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Füllungsgeregelter hydrodynamischer Arbeitskreislauf
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Kupplung kommunizierenden Kammer anzubringen und es über Leitungen und einen Kühler mit dem Ölsumpf zu verbinden. Vom Ölsumpf fördert eine Füllpumpe die Arbeitsflüssigkeit wieder in den Arbeits- raum der Kupplung. Das Schöpfrohr dient hier gleichsam als verstellbarer Überlauf und bestimmt je nach seiner Stellung den Füllungsgrad der Kupplung, wobei die Umwälzmenge im wesentlichen durch die För- derleistung der Fallpumpe bestimmtwird. Der Gesamtbauaufwand ist hiebei relativ gross. Beiregelbaren Strö- mungskupplungen mit ortsfestem Schöpfrohr smd zur Wärmeabfuhr der anfallenden Wärme sogar geson- derte Kühlkreisläufe bekanntgeworden, deren Umwälzung durch das Schöpfrohr hervorgerufen wird.
Der Wirkungsgrad einer solchen Kühlung ist aber nicht erheblich, da dort ein offener Kühlkreislauf vorliegt. Die Arbeitsflüssigkeit tritt nämlich erst durch eine relativ kleine Öffnung in den mit dem Primärrad der Strömungskupplung umlaufenden Raum ein, in den das ortsfeste Schöpfrohr hineinragt, so dass diese Anordnung in der Wirkung einem Kreislauf mit offenem Sammelbehälter und Pumpe gleichkommt (Druckund/oder Strömungsenergieverlust). Hiebei geht der im Arbeitsraum herrschende Druck für eine möglichst gute Flüssigkeitsumwälzung des Kühlkreislaufes verloren.
Die Erfindung bezweckt, den Anwendungsbereich derartiger Kühlkreisläufe zu erweitern und letztere in ihrer Kühlwirkung zu verbessern. Es wird bei dem anfangs erwähnten hydrodynamischen Arbeitskreislauf vorgeschlagen, dass der Arbeitskreislauf als an sich bekannte Strömungsbremse und der Kühlkreislauf zwecks Abfuhr erheblicher wärmemengen in an sich bekannter Weise als geschlossener Zwangskreislauf ausgebildet ist, der an allen Stellen ausserhalb des Arbeitsraumes einem Überdruck unterworfen ist. Durch diese Massnahme wird ein vom Regelkreislauf in funktioneller Hinsicht unabhängiger, mit hohem Wirkungsgrad arbeitender Kühlkreislauf geschaffen, gleichgültig ob diese beiden Kreisläufe ausserhalb des Arbeitsraumes der Strömungsbremse völlig oder nur teilweise parallelgeschaltet sind.
Die Umwälzung des Kühlkreislaufes kann mittels einer entsprechend gross ausgelegten Pumpe bewirkt werden, gegebenenfalls mittels einer Pumpe mit regelbarer Förderleistung, damit die Förderleistung der jeweils auftretenden Wärmemenge angepasst werden kann. Sehr vorteilhaft ist eine solche Ausbildung des Kühlkreislaufes, bei der die Umwälzung der Arbeitsflüssigkeit in an sich bekannter Weise durch die Pumpwirkung des Primärrades des Arbeitskreislaufs selbst hervorgerufen wird, u. zw. dadurch, dass der Kühlkreislauf seine Austrittsstelle aus dem Arbeitsraum etwa am äusseren Durchmesser des Arbeitsraumes und seine Eintrittsstelle in den Arbeitsraum in dessen axialem Bereich aufweist.
Dadurch, dass zwischen den erwähnten Stellen des Arbeitsraumes ein Druckunterschied und damit eine Förderwirkung vorhanden ist und dass ferner ein Zwangskreislauf vorliegt, wird auch ohne gesonderten Pumpenantrieb eine erhebliche Umwälzung des Kühlkreislaufs erzielt, die in den meisten Fällen zur Wärmeabfuhr ausreichen dürfte.
Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen an meh-
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Regelkreislauf einer hydrodynamischen Bremse und Fig. 2 den völlig parallelgeschalteten Kühl- und Regelkreislauf einer mit einem Strömungsgetriebe zusammengebauten hydrodynamischen Bremse, wobei der Kühler zugleich zum Kühlen der Arbeitsflüssigkeit des Strömungsgetriebes dient.
Gemäss Fig. 1 ist das Gehäuse 2 einer hydrodynamischen Bremse 1 an einem Getriebe 3 befestigt.
