DE102004055821A1

DE102004055821A1 - Leistungsübertragungssystem mit einer kombinierten Brems- und Funktionseinheit und Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise eines hydrodynamischen Retarders in einem Leistungsübertragungssystem

Info

Publication number: DE102004055821A1
Application number: DE102004055821A
Authority: DE
Inventors: Stephan Bartosch; Heinz Tengler
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungseinheit für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge
- mit mindestens einem im Leistungsfluß angeordneten, Leistung übertragenden Element;
- mit einer kombinierten Brems- und Funktionseinheit, umfassen eine erste Bremseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Retarders und eine zweite Bremseinrichtung in Form einer elektrischen Maschine;
- der hydrodynamische Retarder umfaßt ein mit einem abzubremsenden, mit dem Leistung übertragenden Element wenigstens mittelbar koppelbaren Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad, die einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden;
- die elektrische Maschine umfaßt mindestens einen Rotor und einen Stator und ist mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch gekoppelt;
- der Rotor ist wenigstens mittelbar drehfest mit dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders koppelbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsübertragungssystem mit einer kombinierten Brems- und Funktionseinheit, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise eines hydrodynamischen Retarders.

Bei Schienenfahrzeugen werden in Antriebssträngen Leistungsübrtragungssysteme eingesetzt, bei welchen als Antriebsmaschinen häufig herkömmliche Antriebsmaschinen in Form von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere in Form von Dieselmotoren verwendet werden. Die Leistungsübertragung zu den anzutreibenden Rädern erfolgt dann über ein Getriebe. Bei diesem handelt es sich aufgrund der gerade für diesen Anwendungszweck besonders vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich der Steuer- und Regelbarkeit, Verschleiß, sowie der Übertragbarkeit sehr hoher Leistung in der Regel um Strömungsgetriebe, umfassend eine Mehrzahl von einzelnen hydrodynamischen Komponenten in Form von hydrodynamischen Kupplungen und/oder hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlern. Dabei ist in der Regel einer dieser Komponenten immer nur ein bestimmter Betriebs- bzw. Geschwindigkeitsbereich zugeordnet, in welchem die Leistungsübertragung über diese hydrodynamische Komponente erfolgt. Zur Gewährleistung einer gewünschten Verzögerung des Fahrzeugs ist in der Regel ein hydrodynamischer Retarder vorgesehen. Dieser umfasst ein als Rotorschaufelrad fungierendes Primärrad und ein als Statorschaufelrad fungierendes Sekundärrad, wobei das Statorschaufelrad ortsfest gegenüber einem Gehäuse oder einem anderen ortsfesten Element angeordnet ist und ferner das Rotorschaufelrad drehfest mit einer abzubremsenden Welle oder einem abzubremsenden Element verbunden ist. Je nach Anforderung und gewünschtem zu erzeugenden Bremsmoment wird dieser als Primärretarder oder Sekundärretarder eingesetzt. Im erstgenannten Fall ist das Rotorschaufelrad dabei mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden. Die Anordnung des Retarders erfolgt vor dem Getriebe. Bei Ausführungen mit Sekundärretarder erfolgt die Anordnung im oder hinter dem Getriebe. Aufgrund der gegebenen Abhängigkeit von der Drehzahl am Rotorschaufelrad ist der hydrodynamische Retarder dann zur Erzeugung eines gewünschten vordefinierten Bremsmomentes entsprechend auszulegen. Zur Abbremsung großer Massen ist es dabei erforderlich, den Retarder entsprechend groß auszulegen. Ferner ist zur Gewährleistung einer hohen Retarderverfügbarkeit eine bestimmte vordefinierte Temperatur des Betriebsmediums, welches im Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders umgewälzt wird, einzuhalten. Die Temperatur des Betriebsmediums kann dabei direkt durch die Temperatur des Betriebsmittels charakterisiert sein oder aber indirekt, beispielsweise durch einen, zumindest thermisch mit dem Betriebsmittelkreislauf gekoppelten Kühlmittelkreislauf. Bei Ausführung des hydrodynamischen Retarders als Wasserpumpenretarder, bei welchem der Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gleichzeitig den Betriebsmittelkreislauf für den hydrodynamischen Retarder bildet, entspricht hier die Temperatur des Betriebsmittels quasi der des Kühlmittels für die Verbrennungskraftmaschine. Um eine sichere Funktionsweise des Antriebssystems zu gewährleisten, darf dabei auch die Temperatur des Kühlmittels einen bestimmten maximal zulässigen Wert nicht übersteigen. Dies hat zur Folge, dass bei einem gewünschten maximal abzugebenden Bremsmoment entweder die hydrodynamische Komponente und die dazugehörigen Anlagen, das heißt insbesondere das Betriebsmittelsystem und das Kühlsystem, entsprechend auszulegen sind. Gerade bei Schienenfahrzeugen, bei denen sehr große Massen abzubremsen sind, ist dies jedoch aufgrund des erforderlichen Bauraumes von Nachteil. Insbesondere ist der hydrodynamische Retarder dann nicht mehr bauraumoptimal zu integrieren und/oder zusätzliche Bremssysteme, in der Regel mechanische Systeme die an den Rädern wirksam werden, sind ebenfalls entsprechend zu dimensionieren. Ein weiteres Problem stellt die Abbremsung bei niedrigen Geschwindigkeiten dar.

Aufgrund der Abhängigkeit der erzeugbaren Bremsleistung von der Drehzahl des Rotorschaufelrades des hydrodynamischen Retarders verringert sich diese mit zunehmender Verzögerung des abzubremsenden Elementes. Bei gleichbleibendem Füllungsgrad führt dies jedoch zu einer Verringerung der Bremsleistung. Gerade für den Rangierbetrieb und bei Schienenfahrzeugen auftretenden Betriebswegen mit geringer Geschwindigkeit bedeutet dies, dass die Bremswirkung quasi mit zunehmender Abbremsung verringert wird. Daher werden in diesem Betriebsbereich häufig mechanische Systeme eingesetzt, die jedoch aufgrund der Dauerbeanspruchung in diesem Bereich hohem Verschleiß unterworfen sind.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für den Einsatz in Schienenfahrzeugen zu schaffen, die neben einer optimalen Bremsleistungsbereitstellung auch durch geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand charakterisiert ist und ferner mit wenig Bauraum auskommt.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine kombinierte Brems- und Funktionseinheit in einem Leistungsübertragungssystem verwendet, welche eine erste Bremseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Retarders und eine elektrische Maschine umfasst. Die elektrische Maschine fungiert dabei wenigstens als zweite Bremseinrichtung und ist entweder als Zusatzbremseinrichtung oder gleichwertige Bremseinrichtung zum hydrodynamischen Retarder ausgeführt. Die elektrische Maschine ist wenigstens mit einer Energieversorgungseinheit gekoppelt. Der hydrodynamische Retarder umfasst ein mit einem abzubremsenden Element drehfest verbundenes und als Rotorschaufelrad fungierendes Primärrad und ein als Statorschaufelrad fungierendes Sekundärrad. Das Sekundärrad beziehungsweise Statorschaufelrad ist dabei ortsfest gegenüber dem Gehäuse oder einem anderen ortsfesten Element angeordnet. Rotorschaufelrad und Statorschaufelrad bilden dabei einen mit Betriebsmittel befüllbaren, vorzugsweise torusförmig ausgebildeten Arbeitsraum. Dazu ist dem hydrodynamischen Retarder ein Betriebsmittelversorgungssystem zugeordnet. Das Betriebsmittelversorgungssystem kann dabei vielgestaltig ausgeführt sein. Dies hängt im einzelnen davon ab, wie der hydrodynamische Retarder gesteuert wird. In der Regel handelt es sich um ein Betriebsmittelversorgungssystem, umfassend einen externen, dem Arbeitsraum zugeordneten geschlossenen Kreislauf, welcher mit einem Betriebsmittelbehälter gekoppelt ist, wobei die Steuerung des Füllungsgrades durch Aufbringen eines statischen Überlagerungsdruckes in den geschlossenen Kreislauf, vorzugsweise jedoch den mit diesem gekoppelten Betriebsmittelbehälter, insbesondere auf den Betriebsmittelspiegel erfolgt. Andere Möglichkeiten sind denkbar. In Abhängigkeit eines Fahrerwunsches, nach gewünschter Verzögerung und/oder dem Konstanthalten einer Geschwindigkeit und/oder der Erzeugung eines Bremsmomentes und den baulichen Gegebenheiten wird dann die Stelleinrichtung angesteuert und der hydrodynamische Retarder, insbesondere der Arbeitsraum, mit Betriebsmittel befüllt, wobei in Abhängigkeit des Füllungsgrades ein bestimmtes Bremsmoment einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist, wie bereits ausgeführt, eine weitere zweite Bremseinrichtung vorgesehen, die in Form der elektrischen Maschine ausgeführt ist. Die elektrische Maschine umfasst dabei einen Rotor und mindestens einen Stator. Der Rotor der elektrischen Maschine ist erfindungsgemäß drehfest mit dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders verbindbar. Dadurch wird eine multifunktionale Einheit geschaffen, die zum einen als kombinierte Bremseinheit oder als kombinierte Brems- und Funktionseinheit verschiedene Funktionen erfüllen kann. Gemäß einem ersten Lösungsansatz wird die elektrische Maschine als Zusatz oder gleichwertige Bremseinrichtung genutzt. Dies bedeutet, dass bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Erzeugung eines Bremsmomentes und/oder einer Verzögerung und/oder einer anderen, einem Bremsvorgang wenigstens mittelbar charakterisierende Größe die Bremsleistung, das Moment entweder über den hydrodynamischen Retarder, die elektrische Maschine oder beide gemeinsam bereitgestellt wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird dem hydrodynamischen Retarder dabei die Priorität zugewiesen. Dies bedeutet, dieser wird hinsichtlich eines maximal an diesem erzeugbaren Bremsmoment ausgelegt. Reicht dieses nicht aus, um die Sollwertvorgabe aus dem vorliegenden Fahrerwunsch zu erfüllen, wird zusätzlich die elektrische Maschine angesteuert, indem diese in Betrieb genommen wird, wobei diese derart angesteuert wird, dass der Rotor ein Moment erzeugt, welches dem am abzubremsenden Element beziehungsweise am Rotorschaufelrad entgegengerichtet ist, d.h. ein Gegenmoment zum Moment abzubremsenden Element. Diese elektrische Maschine wird quasi als Wirbelstrombremse betrieben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, von vornherein die erforderliche Bremsleistung auf beide Bremseinrichtungen aufzuteilen, wobei die Aufteilung entweder frei, das heißt

