DE8529980U1

DE8529980U1 - Hydrodynamische Bremse

Info

Publication number: DE8529980U1
Application number: DE19858529980
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1985-10-23
Filing date: 1985-10-23
Publication date: 1986-02-06

Description

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Hydrodynamische Bremse

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse, vorzugsweise zum Einbau in Fahrzeuge* nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

x- Eine solche Bremse ist bekannt aus der DE-AS 1 480 318. Diese ^ Bremse weist ein Statorschaufelrad auf, welches nach Lösen ei- ü ner Bremse und Betätigung eines Umkehrgetriebes in gegensinnige Rotation versetzt werden kann. Das Ziex ist dabei, auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten noch eine ausreichende Bremskraft zu entwickeln. Die Leistungsanforderungen an Strömungsbremsen für Fahrzeuge sind jedoch so hoch, daß die in der bekannten Bremse offenbarten Maßnahmen nicht ausreichen zur Schaffung einer Strömungsbremse mit besonders hoher Bremsleistung, mit kleinen Abmessungen und darüberhinaus gleichwertiger Funktion in beiden Drehrichtungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsbremse der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß diese bei gleichem oder kleinerem Bauvolumen eine höhere Bremsleistung entwickelt und ferner mit gleicher Charakteristik in beiden Drehrjchtungen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die beiden Schaufelräder, nämlich das Primär- und das Sekundärschaufelrad, sind mit zwei getrennten Schaufelkränzen ausgerüstet. Dadurch werden zwei getrennte Arbeitskreisläufe gebildet. Beide Arbeitskreisläufe weisen Schaufeln mit für sich allein bekannter schräger Schaufelrichtung auf, wobei jedoch die Schaufeln, bezogen auf die Bremsendrehachse, in beiden Arbeitskreisläufen entgegengesetzt ge-

richtet sind. Ih den beiden Arbeitskreisläufen stehen sich jeweils "spießende" und "schleppende" Schaufeln paarweise gegenüber. Die schräge Beschaufelung hat die Eigenart, nur in einer bevorzugten Dfehrichtung ein hohes Bremsmoment zu entwickeln. Die Kombination dieser schrägen Beschaufelung mit einer Anordnung von zwei gegensinnig beschaufelten Arbeitskreisläufen in einer Bremsenanordnung, die sowohl mit stehendem als auch gegensinnig antreibbarem Sekundärschaufelrad ausgerüstet ist, bietet den Vorteil sehr hoher Bremsmomente bis in kleine Geschwindigkeitsbereiche, dazu noch in beiden Drehrichtungen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht gemäß Anspruch 2 darin, daß die Sch'aufelkränze beider Schaufelräder, wie aus der DE-AS 1 600 191 für sich allein bekannt, axial nebeneinander angeordnet sind. Ferner besteht gemäß Anspruch 3 die Möglichkeit, die Arbeitskreisläufe auf verschiedenem Durchmesser radial nebeneinander anzuordnen, wobei der eine Arbeitskreislauf für die eine Drehriohtung den anderen Arbeitskreislauf für die andere Drehrichtung vollständig ringförmig umgibt, wobei die Arbeitskreisläufe des Primärschaufelrades denen des Sekundärschaufelrades wenigstens annähernd in einer Achsnormalebene gegenüberstehen, wie für sich allein aus der DE-OS 23 08 741 bekannt. Eine weitere Möglichkeit besteht gemäß Anspruch 4 darin, die beiden Arbeitskreisläufe ineinander anzuordnen, wobei die Arbeitskreisläufe unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen. Dabei entsteht ein zentraler Kernkreislauf, den ein zweiter im Querschnitt ringförmiger Arbeitskreislauf allseitig umschließt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 5 bis 7 angegeben und umfassen vorteilhafte Ausbildung des Umkehrgetriebes und der Betriebsweise.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispieie der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine hydrodynamische Bremse mit axial nebeneinander

angeordneten Arbeitskreisläufen; Figur 2 eine hydrodynamische Bremse mit radial nebeneinander

angeordneten Arbeitskreisläufen; Figur 3 eine hydrodynamische Bremse mit zentral ineinander

angeordneten Arbeitskreisläufen; Figur 4 eine schematische Darstellung der Beschaufelung des Arbeitskreislaufes gemäß Figur 3.

