DE102019134062A1

DE102019134062A1 - Retardereinheit mit Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102019134062A1
Application number: DE102019134062.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Laukemann; Alexander Schreiber
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-17
Also published as: EP4072911A1; CN114787005A; WO2021115776A1

Abstract

Es wird eine Retardereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die besonders kompakt aufgebaut ist. Die Retardereinheit umfasst einen hydrodynamischen Retarder, aufweisend ein Retardergehäuse welches aus einem Rotorgehäuseteil, einem Statorgehäuseteil und einem Gehäusedeckel zusammengesetzt ist. In das Retardergehäuse sind Ölkanäle integriert. Weiterhin umfasst die Retardereinheit einen Wärmetauscher. Am Retardergehäuse ist eine Koppelebene vorgesehen, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen verbindbar ist, wobei der Wärmetauscher direkt an dem Retardergehäuse befestigt ist.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs über die Koppelebene erfolgt. Durch die direkte Koppelung aller fluidleitenden Verbindungen zwischen Retarder und Wärmetauscher über die Koppelebene am Retardergehäuse wird der Aufbau wesentlich vereinfacht und die Schlauchstutzen am Wärmetauscher können entfallen, was die Einbauverhältnisse im Bereich des Wärmetauschers verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Retarder, insbesondere einem Ölretarder, mit angebautem Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug.
Kraftfahrzeuge wie LKW oder Busse sind zum großen Teil mit einem Retarder, also einer zusätzlichen Dauerbremseinrichtung, ausgestattet, um einen Verschleiß an den gewöhnlichen Radbremsen des Fahrzeugs zu verringern. Eine derartige zusätzliche Bremse kann ein Primär- oder Sekundärretarder sein. In beiden Ausführungen ist der Rotor des Retarders mit dem Antriebsstrang gekoppelt oder koppelbar. Weiterhin ist eine Vorrichtung vorhanden, mittels der der Retarder für den Bremsbetrieb mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Bei befülltem Arbeitsraum und drehendem Rotor wirkt ein Bremsmoment auf den Rotor.
Das hydraulische Schema für einen derartigen Retarder ist beispielsweise aus der DE 10 2013 006 611 A1 bekannt. Der hier offenbarte Retarder verwendet ein Öl als Arbeitsmedium, das in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf bereitgestellt wird. In dem Kreislauf ist die Primärseite eines Wärmetauschers eingebunden, der zur Abführung der Retarderabwärme genutzt wird, wenn der Retarder in den Bremsbetrieb geschaltet wird. Die Sekundärseite des Wärmetauschers ist an den Fahrzeugkühlkreislauf angeschlossen, über den auch der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gekühlt wird.
Aus der DE 10 2014 215 861 A1 ist die übliche Anordnung eines Sekundär-Retarders zu entnehmen. Der direkt am Retarder montierte Wärmetauscher ist primärseitig mit den Arbeitsmediumkreislauf, Ölkreislauf, und sekundärseitig mit dem Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs fluidführend verbunden.
Der Wärmetauscher ist typischer Weise an einer Anschraubfläche oder Koppelebene an dem Retarder angeschraubt. In der Koppelebene liegen die Ölkanäle, die Teil des Ölkreislaufs sind und den Retarder mit dem Wärmetauscher fluidleitend verbinden.
Der Wärmetauscher ist auf der Sekundärseite über Wasserstutzen am Wärmetauscher angeschlossen. Auf Grund des beschränkten Bauraums in den meisten Kraftfahrzeugen gibt es bei manchen Anwendungen Probleme mit der Rohr- oder Schlauchführung vom Kühlkreislauf zum Wärmetauscher. Dies führt zu einem erheblichen Mehraufwand bei der Planung und Umsetzung um den Retarder mit dem Wärmetauscher im Fahrzeug zu implementieren.
