DE1600243C3

DE1600243C3 - Hydrodynamische Bremse

Info

Publication number: DE1600243C3
Application number: DE1967Z0012824
Authority: DE
Inventors: Artur 8901 Hainhofen Kugler; Franz Xaver 8900 Augsburg Zaunberger
Original assignee: Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1967-04-29
Filing date: 1967-04-29
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE1600243A1; DE1600243B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrodynamische Bremse mit einem aus Rotor- und Statorrad gebildeten Arbeitsraum, dessen auf der abzubremsenden Welle drehbar angeordnetes Statorrad mit Hilfe einer druckmittelbetätigten Reibungsbremse festhaltbar ist.

Eine solche hydrodynamische Bremse ist identisch mit einer hydrodynamischen Kupplung, bei der das Sekundärrad (Turbinenrad) festhalbar bzw. festgehalten ist und daher als Statorrad bezeichnet wird.

Für die Anwendung einer solchen hydrodynamischen Bremse in einem Fahrzeug muß sie so dimensioniert werden, daß sie auch bei der niedrigsten in Frage stehenden Arbeitsdrehzahl n_m,„ und Vollfüllung des Kreislaufs noch das erforderliche Bremsmoment aufbringen kann. Bei höheren Drehzahlen π und Vollfüllung kann sie dann ein höheres Bremsmoment im Verhältnis

[ I" aufbringen. Ist bei einer höheren Drehzahl jedoch nur ein niedrigeres Bremsmoment als bei Vollfüllung zu erzeugen, so wird mit nur einer Teilfüllung des hydrodynamischen Kreislaufs gearbeitet. Zur Erreichung einer möglichst geringen Bremswirkung besteht die Möglichkeit, den hydrodynamischen Kreislauf völlig zu entleeren.

Bei der Anwendung einer hydrodynamischen Bremse in einem Fahrzeug treten nun oftmals so hohe Drehzahlen des Primärteils (Rotorteils) auf, daß trotz der völligen Entleerung der Arbeitsflüssigkeit aus dem hydrodynamischen Kreislauf lediglich durch die jetzt vorhandene und anstelle der Arbeitsflüssigkeit zirkulierende Lift noch eine beachtliche Bremswirkung vorhanden ist, die nicht nur den Wirkungsgrad der Anlage verschlechtert, sondern auch eine unzulässige Erhitzung der Baugruppe herbeiführt, wenn nicht besondere und jetzt komplizierte Maßnahmen zur Kühlung unternommen werden, diese aber verschlechtern den Wirkungsgrad noch weiter.

Zur Unterdrückung der Bremswirkung durch den aerodynamischen Kreislauf ist es bekannt, zwischen das Rotor- und das Statorrad der Bremse Schieber radial einzufahren. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist, daß durch die Abmessungen der Schieber sowie ihrer erforderlichen Betätigungswege der Baudurchmesser der Bremse sehr groß wird und sich dadurch oftmals diese Ausführungsform nicht mehr unterbringen läßt.

Aus dem Nachteil dieser bekannten Bremse mit Kreislauf-Unterbrechungsschiebern ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine füllungsgeregelte hydrodynamische Bremse zu schaffen, bei der die aerodynamische Bremswirkung ebenfalls möglichst gering ist und die bei einem einfachen Aufbau und einer möglichst selbsttätigen Funktion kein nennenswert größeres Bauvolumen besitzt als eine Bremse, bei der keine Maßnahmen zur Unterbindung des aerodynamischen Kreislaufs getroffen sind.

Nach der US-PS 22 41 189 ist es bereits bekannt, bei einer immer vollgefüllten hydrodynamischen Bremse 6, deren Arbeitsraum aus dem Statorrad 8, dem Rotorrad 7 und dem mit dem Rotorrad 7 zusammengebauten umlaufenden und das Statorrad 8 umschließenden Gehäuse 9 gebildet wird, das auf der abzubremsenden Welle 1 drehbar angeordnete Statorrad 8 zum Bremsvorgang mit Hilfe einer druckmittelbetätigten Reibungsbremse 16 festzuhalten, wobei diese radial schließende trockenlaufende Reibungsbremse 16 außerhalb des Gehäuses 7,9 der hydrodynamischen Bremse 6 in deren axialer Verlängerung angeordnet ist Diese hydrodynamische Bremse wirkt infolge ihrer dauernden VollfüHung immer mit ihrem ihrer jeweiligen Drehzahl entsprechenden Höchstbremsmoment, ihr fehlt durch das NichtVorhandensein einer Füllungsregelung jede Anpassungsmöglichkeit im Bremsverhalten. Durch die angewandte trockenlaufende, radial wirkende und außerhalb des Gehäuses 7, 9 der hydrodynamischen Bremse 6 angeordnete und ein großes Bauvolumen

