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TECHNISCHER BEREICH
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs
gemäß dem Oberbegriff
zu Patentanspruch 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren
zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff zu Patentanspruch
5. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch
9.
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HINTERGRUND
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Bei
schweren Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen, werden
Zusatzbremsen verwendet, um das Fahrzeug zu bremsen. Unter einer
Zusatzbremse wird eine zusätzliche
Bremse verstanden, die so ausgeführt
ist, dass sie eine Bremswirkung auf die angetriebenen Räder des
Fahrzeugs ausübt.
Die Zusatzbremse wird verwendet, um den Verschleiß der normalen
Radbremsen des Fahrzeugs zu mindern, was beim Fahren des Fahrzeugs beispielsweise
an Gefällestrecken
vorkommen kann, wenn ein Abbremsen während längerer Zeit erforderlich ist.
Ein Beispiel für
eine Zusatzbremse sind so genannte Retarder, beispielsweise hydraulische
und elektrische/elektromagnetische Retarder. Andere Beispiele für Zusatzbremsen
sind Abgasbremsen und Kompressionsbremsen.
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Ein
Retarder ist an den Antriebsstrang des Fahrzeugs angeschlossen,
beispielsweise an die Kardanwelle des Fahrzeugs, um ein Bremsen
der Antriebsräder
des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Der Retarder kann direkt an der Kardanwelle angeordnet sein oder über eine
Getriebeeinheit wirken. Ein Retarder, der so angeordnet ist, dass
er auf die Eingangswelle der Getriebeeinheit wirkt, wird als Primärretarder
bezeichnet, und ein Retarder, der so angeordnet ist, dass er auf
die Ausgangswelle der Getriebeeinheit wirkt, wird als Sekundärretarder
bezeichnet.
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Die
Bremswirkung des Retarders erhöht
sich mit der Rotationsgeschwindigkeit der Kardanwelle und das Ausgangsbremsmoment
des Retarders ist von der Drehzahl der Kardanwelle abhängig. Ein
Retarder ist für
ein bestimmtes Bremsmoment dimensioniert, beispielsweise 3500 Nm.
Damit das Bemessungsmoment nicht zu hoch wird, ist eine elektronische
Begrenzung vorhanden, die das Moment auf das erwünschte Bemessungsmoment begrenzt.
Bei erhöhter
Drehzahl entstehen auch erhöhte
Leistungen, weshalb auch die Leistung auf ein bestimmtes Maß begrenzt
wird, beispielsweise 500 kW. Folglich erhält man mit steigender Kardanwellendrehzahl eine
Kurve bis zum gewünschten
Bremsmoment, die als Ganzfüllungskurve
bezeichnet wird, dann ein Plateau und schließlich eine Leistungsbegrenzungskurve
bei ausreichend hoher Kardanwellendrehzahl.
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Bei
einem hydraulischen Retarder wird das Bremsmoment hydrodynamisch
mithilfe von Öl
zwischen einem Stator und einem Rotor erzeugt. Der Raum zwischen
dem Stator und dem Rotor wird als Torus bezeichnet, und das Ausgangsbremsmoment beruht
auf dem Ölfüllungsgrad
in diesem Raum. Folglich kann durch Steuerung des Öldruckes
in diesem Raum der Füllungsgrad,
d. h. der Anteil des Öls im
Raum, geregelt werden. Bevor der Retarder beginnt, ein Ausgangsbremsmoment
zu erzeugen, muss der Raum um den Stator und den Rotor mit Öl gefüllt werden.
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Ein
Nachteil bei einem Primärretarder
besteht darin, dass ein Abbruch des Bremsmomentes bei einer Getriebestufe
der Getriebeeinheit und/oder beim Drücken der Kupplung des Fahrzeugs
auftritt. Bei einem hydraulischen Retarder muss dann das Öl entleert
werden. Außerdem
erhält
man unterschiedliche Bremsmomente der Antriebsräder bei unterschiedlichen Getriebestufen.
Ein Vorteil eines Primärretarders
besteht darin, dass bei geringen Geschwindigkeiten, wenn ein kleiner
Gang eingelegt ist, ein im Vergleich zu einem Sekundärretarder
gutes (hohes) Bremsmoment erzielt wird. Ein Primärretarder kann dank der guten
Eigenschaften bei geringen Geschwindigkeiten kleiner dimensioniert
werden. Dies ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass man bei
hohen Geschwindigkeiten schlechtere Eigenschaften erzielt. Ein Primärretarder
wird beim Schalten aufgrund des Abbruchs des Bremsmoments vom Fahrer
als negativ empfunden.