Aus der CN108 533 643 A ist ein Retarder mit Wärmetauscher bekannt, bei dem die Wasserstutzen seitlich am Wärmetauscher angebracht sind. Weiterhin sind am Retardergehäuse Ausbuchtungen vorgesehen die eine Kühlwasserkanalführung am Retardergehäuse vorbei erleichtern.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Retardereinheit mit angebauten Wärmetauscher vorzuschlagen, der eine Verbesserung zum StdT darstellt.
Die Aufgabe wird durch die Retardereinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Es wird eine Retardereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die besonders kompakt aufgebaut ist. Die Retardereinheit umfasst einen hydrodynamischen Retarder, aufweisend ein Retardergehäuse welches aus einem Rotorgehäuseteil, einem Statorgehäuseteil und einem Gehäusedeckel zusammengesetzt ist. In das Retardergehäuse, also in dem Rotorgehäuseteil, dem Statorgehäuseteil und dem Gehäusedeckel, sind Ölkanäle integriert. Weiterhin umfasst die Retardereinheit einen Wärmetauscher. Am Retardergehäuse ist eine Koppelebene vorgesehen, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen verbindbar ist, wobei der Wärmetauscher direkt an dem Retardergehäuse befestigt ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs über die Koppelebene erfolgt. Durch die direkte Koppelung aller fluidleitenden Verbindungen zwischen Retarder und Wärmetauscher über die Koppelebene am Retardergehäuse wird der Aufbau wesentlich vereinfacht und die Schlauchstutzen am Wärmetauscher können entfallen, was die Einbauverhältnisse im Bereich des Wärmetauschers verbessert.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Kühlkanalabschnitt vorgesehen ist der innerhalb des Retardergehäuses verläuft. Wobei vorzugsweise ein Vorlaufkanal und ein Rücklaufkanal durch das Retardergehäuse verlaufen. Denkbar ist aber auch, dass ein Teilbereich der Koppelebene von einem Flanschbereich am Retardergehäuse gebildet wird. Wobei dann auf der Rückseite des Flanschbereichs ein Schlauchstutzen befestigt ist, über den der Anschluss an den Kühlkreislauf erfolgt. Ein am Schlauchstutzen angeschlossener Schlauch wird in dieser Variante außerhalb des Retardergehäuses vorbeigeführt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung sind der Vorlauf- und Rücklaufkanal aber in das Retardergehäuse integrierte, insbesondere eingegossene, Kanäle. Im Sinne der Erfindung ist damit gemeint, dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal aus Teilkanalstücken zusammensetzt ist, die durch das Statorgehäuseteil und/oder den Gehäusedeckel führen.
Vorzugsweise sind Schlauchstutzen vorgesehen über die Vorlauf- und Rücklaufkanal an den Kühlkreislauf anschließbar sind. Wobei am Retardergehäuse Anschlussebenen vorgesehen sind, an die die Schlauchstutzen anschließbar sind.
In der bevorzugten Ausführung sind die Anschlussebenen am Statorgehäuseteil angeordnet und die Koppelebene ist am Gehäusedeckel, senkrecht zur Retarderachse, angeordnet. Dabei können die Anschlussebenen parallel zur Koppelebene angeordnet sein.
Weiterhin weist das Statorgehäuseteil (5) einen Kühlfläche (14) auf, an der ein Steuergerät zur Retardersteuerung befestigt ist. Zur Verbesserung der Kühlung des Steuergerätes wird vorgeschlagen, dass der Vorlaufkanal im Statorgehäuseteil an der Kühlfläche entlang, zwischen Kühlfläche und Stator, verläuft. Weiterhin kann der Rücklaufkanal im Statorgehäuseteil durch einen im Statorgehäuseteil integrierten Ölbehälter verlaufen. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass das nach dem Bremsbetrieb in den Ölbehälter geleitete heiße Öl weiter gekühlt wird.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

