DE6926604U

DE6926604U - Hydrodynamische bremse mit ventilationsblende

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Publication number: DE6926604U
Application number: DE6926604U
Authority: DE
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1969-07-05
Filing date: 1969-07-05
Publication date: 1970-10-15

Description

ap/A 29^6 Voith Getriebe KG/

Kennwort: "Multisegment-Schwenkblende" Heidenheim (Brenz)

Hydrodynamische Bremse mit Ventilationsblende

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse mit einem . i

j während des Bremsens mit Flüssigkeit und während der Bremspausen ; mit Luft gefüllten Arbeitsraum und mit einem vom Außenumfang her in den in einer achssenkrechten Ebene liegenden Schaufelradspalt

in den Breraspausen einschwenkbaren biendenartigen Strömungs- '

hindernis zur Vermeidung von Luftzirkulation im Arbeitsraum der i

Bremse. Bei einer bekannten Bremse dieser Art (DPS 1 144 317) f

bestehen die einschiebbaren Stromungshindernisse aus zwei sieh je : über den halben Umfang erstreckenden, sichelförmigen* an der breitesten Stelle die radiale Tiefe des Arbeitsraumes der Bremse aufweisenden, parallelverschiebbaren Schiebern. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß der Platzbedarf in radialer Richtung sehr groß und demgemäß das Gehäuse auch recht schwer ist und daß die zu bewegenden Massen und die zu überbrückenden Wege ebenfalls sehr groß sind, woraus hohe Ansprechzeiten der Bremse resultieren, da vor dem Einschießen der Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum die Schieber vollständig ausgerückt sein müssen. Diese beiden Gesichtspunkte, nämlich Platz- und Gewichtsbedarf sowie Ansprechzeit der Bremse sind bei Fahrzeugbremsen äußerst schwerwiegend.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu überwinden und eine Bremsenkonstruktion der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der radiale Platzbedarf und damit auch das Gewicht der Bremse gering sind und ihre Ansprechzeit klein sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das blendenartige Strömungshindernis aus mehreren in ausgerückter Stellung in Umfangs-

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richtung sich wenigstens angenähert lückenlos aneinanderreihenden bogenförmigen Blendenringsegmenten besteht, die in einem konzentrisch um den Arbeitsraum der Bremse herum angeordneten Blendenringraum angeordnet und im Bremsengehäuse schwenk- oder radialverschiebbar gelagert sowie mit einem Verstellring gekuppelt sind, und ferner dadurch, daß die radiale Abmessung der Blendenringsegmente und des Blendenringrauraes und demgemäß der radiale Verschiebe- oder Schwenkweg der Blendenringsegmente derart begrenzt sindj, daß ein mögliehst geringer Anteil des in der Schaufelrad-Spaltebene gemessenen Arbeitsraumquersehnittes von außen her von den Blendensegmenten überdeckt wird, vorzugsweise aber wenigstens 15-25^.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß entgegen früheren Annahmen schon recht kleinflächige Strömungshindernisse, die vom Außenumfang des Arbeitsraum s radial in ihn hineinragen, eine beträchtliche Verminderung der Ventilationsverluste bringen. Schon Blenden, die nur z.B. I556 der Querschnittsfläche des Arbeitsraumes an der Stelle des Schaufelradspaltes (d3s Arbeitsraumquersehnittes) aufweisen, vermögen bereits 90# der auftretenden Verluste zu beseitigen (vergl. Fig. 10). Ferner wurde festgestellt, daß die Form der Blende oder ihrer Innenkc ;ur keinen sehr wesentlichen Einfluß hat, sondern daß es - wie gesagt - in erster Linie auf die Flächen- ! größe, die durch die*Blende überdeckt wird, ankommt,

Eine betriebssichere Ausführungsform dieser Strömungsbremse be-

! steht darin,daß die Segmente verdrehfest auf einem Schwenkzapfen be-

f festigt sind, der durch ein in der Wand des Bremsengehäuses ange-

■ ordnetes Schwenklager hindurchgeführt ist und an der Außenseite

I' einen verdrehfest daran befestigten radialstehenden, mit einem

Verstellring gelenkig verbundenen Hebel trägt.

