DE102021121407A1 - Coolant circuit, hydrodynamic retarder arrangement and vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Fahrzeug-Kühlmittelkreislauf (20) wird beschrieben, der eingerichtet ist zum Abführen von durch eine Fahrzeugkomponente (1, 11) erzeugter Wärme. Der Kühlmittelkreislauf (20) hat einen Wärmetauscher (3), der eingerichtet ist zum Einstellen der Temperatur von Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf (20), einen Expansionstank (5), eine statische Leitung (7), die den Expansionstank (5) mit einem ersten Abschnitt (2') des Kühlmittelkreislaufs (20) verbindet, und eine Impellerpumpe (9), die in der statischen Leitung (7) angeordnet ist. Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin eine hydrodynamische Retarderanordnung (10) und ein Fahrzeug (30) mit einem Kühlmittelkreislauf (20).A vehicle coolant circuit (20) is described, which is set up to dissipate heat generated by a vehicle component (1, 11). The coolant circuit (20) has a heat exchanger (3), which is set up for adjusting the temperature of coolant in the coolant circuit (20), an expansion tank (5), a static line (7), the expansion tank (5) with a first Section (2 ') of the coolant circuit (20) connects, and an impeller pump (9) which is arranged in the static line (7). The present description also relates to a hydrodynamic retarder arrangement (10) and a vehicle (30) with a coolant circuit (20).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Beschreibung betrifft einen Fahrzeug-Kühlmittelkreislauf, der eingerichtet ist zum Abführen von Wärme, die durch eine Fahrzeugkomponente erzeugt wird. Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin eine hydrodynamische Retarderanordnung und ein Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf.The present description relates to a vehicle coolant circuit configured to dissipate heat generated by a vehicle component. The present description further relates to a hydrodynamic retarder arrangement and a vehicle with a coolant circuit.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Zeitgemäße Fahrzeuge haben verschiedene Komponenten, die eine Kühlung erfordern. Beispiele sind Verbrennungsmotoren, elektrische Maschinen, Batterien für den Antrieb, Leistungsschaltkreise, Brennstoffzellen, Retarder und weitere. Kühlmittelkreisläufe haben üblicherweise Kühlmittelkanäle und einen oder mehrere Wärmetauscher, die eingerichtet sind zum Einstellen der Temperatur von Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf, und eine Kühlmittelpumpe, die eingerichtet ist zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf.Contemporary vehicles have various components that require cooling. Examples are internal combustion engines, electric machines, batteries for propulsion, power circuits, fuel cells, retarders and others. Coolant circuits typically have coolant channels and one or more heat exchangers configured to adjust the temperature of coolant in the coolant circuit, and a coolant pump configured to circulate coolant through the coolant circuit.
Einige Kühlmittelkreisläufe verwenden einen Expansionstank, auch bekannt als Expansionsgefäß, zum Schutz des Kühlmittelkreislaufs gegenüber zu hohen Drücken. Ein Expansionstank ermöglicht Luft und Kühlmittel bei ansteigender Temperatur und ansteigendem Druck im Kühlmittelkreislauf zu expandieren, wobei das Kühlmittel bei abfallender Temperatur und bei abfallendem Druck wieder zurück in den Kühlmittelkreislauf strömen kann. Ein Expansionstank ist üblicherweise über eine statische Leitung an einen Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs angeschlossen. Eine solche Leitung wird als statische Leitung bezeichnet, weil bei Normalbetrieb des Kühlmittelkreislaufs in der Regel im Wesentlichen keine Strömung von Kühlmittel oder zumindest nur eine geringe Strömung von Kühlmittel, durch die statische Leitung erfolgt, weshalb der Druck in der statischen Leitung im Wesentlichen statisch ist, d.h. im Wesentlichen keine Schwankungen bei Normalbetrieb des Kühlmittelkreislaufes auftreten.Some refrigerant circuits use an expansion tank, also known as an expansion tank, to protect the refrigerant circuit from excessive pressures. An expansion tank allows air and coolant to expand in the coolant circuit when the temperature and pressure rise, with the coolant being able to flow back into the coolant circuit when the temperature and pressure drop. An expansion tank is typically connected to a portion of the refrigerant circuit by a static line. Such a line is referred to as a static line because during normal operation of the coolant circuit there is generally essentially no flow of coolant or at least only a small flow of coolant through the static line, which is why the pressure in the static line is essentially static, ie essentially no fluctuations occur during normal operation of the coolant circuit.
Kühlmittelkreisläufe unterschiedlicher Art haben jeweils gemeinsame Probleme. Ein Problem ist, dass die Druckschwankungen im Kühlmittelkreislauf Drücke unterhalb des momentanen Umgebungsdruckes verursachen können, was Beanspruchungen des Kühlmittelkreislaufes zur Folge haben und bewirken kann, dass Schläuche kollabieren und flachgesaugt werden. Werden ein oder mehrere Schläuche flachgesaugt, dann ist die Strömung durch den Schlauch bzw. die Schläuche gehindert, was die Strömung insgesamt begrenzt. Wiederholtes Komprimieren/Kollabieren von Schläuchen kann den Schlauch beschädigen und schließlich zum Bruch führen.Coolant circuits of different types each have common problems. One problem is that the pressure fluctuations in the coolant loop can cause pressures below the instantaneous ambient pressure, which can stress the coolant loop and cause hoses to collapse and be sucked flat. If one or more hoses are sucked flat, then the flow through the hose or hoses is impeded, which limits the flow as a whole. Repeated compression/collapse of hoses can damage the hose and eventually lead to rupture.
Ein weiteres Problem ist die Kavitation in Pumpen und weiteren Systemen oder Komponenten. Kavitation ist ein Phänomen, bei dem Druckänderungen in einer Flüssigkeit zur Bildung von gasgefüllten Hohlräumen an Stellen führt, wo der Druck relativ gering ist. Die Kavitation kann erhebliche Abnutzung von Komponenten, wie von Pumpen, Ventilen und anderen Systemen und Komponenten des Kühlmittelkreislaufes verursachen.Another problem is cavitation in pumps and other systems or components. Cavitation is a phenomenon in which pressure changes in a liquid result in the formation of gas-filled cavities in places where the pressure is relatively low. Cavitation can cause significant wear of components such as pumps, valves and other systems and components of the coolant cycle.
Es wurde versucht, das mit geringen Drücken in Kühlmittelkreisläufen verbundene Problem dadurch zu verhindern, dass der Expansionstank unter Druck gesetzt wird mittels komprimierter Luft aus einem pneumatischen System des Fahrzeuges, wie einem pneumatischen Bremssystem. Allerdings können bei Einsatz einer Druckerzeugung mit externen Mitteln verschiedene Probleme auftreten, insbesondere bei empfindlichen Komponenten und Systemen. Die Zufuhr von Luft in das System kann Probleme verursachen dadurch, dass Kühlmittel Ventile beschädigen kann und sogar in Tanks mit komprimierter Luft des pneumatischen Systems zurückströmen kann.Attempts have been made to prevent the problem associated with low pressures in coolant circuits by pressurizing the expansion tank with compressed air from a vehicle's pneumatic system, such as a pneumatic brake system. However, when using pressure generation with external means, various problems can arise, especially with sensitive components and systems. The introduction of air into the system can cause problems in that refrigerant can damage valves and even backflow into compressed air tanks of the pneumatic system.
Eine weitere Möglichkeit zum Verhindern des Problems bei geringen Drücken in einem Kühlmittelkreislauf mit einem Expansionstank ist das Anheben der Temperatur im Kühlsystem. Der statische Druck steigt mit der Expansion von Kühlmittel an und das Luftvolumen wird im Expansionstank kleiner. Allerdings können erhöhte Temperaturen zur Erzeugung von höheren statischen Drucken nur eingesetzt werden, wenn das System die Temperatur auf einem bestimmten Pegel hält. Bei Elektrofahrzeugen kann dies schwierig sein aufgrund der geringen im System entstehenden Wärme.Another way to prevent the low pressure problem in a refrigerant circuit with an expansion tank is to raise the temperature in the cooling system. The static pressure increases with the expansion of refrigerant and the volume of air in the expansion tank decreases. However, elevated temperatures can only be used to generate higher static pressures if the system maintains the temperature at a certain level. In electric vehicles this can be difficult due to the low heat generated in the system.