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beanspruchende Reibungsbremse 16 wird auch kein Vorbild für einen einfachen Aufbau und ein geringes Bauvolumen gegeben.

Die vorgenannten Forderungen werden durch mehrere erfindungsgemäße Ausführungen einer hydrodynamischen Bremse erfüllt

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Reibungsbremse als Reibscheibenbremse ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad und das Statorrad umgreifenden stillstehenden Gehäuse und dem Statorrad angeordnet, wobei der über eine außerhalb des Arbeitsraums gelegene Druckquelle beaufschlagte Betätigungskolben der Reibungsbremse im Gehäuse selbst gelagert ist Damit kann das Statorrad bei jedem Füllungszustand der hydrodynamischen Bremse, im besonderen jedoch bei völlig entleertem hydraulischem Kreislauf, rotierbar freigegeben werden.

Zur Vereinfachung des Aufbaus ist bei einer weiteren Ausführungsform die Reibungsbremse als Reibscheibenbremse ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad und das Statorrad umgreifenden stillstehenden Gehäuse und dem Statorrad angeordnet, wobei das Statorrad axial verschiebbar auf der abzubremsenden Welle angeordnet und selbst als von einer außerhalb des Arbeitsraums gelegenen Druckquelle auf seiner Rückseite beaufschlagbarer Betätigungskolben der Reibungsbremse ausgebildet ist. Dabei wird das Rotorrad an einem inneren Durchmesser mittels einer schleifenden Dichtung, z. B. eines Kolbenrings, gegen das Gehäuse abgedichtet, während in erfindungsgemäßer Ausgestaltung dieser weiteren Ausführungsform zum Abdichten des von dem Gehäuse und dem Statorrad gebildeten Druckraums eine Labyrinthdichtung sowie die Reiblamellen der Reibscheibenbremse verwendet werden. Dabei dient die Labyrinthdichtung bei noch geöffneter Reibungsbremse zum Anstauen eines Öldrucks, während nach dem Schließen der Reibungsbremse die Reiblamellen die völlige Dichtung gegen das Gehäuse übernehmen.

Zur Vereinfachung der Betätigung der Reibungsbremse für das Statorrad sowie zur Erreichung ihrer selbsttätigen Funktion wird nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform die Reibungsbremse als Reibscheibenbremse ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad und das Statorrad umgreifenden stillstehenden Gehäuse und dem Statorrad angeordnet, wobei das Statorrad axial verschiebbar auf der abzubremsenden Welle angeordnet und selbst als von dem im Arbeitsraum entstehenden Druck auf seiner Innens'eite beaufschlagter Betätigungskolben der Reibungsbremse ausgebildet ist.

Um eine möglichst kleine Abmessung der druckmittelbetätigten Reibungsbremse zu erhalten, ist bei einer hydrodynamischen Bremse, bei der die Reibungsbremse als Reibsoheibenbremse ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad und das Statorrad umgreifenden stillstehenden Gehäuse und dem Statorrad angeordnet ist, wobei der über eine außerhalb des Arbeitsraums gelegene Druckquelle beaufschlagbare Betätigungskolben der Reibungsbremse im Gehäuse selbst gelagert ist, nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung parallel zur Reibscheibenbremse noch eine zusätzliche schaltbare formschlüssige Verbindung, z. B. eine Klauenkupplung, zwischen dem Statorrad und dem Gehäuse vorgesehen. Dadurch ist es möglich, bei völlig entleertem hydraulischem Kreislauf die Reibungsbremse nur zum Stillsetzen des Statorrades im Sinne einer Synchronisierkupplung zu verwenden und das Übertragen des Bremsmoments nach dem Füllen des hydrodynamischen Kreislaufs durch die formschlüssige Verbindung vorzunehmen.