a) beliebig, oder
b) in Abhängigkeit von einer maximal zu erbringenden Leistung an einem der beiden Systeme oder
c) gleich aufgeteilt auf beide Bremssysteme oder
d) allein oder zusätzlich zu einer der Möglichkeiten gemäß a) bis c) in Abhängigkeit von einzuhaltenden Randbedingungen im Leistungsübertragungssystem, die eine Reduzierung bzw. Abweichung vom Fahrerwunsch bzw. dem dadurch vorgegebenen einzustellenden Sollwert am Retarder bewirken.

bereitgestellt wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird dabei zumindest immer die Bremsleistung, welche theoretisch über den hydrodynamischen Retarder erzeugbar ist, voll ausgenutzt und die elektrische Maschine, welche hier noch mit einer Energieversorgungseinrichtung gekoppelt ist, nur als Zusatzbremseinrichtung genutzt. Dadurch wird es möglich, Überdimensionierung der hydrodynamischen Komponenten auch für größere abzubremsende Massen zu vermeiden. Der hydrodynamische Retarder kann dabei klein und kompakt bauen, da dieser nur einen bestimmten Hauptanteil der zu erbringenden Bremsleistung aufbringen muss, der übrige Bremsleistungsanteil wird über die elektrische Maschine als Zusatzbremseinrichtung erzeugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise eines hydrodynamischen Retarders ist dadurch charakterisiert, dass dieser als Hauptbremseinrichtung verwendet wird, indem dieser einen maximal zulässigen Bremsleistungsanteil bereitstellt beziehungsweise in Abhängigkeit der vorliegenden Drehzahl am abzubremsenden Element ein maximal zulässiges Bremsmoment erzeugt. Der übrige Bremsleistungsanteil wird dann von der elektrischen Maschine bereitgestellt. Diese wird in Betrieb genommen und an der elektrischen Maschine wird ein Gegenmoment zum Moment an der abzubremsenden Welle oder dem abzubremsenden Element und damit auch dem Rotorschaufelrad des Retarders erzeugt, was zu einer Abbremsung führt. Da die Bremsleistung des hydrodynamischen Retarders im Wesentlichen von der Drehzahldifferenz der Retarderschaufelräder, Statorschaufelrad und Rotorschaufelrad, abhängt, nimmt die entsprechende Bremswirkung mit der aufgrund der Erzeugung des Bremsmomentes erfolgenden Geschwindigkeitsabnahme und damit auch der Abnahme der Drehzahldifferenz der Retarderschaufelräder ab. Durch eine entsprechende Erhöhung der Leistung der elektrischen Maschine kann dieser Effekt kompensiert werden beziehungsweise eine Bremswirkung auch noch im Bereich geringer Geschwindigkeiten erzielt werden, was insbesondere einer Flüsterbremsung entspricht und den Verschleiß mechanischer Bremssysteme erheblich mindert. Dazu wird erfindungsgemäß der Bremsleistungsanteil der elektrischen Komponente bei verringerter Bremsleistung der hydrodynamischen Komponente in Abhängigkeit der sich zwischen Rotorschaufelrad und Stator einstellenden beziehungsweise verändernden Drehzahldifferenz erhöht. Somit kann über den gesamten Fahrbereich, das heißt insbesondere alle überstreichbaren Geschwindigkeitsbereiche, immer auch ein gleicher Bremseffekt, insbesondere die gleiche Bremsleistung, unabhängig von der bereits erzielten Verzögerung eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird somit in Abhängigkeit des Fahrerwunsches bei Vorgabe einer bestimmten Bremsleistung beziehungsweise eines bestimmten Bremsmomentes und/oder einer Verzögerung und/oder des Einhaltens einer konstanten Geschwindigkeit der hydrodynamischen Retarder derart angesteuert, dass dieser einen ersten Teil der Bremsleistung bereitstellt. Es wird quasi ein Sollwert für das vom hydrodynamischen Retarder abzugebende Bremsmoment aus dem Fahrerwunsch gebildet. Dieser Sollwert wird mit dem theoretisch möglichen maximal zu erbringenden Wert mit einem Referenzwert, der einem maximal zulässigen Moment entspricht, verglichen. Wird der theoretisch maximal zulässige Wert nicht überschritten, wird der Bremsvorgang vorerst nur über die hydrodynamische Komponente eingeleitet. Diese wird befüllt, in Abhängigkeit des gewünschten Bremsmomentes mit einem bestimmten Füllungsgrad. Während des Bremsvorganges wird dabei die Drehzahldifferenz, insbesondere die Abnahme der Drehzahl am Rotorschaufelrad überwacht. Wird dabei ein bestimmter Wert erreicht, welcher bei einem bestimmten Füllungsgrad immer noch ein bestimmtes Bremsmoment erzeugt, wird der zum Fahrerwunsch für das zu erzeugende Bremsmoment fehlende Anteil über die zweite Bremseinrichtung in Form der elektrischen Bremseinrichtung erbracht. Damit wird quasi auch bei für den Fahrer spürbarer merkbarer Abnahme der Geschwindigkeit trotzdem mit gleicher Bremswirkung über den gesamten Geschwindigkeitsbereich operiert, was letztendlich auch dazu führt, dass der gesamte Bremsvorgang, insbesondere beim Abbremsen auf Geschwindigkeit Null, wesentlich rascher abgeschlossen ist als nur allein über die hydrodynamische Komponente. Ferner ist es mit dieser Ausführung auch möglich, dass im Falle des Überschreitens des Fahrerwunsches der über dem theoretisch maximal zulässigen Bremsmoment liegende Teil des bereitzustellenden Gesamtbremsmomentes, welcher sich aus dem Fahrerwunsch ergibt, gleichzeitig über die Zusatzbremseinrichtung in Form der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Die elektrische Maschine fungiert damit quasi als Zusatz- und Sicherheitsbremseinrichtung, die die hydrodynamische Bremseinrichtung ergänzt und deren Schwachstellen, vor allem im niederen Geschwindigkeitsbereich, ausgleicht.

