DE10353146A1 - Hydrodynamischer Retarder für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug mit einem Rotor und einem Stator weist einen Druckspeicher (3) für ein Arbeitsmedium auf, der im System eines Arbeitsmediums (1) eines Getriebes des Kraftfahrzeugs integriert ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff vom Anspruch 1 näher definierten Art.
• Neben den Betriebsbremsen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, die im Regelfall einem Verschleiß unterliegende Reibungsbremsen sind, werden zusätzliche verschleißfreie Verzögerungseinrichtungen in Form von Retardern und Motorbremsen verwendet, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit im Gefälle konstant halten sollen.
• Derartige verschleißfreie, zusätzliche Verzögerungseinrichtungen können in Form von Retardern und Motorbremsen verwendet werden. Zu den Retardern werden sowohl zusätzlich am Getriebe angeordnete hydrodynamische, hydrostatische und elektrodynamische Bremseinrichtungen gezählt sowie auch Systeme, die in Form eines "Intarders" innerhalb des Gehäuses des Getriebes vorgesehen sind.
• Aus der Praxis sind Automatgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzkraftwagen und Stadtbusse, bekannt, die einen Retarder aufweisen, welcher beispielsweise als Primärretarder zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist. Beim Primärretarder ist die Bremsleistung direkt von der beim Bremsen abgegebenen Motordrehzahl abhängig. Die Bremskraft verändert sich in dem eingeschalteten Gang, weshalb Primärretarder nur bei automatischen Lastschaltgetrieben mit dem Einschalten zur höchsten Wirkung gebracht werden können. Sekundärretarder liegen im Kraftfluß zwischen Getriebe und Antriebsachse, so dass ihre Bremsleistung unab hängig vom eingeschalteten Gang ist, und vielmehr von der gerade gefahrenen Geschwindigkeit und dem eingeschalteten Bremsmoment bestimmt wird. Das Bremsmoment kann alternativ hydrodynamisch oder elektrodynamisch bewirkt werden. Der hydrodynamische Retarder besteht aus zwei rotationssymmetrischen Schaufelrädern, von denen das eine (Rotor) mit einer sich drehenden Welle, das andere (Stator) fest mit einem Gehäuse des Retarders verbunden ist. Zum Bremsen wird dem Schaufelraum eine dosierbare Menge Arbeitsmedium zugeführt. Diese wird vom Rotor in Bewegung umgesetzt und strömt in die Kammern des Stators ein. Da der Stator fest steht, wird die kinetische Energie des Arbeitsmediums durch Reibung in Wärme umgewandelt. Dabei hängt die erzielte Bremswirkung von der Drehzahl der Welle und der zugeführten Menge Arbeitsmedium ab. Für die Steuerung hydrodynamischer Retarder können hydraulische, pneumatische oder kombinierte Systeme verwendet werden. Bedingt durch die konstruktiven Gegebenheiten des Retarders kann dieser bei relativ hohen Füllmengen nicht allein 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 nach dem Stand der Technik über ein zusätzliches System angesteuert wird.
• In der DE 101 45 281 A1 ist ein hydrodynamischer Retarder für ein Kraftfahrzeug beschrieben, der einen Rotor, einen Stator, einen Speicher für ein Arbeitsmedium, ein mit dem Speicher verbundenes Pneumatiksystem und ein mit dem Pneumatiksystem verbundenes Speicherladeventil beschreibt. Das Speicherladeventil wird hydraulisch angesteuert. Ein vorgeschaltetes 3/2-Wegeventil ermöglicht eine Befüllung des Speichers während des Retarderbetriebs.
• Die aus dem Stand der Technik bekannten hydrodynamischen Retarder weisen den Nachteil auf, dass zusätzliche Bauteile notwendig sind, die beispielsweise an der Peripherie eines Automatgetriebes angeordnet sind, um eine schnelle Befüllung des Druckspeichers zu gewährleisten. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Bauraumbedarf für das Gesamtsystem. Dies führt zu erhöhten Kosten bei gleichzeitig höherer Anfälligkeit des Gesamtsystems, da die an der Peripherie angeordneten Bauteile höheren Belastungen, beispielsweise durch Schmutz und Steinschlag, ausgesetzt sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Retarder für ein Kraftfahrzeug darzustellen, der keine zusätzlichen Bauteile benötigt, um eine Befüllung eines dem hydrodynamischen Retarder zugeordneten Druckspeichers zu gewährleisten, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit für das Gesamtsystem gewährleistet wird.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen hydrodynamischen Retarder für ein Kraftfahrzeug gelöst.