Die Erfindungen sind in den Zeichnungen schematisch und beispielsweise dargestellt, und es zeigt

A b b. 1 einen Achsenschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach dem Anspruch 1,

A b b. 2 einen Achsenschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach dem Ansprüchen 2 und 3,

ίο A b b. 3 einen Achsenschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach dem Anspruch 4 und

A b b. 4 einen Achsenschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach den Ansprüchen 1 und 5.
In der A b b. 1 bezeichnet 1 die Antriebswelle, die im stillstehenden Gehäuse 2 gelagert ist und auf der das Primärrad (Rotorrad) 3 der hydrodynamischen Bremse befestigt ist. Der hydrodynamische Kreislauf wird durch das Zulaufrohr 4 im Gehäuse 2 und Füllrohr 5 im Rotorrad 3 in der Richtung des Pfeils 6 gefüllt, während

20: die Entleerung des hydrocyanischen Kreislaufs durch den Ablauf 7 in der Richtung des Pfeils 8 erfolgt. Das Sekundärrad (Statorrad) 9 ist auf der Antriebswelle 1 drehbar gelagert und besitzt an seinem Umfang die Mitnahmeverzahnung 10 für die Innenlamellen 11, während das Gehäuse 2 die Halteverzahnung 12 für die Außenlamellen 13 hat. Im Gehäuse 2 befindet rith der Zylinderraum 14, in dem sich der Schließkolben 15 bewegt. Die Druckfedern 16, z. B. Tellerfedern, drücken, wenn im Zylinderraum kein Öldruck wirkt, den Schließkolben 15 zurück, so daß die Lamellen der Reibungsbremse geöffnet sind.

Bei geöffneter Bremse kann sich somit das Statorrad 9 auf der Welle 1 frei drehen. Zum Festbremsen des Statorrades 9 wird nun von einer fremden Druckquelle

öl in der Richtung des Pfeils 17 durch den Anschluß 18 dem Zylinderraum 14 zugeführt, wodurch der Schließkolben 15 das Lamellenpaket 11, 13 unter der Gegenhaltewirkung der Wand 19 des Gehäuses 2 zusammenpreßt. Die Reibungsbremse, die somit aus den Teilen 10—19 besteht, überträgt damit das Bremsmoment vom festgebremsten Statorrad 9 auf das stillstehende Gehäuse 2. Nach dem Verschwinden des Öldrucks im Zylinderraum 14 durch das Abschalten der fremden öldruckquelle und dem Schalten des Anschlusses 18 auf den ölauslaß drücken die Federn 16 den Schließkolben 15 wieder zurück, wodurch die Lamellen 11, 13 und somit Bremse wieder öffnen. Erforderliche übliche Dichtelemente, z. B. zwischen dem Schließkolben 15 und dem Zylinderraum 14 sowie der Welle 1 und dem Gehäuse 2, wurden der Einfachheit halber, da an sich bekannt, nicht dargestellt.

In der A b b. 2 sind mit 1 bis 8 die gleichen Teile mit gleicher Funktion wie in der Abb. 1 bezeichnet. Das Statorrad 9 ist hier jedoch auf der Antriebswelle 1 nicht nur drehbar, sondern in geringem Maße auch axial verschiebbar gelagert und besitzt an seinem Umfang die Mitnahmeverzahnung 10 für die Innenlamellen 11, während das Gehäuse 2 die Halteverzahnung 12 für die Außenlamellen 13 aufweist

Zwischen der am Statorrad 9 angeordneten Scheibe 20 und der Gehäusewand 21 befinden sich radial wirkende und in Achsrichtung ausziehbare Labyrinthdichtungen 22, wodurch in Verbindung mit an sich bekannten und nicht weiter dargestellten Dichtelementen zwischen der Welle 1 und dem Statorrad 9 sowie der Welle 1 und dem Gehäuse 2 ein mit Druck versehbarer Raum 14 entsteht. Zum Festbremsen des Statorrades 9 wird von einer fremden Druckquelle öl in der Richtung

