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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum
Ansteuern, Regeln und Befüllen
eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Bekannt sind Retarder, die z. B.
als Primärretarder
zwischen einem hydrodynamischen Wandler und dem Hauptgetriebe in
einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordnet sind. Für die Steuerung
hydrodynamischer Retarder werden pneumatische Systeme verwendet,
welche über
ein im Fahrzeug vorhandenes Druckluftsystem mit Druckluft versorgt werden.
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Bekannt ist es auch die Ansteuerung
des Retarders über
ein Hydrauliksystem in Kombination mit einem pneumatischen Systeme
durchzuführen.
Bedingt durch die konstruktiven Gegebenheiten des Retarders kann
dieser aufgrund seines relativ hohen Füllvolumens nicht alleine über ein
bekanntes Hydrauliksystem angesteuert werden, da ein im Bremsbetrieb
oder bei einer Bremsanforderung erforderliches Ansprechverhalten
mit einer getriebeinternen Pumpe aufgrund einer Dynamik, d. h. einem
Verhältnis
von Füllzeit
und Pumpenförderleistung,
nicht ausreichend schnell ist. Ein Zuschalten des Retarders in der
erforderlichen Zeit wäre
so nicht durchführbar. Aus
diesem Grund wird bei einer hydraulischen Ansteuerung des hydrodynamischen
Retarders ein Druckspeicher angekoppelt, der über ein zusätzliches Pneumatiksystem angesteuert
wird.
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Bei einer allein hydraulischen Ansteuerung des
Retarders ist bei den aus der Praxis bekannten Ausführungsformen eine
Erhöhung
der Pumpförderleistung
erforderlich, was nachteilhafterweise zu einer Reduktion des Gesamtwirkungsgrads
führt.
Insbesondere muß zur
Erhöhung
der Pumpenförderleistung
eine Pumpe größer dimensioniert
werden, was zu einem höheren
Gesamtgewicht des Getriebes führt
und auch wesentlich mehr Bauraum erfordert.
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Andererseits erfordert eine pneumatisch
unterstützte
hydraulische Ansteuerung nachteilhafterweise einen zusätzlichen
Druckspeicher und einen Luftanschluß zu einem Druckluftsystem
des Fahrzeugs. Dies zieht einen erheblichen konstruktiven Aufwand
nach sich, der sich in den Systemkosten niederschlägt. Darüber hinaus
ergibt sich bei einer pneumatisch unterstützten hydraulischen Ansteuerung
ein unterschiedliches dynamisches Verhalten in Abhängigkeit
eines Füllgrades
des hydraulischen Druckspeichers, wodurch Steuerung und Regelung zusätzlich erschwert
wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein kostengünstiges
und zuverlässiges
Hydrauliksystem zum Schnellbefüllen
eines hydrodynamischen Retarders mit kurzer und reproduzierbarer
Wiederansprechzeit zu schaffen.
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Die Lösung erfolgt mit einem Hydrauliksystem
zum Ansteuern, Regeln und Befüllen
eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Gemäß der Erfindung weist ein Hydrauliksystem
zum Ansteuern, Regeln und Befüllen
eines hydrodynamischen Retarders einen zwischen einem Rotor und
einem Stator ausgebildeten Retarderraum auf, dessen Befüllungszeit
in Abhängig keit
einer mit dem Retarderraum in Verbindung stehenden hydraulischen Übersetzung
variierbar ist. Die hydraulische Übersetzung ist mit einem Kolben
mit einem ersten und einem zweiten Kolbenraum ausgebildet, wobei der
erste Kolbenraum als hydraulischer Speicher mit dem Retarderraum
verbunden ist. Ein zugehöriges Wiederbefüllventil
dient dazu, den Kolben in Abhängigkeit
vom Druck im Retarder zu steuern. Vorteilhaft ergibt sich mit dem
Hydrauliksystem gemäß der Erfindung,
dass der hydraulische Speicher gefüllt werden kann während des
Betriebs des Retarders, wobei durch die gewählten hydraulischen Schaltungen keine
zusätzlichen
Ventile erforderlich werden und die Wiederansprechzeit des Retarders
im wesentlichen gleich der Erstansprechzeit ist. Vorteilhaft ergibt sich
mit dem Hydrauliksystem gemäß der Erfindung auch,
dass sich die Ansteuerung nicht auf die Auslegung von Hauptdrucks
und/oder Pumpenförderung auswirkt,
wohingegen bei einem Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines
hydrodynamischen Retarders mit zwischen einem Rotor und einem Stator
ausgebildeten Retarderraum zur Schnellbefüllung des Retarders ein elektropneumatisch
betätigter Öl-/Luftspeicher
verwendet wird, der zur Ansteuerung externe Verkabelung zur Strom- bzw.
Druckluftzufuhr und ein elektropneumatisches Ventil benötigt, wodurch
das System teuer und störanfällig wird.