Einige Typen von Komponenten, wie hydrodynamische Retarder, sind besonders anfällig für die Erzeugung von hohen Druckschwankungen im Kühlmittelkreislauf. Hydrodynamische Retarder sind Einrichtungen, die in Fahrzeugen eingesetzt werden zur Unterstützung oder zum Ersatz von einigen Funktionen primärer Bremsanordnungen, wie auf Reibung basierenden Bremsanordnungen. Solche Retarder nutzen viskose Reibungskräfte von Kühlmittel in einem Raum zwischen einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist üblicherweise mit einer Welle des Fahrzeuges verbunden, wie einer Welle des Getriebes des Fahrzeuges, und zwar über eine Retarder-Transmission. Retarder haben mehrere Vorteile. Beispielsweise neigen sie im Vergleich zu reibungsbasierten Bremsanordnungen weniger zum Überhitzen, beispielsweise wenn das Fahrzeug auf einer Bergabfahrt gebremst wird. Weiterhin senken Retarder bei Einsatz die Abnutzung von primären, reibungsbasierten Bremsanordnungen.Some types of components, such as hydrodynamic retarders, are particularly susceptible to generating high pressure fluctuations in the coolant circuit. Hydrodynamic retarders are devices used on vehicles to supplement or replace some of the functions of primary braking assemblies, such as friction-based braking assemblies. Such retarders use viscous frictional forces of coolant in a space between a rotor and a stator. The rotor is usually connected to a shaft of the vehicle, such as a shaft of the vehicle's gearbox, via a retarder transmission. Retarders have several advantages. For example, compared to friction-based braking arrangements, they are less prone to overheating, for example when the vehicle is braked while driving downhill. Furthermore, retarders reduce Use the wear of primary, friction-based brake assemblies.
Beim Bremsen ist der Arbeitsraum des Retarders mit einem bestimmten Volumen an Kühlmittel gefüllt und bei Beendigung des Bremsvorganges wird der Arbeitsraum normalerweise von Kühlmittel entleert. Wie oben erläutert, besteht ein Problem bei hy-drodynamischen Retardern dahingehend, dass sie erhebliche Druckschwankungen im zugeordneten Kühlmittelkreislauf erzeugen, insbesondere beim Einleiten und beim Beenden des Bremsens. Die Druckschwankungen können Drücke unterhalb des Druckes der Umgebung verursachen, was Belastungen am Kühlmittelkreislauf bewirkt und dazu führen kann, dass Schläuche flachsaugen. Ist ein Schlauch oder sind mehrere Schläuche flachgesaugt, dann ist die Strömung durch den Schlauch/die Schläuche behindert, was die Strömung insgesamt begrenzt und dementsprechend auch die Zufuhr von Kühlmittel zum Retarder. Wie oben bereits gesagt, kann ein wiederholtes Zusammendrücken/Kollabieren von Schläuchen diese beschädigen und schließlich zum Bruch führen.When braking, the working space of the retarder is filled with a certain volume of coolant and when the braking process is completed, the working space is normally emptied of coolant. As discussed above, there is a problem with hydrodynamic retarders in that they create significant pressure fluctuations in the associated coolant circuit, particularly when braking is initiated and terminated. The pressure fluctuations can cause pressures below ambient pressure, causing stress on the coolant circuit and can cause hoses to flatten out. If one or more hoses are sucked flat then flow through the hose(s) will be restricted, restricting overall flow and consequently the supply of coolant to the retarder. As stated above, repeated squeezing/collapsing of hoses can damage them and eventually lead to rupture.
Weiterhin wird für den heutigen Abnehmermarkt angestrebt, dass die Produkte verschiedene Merkmale und Funktionen aufweisen, wobei die Produkte Eigenschaften und/oder Merkmale haben, die für eine kostengünstige Herstellung und einen kostengünstigen Zusammenbau förderlich sind.Furthermore, for today's consumer market, it is desired that the products have various features and functions, with the products having properties and/or features conducive to inexpensive manufacture and assembly.
KURZBESCHREIBUNGBRIEF DESCRIPTION
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile zu überwinden oder zumindest zu mindern.It is an object of the present invention to overcome or at least mitigate at least some of the problems and disadvantages set forth above.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch einen Fahrzeug-Kühlmittelkreislauf, der eingerichtet ist zum Abführen von Wärme, die durch eine Fahrzeugkomponente erzeugt ist. Der Kühlmittelkreislauf hat einen Wärmetauscher, der eingerichtet ist zum Einstellen (Regulieren) der Temperatur von Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf, einen Expansionstank, eine statische Leitung, die den Expansionstank mit einem ersten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufes verbindet, und eine Impellerpumpe, die in der statischen Leitung angeordnet ist.According to a first variant of the invention, the objective is achieved by a vehicle coolant circuit that is set up to dissipate heat generated by a vehicle component. The coolant circuit has a heat exchanger configured to adjust (regulate) the temperature of coolant in the coolant circuit, an expansion tank, a static line connecting the expansion tank to a first portion of the coolant circuit, and an impeller pump disposed in the static line is.
Da der Kühlmittelkreislauf eine Impellerpumpe in der statischen Leitung aufweist, wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der in der Lage ist, den Druck in dem Kühlmittelkreislauf zu erhöhen ohne Notwendigkeit einer pneumatischen Druckerzeugung und ohne Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur in dem Kühlmittelkreislauf. Dementsprechend ergibt sich daraus ein Kühlmittelkreislauf, in dem der Druck in dem Kühlmittelkreislauf in einfacher Weise eingestellt werden kann durch Einstellung der Impellerpumpe, auch dann, wenn eine Kühlmitteltemperatur in dem Kühlmittelkreislauf niedrig ist, wie beispielsweise dann, wenn der Kühlmittelkreislauf eingerichtet ist zum Kühlen von einer oder von mehreren Komponenten eines elektrischen Antriebssystems.Since the coolant circuit has an impeller pump in the static line, a coolant circuit capable of increasing the pressure in the coolant circuit without the need for pneumatic pressurization and without depending on the coolant temperature in the coolant circuit is provided. Accordingly, this results in a coolant circuit in which the pressure in the coolant circuit can be easily adjusted by adjusting the impeller pump, even when a coolant temperature in the coolant circuit is low, such as when the coolant circuit is set up to cool a or multiple components of an electric drive system.
Da der Kühlmittelkreislauf die Notwendigkeit einer pneumatischen Druckerzeugung umgeht, ergibt sich ein zuverlässiger und langlebiger Kühlmittelkreislauf. Da der Kühlmittelkreislauf eine Impellerpumpe aufweist, d.h. eine standardisierte preisgünstige Komponente, wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, bei dem der Druck im Kühlmittelkreislauf erhöht werden kann, wobei der Kühlmittelkreislauf Voraussetzungen und Eigenschaften hat, die für eine kostengünstige Herstellung und einen kostengünstigen Zusammenbau förderlich sind.Since the coolant circuit avoids the need for pneumatic pressure generation, the result is a reliable and long-lasting coolant circuit. Since the coolant circuit has an impeller pump, i.e. a standardized low-cost component, a coolant circuit is provided in which the pressure in the coolant circuit can be increased, the coolant circuit having requirements and properties which are conducive to low-cost manufacture and assembly.
Da der Kühlmittelkreislauf eine Impellerpumpe aufweist, können stabilere Druckpegel im Kühlmittelkreislauf im Vergleich zum Einsatz einer Kolbenpumpe erreicht werden, weil durch die Impellerpumpe ein relativ gleichmäßiger Kühlmittelstrom erzeugt wird.Since the coolant circuit has an impeller pump, more stable pressure levels can be achieved in the coolant circuit compared to using a piston pump, because the impeller pump generates a relatively even coolant flow.
Es wird also ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt mit Voraussetzungen zum Anheben des Druckes im Kühlmittelkreislauf in einer einfachen, wirksamen und zuverlässigen Weise. Als weiteres Ergebnis ergibt sich ein Kühlmittelkreislauf, in dem Kavitation und Stauchungen/Kollabierungen von Schläuchen im Kühlmittelkreislauf in einfacher, wirksamer und zuverlässiger Weise vermieden werden können.There is thus provided a coolant circuit with requirements for raising the pressure in the coolant circuit in a simple, efficient and reliable manner. Another result is a coolant circuit in which cavitation and buckling/collapse of hoses in the coolant circuit can be avoided in a simple, effective and reliable manner.
Weiterhin wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, in dem der Druck in einfacher Weise kontrollierbar ist durch einfache Steuerung der Pumprate der Pumpe, beispielsweise entsprechend festgestellter Druckanforderungen des Kühlmittelkreislaufes.Furthermore, a coolant circuit is provided in which the pressure is easily controllable by simply controlling the pumping rate of the pump, for example according to determined pressure requirements of the coolant circuit.
