Hydrodynamischer Retarder

(Beschreibung)

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder gemäß dem Oberbegriff des

Anspruches 1 .

Stand der Technik

Durch die EP 1 305 535 B1 ist ein hydrodynamischer Retarder mit einem ersten

Schaufelrad, wirksam als Rotorschaufelrad, und mit einem hierzu konzentrischen zweiten Schaufelrad, wirksam als Statorschaufelrad, bekannt. Diese beiden Schaufelräder bilden gemeinsam einen hydrodynamischen Kreis und sind um eine gemeinsame Drehachse gruppiert, wobei jedes Schaufelrad aus jeweils einem Grundkörper und einer an diesem festen Beschaufelung mit einer Mehrzahl von Schaufeln besteht. Die Versorgung des hydrodynamischen Kreises erfolgt mittels einer Fluidzufuhr sowie die Fluidabführung aus dem hydrodynamischen Kreis mittels eines Fluidauslasses.

Bei derartigen Retardern stellt sich das Problem, dass aufgrund einer mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Einführung frischen Fluides in den hydrodynamischen Kreis Kavitation auftreten kann, was insbesondere an der Beschaufelung des Statorschaufelrades Schäden bewirken kann. Aus diesem Grund sind am Statorschaufelrad ausschließlich Schaufeln vorgesehen, die im radial äußeren Bereich gegenüber der dem Rotorschaufelrad zugewandten Strömungskante über eine Anschrägung verfügen. Allerdings wird durch diese Lösung lediglich die Auswirkung der Kavitation begrenzt, nicht aber deren Auftreten entgegen gewirkt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fluidzufuhr bei einem hydrodynamischen Retarder derart auszubilden, dass eine kavitationsbedingte Schädigung der Beschaufelung zumindest eines Schaufelrades zumindest weitgehend vermeidbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch Ausbildung der Fluidzufuhr mit einer Einlaßspirale wird das Fluid unmittelbar vor Einleitung in den hydrodynamischen Kreis in im wesentlichen tangentialer Richtung strömen. Dieser Strömungsrichtung wird allerdings, bedingt durch die der Einlaßspirale zugeordnete Strömungsführung, eine Strömungsrichtung überlagert, die zumindest über eine Axialkomponente verfügt. Auf diese Weise gelangt das Fluid mit vergleichsweise geringer Strömungsgeschwindigkeit in den hydrodynamischen Kreis. Unterstützt werden kann diese Lösung durch entsprechende Vorgabe der Breite eines Strömungsweges, der dem Fluid zum Eintritt in den hydrodynamischen Kreis verbleibt, und der gegebenenfalls bis auf Spaltbreite reduziert sein kann. Im letztgenannten Fall ergibt sich eine zusätzliche Drosselwirkung auf das strömende Fluid.

Mit Vorzug ist die Strömungsführung als Axialvorsprung am Grundkörper eines Schaufelrades, bevorzugt des Statorschaufelrades, vorgesehen, und ragt über die Außenkontur dieses Schaufelrades in Richtung zum anderen Schaufelrad, wie dem Rotorschaufelrad, hinaus. Damit wird das Fluid weit an den am stärksten gefährdeten Schaufeln des Statorschaufelrades vorbei in den hydrodynamischen

Kreis geführt, und vermag somit keine kavitationsbedingte Schädigung zu entfalten. Durch entsprechende Ausformung der Strömungsführung kann dem Fluid zudem eine Bewegungskomponente in Radialrichtung überlagert werden, so dass es ohne starke Umlenkungen und damit im wesentlichen laminar in den hydrodynamischen Kreis eintreten kann.

Konkret als in Richtung zum anderen Schaufelrad vortretender Axialvorsprung am Statorschaufelrad ausgebildet, kann die Strömungsführung in die Außenkontur des anderen Schaufelrades, also des Rotorschaufelrades, eindringen. Aus diesem Grund ist das letztgenannte mit einer Rücknahme ausgebildet, und zwar bevorzugt im Bereich der Beschaufelung, da sich hierdurch eine Einleitung der laminaren Strömung unmittelbar in die Beschaufelung dieses Laufrades und damit in den hydrodynamischen Kreis ergibt.