Ferner werden gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung bei gewünschter Inbetriebnahme der hydrodynamischen Bremseinrichtung oder während des Betriebs dieser nicht nur das maximal zulässige zu erbringende Bremsmoment über diese überwacht, sondern auch andere Randbedingungen, die das tatsächlich vom hydrodynamischen Retarder zu erbringende Bremsmoment beziehungsweise eine Reihe von Randbedingungen einhalten können. Dazu wird insbesondere die Temperatur des Betriebsmittels, welche entweder direkt oder indirekt durch Überwachung der Kühlmitteltemperatur für das Betriebsmittel ermittelt werden kann. Zwar führt eine Überschreitung eines zulässigen Maximalwertes vorerst nicht zu einer Schädigung, jedoch im Dauerbetrieb sind aufgrund der hohen thermischen Beanspruchung Schädigungen möglich. Dabei wird bei Bereitstellung eines bestimmten Bremsmomentes über den hydrodynamischen Retarder die Betriebsmitteltemperatur entweder direkt oder wie bereits beschrieben indirekt überwacht, wobei bei Überschreitung eines vorgegebenen oder vordefinierten Grenzwertes T_Grenz eine Reduzierung der Sollwertvorgabe für das vom hydrodynamischen Retarder abzugebende Moment erfolgt, und zwar auf einen neuen Sollwert für das abzugebende Bremsmoment. Der restliche noch fehlende Anteil wird in diesem Fall dann über die elektrische Maschine bereitgestellt, so lange bis wieder der vorgegebene Grenzwert für die Temperatur des Betriebsmittels unterschritten wird und damit wieder der Sollwert für das vom hydrodynamischen Retarder abzugebende Bremsmoment erneut an den Fahrerwunsch angepasst werden kann.

Konstruktiv bestehen für die Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Im einfachsten Fall ist jedoch der Rotor der elektrischen Maschine gemäß Variante 1 direkt mit dem Primärschaufelrad in Form des Rotorschaufelrades des hydrodynamischen Retarders drehfest verbunden. Dabei wird grundsätzlich zwischen der koaxialen und der exzentrischen Anordnung von hydrodynamischem Retarder, insbesondere Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und Rotor der elektrischen Maschine unterschieden. Im erstgenannten Fall erfolgt die Anordnung koaxial, d.h. in axialer Richtung benachbart nebeneinander. Im zweiten Fall ist eine Leistungsübertragungseinrichtung zwischen dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und dem Rotor der elektrischen Maschine vorzusehen, im einfachsten Falle in Form einer Vorgelegeübersetzung.

Die drehfeste Verbindung erfolgt dabei vorzugsweise direkt, das heißt in unmittelbar räumlicher Nähe frei von Zwischenschaltung weiterer Übertragungselemente. Beide, der Rotor der elektrischen Maschine und das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders, sind dabei koaxial zueinander angeordnet und können eine bauliche Einheit bilden. Die Anordnung in axialer Richtung erfolgt unmittelbar benachbart aneinander, wobei auch hier bereits ein Anflanschen aneinander erfolgen kann, insbesondere denkbar wäre eine Lösung, bei welcher der Rotor der elektrischen Maschine mit dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders eine bauliche Einheit bildet. Gemäß einer besonders vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung wird dabei der Rotor der elektrischen Maschine vorzugsweise lösbar mit dem Rotorschaufelrad verbunden. Die Verbindung kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen.

Gemäß einem zweiten Lösungsansatz von Variante 1 der koaxialen Anordung sind beide ebenfalls koaxial zueinander angeordnet, wobei die Verbindung jedoch im Wesentlichen über das ohnehin abzubremsende Element erfolgt, das heißt beispielsweise durch entsprechende Zwischenelemente in Form von rotationssymmetrischen Bauteilen wie Wellen etc. In diesem Fall erfolgt die Anordnung in axialer Richtung betrachtet beabstandet.

Gemäß der zweiten Ausführung sind der Rotor der elektrischen Maschine und das Rotorschaufelrad exzentrisch zueinander angeordnet. Dabei können zwei Fälle unterschieden werden. Entweder ist

a) das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders koaxial zum abzubremsenden Element, d.h. der abzubremsenden Welle bzw. dem rotationssymmetrischen Element angeordnet und der Rotor der elektrischen Maschine exzentrisch zum abzubremsenden Element, d.h. unter Zwischenschaltung beispielsweise einer Übersetzungsstufe oder eines anderen leistungsübertragenden Elementes, beispielsweise eines stufenlosen Getriebes oder
b) das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders exzentrisch zum abzubremsenden Element und der Rotor der elektrischen Maschine koaxial zum abzubremsenden Element

angeordnet.

Im Fall b) erfolgt dabei die Kopplung des Rotorschaufelrades der hydrodynamischen Maschine über eine Leistungsübertragungseinheit entweder in Form einer Übersetzungsstufe oder eines stufenlosen Getriebes mit dem abzubremsenden Element, insbesondere der abzubremsenden Welle.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung bei koaxialer Anordnung von Rotorschaufelrad und Rotor wird der Rotor der elektrischen Maschine fliegend auf dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders gelagert. Dieser ist dabei auf ein freies Wellenende oder ein von einem Rotationselement gebildetes Ende aufsteckbar gestaltet. Diese Lösung ermöglicht eine einfache Montage und Demontage und ist auf einfache Art und Weise nachrüstbar. Diese Lösung kann des weiteren dahingehend erweitert werden, dass die gesamte elektrische Maschine quasi fliegend auf dem abzubremsenden Element gelagert ist. In diesem Fall erfolgt die Lagerung des Rotors der elektrischen Maschine auf dem abzubremsenden Element oder dem Rotorschaufelrad. Das Gehäuse der elektrischen Maschine ist dann an das Gehäuse des hydrodynamischen Retarders angeflanscht.

Zur Nutzung der elektrischen Maschine als Bremseinrichtung wird an diese eine Spannung angelegt, wobei der Rotor entgegen der Drehrichtung der abzubremsenden Welle bzw. des abzubremsenden Elementes angetrieben wird. Die elektrische Maschine wird quasi als Wirbelsturmbremse genutzt. Des weiteren kann eine indirekte Bremswirkung dadurch hervorgerufen werden, dass bei nicht expliziter Zuschaltung der elektrischen Maschine im Bremsbetrieb der Rotor der elektrischen Maschine mitrotiert und aufgrund eines bewegten Leiters in einem Magnetfeld, hier eine Spannung, entwirrt und somit die elektrische Maschine quasi als Generator betrieben wird und Leistung in einer mit dieser gekoppelten Energiespeichereinheit eingespeist werden kann. Als Energiespeichereinrichtung finden grundsätzlich zwei Systeme Verwendung

a) eine externe Energiespeichereinrichtung oder
b) eine interne, d.h. im Fahrzeug integrierte Energiespeichereinrichtung.

Im erstgenannten Fall erfolgt dabei die Kopplung an ein externes System, beispielsweise in Form einer Oberleitung. Die Koppelung erfolgt außerhalb des Fahrzeuges. Im zweiten Fall ist die Energiespeichereinheit im Fahrzeug integriert und wird somit in allen Betriebsbereichen durch das Fahrzeug mitgetragen. Dabei finden neben Kondensatoren und Schwungradspeicher auch Batterien Verwendung.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet noch eine Reihe von weiteren Vorteilen. Im Einzelnen kann die elektrische Maschine alternativ in anderen Betriebszuständen als dem Bremsbetrieb auch im generatorischen Betrieb betrieben werden. Dies bedeutet, dass die während des Bremsvorganges und im Normalbetrieb abgegebene Leistung in einem geeigneten Energiespeicher eingespeist werden kann. Bei diesem kann es sich dabei um Kondensatoren oder Schwungradspeicher sowie Batterien handeln. Dieser Energiespeicher wiederum kann dabei während des Stillstandes des Fahrzeuges für die Versorgung der elektrischen Verbraucher, bei entkoppelter oder stillstehender Antriebsmaschine zur Bereitstellung von Energie genutzt werden. Ferner kann die über den Energiespeicher bereitgestellte Energie auch zur Erhöhung der Antriebsleistung bei Beschleunigung des Fahrzeuges verwendet werden. In diesem Fall würde die elektrische Maschine im motorischen Betrieb angetrieben werden. Dabei würde in diesem Fall das von dieser aufgebrachte Moment in gleicher Richtung wie das Antriebsmoment wirken, während während des Bremsvorganges und des Wirbelstromprinzips ein Gegenmoment erzeugt wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung können neben der eigentlichen Bremsleistungsbereitstellungsfunktion auch weitere Zusatzfunktionen ausgeführt werden. Die elektrische Maschine kann dabei beispielsweise zusätzliche Energie bereitstellen für

a) erforderliche Pumpen einer Getriebebaueinheit, insbesondere Rückförderpumpe und Sekundärschmierpumpe, wodurch auf die bisherigen mechanischen Antriebe verzichtet werden kann oder die ohnehin vorhandenen elektrisch angetriebenen Pumpen genutzt werden können, jedoch hier direkt mit Leistung versorgt werden können.
b) Bei einem eventuellen Ausfall eines Hilfsgetriebegenerators kann die benötigte elektrische Energie des Fahrzeuges, insbesondere die elektrische Energie für ein reduziertes Betreiben der Antriebsanlage zur Verfügung gestellt werden und damit die Betriebssicherheit des Fahrzeuges erhöht werden. Dies ist insbesondere bei Schienenfahrzeugen dann von hoher Bedeutung, wenn nach Auswahl der Antriebsanlage ein Räumen des Schienenweges erforderlich ist.
c) Die elektrische Maschine kann ferner im motorischen Betrieb die Antriebsleistung erhöhen oder die Antriebsleistung ausschließlich erbringen. Im ersten Fall fungiert diese als Booster und im zweiten wird beispielsweise bei entkoppelter Antriebsmaschine die Leistung allein über die elektrische Maschine aufgebracht. Der letztgenannte Fall ist zum Beispiel auch bei Versorgung des Fahrzeuges aus einer Oberleitung möglich oder aus einem fahrzeuginternen Energiespeicher und ermöglicht damit einen emissionsfreien Betrieb für besondere Einsatzfälle, insbesondere Tunnelfahrt oder Bahnhofsausfahrt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die elektrische Maschine als Verdreheinrichtung für die Wenderschaltung genutzt, die nur im Stillstand schaltbar ist.