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Dass
der Sekundärretarder
so ausgeführt
ist, dass er direkt auf die Kardanwelle wirkt, bietet den Vorteil,
dass es zu keinem Momentabbruch beim Schalten oder beim Drücken der
Kupplung kommt. Der Sekundärretarder
ist effizienter bei hohen Geschwindigkeiten, wenn die Radbremsen
beispielsweise bei einem Lastkraftwagen wärmer werden. Ein Nachteil des
Sekundärretarders
ist jedoch, dass das Bremsmoment bei geringen Geschwindigkeiten ziemlich
schlecht (klein) ist, was beispielsweise beim Fahren von Serpentinengefällestrecken
ein Problem sein kann.
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Das
Bremsmoment/die Neigung der Gesamtfüllungskurve des Retarders kann
beeinflusst werden, indem man den Retarder/die Retarderschaufeln
unterschiedlich dimensioniert, da größere Retarder/Schaufeln ein
höheres
Bremsmoment bieten, und/oder indem man die Übersetzung ändert, da eine höhere Übersetzung
zu einem höheren
Bremsmoment führt.
Eine höhere Übersetzung
ermöglicht kleinere
Retarder/Schaufeln. Eine höhere Übersetzung
bedeutet jedoch bei höherer
Kardanwellendrehzahl im Plateauabschnitt, dass kleine Druckunterschiede
zu großen
Momentvariationen führen,
was die Regelbarkeit verschlechtert. Beim Sekundärretarder wird die Übersetzung
als Kompromiss zwischen Leistungen bei geringen Geschwindigkeiten
und der Regelbarkeit und Leerlaufverlusten bei hohen Geschwindigkeiten
gewählt.
Größere Retarder/Schaufeln
erfordern größere Komponenten,
die mehr Platz beanspruchen und das Gewicht und die Kosten erhöhen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erzielung einer Anordnung
zum Bremsen von Fahrzeugen, die eine effiziente Bremswirkung sowohl
bei niedrigen als auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ermöglicht,
d. h. bei niedrigen und hohen Drehzahlen der Kardanwelle.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erzielung eines
Verfahrens zum Bremsen von Fahrzeugen, das eine effiziente Bremswirkung
sowohl bei geringen als auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten,
d. h. bei geringer und hoher Drehzahl der Kardanwelle, ermöglicht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
und andere Aufgaben, die aus der nachstehenden Beschreibung hervorgehen,
werden mittels einer Bremsanordnung, einem Verfahren zum Bremsen
und einem Kraftfahrzeug gemäß den obigen
Ausführungen
erzielt, mit den Merkmalen, die im kennzeichnenden Teil der beigefügten selbständigen Patentansprüche 1 und
5 angegeben sind. Die bevorzugten Ausführungsformen der Bremsanordnung und
des Verfahrens sind in den unselbständigen Ansprüchen 2–4 und 6–8 festgelegt.
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Gemäß der Erfindung
werden die Aufgaben durch eine Bremsanordnung zum Bremsen des Kraftfahrzeugs
erzielt, das mit einem Antriebsstrang mit einem Motor zum Antrieb
des Fahrzeugs ausgestattet ist sowie mit einer Getriebeanordnung,
die mit dem Motor verbunden ist und so ausgeführt ist, dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse
erzielt werden, und mit einem Antriebsrad, wobei die Getriebeanordnung
ein Hauptgetriebe mit einer Hauptwelle und eine Range-Getriebeanordnung
mit einer Eingangswelle enthält,
auf welche die Antriebskraft von der Hauptwelle überführt wird, und einer Ausgangswelle,
wobei die Range-Getriebeanordnung zwischen einem Hochbereich, bei
dem die Ausgangswelle mit einer Drehzahl rotiert, die einer bestimmten Übersetzung
entspricht, und einem Niedrigbereich, bei dem die Ausgangswelle
mit einer geringeren Drehzahl rotiert, die einer bestimmten kleineren Übersetzung
bezüglich
der Eingangswelle entspricht, umschaltbar ist, wobei die Ausgangswelle
so ausgeführt
ist, dass sie die Antriebskraft auf das Antriebsrad überführt, wobei
die Bremsanordnung an den Antriebsstrang angeschlossen ist, so dass
das Bremsen des Antriebsrads ein Bremsen des Kraftfahrzeugs gestattet,
wobei die Bremsanordnung so ausgeführt ist, dass sie eine Bremswirkung
auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung ausübt.
