DE102018003101A1 - Cooling system for a water retarder - Google Patents
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Abstract
Kühlsystem für einen Wasserretarder (6). Das Kühlsystem umfasst ein Regelventil (12), das dazu konfiguriert ist, Kühlflüssigkeit mittels einer Retarder-Leitung (13) zu dem Wasserretarder (6) oder an dem Wasserretarder (6) vorbei mittels einer Retarder-Bypassleitung (14) zu leiten, eine Zuleitung (11), um Kühlflüssigkeit zu dem Regelventil (12) zu leiten, das an einem stromabwärtigen Ende (11b) der Zuleitung (11) angeordnet ist, und einer Rückleitung (17), die dazu konfiguriert ist, Kühlflüssigkeit von der Retarder-Leitung (13) und der Retarder-Bypassleitung (14) aufzunehmen, an einem stromaufwärtigen Ende (17a). Das Kühlsystem umfasst eine zweite Retarder-Bypassleitung (19), die dazu konfiguriert ist, Kühlflüssigkeit von einer Position (11c) der Zuleitung (11), die sich in einem Abstand von ihrem stromabwärtigen Ende (11b) befindet, aufzunehmen und Kühlflüssigkeit zu einer Position (17c) der Rückleitung (17), die sich in einem Abstand von ihrem stromaufwärtigen Ende (17a) befindet, abzugeben.Cooling system for a water retarder (6). The cooling system includes a control valve (12) configured to direct cooling liquid to the water retarder (6) via a retarder line (13) or to the water retarder (6) via a retarder bypass line (14) (11) for directing cooling liquid to the control valve (12) located at a downstream end (11b) of the supply line (11) and a return line (17) configured to supply cooling liquid from the retarder line (12). 13) and the retarder bypass line (14), at an upstream end (17a). The cooling system comprises a second retarder bypass line (19) configured to receive cooling fluid from a position (11c) of the supply line (11) located at a distance from its downstream end (11b) and cooling fluid to a position (17c) of the return passage (17) located at a distance from its upstream end (17a).
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Wasserretarder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a cooling system for a water retarder according to the preamble of
Schwere Fahrzeuge sind oftmals mit einer oder mehreren zusätzlichen Bremsen ausgestattet, um einen Verschleiß an den gewöhnlichen Radbremsen des Fahrzeugs zu verringern. Eine derartige zusätzliche Bremse kann ein hydraulischer Retarder sein. Primäre hydraulische Retarder sind mit einer Komponente im Antriebsstrang verbunden, die sich vor dem Getriebe befindet, und sekundäre hydraulische Retarder sind mit einer Komponente im Antriebssystem verbunden, die sich hinter dem Getriebe befindet. Eine Art von hydraulischem Retarder, die allgemein als ein Wasserretarder bezeichnet wird, verwendet Kühlflüssigkeit als Kühlmedium sowie Arbeitsmedium.Heavy vehicles are often equipped with one or more additional brakes to reduce wear on the vehicle's common wheel brakes. Such an additional brake may be a hydraulic retarder. Primary hydraulic retarders are connected to a component in the drive train that is in front of the transmission, and secondary hydraulic retarders are connected to a component in the drive system that is behind the transmission. One type of hydraulic retarder, commonly referred to as a water retarder, uses cooling fluid as the cooling medium and working fluid.
Ein sekundärer Wasserretarder ist gewöhnlich in einer Position an einer Rückseite des Getriebes angeordnet. Die Kühlflüssigkeitsleitungen, die Kühlflüssigkeit zu und von dem Wasserretarder leiten, müssen oftmals aufgrund des Mangels an Raum im Bereich um das Getriebe gebogen und begrenzt sein. Gewöhnlich erreicht der Kühlflüssigkeitsstrom in diesem Bereich verhältnismäßig hohe Druckabfälle, was die Kühlflüssigkeitspumpe stark beansprucht. Demzufolge muss die Kühlflüssigkeitspumpe viel Pumparbeit zur Zirkulation der Kühlflüssigkeit durch ein Kühlsystem, das einen sekundären Wasserretarder umfasst, leisten. Aufgrund dieser Tatsache müssen Kühlflüssigkeitspumpen mit einer verhältnismäßig hohen Pumpenleistung verwendet werden. Der Betrieb derartiger Pumpen wirkt sich auf den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors aus. Die Existenz langer Kühlflüssigkeitsleitungen zu dem Wasserretarder führt dazu, dass eine große Kühlflüssigkeitsmenge durch das Kühlsystem zirkulieren muss. Nach einem Kaltstart nimmt es verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch, eine derartig große Kühlflüssigkeitsmenge auf eine Betriebstemperatur zu erhitzen.A secondary water retarder is usually located in a position on a rear of the transmission. The coolant lines leading coolant to and from the water retarder often need to be bent and limited due to the lack of space around the transmission. Usually, the coolant flow in this area reaches relatively high pressure drops, which puts a heavy strain on the coolant pump. As a result, the cooling liquid pump has to perform much pumping for the circulation of the cooling liquid through a cooling system comprising a secondary water retarder. Due to this fact, coolant pumps having a relatively high pumping capacity must be used. The operation of such pumps has an effect on the fuel consumption of the internal combustion engine. The existence of long coolant lines to the water retarder causes a large amount of coolant to circulate through the cooling system. After a cold start, it takes a relatively long time to heat such a large amount of coolant to an operating temperature.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlsystemkühlung für einen Wasserretarder mit einem Design bereitzustellen, das verhältnismäßig geringe Flussverluste während Betriebsbedingungen, wenn der Retarder nicht aktiviert ist, sicherstellt.The object of the present invention is to provide a cooling system cooling for a water retarder with a design that ensures relatively low flow losses during operating conditions when the retarder is not activated.