Eine andere, besonders "einfache Bremsenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß Jedes der Segmente drehbar auf einem im Bremsenge '-iäuse feststehenden Schwenkbolzen gelagert ist und außerdem jeweils selbe; einen in einen Verstellring eingreifenden Stehbolzen aufweist und daß der Verstellr-ing mit seinem Innen- und Außen-Ψ

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durchmesser wenigstens annähernd so groß wie der aus dem Arbeltsraum ausgeschwenkte, in Segmente unterteilte Blendenring ausgebildet und axial unmittelbar neben diesem drehbar gelagert 1st und daß der Verstellring eine der Anzahl der Blendenringsegmente entsprechende Anzahl und entsprechend der Lage der Stehbolzen am Umfang verteilte, schräg zur Umfangsrichtung angeordnete und mit den Stehbolzen als Kulisse und Oleitstein zusammenarbeitende Langlöcher aufweist.

Der Verstellring kann zweckmäßigerweise hydraulisch durch einen tangential zur Umfangsrichtung des Verstellringfis liegenden Zylinder mit darin beweglichem Kolben verstellt werden, wobei die Kolbenstange mittelbar oder unmittelbar formschlüssig mit dem Verstellring verbunden wird.

Bei gleicher radialer Bauhöhe der Schwenkblendeneinrichtung kann der Uberdeckungsgrad und damit die Wirkung der Ventilationsblenden noch dadurch gesteigert oder bei gleicher Wirkung ihre radiale Bauhöhe vermindert werden, daß die Segmente fliegend auf dem Schwenkzapfen gelagert werden und jedes zweite von ihnen in der Länge größer als der Abstand der Schwenkpunkte benachbarter Segmente gemacht wird und daß der Schaufelradspalt auf den Platzbedarf der sinschvierücbaren einander UberlanDenden Segmente vergrößert ist.

Weitere ähnliche Maßnahmen, die auf eine Verbesserung der Ventilationsbeseitigung unter Beibehaltung der geringen radialen Bauhöhe abzielen, sind weiter unten beschrieben.

Es ist darüber hinaus konstruktiv besonders einfach und ^weckmäßig, die Austrittsspirale der Strömungsbremse und den Blendenringraum zu vereinigen.

Die Erfindung ist an Hand von einigen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Es »eigen:

Fig. 1 und 2 Je einen radial geführten Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Bremse mit unterschiedlichem Blenden-Segment-Schwenk« antrieb,

Pig· 3 eine Antriebsausführung für die Bremsen nach Fig. 1 bzw. 2. und

Fig. 4 und 5 eine axiale Ansicht in die geöffnete Bremse; ferner zeigt die

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Bremse mit erweitertem Schaufelradspalt und in zwei Ebenen angeordneten Blendensegmenten,

Fig. 7-9 verschiedene Varianten von Blendenausführungen

mit in zwei Ebenen angeordneten Segmenten zur Erzielung einer besseren überdeckung,und

Fig. 10 in Diagrammform den Verlauf der Ventilationsverluste einer Strömungsbremse in Abhängigkeit von dem durch die Blenden radial von außen überdeckenden Flächenanteil des Arbeitsraumquer-

sctonittes.

Bei den in den Fig. 1 und 2 im Querschnitt dargestellten Strömungsbremsen 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 Statorgehäuse 4. Rotor und Stator 4 weisen je einen Kranz von Schaufeln 5 bzw. 6 auf. Zwischen den beiden sich gegenüberstehenden und zusammenarbeitenden Schaufelkränzen bildet sich der in einer achssenkrechten Ebene liegende Schaufelradspalt 9 aus. Die über den Anschluß 7 zugeführte ArbeitsflUssigkeit gelangt in den durch die Schaufelkränze gebildeten Arbeitsraum, wird darin in Pfeilrichtung im Rotor radial

