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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem zur Koppelung mit einem Antriebsstrang. Das Bremssystem umfasst einen Retarder, einen geschlossenen Arbeitsmediumkreislauf mit einem Kühler, einem Druckausgleichsbehälter und Ventilen, die derart ansteuerbar sind, dass das Arbeitsmediumvolumen im Retarder und damit das Bremsmoment des Retarders regelbar ist.
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Zur Abdichtung von Bremssystemen gegenüber der Umgebung ist zwischen Retarderwelle, an der ein Rotor und eine Pumpe drehfest gekoppelt sind, und dem Retardergehäuse eine Gleitringdichtung (GLRD) vorgesehen. In einem Wasserretarder dient die Gleitringdichtung (GLRD) zur Trennung und Abdichtung zwischen dem Arbeitsmediumkreislauf, in dem Kühlwasser zirkuliert, und dem ölgeschmierten Antriebsstrang (Hochtrieb).
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Die Gleitringdichtung muss gegenüber der Abwärme im Bremsbetrieb des Retarders wie auch gegen zu hohe Reibung geschützt werden. In der
DE 10 2009 058 341 A1 wird eine Gleitringdichtung vorgeschlagen, die einen Sperrflüssigkeitskanal aufweist, durch den ein Kühlmittelstrom oder Sperrflüssigkeit geführt wird, um die Gleitringdichtung zu kühlen und zu schmieren.
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In einem Kraftfahrzeug ist der Arbeitsmediumkreislauf für den Retarder, an den Fahrzeugkühlkreislauf angeschlossen und es ist eine Fahrzeug-Wasserpumpe vorgesehen, mittels der das Kühlwasser, welches gleichzeitig das Arbeitsmedium des Retarders ist, im Kreislauf gepumpt wird. Die Kühlung der GLRD ist sichergestellt, wenn die Fahrzeug-Wasserpumpe im Kühlsystem, und damit in der Sperrflüssigkeitsleitung, für Wasserdurchsatz sorgt.
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Ein entsprechendes Kühlsystem ist beispielsweise aus der
DE10 2006 054 615 A1 bekannt. Das Kühlsystem umfasst eine mittels dem Kühlmedium gekühlte und/oder geschmierte GLRD wobei eine Kühlmediumpumpe zum Umwälzen des Kühlmediums im Kühlmediumkreislauf vorgesehen ist und unmittelbar hinter der Kühlmediumpumpe ein Kühlmediumabgriff vorgesehen ist, über welchen Kühlmedium aus dem Kühlmediumkreislauf abgezweigt wird. Das abgezweigte Kühlmedium wird direkt durch die Dichtung oder an der Dichtung vorbeigeleitet, um diese zu kühlen und/oder zu schmieren. Vom Sperrflüssigkeitskanal kommend wird das Kühlmedium dem Kühlmediumkreislauf in Strömungsrichtung vor oder hinter dem Arbeitsraum des Retarder wieder zugeführt.
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Für E-Fahrzeuge mit Retarder besteht das Problem, dass eine separate Wasserpumpe einen relativ hohen Aufwand bedeuten würde und somit relativ teuer wäre.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Retarder vorzuschlagen, der für KFZ ohne Verbrennungsmotor geeignet ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem mit hydrodynamischem Retarder entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Bremssystem mit einem hydrodynamischen Retarder, umfassend mindestens einen auf einer Welle angeordneten Rotor und einen Stator, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, der für den Bremsbetrieb des Retarders über einen Arbeitsmediumeinlass mit einem Arbeitsmedium aus einem Arbeitsmediumkreislauf befüllbar und für den Nicht-Bremsbetrieb des Retarders über einen Arbeitsmediumauslass wieder entleerbar ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass ein Bypass vorgesehen ist, über den ein Sperrflüssigkeitskanal einer zwischen Gehäuse und Welle angeordneten Gleitringdichtung an den Arbeitsmediumkreislauf angeschlossen ist. Über den Bypass wird ein für die Kühlung und Schmierung der Gleitringdichtung erforderlicher Fluidstrom aus dem Arbeitsmediumkreislauf entnommen und durch den Sperrflüssigkeitskanal in der Gleitringdichtung geleitet.