• Der dem hydrodynamischen Retarder zugeordnete Druckspeicher wird so im System eines Arbeitsmediums des Kraftfahrzeugs angeordnet, dass er mit Hilfe der bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Bauteile seine gesamte Funktionalität unter Ausnutzung der im Gesamtsystem verfügbaren Bauteile darstellen kann. Ein solcher passiver Druckspeicher, der keine zusätzliche Ansteuerung benötigt, kann beispielsweise im priorisierten Kreislauf des Arbeitsmediums im Versorgungsdruckbereich vor einem Retarderregelventil angeordnet werden. Die Befüllung des Druckspeichers erfolgt dann mit dem Versorgungsdruck des Retarderregelventils durch eine Getriebepumpe. Bei der Befüllung des Retarders wird der Druckspeicher über ein Rückschlagentil und das Retarderregelventil in den Kreislauf des Retarders entleert. Um Druckeinbrüche des Versorgungsdrucks des Retarderregelventils zu vermeiden, wird der Druckspeicher mittels einer integrierten Blende wiederbefüllt.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung des Druckspeichers im Schmierkreis des Systems des Arbeitsmediums.
• Die Befüllung des Druckspeichers während des Betriebs erfolgt hierbei durch den Schmierdruck über die Getriebepumpe. Mit der Zuschaltung des Retarders entleert sich der Druckspeicher über ein Rückschlagventil direkt in den Kreislauf des Retarders.
• Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Druckspeicher mittels einer integrierten Blende wiederbefüllt, um Druckeinbrüche des Versorgungsdrucks des Retarderregelventils zu vermeiden. Bei Verwendung eines Federspeichers als passiver Druckspeicher kann zusätzlich auf eine externe Energiezuführung, beispielsweise eine pneumatische und/oder hydraulische Speicherbetätigung, verzichtet werden.
• Die erfindungsgemäße Lösung kann sowohl für Primär- als auch für Sekundärretarder verwendet werden.
• Die einzige Figur zeigt zwei mögliche erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele anhand eines Systems 1 eines Arbeitsmediums eines nicht dargestellten Automatgetriebes mit einem Retarder 2.
• Ein passiver Druckspeicher 3 ist in einem Kreislauf 7 des Arbeitsmediums im Versorgungsdruckbereich vor einem Retarderregelventil 4 angeordnet. Die Befüllung des Druckspeichers 3 erfolgt mit dem Versorgungsdruck des Retarderregelventils 4 durch eine Getriebepumpe 5. Bei der Befüllung des Retarders 2 entleert sich der Druckspeicher 3 über ein Rückschlagventil 6 und das Retarderregelventil 4 in den Kreislauf 7 des Arbeitsmediums des Retarders 2. Zur Vermeidung von Druckeinbrüchen des Versorgungsdrucks für das Retarderregelventil 4 erfolgt die Wiederbefüllung mittels einer Zuführblende 8.
• Alternativ ist in der Figur die Möglichkeit dargestellt, den passiven Druckspeicher 3 in einem Kreislauf 9 des Systems 1 eines Arbeitsmediums anzuordnen. Dort erfolgt die Befüllung des Druckspeichers 3 durch die Getriebepumpe 5 mit Schmierdruck. Wird der Retarder 2 zugeschaltet, entleert sich der Druckspeicher 3 über ein Rückschlagventil 10 direkt in den Kreislauf 7 des Arbeitsmediums des Retarders 2.
• Auch bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Wiederbefüllung mittels einer Zuführblende 11 zur Vermeidung von Druckeinbrüchen des Versorgungsdrucks für das Retarderregelventil 4.
• Das System eines Arbeitsmediums 1 weist einen Kreislauf 7 und einen Kreislauf 9 auf, die über ein Umschaltventil 12 miteinander verbunden sind.
• Im Kreislauf 9 ist ein Wärmetauscher 13 integriert. Das von einem Wandler 14 kommende Arbeitsmedium kann direkt einer Schmierung 15 oder dem Kreislauf 9 zugeführt werden.

1

System (eines Arbeitsmediums)

2

Retarder

3

Druckspeicher

4

Retarderregelventil

5

Getriebepumpe

6

Rückschlagventil

7

Kreislauf (eines Arbeitsmediums)

8

Zuführblende

9

Kreislauf (eines Arbeitsmediums)

10

Rückschlagventil

11

Zuführblende

12

Umschaltventil

13

Wärmetauscher

14

Wandler

15

Schmierung

Claims (6)

1. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug mit einem Rotor, einem Stator und einem Druckspeicher (3) für ein Arbeitsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (3) im System eines Arbeitsmediums (1) eines Getriebes des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
2. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (3) im Kreislauf eines Arbeitsmediums (7) im Versorgungsdruckbereich vor einem Retarderregelventil (4) angeordnet ist.
3. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Druckspeichers (3) mit Versorgungsdruck des Retarderregelventils (4) durch eine Getriebepumpe (5) erfolgt.
4. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Druckspeichers (3) während des Betriebs mit Schmierdruck über die Getriebepumpe (5) erfolgt.
5. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Automatgetriebe ist.
6. Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiespeichermedium im Druckspeicher (3) eine Feder, beispielsweise Schraubenfeder, Tellerfeder oder Membranfeder, verwendet wird.