Die in Figur 1 dargestellte Strömungsbremse umfaßt eine Antriebswelle 1 mit einem darauf drehfest angeordneten Primärräd 2 und einem Sekundärrad 5. Das Primärrad 2 weist zwei Schaufelkränze 3 und 4 auf, die mit der Rückseite aneinanderstoßen. Das Sekundärrad 5 weist ebenfalls zwei Schaufelkränze 6 und 7 auf, welche sich beidseitig an die Schaufelkränze 3 und 4 des Pimärrades anschließen. Die Schaufelkränze 3 und 7 sowie 4 und 6 bilden jeweils einen Arbeitskreislauf, wobei der eine Arbeitskreislauf in der einen, der andere Arbeitskreislauf in der anderen Umfangsrichtung orientierte schräge Beschaufelung aufweist. Das Sekundärrad 5 ist drehbar gelagert und mittels einer ersten Festhalcebrernse 8 mit dem Bremsengehäuse 9 drehfest kuppelbar. Es steht ferner über eine zentrale Welle 10 mit einem Umkehrgetriebe 11 in Drehverbindung. Dieses Umkehrgetriebe ist im vorliegenden Beispiel als Planetengetriebe ausgebildet. Es kann jedoch auch als Stirnrädergetriebe ausgebildet sein. Es weist ein Hohlrad 13, Planetenräder 14 und ein Sonnenrad 15 auf, wobei die Betätigung über eine zweite Festhaltebremse 12 erfolgt, welche auf den Planetenträger 16 wirkt. Diese zweite Festhaltebremse kann wie auch die erste Festhaltebremse 8 als Scheiben-, Band- oder Lammellenbremse ausgebildet sein.

Mit dieser Anordnung ist folgende Betriebsweise möglich·: Vor dem Abbremsen des Fahrzeugs aus hoher Fahrgeschwindigkeit ist die erste Festhaltebremse 8 betätigt, die zweite Festhaltebremse 12 gelöst. Zum Einschalten der Bremse werden die beiden Ar-

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beitskreisläufe 4, 6 und 3, 7 mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Das Sekundärschaufelrad 5 steht dabei still. Die Regelung der entwickelten Bremskraft erfolgt in bekannter Weise durch Steigerung der Füllung bis zum Maximalwert. Zur Entwicklung genügender Bremskraft auch bei kleinerer Geschwindigkeit wird nunmehr die erste Festhaltebremse 8 gelöst und gleichzeitig die zweite Festhaltebremse 12 betätigt, wodurch das Sekundärrad 5 über das Umkehrgetriebe 11 eine der Antriebswelle entgegengesetzte Drehrichtung erfährt. Dies bewirkt die Entwicklung einer hohen Bremskraft in einem Bereich, in dem eine Bremse mit feststehendem Sekundärrad ein parabolisch abnehmendes Bremsmoment entwickelt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen der Figur 1 dadurch, daß die beiden von den Primärschaufelkränzen 3a und 4a bzw. den Sekundärschäufelradkränzen 6a, 7a gebildeten Arbeitskreisläufe radial übereinander angeordnet sind. Diese Bauausführung dürfte in Betracht kommen, wenn der axiale Bauraum begrenzt ist und stattdessen eine Strömungsbremse mit größerem Außendurchmesser untergebracht werden kann. Die Anordnung der FesthPltebremsen 8 und 12 sowie des Umkehrgetriebes 11 entspricht derjenigen nach Figur 1.

Die Besonderheit der Ausführungsform nach Figur 3 besteht darin, daß die beiden Beschaufelungen jedes Schaufelrades ineinander angeordnet sind. Es entsteht dadurch ein aus den Schaufelkränzen 3b und 7b gebildeter Kernkreislauf, der umgeben ist von einem Ringkreislauf, gebildet aus den Schaufelkränzen 4b und 6b. Die Schaufelkränze bzw. Arbeitskreisläufe sind durch eine Trennwand voneinander getrennt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die hydrodynamische Bremse eine besonders kompakte Bauform erhält. Die Anordnung der Festhaltebremsen 8 und 12 sowie des Umkehrgetriebes 11 entspricht wiederum derjenigen nach Figur 1.

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In Figur 4 ist die Beschaufelung des Primär- bzw. des Sekundärrades gemäß der Ausführung nach Figur 3 im Zylinderschnitt dargestellt. Man erkennt das Primärschaufelrad 1 mit den Sctiaufelkränzen 3b und 4b, die unterschiedliche Beschaufelungsrichtung aufweisen, sowie das Sekundärschaufelrad 2 mit den Schaufelkränzen ob und 7b, welche ebenfalls entgegengesetzt geschrägt sind. Es ist ferner gut zu erkennen, daß in jeder Drehrichtung jeweils ein Schaufelpaar 3b bzw. 7b oder 4b bzw. 6b in "spießender" bzw. "schleppender" Stellung einander gegenüberstehen.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß zum Betrieb der Strömungsbremse beide Arbeitskreisläufe stets gemeinsam gefüllt werden. Somit entwickelt jeweils einer der beiden Kreisläufe cein optimales Bremsmoment, während der andere Kreislauf aufgrund der schleppenden Anordnung der Schaufeln ein reduziertes Bremsmoment entwickelt. Stets ist aber in beiden Drehrichtungen die Summe der Bremsmomente aus beiden Arbeitskreisläufen dieselbe. Ferner können die Durchmesserverhältnisse di/da des kleineren bzw. Di/Da des größeren Arbeitskreislaufes so gewählt werden, daß in beiden Drehrichtungen dasselbe Bremsmoment entwickelt wird.

