WO2009013083A1 - Hydrodynamischer retarder mit tangentialem zu- und abströmprinzip - Google Patents

Hydrodynamischer retarder mit tangentialem zu- und abströmprinzip Download PDF

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hydrodynamic retarder
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tangential inflow
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Thomas Meid
Michael Huber
Andreas Ulmer
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/005—Details of blades, e.g. shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/04—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type

Definitions

  • the present invention relates to a hydrodynamic retarder with tangential inflow and outflow principle according to the preamble of patent claim 1.
  • a hydrodynamic retarder In hydrodynamic retarders the flow energy of a liquid is used for braking, the physical working principle corresponds to that of a hydrodynamic coupling with fixed turbine. Accordingly, a hydrodynamic retarder has a rotor located in the power flow and a stator fixedly connected to the retarder housing. Upon actuation of the retarder, a quantity of oil corresponding to the desired braking power is introduced into the blade space, wherein the rotating rotor accelerates the oil and transfers it to the stator. As a result, a braking effect is generated on the rotor shaft.
  • Retarders are known from the prior art, in which an adjusting device is provided, via which the stator blade wheel can be pivoted into an off-center position relative to the rotor blade wheel.
  • DE 44 20 204 C2 discloses a hydrodynamic retarder with a fixed housing which can be filled with working fluid, comprising a rotatable rotor blade wheel connected to a drive shaft and a stator blade wheel which can be pivoted into an off-center position to the rotor blade wheel and eccentrically and pivotally mounted on one, is mounted in the installed position parallel to the rotor blade axis arranged longitudinal axis.
  • the bearing axis is arranged in the installed position in a region which is limited by the outer diameter of the rotor blade wheel;
  • the Statorschaufelrad is free of additional adjustment for the realization of the pivoting movement, so each case during the emptying process an automatic pivoting due to the weight and the filling process due to an exchange of pulses between the rotor and Statorschaufelrad resulting forces pair is carried out against the weight.
  • the rotor and stator essentially assume a coaxial position relative to each other.
  • At least one stop is provided in the known retarder, which limits the pivoting movement of the stator blade during filling at the latest when reaching a maximum overlap between rotor and Statorradbeetzschung, the stator is opposite the rotor blade in the deflated state arranged such that at least part of the Blading of the stator blade wheel covers the loading of the rotor blade wheel.
  • hydrodynamic retarder with a fixed housing which can be filled with working fluid, known, with a rotatable rotor blade connected to the drive shaft and a non-rotating Statorschaufelrad which is adjustable relative to the rotor blade in an eccentric position and with an adjusting device for Adjusting the stator blade wheel.
  • the adjusting device in this case can be acted upon with pressure medium on one side, whereby the stator blade wheel can be pivoted into the eccentric position.
  • the inflowing medium is directly emptied through the tangential outlet during partial filling, ie during filling with a small amount of oil, without again closing the hydrodynamic circuit.
  • a large change in the associated control pressure is necessary in such an operating range. If the degree of filling of the retarder continues to increase, the hydrodynamic circuit is closed from a certain degree of filling, with only slight control pressure changes being required for large braking moment changes when the circuit is closed.
  • the present invention has for its object to provide a hydrodynamic retarder with tangential inflow and outflow principle, in which the instability between the two operating areas is largely avoided.
  • the rotor has a predetermined, non-adjustable eccentricity relative to the stator, so that the radial gap between the rotor and stator components is variable by the eccentricity according to the invention over the circumference, whereby in partial areas of the retarder Circulation occurs because the oil can not escape in this case.
  • Figure 1 A schematic representation of a first embodiment of the invention
  • Figure 2 A schematic representation of a second embodiment of the invention
  • Figure 3 A schematic representation of a ' third embodiment of the invention.
  • Figure 4 A sectional view of one according to the
  • Invention formed hydrodynamic retarder.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a hydrodynamic retarder according to the invention.
  • rotor 1 and stator 2 are mounted eccentrically to each other.
  • the outlet gap between the rotor 1 and the stator 2 can be increased or decreased, so that even with extreme partial filling in certain areas a closed circuit can be realized and the flow of oil is conducted past the outlet, whereby a tangential outflow of the Oil is prevented.
  • this is achieved in that the rotor 1 and / or the stator 2 have, alternatively or in addition to the eccentric bearing, a geometry deviating from the circular shape.
  • the rotor 1 and / or the stator 2 may be elliptical.
  • the running gap between the rotor 1 and stator 2 is denoted by 3.
  • the oil flows in the direction of the arrow via the inlet 4 in the retarder, wherein an outflow of the oil via the outlet 5 in the direction of arrow.
  • the radial outlet gap 6 between the components rotor 1 and stator 2 is variable over the circumference by the eccentricity according to the invention, so that a closed circuit is created in partial regions of the retarder since the oil can not flow away in this case ,

