DE102016011336B4 - Method for operating a two-stage retarder - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Zwei-Stufen-Retarders, der eine hydrodynamische Baugruppe (10), die einen Stator (11) und einen Rotor (12) aufweist, und eine mechanische Baugruppe (13), die ein Planetengetriebe (14) aufweist, wobei die mechanische Baugruppe (13) eine Kupplung (15) aufweist, die zum Schalten des Planetengetriebes (14) vorgesehen ist, und eine Bremse (16) beinhaltet, mittels derer ein Synchronisationsvorgang durchgeführt wird, bevor das Planetengetriebe (14) mittels der Kupplung (15) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltvorgang mittels einer Formschlusskupplung (15) durchgeführt wird, dass ein Bremsmoment der hydrodynamischen Baugruppe (10) über einen Füllgrad der hydrodynamischen Baugruppe (10) eingestellt wird, und dass bei einer Hochbeschleunigung der hydrodynamischen Baugruppe (10) eine parallele Entleerung der hydrodynamischen Baugruppe (10) durchgeführt wird.Method for operating a two-stage retarder, which has a hydrodynamic assembly (10) which has a stator (11) and a rotor (12), and a mechanical assembly (13) which has a planetary gear (14), the Mechanical assembly (13) has a clutch (15), which is provided for switching the planetary gear (14), and contains a brake (16), by means of which a synchronization process is carried out before the planetary gear (14) is switched by means of the clutch (15). is switched, characterized in that a switching process is carried out by means of a positive clutch (15), that a braking torque of the hydrodynamic assembly (10) is set via a filling level of the hydrodynamic assembly (10), and that when the hydrodynamic assembly (10) accelerates highly a parallel emptying of the hydrodynamic assembly (10) is carried out.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zwei-Stufen-Retarders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for operating a two-stage retarder according to the preamble of patent claim 1.
Aus der
Die
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines unter Last vorteilhaft schaltbaren und besonders Platz sparenden Zwei-Stufen-Retarder zu entwickeln.The invention is based in particular on the object of developing a method for operating a two-stage retarder that can be switched advantageously under load and is particularly space-saving.
Es wird ein Verfahren zum Betrieben eines Zwei-Stufen-Retarders vorgeschlagen, der eine hydrodynamische Baugruppe, die einen Stator und einen Rotor aufweist, und eine mechanische Baugruppe, die ein Planetengetriebe aufweist, wobei die mechanische Baugruppe eine Formschlusskupplung aufweist, die zum Schalten des Planetengetriebes vorgesehen ist, und eine Bremse beinhaltet, mittels derer ein Synchronisationsvorgang durchgeführt wird, bevor das Planetengetriebe mittels der Formschlusskupplung geschaltet wird. Das Bremsmoment der hydrodynamischen Baugruppe wird dabei über einen Füllgrad der hydrodynamischen Baugruppe eingestellt, wobei bei einer Hochbeschleunigung der hydrodynamischen Baugruppe eine parallele Entleerung der hydrodynamischen Baugruppe durchgeführt wird.A method for operating a two-stage retarder is proposed, which has a hydrodynamic assembly that has a stator and a rotor, and a mechanical assembly that has a planetary gear, the mechanical assembly having a positive clutch that is used to switch the planetary gear is provided, and includes a brake, by means of which a synchronization process is carried out before the planetary gear is switched by means of the positive clutch. The braking torque of the hydrodynamic assembly is adjusted via a degree of filling of the hydrodynamic assembly, with a parallel emptying of the hydrodynamic assembly being carried out when the hydrodynamic assembly is accelerated.
Dadurch kann mit einer platzsparenden Konstruktion vorteilhaft ein unter Last schaltbarer Zwei-Stufen-Retarder erreicht werden. Es können Betriebspunkte an zwei Bremsstufen einfach angepasst werden und es kann eine Drehzahloptimierung an neue Triebstränge einfach realisiert werden. Es können eine geringe Kühlmittelbelastung und geringe Kühlkreislaufeinflüsse erreicht werden.This means that a two-stage retarder that can be switched under load can advantageously be achieved with a space-saving design. Operating points at two braking stages can be easily adjusted and speed optimization can be easily implemented for new drive trains. A low coolant load and low cooling circuit influences can be achieved.
Der Zwei-Stufen-Retarder kann vorteilhaft abschaltbar ausgeführt werden, wodurch eine Kühlungsleistung im Leerlauf entfallen kann. Zudem können eine vorteilhaft kleine Kühlmittelaustauschmenge und geringe Druckschwankungen erreicht werden.The two-stage retarder can advantageously be designed to be switched off, which means there is no need for cooling power when idling. In addition, an advantageously small amount of coolant exchange and low pressure fluctuations can be achieved.