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Dadurch,
dass die Anordnung so ausgeführt ist,
dass eine Bremswirkung auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung
erzielt wird, erhält man
ein gutes Bremsmoment an den Antriebsrädern und folglich eine effiziente
Bremswirkung mittels Retarder sowohl bei geringen als auch bei hohen
Geschwindigkeiten/geringer und hoher Kardanwellendrehzahl.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Bremsanordnung eine Retarderanordnung, beispielsweise eine
hydraulische oder elektromagnetische Retarderanordnung. Hierbei
kann jede beliebige geeignete Retarderanordnung verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kommt die Rotation der Bremsanordnung durch eine Direktverbindung
mit der genannten Eingangswelle zustande. Dies bedeutet, dass nur
ein Retarder erforderlich ist, so dass man eine einfache und betriebssichere
Konstruktion erhält.
Des Weiteren ergeben sich dadurch Platzvorteile.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Bremsanordnung so ausgeführt,
dass sie die Bremswirkung über
eine Getriebeanordnung ausübt.
Hierbei kann der eigentliche bremsende Teil, d. h. der Retarder,
an geeigneter Stelle platziert werden und beansprucht keinen Platz
zwischen dem Hauptgetriebe und der Range-Getriebeanordnung.
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Gemäß der Erfindung
werden die Aufgaben auch mit einem Verfahren zum Bremsen von Kraftfahrzeugen
erzielt, die mit einem Antriebsstrang ausgestattet sind, der einen
Motor zum Antrieb des Fahrzeugs, eine mit dem Motor verbundene Getriebeanordnung,
die so ausgeführt
ist, dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse
erzielt werden, und Antriebsräder
enthält,
wobei die Getriebeanordnung ein Hauptgetriebe mit einer Hauptwelle
und eine Range-Getriebeanordnung mit einer Eingangswelle enthält, auf
die die Antriebskraft von der Hauptwelle übertragen wird, sowie eine Ausgangswelle,
wobei die Range-Getriebeanordnung umschaltbar ist zwischen einem
Hochbereich, bei dem die Ausgangswelle mit einer Drehzahl rotiert,
die einer bestimmten Übersetzung
entspricht, und einem Niedrigbereich, wobei die Ausgangswelle mit
einer geringeren Drehzahl rotiert, was einer bestimmten kleineren Übersetzung
bezüglich
der Eingangswelle entspricht, wobei die Ausgangswelle die Antriebskraft
auf die Antriebsräder überführt, wobei
eine Stufe vorhanden ist, um über
den Antriebsstrang die Antriebsräder
zum Bremsen des Kraftfahrzeugs zu bremsen, sowie eine Stufe zum
Bremsen des Fahrzeugs durch Ausübung einer
Bremswirkung auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung.
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Indem
die Bremswirkung auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung
ausgeübt
wird, erhält
man ein gutes Bremsmoment bei den Antriebsrädern und folglich eine effiziente
Bremswirkung mittels Retarder sowohl bei geringen als auch bei hohen Geschwindigkeiten/geringer
und hoher Kardanwellendrehzahl.
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Gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens wird die Stufe zur Ausübung der Bremswirkung mittels
einer Retarderanordnung erzielt, beispielsweise mittels einer hydraulischen
oder einer elektromagnetischen Retarderanordnung. Hierbei kann jede beliebige
geeignete Retarderanordnung verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren eine Stufe zur Ausübung der genannten Bremswirkung
direkt auf die Eingangswelle. Dies bedeutet, dass nur ein Retarder
erforderlich ist, wodurch man eine einfache und betriebssichere
Konstruktion erhält.
Des Weiteren ergeben sich dadurch Platzvorteile.
