DE102019105047A1

DE102019105047A1 - Drehrichtungsneutrale hydrodynamische Bremse

Info

Publication number: DE102019105047A1
Application number: DE102019105047.2A
Authority: DE
Inventors: Laszlo Ritzel; Christian Bausch
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung handelt es sich um eine hydrodynamische Baugruppe, umfassend einen Retarder, zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug, wobei der Retarder ein Gehäuse und eine mittels des Fahrzeugs antreibbare Welle umfasst, wobei weiterhin mehrere Kreislaufteile vorgesehen sind, die zumindest einen torusförmigen, mit Arbeitsmedium befüllbaren, Arbeitsraum bilden.Erfindungsgemäß wird ein Retarder vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kreislaufteile wahlweise zueinander in Funktion schaltbar sind, so dass zumindest ein Kreislaufteil drehfest mit der Welle gekoppelt ist und ein Kreislaufteil gegenüber dem Gehäuse fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Baugruppe, umfassend einen Retarder, zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug.
Der generelle Aufbau einer hydrodynamischen Baugruppe ist aus dem Stand der Technik weitestgehend bekannt. Weiterhin sind unterschiedliche Koppelstrukturen bekannt, wie beispielsweise die Kombination von Retarder und hydrodynamischer Kupplung.
Eine derartige Kombination ist beispielsweise aus der DE 10 2006 013 003 A1 bekannt. Hier sind zwei hydrodynamische Kreisläufe parallel zueinander angeordnet, wobei die Rotoren von Retarder und Kupplung miteinander gekoppelt sind und entlang der Antriebsachse axial verschiebbar angeordnet sind.
Eine weitere Koppelstruktur ist aus der DE 19 939 726 A1 bekannt. Hier sind ebenfalls ein Retarder und eine Kupplung parallel zueinander angeordnet und es ist eine Kopplung von Rotor- und Pumpenrad vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Retarderaufbau und/oder Retarderkoppelstruktur vorzuschlagen, um einen von der Wellendrehrichtung unabhängigen Bremsbetrieb zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung handelt es sich um eine hydrodynamische Baugruppe, umfassend einen Retarder, zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug, wobei der Retarder ein Gehäuse und eine mittels des Fahrzeugs antreibbare Welle umfasst, wobei weiterhin mehrere Kreislaufteile vorgesehen sind, die zumindest einen torusförmigen, mit Arbeitsmedium befüllbaren, Arbeitsraum bilden. Erfindungsgemäß wird ein Retarder vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kreislaufteile wahlweise zueinander in Funktion schaltbar sind, so dass zumindest ein Kreislaufteil drehfest mit der Welle gekoppelt ist und ein Kreislaufteil gegenüber dem Gehäuse fixiert ist.
Die Kopplung ermöglicht es somit, dass die Kreislaufteile drehrichtungsabhängig ändern und einmal als Stator oder Rotor arbeiten können.
In einer ersten vorteilhaften Ausführung kann auf der Welle ein erstes Kreislaufteil und ein zweites Kreislaufteil angeordnet sein, wobei zwischen Welle und erstem Kreislaufteil sowie Welle und zweitem Kreislaufteil jeweils ein Freilauf angeordnet ist, und wobei die Freiläufe derart auf der Welle angeordnet sind, dass die Freiläufe in entgegengesetzter Drehrichtung die bzw. ihre Sperrwirkung entwickeln.