Je nach Anbindung des hydrodynamischen Retarders an eine Leistungsübertragungseinheit können die Zusatzfunktionen ausgeführt werden. Dabei kann es sich bei Ankopplung an ein abzubremsendes Element, welche in der Leistungsübertragungseinheit im Normalfall der Leistungsübertragung dient, die elektrische Maschine auch aktiv als zusätzliche Antriebsmaschine genutzt werden kann. In diesem Fall kann beispielsweise bei Ausführungen von Leistungsübertragungseinheiten mit einer Antriebsmaschine, beispielsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine sowie einer mit diesem gekoppelten Getriebe die Leistung entweder

a) rein mechanisch zwischen Verbrennungskraftmaschine und dem anzutreibenden Aggregat erfolgen oder aber
b) durch kombinierte mechanische und elektrische Leistungsübertragung, wobei ein erster Leistungsanteil von der Antriebsmaschine in Form der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird und der zweite Leistungsanteil von der elektrischen Antriebsmaschine.

Beide Leistungsanteile werden auf einem leistungsübertragenden Element, welches dem abzubremsenden Element entspricht, zusammengeführt.

Denkbar ist jedoch auch alternativ der rein elektrische Betrieb, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine vollständig vom Antriebsstrang entkoppelt wird und die beim Einsatz in Fahrzeugen an den Rädern erforderliche Antriebsleistung allein durch elektrische Maschinen erzeugt wird.

Zusätzlich bei allen genannten Möglichkeiten kann im Brems- oder Schubbetrieb im Generatorbetrieb die Umwandlung mechanischer Energien in elektrische Energie und Einspeisung in eine Energiespeichereinheit oder ein Netz erfolgen.

Der Rotor der elektrischen Maschine kann bei Nichtbestromung und erfolgter Kopplung mit dem leistungsübertragenden Element mitgeschleppt werden.

Die Leistungsübertragungseinheit für Fahrzeuge kann dabei verschiedenartig ausgeführt sein. Bei dieser kann es sich um die Kopplung zwischen einer Antriebsmaschine und den anzutreibenden Rädern handeln. Unter der Leistungsübertragungseinheit werden dabei alle an dieser Kopplung vorhandenen Elemente in ihrer Gesamtheit verstanden. Die Leistungsübertragungseinheit kann dabei ein Getriebe umfassen, wobei vorzugsweise die Anordnung des hydrodynamischen Retarders und der elektrischen Maschine im Getriebe oder unmittelbar am Getriebe erfolgt.