Somit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest in ihrer Auswirkung mindert. Es wird also das oben genannte Ziel erreicht.A coolant circuit is thus provided which overcomes at least some of the problems and disadvantages mentioned above or at least reduces their effect. The above objective is thus achieved.
Wahlweise ist ein Einlass der Impellerpumpe in Fluidverbindung mit dem Expansionstank und ein Auslass der Impellerpumpe ist in Fluidverbindung mit dem ersten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist somit die Impellerpumpe eingerichtet zum Pumpen von Kühlmittel in Richtung vom Expansionstank zum ersten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs, wenn die Pumpe aktiviert ist. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der in der Lage ist, den Druck im Kühlmittelkreislauf in einfacher Weise durch Aktivierung der Impellerpumpe zu erhöhen.Optionally, an inlet of the impeller pump is in fluid communication with the expansion tank and an outlet of the impeller pump is in fluid communication with the first portion of the coolant circuit. In these exemplary embodiments, the impeller pump is thus set up to pump coolant in the direction from the expansion tank to the first section of the coolant circuit when the pump is activated. A coolant circuit is thus provided which is able to withstand the pressure in the coolant circuit easily increased by activating the impeller pump.
Wahlweise handelt es sich bei Impellerpumpe um eine Zentrifugalpumpe. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt mit Voraussetzung zum Anheben des Druckes in dem Kühlmittelkreislauf in einfacher, wirksamer und zuverlässiger Weise, wobei der Kühlmittelkreislauf gestaltet ist für eine kostengünstige Herstellung und einen kostengünstigen Zusammenbau. Da der Kühlmittelkreislauf eine Zentrifugalpumpe aufweist, wird ein freier Strömungsweg über die Pumpe eingerichtet, der stabilere Druckverhältnisse im Kühlmittelkreislauf bewirkt, im Vergleich zum Einsatz einer Verdrängerpumpe, wie einer Kolbenpumpe.Optionally, the impeller pump is a centrifugal pump. There is thus provided a coolant circuit capable of raising the pressure in the coolant circuit in a simple, efficient and reliable manner, the coolant circuit being designed for low cost manufacture and assembly. Since the coolant circuit has a centrifugal pump, a free flow path is set up via the pump, which causes more stable pressure conditions in the coolant circuit in comparison to using a positive displacement pump, such as a piston pump.
Wahlweise hat der Kühlmittelkreislauf weiterhin eine Zirkulationspumpe, die eingerichtet ist zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt mit der Möglichkeit, eine oder mehrere Komponenten in wirksamer und kontrollierter Weise zu kühlen.Optionally, the coolant loop further includes a circulation pump configured to circulate coolant through the coolant loop. This provides a coolant circuit with the ability to cool one or more components in an efficient and controlled manner.
Wahlweise hat der Kühlmittelkreislauf eine Steueranordnung, wobei die Steueranordnung eingerichtet ist zum Steuern des Betriebs der Impellerpumpe zum Einstellen (Regulieren) eines Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der in einfacher, wirksamer und zuverlässiger Weise stabile Druckwerte hat.Optionally, the coolant circuit has a control arrangement, the control arrangement being set up to control the operation of the impeller pump for setting (regulating) a fluid pressure in the coolant circuit. This provides a refrigerant circuit that has stable pressures in a simple, effective, and reliable manner.
Wahlweise ist die Steueranordnung eingerichtet zum Steuern der Pumprate der Impellerpumpe zum Einstellen eines Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der in der Lage ist, noch stabilere Druckwerte unter verschiedenen Bedingungen in einfacher, wirksamer und zuverlässiger Weise zu erzeugen.The control arrangement is optionally set up to control the pumping rate of the impeller pump in order to set a fluid pressure in the coolant circuit. This provides a refrigerant circuit capable of generating even more stable pressures under various conditions in a simple, effective and reliable manner.
Wahlweise hat der Expansionstank ein Druckentlastungsventil, welches eingerichtet ist, zur Umgebung zu öffnen, wenn ein Druck im Expansionstank über einen Schwellenwert ansteigt. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, der eingerichtet ist, bei einem statischen Druck zu arbeiten oberhalb der momentanen Umgebungsdrücke, auch wenn die Impellerpumpe inaktiv ist.Optionally, the expansion tank has a pressure relief valve configured to open to atmosphere when a pressure in the expansion tank rises above a threshold. A coolant circuit is thus provided which is set up to operate at a static pressure above the current ambient pressures even when the impeller pump is inactive.
Wahlweise hat der Kühlmittelkreislauf eine Entlüftungsleitung, die den Expansionstank mit einem zweiten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs verbindet. Damit kann der Kühlmittelkreislauf in wirksamer Weise entlüftet werden. Weiterhin wird damit ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, bei dem die Entlüftungsleitung eingesetzt werden kann als Rückführungsleitung für Kühlmittel, welches dem Kühlmittelkreislauf durch die Impellerpumpe zugeführt wird. Auch damit werden stabilere Druckwerte im Kühlmittelkreislauf erreicht.Optionally, the coolant circuit has a vent line connecting the expansion tank to a second section of the coolant circuit. With this, the coolant circuit can be vented in an effective manner. Furthermore, a coolant circuit is thus provided, in which the ventilation line can be used as a return line for coolant, which is supplied to the coolant circuit by the impeller pump. This also achieves more stable pressure values in the coolant circuit.
Wahlweise handelt es sich bei dem zweiten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs um einen Abschnitt des Wärmetauschers. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt mit der Möglichkeit, den Wärmetauscher in effizienter Weise zu entlüften, wobei die Entlüftungsleitung auch eingesetzt werden kann als Rückführleitung für Kühlmittel, welches durch die Impellerpumpe dem Retarder-Kreis zugeführt wird. Es wird die Möglichkeit eröffnet, den Wärmetauscher in wirksamer Weise durch Aktivierung der Impellerpumpe zu entlüften.Optionally, the second section of the coolant circuit is a section of the heat exchanger. A coolant circuit is thus provided with the possibility of venting the heat exchanger in an efficient manner, with the vent line also being able to be used as a return line for coolant, which is fed to the retarder circuit by the impeller pump. The possibility is opened up of effectively venting the heat exchanger by activating the impeller pump.
Wahlweise hat die Entlüftungsleitung einen Strömungswiderstand. Damit werden noch stabilere Druckpegel im Kühlmittelkreislauf erreicht.Optionally, the vent line has a flow resistance. This achieves even more stable pressure levels in the coolant circuit.
Wahlweise hat die Entlüftungsleitung ein Ventil. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, in dem der Fluiddruck im Kühlmittelkreislauf noch besser eingestellt werden kann, einfach durch Einstellung eines Öffnungszustandes des Ventils.Optionally, the vent line has a valve. A coolant circuit is thus provided in which the fluid pressure in the coolant circuit can be adjusted even better simply by adjusting an opening state of the valve.
Wahlweise hat der Kühlmittelkreislauf eine Steueranordnung, wobei die Steueranordnung eingerichtet ist zu Steuern des Öffnungszustandes des Ventils zum Einstellen des Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, mit dem noch stabilere Druckpegel im Kühlmittelkreislauf unter verschiedenen Bedingungen erreicht werden.Optionally, the coolant circuit has a control arrangement, the control arrangement being set up to control the opening state of the valve for adjusting the fluid pressure in the coolant circuit. A coolant circuit is thus provided with which even more stable pressure levels in the coolant circuit are achieved under various conditions.
Wahlweise ist der zweite Abschnitt stromauf des ersten Abschnittes in Bezug auf eine angestrebte Strömungsrichtung durch einen Kreisabschnitt des Kühlmittelkreislaufes zwischen den ersten und zweiten Abschnitten des Kühlmittelkreislaufes angeordnet, wobei der Kühlmittelkreislauf ein Ein-Weg-Ventil aufweist, welches in dem Kreisabschnitt angeordnet ist. Das Ein-Weg-Ventil kann eingerichtet sein zum Verhindern einer Strömung von Kühlmittel durch den Kreisabschnitt in einer Richtung vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt des Kühlmittelkreislaufes. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf bereitgestellt, in dem die Impellerpumpe eingesetzt werden kann zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf, d.h. zum Verursachen einer Strömung von Kühlmittel durch die statische Leitung zum Kühlmittelkreislauf und darin angeordneter Komponenten, und durch die Entlüftungsleitung und den Expansionstank zurück zur statischen Leitung. Auf diese Weise kann die Impellerpumpe im Kühlungsbetrieb eingesetzt werden, wobei der Kühlmittelkreislauf eine Kühlung einer Komponente im Kühlmittelkreislauf bewirkt, wie die Kühlung eines Retarders.Optionally, the second section is positioned upstream of the first section with respect to a desired direction of flow through a circuit section of the coolant circuit between the first and second sections of the coolant circuit, the coolant circuit having a one-way valve located in the circuit section. The one-way valve may be configured to prevent flow of coolant through the loop portion in a direction from the first portion to the second portion of the coolant loop. This provides a coolant loop in which the impeller pump can be used to circulate coolant through the coolant loop, ie, to cause coolant to flow through the static line to the coolant loop and components therein, and through the vent line and expansion tank back to the static line . In this way, the impeller pump can be used in cooling mode, with the coolant circuit cooling a component in the coolant circuit, such as the cooling of a retarder.