Dieser Gegenstand wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definierten Merkmale erzielt. Wenn das Regelventil von einer Retarder-ein-Stellung in eine Retarder-aus-Stellung geschaltet wird, stoppt es den Kühlflüssigkeitsstrom zu dem Retarder und der Kühlflüssigkeitsstrom wird zu der ersten Retarder-Bypassleitung geleitet. Es ist wichtig, dass das Regelventil sehr nah zu dem Retarder angeordnet ist, so dass die Kühlflüssigkeitszufuhr zu dem Retarder unmittelbar gestoppt wird, wenn das Regelventil in die Retarder-aus-Stellung gestellt wird. Es ist außerdem wichtig, dass die erste Retarder-Bypassleitung nah zu dem Regelventil angeordnet ist, um die Erzeugung von Druckstößen und Standwellen zu minimieren, die auftreten können, wenn das Regelventil zwischen den zwei Stellungen geschaltet wird. In dem Fall, in dem der Retarder in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem Kühler angeordnet ist, besteht ein Risiko, dass die Zuleitung, die Kühlflüssigkeit zu dem Wasserretarder führt, und die Rückleitung, die die Kühlflüssigkeit von dem Retarder zurück führt, einen hohen Strömungswiderstand erreichen.This object is achieved by the features defined in the characterizing part of
Erfindungsgemäß macht es die Existenz der zweiten Retarder-Bypassleitung möglich, wenn das Regelventil in die Retarder-aus-Stellung gestellt wird, dass ein Teil des Kühlflüssigkeitsstromes einen alternativen kürzeren Strömungsweg als der herkömmliche Strömungsweg mittels der ersten Bypassleitung nimmt. Die Verteilung des Kühlflüssigkeitsstromes durch die zwei Bypassleitungen hängt mit dem Strömungswiderstand in den zwei alternativen Strömungswegen zusammen. Es ist gewöhnlich kein Problem, die zweite Retarder-Bypassleitung in einer Position anzuordnen, in der sie einen alternativen Strömungsweg mit einem wesentlichen geringeren Strömungswiderstand als der herkömmliche Strömungsweg, der von der ersten Retarder-Bypassleitung definiert wird, erzeugt. Die Anwendung einer derartigen zweiten Bypassleitung führt dazu, dass ein Hauptteil des Kühlflüssigkeitsstromes mittels der zweiten Bypassleitung geleitet wird, wenn das Regelventil in der Retarder-aus-Stellung ist. Demzufolge kann die Existenz der zweiten Bypassleitung die Flussverluste in dem Kühlsystem während Betriebsbedingungen, wenn der Retarder nicht aktiviert ist, wesentlich verringern.According to the invention, when the control valve is placed in the retarder-off position, the existence of the second retarder bypass line makes it possible for part of the coolant flow to take an alternative shorter flow path than the conventional flow path for the first bypass line. The distribution of the cooling liquid flow through the two bypass lines is related to the flow resistance in the two alternative flow paths. It is usually not a problem, the second retarder bypass line in one Position to create an alternative flow path with a substantially lower flow resistance than the conventional flow path, which is defined by the first retarder bypass line. The application of such a second bypass line results in a major portion of the coolant flow being directed by the second bypass line when the control valve is in the retarder-off position. As a result, the existence of the second bypass line can substantially reduce flow losses in the cooling system during operating conditions when the retarder is not activated.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Retarder-Bypassleitung ein Strömungselement, das einen Kühlflüssigkeitsstrom von der Zuleitung zu der Rückleitung zulässt, jedoch einen Kühlflüssigkeitsstrom in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Auf jeden Fall ist es erforderlich, einen Kühlflüssigkeitsstrom in der falschen Richtung durch die zweite Retarder-Bypassleitung zu verhindern. Ein Strömungselement in der Form eines Sperrventils kann beispielsweise in der zweiten Retarder-Bypassleitung verwendet werden. Ein derartiges Strömungselement ist die einzige Komponente, die in der zweiten Retarder-Bypassleitung angeordnet werden muss. Somit kann die zweite Retarder-Bypassleitung ein sehr einfaches Design aufweisen.According to one embodiment of the invention, the second retarder bypass line comprises a flow element which allows a flow of cooling liquid from the supply line to the return line, but prevents a flow of cooling liquid in the opposite direction. In any case, it is necessary to prevent a cooling liquid flow in the wrong direction through the second retarder bypass line. A flow element in the form of a check valve may, for example, be used in the second retarder bypass line. Such a flow element is the only component which must be arranged in the second retarder bypass line. Thus, the second retarder bypass line may have a very simple design.