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Gemäß einer
Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren eine Stufe zur Ausübung der genannten Bremswirkung über eine
Getriebestufe. Hierbei kann der eigentliche bremsende Teil, d. h.
der Retarder, an geeigneter Stelle platziert werden und beansprucht
keinen Platz zwischen dem Hauptgetriebe und der Range-Getriebeanordnung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der folgenden
detaillierten Beschreibung besser verständlich, wenn man diese zusammen
mit den beigefügten
Zeichnungen liest, bei denen sich gleiche Bezeichnungen in den verschiedenen
Ansichten durchgängig
auf gleiche Teile beziehen und bei denen Folgendes gilt:
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1 zeigt
schematisch ein Kraftfahrzeug mit Hauptbremsen, die am Kraftfahrzeug
angeordnet sind, und mit einer Zusatzbremsanordnung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung am Kraftfahrzeug angeordnet ist;
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2 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist;
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3 zeigt
schematisch das Bremsmoment als Funktion der Kardanwellendrehzahl
bei einer Zusatzbremsanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung, die im Anschluss an eine
Range-Getriebeanordnung angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung, die im Anschluss an eine
Range-Getriebeanordnung angeordnet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung, die im Anschluss an eine
Range-Getriebeanordnung angeordnet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
schematisch die Platzierung der Bremsen bei einem schweren Kraftfahrzeug 10,
wie beispielsweise einem Lastkraftwagen, und 2 zeigt
schematisch die Ausführung
einer Zusatzbremsanordnung gemäß einer
Variante der vorliegenden Erfindung. Gemäß 1 ist das
Fahrzeug 10 mit einem Antriebsstrang 20 ausgestattet,
der einen Motor 30 zum Antrieb des Fahrzeugs, eine mit
dem Motor verbundene Getriebeanordnung 40, die so ausgeführt ist,
dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse
erzielt werden, eine Kardanwelle 60, ein Abschlussgetriebe 70,
das gemäß einer
Variante ein Differentialgetriebe ist, Antriebswellen 80,
und die Antriebsräder 82, 84 enthält.
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Wie
aus 2 hervorgeht, enthält die Getriebeanordnung 40 ein
Hauptgetriebe 42 mit einer Hauptwelle 43 und eine
Range-Getriebeanordnung 50 in Form eines Planetengetriebes
mit einer Eingangswelle 52, auf die die Antriebskraft von
der Hauptwelle 43 übertragen
wird, und eine Ausgangswelle 54. Die Range-Getriebeanordnung 50 ist
umschaltbar zwischen einem Hochbereich, in dem die Ausgangswelle 54 mit
einer Drehzahl rotiert, die einer bestimmten Übersetzung entspricht, normalerweise Übersetzung 1 bezüglich der
Eingangswelle 52, und einem Niedrigbereich, in dem die
Ausgangswelle 54 mit einer niedrigeren Drehzahl rotiert,
die einer bestimmten kleineren Übersetzung
bezüglich
der Eingangswelle 52 entspricht. Die Ausgangswelle 54 ist so
angeordnet, dass sie die Antriebskraft auf die Kardanwelle 60 überführt, wobei
die Kardanwelle so ausgeführt
ist, dass sie die Antriebskraft auf die Antriebsräder 82, 84 über das
genannte Abschlussgetriebe 70 und die genannten Antriebswellen 80 überträgt.
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Das
Fahrzeug enthält
die Bremsorgane 90a, 90b, 90c, 90d, 90e und 90f in
Form von Radbremsen, die so ausgeführt sind, dass sie auf die
Räder 82, 83, 84, 85, 87, 89 des
Fahrzeugs wirken. Die Bremsorgane 90a, 90b, 90c, 90d, 90e und 90f sind so
angeordnet, dass sie mittels einer Hauptbremse angelegt werden.
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Gemäß der Erfindung
enthält
das Fahrzeug 10 des Weiteren eine Zusatzbremsanordnung 100 in Form
einer Retarderanordnung 100. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Retarderanordnung 100 eine hydraulische
Retarderanordnung 100, die so ausgeführt ist, dass sie das Ausgangsbremsmoment
hydrodynamisch erzeugt.
