SE522978C2 - Hydrodynamisk broms - Google Patents

Description

35 522 978 u n o enn cylindriska ytan innefattar ett utlopp med en passage som leder oljan tillbaka till en olj esump. Vanligtvis leds här inte alltid oljan ut genom utloppet tillräckligt snabbt utan oljan kan ansamlas längs den cylindriska ytan i ett område utvändigt om rotom och statom. En sådan ansamling av olja motverkar bl.a. rotorns rotationsrörelse och reducerar därmed den beskrivna metodens förmåga att reducera tomgångsförlustema.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en hydrodynamisk broms som har en konstruktion som medger en snabb och effektiv borttransport av ett andra medium, som tillförs för att reducera tomgångsförlustema, från ett område i anslutning till statom och rotorn. Därmed förhindras den negativa verkan som en sådan ansamling av det andra mediet i detta område har på tomgångsförlusterna.

Detta syfte uppnås med den hydrodynamiska bromsen av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas de särdrag som anges i patentkravets 1 kärmetecknande del. Spåret innefattar således en nedsänkt yta. En sådan nedsänkt yta kan anordnas i en konventionell slät cylindriska ytan som sträcker sig perifert runt statom och rotorn. En nedsänkt yta säkerställer att det strömmande andra mediet kvarhålls i spåret. Rotom hos en hydrodynamisk broms har vanligtvis en mycket hög periferihastighet. Det andra mediet erhåller därvid en relativt hög hastighetskomponent i rotom rotationsriktning då det en slungas ut från det torroidforrnade utrymmet via den spaltfonniga passagen.

