Se­ kundärteil 5 stützt sich vielmehr über eine Drehmomentstütze 6 an einem nicht dargestellten Teil des Fahrzeuges bzw. des Rah­ mens des Fahrzeuges ab. Die Drehmomentstütze 6 kann dabei an beliebiger Stelle mit dem Rahmen des Fahrzeuges verbunden wer­ den. Hierzu sind keine besonderen Einbaumaßnahmen erforderlich, vielmehr kann eine Befestigung mit einfachen Mitteln erreicht werden.

Der Arbeitsraum 7 wird von einer Blechbeschaufelung 8 im Pri­ märteil und im Sekundärteil gebildet, wobei die Blechbeschaufe­ lung 8 als separate Einheit eingesetzt ist. Die Schaufeln kön­ nen dabei auch eine kleine Krümmung gegen den Flüssigkeitsdruck aufweisen (nicht dargestellt in dieser Ebene).

Die Ölzufuhr über die Drehmomentstütze 6 von dem Sekundärteil 5 zu dem Primärteil 1 erfolgt über einen Ringraum 9 zwischen dem Sekundärteil 5 und der Nabe 10 des Primärteiles. Über Querboh­ rungen 11 gelangt das Öl in das Innere der Nabe 10, von wo aus es über weitere Bohrungen 12 von innen her in den Arbeitsraum 7 gelangt.

Die Ölabfuhr erfolgt über eine Ölabfuhrleitung 13 vom inneren Bereich des Arbeitsraumes 7 aus von dem Sekundärteil 5 in die Drehmomentstütze 6. Über ein im Sekundärteil 5, auch Stator genannt, befestigtes Schöpfrohr 14, dessen Einlauföffnung 15 im äußeren Bereich des Profiles liegt, wird Restöl abgeführt.

Zur Abdichtung zwischen Primärteil 1 und Sekundärteil 5 dienen geschlossene Dichtringe 16, wobei dazwischen ein weiteres Schöpfrohr 17 zur Ableitung von Lecköl angeordnet sein kann.

Eine Ölleitung 18 im Primärteil 1 dient zur Zuführung von Öl, sogenanntem Blendenöl, im ausgeschalteten Zustand, wodurch die Luftverlustleistung reduziert wird. Die Ölleitung 18 besteht aus einem Ringraum 19, durch den das Blendenöl vom Sekundärteil 5 zu der Nabe 10 des Primärteiles 1 gelangt, einer Querbohrung 20, einem Axialrohr 21, das im Inneren der Nabe 10 befestigt ist, einer weiteren Querbohrung 22 und einem nicht näher dargestellten Kanal 23 (in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt), an dessen Ende eine Einlaßöffnung 24 angeordnet ist, welche in nahezu radialer Richtung in den Spalt des Arbeitsraumes 7 zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil führt. Ein weiterer wichtiger Nebeneffekt dieser Ölblende ist eine Art Rückkühlung des Öles im ausgeschalteten Zustand der Bremse, da ein dauernder Kreis­ lauf stattfindet.

In der Fig. 2 ist der Ölkreislauf im Prinzip dargestellt. In der Ölabfuhrleitung 13 befindet sich ein Regelventil 25 und ein Wärmetauscher 26. Der Wärmetauscher kann in der Drehmoment­ stütze oder im Rahmen des Fahrzeuges angeordnet sein. Nach Durchgang des Öles durch den Wärmetauscher 26 gelangt es in einen Druckbehälter 27. Von dem Druckbehälter 27 aus führt die Leitung 12 wieder zurück zu dem Arbeitsraum 7. Ein Einschalt­ ventil 28 gibt dabei die Leitung frei.

Über eine Leckölleitung 29 erfolgt die Entlüftung bzw. die Ab­ leitung von Lecköl und Restöl zu einem Leckölbehälter 30.

