DE102017202914A1

DE102017202914A1 - Doppeltwirkender Retarderspeicher sowie Retarder-Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE102017202914A1
Application number: DE102017202914.5A
Authority: DE
Inventors: Horst LEICHSENRING; Alexander Thum
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-23

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Retarderspeicher (1) für ein Retarder-Hydrauliksystem (20) eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder (2), einem in diesem zwischen einer Speicherposition und einer Entleerposition axialverschiebbaren Kolben (3), einem auf der einen Seite des Kolbens ausgebildeten Betätigungsraum (5), der zum hydraulischen Verschieben des Kolbens in die Entleerposition mit einer Druckquelle (21) des Retarder-Hydrauliksystems verbindbar und der zum Zurückschieben des Kolbens (2) in die Speicherposition wieder entlüftbar ist, und einem auf der anderen Seite des Kolbens (2) ausgebildeten Speicherraum (4), in dem ein für den Retarder (23) vorgesehenes Arbeitsfluid gespeichert werden kann. Erfindungsgemäß ist der Retarderspeicher (1) als doppeltwirkender Hydraulikzylinder (19) ausgebildet und der Speicherraum (4) mit der Druckquelle (21) verbindbar, so dass der Kolben (3) durch eine Druckbeaufschlagung des Speicherraums (4) aus seiner Entleerposition zurück in seine Speicherposition verschiebbar ist. Vorgeschlagen wird ferner ein Retarder-Hydrauliksystem (20) eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Retarderspeicher (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Retarderspeicher gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Retarder-Hydrauliksystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 näher definierten Art.
Retarder sind aus der Fahrzeugtechnik bekannt und werden beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges zwischen einem hydrodynamischen Wandler und einem Hauptgetriebe angeordnet. Um ein Zuschalten des Retarders in der erforderlichen Zeit sicherstellen zu können, wird bei einer hydraulischen Ansteuerung eines hydrodynamischen Retarders ein Druckspeicher bzw. ein Retarderspeicher angekoppelt, dessen Befüllung und Entleerung gesteuert werden kann.
Aus der DE 198 54 787 B4 ist eine Hydropumpe bzw. ein Retarderspeicher bekannt, der einen Zylinder und einen in diesem angeordneten Stufenkolben umfasst. Der Retarderspeicher wird hydraulisch geleert. Zum erneuten Befüllen des Retarderspeichers weist dieser eine Rückstellfeder auf. Diese schiebt den Stufenkolben wieder zurück in seine Ausgangsstellung. Während dieses Vorgangs wird über ein Rückschlagventil und eine entsprechende Einlassöffnung im Zylinder Öl aus einem Getriebesumpf angesagt. Die Rückstellfeder benötigt zusätzliches Bauvolumen, so dass der Retarderspeicher nicht kompakt ausgebildet werden kann. Des Weiteren muss beim Entleeren des Retarderspeichers gegen die Federkraft der Rückstellfeder gearbeitet werden. Dies führt dazu, dass der Volumenstrom beim Anstieg des Drucks im Retarder immer geringer wird und unter Umständen nicht das komplette Speichervolumen des Retarderspeichers genutzt werden kann. Des Weiteren wird nach Abschalten des hydraulischen Drucks der Retarderspeicher aufgrund der gespannten Rückstellfeder sofort wieder befüllt. Infolgedessen kann der Startzeitpunkt des Befüllens und der Befüllvorgang selbst aufgrund der Rückstellfeder nicht gesteuert werden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird ein Retarderspeicher für ein Retarder-Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen. Der Retarderspeicher weist einen Zylinder und einen in diesem zwischen einer Speicherposition und einer Entleerposition axialverschiebbaren Kolben auf. Des Weiteren weist der Retarderspeicher einen auf der einen Seite des Kolbens ausgebildeten Betätigungsraum und einen auf der anderen Seite des Kolbens ausgebildeten Speicherraum auf. In der Speicherposition des Kolbens ist der Speicherraum mit für den Retarder vorgesehenem Arbeitsfluid gefüllt. In der Entleerposition ist der Speicherraum entleert. Der Speicherraum dient demnach zum Speichern des für den Retarder vorgesehenen Arbeitsfluids. Der Betätigungsraum ist mit einer Druckquelle des Retarder-Hydrauliksystems verbindbar, so dass der Kolben hydraulisch in seine Entleerposition verschoben werden kann. Des Weiteren ist der Betätigungsraum entlüftbar, so dass der Kolben wieder zurück in seine Speicherposition verschoben werden kann.
