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Die Erfindung betrifft den Aufbau einer Läufereinheit eines hydrodynamischen Retarders, zur Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines Fluides.
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Hydrodynamische Maschinen oder auch hydrodynamischer Retarder, umfassen allgemein ein Gehäuse, eine Läufereinheit, einen Stator, einen externen Arbeitsmediumkreislauf und einen Kühlkreislauf. Alle Komponenten können in einem bzw. dem Retardergehäuse untergebracht sein, wobei das Retardergehäuse aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt sein kann.
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Im Sinne der Erfindung umfasst die Läufereinheit eines Retarders im Wesentlichen einen auf einer drehbar gelagerten Welle positionierten Rotor. Der Rotor kann auf der Welle fixiert sein oder alternativ axial verschiebbar angeordnet sein. Die Axialverschiebung erfolgt allgemein dadurch, dass die Welle und der Rotor über eine Drallverzahnung gekoppelt sind. Die Drallverzahnung bewirkt in Verbindung mit einer Feder, dass der Rotor im Bremsbetrieb in eine Bremsstellung und im Nicht-Bremsbetrieb in eine Leerlaufstellung bewegt wird. Ein derartiger Retarder ist beispielsweise in der
DE 10 2007 029 018 A1 offenbart. Durch die Verschiebung, also der Vergrößerung des Abstands von Rotor und Stator im Nicht-Bremsbetrieb wird der Leistungsverlust im Nicht-Bremsbetrieb wirksam reduziert.
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Die Welle ist allgemein im Retardergehäuse gelagert, wobei dieses aus verschiedenen Gehäuseteilen zusammengesetzt ist. Ein Gehäuseteil ist in der Regel dem Rotor zugeordnet und wird im Allgemeinen als Rotorgehäuse bezeichnet. Weiterhin kann ein Gehäuseteil der Stator oder das Statorgehäuse sein.
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Allgemein gilt, dass hydrodynamische Retarder derart aufgebaut sind, dass ein Drehmoment von einem angetriebenen Primärschaufelrad, Rotor, auf ein stationäres Sekundärschaufelrad, auch Stator genannt, hydrodynamisch übertragen werden kann.
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Rotor und Stator bilden dabei eine Funktionseinheit, die einen gemeinsamen Arbeitsraum aufweist, der mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Durch das Antreiben des Rotors, der auf einer abzubremsenden Welle, beispielsweise einer Getriebeausgangswelle oder einer indirekt mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbundenen Welle (Gelenkwelle), drehfest positioniert ist, wird das Arbeitsmedium im Rotor nach außen beschleunigt und tritt in den Stator ein, in welchem es radial nach innen strömend verzögert wird.
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Das Arbeitsmedium wird somit durch die Ausformung des gemeinsamen Arbeitsraumes in eine Kreislaufströmung versetzt. Durch die derart ausgebildete Kreislaufströmung wird ein Drehmoment – hier als Bremsmoment des Retarders bezeichnet – vom Rotor auf den Stator übertragen. Dabei wird der Rotor verzögert und insbesondere die mit dem Rotor drehfest verbundene Welle, verzögert.
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Die vielfältigen Erfordernisse an den Aufbau eines Retarders bzw. einer Läufereinheit erfordern immer wieder neue Lösungsansätze für den Aufbau der einzelnen Bauteile.
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Insbesondere die Montierbarkeit der einzelnen Bauteile hat sich als ein besonderes Kriterium herausgestellt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den Aufbau und/oder Bauteile des Retarders derart zu verbessern, dass die Montierbarkeit und Betriebssicherheit verbessert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Maschine gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Die Retarderwelle der erfindungsgemäßen Läufereinheit für einen Retarder ist dadurch gekennzeichnet, dass die Retarderwelle zweiteilig aufgebaut ist, wobei die erste Lagerung auf dem ersten und die zweite Lagerung auf dem zweiten Wellenteil angeordnet ist. Durch die Trennung der Wellenteile wird die Montage der Lager, des Rotors wie auch die allgemeine Montage der Läufereinheit vereinfacht.
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Im Sinne der Erfindung umfasst die Läufereinheit einen Rotor, der auf einer Retarderwelle positioniert ist. Die Retarderwelle weißt zwei Lagerungen auf, mittels der die Läufereinheit im Gehäuse des Retarders gelagert ist. Dabei ist die erste Lagerung einem ersten Gehäuseteil und die zweite Lagerung einem zweiten Gehäuseteil zugeordnet.