Durch die im motorischen Betrieb verwendete Antriebsanlage der elektrischen Maschine kann im Hinblick auf die Gesamtleistung die Auslegung der dieselmotorischen Leistung erheblich reduziert werden. Durch das Downsizing des Dieselmotors ist neben einer Kosten- auch eine Verbrauchs- sowie Gewichtseinsparung möglich.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung am Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß modifizierten kombinierten Brems- und Funktionseinheit;
2a–2c verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung mögliche Anordnungen der kombinierten Brems- und Funktionseinheit;
3a bis 3c verdeutlichen Ausführungen einer erfindungsgemäßen kombinieren Brems- und Funktionseinheit mit exzentrischer Anordnung von elektrischer Maschine und Retarder;
4 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung;
5 verdeutlicht beispielhaft anhand einer konkreten Ausführung einer Leistungsübertragungseinheit den Einsatz einer erfindungsgemäß gestalteten kombinierten Brems- und Energiegewinnungseinheit;
6a–6c verdeutlichen anhand von Signalflussbildern mögliche Steuervarianten.
Die 1 verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung am Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit 1 den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen kombinierten Brems- und Funktionseinrichtung 2 in Form eines hydrodynamischen Retarders 3, umfassend ein als Rotorschaufelrad fungierendes Primärrad 4 und ein als Stator fungierendes Sekundärrad 5, die einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum 6 bilden. Dieser wird vorzugsweise torusförmig ausgeführt. Die Leistungsübertragungseinheit selbst kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines Getriebes 7 oder als Teilbereich eines Antriebsstranges. Wesentlich ist, dass das als Rotorschaufelrad fungierende Primärrad 4 mit einem abzubremsenden Element 8, beispielsweise in Form einer Welle 9, drehfest verbindbar, vorzugsweise jedoch drehfest mit dieser verbunden ist. Erfindungsgemäß ist dem hydrodynamischen Retarder 3 eine wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine 10 zugeordnet, umfassend mindestens einen Rotor 11 und eine Statoreinheit 12. Der Rotor 11 ist drehfest mit dem als Rotorschaufelrad fungierenden Primärrad 4 beziehungsweise dem abzubremsenden Element 8 verbunden. Die Statoreinheit 12 ist dabei in einem ortsfesten Element 13, vorzugsweise einem Gehäuse 14 gelagert. Die Ausgestaltung der elektrischen Maschine 10 kann unterschiedlich erfolgen. Diese kann sowohl als Synchron- als auch als Asynchronmaschine ausgeführt sein, wobei je nachdem die Ausgestaltung des Rotors und des Stators erfolgt. Denkbar sind Ausführungen in Form von Synchronmaschinen mit transversaler Flussführung. Je nach Ausführung trägt die Statoreinheit 12 in der Regel eine Ankerwicklung 15. Diese ist wenigstens mittelbar mit einer Energiespeichereinheit 16 elektrisch gekoppelt.
Der hydrodynamische Retarder 3 kann dabei sowohl als Primärretarder als auch als sogenannter Sekundärretarder fungieren. Dies bedeutet, dass dieser in einem Antriebsstrang für Fahrzeuge, umfassend beispielsweise eine Antriebsmaschine, die wenigstens mittelbar über wenigstens eine Leistungsübertragungseinheit 1 mit den anzutreibenden Rädern koppelbar ist, entweder betriebsmaschinenseitig angeordnet ist oder aber abtriebsseitig. Diesbezüglich wird auf mögliche Anordnungen in den 2a bis 2c verwiesen.
Die 2a verdeutlicht eine mögliche Anordnung eines hydrodynamischen Retarders 3 mit zugeordneter elektrischer Maschine 10 in einer Leistungsübertragungseinheit 1 in Form eines Antriebsstranges 17, umfassend eine Antriebsmaschine 18, die über ein Getriebe 20 mit den anzutreibenden Rädern 19 gekoppelt ist. Der hydrodynamische Retarder 3 ist hier beispielsweise als Primärretarder ausgeführt und antriebsmaschinenseitig angeordnet, das heißt vorzugsweise bei Ausbildung der Antriebsmaschine 18 als Verbrennungskraftmaschine 21 mit der Kurbelwelle 22 der Antriebsmaschine 18 verbunden. Die Anordnung der elektrischen Maschine 10 erfolgt dabei vorzugsweise in dem dem hydrodynamischen Retarder 3 zugeordneten Gehäuse 23. Eine Ausbildung mit einer außerhalb des Gehäuses des hydrodynamischen Retarders erfolgenden Anordnung ist ebenfalls denkbar und hier lediglich mit unterbrochener Linie schematisch vereinfacht wiedergegeben. In diesem Fall kann die elektrische Maschine sowohl an das Gehäuse 23 des hydrodynamischen Retarders 3 angeflanscht sein oder aber in räumlicher Entfernung zu diesem angeordnet werden.
Demgegenüber offenbart die 2b eine Ausführung mit Anordnung eines hydrodynamischen Retarders 3 an beliebiger Stelle in einem Getriebe 20 einer Leistungsübertragungseinheit 1 in einem Antriebsstrang 17. Der hydrodynamische Retarder 3 kann dabei je nach Ankopplung und Anordnung sowohl als Primär- als auch Sekundärretarder fungieren. Vorzugsweise ist diesem dann kein separates Gehäuse zugeordnet, sondern er nutzt das Gehäuse 24 des Getriebes. Die elektrische Maschine 10 ist in diesem Fall ebenfalls im Getriebegehäuse 24 integriert. Die 2b verdeutlicht dabei in schematisch stark vereinfachter Darstellung eine mögliche Position für den hydrodynamischen Retarder und die dieser zugeordneten elektrischen Maschine 10 sowie weitere mit X gekennzeichnet Positionen. Die Position I ist dabei dadurch charakterisiert, dass die Anordnung in Leistungsflussrichtung vom Getriebeeingang E zum Getriebeausgang A betrachtet im wesentlichen vor dem leistungsübertragenden Element, das heißt direkt im Getriebeeingang E erfolgt, welche auch schematisch skiziert wurde. Die Position II ist durch eine Anordnung an beliebiger Stelle zwischen dem Getriebeeingang E und dem Getriebeausgang A charakterisiert, während die Position III durch eine Anordnung am Getriebeausgang A charakterisiert ist.
Demgegenüber verdeutlicht die 2c anhand eines Antriebsstranges gemäß 2a eine weitere alternative Anordnung eines hydrodynamischen Retarders 3 mit zugeordneter elektrischer Maschine 10, wobei der hydrodynamische Retarder 3 direkt als Sekundärretarder fungiert und mit dem Ausgang des Getriebes A gekoppelt ist. Der hydrodynamische Retarder 3 kann dabei sowohl im Getriebegehäuse 24, wie in der Position III gemäß 2b als auch wie in der 2c dargestellt, hinter dem Getriebe 20 angeordnet sein, wobei der hydrodynamische Retarder 3 vorzugsweise am Gehäuse 24 des Getriebes angeflanscht ist. In diesem Fall wird die elektrische Maschine 10 vorzugsweise ebenfalls im Gehäuse 24 des hydrodynamischen Retarders 1 angeordnet.
Die Anbindung des hydrodynamischen Retarders 3, insbesondere des Rotorschaufelrades 4, erfolgt dabei entweder direkt koaxial zum abzubremsenden Element, wie in den einzelnen 2a bis 2c dargestellt oder aber beispielhaft wie in der 3a und 3b exzentrisch zum abzubremsenden Element.
Die 3a verdeutlicht dabei lediglich einen Ausschnitt aus einem Antriebsstrang 17, insbesondere ein abzubremsendes Element 8, welches über einen Hochtrieb 25 in Form einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 26 mit dem Rotorschaufelrad 4 des hydrodynamischen Retarders 3 verbunden ist. Die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 26 wird dabei vorzugsweise von einem Stirnradsatz 27 gebildet, wobei dieser vorzugsweise durch eine Übersetzung ins Schnelle zum Rotorschaufelrad 4 charakterisiert ist. Dadurch wird es möglich, einen hydrodynamischen Retarder kleiner auszulegen, da bei gleicher Bremsleistung die erzeugten Bremsmomente wesentlich geringer sind. Die Anordnung der elektrischen Maschine 10 erfolgt gemäß 3a dann koaxial zum hydrodynamischen Retarder 3a oder koaxial zum abzubremsenden Element 8 gemäß 3b.
3c verdeutlicht eine alternative Ausführung mit koaxialer Anordnung des hydrodynamischen Retarders 3 zum abzubremsenden Element 8. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 10 exzentrisch dazu angeordnet und über eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 25, im dargestellten Fall einer Übersetzung ins Schnelle mit dem abzubremsenden Element 8 verbunden.
Bei allen Ausführungen gemäß 3a bis 3c umfaßt die kombinierte Brems- und Funktionseinrichtung 2 neben dem hydrodynamischen Retarder 3, die elektrische Maschine und die Drehzehl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 25.
Verdeutlichen die 2 und 3 lediglich mögliche Anordnungen des hydrodynamischen Retarders 3, wobei die dargestellten Anordnungen beispielhaft wiedergegeben sind und die erfindungsgemäße Lösung nicht auf diese beschränkt sein soll, zeigt 4 eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Bremseinrichtung 2 in Form einer kombinierten Brems- und Funktionseinrichtung 2, welche als modulare Einheit aus einem hydrodynamischen Retarder 3 und der elektrischen Maschine 10 besteht. Bei dieser Ausführung ist die elektrische Maschine 10 als Einheit ausgeführt, wobei die Rotorwelle 28 beziehungsweise das mit dem Rotor drehfest gekoppelte Element kraft- und/oder formschlüssig mit dem als Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders fungierenden Primärrad 4 beziehungsweise dem mit diesem gekoppelten abzubremsenden Element 8 verbindbar ist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine 10 dabei auf das abzubremsende Element 8, welches vorzugsweise in Wellenform vorliegt, aufsteckbar. Die Verbindung erfolgt dabei drehfest und in axialer Richtung vorzugsweise unverschiebbar. Als Verbindungen sind form- und kraftschlüssige Verbindungen denkbar. Vorzugsweise werden Keilwellenverbindungen und Bajonettverbindungen gewählt, welche in axialer Richtung zusätzlich eine Sicherung ermöglichen. Die elektrische Maschine 10 ist dabei derart ausgeführt, dass diese im aufgesteckten Zustand auf den hydrodynamischen Retarder 3 beziehungsweise das Rotorschaufelrad 4 oder das abzubremsende Element 8 fliegend gelagert ist. Das Gehäuse der elektrischen Maschine ist quasi in diesem Fall am Gehäuse des Retarders 3 durch Anflanschen gelagert. Die Ausführung als modulare Einheit – Modul 1 in Form der elektrischen Maschine 10 und Modul 2 in Form des hydrodynamischen Retarders 3 – ermöglicht eine einfache Nachrüstbarkeit in bestehenden Systemen.
Die 5 verdeutlicht beispielhaft an einer konkreten Ausführung einer Leistungsübertragungseinheit 1 den Einsatz einer erfindungsgemäß gestalteten kombinierten Brems- und Energiegewinnungseinheit 3 in einer Leistungsübertragungseinheit 1 in Form eines Getriebes 20. Bei diesem Getriebe handelt es sich um ein hydrodynamisches Mehrbereichsgetriebe, umfassend einen ersten Läufer 29 und einen zweiten Läufer 30, welche über ein sogenanntes Hochgangstrio 31 in Form eines Stirnradsatzes 32 mit dem Getriebeeingang E verbunden sind. Die Läufer 29 und 30 beinhalten dabei wenigstens eine hydrodynamische Komponente 33 beziehungsweise 34, im dargestellten Fall die hydrodynamische Komponente 33₁ für den Läufer 29 und 34₁ und 34₂ für den Läufer 30. Die hydrodynamischen Komponenten sind dabei als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ausgeführt, in Ausnahmefällen kann es sich dabei auch um hydrodynamische Kupplungen handeln. Diese sind zumindest füll- und entleerbar. Bei hydrodynamischen Kupplungen können diese zusätzlich gesteuert oder geregelt werden, das heißt der Füllungsgrad ist variabel einstellbar. Das Getriebe 20 umfasst ferner einen Wendeschaltsatz 35, auf dessen Aufbau hier im Einzelnen nicht eingegangen wird. Ferner ist eine zusätzliche hydrodynamische Komponente 36 vorgesehen, welche als hydrodynamischer Retarder 3 ausgeführt ist. Dieser ist mit einem abzubremsenden Element 8 in Form der mit dem Getriebeausgang A über den Wendeschaltsatz 35 koppelbaren Läuferwelle 37 drehfest verbunden. Dies betrifft insbesondere das Rotorschaufelrad 4. Ferner ist eine elektrische Maschine 10 vorgesehen, die in räumlicher Entfernung zum hydrodynamischen Retarder 3, jedoch koaxial zu diesem angeordnet ist. Der Rotor ist dabei drehfest mit dem Rotorschaufelrad 4 verbunden. Vorzugsweise ist im hydrodynamischen Retarder 3 und der elektrischen Maschine 10 eine gemeinsame Steuereinrichtung 38 zugeordnet. Die elektrische Maschine 10 und der hydrodynamische Retarder 3 werden dabei von dieser Steuereinrichtung 38 vorzugsweise gemeinsam gesteuert und/oder geregelt. Dabei kann es sich um die dem hydrodynamischen Retarder 3 ohnehin zugeordnete Steuereinrichtung handeln oder aber eine einem übergeordneten System zugeordnete Steuereinrichtung, beispielsweise die Steuereinrichtung der Leistungsübertragungseinheit 1. Die elektrische Maschine 10 ist wie bereits ausgeführt mit einer Energiespeichereinheit 16 elektrisch verbunden. Die Kopplung erfolgt hier über einen Spannungszwischenkreis 39. Dieser umfasst Einrichtungen 40 zur Steuerung der einzelnen, die Leistungsabgabe oder -aufnahme beschreibenden Größen der elektrischen Maschine 10. Bei der Energiespeichereinheit 16 kann es sich entweder um eine stationäre, das heißt beispielsweise im Fahrzeug mitintegrierte, beispielsweise in Form einer Batterie vorliegende Einheit 41 handeln oder aber um eine externe Energieversorgung 42. Ferner ist die elektrische Maschine wenigstens mittelbar mit Nebenaggregaten 43 koppelbar. Bei entsprechenden Ansteuerungen von hydrodynamischen Retarder 3 und der elektrischen Maschine 10 sind eine Vielzahl von Betriebsweisen denkbar. Diese sind in 6 in Form von Signalflussbildern wiedergegeben.