Dieses elektropneumatische Ventil wird bei Retarderbetätigung eingeschaltet
und muß bis zum
Ausschalten betätigt
bleiben, da sonst der Druck im Retarderraum zusammenbrechen könnte, so
daß nach
der Abschaltung des Retarders erst der Füllprozeß des Speichers wieder beginnen
kann, wodurch schlechte Wiederansprechzeiten des Retarders bedingt
werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung befindet sich ein Wiederbefüllventil zwischen einem ersten Kolbenraum
und einen Retarderraum. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen zweiten Kolbenraum
mit einem Hauptdruck zu beaufschlagen. Während des Retarderbetriebs
kann der Speicher direkt durch den Hauptdruck wieder befüllt werden.
Der Speicher ist somit vom Retarder getrennt, wodurch jegliche Wechselwirkungen
mit dem Retarder vermieden werden können. Das für die Regelung des Retarders
verwendete Retarder-Regel-Ventil kann gezielt auf die geringeren
Durchflüsse ausgelegt
und somit eine bessere Auflösung
bzw. eine genauere Regelungsmöglichkeit
erreicht werden, da der Retarder über das Wiederbefüllventil
befüllt
wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung ist zur Vereinfachung der hydraulischen
Steuerung das Wiederbefüllventil
zwischen den zweiten Kolbenraum und den Retarderraum geschaltet.
Die Dichtungen müssen
dann am hydraulischen Speicher nicht gegen den druckfreien Rücklauf zum Ölsumpf abdichten,
da am Speicher nicht ständig
ein Hauptdruck ansteht. Der Speicher wird im Fahrbetrieb durch den
Schmierdruck befüllt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung ist das Wiederbefüllventil zwischen den zweiten
Kolbenraum und den Retarderraum als Regelventil ausgeführt, so
dass der zweite Kolbenraum befüllt
bleibt, was zu einer kürzeren
Reaktionszeit des Speichers und somit zu einem schnelleren Ansprechen
des Retarders führt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung ist mit einem Wiederbefüllventil
zwischen dem zweiten Kolbenraum und dem Retarderraum der hydraulische
Speicher mit dem Kühlerkreislauf
verbunden und so durch den Schmierdruck die Wiederbefüllung des
hydraulischen Speichers bei ausgeschaltetem Retarder sichergestellt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
dargestellt.
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Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Hydrauliksystems gemäß der Erfindung;
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2 ein
Blockschaltbild eines weiteren Hydrauliksystems gemäß der Erfindung
und
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3 ein
Blockschaltbild eines weiteren Hydrauliksystems gemäß der Erfindung.
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1:
Ein Hydrauliksystem 1 zum Ansteuern und Regeln eines hydrodynamischen
Retarders 2 weist eine Pumpe 3 zur Bereitstellung
eines Hauptdrucks 2. Priorität, ein Retarder-Regel-Ventil 4 und ein Ölreservoir 5 auf.
Eine Leitung 6 ist an einen Kreislauf 7 mit Kühler 8 angeschlossen,
der einen Rotor 9 mit einem Stator 10 eines Retarderraums 11 verbindet.
Das Retarder-Regel-Ventil 4 ist von einer Feder 12 und
einer Druckleitung 13 mit einem Druck P Ret Vorsteuer geregelt.
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Von Kreislauf 7 zweigt eine
Steuerleitung 14 ab zu einem Wiederbefüllventil 15. Ein Kolben 16 mit einem
ersten größeren Kolbenraum 17 ist über eine Verbindungsleitung 18 an
das Wiederbefüllventil 15 angeschlossen.
Ein zweiter Kolbenraum 19 wird von einer Pumpe 20 mit
Druck beaufschlagt. Die ersten und zweiten Kolbenräume sind
abgedich tet (nicht dargestellt) gegen eine Rücklaufleitung 21 zum Ölreservoir 5.
Das Wiederbefüllventil 15 ist
von einer Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und
der Druckleitung 13 mit einem Druck P Ret Vorsteuer beaufschlagt.
Eine Druckquelle 23 schließt über eine Blende 24 an
das Wiederbefüllventil 15 an.
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Verfahren zum Betrieb
des Hydrauliksystems 1:
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Der Retarderraum 11 des
hydrodynamischen Retarders 2 wird über einen nicht dargestellten Speicher
gefüllt.
Ist der Retarder 2 nicht betätigt, wird das Wiederbefüllventil 15 von
der Feder 22 in der gezeigten Stellung gehalten, in dem
Druckquelle 23 über
Verbindungsleitung 18 mit dem ersten größeren Kolbenraum 17 von
Kolben 16 verbunden ist.
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Im Betrieb wird zum Wiederbefüllen des
Retarderraums 11 des Retarders 2 das Wiederbefüllventil 15 auf
geschaltet, so dass der vom zweiten Kolbenraum 19 mit Druck
aus der Pumpe 20 beaufschlagte Kolben 16 aus dem
ersten größeren Kolbenraum 17 über die
Verbindungsleitung 18 einen hohen Volumenstrom über Kreislauf 7 in
den Retarderraum 11 fördert.