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Aufgrund des geteilten Aufbaus von Welle und Gehäuse können die Abmessungen der Lagerungen und der Ankoppelbereiche, Verbindung Welle-Rotor und Welle nachfolgende Maschine, freier gewählt werden und an den Montageablauf angepasst werden.
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Eine bevorzugte Variante die Retarderwellenteile zu verbinden ist es, diese mittels einer Zentralschraube zu verschrauben. Weiterhin kann eine Zentrierung vorgesehen sein, sodass die Wellen exakt zueinander fluchten.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste Wellenteil zwei Bereiche zur Drehmomentübertragung bzw. zwei Ankoppelbereiche aufweist, einen zur Aufnahme des Rotors und einen zur Koppelung mit einer nachfolgenden Maschine.
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Im Falle der Ausführung der Läufereinheit mit verschiebbarem Rotor kann die Koppelung von Retarderwelle und Rotor mittels Drallverzahnung erfolgt, wobei der zweiten Wellenteil die Anschlagfläche bildet. Die Anschlagfläche ist die Fläche, gegen die der Rotor im Bremsbetrieb axial bewegt wird. Erst wenn der Rotor im Bremsbetrieb an der Anschlagfläche anliegt, kann das volle Bremsmoment aufgebaut werden.
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Im Fall der Ausführung der Läufereinheit mit nicht verschiebbarem Rotor kann der Rotor zwischen den beiden Wellenteilen geklemmt sein, sodass er gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Das Drehmoment kann in diesem Fall mittels einer Keilverzahnung oder gleichwertigen Verbindungsart übertragen werden.
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Wie bereits ausgeführt ist die Läufereinheit in dem Retardergehäuse gelagert, wobei das erste Gehäuseteil das Rotorgehäuse und das zweite Gehäuseteil der Stator oder das Statorgehäuseteil sein kann. Weiterhin kann das zweite Gehäuseteil ein dem Stator zugeordnetes Lagerdeckelteil sein, das das retarderseitige Lager aufnimmt.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Lager der Lagerungen gegeneinander verspannt sind und Spannkraft über die Zentralschraube erzeugt wird. Zur Einstellung der Spannkraft kann ein Federelement, wie eine Tellerfeder oder ein vergleichbares Federelement, vorgesehen sein. Nur durch den geteilten Aufbau von Welle und Gehäuse können der Aufbau und die Montage, und damit die auch die extrem wichtige Einstellung der axialen Verspannung der Lager, kostengünstig realisiert werden. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
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In diesen zeigen:
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1 eine Retarderwelle
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2 eine Läufereinheit mit axial fixiertem Rotor
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3 eine Läufereinheit mit verschiebbarem Rotor im Retardergehäuse
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Retarderwelle bestehend aus den Wellenteilen 9 und 10. Das erste Wellenteilstück 9 ist mit dem zweiten Wellenteilstück 10 mittels der Zentralschraube 8 verbunden. Zur Zentrierung der beiden Wellenteilstücke 9 und 10 ist die Zentrierung 12 vorgesehen. Die hier gezeigte Retarderwelle ist dafür ausgelegt, einen verschiebbaren Rotor 2 aufzunehmen.
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Das erste Wellenteilstück 9 umfasst im Wesentliche drei Zonen. In der ersten Zone ist eine Drallverzahnung 6 vorgesehen. Alternativ kann hier auch eine Keilverzahnung vorgesehen sein, wenn ein fixierter Rotor 2 eingesetzt wird. In der zweiten Zone ist der Lagersitz 4 und in der dritten Zone ist eine Keilverzahnung 5 vorgesehen, mittels der das Drehmoment bzw. Bremsmoment auf eine nachfolgende Maschine, zum Beispiel Getriebe übertragen wird.
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2 zeigt beispielhaft eine Läufereinheit 1 mit axial fixiertem Rotor 2. Der Rotor 2 ist zwischen den zwei Wellenteilen 9 und 10 geklemmt. Die Klemmkraft wird durch die Zentralschraube 8 aufgebracht. Radial erfolgt die Kraftübertragung zwischen Rotor 2 und Welle 9, 10 mittels einer formschlüssigen Verbindung wie zum Beispiel einer Keilverzahnung 5.
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Weiterhin ist angedeutet, dass die beiden Lager 7, 7a, hier Kegelrollenlager, gegeneinander gespannt sind. Der Verspannungsabstand 13 ist ein Maß, welches sich aus den Maßen und Maßtolleranzen der Gehäuseteile, hier nicht gezeigten Rotorgehäuseteile, ergibt. Lager 7 kann dabei im Rotorgehäuseteil 17 und Lager 7a im Stator bzw. Statorgehäuse eingesetzt sein. Zum Ausgleich von Toleranzen kann vorgesehen sein, dass die Verspannungskraft auf die Lager mittels einem Federelement, hier nicht gezeigt, eingestellt bzw. konstant gehalten wird. In der Zentralschraube 8 ist zudem ein Kanal vorgesehen, durch den Arbeitsmedium strömen kann, z. B. zur Abführung von Leckströmen.