Gemäß 6a wird bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Erzeugung eines Bremsmomentes bestimmter oder unbestimmter Größe und/oder einer Verzögerung und/oder einer konstant zu haltenden Geschwindigkeit v_soll der hydrodynamische Retarder 3 betätigt. Die Betätigung erfolgt dabei auf herkömmliche Weise, beispielsweise der Ansteuerung der dem hydrodynamischen Retarder zugeordneten Stelleinrichtung 44, über welche die Befüllung gesteuert wird. Gleichzeitig wird aufgrund der drehfesten Kopplung des Rotorschaufelrades 4 mit dem Rotor 11 die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine 10 generatorisch betrieben und an der Ankerwicklung eine Spannung induziert. Die aufgrund des generatorischen Betriebes somit erzeugte elektrische Leistung P_elektrisch Wird in die Energiespeichereinrichtung 16 über die entsprechende Kopplung eingebracht. Dieser Vorgang erfolgt aufgrund der drehfesten Kopplung quasi automatisch. Die elektrische Maschine 10, insbesondere der Rotor 11, ist dabei mit dem ohnehin abzubremsenden Element 8, insbesondere der abzubremsenden Welle verbunden. Das Gesamtbremsmoment ergibt sich somit aus dem über den hydrodynamischen Retarder erzeugten Bremsmoment und dem durch das Mitschleppen des Rotors 11 der elektrischen Maschine 10 bedingten Moment, welches dem Quotienten aus elektrischer Leistung und Drehzahl n_Rotor am Rotor 11 entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung entsprechend 6b wird die elektrische Maschine 10 als zusätzliche Bremseinrichtung zum hydrodynamischen Retarder eingesetzt, wobei sich aus beiden Systemen die Gesamtbremsleistung ergibt. Je nach Ansteuerung und gewünschtem zu erzeugenden Bremsmoment und/oder gewünschter zu realisierender Verzögerung wird dann die zu erzeugende Bremsleistung auf die Einzelsysteme – als Generator betreibbare elektrische Maschine 10 und hydrodynamischer Retarder 3 – aufgeteilt, d.h. P_Gesamt = P_Retardermax + P_elektrisch. Dabei wird vorzugsweise die Priorität beim hydrodynamischen Retarder 3 gesehen, so dass der Hauptteil der zu erzeugenden Bremsleistung, vorzugseise der maximal über diesen erzeugbare Bremsleistungsanteil über diesen erbracht wird. Allerdings erfolgt die Bereitstellung einer gewünschten Bremsleistung im Hinblick auf die Gegebenheiten, das heißt die Bremsleitung des hydrodynamischen Retarders 3 ist dabei auch immer abhängig von der Leistungsfähigkeit der diesem zugeordneten Kühlanlage 45 beziehungsweise von der Temperatur. Der hydrodynamische Retarder 3 kann dabei die geforderte beziehungsweise gewünschte Bremsleistung nur dann erbringen, so lange die Temperatur des Betriebsmittels, insbesondere diesem zugeführten Arbeitsmediums oder eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe einen entsprechenden, vorzugsweise vordefinierten Grenzwert beziehungsweise noch zulässigen Wert nicht überschreitet. Als die der Temperatur des Betriebsmittels wenigstens mittelbar charakterisierende Größe kann dabei auch die Temperatur des Kühlwassers T_K angesehen werden. Damit kann zum einen die elektrische Maschine 10 als Zusatzbremseinrichtung zum Einsatz gelangen, insbesondere immer dann, wenn der hydrodynamische Retarder 3 hinsichtlich der von diesem erzeugten Bremsleistung abgeregelt werden muss. Dabei wird im einzelnen bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Erzeugung eines bestimmten Bremsmoments M_Bsoll und/oder dem Einhalten einer konstanten Geschwindigkeit v_konstant und/oder einer bestimmten Verzögerung -a_soll wenigstens eine Stellgröße Y_soll zur Ansteuerung der Stelleinrichtung 44 des hydrodynamischen Retarders 3 gebildet, die zur Erzielung der gewünschten Sollwerte das Bremsmoment am hydrodynamischen Retarder 3 einstellt, insbesondere durch Steuerung des Füllungsgrades beziehungsweise Drucksteuerung. Aus dem Fahrerwunschsignal nach Erzeugung eines bestimmten Bremsmomentes M_Bsoll und/oder einer Verzögerung -a_soll und/oder der Einstellung einer konstanten Geschwindigkeit v_konstant welche als sogenannte Sollgrößen fungieren, werden entsprechende Stellgrößen aufgrund bestimmter funktionaler Zusammenhänge gebildet. In Abhängigkeit von der Art des Steuerverfahrens beziehungsweise der Art der Einstellung der gewünschten Sollwerte erfolgt dann die Funktionszuordnung zwischen den entsprechenden Sollwertvorgaben und der einzustellenden Stellgröße. Beispielhaft wird dies in 6b für die Steuerung der Leistungsaufteilung für eine zu erzeugende theoretische Bremsleistung auf den hydrodynamischen Retarder 3 und die elektrische Maschine 10 dargestellt. Dabei wird der hydrodynamische Retarder 3, insbesondere der Arbeitsraum mit Betriebsmittel befüllt und bei drehfester Verbindung zwischen dem Rotorschaufelrad 4 und dem abzubremsenden Element 8 das Bremsmoment M_BRetarderist durch Abstützung am Statorschaufelrad 5 erzeugt. Dabei wird zusätzlich während des Bremsvorganges die Temperatur T_Kist des Betriebsmittels überwacht, beispielsweise durch Überwachung der Temperatur im dem hydrodynamischen Retarder 3 in der Regel zugeordneten Kühlmittelkreislauf 46 und/oder einem diesem in der Regel zugeordneten geschlossenen Kreislauf. In diesem Fall ist die Steuerung der über die elektrische Maschine zu erzeugende Bremsleistung P_10soll in eine Steuerung auf Anwendung einer bestimmten maximal vorgebbaren Temperatur im Kühlmittelkreislauf 46 eingebettet. Dabei wird zuerst ein Sollwert für ein am hydrodynamischen Retarder 3 einzustellendes Bremsmoment M_{Bretardersoll} aus einem Fahrerwunsch nach einer bestimmten Verzögerung und/oder einem Einhalten einer konstanten Geschwindigkeit und/oder einer Erzeugung eines bestimmten Bremsmomentes gebildet. In Abhängigkeit dieser Sollwertvorgabe M_{Bretardersoll} wird dann eine Stllgröße Y_Retardersoll zur Ansteuerung des hydrodynamischen Retarders gebildet, welche an der Stelleinrichtung wirksam wird. Gleichzeitig wird die Temperatur T_ist, insbesondere die aktuelle Temperatur oder eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe T_kist im Kühlkreislauf ermittelt. Die Ermittlung kann dabei fortlaufend oder in konkreten Zeitintervallen erfolgen. Der ermittelte Ist-Wert T_Kist wird mit einem maximal zulässigen Grenzwert T_Grenz verglichen und bei Abweichung wird das über den hydrodynamischen Retarder einzustellende Bremsmoment M_{BRetardersoll} dahingehend geändert, dass der Grenzwert T_Grenz nicht überschritten wird. Dies kann aufgrund verschiedener Zuordnung, beispielsweise funktionaler Zusammenhänge erfolgen. Es wird damit eine neue Sollgröße M_{BRetardersoll-neu} gebildet, welche eine Änderung ΔY_soll der Stellgröße zur Folge hat und zu einer Änderung des Ist-Wertes M_BRetarderist des mittels im hydrodynamischen Retarder 3 erzeugten Bremsmomentes führt. Die Differenz ΔM zum Fahrerwunsch wird über die elektrische Maschine 10 ausgeglichen, indem diese als Wirbelstrombremse fungiert. Dazu wird aus der Differenz von M_{BRetardersoll} und M_{Bretardersoll-neu} ΔM_soll gebildet, welches dem von der elektrischen Maschine 10 abzugebenden Moment M_10soll entspricht. Dies erfolgt durch entsprechende Ansteuerung der Einrichtungen 40. Die elektrische Maschine wird dabei als Wirbelstrombremse betrieben. Dazu wird eine entsprechende Spannung an die Ankerwicklung angelegt, welche wiederum dazu führt, dass der Rotor 11, welcher mit dem abzubremsenden Element 8 drehfest verbunden ist, abgebremst wird, aufgrund des an diesem wirksam werdenden Gegenmomentes zum Moment bei Leistungsübertragung. Dabei wird der Anteil der über die elektrische Maschine aufbringbaren Leistung bei Einbettung in die Temperaturregelung vorzugsweise immer im Hinblick auf die Funktion der elektrischen Maschine 10 als Zusatzbremseinrichtung gebildet.
Andere Möglichkeiten sind denkbar, beispielsweise die aktive Beeinflussung des über die elektrische Maschine 10 erzeugbaren Bremsmomentes. In diesem Fall erfolgt unabhängig von weiteren Randbedingungen bereits bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Erzeugung eines bestimmten Bremsmomentes, einer bestimmten Verzögerung und/oder dem Einhalten einer konstanten Geschwindigkeit am Fahrzeug vorab eine Aufteilung des mittels dem hydrodynamischen Retarder 3 und der elektrischen Maschine 10 erzeugbaren Bremsmomentes. Dabei wird der Fahrerwunsch aus der Summe der Sollwerte für ein vom hydrodynamischen Retarder 3 abgebbares Bremsmoment M_{BRetardersoll} und von der elektrischen Maschine 10 erzeugbaren Bremsmoment M_{elektrischsoll} gebildet. Jede Bremseinrichtung wird dann separat angesteuert.
Bei den in den 6a bis 6c wiedergegebenen Signalflussbildern wurde eine koaxiale Anordnung von Rotorschaufelrad des Retarders und Rotor der elektrischen Maschine angenommen. In diesem Fall haben beide zwangsläufig die gleiche Drehzahl. Bei exzentrischer Anordnung sollte daher anhand der Momente die Leistung zugrunde gelegt werden. Ferner sind die in den 6a bis 6c beschriebenen Möglichkeiten miteinander kombinierbar, in Steuerungen und Regelungen einbettbar. Dies gilt auch für eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung gemäß 6d. Bei dieser wird über den gesamten Bremsvorgang eine gleichmäßige Bremswirkung erzielt. Dazu wird in Abhängigkeit des Fahrerwunsches nach Erzeugung eines bestimmten Bremsmomentes M_Bsoll und/oder einer Verzögerung -a_soll und/oder der Einstellung einer konstanten Geschwindigkeit v_konstant ein Sollwert für eine konstante Bremsleistung P_{Bkonstantgesamt} vorgegeben. Diese wird hauptsächlich über den hydrodynamischen Retarder aufgebracht, d.h. P_retardersoll ist P_retardermax. Da sich jedoch bei gleich bleibenden Füllungsgrad des Retarders während des Bremsvorganges die Drehzahl am Rotorschaufelrad reduziert und damit die Drehzahldifferenz zwischen Rotorschaufelrad und Statorschaufelrad geringer wird, reduziert sich auch die momentane Bremsleistung. Dieser Anteil wird zunehmend durch die elektrische Maschine 10 kompensiert, in dem an diese aktiv eine Spannung zur Erzeugung eines Gegenmomentes an der abzubremsenden Welle 8 angelegt wird. Die Änderung der am Retarder 3 abgebaren Bremsleistung P_Retarder zu einem bestimmten Zeitpunkt t_n ist eine Funktion der Änderung der Drehzahldifferenz Δ(n_{Rotorschaufelrad}-n_Stator) zwischen Rotor- und Statorschaufelrad zu diesem Zeitpunkt t_n. Für jeden Zeitpunkt t_n wird dann die Differenz aus der gewünschten Gesamtbremsleistung und der aktuell aufgrund der Änderung der Drehzahldifferenz Δ(n_{Rotorschaufelrad}-n_Stator) gebildet und diese Leistungsdifferenz als Sollwert für die von der elektrischen Maschine 10 bereitstellbare Bremsleistung gesetzt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung sind noch weitere vorteilhafte Nutzungen der elektrischen Maschine 10 möglich. 5 verdeutlicht diese anhand des dort gezeigten Blockschaltbildes. Folgende Bezeichnungen werden darin verwendet:
Erläuterung zum Blockschaltbild