Der Retarderspeicher ist als doppelwirkender Hydraulikzylinder ausgebildet. Er ist demnach nicht nur zum Verschieben des Kolbens aus der Speicherposition in die Entleerposition, sondern zusätzlich auch zum Zurückverschieben des Kolbens aus der Entleerposition in die Speicherposition hydraulisch betätigbar. Der Retarderspeicher weist demnach keine Rückholfeder auf. Stattdessen ist der Speicherraum mit der Druckquelle des Retarder-Hydrauliksystems verbindbar, so dass der Kolben durch eine Druckbeaufschlagung des Speicherraums, nämlich mit dem für den Retarder vorgesehenen Arbeitsfluids, aus seiner Entleerposition zurück in seine Speicherposition verschiebbar ist. Neben dem Verschieben des Kolbens erfolgt hierbei zugleich auch eine erneute Befüllung des Speicherraums. Vorteilhafterweise kann der Retarderspeicher somit sehr kompakt und bauraumsparend ausgebildet werden, da die Rückholfeder eingespart werden kann. Des Weiteren ist ein vollständiges entleeren des Retarderspeichers sichergestellt, da nicht gegen die Federkraft einer Rückholfeder gearbeitet werden muss. Außerdem kann der Zeitpunkt gesteuert werden, zudem der Retarderspeicher wieder befüllt werden soll. Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach einen bauraumreduzierten Retarderspeicher mit konstantem und/oder steuerbarem Ausschiebe- sowie Wiederbefüllungsverhalten.
Vorteilhaft ist es, wenn der Betätigungsraum ringförmig, insbesondere zylinderringförmig, ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Speicherraum zylindrisch ausgebildet ist. Hierdurch kann der Retarderspeicher sehr kompakt ausgebildet werden. Des Weiteren kann ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis beim Entleeren des Retarderspeichers ausgebildet werden.
Um den Retarderspeicher möglichst bauraumsparend ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben topfförmig ausgebildet ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kolben eine Führungswandung aufweist, mittels der der Kolben axialverschiebbar im Zylinder gelagert ist. Die Führungswandung weist hierfür vorzugsweise eine mit dem Betätigungsraum korrespondierende Form auf.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Kolben einen Kolbenhohlraum aufweist. Der Kolbenhohlraum ist vorzugsweise durch die Führungswandung und einen stirnseitigen Topfboden begrenzt. Hierdurch kann der Kolben sehr leicht ausgebildet werden.
Um den Retarderspeicher mit einem guten Übersetzungsverhältnis sowie bauraumsparend ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben stirnseitig eine dem Betätigungsraum zugewandte, insbesondere kreisringförmige, erste Kolbenfläche und/oder eine dem Speicherraum zugewandte, insbesondere kreisförmige, zweite Kolbenfläche aufweist. Ein gutes Übersetzungsverhältnis kann sichergestellt werden, wenn vorzugsweise die erste Kolbenfläche, insbesondere drei bis fünf Mal, kleiner als die zweite Kolbenfläche ausgebildet ist.
Zum axialen Führen des Kolbens ist es vorteilhaft, wenn der Retarderspeicher einen, insbesondere zylindrischen und/oder mit dem Kolbenhohlraum korrespondierenden, Führungsfortsatz aufweist. Auf diesem Führungsfortsatz ist der Kolben, insbesondere mit seiner Führungswandung, axialverschiebbar geführt und/oder gelagert. Die Stirnseite des Führungsfortsatzes schließt demnach vorzugsweise den Kolbenhohlraum ab.
Um den Kolben hydraulisch aus der Speicherposition in die Entleerposition verschieben zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Zylinder zumindest eine dem Betätigungsraum zugeordnete erste Öffnung aufweist. Diese zumindest eine erste Öffnung dient zum Zu- und/oder Abführen des Arbeitsfluids. Das Arbeitsfluid kann somit über die erste Öffnung unter Druck in den Betätigungsraum eingepresst werden. Des Weiteren kann der Betätigungsraum über die erste Öffnung entlüftet werden, um ein Zurückschieben des Kolbens zu erlauben.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Zylinder zumindest eine dem Speicherraum zugeordnete zweite Öffnung aufweist, über die unter Druck das Arbeitsfluid in den Speicherraum eingepresst werden kann, so dass der Kolben hydraulisch aus der Entleerposition wieder zurück in die Speicherposition verschoben wird. Die zweite Öffnung des Speicherraums dient demnach zum Zu- und/oder Abführen des Arbeitsfluids.
Um eine Leichtgängigkeit des Kolbens sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn der Zylinder eine dritte Öffnung aufweist, die dem Kolbenhohlraum zugeordnet ist. Hierdurch kann der Kolbenhohlraum belüftet werden, so dass eine axiale Verschiebung des Kolbens nicht durch die im Kolbenhohlraum befindliche Luft behindert wird.