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Vorzugsweise ist der Bypass mit dem Arbeitsmediumeinlass gekoppelt, so dass das dem Arbeitsmediumkreislauf entnommene Arbeitsmediumvolumen über den Arbeitsraum des Retarders in den Arbeitsmediumkreislauf zurückgelangt. Wie aus dem StdT bekannt ist der Arbeitsmediumeinlass ein Kanal der im Zentrumsbereich des torusförmigen Arbeitsraums angeordnet ist, so dass die Rückführung ohne Gegendruck möglich ist.
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Weiterhin ist eine Abführleitung vorgesehen, über die wahlweise mittels einer Pumpe Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum über eine Druckleitung in den Arbeitsmediumkreislauf oder über einen mittels eines Ventils absperrbaren Kanal zurück in den Arbeitsraum pumpbar ist. Durch gezielte Ansteuerung des Ventils kann die Arbeitsmediumvolumen im Arbeitsraum geregelt werden, wobei bei Bedarf über ein Regelventil kühleres Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumkreislauf in den Arbeitsraum geleitet werden kann. Dadurch erfolgt regelmäßig ein Austausch des Restwasservolumens im Arbeitsraum.
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In einer ersten Ausführung kann der Bypass mit der Abführleitung gekoppelt sein, so dass ein Teil des Arbeitsmediumvolumens, welches durch die Pumpwirkung des Retarders aus dem Arbeitsraum gefördert wird, über den Bypass durch den Sperrflüssigkeitskanal gepumpt wird.
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In einer zweiten Ausführung kann der Bypass mit der Druckleitung gekoppelt sein, so dass ein Teil des Arbeitsmediumvolumens, welches durch die Pumpwirkung der Pumpe aus dem Arbeitsraum gefördert wird, über den Bypass durch den Sperrflüssigkeitskanal gepumpt wird.
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Vorzugsweise kann der Bypass ein in das Gehäuse integriert Kanal sein, wobei der Kanal auch von einer Leitung innerhalb oder außerhalb des Gehäuses verlaufen kann. Um die Fließrichtung durch den Kanal zu definieren kann im Bypass in Fließrichtung gesehen hinter dem Sperrflüssigkeitskanal ein Rückschlagventil angeordnet sein.
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Im Arbeitsmediumkreislauf ist vorzugsweise ein Druckbehälter zu Aufnahme von Arbeitsmedium vorgesehen, wobei dieser derart ausgelegt, dass im Nicht-Bremsbetrieb der wesentliche Anteil des Arbeitsmediums gespeichert werden kann.
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Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 eine erste Ausführung eine Bremssystems
- 2 eine zweite Ausführung eines Bremssystems
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1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungen für ein Bremssystem mit Retarder, wobei der wesentliche Aufbau beider Ausführungen identisch ist. Das Bremssystem umfasst einen Retarder 1, einen Arbeitsmediumkreislauf 15 und eine Steuerung 18.
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Der allgemeine Aufbau eines Retarders oder auch Wasserretarders ist im StdT ausreichend beschrieben, so dass hier nur auf die wesentlichen Details eingegangen wird. Die von Antriebsstrang 22 antreibbare Welle 16 ist im Retardergehäuse drehbar gelagert, wobei der Rotor 3 und die Pumpe 7 drehfest auf der Welle befestigt sind.
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Der Rotor 3 und der Stator 2 bilden den torusförmiger Arbeitsraum 4, der für den Bremsbetrieb des Retarders 1 mit einem Arbeitsmedium, Kühlwasser, befüllbar und für den Nicht-Bremsbetrieb des Retarders wieder entleerbar ist.
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Der Arbeitsmediumkreislauf 15 umfasst einen Kühler 19, ein Ausgleichsvolumen 21, das im Nicht-Bremsbetrieb das wesentliche Arbeitsmediumvolumen aufnehmen kann, und ansteuerbare Ventile 10, 12 zur Regelung des Arbeitsmediumvolumens im Arbeitsraum 4 des Retarders 1. Ein kleiner Anteil von Arbeitsmediumvolumen wird im Nicht-Bremsbetrieb benötigt, um die Gleitringdichtung 23 und den Arbeitsraum 4 zu kühlen und zu schmieren, wobei dieses Volumen mittels des Ventils 10 regelbar ist. Ist das Ventil 10 geschlossen, wird bei entsprechender Drehzahl der Pumpe 7 Arbeitsmedium über die Abführleitung 6 aus dem Arbeitsraum gepumpt und bei entsprechenden Druck zurück in den Arbeitsmediumkreislauf 15 gepumpt. Bei der Schaltung des Ventil 10 in die Offenstellung, wird das Arbeitsmedium über den Arbeitsmediumeinlass 5 zurück in den Arbeitsraum 4 gepumpt.