Denna hastighetskomponent resulterar i att det andra mediet erhåller en motsvarande hög hastighet i det radiellt utvändigt belägna spåret. Det utvändigt belägna spåret uppvisar med fördel en krökt och väsentligen sluten form så att det kan sträcka sig runt hela den spaltforrniga passagen. Spåret kan härvid ha en väsentligen cirkulär form. Det andra mediet, som strömmar med en relativt hög hastighet i det krökta spåret, kommer härvid att pressas radiellt utåt och mot spårets perifera yta av centrifugalkraften. Då det andra mediet når utloppet i spårets perifera yta kommer det att tryckas radiellt utåt och ut genom utloppet. Det andra mediet når utloppet och slungas ut från spåret efter mindre än ett varvs strömning. Därvid säkerställs att det andra mediet lämnar det område som är beläget utvändigt om rotorn och statom mycket snabbt. En ansamling av det andra mediet i detta område hos den hydrodynamiska bromsen förhindras därmed och bromsens tomgångstörlust som beror på nämnda ansamling av det andra mediet elimineras härvid. 10 20 25 30 35 522 978 p n o Q en »nu - o | o ø .n »- Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning har nämnda spår en bredd som överstiger den spaltforrniga passagens bredd. Därmed garanteras att väsentligen hela mängden av det andra mediet som lämnar det toroidforniade utrymmet, via den spaltforiniga passagen, mottas i spåret. Spåret kan ha en bredd av cirka 10 mm vilket klart överstiger den spaltforrniga passagens bredd. Med en sådan spårbredd och med ett spårdjup av åtminstone 2 mm garanteras att det andra mediet inte lärnnar spåret eller att spåret blir helt fyllt av det andra mediet. Med fördel har nämnda utlopp en bredd som väsentligen motsvarar spårets bredd. Därmed säkerställs att ingen del av det andra mediet strömmar vid sidan av utloppet utan att väsentligen hela mängden av det andra mediet leds ut genom utloppet efter mindre än ett varvs strömning i spåret.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande definierar utloppet en öppning hos ett väsentligen öppet kärl. Därmed kan det andra mediet samlas och lagras i det väsentligen öppna kärlet en kortare period på avstånd från rotorn och statom. Det öppna kärlet har en position med öppningen vänd uppåt så att det andra mediet kvarhålls i kärlet medelst sin egen tyngd. Företrädesvis, innefattar det öppna kärlet en öppning till en passage som medger transport av det andra mediet till en förvaringsbehållare. Öppningen har här företrädesvis en storlek och en placering i det öppna kärlet så att det andra mediet relativt snabbt leds bort från det öppna kärlet så att det inte riskeras att fyllas helt.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar spåret ett första parti med en perifer yta som är belägen på ett väsentligen konstant avstånd från den spaltformiga passagen. Ett sådant första parti kan utgöra huvuddelen av spåret och utgöra 60-90 % av spårets totala sträckning. Spåret kan företrädesvis ha ett dj up av mellan 1-3 mm i förhållande till en yta som angränsar till det nedsärikta spåret. Med fördel är spårets perífera yta omedelbart innan utloppet beläget på ett större avstånd från den spaltformiga passagen än spårets perifera yta i övrigt. Med en sådan nivåskillnad säkerställs att det andra mediet inte passerar över utloppet. Eftersom mängden av det andra mediet i spåret successivt ökar i riktning mot utloppet kan ett större djup hos spåret i anslutning till utloppet även vara nödvändigt för att garantera att det inte svämmar över. Med fördel innefattar spåret ett andra parti med en perifer yta som uppvisar ett successivt ökande avstånd från den spaltformiga passagen i det andra mediets strömningsriktning fram mot utloppet. Därmed leds det andra mediet i en väl definierad bana successivt radiellt utåt innan det når utloppet. Ett sådant spår 10 15 20 25 30 35 522 978 innefattar inga skarpa krökar eller skarpa böjar som kan resultera i att det andra mediet länkas eller stänker upp ur spåret. Ett sådant andra parti kan utgöra 10-40 % av spårets totala sträckning. Företrädesvis innefattar spåret ett tredje parti som är beläget omedelbart efter utloppet i det andra mediets strömningsriktning och innefattar en perifer yta som är belägen på ett mindre avstånd från den spaltforrniga passagen än spårets yta i övrigt. Härvid erhålls en bortre väggyta hos utloppet, vilken effektivt förhindrar det andra mediet att passera över utloppet och till den motsatta sidan av spåret. Därmed behöver utloppet inte ha en speciellt lång sträckning i det andra mediets strömningsriktning för att garantera att väsentligen allt medium leds ut genom utloppet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är det andra mediet identiskt med det första mediet. Härvid utnyttjas således samma medium för att tillföra en bromsverkan som för att reducera torngångsförlustema. Ett sådant medium är med fördel en lämplig olja. Passagen från kärlets öppning till förvaringsbehållaren kan härvid vara väsentligen identisk med en befintlig passage för att medge en snabbtömning av det toroidforrnade utrymmet. Oljan leds och samlas här i en förrådsbehållare som kan vara en oljesump.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande beskrivs såsom ett exempel en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: F ig. 1 visar en hydrodynarnisk broms med ett spår enligt föreliggande uppfinning och Fig. 2 visar ett snitt längs linjen A-A i Fig. 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPF INN IN GEN F ig. 1 visar en hydrodynamisk broms i form av en retarder hos ett motordrivet fordon.

Retardem innefattar en stator 1 och en rotor 2. Statom 1 har en ringforrnig fördjupning 3 med ett flertal skovlar 4 som är anordnade med likformiga mellanrum längs den ringformiga fördjupningen 3. Rotom 2 har en motsvarande konstruktion med en ringformig fördjupning 5 som innefattar ett flertal skovlar 6 vilka är anordnade med 10 15 20 25 30 35 . - - . ~ . ~ - I ~ ~v likforrniga mellanrmn längs den ringformiga fördjupningen 5. Statoms 1 och rotoms 2 fördjupningar 3, 5 är koaxiellt anordnade i förhållande till varandra så att de tillsammans bildar ett toroidformat utrymme 7. Statom 1 är fast anordnat vid en stationär yta hos fordonet. Rotom 2 innefattar ett axelparti 8 som är fast förbundet med en roterbar axel 9. Den roterbara axeln 9 är i sin tur förbunden med en lämplig drivaxel hos fordonets drivlina. Rotom 2 kommer således att rotera med fordonets drivlina.

För att erhålla en bromsverkan av fordonet är ett medium i form av en olja inrättad att, vid aktivering av bromsen, tillföras till det toroidformade utrymmet 7, via ett flertal här icke visade öppningar hos statom 1. Under bromsningsprocessen övergår olj ans rörelseenergi i det troidformade utrymmet 7 till värmeenergi. Oljan är inrättad att bortföras från det toroidfonnade utrymmet 7 via ett flertal här icke visade öppningar.