W_T: Sollwert Antriebsleistung Antriebsanlage
W_B: Sollwert Bremsleistung (dynamische Bremse)
W_H: Sollwert Hilfsbetriebeleistung
W_DM: Sollwert Dieselmotor (Füllungssollwert)
W_R: Sollwert Retarder (hydrodynamische Bremse)
W_G: Sollwert E-Retarder (elektrische Maschine E)
W_M: Sollwert Antriebsleistung elektrische Maschine E
W_EX: Sollwert externe Energieversorgung (z. B. Sollwert Hilfsdiesel)
X_R: Istwert Retarder (hydrodynamische Bremse)
X_B: Istwert Bremsleistung (dynamische Bremse)
X_G: Istwert E-Retarder (elektrische Maschine E)
X_M: Istwert Antriebsleistung elektrische Maschine E
E_B: Elektrische Energie zum Bremswiderstand
E_E: Elektrische Energie von und zum Energiespeicher
E_G: Energie von der elektrische Maschine E im generatorischen Betrieb
E_M: Energie zur elektrische Maschine E im motorischen Betrieb
E_H: Energie zu den Hilfsbetrieben
E_BG: Energie vom Bordgenerator (zum Energiespeicher)

Die Fahrzeug- bzw. Bremssteuerung sendet Sollwerte für die verbringende Antriebsleistung W_T, für die von den Hilfsantrieben geforderte Leistung W_H bzw. wird die Leistung der dynamischen Bremse W_B zur elektronischen Getriebe- und/oder Antriebssteuerung. Bei dieser Steuerung handelt es sich entweder um eine dem Getriebe allein zugeordneten Steuerung oder aber eine mehreren Komponenten gemeinsam zugeordnete Steuerung.
Der Getriebe- und Antriebssteuerung, hier VTDC genannt, empfängt den Sollwert für die Antriebsleistung W_T und die dynamische Bremse W_B von der Fahrzeug- und Bremssteuerung und meldet den Istwert der Leistung der dynamischen Bremse X_B zurück. Vom Wechselrichter und dem Energiemanagement wird dann der Istwert der Leistung der im Getriebe integrierten elektrischen Maschine 10 dem motorischen oder generatorischen Betrieb X_M, X_G gemeldet sowie die zur Verfügung stehende elektrische Energie, die entweder aus dem Energiespeicher 16 oder aus einer externen Energieversorgung entnommen werden kann. Die elektronische Antriebs- und Getriebesteuerung VTDC sendet den Sollwert für die motorische oder generatorische Leistung P_M oder P_G an den Wechselrichter und das Energiemanagement sowie den Sollwert für die von den Hilfsantrieben geforderte Leistung W_H. Die elektronische Antriebs- und Getriebesteuerung VTDC empfängt von der hydrodynamischen Bremse dann den Istwert für das Bremsmoment (X_R = Druck als Funktion des Bremsmomentes M_B Retarder) sowie die Temperatur des Getriebeöls. Der Sollwert für das Bremsmoment des Retarders, wird in die Stellgröße an die entsprechende Stelleinrichtung geleitet. Ferner wird der Sollwert für die Antriebsleistung zur Antriebsmaschine gesendet.
Die Umrichteeinheit regelt die Entnahme oder Einspeisung von elektrischer Energie aus der externen Energieversorgung oder aus dem Energiespeicher 16. Dabei setzt die Umrichteeinheit Strom, Spannung und ggf. Frequenz zur Einspeisung bzw. Entnahme aus den verschiedenen Versorgungs-, Antriebs- und Speichereinheiten um. Die Umrichteeinheit überwacht ferner den Energiefluss von und zu der elektrischen Maschine 10 im motorischen sowie im generatorischen Getriebe. Die Umrichteeinheit überwacht ferner die aus der externen Energieversorgung zur Verfügung stehende elektrische Energie und sendet ggf. einen Sollwert zur externen Energieversorgung, z. B. die Leistung eines Hilfsdiesels. Die vom Bordgenerator gelieferte elektrische Energie kann bei Bedarf ebenfalls in das Energiemanagement miteinbezogen werden.
Die Umrichtereinheit versorgt ferner die Hilfsbetriebe mit elektrischer Energie, falls diese von der elektrischen Maschine 10 oder aus dem Speicher entnommen werden kann.
Wie bereits ausgeführt kann als externe Energieversorgung z. B. ein von einer Oberleitung gespeister Umrichter, in der Brennstoffzelle oder ein über einen Sollwert gesteuerter Hilfsdiesel verwendet werden. Als Energiespeichereinrichtungen können z. B. Batterien, Kondensatoren oder ein Schwungradspeicher genutzt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ferner ein Bremswiderstand verwendet, der die von der elektrischen Maschine 10 im generatorischen Betrieb gelieferte elektrische Energie in Wärme umsetzt, falls diese nicht für die Versorgung der Hilfsantriebe oder die Speisung des Energiespeichers benötigt wird.
Mit dieser in der 5 dargestellten Konfiguration sind neben den in den 6a bis 6c wiedergegebenen Verfahren auch Zusatzfunktionen für die elektrische Maschine denkbar, wie beispielsweise dem Antrieb von Nebenantrieben bzw. erforderlichen Pumpeinrichtungen für die Getriebebaueinheit außerhalb des Fahrzeugstillstandes. Ferner kann die elektrische Maschine bei einem eventuellen Ausfall des Hilfsantriebsgenerators für die Versorgung der benötigten elektrischen Energie des Fahrzeugs, die elektrische Energie für ein Betreiben der Antriebsanlage zur Verfügung stellen und erhöht damit die Betriebssicherheit. Dies ist insbesondere zur Realisierung eines autarken Räumens des Schienenweges von besonderem Vorteil, da hiermit nicht Zusatzmaßnahmen erforderlich sind. Bei ohnehin erfolgter Verwendung eines sogenannten Hilfsantriebgenerators für die Versorgung der benötigen elektrischen Energie des Fahrzeuges, z. B. Klimaanlage, Beleuchtung etc., kann dieser durch die erbrachte elektrische Energie der im Getriebe integrierten elektrischen Maschine hinsichtlich Bauraum und Auslegung erheblich reduziert werden.
Im motorischen Betrieb kann die elektrische Maschine 10 die Antriebsleistung erhöhen oder die Antriebsleistung auch ausschließlich erbringen, was insbesondere im Falle eines gestoppten Antriebsmotors von besonderer Bedeutung ist. Der letztere Fall ist z. B. bei Versorgung des Fahrzeuges aus einer Oberleitung möglich oder aus dem fahrzeuginternen Energiespeicher und ermöglicht damit einen emissionsfreien Betrieb für besondere Einsatzfälle, z. B. Tunnelfahrt oder Bahnhofsausfahrt. Ein wesentlicher Vorteil besteht ferner darin, dass die im motorischen Betrieb verwendete Antriebsleistung der elektrischen Maschine im Hinblick auf die Gesamtleistung eine Reduzierung der Auslegung der dieselmotorischen Leistung ermöglicht. Durch dieses Downsizing des Dieselmotors ist neben einer Kosten- auch eine Verbrauchs- sowie Gewichtseinsparung möglich.
Theoretisch besteht auch die Möglichkeit, die genannten Funktionen bei Ankopplung des Rotors der elektrischen Maschine an ein Turbinenrad einer hydrodynamischen Komponente zu realisieren.