Auf einer abzubremsenden Welle 4 dieses Getriebes sitzt das Primärrad 2a, das zwei spiegelsymmetrische Beschaufelungen 2b und 2c aufweist, denen zwei weitere am feststehenden Gehäuse 2 angeordnete Beschaufelungen 2d und 2e gegenüberliegen. Zwischen diesen Beschaufelungen 2b, 2c, 2d und 2e befindet sich der Arbeitsraum der Bremse. Durch die Umdrehungen des Primärrades 2a tritt die Arbeitsflüssigkeit über am äusseren Umfang des Primärrades verteilte Bohrungen 2f in einen Ringkanal 2g, in dem - verur- sacht durch die Pumpwirkung des Primärrades-der höchste Fülldruck innerhalb des Bremsengehäuses 2 herrscht. Im Bereich dieses Ringkanals ist daher der Auslass für die Arbeitsflüssigkeit vorgesehen.
Die Arbeitsflüssigkeit tritt bei 2h durch eine Leitung 5 aus und gelangt über einen Kühler 6, eine Leitung 7 in den axialen Bereich der Bremse und über Kanäle 2k und 2i wieder in den Arbeitsraum der Bremse. Weiterhin tritt die Arbeitsflüssigkeit an einer andern Stelle 21 am äusserenUmfang des Bremsengehäuses durch eine Leitung 8 aus und gelangt über einen offenen Vorratsbehälter 9 und eine Leitung 10 zurück inden Strömungsraum der Bremse, u. zw. ebenfalls im axialen Bereich der Bremse. In den Leitungen 8 und 10 ist je ein Verschiebekolben 11 bzw. 12 angeordnet, deren Betätigung von Hand den Durchfluss der Arbeitsflüssigkeit durch die Leitungen 8 und 10 steuert, u. zw. jeweils von vollständiger Absperrung bis zu völliger Öffnung. Der erste Kreislauf ist der Kühlkreislauf, der zweite der Regelkreislauf.
Beide Kreisläufe sind an sich geschlossen. Lediglich im Strömungsraum der Bremse kommen beide Kreisläufe zusammen.
Ein weiterer Steuerkolben 13 eines selbsttätigen Steuerorgans 17, den eine Feder 14 in die linke Endstellung und den der Druck in emer Leltung 15 111 die rechte Endstellung zu bewegen sucht und der mittels einer Stange 18 gegen die Kraft der Feder 14 in der rechten Endstellung arretiert werden kann, sperrt in
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der rechten Endstellung eine Verbindungsleitung 16, die den Vorratsbehälter 9 mit dem Arbeitsraum ver- bindet. Die Leitung 15 ist an die Leitung 8 am Austritt des Regelkreislaufs aus der Bremse angeschlossen und überträgt den Fülldruck auf die linke Stirnseite des Steuerkolbens 13.
Zur Regelung des Bremsbetriebs wird entweder der Kolben 11 oder der Kolben 12 oder werden beide
Kolben 11 und 12 derart gesteuert, dass ein der gewünschten Bremsleistung bei einer bestimmten Dreh- zahl der abzubremsenden Welle 4 entsprechender Füllungsgrad erreicht wird. Hiebei wird die Arbeitsflüs- sigkeit des Regelkreislaufs an der Stelle, an der innerhalb des Strömungsraumes der höchste Druck herrscht, nämlich am äusseren Umfang des Strömungsraumes, in die Leitung 8 eintreten und an der Stelle, an der innerhalb des Strömungsraumes der niedrigste Druck herrscht, nämlich im axialen Bereich, aus der Lei- tung 10, die über den Vorratsbehälter 9 mit der Leitung 8 in Verbindung steht, in die Bremse eintreten.
Der auftretende Fülldruck bewirkt hiebei, dass sich der Kolben 13 trotz der Kraft der Feder 14 in der ge- zeichneten Stellung befindet.
Zum Übergang auf Nichtbremsbetrieb wird die Bremse entleert. Das geschieht zunächst dadurch, dass der Kolben 12 so verstellt wird, dass er die Leitung 10 abschliesst, damit keine weitere Arbeitsflüssigkeit mehr zuströmt. Zugleich wird der Kolben 13 mittels der Stange 18 in der rechten Endstellung festgelegt, damit aus dem Vorratsbehälter keine Flüssigkeit in den Arbeitsraum nachströmt. Ist die Entleerung der
Bremse beendet - wobei im Kühlkreislauf ausserhalb der Bremse noch Arbeitsflüssigkeit vorhanden ist- so wird auch zweckmässigerweise der Kolben 11 in Schliessstellung gebracht.
