DE102021117389A1

DE102021117389A1 - Wärmetauscherkopplung mit einem Retardergehäuse

Info

Publication number: DE102021117389A1
Application number: DE102021117389.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Laukemann; Thomas Bühler; Alexander Martin; Alexander Schreiber
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-12
Also published as: CN117597275A; WO2023280579A1

Abstract

Der vorgeschlagene hydrodynamische Retarder umfasst ein Gehäuse, welches aus einem Retardergehäuse und einem Tankdeckel zusammengesetzt ist, wobei in dem Gehäuse ein Tank und Ölkanäle integriert sind. Ein Wärmetauscher mit primärseitigen und sekundärseitigen Anschlüssen ist mit einer Koppelebene am Tankdeckel gekoppelt, über die die primärseitigen Anschlüsse des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen eines Arbeitsmediumkreislaufs verbindbar sind.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Verbindungsstück vorgesehen ist, wobei das Verbindungsstück einen Kanal von der Koppelebene durch das Gehäuses hindurch bildet, über den einer der sekundärseitigen Anschlüsse des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs fluidleitend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder, insbesondere einen Ölretarder, mit einem an das Retardergehäuse angebauten Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug.
Kraftfahrzeuge wie LKW oder Busse sind zum größten 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.
Auf Grund des beschränkten Bauraums in den meisten Kraftfahrzeugen gibt es bei manchen Anwendungen Probleme mit der Rohr- oder Schlauchführung vom Wärmetauscher zum Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs. Dies führt zu einem erheblichen Mehraufwand bei der Planung und Umsetzung, um den Retarder mit dem Wärmetauscher im Fahrzeug zu implementieren.
Aus der DE 10 2019 134 062 A1 ist eine alternative fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs bekannt. Hier erfolgt neben der Verbindung für den Ölkreislauf auch die Verbindung für den Kühlwasserkreislauf über die Koppelebene. 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.
Die Trennung der Fluide des Öl- und Wasserkreislaufs erfordert allerdings eine hohen Fertigungs- und Montageaufwand, um eine sichere Trennung der Fluide im Betrieb des Retarders zu erreichen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Retardereinheit mit angebauten Wärmetauscher vorzuschlagen, der eine Verbesserung zum StdT darstellt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Der vorgeschlagene hydrodynamische Retarder umfasst ein Gehäuse, welches aus einem Retardergehäuse und einem Tankdeckel zusammengesetzt ist, wobei in dem Gehäuse ein Tank und Ölkanäle integriert sind. Ein Wärmetauscher mit primärseitigen und sekundärseitigen Anschlüssen ist mit einer Koppelebene am Tankdeckel gekoppelt, über die die primärseitigen Anschlüsse des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen eines Arbeitsmediumkreislaufs verbindbar sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Verbindungsstück vorgesehen ist, wobei das Verbindungsstück einen Kanal von der Koppelebene durch das Gehäuses hindurch bildet, über den einer der sekundärseitigen Anschlüsse des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs fluidleitend verbunden ist. Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass alle Wärmetauscheranschlüsse in der Koppelebene liegen und die Anbindung des Wärmetauschers an den Kühlwasserkreislauf auf der Antriebsseite des Retarders erfolgen kann.
Vorzugsweise verläuft das Verbindungsstück innerhalb des Gehäuses durch einen gegenüber dem Tank und den Ölkanälen abgedichteten Raum. In einer bevorzugten Ausführung wird der Raum vom Tankdeckel, dem Retardergehäuse und einer dazwischen angeordneten Dichtung gebildet wird. Diese Ausführung erlaubt eine thermische Trennung von Ölkreislauf und Kühlwasserkreislauf und verhindert einen Eintritt von Kühlwasser in den Ölkreislauf.
Dabei kann das Verbindungsstück durch eine Öffnung im Retardergehäuse und einer Öffnung im Tankdeckel geführt sein, so dass ein axialer Längenausgleich zwischen den Bauteilen ermöglicht wird.
Zur Abdichtung kann ein radiales Dichtelement zwischen Tankdeckel und Verbindungsstück vorgesehen sein. Weiterhin kann ein axiales Dichtelement zwischen Tankdeckel und Wärmetauscher angeordnet sein. Durch diese Dichtungen wird ein Kühlwasserverlust in die Umwelt und den Raum verhindert.
Weiterhin kann ein Kühlwasseranschluss, der am Retardergehäuse befestigt ist, vorgesehen sein, wobei das Verbindungsstück bei dieser Ausführung zwischen Wärmetauscher und Kühlwasseranschluss angeordnet ist, so dass ein axialer Längenausgleich zwischen den Bauteilen ermöglicht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Wärmetauscheranschluss durch das Retardergehäuse im Schnitt
2 Schnitt A-A durch Tankdeckel