Wahlweise ist der Kühlmittelkreislauf ein Retarder-Kreislauf, der eingerichtet ist zum Abführen von durch den Retarder erzeugter Wärme. Damit wird ein Retarder-Kreis bereitgestellt, der in der Lage ist, die Probleme von Drücken unterhalb des Umgebungsdruckes zu vermeiden oder zumindest in ihrer Auswirkung zu mindern. Dies deshalb, weil die Impellerpumpe eingesetzt werden kann zum Anheben des Fluiddruckes in dem Retarder-Kreis.Optionally, the coolant circuit is a retarder circuit configured to dissipate heat generated by the retarder. A retarder circuit is thus provided which is able to avoid the problems of pressures below ambient pressure or at least reduce their effect. This is because the impeller pump can be used to raise the fluid pressure in the retarder circuit.
Als weiteres Ergebnis wird ein Retarder-Kreis bereitgestellt, der in der Lage ist, Belastungen am Retarder-Kreis zu mindern und Stauchungen/Kollabierungen von Komponenten in einfacher, robuster und wirksamer Weise zu vermeiden. Weiterhin wird ein Retarder-Kreis bereitgestellt, mit dem die Zufuhr von Kühlmittel zum hydrodynamischen Retarder in einfacher, robuster und wirksamer Weise sichergestellt werden kann.As a further result, a retarder circuit is provided which is capable of alleviating stresses on the retarder circuit and avoiding component buckling/collapse in a simple, robust and effective manner. Furthermore, a retarder circuit is provided with which the supply of coolant to the hydrodynamic retarder can be ensured in a simple, robust and effective manner.
Wahlweise ist der Retarder ein hydrodynamischer Retarder, wobei der erste Abschnitt des Kühlmittelkreislaufes stromauf eines Kühlmitteleinlasses des hydrodynamischen Retarders in Bezug auf eine angestrebte Strömungsrichtung in Richtung auf den Kühlmitteleinlass angeordnet ist. Damit wird ein Retarder-Kreis bereitgestellt, mit dem die Probleme von Drücken unterhalb des Umgebungsdruckes des Retarder-Kreises vermieden oder zumindest in ihrer Wirkung gemindert werden können. Dies deshalb, weil der Fluiddruck in einer Einlassleitung, die mit dem Kühlmitteleinlass des Retarders verbunden ist, in einfacher Weise angehoben werden kann durch Betätigung der Impellerpumpe, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Einleitung oder einer Beendigung einer Bremsung mittels des hydrodynamischen Retarders.Optionally, the retarder is a hydrodynamic retarder, with the first section of the coolant circuit being arranged upstream of a coolant inlet of the hydrodynamic retarder with respect to a desired flow direction towards the coolant inlet. A retarder circuit is thus provided with which the problems of pressures below the ambient pressure of the retarder circuit can be avoided or at least their effect can be reduced. This is because the fluid pressure in an inlet line connected to the coolant inlet of the retarder can be raised in a simple manner by actuating the impeller pump, for example in connection with initiating or ending braking using the hydrodynamic retarder.
Des Weiteren ergibt sich ein Retarder-Kreis, der Belastungen am Retarder-Kreis mindert und Stauchungen/Kollabierungen von Komponenten in einfacher, robuster und wirksamer Weise verhindert. Auch wird ein Retarder-Kreis bereitgestellt mit Eigenschaften zum Sicherstellen einer Zufuhr von Kühlmittel zum hydrodynamischen Retarder in einfacher, robuster und wirksamer Weise.It also provides a retarder circuit that reduces stresses on the retarder circuit and prevents component buckling/collapse in a simple, robust, and effective manner. Also a retarder circuit is provided with characteristics to ensure a supply of coolant to the hydrodynamic retarder in a simple, robust and efficient manner.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch eine hydrodynamische Retarderanordnung mit einem hydrodynamischen Retarder, der eingerichtet ist die Drehung einer Welle eines Fahrzeuges zu bremsen, und mit einem Kühlmittelkreislauf gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, wobei der Kühlmittelkreislauf eingerichtet ist zum Abführen von durch den hydrodynamischen Retarder erzeugter Wärme.According to a second variant of the invention, the object is achieved by a hydrodynamic retarder arrangement with a hydrodynamic retarder which is set up to brake the rotation of a shaft of a vehicle, and with a coolant circuit according to some exemplary embodiments of the present description, the coolant circuit being set up for discharging heat generated by the hydrodynamic retarder.
Da die hydrodynamische Retarderanordnung einen Kühlmittelkreislauf gemäß einigen der hier gezeigten Ausführungsbeispiele aufweist, ist sie in der Lage, das Problem von Drücken unterhalb des Umgebungsdruckes im Kühlmittelkreislauf zu vermeiden oder zumindest zu mindern, in einfacher Weise durch Betrieb der Impellerpumpe, beispielsweise in Verbindung mit einem Beginn oder einer Beendigung eines Bremsvorganges des hydrodynamischen Retarders.Since the hydrodynamic retarder arrangement has a coolant circuit according to some of the exemplary embodiments shown here, it is able to avoid or at least mitigate the problem of subambient pressures in the coolant circuit, simply by operating the impeller pump, for example in connection with a start or termination of a braking process of the hydrodynamic retarder.
Als weiteres Ergebnis ergibt sich eine hydrodynamische Retarderanordnung, die eingerichtet ist zum Mindern von Belastungen am Kühlmittelkreislauf und zum Vermeiden von Stauchungen/Kollabierungen von Komponenten in einfacher, robuster und wirksamer Weise. Weiterhin wird eine hydrodynamische Retarderanordnung bereitgestellt mit Eigenschaften, die eine Zufuhr von Kühlmittel zum hydrodynamischen Retarder in einfacher, robuster und wirksamer Weise sicherstellen.A further result is a hydrodynamic retarder arrangement that is designed to reduce loads on the coolant circuit and to avoid buckling/collapse of components in a simple, robust and effective manner. Furthermore, a hydrodynamic retarder arrangement is provided with properties that ensure a supply of coolant to the hydrodynamic retarder in a simple, robust and efficient manner.
Dementsprechend wird eine hydrodynamische Retarderanordnung bereitgestellt, die zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest in ihren Auswirkungen mindert. Somit wird das oben genannte Ziel erreicht.Accordingly, a hydrodynamic retarder assembly is provided that overcomes or at least mitigates the effects of at least some of the problems and disadvantages identified above. Thus, the above objective is achieved.
Wahlweise hat die hydrodynamische Retarderanordnung eine Steueranordnung, die eingerichtet ist zum Betreiben der Impellerpumpe in einem Retarder-Kühlmodus, in dem die Impellerpumpe Kühlmittel durch einen Arbeitsraum in dem hydrodynamischen Retarder zirkuliert. Auf diese Weise ist die hydrodynamische Retarderanordnung in der Lage, den Arbeitsraum des Retarders zu kühlen und auch weitere Abschnitte der Retarderanordnung und Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf, und zwar in energetisch effizienter Weise. Bei einigen Lösungen gemäß dem Stand der Technik wird ein Rotor im hydrodynamischen Retarder betätigt, d.h. gedreht, um so nach dem Betrieb den Retarder zu kühlen. Durch Zirkulation von Kühlmittel durch den Arbeitsraum mit der Impellerpumpe werden aber der Retarder und der Arbeitsraum in einer energetisch beträchtlich effizienteren Weise im Vergleich zu solchem Stand der Technik gekühlt.Optionally, the hydrodynamic retarder assembly has a control arrangement configured to operate the impeller pump in a retarder cooling mode in which the impeller pump circulates coolant through a working space in the hydrodynamic retarder. In this way, the hydrodynamic retarder arrangement is able to cool the working space of the retarder and also other sections of the retarder arrangement and coolant in the coolant circuit, in an energetically efficient manner. In some prior art solutions, a rotor in the hydrodynamic retarder is actuated, i.e. rotated, so as to cool the retarder after operation. However, by circulating coolant through the working space with the impeller pump, the retarder and working space are cooled in a considerably more energetically efficient manner compared to such prior art.