Weiterhin kann zwischen Gehäuse und dem ersten Kreislaufteil sowie Gehäuse und dem zweiten Kreislaufteil eine schaltbare Koppelvorrichtung angeordnet sein. Die schaltbaren Koppelvorrichtungen können eine schaltbare Kupplung oder Bremse sein oder als Freilauf ausgeführt sein. Eine schaltbare Kupplung oder Bremse ist vorteilhaft, da diese so geschaltet werden können, dass beide Kreislaufteile vom Gehäuse entkoppelbar sind und so die Leerlaufverluste im Nicht-Bremsbetrieb reduziert werden können. Die Freilaufvariante hat den Vorteil, dass keine Schaltsteuerung und Schaltvorrichtung vorhanden sein muss.
In einer zweiten vorteilhaften Ausführung können auf der Welle ein erstes Kreislaufteil und ein zweites Kreislaufteil drehfest angeordnet sein, wobei zwischen dem ersten Kreislaufteil und dem zweiten Kreislaufteil ein Doppel-Kreislaufteil angeordnet ist, so dass zwei parallel zueinander angeordnete torusförmige, mit Arbeitsmedium befüllbare, Arbeitsräume gebildet werden, wobei das Doppel-Kreislaufteil derart mit dem Gehäuse gekoppelt ist, dass ein Drehmoment abstützbar ist. Diese Ausführung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Kreisläufe in den Arbeitsräumen unterschiedlich ausgelegt sein können.
Eine Weitere der zweiten Ausführung ähnliche Ausführung kann wie folgt aufgebbaut sein. Auf der Welle ist ein Doppel-Kreislaufteil drehfest angeordnet und ein erstes Kreislaufteil und ein zweites Kreislaufteil können in Axialrichtung vor und hinter dem Doppel-Kreislaufteil (5) angeordnet sein, so dass zwei parallel zueinander angeordnete torusförmige, mit Arbeitsmedium befüllbare, Arbeitsräume gebildet werden, wobei das erste Kreislaufteil und zweite Kreislaufteil derart mit dem Gehäuse gekoppelt ist, dass ein drehrichtungsabhängige Abstützung gegenüber dem Gehäuse bei einer Drehung erfolgt.
Weiterhin können Mittel vorgesehen sein, die abhängig von der Drehrichtung der Welle eine Aktivierung des Retarders ermöglichen. Dabei kann das Mittel eine Schiebevorrichtung umfassen, mittels der das Doppel-Kreislaufteil in zumindest zwei Stellungen verschiebbar ist. Eine weitere Option ist es, dass die Mittel eine Schiebevorrichtung umfassen mittels der das erste und zweite Kreislaufteil auf der Welle axial, in zumindest zwei Stellungen, verschiebbar ist.
Bei beiden Varianten können die Kreislaufteile derart zueinander positioniert werden, dass die Laufspalte im Nicht-Bremsbetrieb im Wesentlichen gleich groß sind. Im Bremsbetrieb wird der jeweilige Laufspalt auf ein gewünschtes Maß reduziert, indem die Kreislaufteile zueinander mittels der Schiebevorrichtung relativ verschoben werden.
Insbesondere die Varianten mit zwei Arbeitsräumen können derart ausgelegt sein, dass in den Arbeitsräumen der Kreislaufteile Schaufeln angeordnet sind, wobei die Geometrien der Schaufeln in den einzelnen Arbeitsräumen und/oder Kreislaufteilen voneinander abweichen können. Die Geometrie der Schaufeln kann also sehr einfach an die Anforderungen für die unterschiedlichen Drehrichtungen angepasst werden.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 eine erste Ausführung der Erfindung
2 eine zweite Ausführung der Erfindung
3 eine dritte Ausführung der Erfindung
4 eine vierte Ausführung der Erfindung