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Abstract

Es wird ein hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip vorgeschlagen bei dem der Rotor (1 ) eine vorgegebene Exzentrizität gegenüber dem Stator (2) aufweist.

Description

Hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei hydrodynamischen Retardern wird die Strömungsenergie einer Flüssigkeit zum Bremsen benutzt, wobei das physikalische Wirkprinzip dem einer hydrodynamischen Kupplung mit feststehender Turbine entspricht. Demnach weist ein hydrodynamischer Retarder einen sich im Leistungsfluss befindlichen Rotor und einen mit dem Retardergehäuse fest verbundenen Stator auf. Beim Betätigen des Retarders wird eine der gewünschten Bremsleistung entsprechende Ölmenge in den Schaufelraum eingebracht, wobei der drehende Rotor das Öl beschleunigt und an den Stator übergibt. Hierdurch wird eine Bremswirkung auf die Rotorwelle erzeugt.
Aus dem Stand der Technik sind Retarder bekannt, bei denen eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, über die das Statorschaufelrad in eine außermittige Lage zum Rotorschaufelrad verschwenkbar ist.
Beispielsweise ist aus der DE 44 20 204 C2 ein hydrodynamischer Retarder mit einem feststehenden, mit Arbeitsflüssigkeit füllbaren Gehäuse bekannt, umfassend ein mit einer Antriebswelle verbundenes drehbares Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad, welches in eine außermittige Lage zum Rotorschaufelrad verschwenkbar ist und exzentrisch und schwenkbar auf einer, in Einbaulage parallel zur Rotorschaufelradachse angeordneten Längsachse gelagert ist. Hierbei ist die Lagerachse in Einbaulage in einem Bereich angeordnet, welcher durch den Außendurchmesser des Rotorschaufelrades begrenzt ist; das Statorschaufelrad ist frei von zusätzlichen Verstelleinrichtungen zur Realisierung der Schwenkbewegung, sodass jeweils beim Entleervorgang ein selbsttätiges Verschwenken aufgrund der Gewichtskraft und beim Füllvorgang aufgrund eines Impulsaustausches zwischen Rotor- und Statorschaufelrad entstehenden Kräftepaares entgegen der Gewichtskraft erfolgt. Im Bremsbetrieb nehmen Rotor und Stator im wesentlichen eine koaxiale Lage zueinander an.
Des weiteren ist bei dem bekannten Retarder wenigstens ein Anschlag vorgesehen, welcher die Schwenkbewebung des Statorschaufelrades beim Füllvorgang spätestens beim Erreichen einer maximalen Überdeckung zwischen Rotor- und Statorradbeaufschlagung begrenzt, wobei das Statorschaufelrad gegenüber dem Rotorschaufelrad im entleerten Zustand derart angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil der Beschaufelung des Statorschaufelrades die Beaufschlagung des Rotorschaufelrades überdeckt.
Aus der DE 4010970 C2 ist hydrodynamischer Retarder mit einem feststehenden Gehäuse, das mit Arbeitsflüssigkeit füllbar ist, bekannt, mit einem mit der Antriebswelle verbundenen drehbaren Rotorschaufelrad und einem nicht rotierenden Statorschaufelrad, das gegenüber dem Rotorschaufelrad in eine exzentrische Lage verstellbar ist und mit einer Verstelleinrichtung zum Verstellen des Statorschaufelrades. Die Verstelleinrichtung ist hierbei einseitig mit Druckmittel beaufschlagbar wodurch das Statorschaufelrad in die exzentrische Lage verschwenkbar ist.
Bei hydrodynamischen Retardern mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip wird das zuströmende Medium bei Teilfüllung, d.h. bei einer Füllung mit einer geringen Ölmenge, durch den tangentialen Auslass unmittelbar entleert, ohne wieder den hydrodynamischen Kreislauf zu schließen. Um eine geringe Änderung des Bremsmoments zu erzielen, ist in einem derartigen Betriebsbereich eine große Änderung des dazugehörigen Steuerdrucks notwendig. Nimmt der Grad der Füllung des Retarders weiter zu, so wird der hydrodynamische Kreislauf ab einem bestimmten Füllgrad geschlossen, wobei bei geschlossenem Kreislauf nur geringe Steuerdruckänderungen für große Bremsmomentänderungen erforderlich sind.