Gemäß einer dritten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch ein Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf gemäß einigen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele, oder durch einen hydrodynamischen Retarder gemäß einigen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele.According to a third variant of the invention, the aim is achieved by a vehicle with a coolant circuit according to some of the exemplary embodiments described here, or by a hydrodynamic retarder according to some of the exemplary embodiments described here.
Da das Fahrzeug einen Kühlmittelkreislauf gemäß einigen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist oder einen hydrodynamischen Retarder gemäß einigen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, mit dem zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile überwunden oder zumindest in ihren Auswirkungen gemindert werden. Im Ergebnis wird das oben genannte Ziel erreicht.Since the vehicle has a coolant circuit according to some of the exemplary embodiments described here or a hydrodynamic retarder according to some of the exemplary embodiments described here, a vehicle is provided with which at least some of the above Problems and disadvantages are overcome or at least their effects are reduced. As a result, the above objective is achieved.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus den beigefügten Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten.Further features and advantages of the present invention will become more apparent from the appended patent claims and the following detailed description.
Figurenlistecharacter list
Verschiedene Varianten der Erfindung einschließlich der jeweiligen Merkmale und Vorteile, werden deutlich aus den Ausführungsbeispielen, wie sie nachfolgend näher beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt sind:
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1 erläutert einen Fahrzeug-Kühlmittelkreislauf gemäß einigen Ausführungsbeispielen, -
2 erläutert eine hydrodynamische Retarderanordnung gemäß einigen Ausführungsbeispielen und -
3 zeigt ein Fahrzeug gemäß einigen Ausführungsbeispielen.
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1 explains a vehicle coolant circuit according to some embodiments, -
2 explains a hydrodynamic retarder assembly according to some embodiments and -
3 12 shows a vehicle according to some embodiments.
BESCHREIBUNG VON EINZELHEITENDESCRIPTION OF DETAILS
Varianten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr näher beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente. Gut bekannte Funktionen oder Einrichtungen werden der Konzentration auf das Wesentliche und/oder der Klarheit halber nicht näher beschrieben.Variants of the present invention will now be described in more detail. The same reference numbers refer to the same elements. Well-known functions or devices are not described in detail for the sake of conciseness and/or clarity.
Der Kühlmittelkreislauf 20 hat weiterhin eine Zirkulationspumpe 15, die eingerichtet ist zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 20. Das Kühlmittel kann eine wässrige Lösung aufweisen, wie eine wässrige Lösung auf Basis von Glykol. Weiterhin hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Nebenleitung 22, die den Wärmetauscher 3 umgeht, und ein Ventil 24, welches eingerichtet ist Kühlmittel durch die Nebenleitung 22 und/oder den Wärmetauscher 3 zu leiten. Das Ventil 24 kann ein thermostatisches Ventil sein, welches eingerichtet ist zum Leiten von Kühlmittel durch die Nebenleitung 22 und/oder den Wärmetauscher 3 entsprechend der Temperatur des zum Ventil 24 gelangenden Kühlmittels. Andererseits oder zusätzlich kann das Ventil 24 elektronisch gesteuert sein, beispielsweise durch eine Steueranordnung 21, entsprechend der Temperatur von Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf 20 und/oder einer Kühlungsanforderung bezüglich der Fahrzeugkomponente 11.The
Weiterhin hat der Kühlmittelkreislauf 20 einen Expansionstank 5 und eine statische Leitung 4, welche den Expansionstank 5 mit einem ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 verbindet. Gemäß Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Impellerpumpe 9, die in der statischen Leitung 9 angeordnet ist. Die Impellerpumpe 9 ist eingerichtet zum Pumpen von Kühlmittel in Richtung vom Expansionstank 5 zum ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 bei Betrieb. Das heißt, die Impellerpumpe 9 hat einen Einlass 9', der in Fluidverbindung steht mit dem Expansionstank 5, und einen Auslass 9", der in Fluidverbindung steht mit dem ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20. Aufgrund dieser Merkmale wird ein Kühlmittelkreislauf 20 bereitgestellt, der den Druck im Kühlmittelkreislauf 20 anheben kann, ohne dabei auf eine pneumatische Druckerzeugung angewiesen zu sein und ohne dabei von der Temperatur im Kühlmittelkreislauf 20 abhängig zu sein. Damit ergibt sich ein Kühlmittelkreislauf 20, in dem der Druck im Kühlmittelkreislauf 20 in einfacher Weise durch Einstellung der Impellerpumpe 9 eingestellt werden kann, auch wenn eine Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelkreislauf 20 gering ist, was üblicherweise der Fall ist bei einem Kühlmittelkreislauf 20, der eingerichtet ist zum Kühlen einer Komponente 11 eines elektrischen Antriebssystems, so wie der Kühlmittelkreislauf 20 gemäß dem in
Weiterhin wird ein Kühlmittelkreislauf 20 bereitgestellt mit Eigenschaften zum Anheben des Druckes im Kühlmittelkreislauf 20 in einfacher, effizienter und zuverlässiger Weise, einfach durch Steuerung der Impellerpumpe 9, wie hier noch näher erläutert wird. Weiterhin wird aufgrund der Impellerpumpe 9 ein Kühlmittelkreislauf 20 bereitgestellt, bei dem Kavitation und Stauchung/Kollabierung von Schläuchen des Kühlmittelkreislaufs 20 in einfacher, effizienter und zuverlässiger Weise vermieden werden. Der Begriff „Anhebung des Druckes im Kühlmittelkreislauf 20“, wie er hier verwendet wird, umfasst einen Anstieg im Fluiddruck in zumindest einem Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs 20.Furthermore, a
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Impellerpumpe 9 keine Impellerpumpe mit positiver Verdrängung, wie eine Zentrifugalpumpe. Damit wird ein freier Strömungsweg über die Impellerpumpe 9 bereitgestellt, was stabilere Druckwerte im Kühlmittelkreislauf 20 ermöglicht im Vergleich zum Einsatz einer Pumpe mit positiver Verdrängung, wie eine Kolbenpumpe. Auch können stabilere Druckpegel im Kühlmittelkreislauf 20 erreicht werden, im Vergleich zum Einsatz einer Pumpe mit positiver Verdrängung, weil eine Impellerpumpe ohne positive Verdrängung, wie eine Zentrifugalpumpe, in der Lage ist, eine kontinuierliche Strömung von Kühlmittel zu erzeugen, im Vergleich zu einer Pumpe mit positiver Verbrennung, wie eine Kolbenpumpe.According to some embodiments, the
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Steueranordnung 21. Die Steueranordnung 21 ist eingerichtet zum Steuern des Betriebs der Impellerpumpe 9 zur Einstellung eines Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf 20. Die Steueranordnung 21 kann eingerichtet sein zum Steuern der Pumprate der Impellerpumpe 9, d.h. der Rotationsgeschwindigkeit der Impellerpumpe 9, zum Einstellen eines Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf 20. Damit wird ein Kühlmittelkreislauf 20 erreicht, der in der Lage ist, stabile Druckpegel bei verschiedenen Betriebszuständen des Kühlmittelkreislaufes 20 in einfacher, effizienter und zuverlässiger Weise zu erreichen. Die Impellerpumpe 9 kann eine elektrisch angetriebene Impellerpumpe 9 sein.According to the illustrated embodiments, the
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Expansionstank 5 ein Druckentlastungsventil 25, welches eingerichtet ist, in die Umgebung zu öffnen, wenn ein Druck innerhalb des Expansionstanks 5 über einen Schwellenwert ansteigt. Dementsprechend ist gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen der Kühlmittelkreislauf 20 druckgesteuert und eingerichtet zum Betrieb bei Druckpegeln oberhalb eines momentanen Umgebungsdruckes, auch wenn die Impellerpumpe 9 nicht aktiv ist. Weiterhin ist entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen das Druckentlastungsventil 25 eingerichtet, zur Umgebung zu öffnen, wenn ein Druck innerhalb des Expansionstanks 5 unter einen zweiten Schwellenwert abfällt.According to the illustrated exemplary embodiments, the