1 zeigt einen Retarder 1 in den zwei Betriebszuständen bzw. den beiden Drehrichtungen entsprechend einer ersten Ausführung der Erfindung. In dieser Ausführung hat der Retarder 1 einen torusförmigen Arbeitsraum 8, der für den Bremsbetrieb mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Der Arbeitsraum 8 wird von einem ersten und zweiten Kreislaufteil 3, 4 gebildet, die einmal über Freiläufe 9a, b auf der Welle 2 gelagert sind und die wahlweise über eine schaltbare Koppelvorrichtung 10a, b mit dem Gehäuse 6 koppelbar sind. Die Freiläufe 9a, b sind dabei in der Art angeordnet, dass diese ihre Sperrwirkung in entgegengesetzter Drehrichtung der Welle 2 entfalten. Die Koppelvorrichtung 10a, b kann eine Bremse oder eine Kupplung sein, mittels der eine drehfeste Verbindung zwischen Gehäuse 6 und entsprechendem Kreislaufteil herstellbar ist.
In einer weiteren nicht dargestellten Variante können zwischen Gehäuse und den Kreislaufteilen 3, 4 anstelle der Koppelvorrichtungen jeweils Freiläufe vorgesehen sein.
Bei Verwendung von Freiläufen, sind diese derart angeordnet, dass die Kreislaufteile3, 4 in der einen Drehrichtung als Rotor arbeitet und in der anderen Drehrichtung als Stator, also immer entgegengesetzt.
Bei Verwendung von schaltbaren Koppelvorrichtungen 10a, b wird immer das Kreislaufteil 3, 4, welches als Stator arbeiten soll, gegenüber dem Gehäuse fixiert. Im Leerlauf können beide Kreislaufteile 3, 4 vollständig gegenüber den Gehäuse entkoppelt werden, so dass die Schleppverluste des Retarders 1 im Nicht-Bremsbetrieb reduziert werden.
Die Koppelvorrichtung kann eine Bremse oder Reibkupplung sein, wobei auch eine Klauenkupplung mit Synchronisation denkbar ist.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführung hat der Retarder 1 zwei torusförmige Arbeitsräume 8a, b, die für den Bremsbetrieb wahlweise mit einem Arbeitsmedium befüllbar sind. Je nach Drehrichtung der Welle 2 wird der erste oder der zweite Arbeitsraum 8a, b mit Arbeitsmedium gefüllt. Zur Bildung der beiden Arbeitsräume 8a, b sind drei Kreislaufteile 3, 4, 5 vorgesehen. Bei den Kreislaufteilen 3, 4, 5 handelt es sich um ein erstes und zweites Kreislaufteil 3, 4 die gegenüber der Welle 2 drehfest gekoppelt sind und ein Doppel-Kreislaufteil 5, dass zwischen den beiden Kreislaufteilen 3, 4 angeordnet ist und gegenüber dem Gehäuse 6 drehfest gekoppelt ist. Das Doppel-Kreislaufteil 5 wirkt somit als Stator und die beiden äußeren Kreislaufteile 3, 4 wirken als Rotor.
In der Darstellung 2 ist vorgesehen, dass zwischen den Kreislaufteilen 3, 4, 5 jeweils ein Laufspalt 7a, b vorgesehen ist, die so groß sind, dass die Leerlaufverluste im Nicht-Bremsbetrieb, also in einer Mittelstellung, minimiert werden. Für den Bremsbetrieb muss der jeweilige Laufspalt 7a, b auf einen Bremsbetriebslaufspalt reduziert werden. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. So kann einmal wie in 2 dargestellt der Stator gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbar ausgeführt werden oder wie in 3 dargestellt, die Rotoren 3, 4 gemeinsam gegenüber der Welle 2 in Axialrichtung verschiebbar gelagert sein.
Eine weitere Variante ist in 4 dargestellt. Hier wird auf eine Verschiebung von Kreislaufteile verzichtet. Um trotzdem einen Drehrichtungswechsel der Welle zu erlauben, also ein Bremsbetrieb des Retarders in beiden Wellendrehrichtungen, sind die Kreislaufteile 3, 4 gegenüber der Welle über die Freiläufe 9a, b gelagert, die wie oben beschrieben zueinander funktionell angeordnet sind.
Die Ausführungen der 2 bis 4 haben gemeinsam, dass zwei Arbeitsräume 8a, b vorgesehen sind. Die Schaufeln 12a, b, c, d der Kreislaufteile 3, 4, 5 können unterschiedlich ausfallen und jeweils für z. B. einen bestimmten Drehzahbereich oder eine bestimmte Bremswirkung ausgelegt sein.
Bezugszeichenliste