Detta är konventionell teknik i samband med bromsning medelst en retarder och beskrivs därför inte närmare här.

På motsvarande sätt som ett oljefyllt toroidformat utrymme 7 tillför en bromsverkan av rotom 2 tillför, när bromsen inte är aktiverad, den befintliga luften i det toroidformade utrymmet 7 en bromsverkan av rotorn 2 och därmed av fordonets drivlina. En sådan icke önskad bromsverkan kan betecknas som en tomgångsförlust. Eftersom luft har en mycket lägre densitet än olja blir den bromsverkan som tillförs av luften avsevärt lägre än den som tillförs oljan. Luftens tillförda bromsverkan är dock inte helt försumbar och leder vid, exempelvis, drift av ett motorfordon till en onödigt hög bränsleförbrukning.

För att motverka en sådan luftcirkulation i det toroidforrnade utrymmet 7 har ett insprutningsorgan 10 anordnats vid ett yttre parti hos statorn 1. Insprutningsorganet 10 är inrättat att, när bromsen inte är aktiverad, spruta in ett andra medium som här är identiskt med den olja som används för att erhålla en bromsverkan i retardem.

Insprutningsorganet 10 tillför oljan medelst en eller flera strålar och med ett högt tryck så att oljan erhåller en hög initialhastighet. Oljestrålarna träffar här den cirkulerande luftströmmen med en lämplig vinkel så att luftströmmen i det toroidformade utrymmet 7 motverkas. Den insprutade oljan från insprutningsorganet 10 motverkar här luftens passage från rotom 2 till statorn 1. Den insprutade oljan bildar därefter en oljedimma i det toroidfonnade utrymmet 7 vilken även motverkar luftströmmen i det toroidfonnade utrymmet 7. Så småningom förs de bildade oljedropparna i oljedimman mot statoms 1 och rotoms 2 ytor varefter oljan leds ut från det toroidfonnade utrymmet 7 via en cirkulär spaltforrnad öppning 12 mellan statoms 1 och rotoms 2 perifera delar. Rotom l5 20 25 30 35 _ _ _ _ _ _ . , ~ . .- 5 22 9 7 3 ÉÜ° ÄÄ-:É- 2 hos en retarder har en hög periferihastighet, som kan vara cirka 40 m/s. Oljan erhåller därvid en relativt hög hastighetskomponent i rotorns 2 rotationsriktning då den slungas ut via den spaltformiga passagen 12 . Oljan som lämnar den spaltformiga passagen 12 mottas i ett väsentligen cirkulärt spår 13 med en nedsänkt yta som sträcker sig perifert runt den spaltformi ga passagen 12. Den mottagna oljan erhåller en motsvarande strömningsriktning i det perífert anordnade spåret 13 och en hög hastighet. Spåret 13 har en bredd av cirka 10 mm vilket klart överstiger den spaltforrniga passagens bredd 12. Därmed garanteras att all olja som lämnar det toroidformade utrymmet 7, via den spaltformiga passagen 12, mottas i spåret 13.

Fig. 2 visar ett snitt längs linjen A-A i F ig. 1 sett från höger i figuren. Snittet A-A sträcker sig genom spåret 13. Här ses rotorns 2 ringformi ga fördjupning 5 som innefattar ett flertal skovlar 6 vilka är anordnade med likformiga mellanrum längs den ringformiga fördjupningen 5. Spåret 13 innefattar ett första parti 13a med en perifer yta som är belägen på ett väsentligen konstant avstånd från den spaltformiga passagen 12 mellan statom 1 och rotorn 2. Spårets 13 perifera yta uppvisar här ett djup av cirka 2 mm i förhållande till anslutande ytor som innesluter statom 1 och rotorn 2 . Spårets 13 första parti 13a utgör här cirka 80 % av spårets 13 totala sträckning. Spåret 13 innefattar ett andra parti 13b med en perifer yta som är belägen på ett kontinuerligt ökande avstånd från den spaltforrniga passagen 12 i olj ans strömningsriktning fram till ett utlopp 14 i den perifera ytan. Spårets andra parti 13b upptar här cirka en 20 % av spårets 13 totala sträckning. Utloppet 14 definierar en öppning hos ett väsentligen öppet kärl 15 som är positionerat så att den mottagna oljan kvarhålls i kärlet 15 medelst tyngdkraften. Kärlets 15 öppning är således beläget uppåt. Det öppna kärlet 15 innefattar en öppning 16 som är i förbindelse med en passage 17 som medger transport av oljan till en oljesump. En ställbar ventil 18 är anordnad i passagen 17. Ventilen 18 är inrättad att vara ställd i en öppen position då den olja, som är avsedd att reducera luftcirkulationen i det toroidformade utrymmet 7, ska ledas via passagen 17 till en oljesump, som är konventionell och visas därför inte i figurerna.