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Die
Retarderanordnung 100 ist an den Antriebsstrang 20 angeschlossen,
so dass eine Bremsung der zum Antriebsstrang gehörenden Wellen zum Bremsen der
Antriebsräder
erfolgt (siehe 1). Wie aus 2 hervorgeht,
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Retarderanordnung 100 so angeordnet, dass
sie auf die Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 wirkt,
so dass deren Übersetzung
genutzt wird. Die Retarderanordnung 100 ist folglich so
angeordnet, dass das durch die Bremswirkung mittels der Retarderanordnung 100 an der
Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 erzielte
Bremsmoment nur von der Range-Getriebestufe
der Range-Getriebeanordnung unterbrochen wird.
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3 zeigt
schematisch das Kardanwellenbremsmoment als Funktion der Kardanwellendrehzahl
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem
Beispiel ist der Retarder ein hydraulischer Retarder mit Rotor und
Stator in Form einer Schaufelanordnung. Der Retarder ist gemäß der Erfindung
und gemäß 1 und 2 so angeordnet,
dass er auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung wirkt. Die elektrische
Begrenzung des Kardanwellenbremsmoments ist in diesem Beispiel im
Niedrig- und im Hochbereich die gleiche. Die Leis tungskurven E1–E5 sind
eingezeichnet. Auch bei diesem Beispiel gibt es eine Leistungsbegrenzung,
und zwar gemäß der Leistungskurve
E5. Die Range-Getriebeanordnung
hat in 3 im Niedrigbereich eine Übersetzung, die beispielsweise 3,75
betragen kann. Der hydraulische Retarder sollte eine Übersetzung
haben können,
beispielsweise 3.
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Bei
Betrieb im Niedrigbereich erhält
man, weil die Retarderanordnung 100 so angeordnet ist, dass
sie auf die Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 wirkt,
in diesem Beispiel eine Übersetzung,
die die Übersetzung
der Range-Getriebeanordnung 50,
beispielsweise 3,75, multipliziert mit der Übersetzung der Retarderanordnung 100,
beispielsweise 3, ist. Folglich wird hier die Übersetzung der Range-Getriebeanordnung
genutzt. Hierdurch erhält man
eine höhere
Drehzahl der Retarderanordnung 100, was einen schnelleren
Anstieg der Füllungskurve
L für den
Niedrigbereich bezüglich
der Kurve H zur Folge hat, was aus 3 hervorgeht,
so dass das gewünschte
Plateau schon bei sehr geringen Geschwindigkeiten/sehr geringer
Kardanwellendrehzahl erreicht wird. Des Weiteren wird ermöglicht, dass
man ein wesentlich höheres
Bremsmoment erzielt, weil man wie in diesem Beispiel eine Übersetzung
der Retarderanordnung 100 hat. Im Beispiel gemäß 3 wurde
das Moment auch für
den Niedrigbereich begrenzt, aber weil die Leistung bei geringen Geschwindigkeiten/geringer
Kardanwellendrehzahl relativ gering ist, ist es möglich, ein
höheres
Bremsmoment beim Fahren im Niedrigbereich zu erhalten, ohne dass
sich dies auf die Dimensionierung des Retarders auswirkt, was aus
Pfeil A und dem gestrichelten alternativen Teil L' der Füllungskurve
L hervorgeht. Indem man die Retarderanordnung 100 auf die Eingangswelle
der Range-Getriebeanordnung wirken lässt, kann auch die Retarderanordnung 100 eine
kleinere Übersetzung
im Vergleich zu einem Sekundärretarder
haben und auf diese Weise andere Vorteile bieten, wie beispielsweise
bessere Regelbarkeit, geringere Leerlaufverluste sowie geringerer Platzbedarf.
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Die
Füllungskurve
im Betrieb im Niedrigbereich und folglich auch im Betrieb im Hochbereich kann
beeinflusst werden, indem man die Retarderanordnung 100,
d. h. die Schaufeln/Schaufelanordnung der Retarderanordnung unterschiedlich
dimensioniert, wobei größere Schaufeln
zu einem größeren Bremsmoment
führen
und/oder eine unterschiedliche Übersetzung
der Retarderanordnung 100, d. h. der Getriebeanordnung
der Retarderanordnung 100, vorliegt, da eine höhere Übersetzung
zu einer höheren Drehzahl
der Schaufelanordnung und folglich zu einer steileren Füllungskurve
führt.