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Pfeils 17 durch den Anschluß 18 diesem eben beschriebenen Raum 14 zugeführt Dieses zufließende öl staut sich nun an den Labyrinthdichtungen 22, und der entstehende Öldruck wirkt in Achsrichtung auf die Rückseite des hierbei als Kolben wirkenden Statorrades 9, das unter der Wirkung dieses Öldrucks mit seiner Scheibe 20 das Lamellenpaket 11, 13 unter der Gegenhaltewirkung der Wand 19 des Gehäuses 2 zusammenpreßt. Haben beim Schließen der Lamellen 11,13 diese an allen Reibflächen angelegt, so dichten sie nun ihrerseits den Raum 14 gegen den Ablauf 8 ab, wodurch die Funktionsaufgabe der Labyrinthdichtung 22 aufgehoben ist. Nach dem Verschwinden des Öldrucks Raum 14 durch das Abschalten der fremden öldruckquelle und dem Schalten des Anschlusses 18 auf den Ölauslaß wird durch den jetzt in entgegengesetzter Richtung auf die Innenseite des Sekundärrades 9 wirkenden aerodynamischen Druck der im Arbeitsraum der hydrodynamischen Bremse im entleerten Zustand befindlichen Luft das Statorrad 9 nach links bewegt und dadurch die Bremse geöffnet.

In der A b b, 3 sind mit 1 bis 8 die gleichen Teile mit gleicher Funktion wie in der A b b. 1 bezeichnet Das Statorrad 9 ist hier jedoch auf der Antriebswelle 1 nicht nur drehbar, sondern in geringem Maße auch axial verschiebbar gelagert und besitzt an seinem Umfang wieder die Mitnahmeverzahnung 10 für die Innenlamellen 11, während das Gehäuse 2 die Halteverzahnung 12 für die Außenlamellen 13 aufweist. Ist der hydrodynamische Kreislauf entleert, so ist die aus den Teilen 10 bis 13 und 23 bestehende Reibungsbremse geöffnet Bei der Füllung des hydrodynamischen Kreislaufs wirkt der hydrodynamische Druck der Kreislauf-Flüssigkeit in Achsrichtung auf die Innenseite des Statorrades 9, wodurch dieses mit seiner Scheibe 23 das Lamellenpaket 11, 13 unter der Gegenhaltewirkung der Wand 24 des Gehäuses 2 zusammenpreßt Das Schließen der Reibungsbremse findet somit selbsttätig durch das Füllen des hydrodynamischen Kreislaufs statt, während sich das Statorrad 9 bei entleertem hydrodynamischem Kreislauf durch die jetzt geöffnete Reibungsbremse frei drehen kann. Die zwischen der Antriebswelle 1 und dem Statorrad 9 angeordneten Federn 16 in Verbindung mit einer bekannten Gleitringeinrichtung bewirken bei entleertem hydrodynamischem Kreislauf das öffnen der Reibungsbremse.

