DE19609150A1 - Antriebseinheit mit einem Motor und einem Retarder - Google Patents
Antriebseinheit mit einem Motor und einem RetarderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem Motor, einem Retarder
und einer Pumpe. Eine solche Antriebseinheit ist aus DE 37 13 580 C1
bekannt geworden (Dokument 1).
Bei dieser bekannten Antriebseinheit dient der Retarder dazu, im
Kühlmittelkreislauf das Kühlmittel der Fahrzeug-Kühlanlage sowohl im
normalen Traktionsbetrieb als auch im Dauerbremsbetrieb umzuwälzen
("Wasserpumpen-Retarder"). Dabei wird dieser Retarder durch eine geeignete
Ventilanordnung derart gesteuert, daß er im Bedarfsfalle auch Bremsarbeit
leisten kann. Bei der Funktion "Pumpen" soll die Leistungsaufnahme möglichst
gering sein, während sie bei der Funktion "Bremsen" möglichst hoch sein soll.
Die technischen Anforderungen sind somit sehr gegensätzlich. Dies führt
dazu, daß die Funktion "Pumpen" nicht effektiv genug arbeitet, weil nämlich
hierbei zu viel Leistung aufgenommen wird.
Trennt man hingegen die beiden Funktionen baulich, indem man außer dem
Retarder eine separate Pumpe vorsieht, so lassen sich zwar Retarder und
Pumpe derart auslegen, daß die Funktionen optimal erfüllt werden. Jedoch
hat ein solches System einen hohen Raumbedarf. Dies ist nachteilig, da der
Raum in Fahrzeugen gerade an der betreffenden Stelle sehr beengt ist.
Der Vollständigkeit halber sollen noch die folgenden Dokumente erwähnt
werden:
Der aus der US-PS 3 720 372 (Dokument 2) bekannte Retarder ist mit dem Antriebsmotor integriert, dauernd mit der Kurbelwelle verbunden und stets vom Kühlmittel der Kühleinrichtung durchströmt. Dabei dient der Rotor des Retarders als Umwälzpumpe anstelle einer gesonderten Kühlmittelpumpe. Der Zweck dieser Einrichtung besteht darin, mittels des Retarders das Kühlmittel aufzuheizen, um den Fahrgast-Innenraum zu erwärmen. Diesem Zweck dient auch eine am Retarder angeordnete Steuereinrichtung, die lediglich die Verteilung des Kühlmittels in Abhängigkeit von dessen Temperatur in einer Bypaß-Leitung durch den Kühler leitet.
Der aus der US-PS 3 720 372 (Dokument 2) bekannte Retarder ist mit dem Antriebsmotor integriert, dauernd mit der Kurbelwelle verbunden und stets vom Kühlmittel der Kühleinrichtung durchströmt. Dabei dient der Rotor des Retarders als Umwälzpumpe anstelle einer gesonderten Kühlmittelpumpe. Der Zweck dieser Einrichtung besteht darin, mittels des Retarders das Kühlmittel aufzuheizen, um den Fahrgast-Innenraum zu erwärmen. Diesem Zweck dient auch eine am Retarder angeordnete Steuereinrichtung, die lediglich die Verteilung des Kühlmittels in Abhängigkeit von dessen Temperatur in einer Bypaß-Leitung durch den Kühler leitet.
Aus der DE-PS 33 01 560 (Dokument 3) ist ferner ein Retarder bekannt, der
über eine schaltbare Kupplung mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors und
den Treibrädern des Fahrzeuges verbunden ist. Die Aufgabe des Retarders ist
jedoch nicht die Aufnahme und Umsetzung hoher kinetischer Bremsenergie
des Fahrzeuges in Wärme. Der Retarder wird ausschließlich als Heizgerät
betrieben, wobei die Heizleistung unter Berücksichtigung einer zur Verfügung
stehenden Antriebsleistung gesteuert werden soll. Das Kühlmittel des Motors
ist gleichzeitig die Betriebsflüssigkeit des Retarders.
