CN102947146B - 液力减速器和用于运行液力减速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力减速器（1），具有由初级叶轮（4）和次级叶轮（5）构成的工作腔（6）。在这些叶轮之间，在减速器制动运行时形成了工作介质的循环流动。在此设置至少一个用于控制工作介质的流入和/或流出的体积流量的阀装置（12，13）。在至少一个阀装置的朝向工作腔（6）的侧面上布置温度传感器（25）。

Description

液力减速器和用于运行液力减速器的方法

技术领域

本发明涉及一种液力减速器。此外本发明还涉及一种用于运行液力减速器的方法。

背景技术

液力减速器作为例如应用在机动车中、特别是商用车辆或轨道车辆中的无磨损的持续制动器通常是已知的。液力减速器在此包括由初级叶轮和次级叶轮构成的工作腔。两个叶轮在工作腔中相对转动，在减速器制动运行时，液态的工作介质位于该工作腔中，工作介质在初级叶轮和次级叶轮之间形成了循环流动。初级叶轮通常可转动地设计。次级叶轮在该结构中典型地与减速器的壳体或者类似物固定地相连。其也可以称为定子。在减速器制动运行时，以这种方式可以产生损耗功率，其然后用于使与典型的初级叶轮连接的可转动的轴制动。在减速器非制动运行时，工作介质从工作腔的区域中排出。为此，一方面可以自身起到被可运动的初级叶轮施加的泵效果的作用，例如通过在次级叶轮的区域中的孔或开口来实现，这些孔或开口允许工作介质流入储备腔、收集腔或者用于工作介质的外部的循环回路中。

因为在减速器中残留的工作介质在非制动运行时产生不期望的损耗功率，因此特别有利的是，尽可能将工作介质由工作腔中导出。对此已知的是，通过另一个输送装置、例如侧通道泵将在该运行状态中的工作介质从工作腔的区域中有针对性地泵出或甚至使工作腔达到一定程度的真空状态，以便使通过在工作腔中可能残存的剩余工作介质产生的损耗功率最小化。此外在由现有技术已知的结构中，通过两个叶轮在非制动运行中的轴向相对移动，增大了次级叶轮和初级叶轮之间的距离。由此也使得功率损耗最小化。这两种措施的组合在此也是可能的并且合理的。

对于液力减速器而言，已知了用于减速器的各种不同的结构类型和各种不同的工作介质。对于减速器来说最常用的工作介质是为此最合适的油，其例如保存在减速器壳体中、具有储备容器的所谓的内部工作介质循环回路中、相应的连接管路中和减速器的工作腔中。在减速器制动运行时产生的废热然后通过适合的热交换器向减速器的外部导出，这例如通过在储备容器的区域中布置冷却水流过的热交换器来实现。可替换的设计方案可能是具有所谓的外部工作介质循环回路的减速器，其中，工作介质由布置在减速器壳体外部的循环回路导向减速器的工作腔，并且由工作腔再次返回导入外部工作介质循环的区域中，该循环回路具有适合的冷却热交换器，其用于将产生的损耗热导出。具有外部工作介质循环回路的这种结构特别在所谓的水减速器中非常有利，这是因为其典型地利用冷却水、也就是说水防冻混合物作为工作介质工作。在此情况下，例如在将减速器用于商用车辆中时，减速器可以作为产热组件中的任一个，共同集成在冷却循环回路中，这种冷却循环回路对于商用车辆的以内燃机方式的驱动来说典型地总是存在的。

现在在上述每种情况中，使得在制动运行时在减速器中产生的制动功率作为损耗功率转换为热量。减速器的安全并可靠的功能性因此总是以合理并且可靠地导出在减速器的区域中产生的热量为先决条件。为此典型地在冷却循环回路的区域中设置相应的传感器，其检测冷却介质的温度。仅仅在冷却介质的检测到的温度确保安全并且可靠地将减速器中产生的废热排出时，才将减速器转换到制动运行状态。该温度传感器因此可以这样例如为控制电子装置相应地监测可排出的热量，从而然后仅仅接通液力减速器，如果这在系统方面也是可能的话。因此借助于该传感器装置不能对减速器进行进一步的监测。