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nimmt die zweite Retarder-Bypassleitung Kühlflüssigkeit von der Zuleitung in einer Position auf, die sich in einem geringeren Flussabstand von ihrem stromaufwärtigen Ende als von ihrem stromabwärtigen Ende befindet. Um die Länge eines Strömungswegs, der von der zweiten Retarder-Bypassleitung definiert wird, zu minimieren, ist es angemessen, einen Einlass der zweiten Retarder-Bypassleitung verhältnismäßig nah zu ihrem stromaufwärtigen Ende anzuordnen.According to one embodiment of the invention, the second retarder bypass line receives cooling fluid from the supply line in a position which is at a smaller flow distance from its upstream end than from its downstream end. In order to minimize the length of a flow path defined by the second retarder bypass line, it is appropriate to arrange an inlet of the second retarder bypass line relatively close to its upstream end.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlsystem eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, das Regelventil mithilfe einer Information von einem Bremsenaktivierungselement zu steuern. Das Bremsenaktivierungselement kann ein Bremspedal oder eine andere Art von Bremsenaktivierungselement sein, durch das ein Fahrer oder ein Fahrzeugsteuersystem eine Aktivierung des Retarders anzeigt.According to one embodiment of the invention, the cooling system comprises a control unit configured to control the control valve by means of information from a brake activation element. The brake activating element may be a brake pedal or other type of brake activating element by which a driver or a vehicle control system indicates activation of the retarder.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Regelventil ein Elektromagnetventil, das in eine Retarder-ein-Stellung, in der es den Kühlflüssigkeitsstrom zu dem Retarder leitet, und in eine Retarder-aus-Stellung, in der es den Kühlflüssigkeitsstrom zu der ersten Retarder-Bypassleitung leitet, schaltbar ist. Es ist selbstverständlich möglich, andere Arten von Ventilen zu verwenden, die die Aktivierung des Retarders steuern.According to one embodiment of the invention, the control valve is a solenoid valve which is in a retarder-in position, in which it directs the flow of cooling fluid to the retarder, and in a retarder-off position, in which the cooling liquid flow to the first retarder bypass line conducts, is switchable. It is of course possible to use other types of valves that control the activation of the retarder.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Retarder-Leitung ein Strömungselement, das in einer Position hinter dem Retarder angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, einen rückwärtigen Kühlflüssigkeitsstrom in der Retarder-Leitung in Richtung des Retarders zu verhindern. Ein derartiges Strömungselement kann ein Sperrventil sein. Des Weiteren kann die Retarder-Leitung ein Druckregelventil umfassen.According to one embodiment of the invention, the retarder conduit includes a flow member disposed in a position behind the retarder and configured to prevent a backward flow of cooling fluid in the retarder conduit toward the retarder. Such a flow element may be a check valve. Furthermore, the retarder conduit may comprise a pressure regulating valve.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kühlsystem auch dazu konfiguriert, einen Verbrennungsmotor zu kühlen, und die Zuleitung ist eine Zuleitung, die Kühlflüssigkeit aufnimmt, die den Verbrennungsmotor gekühlt hat. Es ist gebräuchlich, ein gemeinsames Kühlsystem für den Verbrennungsmotor und den Wasserretarder zu verwenden. Die Existenz der zweiten Bypassleitung verringert die erforderliche Kühlflüssigkeitsmenge, die durch das Kühlsystem fließen muss, wenn der Wasserretarder abgeschaltet ist. Dies führt zu einer schnelleren Erwärmung der Kühlflüssigkeit auf eine gewünschte Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors nach einem Kaltstart.According to an embodiment of the invention, the cooling system is also configured to cool an internal combustion engine, and the supply line is a supply line that receives cooling fluid that has cooled the internal combustion engine. It is common to use a common cooling system for the internal combustion engine and the water retarder. The existence of the second bypass line reduces the amount of coolant that must flow through the cooling system when the water retarder is shut off. This leads to a faster heating of the cooling liquid to a desired operating temperature of the internal combustion engine after a cold start.