nach außen unter .Arbeitsaufnahme beschleunigt und im Stator, radial nach Innen strömend, verzögert; dabei erwärmt sich die Arbeitefltieiiliit keifc nach Maßgabe der von der Welle aufgenommenen Energie» Dl« erwärmte ArbeltsflUsßigkelt tritt über den Austrittsringraum 8 und den Abfluß-Anschluß In einen nicht dargestellten Kühler und von dort wieder zurüok iii den Bremsenarbeltsraum. Soll nicht gebremst werden, so wird die Arbeitsmittelzufuhr abgestellt. Der Arbeltsraum der Bremse entleert sich auf Grund der Pumpwirkung des Rotors und füllt sich in gleichem Maße entsprechend mit Luft aus der-Um- . ..„, gebung auf. Da die Luft auch ein massebehaftetes fließfähiges Medium 1st, wirkt auch sie als Arbeitsmittel, Jedoch mit Rücksicht auf '^! die etwa 1000 mal geringere Dichte der Luft gegenüber öl in wesentlich geringerem Maß. Das bedeutet, daß auch in den Bremspausen auf Grund der sogenannten Ventilationsverluste auf die Welle 2 ein Bremsmoment ausgeübt wird und eine Verlustleistung laufend an ihr abgenommen wird. Diese Verlustleistung wird durch den Einbau von die Zirkulation verhindernden Ventilationsblenden vermindert.

Die erfinderische Konsequenz, die aus dieser Erkenntnis gezogen wurde, ist in den Figuren gezeigt. Es ist ein Wandteil 10 des Statorgehäuses in die Ebene des Schaufelradspaltes gerüokt, derart, daß dieser Wandabschnitt den Arbeitsraum ringförmig umschließt» Dieser Wandabschnitt setzt sich zum einen in einem Gehäuseflansch fort, zum anderen ist er eine der Bagrenzungswände des Austrittsringraumes 8 bzw. des mit ihm einheitlichen Blendenrlngraumes. An aehsparallel in die radialstehende Ringwand 10 gleichmKßig am Umfang verteilt angeordneten Schwenkbolzen 11 (bzw. II¹) sind bogenförmige, sich angenähert lückenlos in Umfangsrichtung aneinander

anschließende Blendensegmente 12 (bzw. 12') angeordnet. Die scliwenk» .baren Blendensegmento sind an einen gemeinsamen durch Servokraft willkürlich um ein bestimmtes Maß verdi-ehbaren Verstellring x3 bzw. I3¹ angelenkt, bei dessen Verdrehen die Segmente 12 bzw. 12¹ in den Schaufelradspalt 9 radial eingeschwenkt werden (gestrichelte Kontur der Segmente) und dann als Strömungshindernis für die im Arbeitsraum zirkulierende Luft wirken.

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Bei dem in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt»!* sind die Blendenaegraente 12 verdrehfest auf dem der Ringwand 10 gelagerten Schwenkzapfen 11 befestigt, außen verdrehfest ,Ie ein radial stehender Sehrenkhebel ί4 bunden 1st, der seinerseits formschlüssig mit dem auf einen ip Statorgehäuse 4 angegossenen Hals IJj drehbar gelagerten Verafcfcll* ring I^ in Verbindung steht, Der Verstellring wird Über dien Ktbpl 16 von der Kolbenstange 17 eines nicht dargestellten Hydraulik· cylinders bewegt«

Bei der in den Fig. 2 und 5 gezeigten Antriebevariante für die Blendensegmente 12' ist der Verstellring 1J>^% unmittelbar neben den Segmenten und auf gleicher radialer Lage drehbar gelagert. Pi·* se Lagerung kann in radialer Richtung durch die Blanken der Lang« löcher 18 und die in die Ringwand 10 eingepreßten Bolzen 11* erfolgen. In axialer Richtung ist der Verstellring 13¹ einerseits durch die benachbarten Segmente und andererseits durch den Bolzen« kopf geführt. Außer den gleichmäßig am üiafang verteilt angeordneten und genau mit dem Bolzen 11' zusamnenarbeitenden kreisbogenfönnigen Langlöchern 18 sind in dem Verstellring noch schräg zur Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher 19 vorgesehen, die mit je einem axt jedem Blendensegment vorhandenen Stehbolzen 20 zusammenwirken. Durch eine Umfangsbewegung des schrägen Langloches 19 wird der Stehbolzen