Der Füllgrad kann direkt auf einen Füllgrad entleert werden, der einem angeforderten Bremsmoment entspricht, wodurch der Zwei-Stufen-Retarder besonders schnell, mit einem stetig steigenden Drehmomentenaufbau auf ein exaktes Bremsmoment eingeregelt werden kann. Die hydrodynamische Baugruppe kann jedoch vorteilhaft auch auf einen ersten Füllgrad entleert werden, der unter einem Füllgrad liegt, der einem angeforderten Bremsmoment zugeordnet ist, um dann anschließend auf den dem angeforderten Bremsmoment zugeordneten Füllgrad angehoben zu werden, wodurch eine vorteilhaft geringe Belastung an der Bremse erzielt werden kann.The filling level can be emptied directly to a filling level that corresponds to a requested braking torque, which means that the two-stage retarder can be adjusted particularly quickly to an exact braking torque with a constantly increasing torque build-up. However, the hydrodynamic assembly can advantageously also be emptied to a first filling level, which is below a filling level that is assigned to a requested braking torque, in order to then be subsequently raised to the filling level assigned to the requested braking torque, thereby achieving an advantageously low load on the brake can be.
Die Formschlusskupplung kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Formschlusskupplungen gebildet sein. Besonders bevorzugt wird diese jedoch von einer Klauenkupplung gebildet, wodurch die Formschlusskupplung konstruktiv einfach, platzsparend und robust ausgeführt werden kann.The form-fitting coupling can be formed by various form-fitting couplings that appear sensible to a person skilled in the art. However, this is particularly preferably formed by a claw coupling, whereby the positive coupling can be designed to be structurally simple, space-saving and robust.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In einer Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the figures. An exemplary embodiment of the invention is shown in one figure. The figure, the figure description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further sensible combinations.
Ein Getriebe 17 weist ein Zahnrad 18 auf, das mit einem Retarderantriebszahnrad 19 in Eingriff ist. Das Retarderantriebszahnrad 19 ist drehfest mit einem Planetenträger 20 des Planetengetriebes 14 verbunden. Planeten 21 des Planetengetriebes 14 greifen in ein Hohlrad 22 bzw. in ein Hochtriebrad des Planetengetriebes 14 ein, wobei das Hohlrad 22 drehfest mit einem ersten Teil 29 der Bremse 16 verbunden ist. Ein zweiter Teil 30 der Bremse 16 ist gehäusefest ausgebildet. Die Bremse 16 wird von einer Lamellenbremse gebildet, könnte jedoch auch von einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bremse gebildet sein, wie beispielsweise von einer Bandbremse, einer Backenbremse oder einer anderen Synchronisierungseinheit.A
Ferner ist das Hohlrad 22 drehfest mit einem ersten Teil 23 der Formschlusskupplung 15 verbunden. Ein zweiter, von einer Schaltklaue gebildeter Teil 24 der Formschlusskupplung 15 ist drehfest auf einer Welle 25 angeordnet, die eine Eingangswelle der hydrodynamischen Baugruppe 10 bildet und auf der drehfest ein Sonnenrad 26 des Planetengetriebes 14 angeordnet ist.Furthermore, the
Mittels der Formschlusskupplung 15 kann das Sonnenrad 26 drehfest mit dem Hohlrad 22 verbunden und damit das Planetengetriebe 14 verblockt werden, so dass dieses mit einer Drehzahl des Retarderantriebszahnrads 19 umläuft. Grundsätzlich könnten jedoch auch mit einer Formschlusskupplung zwei andere Elemente des Planetengetriebes 14 verbunden werden, um dieses zu verblocken, beispielsweise könnten das Hohlrad 22 und der Planetenträger 20 oder das Sonnenrad 26 und der Planetenträger 20 drehfest miteinander gekoppelt werden.By means of the
Die Welle 25 ist drehfest mit dem Rotor 12 der hydrodynamischen Baugruppe 10 verbunden, der mit dem Stator 11 der hydrodynamischen Baugruppe 10 im Betrieb zusammenwirkt.The
In einem Leerlauf ist die Bremse 16 geöffnet und die Formschlusskupplung 15 ist in ihrer Neutralposition bzw. ist ebenfalls geöffnet. Der Zwei-Stufen-Retarder ist damit von einem Antrieb entkoppelt bzw. ist abgeschaltet.When idling, the