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nimmt die Zuleitung Kühlflüssigkeit an einem stromaufwärtigen Ende auf, das auf der Seite des Verbrennungsmotors angeordnet ist, die sich in der längsten Entfernung von dem Kühler befindet. Gewöhnlich tritt Kühlflüssigkeit in den Verbrennungsmotor mittels einer Einlassleitung ein, die verhältnismäßig nah zu dem Kühler angeordnet ist, und tritt aus dem Verbrennungsmotor mittels einer Auslassleitung aus, die an einer entgegengesetzten Seite des Verbrennungsmotors angeordnet ist.According to an embodiment of the invention, the supply line receives cooling fluid at an upstream end located on the side of the internal combustion engine that is at the longest distance from the radiator. Usually, cooling liquid enters the internal combustion engine via an intake pipe arranged relatively close to the radiator, and exits the internal combustion engine via an exhaust pipe arranged on an opposite side of the internal combustion engine.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe verbunden und das Regelventil und der Wasserretarder sind in einer Position angeordnet, die sich in einer längeren Entfernung von dem Kühler als von dem Getriebe befindet. Das Kühlsystem kann in einem Fahrzeug angeordnet sein und eine Rotoreinheit des Wasserretarders ist mittels eines Bewegungsübertragungsmechanismus mit einem Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs verbunden. In dem Fall, in dem der Wasserretarder ein sekundärer Retarder ist, ist eine Rotoreinheit des Wasserretarders mittels eines Bewegungsübertragungsmechanismus mit einer Komponente des Antriebsstrangs des Fahrzeugs verbunden, die sich hinter dem Getriebe befindet. Die Komponente des Antriebsstrangs kann eine Abgangswelle des Getriebes sein. In diesem Fall sollen die Zuleitung und die Rückleitung lang sein. Des Weiteren müssen Kühlflüssigkeitsleitungen oftmals aufgrund des Mangels an Raum im Bereich um das Getriebe gebogen und begrenzt sein. In diesem Fall wird die Verwendung einer zweiten Retarder-Bypassleitung sehr günstig sein, um Flussverluste in dem Kühlsystem während Betriebsbedingungen, wenn der Retarder nicht aktiviert ist, zu verringern.According to one embodiment of the invention, the internal combustion engine is connected to a transmission and the control valve and the water retarder are arranged in a position which is located at a longer distance from the radiator than from the transmission. The cooling system may be disposed in a vehicle, and a rotor unit of the water retarder is connected to a part of the powertrain of the vehicle by means of a motion transmission mechanism. In the case where the water retarder is a secondary retarder, a rotor unit of the water retarder is connected by means of a motion transmission mechanism to a component of the drivetrain of the vehicle that is behind the transmission. The component of the powertrain may be an output shaft of the transmission. In this case the supply line and the return line should be long. Furthermore, coolant lines often have to due to the lack of space in the area around the Be bent and limited. In this case, the use of a second retarder bypass line will be very beneficial in order to reduce flow losses in the refrigeration system during operating conditions when the retarder is not activated.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Wasserretarder, der ein Kühlsystem gemäß dem Obigen umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, das einen Wasserretarder gemäß dem Obigen umfasst.The invention also relates to a water retarder comprising a cooling system according to the above. The invention also relates to a vehicle comprising a water retarder according to the above.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung beschrieben, in der:
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1 ein Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
-
1 shows a cooling system according to an embodiment of the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Ein Kühlsystem mit einer zirkulierenden Kühlflüssigkeit ist dazu konfiguriert, den Verbrennungsmotor
Die Retarder-Leitung
Somit nimmt das Thermostat
Die Kühlflüssigkeitspumpe
Während Betriebsbedingungen, wenn die Steuereinheit
Es ist anzumerken, dass das Regelventil
Demzufolge ist es angemessen, das Regelventil
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche frei variiert werden. Das Regelventil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: THUM, MOETSCH, WEICKERT PATENTANWAELTE PARTG M, DE Representative=s name: THUM & PARTNER THUM MOETSCH WEICKERT PATENTANW, DE |
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R020 | Patent grant now final |