关于普遍性的现有技术而言，可以参考EP 0 873 925 A2和DE 10009 959 A1。

发明内容

现在本发明的目的在于，对液力减速器如下地加以改进，即可以简单地对液力减速器在其功能方面、特别是在非制动运行时进行监测。此外本发明的目的是，提出一种用于运行这种减速器的方法。

根据本发明，该目的通过一种减速器来实现。该目的还通过一种用于运行这种减速器的方法来实现。

根据本发明的液力减速器在此设置有温度传感器，其这样布置在减速器的区域中，即温度传感器能监测在减速器的非制动运行时被包围的体积中的温度。因此，温度传感器位于在减速器的体积中的至少一个阀装置的朝向减速器的侧面上，也就是说例如这样，即温度传感器伸入用于将工作介质导入或导出的工作腔或者体积区域中，或者和布置在工作腔中的部件导热连接。对此可替换地可以提出，温度传感器布置在用于使工作腔排空的环形通道的区域中。这允许非常简单的结构，其中在原有的工作腔的区域中并且进而在循环流动的区域中几乎无需在初级叶轮和次级叶轮之间引入附加的部件。更确切地说，温度传感器可以布置在总是存在的用于排空的环形通道的区域中。优选地，在此可以这样将其集成在减速器壳体中，即温度传感器可以从外部触及并且因此可以被简单地更换和维护，并且可以将继续通知温度值的线路元件无需附加引线地、无密封问题或者类似问题地例如引导向控制电子装置。

以这种方式，可以直接或间接地检测工作腔中的温度。和利用例如布置在用于液力减速器的储备容器或冷却介质中的温度传感器不同，根据本发明的温度传感器也允许的是，在减速器非制动运行时、也就是说当工作腔中没有工作介质或在大多数时候当工作腔中的工作介质的量最小时检测温度。因此液力减速器可以通过简单并且成本低廉的温度传感器不仅在制动运行时并且特别也在非制动运行时根据温度传感器进行监测。

例如可以通过这种温度传感器识别出，减速器的工作腔是否完全没有工作介质，或者在工作腔中是否保留有剩余的工作介质，或者如果在初级叶轮设计为可运动的叶轮时，沿着例如是初级叶轮的典型地由工作介质润滑的滑环密封件侵入工作腔中。这些剩余的工作介质然后在减速器的工作腔中形成涡流并且因此引起根据本发明的温度传感器的或与其导热连接的部件的区域中的温度上升。在一种状态中，在其中典型地布置有减速器的传动系中产生不期望的制动功率并且进而产生损耗功率，这种状态因此可以被探测到。通过适合的措施然后可以实现将工作腔重新排空，以便因此在非制动运行时使在减速器中经过其运行时间产生的损耗功率最小化。

此外，在液力减速器的另一个特别适合并且有利的设计方案中提出，减速器可以通过输送装置排空和/或抽真空。因此原理上是这样的，即减速器自身产生泵效应，泵效应将减速器直至一定程度地排空。当然在大多情况下无法实现通过其自身的泵效应将工作介质完全从减速器或其工作腔中排空。因此可以通过例如可以设计为侧通道泵的附加输送装置来实现将液力减速器的工作腔完全排空并且甚至实现少许真空状态。这也用于使非制动运行时的功率损耗进一步最小化，并且此外允许非常迅速地从制动运行状态转换到非制动运行状态，这是因为除了减速器自身的泵效应之外，通过附加的输送装置而实现了相应的泵效应。工作介质因此可以还更迅速地从工作腔中排出。该结构特别在和温度传感器的组合中是特别有利的，这是因为例如在出现温度升高时通过附加的输送装置然后可以非常简单地再次将剩余量从工作腔中导出，该温度升高是由于一定的工作介质剩余量或者经过期望或不期望的泄漏进入工作腔的工作介质量引起的。