Den hydrodynamiska bromsens rotor 2 roterar även då en bromsverkan inte önskar tillföras. Befintlig luft i det toroidforrnade utrymmet 7 erhåller härvid en cirkulerande rörelse av rotorn 2. Den cirkulerande luften tillför en icke helt försumbar bromsverkan av rotorn 2 och därmed av fordonets drivlina. En sådan icke önskad bromsverkan av retardem kan betecknas som en tomgångsförlust. För att reducera denna tomgångsförlust aktiveras insprutningsorganet 10 så att en oljestråle sprutas in med ett 10 15 20 25 30 35 - . - ~ - Q . . . . ..- 522 978 šfiëïLšï-afi; ~ högt tryck i en optimal vinkel mot luftströmmen i det toroidforrnade utrymmet 7.

Luftströmmen bromsas härvid upp och olj estrålen splittras till en oljedimma som ytterligare motverkar luftströmningen i det toroidforrnade utrymmet 7. Så småningom fors de bildade olj edropparna i oljedimman mot statorns 1 och rotoms 2 ytor varefter oljan leds ut från det toroidforrnade utrymmet 7 via den spaltfonnade öppningen 12 mellan statoms 1 och rotoms 2 perifera delar. Oljan erhåller här förutom en radiell rörelse utåt även en hastighetskomponent i rotoms 2 rotationsriktning. Oljan som mottas i spåret 13 erhåller därvid en strömningsriktning som motsvarar rotorns 2 rotationsriktning. Oljan lämnar den spaltfonnade passagen 12 mellan statorns 1 och rotoms 2 perifera delar med en väsentligen likforrnig spridning och mottas således även med en väsentligen likformig spridning längs det radiellt utvändiga spårets 13 sträckning. Huvuddelen av oljan når därför inledningsvis det första partiet 13a av spåret 13 som har den längsta sträckningen. Oljan, som mottas i det första partiet 13a, strömmar sedan medurs, i Fi g. 2, längs det första partiets 13a perifera yta som är belägen på ett väsentligen konstant avstånd från den spaltforrniga passagen 12. Då oljan når fram till spårets 13 andra parti l3b leds oljan successivt radiellt utåt av det andra partiets l3b perifera yta, som är belägen på ett kontinuerligt ökande avstånd från den spaltforrniga passagen 12 i olj ans strömningsriktning fram till utloppet 14. Med ett sådan successivt ökande djup hos spåret 13 undviks skarpa krokar i strömningsriktningen som annars kan leda till att oljan stänker ut från spåret 13. Det andra partiets 13b perifera yta är således beläget på ett största avstånd från den spaltforrniga passagen 12 omedelbart innan oljan når fram till utloppet 14. Härvid tillförs oljan på en relativt låg nivå till det öppna kärlet 15. Utloppet 14 har en bredd som sträcker sig över hela spårets 13 bredd så att ingen olja kan passera i spåret 13 vid sidan av utloppet 14. Oljan som strömmar med en hög hastighet i spåret 13 trycks av centrifugalkraften radiellt utåt och ut genom utloppet 14. Genom placeringen av utloppet 14 vid ett nedre parti hos spåret 13 bidrar tyngdkraften även till att oljan leds ned och kvarhålls i det väsentligen öppna kärl 15.

Spåret 13 innefattar på den motsatta sidan om öppningen ett tredje parti l3c med en perifer yta som är beläget på ett mindre avstånd från den spaltforrniga passagen 12 än spårets 13 perifera yta i övrigt. Det tredje partiet l3c utgör endast en bråkdel av spårets 13 totala sträckning. Det tredje partiet l3c bildar en väggyta 19 som effektivt förhindrar att eventuellt uppåt stänkande olja från det öppna kärlet 15 når spårets 13 motsatta sida. Med den ovan beskrivna utformningen av spåret 13 garanteras att oljan kommer att transporteras mindre en ett varv i spåret 13 innan den leds ut genom 10 . . . . . . . . . . .- utloppet 14. Den i det öppna kärlet 15 ansamlade olja leds via öppningen 16 och passagen 17 till oljesumpen för lagring.