In einer ersten Betriebsstufe, die auch Gleichlauf genannt wird, wird zu einem Anlaufen des Zwei-Stufen-Retarders die Bremse 16 betätigt, und zwar bis das Hohlrad 22 synchron mit dem Rotor 12 der hydrodynamischen Baugruppe 10 umläuft. Bei einem vorliegenden Gleichlauf wird die Formschlusskupplung 15 geschlossen und die Bremse 16 anschließend geöffnet. Der Zwei-Stufen-Retarder ist zugeschaltet. Eine weitere Bremsmomentenregelung erfolgt über die hydrodynamische Baugruppe 10, und zwar über eine Einstellung, d.h. Regelung eines Füllgrads der hydrodynamischen Baugruppe 10. Zum Einstellen des Füllgrads der hydrodynamischen Baugruppe 10 ist eine Drosseleinheit 27 in einem Zulauf der hydrodynamischen Baugruppe 10 und eine Drosseleinheit 28 in einem Ablauf der hydrodynamischen Baugruppe 10 vorgesehen, jeweils Ventile, Blenden und/oder Schieber aufweisen und über eine nicht näher dargestellte Regeleinheit angesteuert werden können. Es ist auch möglich, dass entweder nur zulaufseitig mit der Zulaufdrosseleinheit 27 oder nur ablaufseitig mit der Ablaufdrosseleinheit 28 für die Einstellung des Füllgrads der hydrodynamischen Baugruppe 10 gedrosselt wird, so dass auch entweder auf die Zulaufdrosseleinheit 27 oder auf die Ablaufdrosseleinheit 28 verzichtet werden kann. Zu einem Entkoppeln wird die Formschlusskupplung 15 direkt geöffnet oder die Bremse 16 betätigt, bis die Formschlusskupplung 15 lastfrei ist und sich einfach in ihre Neutralstellung schalten lässt.In a first operating stage, which is also called synchronization, the
In einer zweiten Betriebsstufe, die auch Schnellgang genannt wird, erfolgt eine Zuschaltung über eine Betätigung der Bremse 16 bis zu einem Festbremspunkt. Damit dreht der Rotor 12 der hydrodynamischen Baugruppe 10 schneller als das Retarderantriebszahnrad 19. Durch die hohe Drehzahl in der hydrodynamischen Baugruppe 10 ist ein hohes Bremsmoment bei niedrigen Drehzahlen des Retarderantriebszahnrads 19 erreichbar. Zum Abschalten des Zwei-Stufen-Retarders wird die Bremse 16 geöffnet.In a second operating stage, which is also called high gear, switching takes place by actuating the
Durch den Schnellgang kann der Zwei-Stufen-Retarder im Gleichlauf optimiert ausgelegt werden. Ein Kühlmittelkreislauf kann insbesondere gegenüber Einstufenretardern kleiner bzw. einfacher (evtl. Blechbauteile analog Wandler) gestaltet werden. Damit kann die hydrodynamische Baugruppe 10 weniger komplex und kostengünstiger hergestellt werden. Im Gleichlauf können hohe Füllungen realisiert werden, wodurch Bauteilebelastungen im Kühlmittelkreislauf reduziert und längere Standzeiten durch geringere Alterung des Kühlmittels erzielt werden können.Thanks to the overdrive, the two-stage retarder can be designed to optimize synchronous operation. A coolant circuit can be designed to be smaller or simpler (possibly sheet metal components analogous to the converter), particularly compared to single-stage retarders. This means that the
Der Schnellgang wird nur bei besonders hohen Bremsmomenten benötigt. Der verkleinerte Kühlmittelkreislauf ist mit dem Schnellgang immer noch in der Lage, eine Bremsleistungsanforderung bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erfüllen.Overdrive is only required for particularly high braking torques. The reduced coolant circuit is still able to meet a braking performance requirement at low vehicle speeds with overdrive.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die vollgefüllte hydrodynamische Baugruppe 10 beschleunigt werden kann. Damit muss die hydrodynamische Baugruppe 10 im Stillstand nicht leer gehalten werden, so dass eine Leerlaufeinrichtung entfallen kann. Ferner kann ein einfaches Dichtkonzept erreicht werden und es kann eine einfache Regelung über eine Drosselung eines Volumenstroms durch die hydrodynamische Baugruppe 10 erreicht werden.Another advantage is that the fully filled
Es kann vorteilhaft ein geringer Volumenaustausch der hydrodynamischen Baugruppe 10 mit einem Kühlsystem erreicht werden, vorzugsweise kleiner als 2,5 Liter und vorzugsweise kleiner als 1,5 Liter, und ganz bevorzugt von ca. 1 Liter.A small volume exchange of the