根据本发明的用于运行液力减速器的方法使用了减速器，其中，工作腔由初级叶轮和次级叶轮构成，并且在这些叶轮之间，在减速器制动运行时调节工作介质的循环流动。在减速器非制动运行时，可通过输送装置将减速器排空，其中，除了减速器的固有的泵效应之外还设置输送装置。根据本发明然后在该减速器的工作腔中通过温度传感器检测温度，该温度传感器布置在至少一个阀装置的朝向工作腔的侧面上，该阀装置用于控制流入和/或流出的工作介质。因此可以通过温度传感器监测在减速器的体积中的温度，该体积在非制动运行时由这个或这些阀装置封闭。在此，对温度的监测可以用于减速器的功能监测。特别在非制动运行时，由减速器中残留的空气构成循环流动。在理想的情况下，空气中没有或至少近似地没有工作介质，从而在减速器中仅仅产生最少量的损耗功率，并且通过温度传感器并未识别到显著的温度升高。现在一旦剩余的工作介质残留在减速器中，或者经过泄漏或者作为滑环密封件的润滑剂侵入减速器的区域中，空气就和剩余的工作介质混合并且与其共同构成循环流动。基于现在在循环流动的区域中的液体在次级叶轮和初级叶轮之间产生涡流的事实，导致了温度升高，其可以通过温度传感器安全、可靠并且迅速地进行识别。

依照根据本发明的方法的一个特别适合并且有利的改进方案在此提出，当温度上升到预定的极限值以上时，在非制动运行时，通过输送装置触发对减速器的排空。当温度或对温度的监测得出在工作腔中或在循环流动的区域中的温度上升到预定的极限值以上时，则可以通过输送装置实现排空。在减速器的工作腔中的工作介质量以上述方式引起温度升高，这些量因此从工作腔中被泵出，从而实现了通过减速器在非制动运行时出现的损耗的最小化。

此外在根据本发明的方法的一个非常适合并且有利的改进方案中提出，当温度上升到预定的(另一个)极限值以上时，则总是将减速器转换到制动运行状态几毫秒。暂时转换到制动运行状态在此并不真正地导致形成明显的制动功率，而是通过引入少量的工作介质仅仅确保对系统的冷却，这是因为在此以较短的脉冲形式流入工作腔的区域中的工作介质用作为冷却介质。工作介质然后通过两个叶轮在工作腔中形成涡流，从而使温度无法降到上面说明的极限值以下。因此，在由于短暂地转换到制动运行状态而引入最少量的工作介质的同时或者之后的短时间内，通过输送装置来推动排空过程。因此得出较短的润滑-或冷却脉冲，其在工作腔的区域中分散成细微的液态雾，并不产生明显的损耗功率的液态雾用于冷却工作腔，并且在此特别用于冷却和润滑可运动的叶轮的滑环密封件。

此外在根据本发明的方法的一个非常适合并且有利的设计方案中提出，仅仅当在外部的工作介质循环回路中的工作介质中或者在用于工作介质的冷却循环回路中测定的温度小于极限温度时，减速器才从非制动运行状态转换到制动运行状态，其中，在转换到制动运行状态之后，根据减速器中的温度监测减速器的所述温度，直至下一次转换到制动运行状态。在根据本发明的方法的这个非常适合并且有利的改进方案中，如果减速器处于制动运行状态并且在这种制动运行之后处于非制动运行状态，那么上面说明的、用于至少间接地检测在减速器的工作腔中的温度的温度传感器现在用于控制减速器。在此，接通制动运行状态自身并不根据利用根据本发明的温度传感器在减速器的区域中被检测到的温度来实现，这是因为由此无法对于冷却循环回路的针对在减速器区域中产生的热的吸收能力给出结论。为此更确切地说对至今已知的并且普遍的结构进行测量，该结构具有在减速器外部的工作介质区域中的或者在用于工作介质的冷却循环回路中的温度传感器。因此确保的是，如迄今为止也是这样地，仅仅当在冷却系统的区域中存在用于由减速器产生的损耗功率的相应的吸收能力时，才接通减速器。