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Entlüftungsleitung 17. Die Entlüftungsleitung 17 verbindet den Expansionstank 5 mit einem zweiten Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufs 20. Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der zweite Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufs 20 ein Abschnitt des Wärmetauschers 3. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der zweite Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufs ein Abschnitt am Auslasstank des Wärmetauschers 3, d.h. ein Abschnitt stromab von Kühlungskanälen des Wärmetauschers 3. Die Entlüftungsleitung 27 kann eingesetzt werden als Rückführleitung für Kühlmittel, welches durch die Impellerpumpe 9 in den Kühlmittelkreislauf 20 überführt wird. Auf diese Weise kann der Druck im Kühlmittelkreislauf 20 in verbesserter Weise eingestellt werden und der Wärmetauscher 3 kann effizient entlüftet werden. Die Verbindung zwischen der statischen Leitung 7 und dem Kühlmittelkreislauf 20 wird somit bezeichnet als ein erster Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 und die Verbindung zwischen der Entlüftungsleitung 17 und dem Kühlmittelkreislauf 20 wird somit bezeichnet als ein zweiter Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufs 20. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Entlüftungsleitung 17 den Expansionstank 5 mit einem anderen Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs 20 als dem Wärmetauscher 3 verbinden. Beispielsweise kann die Entlüftungsleitung 17 den Expansionstank 5 mit einem oberen Punkt einer Leitung oder einer Komponente, wie der Komponente 11, verbinden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Entlüftungsleitung 17 mit der statischen Leitung 7 an einer Stelle zwischen dem Auslass 9" der Impellerpumpe 9 und dem ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 verbunden, d.h. an einer Stelle zwischen dem Auslass 9" der Impellerpumpe 9 und der Verbindung zwischen der statischen Leitung 7 und dem Kühlmittelkreislauf 20.According to the illustrated embodiments, the
Weiterhin hat entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen die Entlüftungsleitung 17 einen Strömungswiderstand 27. Entsprechend
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung kann die Steueranordnung 21 mit einem Entlüftungsmodus ausgestattet werden, in dem die Steueranordnung 21 die Pumpe 9 so betreibt, dass eine Strömung von Kühlmittel durch den Wärmetauscher 3 und die Entlüftungsleitung 17 erfolgt, auch wenn festgestellt wird, dass der Kühlmittelkreislauf 20 nicht unter Druck gesetzt werden soll. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Steueranordnung 21 das Ventil 27 im Entlüftungsmodus in einen offenen Zustand steuern.According to some embodiments of the present description, the
Der zweite Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufes 20 kann stromauf des ersten Abschnittes 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 in Bezug auf die angestrebte Strömungsrichtung durch den Kühlmittelkreislauf 20 angeordnet sein. Mit anderen Worten: gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der zweite Abschnitt 23 stromauf des ersten Abschnittes 2' zwischen den ersten und zweiten Abschnitten 2', 23 des Kühlmittelkreislaufs 20 in Bezug auf die Strömungsrichtung durch den Kreisabschnitt 22" des Kühlmittelkreislaufs 20 angeordnet. Wie
Der Retarder 1 hat ein Retardergehäuse 51 mit einem Schaufelraum 52 und einer Schaufelanordnung 12, 53, die im Schaufelraum 52 angeordnet ist. Die Schaufelanordnung 12, 53 hat einen mit Schaufeln versehenen Stator 53 und einen mit Schaufeln versehenen Rotor 12, die zusammen einen Arbeitsraum 55 bilden. Der Arbeitsraum 55 kann auch als Torus bezeichnet werden. Der Retarder 1 hat weiterhin einen Kühlmitteleinlass 4 und einen Kühlmittelauslass 33. Weiterhin hat der Retarder 1 einen Kühlmittelkreislauf 20, der mit dem Kühlmitteleinlass 4 und dem Kühlmittelauslass 33 des Retarders 1 verbunden ist. Im Einzelnen: der Kühlmittelkreislauf 20 hat eine Einlassleitung 2, die mit dem Kühlmitteleinlass 4 des Retarders verbunden ist, und eine Auslassleitung 56, die mit dem Kühlmittelauslass 33 des Retarders 1 verbunden ist. Die Einlassleitung 2 bildet somit einen Teil des Kühlmittelkreislaufes 20. Kühlmittel wird über den Kühlmitteleinlass 4 des Retarders 1 aus der Einlassleitung 2 in den Arbeitsraum 55 geführt. Der Kühlmittelauslass 33 des Retarders 1 ist eingerichtet zum Abführen von Kühlmittel aus dem Arbeitsraum 55 zum Kühlmittelauslass 56 des Kühlmittelkreislaufes 20. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Kühlmittel eine wässrige Lösung, wie eine auf Glykol basierende Wassermischung.The retarder 1 has a
Entsprechend den in
Der Kühlmittelkreislauf 20 hat einen Wärmetauscher 3, der eingerichtet ist zum Einstellen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf 20. Der Wärmetauscher 3 kann ein Radiator sein, der eingerichtet ist zum Abführen von Wärme des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf in die Umgebung. Weiterhin hat der Kühlmittelkreislauf 20 einen Expansionstank 5 und eine statische Leitung 7, welche den Expansionstank 5 mit einem ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 verbindet. Der erste Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 ist stromauf des Kühlmitteleinlasses 4 des hydrodynamischen Retarders 1 in Bezug auf die Strömungsrichtung in Richtung auf den Kühlmitteleinlass 4 angeordnet. Gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Impellerpumpe 9 in der statischen Leitung 7. Die Impellerpumpe 9 ist eingerichtet zum Pumpen von Kühlmittel in einer Richtung vom Expansionstank 5 zum ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 beim Betrieb desselben. Das heißt: die Impellerpumpe 9 hat einen Einlass 9', der in Fluidverbindung steht mit dem Expansionstank 5, und einen Auslass 9", der in Fluidverbindung steht mit dem ersten Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20. Die Impellerpumpe 9 kann auch bezeichnet werden als Druckanhebungsanordnung 8.The
Der Kühlmittelkreislauf 20 hat weiterhin ein Bremsventil 31. Das Bremsventil 31 ist stromab des Kühlmittelauslasses 33 des hydrodynamischen Retarders 1 angeordnet. Das Bremsventil 31 ist eingerichtet zum Beschränken der Strömung von Kühlmittel durch den Kühlmittelauslass 33 derart, dass das Brems-Drehmoment des Retarders 1 verstärkt wird. Der Begriff „Auslassleitung 56“ und der Begriff „Kühlmittelauslass 33“, wie sie hier verwendet werden, können auch verstanden werden als Auslasskanal 56, oder als ein Satz von Auslasskanälen 56, die sich vom Arbeitsraum 54 zum Bremsventil 31 erstrecken. Beim Bremsen strömt Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 20 über das Bremsventil 31 durch den Wärmetauscher 3 und zurück zum Arbeitsraum 55 über die Einlassleitung 2.The
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Retarder 1 eine Retarder-transmission 60 mit einem Satz von Getrieberädern 60', 60". Weiterhin hat der Retarder 1 eine Kupplungseinrichtung 14 und einen Aktuator 14', der mechanisch mit der Kupplungseinrichtung 14 verbunden ist. Der Aktuator 14' ist bewegbar zwischen einer betätigten Position und einer nicht betätigten Position zum Bewegen der Kupplungseinrichtung 14 zwischen einem eingerückten Zustand und einem ausgerückten Zustand. Die Kupplungseinrichtung 14 ist eingerichtet, im eingerückten (eingeschalteten) Zustand den Rotor 12 mit der Welle 6 über die Retarder-Transmission 60 zu verbinden, während im ausgerückten (ausgeschalteten) Zustand der Rotor 12 von der Welle 6 getrennt ist. Die Welle 6 kann mit einem oder mit mehreren Rädern eines Fahrzeuges derart verbunden sein, dass das Fahrzeug gebremst wird, d.h. derart, dass eine bremsende Kraft am Fahrzeug wirkt, wenn der Retarder 1 die Drehung der Welle 6 bremst.According to the illustrated exemplary embodiments, the retarder 1 has a