Es kann vorteilhaft nur noch ein sich im Zentrum des Rotors 12 befindliches Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf befördert werden, wodurch Druckschwankungen deutlich reduziert werden können. Ferner können ein Füllvorgang und damit eine Einschalttotzeit eliminiert werden, indem die hydrodynamische Baugruppe 10 bei abgeschaltetem Zwei-Stufen-Retarder befüllt werden kann und somit beim Anlaufen bereits befüllt ist. Ein Bremsmoment liegt bereits beim Anlaufen vor, wodurch Totzeiten im Bremsmomentenaufbau vermieden werden können. Es kann eine hohe Regeldynamik erzielt werden.Advantageously, only one coolant located in the center of the
Ein Anlaufvorgang der vollgefüllten hydrodynamischen Baugruppe 10 kann in verschiedenen Formen durchgeführt werden.A start-up process of the fully filled
Bei einer ersten Form wird ein die Drosseleinheiten 27, 28 umfassendes Druckregelsystem und damit eine Füllungssteuerung auf einen Minimalwert gestellt, d.h. auf einen minimalen Füllgrad der hydrodynamischen Baugruppe 10. Bei einer Hochbeschleunigung der hydrodynamischen Baugruppe 10 erfolgt eine parallele Entleerung der hydrodynamischen Baugruppe 10, und zwar wird die hydrodynamische Baugruppe 10 auf einen ersten Füllgrad entleert, der unter einem Füllgrad liegt, der einem angeforderten Bremsmoment zugeordnet ist. Ist der Synchronisationsvorgang mittels der Bremse 16 abgeschlossen und ist die Formschlusskupplung 15 anschließend geschaltet oder ist das Hohlrad festgebremst, wird der erste Füllgrad der hydrodynamischen Baugruppe 10 auf den dem angeforderten Bremsmoment zugeordneten Füllgrad angehoben. Der Vorteil bei einer entsprechenden Steuerung ist eine geringe Bremsbelastung, wodurch die Bremse 16 vorteilhaft kleiner ausgelegt werden kann, und Leerlaufverluste reduziert werden können.In a first form, a pressure control system comprising the
Bei einer zweiten Form wird ein Stelldruck und damit ein Bremsmoment bereits vor der Bremsung auf ein angefordertes Bremsmoment eingestellt. Die hydrodynamische Baugruppe 10 wird dann während der Hochbeschleunigung der hydrodynamischen Baugruppe 10 auf einen Füllgrad entleert, der dem angeforderten Bremsmoment zugeordnet ist. Ein Vorteil bei einer entsprechenden Steuerung, insbesondere gegenüber der ersten Form der Steuerung, ist ein stetig steigender Drehmomentenaufbau, wobei gegenüber der ersten Form der Steuerung eine höhere Brems- und/oder Kupplungsbelastung vorliegt.In a second form, a signal pressure and thus a braking torque are set to a requested braking torque before braking. The
Grundsätzlich sind jedoch auch Steuerungsformen denkbar, die zwischen den zwei beschriebenen Formen liegen, und zwar bei denen die hydrodynamische Baugruppe 10 auf einen Füllgrad entleert wird, der zwar unter dem Füllgrad liegt, der einem angeforderten Bremsmoment zugeordnet ist, der jedoch über einem minimalen Füllgrad liegt.In principle, however, control forms are also conceivable that lie between the two forms described, namely in which the
Ein minimales Bremsmoment wird durch einen Kühlkreislaufgegendruck bestimmt. Aufgrund dessen können vorteilhaft durch ein geringes Betätigen der Bremse 16 geringe Bremsmomente kurzzeitig eingesteuert werden. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugregelsystemen von Vorteil, die leichte Anpassungen ohne manuellen Eingriff tätigen, beispielsweise bei Fahrzeugregelsystemen mit einem Abstandsregeltempomaten, einem Geschwindigkeitsbegrenzer usw.A minimum braking torque is determined by a cooling circuit back pressure. Because of this, low braking torques can advantageously be briefly applied by slightly operating the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- hydrodynamische Baugruppehydrodynamic assembly
- 1111
- Statorstator
- 1212
- Rotorrotor
- 1313
- mechanische Baugruppemechanical assembly
- 1414
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 1515
- FormschlusskupplungPositive coupling
- 1616
- Bremsebrake
- 1717
- Getriebetransmission
- 1818
- Zahnradgear
- 1919
- RetarderantriebszahnradRetarder drive gear
- 2020
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 2121
- Planetplanet
- 2222
- Hohlradring gear
- 2323
- erster Teilfirst part
- 2424
- zweiter Teilsecond part
- 2525
- WelleWave
- 2626
- Sonnenradsun gear
- 2727
- DrosseleinheitThrottle unit
- 2828
- DrosseleinheitThrottle unit
- 2929
- erster Teilfirst part
- 3030
- zweiter Teilsecond part
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