Vorgeschlagen wird ein Retarder-Hydrauliksystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Retarder-Hydrauliksystem weist eine Druckquelle und einen Retarderspeicher zum Speichern eines für den Retarder vorgesehenen Arbeitsfluids auf. Der Retarderspeicher umfasst einen Zylinder, einen in diesem zwischen einer Speicherposition und einer Entleerposition axialverschiebbaren Kolben, einen auf der einen Seite des Kolbens ausgebildeten Betätigungsraum und einen auf der anderen Seite des Kolbens ausgebildeten Speicherraum. Der Betätigungsraum ist zum hydraulischen Verschieben des Kolbens in die Entleerposition mit der Druckquelle verbindbar und zum Zurückschieben des Kolbens in die Speicherposition wieder entlüftbar. Des Weiteren dient der Speicherraum zum Speichern des für den Retarder vorgesehenen Arbeitsfluids. Der Retarderspeicher ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Vorteilhafterweise kann der Retarderspeicher somit sehr kompakt und bauraumsparend ausgebildet werden, da die Rückholfeder eingespart werden kann. Des Weiteren ist ein vollständiges Entleeren des Retarderspeichers sichergestellt, da nicht gegen die Federkraft einer Rückholfeder gearbeitet werden muss. Ferner kann der Zeitpunkt gesteuert werden, zu dem der Retarderspeicher wieder befüllt werden soll. Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach einen bauraumreduzierten Retarderspeicher mit konstantem und/oder steuerbarem Ausschiebe- sowie Wiederbefüllungsverhalten.
Vorteilhaft ist es, wenn das Retarder-Hydrauliksystem einen hydrodynamischen Retarder aufweist. Der Retarder umfasst vorzugsweise einen Stator, einen Rotor und einen zwischen diesen beiden ausgebildeten Retarderraum.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Retarder-Hydrauliksystem zumindest ein Schaltventil auf. Das Schaltventil kann Bestandteil einer Schalteinheit sein. Das Schaltventil ist vorzugsweise zwischen der Druckquelle und dem Retarderspeicher angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann das zumindest eine Schaltventil zwischen der Druckquelle und dem Retarder angeordnet sein. Mit dem zumindest einen Schaltventil kann das Entleeren und Wiederbefüllen des Retarderspeichers gesteuert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Schaltventil derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem ersten Schaltzustand und/oder einer ersten Schaltstellung zum Entleeren des Retarderspeichers die Druckquelle mit dem Betätigungsraum und/oder der Speicherraum mit dem Retarderraum verbunden ist. Hierdurch kann im Betätigungsraum ein entsprechender Druck zum Verschieben des Kolbens aufgebaut werden. Des Weiteren kann das in dem Speicherraum befindliche Arbeitsfluid in den Retarderraum gedrückt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Schaltventil derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem zweiten Schaltzustand und/oder einer zweiten Schaltstellung zum Befüllen des Retarderspeichers die Druckquelle mit dem Speicherraum verbunden ist. Hierdurch wird der Kolben hydraulisch über den durch die Druckquelle erzeugten Druck wieder zurück in seine Speicherposition verschoben.
Eine Rückholfeder kann somit eingespart werden. Zugleich erfolgt hierbei ein erneutes Befüllen des Speicherraums über das von der Druckquelle geförderte Arbeitsfluid.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn in diesem zweiten Schaltzustand bzw. in dieser zweiten Schaltstellung der Betätigungsraum und/oder der Retarderraum mit einem Reservoir des Retarder-Hydrauliksystems verbunden ist. Vorteilhafterweise kann somit eine Entlüftung des Betätigungsraums erfolgen, wodurch der Kolben beim Zurückschieben nicht behindert wird. Ferner kann während des Wiederbefüllens des Retarderspeichers der Retarderraum entleert werden.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Schaltventil derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem dritten Schaltzustand und/oder einer dritten Schaltstellung der Betätigungsraum und/oder der Speicherraum vom Hydraulikkreislauf entkoppelt und/oder diese verschlossen sind. Hierdurch kann der Kolben in der Entleerposition, Speicherposition und/oder in einer Zwischenposition gehalten werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Speicherraum und dem Schaltventil eine Drossel und/oder ein, insbesondere zu der Drossel parallelgeschaltetes, Rückschlagventil angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Betätigungsraum, dem Speicherraum und dem Retarderraum ein einziges Schaltventil zugeordnet. Das Befüllen und Entleeren des Retarderspeichers wird demnach ausschließlich über das einzelne Schaltventil gesteuert. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn das Schaltventil ein 6/2-Wegeventil ist. Hierdurch kann die Steuereinheit des Retarder-Hydrauliksystems sehr kostengünstig ausgebildet werden.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Schalteinheit mehrere Schaltventile umfasst. Demnach ist es vorteilhaft, wenn dem Betätigungsraum ein erstes Schaltventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil, und dem Speicherraum ein zweites Schaltventil, insbesondere ein 4/2-Wegeventil, zugeordnet ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1a einen Längsschnitt eines Retarderspeichers im gefüllten Zustand,
1b den Retarderspeicher gemäß 1a im entleerten Zustand,
2a ein schematisches Blockschaltbild eines Retarder-Hydrauliksystems mit einem gefüllten Retarderspeicher und
2b das Retarder-Hydrauliksystem gemäß 2a mit entleertem Retarderspeicher.