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Bei
Betrieb im Hochbereich erhält
man mit der Retarderanordnung 100, die so angeordnet ist, dass
sie auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung wirkt, in
diesem Beispiel eine Übersetzung,
die die Übersetzung
der Range-Getriebeanordnung
ist, die im Hochbereich gemäß einem
Beispiel 1 beträgt,
multipliziert mit der Übersetzung
der Retarderanordnung 100, hier 3. Folglich erhält man im
Betrieb im Hochbereich die gleiche Leistung wie bei einem Sekundärretarder,
d. h. als ob die Retarderanordnung 100 so angeordnet wäre, dass
sie auf die Ausgangswelle der Range-Getriebeanordnung/Kardanwelle
wirkt. Dies geht in 3 aus der Füllungskurve H für den Betrieb
im Hochbereich hervor. Für
einen Sekundärretarder
erhält
man die Kurve im Betrieb sowohl im Hoch- als auch im Niedrigbereich.
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Folglich
erhält
man durch Ausführung
der Retarderanordnung 100 in einer Weise, dass sie auf die
Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 wirkt,
ein gutes Kardanwellenbremsmoment und folglich eine effiziente Bremswirkung
mittels der Retarderanordnung 100 sowohl bei geringen als
auch bei hohen Geschwindigkeiten/geringer als auch bei hoher Kardanwellendrehzahl.
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4, 5 und 6 zeigt
schematisch Ausführungsformen
der Zusatzbremsanordnung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Zusatzbremsanordnung als hydraulische Retarderanordnung 100 ausgeführt ist.
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4 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung 100, die im Anschluss
an die Range-Getriebeanordnung 50 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Zusatzbremsanordnung 100 besteht
aus einer hydraulischen Retarderanordnung 100, bei der
das Bremsmoment hydrodynamisch mithilfe eines geeigneten Mediums,
wie beispielsweise Öl,
erzeugt wird. Die Retarderanordnung 100 enthält ein Retardergetriebe 110 und
einen mit dem Retardergetriebe verbundenen Retarder 120.
Der Retarder 120 enthält
einen Stator 122 und einen Rotor 124, wobei der
Rotor 124 so angeordnet ist, dass er mit einer Retarderwelle 126 rotiert.
Das Öl
befindet sich zwischen dem Stator 122 und dem Rotor 124 des
Retarders 120. Der Raum zwischen dem Stator 122 und
dem Rotor 124 wird als Torus bezeichnet, und das Ausgangsbremsmoment
beruht auf dem Ölfüllungsgrad
in diesem Raum. Der Retarder 120 enthält eine Schaufelanordnung 128 mit
Schaufeln, die am Rotor und am Stator 122 angeordnet sind.
Wenn die Retarderanordnung aktiviert wird, rotiert die Schaufelanordnung
im Öl,
so dass ein Bremsmoment entsteht.
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Die
Range-Getriebeanordnung 50 enthält eine Eingangswelle 52,
eine Getriebekonfiguration 56 sowie eine Ausgangswelle 54.
Die Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 ist so
angeordnet, dass sie über
das Hauptgetriebe (nicht gezeigt) des Fahrzeugs die vom Fahrzeugmotor
(nicht gezeigt) übertragene
Kraft aufnimmt. Die Ausgangswelle 54 ist so angeordnet,
dass sie über
die Getriebekonfiguration 56 der Range-Getriebeanordnung 50 die
Kraft auf die Antriebsräder
des Fahrzeugs überträgt, und
zwar vorzugsweise über
die Kardanwelle des Fahrzeugs. Dies geht aus 1 hervor.
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Die
Getriebekonfiguration 56 ist so angeordnet, dass sie entweder
die Antriebskraft direkt von der Eingangswelle auf die Antriebsräder in einer
so genannten Hochbereichposition oder durch Herunterschaltung in
einer so genannten Niedrigbereichposition überträgt. Die Getriebekonfiguration 56 enthält ein in
Richtung des Pfeils B verschiebbares Ringrad 57 mit innenseitigen
Zähnen
und Kupplungszähnen, ein
Sonnenrad 58, das an der Eingangswelle 52 befestigt
ist, sowie je nach Getriebeart einige Planetenräder 59, beispielsweise
drei, vier oder fünf
Planetenräder 59,
die zwischen dem Ringrad 57 und dem Sonnenrad 58 angeordnet
sind. Die Planetenräder 59 sind
in der Ausgangswelle 54 gelagert, die gleichzeitig als
Planetenradhalter fungiert.