Zur gelegentlichen Entleerung des Leckölbehälters 30 ist dieser über eine Leitung 31 mit dem Druckbehälter 27 verbunden. Über eine Leitung 32 kann der Leckölbehälter 30 entsprechend mit Luftdruck versorgt werden, so daß das sich in ihm befindliche Lecköl in den Druckbehälter gedrückt wird. Die Leitung 32 er­ hält den Luftdruck vom Fahrzeug selbst, wobei über ein Schalt­ ventil 33 auch durch eine Leitung 34 der Druckbehälter 27 ent­ sprechend mit Luftdruck versorgbar ist. Der Druckbehälter 27 und der Leckölbehälter 30 können sich in der Drehmomentstütze befinden. Selbstverständlich können sie auch an beliebiger Stelle am oder unter dem Fahrzeugrahmen angeordnet sein.

Der Leckölbehälter 30 steht normalerweise unter Atmosphären­ druck, damit er sich frei entlüften kann. Lediglich zu dessen Entleerung wird er durch die Leitung 32 unter Druck gesetzt, wonach das Lecköl in den Behälter 27 gedrückt wird.

Die Ölleitung 18 für das Blendenöl ist in der Fig. 2 nicht dar­ gestellt. In der Ölleitung 18 kann sich im rotierenden Teil, d.h. im Primärteil 1, ein Fliehkraftventil 35 (siehe Fig. 1) befinden, das erst ab einer bestimmten Drehzahl die Zufuhr von Blendenöl in den Spalt des Arbeitsraumes 7 freigibt.

Claims (10)

1. Hydrodynamische Bremse für ein Fahrzeug mit einem Primärteil (1), das auf seiner Eingangsseite (2) mit der Getriebeaus­ gangswelle (3) des Fahrzeuges und auf der Ausgangsseite (4) mit der Achsantriebswelle des Fahrzeuges verbunden ist, und mit einem feststehenden Sekundärteil (5), wobei Primärteil (1) und Sekundärteil (5) unter Bildung eines Arbeitsraumes (7) mit Ölzufuhrleitungen (12) und Ölabfuhrleitungen (13) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Sekundär­ teil (5) über eine Drehmomentstütze (6) an dem Rahmen des Fahrzeuges oder einem mit dem Rahmen verbundenen Teil ab­ stützt, und daß die Ölzuführleitung (12) und die Ölabführlei­ tung (13) durch die Drehmomentstütze (6) über den inneren Bereich des Primärteiles (1) bzw. Sekundärteiles (5) führen, wobei in dem Sekundärteil (5) zur Abführung von Restöl im radialen äußeren Bereich des Arbeitsraumes (7) ein Schöpfrohr (14) angeordnet ist.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ölzufuhrleitung (12) von der Drehmomentstütze (6) über einen Ringraum (9) durch ein oder mehrere Bohrungen (11) in der Nabe (10) des Primärteiles verläuft.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Primärteil (1) eine Ölleitung (18) ange­ ordnet ist, die im äußeren Bereich des Arbeitsraumes (7) en­ det und deren Einlaßöffnung (24) in den Arbeitsraum (7) wenigstens annähernd radial nach innen führt, wobei über ein Einschaltglied (35) im ausgeschalteten Zustand der Bremse die Ölleitung (18) von Öl durchströmbar ist.

4. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einschaltglied ein im Primärteil (1) angeordne­ tes Fliehkraftventil (35) ist.

5. Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beschaufelung des Primärteiles (1) und des Sekundärteiles (5) als selbständige Einbauteile mit dünner Blechbeschaufelung (8) ausgebildet ist.

6. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blechschaufeln leicht gekrümmt gegen die Drehmo­ mentrichtung ausgebildet sind.

7. Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß für den Ölkreislauf ein Druckbehäl­ ter (27) vorgesehen ist, welcher vom Fahrzeug aus mit Druck versehbar ist.

8. Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in oder an der Drehmomentstütze (6) ein Leckölbehälter (30) angeordnet ist.

9. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leckölbehälter (30) über eine Leitung (31) mit dem Druckbehälter (27) verbunden ist, wobei über eine Luftdruckquelle der Leckölbehälter (30) unter Druck setzbar ist.

10. Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abdichtung zwischen dem Primärteil (1) und dem Sekundärteil (5) ein zweites Schöpfrohr (17) zur Ableitung von Lecköl angeordnet ist.