Somit entstehen bei hydrodynamischen Retardern mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip zwei unterschiedliche Betriebsbereiche, wobei am Übergang zwischen beiden Bereichen eine Instabilität gegeben ist, was zu starken Schwankungen des Bremsmomentes führt, da in diesem Betriebspunkt ein ständiger Wechsel zwischen geschlossenem und offenem hydrodynamischen Kreislauf stattfindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip anzugeben, bei dem die Instabilität zwischen den beiden Betriebebereichen weitgehend vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip vorgeschlagen, bei dem auch bei Teilfüllung in Teilbereichen ein geschlossener Kreislauf entsteht.
Dadurch wird ein tangentiales Abströmen des Mediums in diesen Teilbereichen eingeschränkt, ohne jedoch das Funktionsprinzip des tangentialen Abströmens zu gefährden. Dies resultiert wiederum in der Vermeidung der instabilen Betriebsbereiche. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Rotor eine vorgegebene, nicht verstellbare Exzentrizität gegenüber dem Stator aufweist, so dass der radiale Spalt zwischen den Bauteilen Rotor und Stator durch die erfindungsgemäße Exzentrizität über den Umfang variabel ist, wodurch in Teilbereichen des Retarders ein geschlossener Kreislauf entsteht, da das Öl in diesem Fall nicht abströmen kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2: Eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3: Eine schematische Darstellung einer ' dritten Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 4: Eine Schnittansicht eines gemäß der
Erfindung ausgebildeten hydrodynamischen Retarders.
In Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Retarders dargestellt. Hierbei sind Rotor 1 und Stator 2 exzentrisch zueinander gelagert. Durch diese Konzeption kann der Austrittsspalt zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 2 vergrößert oder verkleinert werden, so dass auch bei extremer Teilfüllung in bestimmten Bereichen ein geschlossener Kreislauf realisiert werden kann und die Strömung des Öls an dem Auslass vorbeigeleitet wird, wodurch ein tangentiales Abströmen des Öls verhindert wird. Bei der in Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen wird dies dadurch erreicht, dass der Rotor 1 und/oder der Stator 2 alternativ oder zusätzlich zur exzentrischen Lagerung eine von der Kreisform abweichende Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann der Rotor 1 und/oder der Stator 2 elliptisch ausgebildet sein.
In Figur 4 ist der Laufspalt zwischen Rotor 1 und Stator 2 mit 3 bezeichnet. Bei dem gezeigten hydrodynamischen Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip fließt das Öl in Pfeilrichtung über den Einlass 4 in den Retarder ein, wobei ein Abströmen des Öls über den Auslass 5 in Pfeilrichtung erfolgt. Wie aus Figur 4 zu entnehmen ist, ist der radiale Austrittsspalt 6 zwischen den Bauteilen Rotor 1 und Stator 2 durch die erfindungsgemäße Exzentrizität über den Umfang variabel, so dass in Teilbereichen des Retarders ein geschlossener Kreislauf entsteht, da das Öl in diesem Fall nicht abströmen kann.
Bezuqszeichen
1 Rotor
2 Stator
3 Laufspalt
4 Einlass
5 Auslass
6 Austrittsspalt

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 ) eine nicht verstellbare vorgegebene Exzentrizität gegenüber dem Stator (2) aufweist.
2. Hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Rotor (1 ) und Stator (2) exzentrisch zueinander gelagert sind.
3. Hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 ) und/oder der Stator (2) alternativ oder zusätzlich zur exzentrischen Lagerung eine von der Kreisform abweichende Geometrie aufweisen.
4. Hydrodynamischer Retarder mit tangentialem Zu- und Abströmprinzip, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 ) und/oder der Stator (2) elliptisch ausgebildet sind.
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