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Das
Retardergetriebe 110 enthält ein erstes Zahnrad 112,
das von der Eingangswelle 52 getragen wird und mit der
Eingangswelle 52 rotiert, und ein zweites Zahnrad 114,
das so angeordnet ist, dass es mit dem ersten Zahnrad 112 in
Eingriff gebracht werden kann, so dass es bei Aktivierung der Retarderanordnung 100 durch
das erste Zahnrad 112 zur Rotation gebracht wird. Das zweite
Zahnrad 114 ist so angeordnet, dass es von der Retarderwelle 126 getragen
wird. Das Retardergetriebe 110 ist so ausgeführt, dass
es durch Übersetzung
die Rotation der Eingangswelle 52 auf den Retarder 120 überträgt, so dass
der Rotor 124 gemäß dieser
Variante der Erfindung mit einer höheren Drehgeschwindigkeit rotiert, so
dass man ein höheres
Bremsmoment erhält.
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Durch
Verwendung einer Übersetzung
bei der Retarderanordnung 100, d. h. durch das Retardergetriebe 110 der
Retarderanordnung 100, erhält man durch die höhere Übersetzung
eine höhere Drehzahl
des Rotors/der Schaufeln und folglich eine steilere Füllungskurve
gemäß 3,
d. h. das gewünschte
Bremsmoment wird schneller erreicht.
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Ein
weiterer Vorteil des Retardergetriebes 110 besteht darin,
dass der Retarder an einer aus Platzgründen geeigneten Stelle platziert
werden kann und keinen Platz zwischen dem Hauptgetriebe und der
Range-Getriebeanordnung 100 (siehe 1 und 2)
des Fahrzeugs in Anspruch nimmt, da folglich nur die Zahnräder der
Getriebeanordnung 56 Platz beanspruchen.
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5 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung 100, die im Anschluss
an die Range-Getriebeanordnung angeordnet ist, gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform gemäß 5 ist
im Wesentlichen die gleiche wie die Ausführungsform gemäß 4 und
unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß 4 nur
durch die Ausführung
des Retardergetriebes 110.
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Das
Retardergetriebe 110 gemäß der Ausführungsform in 5 enthält ein erstes
Zahnrad 112, das von der Eingangswelle 52 getragen
wird und mit der Eingangswelle rotiert, und ein zweites Zahnrad 114,
das von der Retarderwelle 126 getragen wird. Das Retardergetriebe 110 enthält außerdem ein Zwischenzahnrad 116,
das so angeordnet ist, dass es mit dem ersten Zahnrad 112 in
Eingriff gebracht werden kann, so dass es bei Aktivierung der Retarderanordnung 100 mittels
des ersten Zahnrads 112 rotiert, und so angeordnet ist,
dass es mit dem zweiten Zahnrad 114 in Eingriff gebracht
wird, so dass es in die gleiche Richtung bezüglich der Eingangswelle 52 rotiert.
Das Retardergetriebe ist so angeordnet, dass es mittels einer Übersetzung
die Rotation der Eingangswelle 52 auf den Retarder 120 überträgt, so dass
der Rotor gemäß dieser
Variante der Erfindung mit einer höheren Drehgeschwindigkeit rotiert,
so dass man ein höheres
Bremsmoment erhält.
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Hierbei
erhält
man auch durch die höhere Übersetzung
eine höhere
Drehzahl des Rotors/der Schaufeln. Da das Retardergetriebe 110 ein
Zwischenrad 116 gemäß der obigen
Beschreibung enthält,
ergibt sich der Vorteil, dass die Retarderwelle weiter weg von der
Eingangswelle 52 platziert werden kann, so dass man weitere
Möglichkeiten
zur Platzierung des Retarders 120 erhält. Das Retardergetriebe gemäß 4 erfordert
zu seiner Realisierung größere Zahnräder des
Retardergetriebes, das dadurch mehr Platz beansprucht.
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6 zeigt
schematisch eine Zusatzbremsanordnung 100, die im Anschluss
an die Range-Getriebeanordnung 50 angeordnet ist, gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform gemäß 6 unterscheidet sich
von der Ausführungsform
gemäß 4 und 5 nur
dadurch, dass die Retarderanordnung 100 kein Retardergetriebe
enthält,
sondern direkt von der Eingangswelle 52 getragen wird.