Ein aus der DE-AS 19 46 167 (US-PS 3 650 358) bekannter Retarder ist direkt
mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden, deren
Kühlmittel auch als Betriebsflüssigkeit für den Retarder dient. Der Vorteil
dieser Betriebsweise liegt darin, daß die anfallende Wärme unmittelbar in dem
dem Kühler zugeleiteten Kühlmittel entwickelt wird und ein Wärmetauscher
zwischen zwei Flüssigkeiten entbehrlich ist.
EP 95 113 594 beschreibt eine Antriebseinheit mit einem Motor und einem
hydrodynamischen Retarder. Dabei ist zum Fördern des Kühlmittels ein
Pumpenlaufrad vorgesehen, das axial zum Rotorschaufelrad des Retarders
angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der eingangs
beschriebenen Art derart zu gestalten, daß bei allen Betriebszuständen ein
optimales Betreiben dieser Antriebsanlage möglich ist. Insbesondere sollen
die Verlustleistungen reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfinder haben in geschickter Weise aus den bekannten Bauteilen unter
Verwendung eines Ventiles zwei Kreisläufe hergestellt, die mit Hilfe des
genannten Ventiles wahlweise mit Arbeitsmedium beschickt werden können.
Die beiden Kreisläufe lassen sich stets in optimaler Weise betreiben, sowohl
im Bremsbetrieb, als auch im Nicht-Brems-Betrieb. Die Strömungswiderstände
lassen sich derart gestalten, daß die Durchsätze in den beiden Kreisläufen
weitgehend einander angepaßt werden. Der Durchsatz durch den einen
Kreislauf ist daher im wesentlichen gleich jenem des anderen Kreislaufes.
Dabei werden gerade solche Abweichungen der Durchsätze der beiden
Kreisläufe zugelassen, wie dies im Hinblick auf eine optimale Kühlung sowie
im Hinblick auf die Festigkeit der Bauteile noch akzeptabel ist.
Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß das Arbeitsmedium beim Nicht-
Brems-Betrieb weitgehend verlustarm umläuft.
Durch Umschalten vom Pumpbetrieb auf Bremsbetrieb wird das
hydrodynamische Energiepotential der Pumpe zum Aktivieren des Retarders
ohne Veränderung der hydrodynamischen Verhältnisse der Pumpe genutzt.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Darin ist schematisch eine Antriebseinheit dargestellt, die wie folgt aufgebaut
ist:
Ein Kühlkreislauf weist eine Pumpe 1.0 auf. Der Pumpe ist - in Fließrichtung des Arbeitsmediums - ein Ventil 2.0 nachgeschaltet, hier als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt. Die Einheit umfaßt ferner einen hydrodynamischen Retarder 3.0, einen Motor 4.0 sowie einen Kühler 5.0.
Ein Kühlkreislauf weist eine Pumpe 1.0 auf. Der Pumpe ist - in Fließrichtung des Arbeitsmediums - ein Ventil 2.0 nachgeschaltet, hier als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt. Die Einheit umfaßt ferner einen hydrodynamischen Retarder 3.0, einen Motor 4.0 sowie einen Kühler 5.0.
Die einzelnen Aggregate sind durch die folgenden Leitungen miteinander
verbunden:
Eine Leitung 1.1 verbindet die Pumpe 1.0 mit dem Ventil 2.0. Eine Leitung 2.1 sowie eine Leitung 4.2 stellen eine Verbindung zwischen Ventil 2.0 und Motor 4.0 her. Eine weitere Leitung 2.2 verbindet das Ventil 2.0 mit dem Retarder 3.0.
Eine Leitung 1.1 verbindet die Pumpe 1.0 mit dem Ventil 2.0. Eine Leitung 2.1 sowie eine Leitung 4.2 stellen eine Verbindung zwischen Ventil 2.0 und Motor 4.0 her. Eine weitere Leitung 2.2 verbindet das Ventil 2.0 mit dem Retarder 3.0.
Eine Leitung 3.1 sowie die Leitung 4.2 verbinden Retarder 3.0 mit dem Motor
4.0. Eine Leitung 4.1 verbindet den Motor 4.0 mit dem Kühler 5.0. Kühler 5.0
ist mittels einer Leitung 5.1 mit der Pumpe 1.0 verbunden.