1: Retarder
2: Welle
3: erstes Kreislaufteil
4: zweites Kreislaufteil
5: Doppel-Kreislaufteil
6: Gehäuse
7a, b: Laufspalt
8: Arbeitsraum
9a, b, c, d: Freilauf
10a, b: schaltbare Koppelvorrichtungen
11: Schiebevorrichtung
12a, b, c, d: Schaufeln

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006013003 A1 [0003]
DE 19939726 A1 [0004]

Claims

Hydrodynamische Baugruppe, umfassend einen Retarder (1) zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug, wobei der Retarder (1) ein Gehäuse (6) und eine mittels des Fahrzeuges antreibbare Welle (2) umfasst, wobei weiterhin mehrere Kreislaufteile (3, 4, 5) vorgesehen sind, die zumindest einen torusförmigen, mit Arbeitsmedium befüllbaren, Arbeitsraum (8a, b) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreislaufteile (3, 4, 5) wahlweise zueinander in Funktion schaltbar sind, so dass zumindest ein Kreislaufteil (3, 4) drehfest mit der Welle (2) gekoppelt ist und ein Kreislaufteil (3, 4, 5) gegenüber dem Gehäuse (6) fixiert ist.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (2) ein erstes Kreislaufteil (3) und ein zweites Kreislaufteil (4) angeordnet sind, wobei zwischen Welle (2) und erstem Kreislaufteil (3) sowie Welle (2) und zweitem Kreislaufteil (4) jeweils ein Freilauf (9a, b) angeordnet ist, wobei die Freiläufe (9a, b) derart auf der Welle angeordnet sind, dass die Freiläufe (9a, b) in entgegengesetzter Drehrichtung die Sperrwirkung entwickeln.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gehäuse (6) und dem ersten Kreislaufteil (3) sowie Gehäuse und dem zweiten Kreislaufteil (4) jeweils ein Freilauf (9c, d) angeordnet ist, wobei die Freiläufe (9c, d) derart im Gehäuse (6) angeordnet sind, dass die Freiläufe (9c, d) in entgegengesetzter Drehrichtung die Sperrwirkung entwickeln.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gehäuse (6) und dem ersten Kreislaufteil (3) sowie Gehäuse und dem zweiten Kreislaufteil (4) schaltbare Koppelvorrichtungen (10a, b) angeordnet sind.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Koppelvorrichtungen (10a, b) eine schaltbare Kupplung oder Bremse oder ein Freilauf ist.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (2) ein erstes Kreislaufteil (3) und ein zweites Kreislaufteil (4) drehfest angeordnet sind, wobei zwischen erstem Kreislaufteil (3) und zweitem Kreislaufteil (4) ein Doppel-Kreislaufteil (5) angeordnet ist so dass zwei parallel zueinander angeordnete torusförmige, mit Arbeitsmedium befüllbare, Arbeitsräume (8a, b) gebildet werden, wobei das Doppel-Kreislaufteil (5) derart mit dem Gehäuse (6) gekoppelt ist, dass ein Drehmoment abstützbar ist.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (2) ein Doppel-Kreislaufteil (5) drehfest angeordnet ist und ein erstes Kreislaufteil (3) und ein zweites Kreislaufteil (4) in Axialrichtung vor und hinter dem Doppel-Kreislaufteil (5) angeordnet sind, so dass zwei parallel zueinander angeordnete torusförmige, mit Arbeitsmedium befüllbare, Arbeitsräume (8a, b) gebildet werden, wobei das erste Kreislaufteil (3) und zweite Kreislaufteil (4) derart mit dem Gehäuse (6) gekoppelt sind, dass ein drehrichtungsabhängige Abstützung gegenüber dem Gehäuse (6) bei einer Drehung erfolgt.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die abhängig von der Drehrichtung der Welle (2) eine Aktivierung des Retarders ermöglichen.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Schiebevorrichtung (11) umfassen mittels der das Doppel-Kreislaufteil (5) in zumindest zwei Stellungen verschiebbar ist.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Schiebevorrichtung (11) umfassen, mittels der das erste und zweite Kreislaufteil (3, 4) auf der Welle (2) axial in zumindest zwei Stellungen verschiebbar ist.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreislaufteile (3, 4, 5) derart zueinander positionierbar sind, dass die Laufspalte (7a, b) im Nicht-Bremsbetrieb im Wesentlichen gleich groß sind.
Hydrodynamische Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Arbeitsräumen (8a, b) der Kreislaufteile (3, 4, 5) Schaufeln (12a, b, c, d) angeordnet sind, wobei die Geometrien der Schaufeln (12a, b, c, d) in den einzelnen Arbeitsräumen (8) und/oder Kreislaufteilen (3, 4, 5) voneinander abweichen.