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat die Retarder-Transmission 60 ein erstes Getrieberad 60' und ein zweites Getrieberad 60". Das zweite Getrieberad 60" ist auf einer Rotorwelle 61 angeordnet und das erste Getrieberad 60' ist über die Kupplungseinrichtung 14 mit der Welle 6 verbindbar.According to the illustrated exemplary embodiments, the
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kupplungseinrichtung 14 eingerichtet, im eingeschalteten Zustand das erste Getrieberad 60' der Retarder-Transmission 60 mit der Welle 6 zu verbinden. Weiterhin ist die Kupplungseinrichtung 14 eingerichtet, im ausgeschalteten Zustand das erste Getrieberad 60' der Retarder-Transmission 60 von der Welle 6 zu trennen. Somit drehen bei den dargestellten Ausführungsbeispielen das erste Getrieberad 60' und das zweite Getrieberad 60" der Retarder-Transmission 60 nicht oder sie werden zumindest nicht durch die Welle 6 angetrieben, wenn die Kupplungseinrichtung 14 im ausgeschalteten Zustand ist. Im eingeschalteten Zustand dreht das erste Getrieberad 60' zusammen mit der Welle 6, um so den Rotor 6 über die Retarder-Transmission 60 anzutreiben. Die Kupplungseinrichtung 14 kann eine Klauenkupplung, einen Synchronisierer, eine Kupplung oder dergleichen aufweisen.According to the illustrated exemplary embodiments, the
Beim Betrieb des Retarders 1, d.h. bei Rotation des Rotors 12, pumpt der Retarder 1 Kühlmittel von der Einlassleitung 2 über den Arbeitsraum 55 zum Kühlmittelauslass 33. Der Retarder 1 zirkuliert somit Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 20 bei Betrieb und kann damit auch angesprochen werden als Zirkulationspumpe 1. Die Einlassleitung 2 und der Kühlmittelauslass 33 können jeweils mehrere parallele Kanäle aufweisen, die eingerichtet sind zum Zuführen bzw. zum Abführen von Kühlmittel in den bzw. aus dem Arbeitsraum 55. Beispielsweise kann der Kühlmittelauslass 33, wie er hier genannt ist, integriert sein in den mit Schaufeln versehenen Stator 53 und er kann einen Auslasskanal pro Schaufel im mit Schaufeln versehenen Stator 53 aufweisen. Bei derartigen Ausführungsbeispielen können sich die Auslasskanäle jeweils zu einem gemeinsamen ringförmigen Volumen in dem Gehäuse 51 erstrecken.During operation of the retarder 1, ie when the
Bei Beginn oder Beendigung einer Bremsung mit dem hydrodynamischen Retarder 1 sind der Kühlmittelkreislauf 20 und insbesondere die Einlassleitung 2 erheblichen Druckschwankungen ausgesetzt. Die Druckschwankungen können Drücke unterhalb eines momentanen Umgebungsdruckes verursachen, was Belastungen am Kühlmittelkreislauf 20 verursacht und bewirken kann, dass Schläuche flachsaugen, d.h. kollabieren. Ist ein Schlauch oder sind mehrere Schläuche flachgesaugt, dann ist die Strömung durch den Schlauch/die Schläuche behindert, was die Strömungsrate begrenzt und dementsprechend auch die Zufuhr von Kühlmittel zum Retarder 1. Wiederholte Stauchungen/Kollabierungen von Schläuchen des Kühlmittelkreislaufes 20 können die Schläuche des Kühlmittelkreislaufes 20 beschädigen.When braking with the hydrodynamic retarder 1 starts or ends, the
Die Retarderanordnung 10 hat eine Steueranordnung 21. Die Steueranordnung 21 ist mit der Impellerpumpe 9 verbunden und eingerichtet zum Steuern des Betriebs derselben, d.h. zum Inbetriebnehmen und zum Außerbetriebnehmen der Impellerpumpe 9. Wie hier erläutert ist, ist bei einigen Ausführungsbeispielen die Steueranordnung 21 eingerichtet zum Steuern der Pumprate der Impellerpumpe 9 zum Einstellen eines Fluiddruckes im Kühlmittelkreislauf 20. Weiterhin ist gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen die Steueranordnung 21 mit dem Aktuator 14' verbunden und eingerichtet, dessen Betrieb zu steuern, d.h. sie ist eingerichtet zum Steuern des Aktuators 14' zwischen der betätigten Position und einer nicht betätigten Position, um die Kupplungseinrichtung 14 zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem ausgeschalteten Zustand zu bewegen. Weiterhin ist die Steueranordnung 21 mit dem Bremsventil 31 verbunden und eingerichtet, den Öffnungszustand des Bremsventils 31 zu steuern zum Einleiten bzw. zum Beendigen einer Bremsung des hydrodynamischen Retarders und zum Steuern eines Brems-Drehmomentes des Retarders 1. The
Gemäß einigen der hier erläuterten Ausführungsbeispiele ist die Steueranordnung 21 eingerichtet zum Aktivieren der Impellerpumpe 9 in Verbindung mit einer Einleitung oder einer Beendigung einer Bremsung mit dem hydrodynamischen Retarder 1. Auf diese Weise können Drücke unterhalb des Umgebungsdruckes im Kühlmittelkreislauf 20 der hydrodynamischen Retarderanordnung 10 vermieden werden. Dies deshalb, weil der Fluiddruck in der Einlassleitung 2 in Verbindung mit der Einleitung bzw. Beendigung einer Bremsung des hydrodynamischen Retarders 1 angehoben wird. Damit werden Belastungen am Kühlmittelkreislauf 20 verringert und Stauchungen/Kollabierungen von Komponenten desselben können in einfacher, robuster und effizienter Weise vermieden werden. Es wird eine hydrodynamische Retarderanordnung 10 bereitgestellt, die eine Zufuhr von Kühlmittel zum hydrodynamischen Retarder in einfacher, robuster und effizienter Weise sicherstellt.According to some of the exemplary embodiments explained here, the
Wie hier erläutert ist, ist die Impellerpumpe 9 eingerichtet zum Erhöhen von Fluiddruck in der Einlassleitung 2 durch Pumpen von Kühlmittel zu der Einlassleitung 2. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Pumpe 9 eine Pumpe ohne positive Verdrängung, wie eine Impellerpumpe ohne positive Verdrängung, beispielsweise eine Zentrifugalpumpe. Eine Pumpe ohne positive Verdrängung blockiert den Fluidweg über die Pumpe nicht und ergibt somit stabilere Druckpegel in der Einlassleitung 2 im Vergleich zum Einsatz einer Pumpe mit positiver Verdrängung wegen des freien Strömungsweges über die Pumpe und weil eine Impellerpumpe ohne positive Verdrängung, wie eine Zentrifugalpumpe, in der Lage ist, eine im Wesentlichen kontinuierliche Strömung von Kühlmittel zu erzeugen im Vergleich zu einer Pumpe mit positiver Verdrängung, wie eine Kolbenpumpe. Wie hier erläutert ist, verbindet die statische Leitung 7 den Expansionstank 5 mit einem ersten Abschnitt 2' der Einlassleitung 2. Der erste Abschnitt 2' der Einlassleitung 2 ist somit zu bezeichnen als ein erster Abschnitt 2' des Kühlmittelkreislaufs 20. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Expansionstank 5 ein Druckentlastungsventil 25, welches eingerichtet ist, zur Umgebung zu öffnen, wenn ein Druck innerhalb des Expansionstanks 5 über einen Schwellenwert ansteigt. Somit ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der Kühlmittelkreislauf 20 unter Druck gesetzt und eingerichtet, bei Druckpegeln unterhalb des momentanen Umgebungsdruckes zu arbeiten, auch wenn die Impellerpumpe 9 inaktiv ist. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Druckentlastungsventil 25 eingerichtet zur Umgebung zu öffnen, wenn ein Druck im Expansionstank 5 unter einen zweiten Schwellenwert abfällt.As explained herein, the
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 eine Entlüftungsleitung 17, die den Expansionstank 5 mit einem zweiten Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufes 20 verbindet. Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der zweite Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufs 20 ein Abschnitt des Wärmetauschers 3. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 3 effizient entlüftet werden, wobei die Entlüftungsleitung 17 eingesetzt werden kann als Rückführleitung für Kühlmittel, welches durch die Impellerpumpe 9 zur Einlassleitung 2 geführt ist. Weiterhin kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen die Steueranordnung 21 mit einem Entlüftungsmodus ausgerüstet werden, in dem die Steueranordnung 21 die Pumpe 9 so betreibt, dass eine Strömung von Kühlmittel durch den Wärmetauscher 3 und die Entlüftungsleitung 17 erfolgt, auch wenn der Retarder inaktiv ist, d.h. auch wenn der Retarder 1 nicht zum Bremsen eingesetzt ist.According to the exemplary embodiments shown, the
Weiterhin hat gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen die Entlüftungsleitung 17 einen Strömungswiderstand 27. Entsprechend