附图说明

根据以下参照附图详细说明的实施例来明确说明本发明的液力减速器和用于运行该液力加速器的方法。在此示出：

图1是根据本发明的液力减速器的一个可能的实施例；和

图2是具有根据本发明的液力减速器的传动系。

具体实施方式

在图1的描述中可以识别出液力减速器1。其应示例性地设计为水减速器，并且利用商用车辆中的传动系的冷却水来作为工作介质运行。通过小齿轮2和轴3驱动液力减速器1，轴与小齿轮设计为一体或小齿轮2相应地安装在其上。小齿轮2在此可以特别地在变速器的辅助驱动装置或类似物上与对应一致的小齿轮啮合。减速器1因此设计为次级-水减速器。在此纯示例性地理解该结构。减速器可以完全良好地利用其它工作介质、例如油或其它适合的材料或材料混合物来运行。该设计也可以纯示例性地理解为次级减速器。减速器也可以集成在变速器中或者设计为在车辆的传动系中的嵌入减速器，也或者是固定设备。通过小齿轮2和轴3将功率引入减速器1中。在此布置了与轴3抗扭地连接的初级叶轮4，该初级叶轮和次级叶轮5一起构成工作腔6。次级叶轮5也被称为定子，并且与减速器1的壳体7抗扭地连接。

在减速器1制动运行时进行在工作腔6和外部工作介质循环回路8之间持续的工作介质交换。外部工作介质循环回路8在此在图1中由点划线示意性地示出，并且同时用于在图2中表明的内燃机9的冷却循环回路8应相应于减速器1的作为水减速器的设计方案，该内燃机用于驱动配备有减速器1的车辆。在冷却循环回路8中，适合的冷却介质、例如水-防冻液混合物由冷却介质输送装置10通过内燃机9流向例如布置在变速器11的辅助驱动装置上的减速器1。减速器1在此通过两个阀装置12，13根据需要与外部的冷却循环回路8相连接。如果减速器1不运行，那么冷却剂可以经过在内燃机9后方的旁路14并且经过热交换器15向冷却介质输送装置10流回。在冷却热交换器15的区域中，气流和可能是通过风扇16产生的气流以自身已知的方式和方法应用于对冷却剂进行。此外，通过恒温器阀17可以以自身已知的方式和方法完全或部分地围绕冷却热交换器15。例如在这样的冷却循环回路8中通常的情况是，其还具有用于冷却剂的补偿容器18，该补偿容器在图2的显示中被示出。

如已经说明地那样，通过两个阀装置12，13实现将外部冷却循环回路8连接到减速器1上，其中典型地将阀装置12设计为纯开关阀，而通过设计为调节阀的阀装置13可以调节或者说调整减速器1填充工作介质的填充度，以便因此产生所希望的制动力矩。在此需要考虑的是，除了这种以典型的方式应用的理想的结构以外，原理上可能的并且可以考虑的是具有仅仅一个阀装置的结构。

工作介质然后在减速器1的制动运行期间或者在从制动运行状态转换到非制动运行状态时从工作腔6中经过多个在次级叶轮5中的排出孔19进入到以环形形状在减速器1的周向上延伸的环形通道20中，并且从那里经过阀装置13回到外部工作介质循环回路中或冷却循环回路8中。通过在工作介质的流动路径中在从工作腔6中流出时出现的压力损耗，现在可以出现的是，在非制动运行时、或在从制动运行转换到非制动运行时并不出现工作腔6的完全排空。在工作腔6中残留的工作介质然后使得在非制动运行时也将剩余的转矩从初级叶轮4传递到次级叶轮5上，这导致了传动系中不期望的功率损耗。作为用于减小该功率损耗的第一措施，在此可以提出，初级叶轮4在减速器1非制动运行时在轴3的轴向方向上远离次级叶轮，这在唯一的附图的说明中通过箭头21以及为此设置的压力弹簧22表示出。

为了可以更好地排空工作腔6，此外可以设置输送装置23。该输送装置23可以设置在外部的工作介质循环回路8中，也可以或者设置在液力减速器1或其壳体7的区域中。输送装置特别可以设计为侧通道泵。这种侧通道泵作为液力减速器1的构成部分在此由现有技术公开，从而对于其结构不再详细描述。然而示例性地参照在EP 2006564A2中的侧通道泵的这种示例性的结构。输送装置23的吸入侧典型地和减速器1的壳体7布置在围绕初级叶轮4、即转子的区域中，并且因此直接在初级叶轮4的区域中将工作介质从工作腔6中吸走。除了通过液力减速器1自身施加到工作介质上的输送效应，输送装置23因此可以实现附加的抽吸，以便将工作介质从工作腔6的区域中吸走。被输送的工作介质直接或者例如经过环形通道20回到冷却循环回路8中。