Der Austritt von Fluid erfolgt anspruchsgemäß ebenfalls zumindest im wesentlichen tangential, und zwar mittels einer Auslaßspirale. Mit Vorzug befindet sich die letztgenannte radial außerhalb des hydrodynamischen Kreises, während die Einlaßspirale radial innerhalb des hydrodynamischen Kreises vorgesehen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 Die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen hydrodynamischen Retarder mit einem Rotor und einem Statorschaufelrad.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt einen hydrodynamischen Retarder, der gegenüber einer Achse 90 zentriert ist. Der Retarder verfügt über einen in einem nicht gezeigten

Getriebegehäuse drehfesten Retarderträger 1 , der ein ebenfalls drehfestes Stützelement 3 radial umschließt. Das Stützelement 3 ist, unter Zwischenschaltung einer Radiallagerung 1 1 , ebenfalls umschlossen, und zwar von einer Kupplungsnabe 5 einer Kupplungseinheit 7, die über ein Kupplungsgehäuse 9 verfügt und in nicht gezeigter Weise mit einer ebenfalls nicht gezeigten Getriebeeingangswelle in drehfester Verbindung steht. Aufgrund dieser Verbindung nimmt die Kupplungseinheit 7 und damit das Kupplungsgehäuse 9 an einer Drehbewegung der Getriebeeingangswelle teil.

Zurückkommend auf die Kupplungsnabe 5 der Kupplungseinheit 7, steht diese über eine Verzahnung 13 mit einer Rotornabe 1 5 des Retarders in Eingriff, wobei sich die Rotornabe 1 5 an ihrer der Kupplungseinheit 7 abgewandten Seite über eine Axiallagerung 17 am Stützelement 3 axial abstützt. Die Rotornabe 15 ist an einem als Rotorschale 20 dienenden Grundkörper 1 9 befestigt, der sich, ausgehend von der Rotornabe 1 5, nach radial außen erstreckt und im radial äußeren Bereich eine Beschaufelung 21 mit einer Mehrzahl von Schaufeln 23 zur Bildung eines ersten Schaufelrades in Form eines Rotorschaufelrades 25 aufnimmt. Das Rotorschaufelrad 25 wirkt mit einem zweiten Schaufelrad in Form eines Statorschaufelrades 27 des Retarders zusammen, das ebenfalls über einen Grundkörper 29 verfügt, der als Statorschale 31 wirksam ist und zur Aufnahme einer Beschaufelung 33 mit Schaufeln 35 dient. An der Statorschale 31 sind an deren vom Rotorschaufelrad 25 abgewandten Seite über den Umfang verteilt Gewindehülsen 39 vorgesehen, in die jeweils ein Befestigungselement 37 einbringbar ist, wobei durch die Befestigungselemente 37 in Verbindung mit den Gewindehülsen 39 das Statorschaufelrad 27 am Retarderträger 1 befestigt ist.

Das Rotorschaufelrad 25 bildet zusammen mit dem Statorschaufelrad 27 einen hydrodynamischen Kreis 41 , der mit viskosem Medium zumindest teilweise befüllt ist. Der Füllungsgrad des hydrodynamischen Kreises 41 kann mittels einer Fluidzufuhr 43 erhöht werden, während über einen Fluidauslass 45 viskoses Medium aus dem hydrodynamischen Kreis 41 entzogen werden kann. In bekannter Weise kann über den Befüllungsgrad des hydrodynamischen Kreises 41 dessen Momentenübertragbarkeit und damit die durch den Retarder ausgelöste Bremswirkung eingestellt werden. Die Fluidzufuhr 43 dient somit im Zusammenhang mit dem Fluidauslass 45 zur Regelung des Retarders.

Die Fluidzufuhr 43 ist radial innerhalb des hydrodynamischen Kreises 41 vorgesehen, und in Form einer Einlaßspirale 1 10 ausgebildet. In dieser Einlaßspirale 1 10 wird das durch die Fluidzufuhr 43 eingeleitete Fluid in eine Fluidströmung 126 versetzt, die in Umfangsrichtung fließt, wie durch den mit der Bezugsziffer 126 benannten Strömungspfeil angedeutet werden soll. Durch einen am Grundkörper 31 des Statorschaufelrades 27 radial innen vorgesehenen, gegenüber der Außenkontur des Statorschaufelrades 27 in Richtung zum Rotorschaufelrad 25 überstehenden Axialvorsprung 1 18 wird dem Statorschaufelrad 27 eine Strömungsführung 1 14 zugeordnet, durch welche der in der Einlaßspirale 1 10 im wesentlichen tangential ankommenden Fluidströmung 126 eine Bewegungskomponente in Radialrichtung überlagert wird. Die Fluidströmung 126 wird somit unmittelbar in das Rotorschaufelrad 25 und damit in den hydrodynamischen Kreis 41 eingeleitet.