Der zweite Abschnitt 23 des Kühlmittelkreislaufes 20 kann stromauf des ersten Abschnittes 2' des Kühlmittelkreislaufs 20 in Bezug auf die angestrebte Strömungsrichtung durch den Kühlmittelkreislauf 20 angeordnet sein. Mit anderen Worten: gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der zweite Abschnitt 23 stromauf des ersten Abschnittes 2' in Bezug auf die angestrebte Strömungsrichtung durch einen Kreisabschnitt 20" des Kühlmittelkreislaufes 20 zwischen den ersten und zweiten Abschnitten 2', 23 des Kühlmittelkreislaufes 20 angeordnet. Wie
Gemäß den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Steueranordnung 21 mit einem Retarder-Kühlmodus ausgerüstet, in dem die Steueranordnung 21 die Impellerpumpe 9 betätigt zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Arbeitsraum 55 des Retarders 1. Die Steueranordnung 21 kann nach einem Bremseinsatz des Retarders 1 im Retarder-Kühlmodus arbeiten, d.h. nach Beendigung einer Bremsung mit dem hydrodynamischen Retarder 1. Im Retarder-Kühlmodus kann die Steueranordnung 21 die Pumpe 9 so betreiben, dass eine Strömung von Kühlmittel bewirkt wird durch den Arbeitsraum 55 des Retarders 1, durch den Wärmetauscher 3, die Entlüftungsleitung 17, den Expansionstank 5 und zurück zum Arbeitsraum 55 über die statische Leitung 7 und die Einlassleitung 2.According to the exemplary embodiments shown here, the
Aufgrund des Ein-Weg-Ventils 28 ist eine Rückströmung von Arbeitsmedium 5 der statischen Leitung 7 zur Entlüftungsleitung 17 bei Betrieb im Retarder-Kühlmodus verhindert. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Retarder-Kreis 20 eine weitere Art von Komponente, Struktur und/oder Leitungsführung aufweisen zum Verhindern einer Rückwärtsströmung von Arbeitsmedium von der statischen Leitung 7 zur Entlüftungsleitung 17 bei Betrieb des Retarders im Kühlmodus.Because of the one-
Bei einigen Lösungen gemäß dem Stand der Technik wird ein Rotor des hydrodynamischen Retarders betätigt, d.h. rotiert, um so nach dem Einsatz den Retarder zu kühlen. Allerdings können durch Zirkulation von Kühlmittel durch den Arbeitsraum 55 unter Einsatz der Impellerpumpe 9 der Retarder 1 und der Arbeitsraum 55 desselben signifikant effizienter gekühlt werden im Vergleich zu solchen Lösungen. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Entlüftungsleitung 17 das Ventil 27 aufweist, kann die Steueranordnung 21 das Ventil 27 bei Betrieb des Retarders im Kühlmodus in einen offenen Zustand steuern. In ähnlicher Weise kann die Steueranordnung 21 das Bremsventil 31 bei Betrieb in dem Retarder-Kühlmodus in einen offenen Zustand steuern.In some prior art solutions, a rotor of the hydrodynamic retarder is actuated, i.e. rotated, so as to cool the retarder after use. However, by circulating coolant through the working
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 30 ein Lastkraftwagen, d.h. ein Schwerlastfahrzeug. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann es sich bei dem hier in Bezug genommenen Fahrzeug 30 auch um einen anderen Typ von Fahrzeug handeln, sei es mit oder ohne Fahrer, für Fahrt über Land, wie eine Zugmaschine, ein Bus, ein Baufahrzeug, ein Traktor, ein Personenkraftwagen oder dergleichen.According to the illustrated embodiment, the
Die in Bezug auf die
Die Steueranordnung 21 kann weiterhin eine Speichereinheit aufweisen, wobei die Recheneinheit mit der Speichereinheit verbunden sein kann, welche die Recheneinheit mit beispielsweise einem abgespeicherten Programmcode und/oder abgespeicherten Daten versorgen kann, welche die Recheneinheit wiederum braucht, um die Rechnungen durchzuführen. Die Recheneinheit kann auch eingerichtet sein zum Speichern von Zwischenergebnissen oder Endergebnissen von Rechnungen in der Speichereinheit. Die Speichereinheit kann eine physikalische Einrichtung aufweisen, die eingesetzt wird zum Speichern von Daten oder Programmen, d.h. Abfolgen von Instruktionen, sei es zeitweise oder permanent. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Speichereinheit integrierte Schaltungen aufweisen mit siliziumbasierten Transistoren. Die Speichereinheit kann beispielsweise eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere geeignete flüchtige oder nicht-flüchtige Speichereinheit zum Speichern von Daten, wie beispielsweise ein ROM (Lesespeicher), ein PROM (programmierbarer Lesespeicher), ein EPROM (löschbarer PROM), ein EEPROM (ein elektronisch löschbarer PROM) etc. sein, je nach Ausführungsbeispiel.The
Die Steueranordnung 21 ist mit Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 20 und/oder der hydrodynamischen Retarderanordnung 10 verbunden und/oder auch mit Komponenten eines Fahrzeuges 30, welches den Kühlmittelkreislauf 20 und/oder die hydrodynamische Retarderanordnung 10 aufweist, zum Empfangen und/oder zum Senden von Eingabe- bzw. Ausgabesignalen. Diese Eingabe- und Ausgabesignale können Wellenform annehmen, Puls-Form oder andere Eigenschaften haben, welche die Signale empfangenden Einrichtungen als Informationen detektieren können und welche in Signale umgewandelt werden können, die durch die Steueranordnung 21 verarbeitbar sind. Diese Signale können dann der Recheneinheit zugeführt werden. Ein oder mehrere Einrichtungen zum Senden von Ausgabesignalen können eingerichtet sein zum Wandeln von Rechenergebnissen von der Recheneinheit in Ausgabesignale zum Übertragen zu anderen Teilen des Fahrzeug-Steuersystems und/oder zu der Komponente oder den Komponenten, für die die Signale vorgesehen sind. Jede der Verbindungen zu den jeweiligen Komponenten des Fahrzeuges 3 zum Empfangen und Senden von Eingabe- und Ausgabesignalen kann eine der folgenden Ausgestaltungen haben: ein Kabel, ein Datenbus, z.B. ein CAN (Steuerungsbereich-Netzwerk)-Bus, ein MOST-Bus (medienbezogenes Transportsystem) oder eine andere geeignete Bus-Konfiguration, oder es kann sich auch um eine drahtlose Verbindung handeln.The
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Kühlmittelkreislauf 20 und/oder die hydrodynamische Retarderanordnung 10 eine Steueranordnung 21; andererseits kann die Implementierung auch insgesamt oder teilweise in Form von zwei oder mehr Steueranordnungen oder in Form von zwei oder mehr Steuereinheiten erfolgen. In the exemplary embodiments shown, the
Steuersysteme in zeitgemäßen Fahrzeugen haben im Allgemeinen ein Kommunikationsbussystem mit einem oder mit mehreren Kommunikationsbussen zum Verbinden einer Anzahl von elektronischen Steuerungseinheiten (ECU), oder Steuerungen, mit verschiedenen Komponenten an Bord des Fahrzeuges. Ein solches Steuerungssystem kann eine große Anzahl von Steuereinheiten aufweisen und die Ausführung einer bestimmten Funktion kann aufgeteilt sein zwischen zwei oder mehr solcher Einheiten. Fahrzeuge des hier betroffenen Typs sind deshalb häufig mit signifikant mehr Steueranordnungen ausgerüstet als in
Es versteht sich, dass die obige Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert und dass die Erfindung nur durch die beigefügten Patentansprüche abgegrenzt ist. Eine Fachperson erkennt, dass die Ausführungsbeispiele abgewandelt werden können und dass verschiedene Merkmale der Ausführungsbeispiele kombiniert werden können zur Erzeugung von weiteren Ausführungsbeispielen, verschieden von den beschriebenen, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben ist, zu verlassen.It is to be understood that the above illustration explains various exemplary embodiments and that the invention is only limited by the appended patent claims. A person skilled in the art will recognize that the exemplary embodiments can be modified and that various features of the exemplary embodiments can be combined to produce further exemplary embodiments different from those described, without departing from the scope of the present invention as described in the appended claims.
Die hier verwendeten Begriffe „aufweisend“ oder „weist auf“ sind offen und enthalten eines oder mehrere der genannten Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten oder Funktionen, schließen aber nicht aus, dass weitere derartige Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten, Funktionen oder Gruppen davon vorliegen.As used herein, the terms "comprising" or "comprises" are open-ended and include one or more of the specified feature, element, step, component, or function, but do not exclude other such feature, element, step, component, function, or group of which are available.
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