Wie in Fig. 5 gezeigt, weist der Verstellring 10* am einer Stelle des Umfangs eine von zwei Zähnen begrenzte Zahnlücke auf, der mit einem an einer tangential zum Verstellring angebrachten Kolbenstange 21 befindlichen Zahn zusammenarbeitet. Die Kolbenstange 21 wird mechanisch durch die P»der 22 in die zurückgezogene Stellung bei der die Segmente 12 aus dem Arbeitsraum herausgeschwenkt sind, geschoben. Durch Beaufschlagen des Kolbens 23 alt Druck werden die Segmente eingeschwenkt.

Wird der Schaufelradspalt auf wenigstens die doppelte Stärke der "Segmente auseinandergerückt oder sonst wenigstens berelehsweise vergrößert, so gewinnt man axial soviel Platz, um Segmentbleche in zwei unmittelbar benachbarten Ebenen anordnen zu (siehe Pig. 6). Durch diese Möglichkeit ist man z.B. in der

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die zwischen den eingeschwenkten Segmenten 12 sich bildenden sägezahnartigen Lücken durch ein an die Spitzen der Segmente 12. ange· lenktes mit ihnen mitbewegtes Segmentblech 12 abzudecken (siehe Fig. 7). Bei besonders hohen Anforderungen hinsichtlich radialer Platzeinsparung und geringen Ventilationsverlusten ist dies eine zweckmäßige Lösung.

Weitere Möglichkeiten, auch die Lücken zwischen den eingeschwenkten Segmenten noch abzudecken bestehen darin, daß die Seg-

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mente fliegend gelagert werden und jedes zweite Segment 12 wesentlich länger ausgebildet wird als die übrigen Segmente 12 (siehe Fig. 8) oder an jeden zweiten Schwenkbolzen 11 ein in entgegengesetzter Drehrichtung zeigendes Blendensegment 12 anzuordnen und dieses von der Spitze des benachbarten Segmentes über eine Lasche 30 mitbewegen zu lassen.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der radiale Platzbedarf für die Ventilationsblenden sehr gering ist, wodurch auch an Gewicht gespart wird und daß der Platzbedarf in Umfangsrichtung § gleich gering ist, d.h. man erhält rotationssymmetrische Gehäuse, was für die meisten Einbaufälle sehr von Vorteil ist. Ein weiterer Vorteil 1st, daß die Schwenk- oder Verschiebewege sowie die Massen der Blendenteile sehr gering sind und dementsprechend die Ansprech-

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Heidenheim (Brenz), den 5. Juli I969
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Claims

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ap/A 2946 Voltjh Getriebe

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1) Hydrodynamische Bremse mit einem während des Bremsens mit Flüssigkeit und während der Bremspausen mit Luft gefüllten Arbeitsraum und mit einem vom Außenurafang her in den in einer achssenkrechten Ebene liegenden Schaufelradspalt in den Bremspausen einschwenkbaren blendenartigen Strömungshindernis zur Vermeidung einer Luftzirkulation im Arbeitsraum, dadurch gekennzeichnet, daß das blendenartige Strömungshin· dernis aus mehreren in Umfangsrichtung in ausgerückter Stellung sich wenigstens angenähert lückenlos aneinanderreihende^boganförmigen Blendenringsegmenten (12,12^f) besteht, die in einem konzentrisch um den Arbeitsraum der Bremse herum angeordneten Blendenringraum angeordnet und im Bremsengehäuse (4) schwenk- oder radialverschiebbar gelagert sowie an einen Verstellring (13,13*) angekuppelt sind, und ferner dadurch, daß die radiale Abmessung der Blendenringsegmente (12,12') und ihr radialer Verschiebe- oder Schwenkweg derart begrenzt sind, daß im eingerückten Zustand ein möglichst geringer Anteil des Arbeitsraumquerschnittes vjn außen her überdeckt wild, ., vorzugsweise aber wenigstens 15-25$.