1a und 1b zeigen einen Retarderspeicher 1 im Längsschnitt. Der Retarderspeicher 1 ist für ein in 2a und 2b dargestelltes Retarder-Hydrauliksystem 20 eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Der in 1a und 1b in unterschiedlichen Zuständen gezeigte Retarderspeicher dient zum Speichern eines Arbeitsfluids und um dieses einem in 2a dargestellten Retarder 23 für einen möglichst schnellen Bremskraftaufbau bereitzustellen.
In 1a ist der Retarderspeicher 1 im gefüllten Zustand und in 1b im entleerten Zustand dargestellt. Der Retarderspeicher 1 weist einen Zylinder 2 auf, in dem ein Kolben 3 zwischen einer in 1a dargestellten Speicherposition und einer in 1b dargestellten Entleerposition axial verschiebbar angeordnet ist. Gemäß 1 a weist der Retarderspeicher 1 einen Speicherraum 4 auf, in dem das für den Retarder 23 vorgesehene Arbeitsfluid gespeichert werden kann. Des Weiteren umfasst der Retarderspeicher 1 gemäß 1b einen Betätigungsraum 5, in den ein Arbeitsfluid unter Druck eingebracht werden kann, um den Kolben 3 hydraulisch aus der in 1a dargestellten Speicherposition in die in 1b dargestellte Entleerposition axial zu verschieben. Hierfür weist der Zylinder 2 zumindest eine dem Betätigungsraum 5 zugeordnete erste Öffnung 6 auf, über die das Arbeitsfluid zu- und/oder abgeführt werden kann.
Das Zu- und Abführen des Arbeitsfluids kann wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt über eine einzige erste Öffnung 6 erfolgen. Alternativ ist es aber ebenso denkbar, dass der Zylinder 2 zwei separate dem Betätigungsraum 5 zugeordnete Öffnungen aufweist, wobei über die eine das Arbeitsfluid zugeführt und über die andere wieder abgeführt werden kann.
Des Weiteren weist der Zylinder 2 eine zweite Öffnung 7 auf, die dem Speicherraum 4 zugeordnet ist. Über diese zweite Öffnung 7 kann zum Befüllen des Retarderspeichers 1 das für den Retarder 23 vorgesehene Arbeitsfluid in den Speicherraum 4 eingebracht werden. Zum Entleeren des Retarderspeichers 1 kann dieses Arbeitsfluid ferner über diese zweite Öffnung 7 wieder aus dem Zylinder 2 gepresst werden. Alternativ könnte das Befüllen und Entleeren des Speicherraums 4 aber auch über zwei separate Öffnungen erfolgen, von denen die eine zum Befüllen und die andere zum Entleeren genutzt wird.
Gemäß dem in 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 3 topfförmig ausgebildet. Er weist demnach eine Führungswandung 8 auf. Des Weiteren umfasst der Kolben 3 einen Topfboden 9. Wie insbesondere in 1b ersichtlich ist, weist der Kolben 3 somit einen Kolbenhohlraum 10 auf. Dieser ist seitlich durch die Führungswandung 8 und zu einer Stirnseite hin durch den Topfboden 9 begrenzt. Koaxial zu diesen Kolbenhohlraum 10 weist der Zylinder 2 einen Führungsfortsatz 11 auf. Dieser erstreckt sich in Axialrichtung über den Abschnitt des Betätigungsraums 5 hinweg. Infolgedessen ist der Betätigungsraum 5 ringförmig ausgebildet. Vorliegend ist der Führungsfortsatz 11 insbesondere zylindrisch ausgebildet. Infolgedessen ist der Betätigungsraum 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zylinderringförmig ausgebildet.
Der Kolben 3 ist im Bereich seiner Führungswandung 8 auf dem Führungsfortsatz 11 des Zylinders 2 in Axialrichtung geführt gelagert. Der Kolbenfortsatz 11 und eine radiale Innenfläche 12 der Führungswandung 8 weisen demnach zueinander eine korrespondierende, insbesondere zylindrische Form auf. Der Kolben 3 liegt demnach mit der radialen Innenfläche 12 der Führungswandung 8 am Führungsfortsatz 11 an. Zusätzlich oder alternativ kann der Kolben 3 auch im Bereich einer radialen Außenfläche 13 der Führungswandung 8 geführt sein. Hierfür liegt der Kolben 3 mit seiner radialen Außenfläche 13 an einer radialen Innenfläche 14 des Zylinders 2 an.