Soll nun auf Bremsbetrieb übergegangen werden, so muss die Füllung der Bremse rasch erfolgen. Es würde den Erfordernissen eines rasch einsetzenden Bremsbetriebes normalerweise nicht genügen, wenn der
Kolben 12 die Fülleitung 10 allein freigibt, insbesondere dann nicht, wenn die Kolben 11 und 12 bereits jetzt auf den gewünschten Teilfüllungsgrad eingestellt würden. Vielmehr wird nun noch der Kolben 13 von seiner Arretierung durch die Stange 18 befreit. Dabei geht die Füllung des Strömungsraumes vom Vor- ratsbehälter 9 auch durch die Leitung 16 unmittelbar in den Arbeitsraum vonstatten. Sobald sich ein be- stimmter Fülldruck einstellt, sperrt der Kolben 13 die Leitung 16 ab. Damit hört die zusätzliche Füllung auf ; die Kreisläufe sind wieder wie vorher getrennt.
In Fig. 2 ist ein Strömungsgetriebe 25 mit einer angeflanschten hydrodynamischen Bremse 26 darge- stellt. Eine Eingangswelle 27 treibe über einen Hochgang (Stirnräder 28 und 29) die nicht dargestellten
Primärteile der Strömungskreisläufe. Deren Sekundärteile sind mit einer Welle 30 verbunden, die die Ab- triebswelle darstellt und die ferner über die Stirnräder 31 und 32 mit einer Übersetzung ins Schnelle eine
Welle 33 antreibt. Diese Welle 33 ist die abzubremsende Welle ; sie trägt mithin das hier nicht gezeigte
Primärrad der Bremse 26.
Das Getriebe weist einenölsumpf34 auf, der in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist. Im Ölsumpf befindet sich eine Füllpumpe 35, die zwei Druckleitungen 36 und 37 aufweist. Die eine Druckleitung 36 führt über einen Steuerschleber 38 und eine Leitung 39 zu einem Kühler 40 und von dort über eine Leitung 41 zu einem von Hand zu betätigenden Dreiwegeschieber 42.
Je nachStellung eines Doppelkolbens 43 des Dreiwegeschiebers 42 wird die gekühlte Arbeitsflüssigkeit entweder durch eine Leitung 45 zu je einem der Kreisläufe des Strömungsgetriebes 25 oder über eine Leitung 46 in den Arbeitsraum der Bremse 26 gelei- tet. Die zu kühlende Arbeitsflüssigkeit der Bremse tritt an einer Stelle höchsten Druckes durch eine Leitung 47 aus und gelangt über den Steuerschieber 38 und durch die Leitung 39 zum Kühler. Dabei drückt sie einen Kolben 48 des Steuerschiebers 38 gegen die Kraft einer Feder 49 in die linke Endstellung.
Die andere Druckleitung 37 der Füllpumpe 35 führt über einen Regelschieber 51 und über eine Leitung 52 zur Bremse, wobei sie ebenso wie die Leitung 46 im axialen Bereich der Bremse einmündet. Der Regelkreislauf wird durch eine Leitung 53 aus der Bremse herausgeführt und leitet die Flüssigkeitüberden Regelschieber 51 und durch eine Leitung 54 in den Ölsumpf zurück. Der Regelschieber weist einen von Hand verschiebbaren Kolben 50 auf, der bei Absperrung der Leitung 52 oder 53 die Leitung 53 bzw. 52 freigibt. In den Zwischenlagen wird entweder der Mündungsquerschnitt der Leitung 52 verkleinert, wobei gleichzeitig der Mündungsquerschnitt der Leitung b3 vergrössert wird, oder umgekehrt.
Bei normalem Betrieb des Strömungsgetriebes ist die Bremse entleert. Der Kolben 50 des Regelschiebers 51 befindet. sich in der rechten Endlage und sperrt also den Zufluss von der Pumpe zur Bremse ab.
Der Dreiwegeschieber 42, der zwei Schaltungen ermöglicht, ist auf"Strömungsgetriebe"geschaltet, d. h., der Doppelkolben befindet sich in der gezeichneten linken Endstellung. Da die Bremse entleert ist, also keinen Fülldruck aufweist, ist der Kolben 48 des Steuerventils 38 in der gezeichneten Lage. Der Kühlkreislauf des Strömungsgetriebes mit den Leitungen 36,39, 41 und 45 und dem Kühler 40 ist wirksam.
Soll nun die Abtriebswelle 3ù des Strömungsgetriebes gebremst werden, wird der Kolben 50 des Regelschiebers b1 so weit nach links verschoben, dass die Füllpumpe durch die Leitungen 37 und 52 die
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Bremse 26 füllt. Zugleich wird der Dreiwegeschieber 42 auf "Bremse" (rechte Stellung) geschaltet. Dabei gelangt die Flüssigkeit von der Füllpumpe 35 durch die Leitungen 36 und 39 über den Kühler 40 und durch die Leitungen 41 und 46 in die Bremse, jedoch nur so lange, bis der Fülldruck einen. bestimmten Wert er- reicht hat. In diesem Augenblick nämlich drückt der Fülldruck in der Leitung 47 den Kolben 48 gegen die ) Kraft der Feder 49 und gegen den Füllpumpendruck der Leitung 36 nach links.