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3 zeigt eine weitere Läufereinheit 1 eingesetzt in das Retardergehäuse. Bei dieser Läufereinheit 1 ist der Rotor 2 verschiebbar angeordnet. Das Retardergehäuse ist in dieser Darstellung mehrteilig aufgebaut und besteht aus dem Retardergehäuseteil 14, in dem im Wesentlichen die Zu- und Ablaufkanäle des Arbeitsmediums und weitere Komponenten des externen Arbeitsmediumkreislaufes angeordnet sind, dem Stator 15 bzw. dem Statordeckel 16 und dem Rotorgehäuse 17. Im Rotorgehäuse 17 ist das erste Lager 7 eingesetzt. Das Lager 7 wird auf dem ersten Wellenteil 9 durch das Zahnrad 20 und eine entsprechende Befestigungsvorrichtung, hier eine Klemmplatte, auf der Welle fixiert. In dieser Weise vormontiert, kann der erste Wellenteil 9 in das Rotorgehäuse 17 mit den vormontierten Dichtungen eingesetzt werden. Die Montage des Rotors 2 kann dann sehr einfach von der anderen Seite erfolgen, in dem der Rotor 2 auf die Drallverzahnung 6 eingesetzt wird. Anschließend wird der Stator 15 in das Rotorgehäuseteil 17 eingesetzt, Stator und Rotor bilden nun den Arbeitsraum des Retarders.
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Nach der Montage des Stators 15 kann sehr einfach die Rückstellfeder 21 der Lagerdeckel 16 sowie die zweite Lagerung montiert werden. Die zweite Lagerung, auch retarderseitige Lagerung genannt, mit dem Lager 7a, ist in dieser Ausführung im Statorlagerdeckel 16, der über eine Zentrierung am Stator 15 zentriert wird, und auf dem zweiten Wellenteil 10 angeordnet.
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Zum Schluss wird die zentrale Spannschraube 8 eingesetzt und die beiden Wellenteile miteinander verschraubt, wodurch gleichzeitig die Verspannung der Lager 7 und 7a erfolgt. Zum Ausgleich von Toleranzen in den einzelnen Bauteilen ist im Lagerdeckel 16 ein Federelement hier Federscheibe 19 eingesetzt, sodass die Lager mit einer konstanten Kraft vorgespannt sind.
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Im Bremsbetrieb dient die Anschlagfläche 11 des zweiten Wellenteils 10 als Anschlag für den Rotor 2, der sich im Bremsbetrieb durch Rotation auf der Drallverzahnung von der Nicht-Bremsposition in die Bremsposition bewegt.
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Die Verspannung der Lager 7 und 7a erfolgt durch die Montage des zweiten Wellenteils 10, wobei durch die Tellerfeder 19 die Vorspannkraft bestimmt wird. Die Zentralschraube verbindet somit alle zentralen Bauteile des Retarders, es wird somit eine Rotor-Stator Baugruppe mit einer zentralen Schraube zusammengehalten. Diese Rotor-Stator Baugruppe wird anschließend in das Retardergehäuseteil 14 eingesetzt und mit diesem verbunden, sodass ein Bremsmoment von der Welle auf das Gehäuse übertragen werden kann.
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Die hier dargestellte Anordnung und Ausführung der Bauteile ist nur ein Beispiel von vielen möglichen Ausführungen, bei denen eine zweigeteilte Retarderwelle vorteilhaft zum Einsatz kommen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Läufereinheit
- 2
- Rotor
- 3
- erste Lagerung
- 4
- zweite Lagerung
- 5
- Keilverzahnung
- 6
- Drallverzahnung
- 7; 7a
- Lager
- 8
- Zentralschraube
- 9
- erstes Wellenteilstück
- 10
- zweites Wellenteilstück
- 11
- Anschlagfläche
- 12
- Zentrierung
- 13
- Verspannungsabstand
- 14
- Retardergehäuse
- 15
- Stator
- 16
- Statorlagerdeckel
- 17
- Rotorgehäuseteil
- 18
- Dichtung
- 19
- Federelement
- 20
- Zahnrad
- 21
- Rückstellfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007029018 A1 [0003]