1 Retardereinheit im Schnitt
2 Retardereinheit von oben

1 zeigt eine erfindungsgemäße Retardereinheit 1 im Schnitt, so dass der Verlauf des Vor- und Rücklaufkanals 10a, b durch das Statorgehäuseteil 5 und den Gehäusedeckel 6 gut zu erkennen ist. Die Retardereinheit 1 setzt sich zusammen aus dem hydrodynamischen Retarder 2 und dem Wärmetauscher 7.
Dabei setzt sich das Retardergehäuse 3 aus einem Rotorgehäuseteil 4, einem Statorgehäuseteil 5 und einem Gehäusedeckel 6 zusammen. In dem Retardergehäuse ist der, über das Zahnrad 18 antreibbare, Rotor 15 und in dem Statorgehäuseteil ist der drehfest fixierte Stator 16 integriert. Der Arbeitsmediumkreislauf, Ölkreislauf, umfasst unter anderem einige Ölkanäle, wie den Ölkanal 18, und einen Ölbehälter 13, in dem das Öl im Nicht-Bremsbetrieb bevorratet wird. Der komplette Aufbau und die Funktion des Arbeismediumkreislaufes ist aus dem Stdt hinreichend bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Am Gehäusedeckel 6 des Retardergehäuses 3 ist eine Koppelebene 8 vorgesehen, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen verbindbar ist, hier im Detail nicht dargestellt, da die Kopplung des Wärmetauscher Primärkreislaufes mit dem Arbeitsmediumkreislauf StdT ist. Die dargestellte fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers mit dem Vor - bzw. Rücklaufkanal 10a, b, die ebenfalls über die Koppelebene 8 realisiert ist dagegen eine völlig neue Lösung.
Zur Herstellung der fluidleitenden Verbindungen wird der Wärmetauscher 7 auf die Koppelebene 8 des Gehäusedeckels 6 geschraubt, so dass die entsprechenden Kanäle im Gehäusedeckel 6 und dem Wärmetauscher 7 zueinander fluchten bzw. zueinander ausgerichtet sind. Zur Abdichtung kann ein Dichtelement, z.B. O-Ring, verwendet werden.
Der Vorlaufkanal 10a und der Rücklaufkanal 10b verlaufen durch das Retardergehäuse 3 bzw. durch das Statorgehäuseteil 5 und den Gehäusedeckel 6 und sind in die Bauteile eingegossen. Alternativ könnten aber auch Rohrleitungsabschnitte innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein. Am Statorgehäuseteil 5 sind Anschlussebenen 11a, b vorgesehen, an die Schlauchstutzen (9) angeschraubt sind, so dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal (10a, b) an den Kühlkreislauf anschließbar ist.
Die Anschlussebenen 11a, b sind parallel zur Koppelebene 8 angeordnet, so dass der Anschluss an den Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges über Schläuche realisiert werden kann, die nicht am Gehäuse des Retarders vorbeigeführt werden müssen.
Diese Ausführung bietet aber noch mehr Vorteile. So ist am Statorgehäuseteil 5 eine Kühlfläche 14 vorgesehen, an der das Steuergerät 12 zur Retardersteuerung befestigt ist. Da der Vorlaufkanal 10a im Statorgehäuseteil 5 zwischen Kühlfläche 14 und Stator 16 verläuft kann so eine gewisse thermische Trennung erreicht werden, die das Steuergerät vor zu hohen Temperaturen während des Bremsvorgangs schützt.
Auch der Verlauf des Rücklaufkanals 10b im Statorgehäuseteil 5, durch den im Statorgehäuseteil 5 integrierten Ölbehälter 13, bietet einen zusätzlichen Vorteil gegenüber dem StdT. Nach dem Bremsbetrieb wird das dann heiße Öl in den Ölbehälter 13 geleitet, so dass keine weitere Kühlung über den Wärmetauscher mehr erfolgen kann. Da weiterhin Kühlwasser durch den Rücklaufkanal 10b strömt, wird das Öl dennoch gekühlt, so dass es vor dem nächsten Bremseinsatz zumindest etwas mehr abgekühlt ist und so mehr Bremsleistung übertragen werden kann.
2 zeigt eine Retarderansicht von oben, aus der die Lage der Schlauchstutzen 9a, b zu entnehmen ist. Weitere Details sind bereits oben beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Retardereinheit
2: Retarder
3: Retardergehäuse
4: Rotorgehäuseteil
5: Statorgehäuseteil
6: Gehäusedeckel
7: Wärmetauscher
8: Koppelebene
9a, b: Schlauchstutzen
10a,: Vorlaufkanal
10b: Rücklaufkanal
11a, b: Anschlussebenen
12: Steuergerät
13: Ölbehälter
14: Kühlfläche
15: Rotor
16: Stator
17: Arbeitsraum
18: Zahnrad
19: Ölkanal

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 102013006611 A1 [0003]
DE 102014215861 A1 [0004]
CN 108533643 A [0007]

Claims

Retardereinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen hydrodynamischen Retarder (2) aufweisend ein Retardergehäuse (3), zusammengesetzt aus einem Rotorgehäuseteil (4), einem Statorgehäuseteil (5) und einem Gehäusedeckel (6), in das Ölkanäle (19) integriert sind und einen Wärmetauscher (7), wobei am Retardergehäuse (3) eine Koppelebene (8) vorgesehen ist, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen (19) verbindbar ist, wobei der Wärmetauscher (7) direkt an dem Retardergehäuse (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers (7) mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs über die Koppelebene (8) erfolgt.
Retardereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kühlkanalabschnitt (10a, b) vorgesehen ist der innerhalb des Retardergehäuses (3) verläuft.
Retardereinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorlaufkanal (10a) und ein Rücklaufkanal (10b) durch das Retardergehäuse (3) verlaufen.
Retardereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal (10a, b) in das Retardergehäuse (3) integrierte, insbesondere eingegossene, Kanäle sind.
Retardereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Retardergehäuse (3) Anschlussebenen (11a, b) vorgesehen sind, an die Schlauchstutzen (9) angeschlossen sind, über die der Vorlauf- und Rücklaufkanal (10a, b) an den Kühlkreislauf anschließbar sind.
Retardereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussebenen (11a, b) am Statorgehäuseteil (5) angeordnet sind und die Koppelebene (8) am Gehäusedeckel (6), senkrecht zur Retarderachse, angeordnet ist.
Retardereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussebenen (11a, b) parallel zur Koppelebene (8) angeordnet sind.
Retardereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuseteil (5) eine Kühlfläche (14) aufweist, an der ein Steuergerät (12) zur Retardersteuerung befestigt ist.
Retardereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufkanal (10a) im Statorgehäuseteil (5) zwischen Kühlfläche (14) und Stator (16) verläuft und der Rücklaufkanal (10b) im Statorgehäuseteil (5) durch einen im Statorgehäuseteil (5) integrierten Ölbehälter (13) verläuft.