1: Leistungsübertragungseinheit
2: Bremseinrichtung
3: hydrodynamischer Retarder
4: Primärrad/Rotorschaufelrad
5: Sekundärrad/Statorschaufelrad
6: Arbeitsraum
7: Getriebe
8: abzubremsendes Element
9: Welle
10: elektrische Maschine
11: Rotor
12: Stator
13: ortsfestes Element
14: Gehäuse
15: Ankerwicklung
16: Energiespeichereinheit
17: Antriebsstrang
18: Antriebsmaschine
19: anzutreibende Räder
20: Getriebe
21: Verbrennungskraftmaschine
22: Kurbelwelle
23: Gehäuse
24: Gehäuse
25: Hochtrieb
26: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
27: Stirnradsatz
E: Getriebeeingang
A: Getriebeausgang
28: Rotorwelle
29: Läufer
30: Läufer
31: Hochgangstrio
32: Stirnradsatz
33₁: hydrodynamische Komponente
34₁, 34₂: hydrodynamische Komponente
35: Wendeschaltsatz
36: hydrodynamische Komponente
37: Läuferwelle
38: Steuereinrichtung
39: Spannungszwischenkreis
40: Einrichtung zur Steuerung der Leistungsabgabe oder -aufnahme der
: elektrischen Maschine wenigstens mittelbar beschreibenden Größen
41: Batterie
42: externe Versorgungseinheit
43: Nebenaggregat
44: Stelleinrichtung
45: Kühlanlage

Claims

Leistungsübertragungseinheit für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge 1.1 mit mindestens einem im Leistungsfluß angeordneten, Leistung übertragenden Element; 1.2 mit einer kombinierten Brems- und Funktionseinheit, umfassend eine erste Bremseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Retarders und eine zweite Bremseinrichtung in Form einer elektrischen Maschine; 1.3 der hydrodynamische Retarder umfaßt ein mit einem abzubremsenden, mit dem Leistung übertragenden Element wenigstens mittelbar koppelbaren Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad, die einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden; 1.4 die elektrische Maschine umfaßt mindestens einen Rotor und einen Stator und ist mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch gekoppelt; 1.5 der Rotor ist wenigstens mittelbar drehfest mit dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders koppelbar.
Leistungsübertagungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine koaxial zueinander angeordnet sind.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine einander benachbart angeordnet und direkt miteinander drefest verbindbar sind.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der elektrischen Maschine auf dem Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders fliegend gelagert ist.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder und die elektrische Maschine jeweils ein Gehäuse umfassen und das Gehäuse der elektrischen Maschine am Gehäuse des Retarders angeflanscht ist.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine in axialer Richtung einenader beabstandet angeordnet sind und über ein Zwischenelement miteinander drefest verbindbar sind.
Leistungsübertagungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine exzentrisch zueinander angeordnet sind.
Leistungsübertagungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, vorzugsweise eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung miteinander verbunden sind.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders und der Rotor der elektrischen Maschine über ein stufenloses Getriebe miteinander verbunden sind.
Leistungsübertagungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders exzentrisch zum abzubremsenden Element und der Rotor der elektrischen Maschine koaxial zum abzubremsenden Element angeordnet sind und das Rotorschaufelrad über eine Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtung mit dem abzubremsenden Element verbunden ist.
Leistungsübertagungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders koaxial zum abzubremsenden Element und der Rotor der elektrischen Maschine exzentrisch zum abzubremsenden Element angeordnet sind und der Rotor über eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung mit dem abzubremsenden Element verbunden ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung eine Übersetzung ins Schnelle aufweist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz in mobilen Anlagen die Energieversorgungseinrichtung als eine in der Anlage integrierte Energieversorgungseinrichtung ist.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung wenigstens eine Batterie umfaßt.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz in mobilen Anlagen die Energieversorgungseinrichtung als eine außerhalb der Anlage angeordnete externe Energieversorgungseinrichtung ist.
Leistungsübertragungseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung von einer Oberleitung gebildet wird.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare drehfeste Verbindung zwischen Rotorschaufelrad und Rotor als formschlüssige Verbindung ausgeführt ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare drehfeste Verbindung zwischen Rotorschaufelrad und Rotor als kraftschlüssige Verbindung ausgeführt ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare drehfeste Verbindung zwischen Rotorschaufelrad und Rotor als formschlüssige Verbindung ausgeführt ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare drehfeste Verbindung zwischen Rotorschaufelrad und Rotor schaltbar ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare drehfeste Verbindung zwischen Rotorschaufelrad und Rotor eine Kupplung umfaßt.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Getriebe umfaßt und der hydrodynamische Retarder am Getriebeeingang, im Getriebe oder am Ausgang des Getriebes angeordnet ist.
Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, die in einem Fahrzeug integriert ist und von der Verbindung zwischen einer Antriebsmaschine und den anzutreibenden Rädern über ein Getriebe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder an einer der nachfolgenden Positionen angeordnet ist: – an der Antriebsmaschine – zwischen Antriebsmaschine und Getriebeeingang – hinter dem Getriebe.
Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Leistungsübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine zumindest in einer der nachfolgend genannten Funktionen eingesetzt wird: – Zusatzbremseinrichtung zum hydrodynamischen Retarder – Energieeinspeisung in ein Netz oder eine Energiespeichereinheit – Energiebereitstellung für Nebenantriebe – Booster.