In der A b b. 4 sind mit 1 bis 19 die gleichen Teile mit gleicher Funktion wie in der Abb. 1 bezeichnet. Die Reibungsbremse aus den Teilen 10 bis 19 ist hierbei jedoch nur so bemessen, daß sie imstande ist, das Statorrad 9 in erforderlich kurzer Zeit gegen das Mitnahmedrehmoment aus dem schon beschriebenen aerodynamischen Kreislauf der Luft bei entleertem hydraulischem Kreislauf stillzusetzen. Das Statorrad 9 ic besitzt nun weiter eine Kuppelverzahnung 25, während das Gehäuse 2 eine weitere Halteverzahnung 26 aufweist, in die die axial bewegliche Scheibe 27 mit ihrer Kuppelverzahnung 28 eingreift Die Scheibe 27 ist mit dem Schließkolben 29 verbunden, der sich in dem am Gehäuse 2 befindlichen Zylinderraum 30 bewegt. Dieser Zylinderraum 30 ist durch den Anschluß 31 über das Zeitschaltventil 32 mit der Leitung von der fremden Druckquelle zum Anschluß 18 verbunden. Bei abgeschalteter fremder öldruckquelle und dem Schalten des Anschlusses 18 auf den ölauslaß öffnen die Federn 16 in bereits beschriebener Weise die Reibungsbremse und öffnen die in gleicher Weise wirkenden gleichartigen Federn 33 auch die formschlüssige Verbindung 28, 29, wodurch sich das Statorrad 9 frei drehen kann. Zum Festbremsen des Statorrades 9 wird von der fremden Druckquelle öl in der Richtung des Pfeiles 17 durch den Anschluß 18 dem Zylinderraum 14 zugeführt, wodurch der Schließkolben 15 das Lamellenpaket 11, 13 unter der Gegenhaltewirkung der Wand 19 des Gehäuses 2 zusammenpreßt und das Statorrad 9 festbremst. Nach einer vorbestimmten Zeit, die der Abbremszeit des Statorrades 9 entspricht, öffnet das Zeitschaltventil 32, so daß das Drucköl von der fremden Druckquelle jetzt durch den Anschluß 31 dem Zylinderraum 30 zufließen kann, wodurch der Schließkolben 29 mit der Scheibe 27 die Kuppelverzahnung 28 mit der Kuppel verzahnung 25 in Eingriff bringt, wodurch jetzt das Statorrad 9 formschlüssig gegen das Gehäuse 2 abgestützt ist. Erst nach diesem Schließen der formschlüssigen Verbindung 25, 28, 26 wird ebenfalls über ein nicht weiter dargestelltes Zeitschaltventil der hydrodynamische Kreislauf gefüllt Das Bremsmoment der hydrodynamischen Bremse wird somit über die formschlüssige Verbindung 25,28,26 vom Statorrad 9 auf das Gehäuse 2 übertragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

16 OO Patentansprüche:

1. Hydrodynamische Bremse mit einem aus Rotor- und Statorrad gebildeten Arbeitsraum, dessen auf der abzubremsenden Welle drehbar angeordnetes Statorrad mit Hilfe einer druckmittelbetätigten Reibungsbremse festhaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als Reibscheibenbremse (10 ... 13) ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad (3) und das Statorrad (9) umgreifenden stillstehenden Gehäuse (2) und dem Statorrad (9) angeordnet ist, wobei der über eine außerhalb des Arbeitsraums gelegene Druckquelle beaufschlagbare Betätigungskolben (15) der Reibungsbremse (10 ... 13) im Gehäuse (2) selbst gelagert ist.

2. Hydrodynamische Bremse mit einem aus Rotor- und Statorrad gebildeten Arbeitsraum, dessen auf der abzubremsenden Welle drehbar angeordnetes Statorrad mit Hilfe einer druckmittelbetätigten Reibungsbremse festhaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als Reibscheibenbremse (10... 13) ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad (3) und das Statorrad (9) umgreifenden stillstehenden Gehäuse (2) und dem Statorrad (9) angeordnet ist, wobei das Statorrad (9) axial verschiebbar auf der abzubremsenden Welle (1) angeordnet und selbst als von einer außerhalb des Arbeitsraums gelegenen Druckquelle auf seiner Rückseite beaufschlagbarer Betätigungskolben der Reibungsbremse ausgebildet ist.

3. Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdichten des von dem Gehäuse (2) und dem Statorrad (9) gebildeten Diuckraums (14) eine Labyrinthdichtung (22) sowie die Reiblamellen (11,13) verwendet werden.

4. Hydrodynamische Bremse mit einem aus Rotor- und Statorrad gebildeten Arbeitsraum, dessen auf der abzubremsenden Welle drehbar angeordnetes Statorrad mit Hilfe einer druckmittelbetätigten Reibungsbremse festhaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse Reibscheibenbremse (10... 13) ausgebildet und zwischen dem das Rotorrad (3) und das Statorrad (9) umgreifenden stillstehenden Gehäuse (2) und dem Statorrad (9) angeordnet ist, wobei das Statorrad (9) axial verschiebbar auf der abzubremsenden Welle (1) angeordnet und selbst als von dem im Arbeitsraum entstehenden Druck auf seiner Innenseite beaufschlagter Betätigungskolben der Reibungsbremse ausgebildet ist.

5. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reibscheibenbremse (10 ... 13) noch eine zusätzliche schaltbare formschlüssige Verbindung (25 ... 28) (z. B. Klauenkupplung) zwischen Statorrad (9) und Gehäuse (2) vorgesehen ist.