现在，在外部工作介质循环回路8的区域中设置温度传感器24，该工作介质循环回路用作为内燃机9的冷却循环回路。该温度传感器24的温度值被报告给控制电子装置并且被评估。如果通过温度传感器24检测的温度以信号表示，在减速器1中在后续的制动过程中产生的损耗热可以被外部工作介质循环回路/冷却循环回路8中的工作介质吸收，则也控制阀装置12，13的控制电子装置现在可以接通液力减速器1，也就是说从非制动运行状态转换到制动运行状态。然后这样控制阀装置12，13，即总的或者可能也仅仅部分冷却介质流流过液力减速器1，并且在期望的制动过程中吸收在液力减速器1中产生的废热。在此应纯示例性地理解工作介质循环回路或冷却循环回路8的被示出的结构。

因此由现有技术已知了该结构，并且可以取决于在冷却介质中的温度、或在该结构用作水减速器时在冷却循环回路8中在减速器1的工作介质中的温度相应地控制和运行减速器1。然而这对于可靠的运行并且特别是对于使损耗功率最小化来说并不足够。因此在这里示出的结构中，在环形通道20的区域中设置温度传感器25。该温度传感器25以理想的方式可以这样定位在减速器1的壳体7中，即该温度传感器能从壳体的外部触及并且伸入和工作腔6直接对应一致的区域20中、例如环形通道中。基于这种事实，即温度传感器可以设计地非常可靠并且极小，同样可以考虑直接进入到工作腔中的循环流动，而这不会过于影响其流动特性。

通过温度传感器25的温度值，现在可以实现封闭在减速器1中的工作介质的温度、即在图1的实施例中封闭在阀装置12和13之间的工作介质的温度。因此如果减速器1处于非制动运行时，则也可以对该减速器进行监测。温度传感器25将检测到的温度值例如提供给控制电子装置，其除了阀装置12，13之外也控制输送装置23。

在减速器1制动运行时，现在可以通过温度传感器25对运行进行监测。如果应不寻常地出现高温，那么通过控制电子装置同样可以实现紧急关断。然而特别是如果减速器1在非制动运行状态中运行，则得出布置在环形通道20中的温度传感器25的本来的优点。如上所述，例如在从制动运行状态转换到非制动运行状态时、并且与此相联系地排空工作腔6时，导致剩余的工作介质残留在工作腔6中。工作介质同样可以通过不期望的或者在结构方面需要的泄漏，例如沿着滑环密封件进入工作腔6的区域中。在所有这些情况下，在非制动运行时通过工作介质在两个叶轮4，5之间传递了导致不期望的功率损耗的转矩。由于工作介质或剩余的工作介质更长期地残留在工作腔6中，并且并不出现工作腔6的真正的通流，因此在此状态下在工作腔6中或在然后进行的由空气和剩余的工作介质构成的循环流动中的温度升高。然后，在水减速器中例如可以为大概120℃的预定极限温度以上，可以通过温度传感器25探测这种状态。通过控制电子装置可以在此情况下、也就是说当在水减速器中非制动运行时的温度例如上升到120℃以上时，总是触发输送装置23进行工作。然后从工作腔6中吸出工作介质，从而避免出现进一步的功率损耗。经过更长的时间段可以非常明显地使功率损耗最小化。这是特别重要的，这是因为这样的减速器1在常规应用中其大部分时间在非制动运行时被驱动，从而通过减小不希望的功率损耗来实现在功率方面和最后在传动系的初级能量消耗方面的明显优点。

用于使用温度传感器25来监测减速器1在非制动运行时的功能的另一个补充或者可替换的可能性在于，温度被如下监测，即其并不上升到那个范围，即其中出现对减速器1的功能有不利影响的状态。这种状态例如可以是例如当滑动轴承应无润滑运作时通过滑动轴承的增大的摩擦、或通过其它不期望的摩擦力来加热工作腔6，而在该工作腔中并没有工作介质。在此情况下，高温会对密封件和/或轴承造成损害。如果温度传感器25因此应识别温度超过临界极限值，该极限值典型地位于事先提到的极限值之上，则可以通过控制电子装置和阀装置12实现将减速器1短暂地转换到制动运行状态。这种转换在此仅仅持续几毫秒，从而并不在减速器1的区域中产生真正的制动功率，而是仅仅使工作介质的较短的脉冲到达工作腔6中。这种较短的冷却-或者润滑脉冲用于使得工作介质在过热的区域中湿润并且进行冷却，以便确保更好的功能性和更长的使用寿命。在这种冷却-或者润滑脉冲情况下引入的过量的工作介质然后或者经过排出孔和环形通道20以常规的方式和方法导出，或者通过输送装置23或侧通道泵吸出。