Um zu verhindern, dass das Arbeitsfluid beim Entleeren des Retarderspeichers 1 aus dem Betätigungsraum 5 in den Speicherraum 4 oder Kolbenhohlraum 10 gedrückt wird, weist der Retarderspeicher 1 Dichtungen 15 auf, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Dichtungen 15 können an der radialen Innenfläche 12 des Kolbens 3, an der radialen Außenfläche 13 des Kolbens 3 und/oder an der radialen Außenfläche des Führungsfortsatzes 11 angeordnet sein. Die Dichtungen 15 verhindern ferner, dass beim druckbeaufschlagten Befüllen des Retarderspeichers 1 das Arbeitsfluid vom Speicherraum 4 in den Betätigungsraum 5 dringt.
Gemäß 1a und 1b weist der Zylinder 2 eine dritte Öffnung 16 auf, die dem Kolbenhohlraum 10 zugeordnet ist. In dem Kolbenhohlraum 10 befindet sich im ordnungsgemäßen Gebrauch kein Arbeitsfluid, sondern Luft. Die dritte Öffnung 16 ermöglicht demnach einen Druckausgleich, so dass beim Entleeren des Retarderspeichers 1 über die dritte Öffnung 16 Luft in den Kolbenhohlraum 10 eingezogen und beim Befüllen des Retarderspeichers 1 gemäß 1a wieder ausgeschoben werden kann. Hierdurch kann eine Leichtgängigkeit des Kolbens 3 sichergestellt werden.
Stirnseitig weist der Kolben 3 eine dem Betätigungsraum 5 zugeordnete erste Kolbenfläche 17 auf. Des Weiteren weist der Kolben 3 auf seiner der ersten Kolbenfläche 17 abgewandten Seite eine zweite Kolbenfläche 18 auf. Die zweite Kolbenfläche 18 ist dem Speicherraum 4 zugeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Kolbenfläche 17 ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die erste Kolbenfläche 17 als Kreisringsfläche ausgebildet. Die zweite Kolbenfläche 18 ist im Gegensatz dazu als Kreisfläche ausgebildet. Die erste Kolbenfläche 17 ist insbesondere 3- bis 5-mal kleiner als die zweite Kolbenfläche 16 ausgebildet.
In dem in 1a dargestellten Zustand ist der Retarderspeicher 1 gefüllt. Demnach befindet sich der Kolben 3 in seiner Speicherposition. In dieser Speicherposition ist der Kolben 3, insbesondere seine Führungswandung 8, in den Betätigungsraum 5 eingeschoben. In dem Betätigungsraum 5 befindet sich demnach im Wesentlichen kein Arbeitsfluid. Im Gegensatz dazu ist der Speicherraum 4 gemäß 1a mit Arbeitsfluid gefüllt. Über die zweite Öffnung 7 kann dieses im Speicherraum 4 gespeicherte Arbeitsfluid dem vorliegend nicht dargestellten Retarder 23 zugeführt werden, um einen möglichst schnellen Bremskraftaufbau zu erreichen (vgl. 2b). Für ein derartiges Entleeren des Speicherraums 4 wird in den Betätigungsraum 5 über die erste Öffnung 6 unter Druck ein Arbeitsfluid eingepresst. Dies erfolgt über eine Druckquelle 21, die über die erste Öffnung 6 mit dem Betätigungsraum 5 verbunden ist (vgl. 2b).
Bedingt durch das über die erste Öffnung 6 in den Betätigungsraum 5 unter Druck eingebrachten Arbeitsfluid bewegt sich der Kolben 3 aus seiner in 1a dargestellten Speicherposition in die in 1b dargestellte Entleerposition. Hierbei wirkt das in den Betätigungsraum 5 eingebrachte Arbeitsfluid auf die ringförmige erste Kolbenfläche 17 ein. Über die zweite Kolbenfläche 18 wird beim axialen Verschieben des Kolbens 3 das im Speicherraum 4 gespeicherte Arbeitsfluid über die zweite Öffnung 7 hinausgedrückt und dem in 2a dargestellten Retarder 23 zur Verfügung gestellt.
Um den im entleerten Zustand in 1b dargestellten Retarderspeicher 1 wieder zu befüllen, muss der Kolben 3 aus seiner in 1b dargestellten Entleerposition wieder zurück in die in 1a dargestellte Speicherposition verschoben werden. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Retarderspeicher erfolgt dies für gewöhnlich über eine Rückholfeder. Hierdurch erhöht sich jedoch das Bauvolumen des Retarderspeichers. Des Weiteren muss beim Entleeren des Retarderspeichers die zur Entleerbewegung entgegengerichtete Federkraft überwunden werden, um ein Verschieben in die Entleerposition bewirken zu können. Dies führt dazu, dass der Volumenstrom beim Anstieg des Drucks in dem Retarder immer geringer wird und hierdurch gegebenenfalls nicht das komplette Speichervolumen des Speicherraums genutzt werden kann. Des Weiteren kann der Zeitpunkt des Wiederbefüllens des Speicherraums nicht gesteuert werden, da der Kolben über die Rückholfeder umgehend in die Speicherposition zurückgeschoben wird.