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2) Bremse nach Anspruch 1 mit schwenkbar gelagerten &Qt0$fa$ß($$^: "V T

dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1£) vepdji?e|^0öfc,-, auf einem Schwenkzapfen (11) befestigt sl&d* der durah ein in der Wand (10) des Bremsengehäuses (4) angeordnete schwenk*¹ lager hindurohgefUhrt ist und an der Außenseite des %&pt*n» : einen verdrehfest daran befestigten radialstehenden Hebel . (14) trägt, der mit einem Veretellring (1?) gelenkig verbunden JJ ist (Fig. 1,5,4 und 6).

Bremse nach Anspruch 1 mit schwenkbar gelagerten Segmenten* dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Segmente (12¹¹) drehbar auf einem im Bremsengehäuse (4) feststehenden Schwenkbolsen (13.*) gelagert ist und außerdem Jeweils selbst einen in »inen Verstell ring (iy ) eingreifenden Stehbolzen (20) aufweist und daß der Verstellring (1J3¹) mit seinem Innen- und Außendurclmesser wenigstens annähernd so groß wie der aus dem Arbeitsraum ausgeschwenkte, in Segmente unterteilte Blendenring ausgebildet und axial unmittelbar neben diesem drehbar gelagert ist und daß er eine der Anzahl der Blendenringsegmente (is* ) Anzahl und entsprechend der Lapce der Stehbolzen am Umfang verteilte, schräg zur Umfangsriefatung angeordnete und mit den Stehbolzen (20) als Kulisse und Gleitstein zusammenarbeitende Langlöcher (19) aufweist (Fig. 2 und 5).

4) Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn« zeichnet, daß der Verstellring (13,I?¹) hydraulisch durch einen tangential zur Umfangsrichtung des Vsrstellringes liegenden einen Zylinder (24) und einen axial darin beweglichen Kolben (23) aufweisenden Servomotor verstellbar ausgebildet ist, dessen

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Kolbenstange {17,21) mittelbar oder unmittelbar formschlüssig mit dem Verstellring (13*13^!) verbunden ist (Fig. 3 und 5).

5) Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis k mit einer geraden Anzahl von schwenkbar gelagerten Segmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (12,12') fliegend auf dem Schwenkzapfen (11,11') gelagert sind und die Länge Jedes zweiten Segmentes größer ist als der Abstand der Schwenkpunkte benachbarter Segmente und daß der Schaufelradspalt (9) auf den Platzbedarf der einschwenkbaren und einander überlappenden Segmente | vergrößert ist (Fig. 8 und 6).

6) Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 niit einer geraden Anzahl von schwenkbar gelagerten Segmenten, die vom Schwenkzapfen aus in die eine Drehrichtung zeigen und die alle in derselben achssenkrechten Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem zweiten Schwenkzapfen ein weiteres in die andere Drehriehtung zeigendes axial unmittelbar neben dem ersten (12) liegendes, lose auf dem Schwenkzapfen gelagertes Segment (12^V) vorgesehen ist, und daß das freie Ende dieser zusätzlichen Segmente (12^V) mit dem freien Ende des Jeweils übernächsten Segmentes aus der Grundreihe (Segmente 12) gelenkig miteinander verbunden ist (Fig. 9)·

7) Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich an jeweils zwei benachbarten Segmenten ein weiteres von den beiden benachbarten Segmenten getragenes und beim Einschwenken im wesentlichen parallel zu sich selbst mitbewegtes bogenförmiges Blendenringsegment (12 ) angelenkt 1st (Fig. 7).

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8) Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem nach Art einer Pumpenaustrittsspirale um die Schaufelräder an der Stelle des Schaufelradspaltes angeordneten,vom Bremsengehäuse begrenzten Austrittsringraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenringraum und der Austrittsringraum einen ein-» heitlichen Ringraum Dilden und eine seiner Begrenzungswänder"^ und zwar die_?an der die Blendenringsegmente drehbar befestigt sind, achssenkrecht stehend und mit der Innenseite nahezu bündig mit der Stirnseite des Statorschaufelrades angeordnet ist (Fig. 1,2 und 6).

Heidenheim (Brenz), den 3. Juli I969
Pö/RKn

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