通过将温度传感器25定位在减速器1自身中，因此可以以非常简单并且精确的方法实现对减速器1的运行、特别是在非制动运行时进行明显的改进，其通过适合的措施，和通过冷却-或润滑脉冲的可能性来确保部件的长使用寿命一样，确保使损耗功率最小化。温度传感器25在此应位于减速器1自身中、然而特别是位于通过阀装置12和13封闭的工作介质的体积中。温度传感器特别可以布置在通过壳体7的区域中，该壳体至少包围工作腔并且可能包围用于排出工作介质和/或导入工作介质的体积。

Claims (13)

1.一种液力减速器(1)，具有：

工作腔(6)，所述工作腔由

初级叶轮(4)和次级叶轮(5)构成，在所述初级叶轮和次级叶轮之间，在所述减速器(1)制动运行时形成了工作介质的循环流动，

至少一个用于控制所述工作介质的流入和/或流出的体积流量的阀装置(12，13)，

温度传感器(25)，所述温度传感器

布置在至少一个所述阀装置(12，13)的朝向所述工作腔(6)的侧面上，

其特征在于，

所述温度传感器(25)布置在所述工作腔(6)中；或者

和布置在所述工作腔(6)中的部件导热连接；或者

所述温度传感器(25)布置在用于将所述工作腔(6)排空的环形通道(20)的区域中。

2.根据权利要求1所述的液力减速器，其特征在于，所述温度传感器(25)布置在所述减速器(1)的壳体(7)的区域中。

3.根据权利要求2所述的液力减速器，其特征在于，所述温度传感器(25)这样布置在所述壳体(7)中，即能从所述壳体(7)的外部触及所述温度传感器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液力减速器，其特征在于输送装置(23)，借助于所述输送装置能将所述工作腔(6)排空和/或抽真空。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的液力减速器，其特征在于，为所述工作介质设置外部的工作介质循环回路(8)。

6.根据权利要求4所述的液力减速器，其特征在于，为所述工作介质设置外部的工作介质循环回路(8)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的液力减速器，其特征在于，在内燃机传动系的冷却循环回路中的冷却剂设计为所述工作介质。

8.根据权利要求6所述的液力减速器，其特征在于，在内燃机传动系的冷却循环回路中的冷却剂设计为所述工作介质。

9.一种用于运行液力减速器(1)的方法，所述液力减速器具有：

工作腔(6)，所述工作腔由

初级叶轮(4)和次级叶轮(5)构成，在所述初级叶轮和次级叶轮之间，在所述减速器(1)制动运行时形成了工作介质的循环流动，

所述减速器(1)在非制动运行时能通过输送装置(23)排空，并且其中

通过至少一个用于控制所述工作介质的流入和/或流出的体积流量的阀装置(12，13)实现所述排空，其特征在于，

在所述工作腔(6)中通过在至少一个所述阀装置(12，13)的朝向所述工作腔(6)的侧面上的温度传感器(25)检测所述减速器(1)的区域中的温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当温度上升到预定的极限值以上时，在非制动运行时，通过所述输送装置(23)触发对所述减速器(1)的排空。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当温度上升到预定的极限值以上时，将所述减速器(1)转换到制动运行状态几毫秒。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当温度上升到预定的另一个极限值以上时，将所述减速器(1)转换到制动运行状态几毫秒。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，仅仅当在外部的工作介质循环回路(8)中的所述工作介质中或者在用于所述工作介质的冷却循环回路中的测定的温度小于极限温度时，所述减速器(1)才从非制动运行状态转换到制动运行状态，其中，在转换到制动运行状态之后，根据所述减速器(1)中的温度监测所述减速器(1)的温度，直至下一次转换到制动运行状态。