1 zeigt den Wärmetauscheranschluss durch das Retardergehäuse im Schnitt. Aus dem skizzierten Ausschnitt ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das die Kopplung zwischen einem der sekundärseitigen Anschlüsse 15 des Wärmetauschers 11 und dem Kühlkreislauf zeigen. Der Wärmetauscher 11 ist an der Koppelebene 14 am Tankdeckel 2 derart befestigt, dass fluidleitende Verbindungen zwischen Retarder 1 und der Primärseite des Wärmetauschers 11 zur Durchleitung des Arbeitsmediums, insbesondere Öl, gebildet werden. Weiterhin ist in der Koppelebene 14 zumindest eine weitere fluidleitende Verbindungen vorgesehen, über die der Sekundärkreislauf des Wärmetauschers 11 mit einem Kühlkreislauf (hier nicht dargestellt) verbindbar ist.
Diese Verbindung erfolgt über eine Verbindungsstück 6, welches durch das Gehäuse 16 des Retarders 1 hindurchführt. Das Verbindungsstück 6, hier ein Rohr, wird durch eine Öffnung im Tankdeckel 2 und eine Öffnung im Retardergehäuse 3 geführt, so dass ein axialer Längenausgleich oder eine Axialbewegung des Verbindungsstücks 6 in Bezug auf die Bauteile 2, 3 ermöglicht wird. Auf der Seite der Koppelebene 14 sind zwei Dichtebenen vorgesehen. Mittels dem Dichtelement 12 in der Koppelebene 14 wird eine Abdichtung zwischen Kanal 17 und der Umgebung erreicht, so dass kein Kühlwasser in die Umwelt gelangt. Weiterhin ist ein radial angeordnetes Dichtelement 13a zwischen Verbindungselement 6 und Tankdeckel 2 vorgesehen, welches ein Eindringen von Kühlwasser in das Gehäuse 16 verhindert.
Auf der Retardergehäuseseite ist zwischen Retardergehäuse 3 und Verbindungsstück 6 keine Dichtung vorgesehen. Das Dichtelement 13b ist hier zwischen dem Verbindungsstück 6 und dem Kühlwasseranschluss 4 vorgesehen, der am Retardergehäuse 3 befestigt ist und einen Anschlag aufweist, um eine Axialbewegung des Verbindungsstücks 6 zu begrenzen. Das Verbindungsstück 6 ist somit zwischen dem Wärmetauscher 11 und dem Kühlwasseranschluss 4 derart gelagert, dass ein axialer Längenausgleich stattfinden kann. Die Abdichtung des Kanals 17 erfolgt nur zwischen den Verbindungsstück und den Kühlwasseranschluss 4, mittels der Dichtung 13b. zwischen Retardergehäuse 3 und Verbindungsstück 6 kann eine Ringspalt vorgesehen sein, da die Zentrierung des Verbindungsstücks 6 allein über die Zentrierung im Kühlwasseranschluss 4 erfolgt. Es ist somit kein separates Dichtelement zwischen Raum 5 und Umgebung vorhanden bzw, notwendig
Der Raum 5, durch den das Verbindungsstück 6 führt ist, wie auch in 2 zu erkennen, ein separater Bereich in Gehäuse 16. Der Raum ist gegenüber dem Tank 8 abgedichtet. Der Raum 5 wird somit von dem Tankdeckel 2, dem Retardergehäuse 3 und der dazwischen angeordneten Dichtung 10 gebildet. Dieser Aufbau gewährleistet eine thermische Trennung von Ölkreislauf und Kühlwasserkreislauf. Weiterhin wird sichergestellt, dass kein Kühlwasser in den Ölkreislauf gelangen kann.
Bezugszeichenliste

1: Retarder
2: Tankdeckel
3: Retardergehäuse
4: Kühlwasseranschluss
5: Raum
6: Verbindungsstück
7: Steigkanal
8: Tank
9: Steigkanaldeckel
10: Dichtung
11: Wärmetauscher
12: Dichtung
13a, b: Dichtung
14: Koppelebene
15: Anschluss
16: Gehäuse
17: Kanal

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]
DE 102019134062 A1 [0006]

Claims

Hydrodynamischer Retarder (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (16), zusammengesetzt aus einem Retardergehäuse (3) und einem Tankdeckel (2), in das ein Tank (8) und Ölkanäle (7) integriert sind und einen Wärmetauscher (11) mit primärseitigen Anschlüssen und sekundärseitigen Anschlüssen (15), wobei am Tankdeckel (2) eine Koppelebene (14) vorgesehen ist, über die die primärseitigen Anschlüsse des Wärmetauschers (11) fluidleitend mit den Ölkanälen (7) eines Arbeitsmediumkreislaufs verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsstück (6) vorgesehen ist, wobei das Verbindungsstück (6) einen Kanal (17) von der Koppelebene (14) durch das Gehäuses (16) hindurch bildet, über den einer der sekundärseitigen Anschlüsse (15) des Wärmetauschers (11) mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs fluidleitend verbunden ist.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (6) innerhalb des Gehäuses (16) durch einen gegenüber dem Tank (8) und den Ölkanälen (7) abgedichteten Raum (5) verläuft.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (5) vom Tankdeckel (2), dem Retardergehäuse (3) und einer dazwischen angeordneten Dichtung (10) gebildet wird.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (6) durch eine Öffnung im Retardergehäuse (3) und einer Öffnung im Tankdeckel (2) geführt ist, so dass ein axialer Längenausgleich zwischen den Bauteilen (2, 3, 6) ermöglicht wird.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiales Dichtelement (13) zwischen Tankdeckel (2) und Verbindungsstück (6) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein axiales Dichtelement (12) zwischen Tankdeckel (2) und Wärmetauscher (11) angeordnet ist.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (6) einen Anschlussabschnitt (17) aufweist, der aus dem Retardergehäuse (3) herausrangt.
Hydrodynamischer Retarder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlwasseranschluss (4) am Retardergehäuse (3) vorgesehen ist, wobei das Verbindungsstück (6) zwischen Wärmetauscher (11) und Kühlwasseranschluss (4) angeordnet ist, so dass ein axialer Längenausgleich zwischen den Bauteilen (2, 3, 6) ermöglicht wird.