Es versteht sich ferner von selbst, daß die Strömungsbremse gemäß der Erfindung mit Einrichtungen versehen werden kann zur Vermeidung bzw. Verkleinerung von Luftventilationsverlusten im ausgeschalteten Zustand. Wird im ausgeschalteten Zustand die Festhaltebremse 8 gelöst, so rotiert das Sekundärrad 5 mit geringem Schlupf im Drehsinn des Primärrades, so daß nur eine geringe Verlustleistung entsteht.

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Claims

»e lite ie ■ ■■ ■ a Gebrauchsmusteranmeldung G 85:29\9.80.& J G 4232 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Gegenlaufstator II" Heidenheim Schutzansprüche

1. Hydrodynamische Bremse mit einem beschaufeitern Primärrad, und einem beschaufelten Sekundärrad, die miteinander einen Arbeitsraum bilden, wobei das Sekundärschaufelrad drehbar gelagert und durch ein Umkehrgetriebe in gegenläufige Drehung versetzbar und mit einer Haltebremse mit dem feststehenden Gehäuse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) beide Schaufelräder (2, 5) je zwei Schaufelkränze (3, 4, 6, 7) aufweisen, die gemeinsam zwsi Arbeitsräume bilden;

b) beide Schaufelkränze (3, 4, 6, 7) jedes Schaufelrades (2, 5) eine schräge Beschaufelung aufweisen, wobei die Beschaufelung des einen Schaufelkranzes (3, 6), bezogen auf die Duhachse, in der einen Richtung, die Beschaufelung des anderen Schaufelkranzes (4, 7) in der anderen Richtung geschrägt ist, und wobei jedem Schaufelkranzpaar (4, 6 bzw. 3, 7) eine bestimmte Drehrichtung zugeordnet ist.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkränze (3, 4, 6, 7) der beiden Schaufelräder (2, 5) in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schaufelkränzen (3a, 4a, 6a, 7a) an den Schaufelrädern (2, 5) gebildeten Arbeitsräume in radialer Richtung nebeneinander und wenigstens annähernd in der gleichen Achsnormalen angeordnet sind, wobei die Durchmesserverhältnisse der Schaufeln (di/da bzw. Di/Da) so ausgelegt sind, daß die Leistungsaufnahme in beiden Drehrichtungen annähernd gleich groß ist,

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Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitskreisläufe unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen und deren Zentren sich auf annähernd demselben Durchmesser befinden, wodurch zwei ineinanderliegende Arbeitskreisläufe gebildet sind, nämlich ein kleinerer innenliegender Arbeitskreislauf (Kernkreislauf 3b, 7b), und ein größerer Arbeitskreislauf (Ringkreislauf 4b, 6b), der den kleineren ringförmig umgibt.

Hydrodynamische Bretise nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die beide Arbeitskreisläufe gleichzeitig mit Arbeitsflüssigkeit versorgt.

Hydrodynamische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei als Lamellenbremsen ausgebildete Festhaltebremsen vorhanden sind, nämlich eine erste Festhaltebremse (8), mittels der das Sekundärschaufelrad (5) mit dem feststehenden Gehäuse (9) verbindbar ist, und eine zweite Festhaltebremse (12), bei deren Betätigung ein 31ied des als Planetengetriebe ausgebildeten Umkehrgetriebes (11) abbremsbar ist, wodurch dem Sekundärschaufelrad (5) in die der Bremsenantriebswelle (1) entgegengesetzte Drehrichtung versetzt wird.

Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung mit zwei Betriebsstellungen, nämlich einer ersten Betriebsstellung, bei der die erste Festhaltebremse (8) betätigt und die zweite Festhaltebremse (12) gelöst ist, und einer zweiten Bet^iebsstellung, bei der die erste Festhaltebremse (8) gelöst und die zweite Festhaltebremse (12) betätigt ist.

Heidenheim, 02,01.86

0209k/DK/Srö

(S.97/98)

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