Zur Beseitigung dieser Nachteile ist der Retarderspeicher 1 gemäß dem in 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel als doppeltwirkender Hydraulikzylinder 19 ausgebildet. Das Zurückschieben des Kolbens aus der Entleerposition in die Speicherposition erfolgt demnach nicht über eine Rückholfeder, sondern genauso wie der Entleervorgang hydraulisch. Hierfür ist der Speicherraum 4, insbesondere über die zweite Öffnung 7 mit einer in 1a und 1b nicht dargestellten Druckquelle 21 verbindbar (vgl. 2a). Infolgedessen wird der Kolben 3 durch eine Druckbeaufschlagung des Speicherraums 4 aus seiner in 1b dargestellten Entleerposition zurück in seine in 1a dargestellte Speicherposition verschoben. Neben dem hydraulischen Verschieben des Kolbens 3 erfolgt hierbei zugleich eine erneute Befüllung des Speicherraums 4 mit dem für den Retarder 23 vorgesehenen Arbeitsfluid.
Der als doppeltwirkender Hydraulikzylinder 19 ausgebildete Retarderspeicher 1 weist demnach keine Rückholfeder auf. Stattdessen erfolgt sowohl in die eine als auch in die andere Richtung eine Bewegung des Kolbens über eine hydraulische Betätigung, wobei das Arbeitsfluid zum Entleeren in den Betätigungsraum 5 und zum Befüllen in den Speicherraum 4 unter Druck eingebracht wird.
2a und 2b zeigen ein Retarder-Hydrauliksystem 20 mit dem in 1a und 1b dargestellten Retarderspeicher 1. Das Retarder-Hydrauliksystem 20 umfasst neben dem Retarderspeicher 1 die Druckquelle 21, ein Reservoir 22 und/oder den Retarder 23. Der Retarder 23 weist einen Stator 24 und einen Rotor 25 auf. Zwischen diesen beiden ist ein Retarderraum 26 ausgebildet. Des Weiteren weist das Retarder-Hydrauliksystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Schaltventil 27 auf. Über das Schaltventil 27 kann das Befüllen und Entleeren des Retarderspeichers 1 gesteuert werden. Vorliegend ist das Schaltventil 27 als 6/2-Wegeventil ausgebildet. Zwischen dem Speicherraum 4 und dem Schaltventil 27 sind eine Drossel 28 und ein Rückschlagventil 29 angeordnet. Die Drossel 28 und das Rückschlagventil 29 sind zueinander parallelgeschaltet.
In 2a ist der Retarderspeicher 1 bzw. der Speicherraum 4 gefüllt. Bei Bremsmomentabruf schaltet das Retarder-Hydrauliksystem 20 vom Leerlaufbetrieb (z.B. Getriebekühlung) auf Bremsbetrieb um. Ziel hierbei ist es, den Retarderraum 26 des Retarders 23 schnell zu befüllen und hierdurch einen möglichst schnellen Bremskraftaufbau zu erreichen. Hierfür muss das zumindest eine Schaltventil 27 des Retarder-Hydrauliksystems 20 in einen in 2b dargestellten ersten Schaltzustand bzw. - da es sich vorliegend um ein einziges Schaltventil 27 handelt - in eine erste Schaltstellung, gebracht werden.
In diesem ersten Schaltzustand ist der Speicherraum 4 des Retarderspeichers 1 mit dem Retarderraum 26 des Retarder 23 verbunden. Das Arbeitsfluid kann nunmehr aus dem Speicherraum 4 in den Retarderraum 26 gedrückt werden. Hierfür ist gemäß dem in 2b dargestellten ersten Schaltzustand ferner der Betätigungsraum 5 des Retarderspeichers 1 mit der Druckquelle 21 verbunden. Infolgedessen wird das Arbeitsfluid unter Druck über die erste Öffnung 6 in den Betätigungsraum 5 gedrückt. Über die erste Kolbenfläche 17 wird der Kolben 3 dann aus der in 2a dargestellten Speicherposition in die in 2b dargestellte Entleerposition axial verschoben. Hierbei wird das im Speicherraum 4 gespeicherte Arbeitsfluid über die zweite Kolbenfläche aus der zweiten Öffnung 7 gedrückt. Bei diesem Entleervorgang wird das gespeicherte Arbeitsfluid über das Rückschlagventil 29 und/oder teilweise über die Drossel 28 in den Retarderraum 26 des Retarder 23 gedrückt.