Folglich kommt die Rotation der Retarderanordnung 100,
d. h. des Rotors 124, durch eine Direktverbindung mit der
genannten Eingangswelle 52 zustande.
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Die
Retarderanordnung 100 ist folglich so um die Eingangswelle 52 der
Range-Getriebeanordnung 50 angeordnet,
dass sie mit der Eingangswelle rotiert. Hierbei hat die Retarderanordnung 100 keine Übersetzung,
sondern erhält
die gleiche Drehzahl wie die Eingangswelle 52.
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Da
die Retarderanordnung 100 gemäß dieser Ausführungsform
nicht mit einem Retardergetriebe ausgestattet ist, wird sie gemäß dieser
Variante größer als
die Ausführungsform
gemäß 4 und 5 dimensioniert.
Folglich hat sie einen größeren Außendurchmesser,
so dass die Schaufeln weiter weg vom Drehzentrum platziert werden,
wodurch man ein höheres
Bremsmoment erhält.
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Indem
man die Retarderanordnung 100 gemäß der obigen Beschreibung größer dimensioniert, erhält man ein
größeres Bremsmoment
bei geringen Drehgeschwindigkeiten. Indem man den Retarder 120 so
anordnet, dass er mit der Eingangswelle 52 rotiert, ist
kein Retardergetriebe erforderlich, was gegebenenfalls aus Platzgründen vorteilhaft
sein kann und was eine einfachere Konstruktion mit weniger Komponenten
ermöglicht.
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Die
Erfindung wurde in den Ausführungsformen
oben für
eine hydraulische Retarderanordnung beschrieben. Eine beliebige
geeignete Zusatzbremse kann jedoch so angeordnet werden, dass eine Bremswirkung
auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung
erzielt wird, so dass die Antriebsräder gebremst werden, wenn die
Zusatzbremse aktiviert wird.
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Beispielsweise
können
mit Vorteil auch andere geeignete Retarderanordnungen, wie beispielsweise
eine elektrische/elektromagnetische Retarderanordnung, so angeordnet
werden, dass sie auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung
wirken, und zwar mit im Wesentlichen gleicher Funktion, so dass
man die oben genannten Vorteile erzielt. Eine elektromagnetische
Retarderanordnung enthält gemäß einer
Variante einen Stator mit Elektromagneten sowie zwei Rotorscheiben.
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Des
Weiteren können
andere geeignete Medien bei einer Retarderanordnung verwendet werden,
außer Öl. Beispielsweise
kann eine Retarderanordnung mit Wasser als Medium so angeordnet
werden, dass sie auf die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung wirkt, und zwar mit
im Wesentlichen gleicher Funktion, was zu den oben genannten Vorteilen
führt.
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Die
Retarderanordnung sollte auch ein Retardergetriebe ohne Übersetzung
enthalten können, was
bedeutet, dass die Retarderanordnung an beliebiger Stelle platziert
werden kann und trotzdem mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie
die Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung rotiert.
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Mit
der Eingangswelle 52 der Range-Getriebeanordnung 50 ist
auch die Ausgangswelle des Hauptgetriebes 42 gemeint, d.
h. die Rotation der Ausgangswelle des Hauptgetriebes stimmt überein mit
der Rotation der Eingangswelle der Range-Getriebeanordnung 50.
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In
den obigen Ausführungen
wurde ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem die Ausgangswelle so
angeordnet ist, dass sie die Kraft über eine Kardanwelle auf die
Antriebsräder überträgt. Gemäß einer
Variante sollte der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs so konfiguriert
werden können,
dass die Ausgangswelle die Kraft direkt auf das hintere Getriebe überträgt, d. h.
dass das Getriebe im Anschluss an die hinteren Antriebsräder angeordnet
ist. Ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb ist ebenfalls denkbar.
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Bezüglich Größen wie
Bremsmoment, Leistungen und Übersetzungen
sind dies nur Beispiele, und es können beliebige geeignete Abmessungen/Anpassungen
gewählt
werden, ohne den Schutzumfang einzuengen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen festgelegt
ist.
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Die
Erfindung soll folglich nicht als auf die oben angegebenen Ausführungsformen
begrenzt erachtet werden, sondern kann innerhalb ihres in den beigefügten Patentansprüchen angegebenen
Rahmens variiert werden.