Ist im Retarderraum 11 ausreichend Druck aufgebaut, wird
mit diesem Druck des Retarders 2 über Steuerleitung 14 das
geöffnete
Wiederbefüllventil 15 wieder
in die gezeigte Stellung geschaltet, so dass der erste größere Kolbenraum 17 von
der Druckquelle 23 über
das Wiederbefüllventil 15 wieder gefüllt wird.
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2:
Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 bezeichnet. Ein weiteres
Hydrauliksystem 1 zum Ansteuern und Regeln des hydrodynamischen
Retarders 2 weist die Pumpe 3 zur Bereitstellung
eines Drucks 2. Priorität, das
Retarder-Regel-Ventil 4 und Ölreservoir 5 auf.
Die Leitung 6 ist an Kreislauf 7 mit Kühler 8 angeschlossen, der
den Rotor 9 mit dem Stator 10 des Retarderraums 11 verbindet.
Das Retarder-Regel-Ventil 4 ist von der Feder 12 und
der Druckleitung 13 mit dem Druck P Ret Vorsteuer geregelt.
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Von Kreislauf 7 zweigt über eine
Blende 25 die Steuerleitung 14 ab zur Steuerung
des Wiederbefüllventils 15 mit
dem Druck im Retarderraum 11. Kolben 16 ist mit
dem ersten größeren Kolbenraum 17 über die
Verbindungsleitung 18 an den Kreislauf 7 angeschlossen.
Der zweite Kolbenraum 19 wird in Abhängigkeit von der Stellung des
Wiederbefüllventils 15 von
der Pumpe 23 mit Druck beaufschlagt. Das Wiederbefüllventil 15 ist
von der Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und
der Druckleitung 13 mit dem Druck P Ret Vorsteuer geregelt.
Die Pumpe 23 und Rücklaufleitung 21 zum Ölreservoir 5 schließen sich
an das Wiederbefüllventil 15 an.
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Verfahren zum Betrieb
des weiteren Hydrauliksystems 1:
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Beim Einschalten wird zum Wiederbefüllen des
Retarderraums 11 des Retarders 2 das Wiederbefüllventil 15 durch
den Vorsteuerdruck auf geschaltet, so dass der zweite Kolbenraum 19 mit
Druck aus der Pumpe 23 beaufschlagt wird und Kolben 16 aus dem
ersten größeren Kolbenraum 17 über die
Verbindungsleitung 18 einen übersetzungsabhängigen Volumenstrom über Kreislauf 7 in
den Retarderraum 11 fördert.
Ist im Retarderraum 11 ausreichend Druck aufgebaut, wird
mit dem von der Blende 25 geminderten Druck des Retarders 2 über Steuerleitung 14 das
geöffnete
Wiederbefüllventil 15 wieder
zu geschaltet, so dass der erste größere Kolbenraum 17 von
der Pumpe 3 über
Kreislauf 7 und Verbindungsleitung 18 wieder gefüllt wird.
Bei diesem Nachregelvorgang fällt
der Druck im Retarderraum 11 des Retarders 2 wieder
ab, steuert das Wiederbefüllventil 15 sofort
wieder auf und füllt
den Retarderraum 11 auf den ausreichenden Druck aus dem
ersten größeren Kolbenraum 17.
Ist der Retarder 2 aus, erfolgt die Befüllung über den Kreislauf 7 durch
einen Schmierdruck.
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3:
Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 oder 2 bezeichnet. Ein weiteres Hydrauliksystem
1 zum Ansteuern und Regeln des hydrodynamischen Retarders 2 entspricht weitgehend
dem anhand 1 beschriebenen
Hydrauliksystem 1. Im zweiten Kolbenraum 19 befindet sich
zusätzlich
eine Feder 26, die den Kolben 16 gegen den Druck
im ersten Kolbenraum 17 abstützt. Der Druck im zweiten Kolbenraum 19 wird über eine Steuerleitung 27 mit
der Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und
der Druckleitung 13 mit dem Druck P Ret Vorsteuer zur Regelung
des Wiederbefüllventils 15 herangezogen,
so daß während der Rücklaufphase
des Kolbens 16 ein Regelprozess stattfinden kann und beim
Erreichen der Endlage das Wiederbefüllventil 15 sicher
in die Endlage „Speicher voll" geschaltet wird.
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- 1
- Hydrauliksystem 1
- 2
- hydrodynamischer
Retarder
- 3
- Pumpe
- 4
- Retarder-Regel-Ventil
- 5
- Ölreservoir
- 6
- Leitung
- 7
- Kreislauf
- 8
- Kühler
- 9
- Rotor
- 10
- Stator
- 11
- Retarderraum 11
- 12
- Feder
- 13
- Druckleitung
- 14
- Steuerleitung
- 15
- Wiederbefüllventil
- 16
- Kolben
- 17
- erster
Kolbenraum
- 18
- Verbindungsleitung
- 19
- zweiter
Kolbenraum
- 20
- Pumpe
- 21
- Rücklaufleitung
- 22
- Feder
- 23
- Pumpe
- 24
- Blende
- 25
- Blende
- 26
- Feder
- 27
- Steuerleitung