Um den Retarderspeicher 1 wieder zu befüllen, muss das zumindest eine Schaltventil 27 in den in 2a dargestellten zweiten Schaltzustand geschalten werden. In diesem zweiten Schaltzustand ist der Retarderraum 26 nunmehr vom Speicherraum 4 entkoppelt und stattdessen mit dem Reservoir 22 verbunden. Das im Retarderraum 26 befindliche Arbeitsfluid kann somit zurück in das Reservoir 22 fließen. Des Weiteren ist in diesem zweiten Schaltzustand der Betätigungsraum 5 nicht mehr mit der Druckquelle 21, sondern nunmehr mit dem Reservoir 22 verbunden.
Da der Retarderspeicher 1 vorliegend als doppeltwirkender Hydraulikzylinder 19 ausgebildet ist (vgl. 1a und 1b), muss zum Zurückschieben des Kolbens 3 nunmehr der Speicherraum 4 mit Druck beaufschlagt werden. Aufgrund dessen ist in dem zweiten Schaltzustand gemäß 2a der Speicherraum 4 nun mit der Druckquelle 21 verbunden. Infolgedessen strömt das Arbeitsfluid von der Druckquelle 21 über die zweite Öffnung 7 in den Speicherraum 4 ein, wodurch der Kolben 3 aus der in 2b dargestellten Entleerposition wieder zurück in seine in 2a dargestellte Speicherposition gedrückt wird. Der Betätigungsraum 5 wird hierbei über die erste Öffnung 6 und der Kolbenhohlraum 10 über die dritte Öffnung 16 entlüftet. Bei diesem Vorgang erfolgt zugleich ein erneutes Befüllen des Speicherraums 4. Um ein kontrolliertes Befüllen des Retarderspeichers 1 sicherstellen zu können, erfolgt dies über die Drossel 28, die zwischen der Druckquelle 21 und dem Speicherraum 4 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 29 ist beim Befüllen des Retarderspeichers 1 geschlossen.
Dadurch, dass der Retarderspeicher 1 als doppeltwirkender Hydraulikzylinder 19 ausgebildet ist, benötigt dieser zum Wiederbefüllen vorteilhafterweise keine Rückholfeder. Hierdurch kann der Retarderspeicher 1 sehr kompakt und bauraumsparend ausgebildet werden. Des Weiteren erhöht sich dessen Wirkungsgrad, da beim Entleeren des Retarderspeichers 1 nicht entgegen einer Federkraft gedrückt werden muss. Somit ist ferner ein sehr exakter Druckaufbau während des gesamten Entleervorgangs sichergestellt.
Gemäß dem in 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Retarder-Hydrauliksystem 20 nur ein einziges Schaltventil 27. Dieses ist vorliegend als 6/2-Wegeventil ausgebildet. Alternativ könnte das Retarder-Hydrauliksystem 20 aber auch mehrere Schaltventile 27 aufweisen, von denen zumindest eines zum Befüllen und Entlüften des Betätigungsraums 5 und das andere zum Befüllen und/oder Entleeren des Speicherraums 4 zuständig ist.
Des Weiteren ist es in einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ebenso denkbar, dass die Schaltung des Retarder-Hydrauliksystems 20 bzw. vorliegend das zumindest eine Schaltventil 27 derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem dritten Schaltzustand der Betätigungsraum 5 und/oder der Speicherraum 4 von der Druckquelle 21 und/oder vom Reservoir 22 entkoppelt sind, so dass der Kolben 3 in einer Position gehalten ist. Hierdurch könnte die Wiederbefüllung des Speicherraums 4 zeitlich gesteuert werden. Denkbar wäre demnach, dass die Wiederbefüllung des Speicherraums 4 erst nach einem definierten Zeitfenster erfolgt, insbesondere nachdem das Arbeitsfluid eine gewisse Schwellwerttemperatur unterschritten hat.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Retarderspeicher
2: Zylinder
3: Kolben
4: Speicherraum
5: Betätigungsraum
6: erste Öffnung
7: zweite Öffnung
8: Führungswandung
9: Topfboden
10: Kolbenhohlraum
11: Führungsfortsatz
12: radiale Innenfläche des Kolbens
13: radiale Außenfläche des Kolbens
14: radiale Innenfläche des Zylinders
15: Dichtung
16: dritte Öffnung
17: erste Kolbenfläche
18: zweite Kolbenfläche
19: doppeltwirkender Hydraulikzylinder
20: Retarder-Hydrauliksystem
21: Druckquelle
22: Reservoir
23: Retarder
24: Stator
25: Rotor
26: Retarderraum
27: Schaltventil
28: Drossel
29: Rückschlagventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19854787 B4 [0003]

Claims

Retarderspeicher (1) für ein Retarder-Hydrauliksystem (20) eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder (2), einem in diesem zwischen einer Speicherposition und einer Entleerposition axialverschiebbaren Kolben (3), einem auf der einen Seite des Kolbens ausgebildeten Betätigungsraum (5), der zum hydraulischen Verschieben des Kolbens in die Entleerposition mit einer Druckquelle (21) des Retarder-Hydrauliksystems verbindbar und der zum Zurückschieben des Kolbens (2) in die Speicherposition wieder entlüftbar ist, und einem auf der anderen Seite des Kolbens (2) ausgebildeten Speicherraum (4), in dem ein für den Retarder (23) vorgesehenes Arbeitsfluid gespeichert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarderspeicher (1) als doppeltwirkender Hydraulikzylinder (19) ausgebildet ist und der Speicherraum (4) mit der Druckquelle (21) verbindbar ist, so dass der Kolben (3) durch eine Druckbeaufschlagung des Speicherraums (4) aus seiner Entleerposition zurück in seine Speicherposition verschiebbar ist.