Durch das Ventil 2.0 ist es möglich, das Arbeitsmedium wahlweise einen von
zwei Kreisläufen durchströmen zu lassen.
Der erste Kreislauf - im folgenden "Kühlkreislauf" genannt - ist gebildet aus den
folgenden Elementen: Pumpe 1.0, Ventil 2.0, Motor 4.0, Kühler 5.0 sowie die
zwischen diesen Aggregaten befindlichen Leitungsabschnitten. Dieser
Kreislauf wird beim Nicht-Brems-Betrieb benutzt. Dabei dient das
Arbeitsmedium einzig und allein als Kühlmedium.
Der zweite Kreislauf - im folgenden "kombinierter Kühl- und Bremskreislauf"
genannt - ist aus den folgenden Aggregaten gebildet: Pumpe 1.0, Ventil 2.0,
Retarder 3.0, Motor 4.0, Kühler 5.0 sowie aus den zugehörenden
Leitungsabschnitten.
Dieser Kreislauf wird beim Bremsbetrieb benutzt. Das Arbeitsmedium führt
dabei die beiden Funktionen des Bremsens und des Kühlens aus.
Die genannten Aggregate mit den zugehörenden Leitungsabschnitten bilden
Strömungswiderstände. Die Differenz der Summe dieser
Strömungswiderstände des einen und des anderen Kreislaufes soll eine
geringe sein. Sie soll derart bemessen werden, wie dies im Hinblick auf die
bestmögliche Kühlung sowie im Hinblick auf die Festigkeit der einzelnen
Bauteile optimal ist.
Die Differenz der kummulierten Widerstände der beiden Kreisläufe läßt sich
beispielsweise wie folgt minimieren:
Es können konstruktive Maßnahmen in Ventil 2.0 getroffen werden oder innerhalb des Ventils 2.0 in dessen Leitung 2.0.2.
Es können konstruktive Maßnahmen in Ventil 2.0 getroffen werden oder innerhalb des Ventils 2.0 in dessen Leitung 2.0.2.
Auch können die Leitungen 2.2 und 3.0.1 zur Beeinflussung des
Widerstandes herangezogen werden, beispielsweise durch Einbau
entsprechender Drosseln.
Kombinationen sind ebenfalls möglich. Ferner sind Maßnahmen denkbar,
durch die Ventil 2.0 umgangen werden kann, beispielsweise mittels einer
geschalteten Bypassleitung von Pumpe 1.0 zu Leitung 3.0. 1 im Retarder.
Claims (7)
1. Antriebseinheit mit den folgenden Merkmalen:
- 1. 1 ein Motor und ein Getriebe;
- 1.2 ein hydrodynamischer Retarder;
- 1.3 eine Pumpe;
- 1.4 ein Ventil, das der Pumpe in Strömungsrichtung nachgeordnet ist, und mit dessen Hilfe das Arbeitsmedium wahlweise im reinen Kühlkreislauf oder im kombinierten Kühl- und Bremskreislauf geführt wird.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Vorkehrungen getroffen sind, um die Differenz der Durchsätze zwischen
den beiden Kreisläufen im Hinblick auf eine optimale Kühlung sowie
auf die Festigkeit der Bauteile minimiert werden.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil ganz oder teilweise in eine der Antriebskomponenten (Motor,
Retarder, Pumpe) integriert ist.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Retarder an einer Antriebskomponente
(Motor, Getriebe, Kupplung, Rad oder dergleichen) angeordnet oder in
diese integriert ist.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß Pumpe und Retarder zu einem einzigen Bauteil
integriert sind.
6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß Pumpe und Retarder als einziges Bauteil an einer
Antriebskomponente (Motor, Getriebe, Kupplung, Rad o. dgl.)
angeordnet oder in diese integriert sind.
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventil als 3/2-Wegeventil oder als zwei
separate Ventile ausgeführt ist.
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EP97914194A EP0885351B1 (de) | 1996-03-08 | 1997-03-06 | Antriebseinheit mit einem motor und einem retarder |
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