Med det ovan beskrivna spåret 13 leds oljan således mycket snabbt bort från området utvändigt om rotorn 2. Oljan hinner här inte ansamlas utvändigt runt rotorn 2 och påverka bl.a. rotoms 2 rotationsrörelse. Metoden att spruta in olja i det toroidfonnade utrymmet 7 för att reducera tomgångstörlustema blir med det ovan beskrivna spåret 13 och utloppet 14 mycket effektiv.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Exempelvis så kan spåret ha en väsentligen godtycklig men funktionell form. Det är även möjligt att anordna flera öppningar i spårets 13 perifera yta. Det andra mediet behöver nödvändigtvis inte vara identiskt med den olja som används för att tillföra en bromsverkan medelst retardem.

Claims (9)

10 15 20 25 30 - n n . n n a - o . ø a o v o on u u . . - - en Patentkrav

1. Hydrodynamisk broms, varvid den hydrodynamiska bromsen innefattar en stator (1) som har en ringformig fördjupning (3) med ett flertal skovlar (4), en rotor (2) som har en motsvarande ringforrnig fördjupning (5) med ett flertal skovlar (6), varvid rotoms (2) och statoms (1) ringfonniga fördjupningar (3, 5) är så anordnade att de bildar ett toroidforrnat utrymme (7), ett första medium, som är inrättat att tillföras till det toroidformade utrymme (7) vid aktivering av bromsen för att en bromsverkan ska erhållas, och ett andra medium, som är inrättat att tillföras till det toroidformade utrymmet (7) när bromsen inte är aktiverad för att reducera en icke önskade bromsverkan som uppkommer då befintlig luft cirkuleras i det toroidformade utrymmet (7), varvid det andra medium är inrättat att ledas ut från det toroidformade utrymmet (7) efter användning via en perifer spaltformig passage (12) som är belägen mellan statom (1) och rotom (2), den hydrodynamiska bromsen innefattar ett perifert spår (13) med en nedsänkt yta som är belägen radiellt utvändigt om nämnda spaltformiga passage (12) kärmetecknad av att spårets (13) perifera yta innefattar åtminstone ett utlopp (14) för det andra mediet och att spårets (13) perifera yta omedelbart innan utloppet ( 14), i det andra mediets strömningsriktning, är belägen på ett större avstånd från den spaltfonniga passagen (12) än spårets (13) perifera yta i övrigt.

2. Hydrodynamisk broms enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda spår (13) har en bredd som överstiger den spaltformiga passagens (12) bredd.

3. Hydrodynamisk broms enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda utlopp (14) har en bredd som väsentligen motsvarar spårets (13) bredd.

4. Hydrodynamisk broms enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att utloppet (14) definierar en öppning hos ett väsentligen öppet kärl (15).

5. Hydrodynamisk broms enligt krav 4, kännetecknad av att det öppna kärlet (15) innefattar en öppning (16) till en passage (17) som medger transport av det andra mediet till ett förvaringsutrymme. 10 15 522 978 ; n o I nu v 10

6. Hydrodynamisk broms enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att spåret (13) innefattar ett första parti (l3a) med en perifer yta som är belägen på ett väsentligen konstant avstånd från den spaltforrniga passagen (12).

7. Hydrodynamisk broms enligt 6, kännetecknad av att spåret (13) innefattar ett andra parti (1 3b) med en perifer yta som är belägen på ett successivt ökande avstånd från den spaltformiga passagen (12) i det andra mediets strömningsriktning fram till utloppet (14).

8. Hydrodynamisk broms enligt något av föregående krav, kännetecknad av att spåret (13) innefattar ett tredje parti (13c) som är beläget omedelbart efter utloppet (14), i det andra mediets strömningsriktning, och innefattar en perifer yta som belägen på ett mindre avstånd från den spaltformiga passagen (12) än spårets (13) perifera yta i övrigt.

9. Hydrodynamisk broms enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att det andra mediet är identiskt med det första mediet.