Damit ist nun nach Errei- chen eines bestimmten Fülldrucks während des Bremsens ein vom Regelkreislauf unabhängiger Kuhlkreis- lauf durch die Leitungen 47,39, 41 und 46 und den Kühler 40 vorhanden. Der Regelschieber 51 erlaubt hiebei eine feinfühlige Regelung. Während durch die Leitungen 37, 52,53 und 54 gegebenenfalls nur ge- ringe Mengen fliessen und die Füllpumpe dementsprechend klein dimensioniert sein kann, wird im ge- ) trennen Kühlkreislauf eine für die Kühlung der Arbeitsflüssigkeit ausreichende Menge umgewälzt, u. zw. durch die Pumpwirkung der Bremse selbst.
Es ist auch eine solche Ausbildung des Regelkreislauts IIIOgl1cll, bei der statt der Leitungen 37, 52-54 und des Regelschiebers 51 eine einzige Leitung zwischen der Pumpe 35 und dem Arbeitsraum der Brem- se 26 oder dem Kühlkreislauf der Bremse angeordnet wird. In diesem Fall müsste die Pumpe umsteuerbar i sein, damit der gewünschte Füllungsgrad durch Hineinpumpen von Flüssigkeit in den Arbeitsraum der
Bremse oder durch Enmehmsn von Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum erreicht wird.
Die soeben beschriebene, bei einer Strömungsbremse in Kombination mit einem mindestens einen
Strömungskreislauf umfassenden Strömungsgetriebe mögliche Anordnung weist mehrere Vorteile auf. Beim
Vorhandensein eines für die Strömungsbremse als auch für das Strömungsgetriebe gemeinsamenKUhlers bedeutet die erwähnte Umsteuervorrichtung, bei der wahlweise der Kühlkreislauf der Bremse oder der
Kühlkreislauf (oder ein kombinierter Kühl-und Regelkreislauf) des Strömungsgetriebes durch den Kühler geleitet wird, keinen grossen Bauaufwand und kann sehr betriebssicher gestaltet werden. Die Auslegung des Kühlers erfolgt im übrigen nach den Erfordernissen des Kühlkreislaufs der Strömungsbremse. Damit ist für die keine so starke Kühlung erfordernde Arbeitsflüssigkeit des Strömungsgetriebes eine reichliche Kühl- reserve vorhanden.
Einen weiteren Vorteil stellt die für den Regelkreislauf der Bremse und den Kühl-bzw. kombinierten Kühl- und Regelkreislauf des Strömungsgetriebes gemeinsame Pumpe dar, wodurch eine zweite Pumpe eingespart wird. Es ist bei der Anordnung einer gemeinsamen Pumpe selbstverständlich,
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kreislauf des Strömungsgetriebes auch ein gemeinsamer Sumpf vorhanden ist.
Bei der Kombination von Strömungsbremse und Strömungsgetriebe kann ferner die Leitung 36 zwischen Pumpe und Kühler, die zunächst einen Teil des Kühl- bzw. des kombinierten Kühl- und Regelkreislaufs darstellt, zugleich als Umgehungsleitung des Drosselorgans 51 im Regelkreislauf der Bremse dienen, was den Aufwand der Leitungen herabsetzt. Diese Umgehungsleitung 36 gestattet-wie oben beschrieben-ein rascheres Füllen und damit ein schnelleres Ansprechen der Bremse, insbesondere dann, wenn das Drosselorgan auf Teilfüllung eingestellt ist.
Eine weitere Leitung wird dadurch eingespart, dass die Leitung 47 zwischen Austritt des Kühlerkreislaufs aus der Bremse und Kühler nicht nur als Teil des Kühlkreislaufs der Bremse, sondern auch als Steuerleitung für das Steuerorgan 38 benutzt wird, das bis zu dem bestimmten Druck im Arbeitsraum der Bremse die raschere Füllung über die Umgehungsleitung 36 bewirkt und das auch bei Umsteuerung von Bremsbetrieb aufNichtbremsbetrieb und umgekehrt in Tätigkeit tritt.
Es sei noch erwähnt, dass der Primärteil der Strömungsbremse, die mit dem Strömungsgetriebe zusammen einen gemeinsamen Kühler und eine gemeinsame Pumpe aufweist, nicht unbedingt mit der Ausgangswelle des Strömungsgetriebes starr verbunden sein muss, sondern dass er auch mit der Abtriebswelle eines einzelnen Kreislaufs des Strömungtgetriebes oder-bei Fahrzeugen-mit einer beliebigen Laufachse in Triebverbindung stehen kann.
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