Retarderspeicher nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsraum (5) ringförmig, insbesondere zylinderringförmig, ausgebildet ist.
Retarderspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) topfförmig ausgebildet ist und/oder eine mit dem Betätigungsraum (5) korrespondierende Führungswandung (8) und/oder einen Kolbenhohlraum (10) aufweist.
Retarderspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) stirnseitig eine dem Betätigungsraum (5) zugewandte, insbesondere kreisringförmige, erste Kolbenfläche (17) und/oder eine dem Speicherraum (4) zugewandte, insbesondere kreisförmige, zweite Kolbenfläche (18) aufweist.
Retarderspeicher nach dem vorherigen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenfläche (17), insbesondere drei bis fünf Mal, kleiner als die zweite Kolbenfläche (18) ist.
Retarderspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarderspeicher (1) einen Führungsfortsatz (11) aufweist, auf dem der Kolben (3), insbesondere mit seiner Führungswandung (8), axialverschiebbar geführt ist.
Retarderspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) zumindest eine dem Betätigungsraum (5) zugeordnete erste Öffnung (6) zum Zu- und/oder Abführen des Arbeitsfluids, eine dem Speicherraum (4) zugeordnete zweite Öffnung (7) zum Zu- und/oder Abführen des Arbeitsfluids und/oder eine dem Kolbenhohlraum (10) zugeordnete dritte Öffnung (16) zum Belüften des Kolbenhohlraums (10) aufweist.
Retarder-Hydrauliksystem (20) eines Kraftfahrzeugs mit einer Druckquelle (21) und einem Retarderspeicher (1) zum Speichern eines für den Retarder (23) vorgesehenen Arbeitsfluids, der einen Zylinder (2), einen in diesem zwischen einer Speicherposition und einer Entleerposition axialverschiebbaren Kolben (3), einen auf der einen Seite des Kolbens (3) ausgebildeten Betätigungsraum (5), der zum hydraulischen Verschieben des Kolbens (3) in die Entleerposition mit der Druckquelle (21) verbindbar und der zum Zurückschieben des Kolbens (3) in die Speicherposition wieder entlüftbar ist, und einen auf der anderen Seite des Kolbens (3) ausgebildeten Speicherraum (4), in dem das für den Retarder (23) vorgesehene Arbeitsfluid gespeichert werden kann, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarderspeicher (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Retarder-Hydrauliksystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Retarder-Hydrauliksystem (20) einen hydrodynamischen Retarder (23) mit einem Stator (24), einem Rotor (25) und einem zwischen diesen beiden ausgebildeten Retarderraum (26) und/oder zumindest ein zwischen der Druckquelle (21), dem Retarderspeicher (1) und/oder dem Retarder (23) angeordnetes Schaltventil (27) aufweist.
Retarder-Hydrauliksystem nach dem vorherigen Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltventil (27) derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem ersten Schaltzustand zum Entleeren des Retarderspeichers (1) die Druckquelle (21) mit dem Betätigungsraum (5) und/oder der Speicherraum (4) mit dem Retarderraum (26) verbunden ist.
Retarder-Hydrauliksystem nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltventil (27) derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem zweiten Schaltzustand zum Befüllen des Retarderspeichers (1) die Druckquelle (21) mit dem Speicherraum (4) und/oder der Betätigungsraum (5) und/oder der Retarderraum (26) mit einem Reservoir (22) des Retarder-Hydrauliksystems (20) verbunden ist.
Retarder-Hydrauliksystem nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltventil (27) derart ausgebildet und/oder schaltbar ist, dass in einem dritten Schaltzustand der Betätigungsraum (5) und/oder der Speicherraum (4) entkoppelt sind, so dass der Kolben (3) in Position gehalten ist.
Retarder-Hydrauliksystem nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Speicherraum (4) und dem Schaltventil (27) eine Drossel (28) und ein zu diesem parallelgeschaltetes Rückschlagventil (29) angeordnet sind.
Retarder-Hydrauliksystem nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Betätigungsraum (5), Speicherraum (4) und Retarderraum (26) ein einziges Schaltventil (27) zugeordnet ist oder dass dem Betätigungsraum (5) ein erstes Schaltventil und dem Speicherraum (4) ein zweites Schaltventil zugeordnet ist.