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Das Regelventil 12 wird im Nicht-Bremsbetrieb regelmäßig geschaltet, so dass ein geringes Volumen kühles Arbeitsmedium in den Arbeitsraum 4 gelangt. Überschüssiges erwärmtes Arbeitsmedium wird aus dem Arbeitsraum 4 zurück in den Arbeitsmediumkreislauf 15 gepumpt.
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Im Bremsbetrieb wird die Bremsleistung des Retarders über das Regelventil 12 geregelt. Der Arbeitsmediumeinlass 5 ist mit dem Einlassventil 14 und der Arbeitsmediumauslass 11 mit dem Druckregelventil 13 verbunden, wobei das Einlassventil 14 den Strömungsweg für Arbeitsmedium im Arbeitsmediumeinlass 5 wahlweise versperrt, teilweise freigibt oder ganz freigibt. Das Einlassventil 14 und das Druckregelventil 13 können zu einem gemeinsamen Ventil 12 zusammengefasst werden. Die Ansteuerung erfolgt über ein Regelung die mit dem Druckluftsystem, insbesondere dem Fahrzeugdruckluftsystem, verbunden ist.
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Die Pumpwirkung des Retarders 1 wird dazu genutzt das Arbeitsmedium durch den Arbeitsmediumkreislauf 15 zu pumpen, so dass im Bremsbetrieb ständig Arbeitsmedium durch den Kühler 19 gepumpt wird.
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Erfindungsgemäß werden, wie in den 1 und 2 dargestellt, zwei Lösungen vorgeschlagen, wie die Gleitringdichtung 23 zwischen Welle 16 und Retardergehäuse ohne die Pumpleistung einer zusätzlichen Wasserpumpe ausreichend gekühlt werden kann. Der wesentliche Aufbau einer Gleitringdichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung 23 zwei Dichtelemente 25, 26 und einen dazwischen liegenden Sperrflüsssigkeitskanal 17 aufweist, so dass einen fluiddichte Trennung des Retarderinnenraums, in dem das Arbeitsmedium zirkuliert, gegenüber der Umgebung auf der Antriebsstrangseite gewährleitet ist.
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In 1 ist der Sperrflüssigkeitskanal 17 der Gleitringdichtung über einen Bypass 24 in den Arbeitsmediumkreislauf 15 integriert. Der Abgriff erfolgt an der Abführleitung 6, über die auch das Restwasservolumen aus dem Arbeitsraum 4 abgepumpt wird. Durch die Pumpwirkung des Retarders liegt an der Abgriffstelle der Abführleitung 6 im Arbeitsraum 4 immer ein bestimmter Arbeitsmediumdruck an, der je nach Drehzahl und Füllungsgrad des Retarders variiert. Durch den Bypass 24a gelangt das Arbeitsmedium in den Sperrflüssigkeitskanal 17 und von dort wird es über den Arbeitsmediumeinlass 5 zurück in den Arbeitsraum 4 geleitet.
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In 2 erfolgt der Abgriff an der Druckleitung hinter der der Pumpe 7. An dieser Abgriffstelle wird der Arbeitsmediumdruck von der Pumpe 7 bestimmt. Auch dieser Druck variiert je nach Drehzahl und Füllungsgrad des Retarders, wobei die Druckerhöhung durch die Pumpe 7 im Wesentlichen von der Wellendrehzahl abhängt. Durch den Bypass 24 b gelangt das Arbeitsmedium in den Sperrflüssigkeitskanal 17 und von dort wird es über den Arbeitsmediumeinlass 5 zurück in den Arbeitsraum 4 geleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Retarder
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Arbeitsraum
- 5
- Arbeitsmediumeinlass
- 6
- Abführleitung
- 7
- Absaugpumpe
- 8
- Druckleitung
- 9
- Kanal
- 10
- Ventil
- 11
- Arbeitsmediumauslass
- 12
- Regelventile
- 13
- Druckregelventil
- 14
- Einlassventil
- 15
- Arbeitsmediumkreislauf
- 16
- Welle
- 17
- Sperrflüssigkeitskanal
- 18
- Regelung
- 19
- Kühler
- 20
- Temperatursensor
- 21
- Druckbehälter
- 22
- Antriebsstrang
- 23
- Gleitringdichtung
- 24
- Bypass
- 25
- Dichtelement außen
- 26
- Dichtelement innen