Um an dem Rotorschaufelrad 25 Raum zum Eindringen der Strömungsführung 1 14 zu schaffen, sind die Schaufeln 23 des Rotorschaufelrades 25 in demjenigen radialen Bereich, in welchem ein axial freies Ende 122 des Axialvorsprunges 1 18 der

Strömungsführung 1 14 eintaucht, mit jeweils einer Rücknahme 124 ausgebildet. Durch die gesamte Beschaufelung 21 des Rotorschaufelrades 25 bildet sich somit eine Aussparung 120 für den Axialvorsprung 1 18 der Strömungsführung 1 14.

Zwischen der Rotorschale 20 des Rotorschaufelrades 25 und dem axial freien Ende 122 des Axialvorsprunges 1 18 bildet sich ein Strömungsweg 1 16 für die Fluidströmung 126 zum Eintritt derselben in den hydrodynamischen Kreis 41 . Dieser Strömungsweg 1 16 kann bis auf Spaltbreite verengt sein.

Fluid, das den hydrodynamischen Kreis 41 verlassen soll, tritt in eine radial außerhalb des hydrodynamischen Kreises 41 vorgesehene Auslaßspirale 1 12 ein, die dem Fluidauslaß 45 zugeordnet ist. Das aus dem hydrodynamischen Kreis 41 abgeleitete Fluid führt hierbei eine Fluidströmung 128 in Umfangsrichtung durch, wie durch den mit der Bezugsziffer 128 benannten Strömungspfeil angedeutet werden soll. Das Fluid strömt somit innerhalb der Auslaßspirale 1 12 zumindest im wesentlichen tangential zum hydrodynamischen Kreis 41 .

Zurückkommend auf den Grundkörper 1 9 des Rotorschaufelrades 25, ist in diesem ein Druckausgleich 47 in Form zumindest einer Durchgangsbohrung ausgebildet. Durch diesen Druckausgleich 47 wird der hydrodynamische Kreis 41 mit einem Ausgleichsraum 49 verbunden, der sich axial zwischen dem Grundkörper 19 des Rotorschaufelrades 25 und einem Dichtflansch 51 befindet, der über Befestigungselemente 53 am Retarderträger 1 befestigt ist. Bevor eingehend auf die konstruktive Ausführung dieses Dichtflansches 51 hingewiesen wird, sei kurz die Funktion des Ausgleichsraumes 49 erläutert, der aufgrund des Druckausgleiches 47 über ähnliche Druckbedingungen wie der hydrodynamische Kreis 41 verfügt und

somit eine starke einseitige Belastung des Grundkörpers 1 9 des Rotorschaufelrades 25 von der Seite des hydrodynamischen Kreises 41 aus verhindert.

Der Dichtflansch 51 weist im radial inneren Bereich einen im Wesentlichen auf das Rotorschaufelrad 25 zugerichteten, sich axial erstreckenden Aufnahmevorsprung 55 auf, an welchem eine Ringfederdichtung 57 vorgesehen ist. Diese hintergreift mit einem ersten Schenkel 59 eine am Aufnahmevorsprung 55 vorgesehene Radialnase 63 und umgreift mit einem zweiten Schenkel 61 die radiale Gegenseite des Aufnahmevorsprunges 55. Derart sowohl axial als auch radial am Dichtflansch 51 aufgenommen, belastet die Ringfederdichtung 57 mit einer Bodenfläche 65 die Kupplungsnabe 5. Um an dieser Kontaktstelle zwischen dem ortsfesten Dichtflansch 51 und der rotierenden Kupplungseinheit 7 eine hinreichende Dichtung zu gewährleisten, ist in einer Nutung 69 der Kupplungsnabe 5 ein Dichtring 67 eingesetzt, der vorzugsweise ebenso wie die Nutung 69 von rechteckigem Querschnitt ist. Der Dichtring 67 besteht bevorzugt aus Grauguss, ist aber alternativ auch aus einem elastomeren Werkstoff herstellbar. Dem Dichtring ist eine in der Kupplungsnabe 5 ausgebildete, im Wesentlichen radial verlaufende Schmierbohrung 71 zugeordnet.