DE19816101C2 - Hydraulischer Retarder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen, eine Umlaufverdrängerpumpe aufweisenden Retarder, bevorzugt zum Einsatz als Zusatzbremseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, wie LKW, PKW oder dergleichen, mit einem Stator und einem in dem Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor mit dem zu bremsenden Aggregat, wie Antriebsstrang, Getriebe- oder Motorwelle oder dergleichen gekoppelt und der Umlaufverdrängerpumpe druckseitig ein gesteuertes oder geregeltes Druckventil zugeordnet ist.

Im allgemeinen basieren Retarder auf dem Prinzip der Wirbelstrombremsung des Rotors, welcher zwischen den Magnetspulen eines Stators drehbar gelagert ist. Derartige Retarder sind beispielsweise in der DE 39 08 234 A1 beschrieben. Diese bekannten Retarder haben sich in der Praxis recht gut bewährt. Allerdings sind die bekannten, auf dem Prinzip der Wirbelstrombremsung basierenden Retarder auch bezüglich des Aufbaus und der Steuerung der Retarderbremsleistung recht aufwendig.

Aus der DE 36 21 290 A1 ist bereits eine Radbremse zum Abbremsen von Rädern bei Land-, Luft- und Raumfahrzeugen bekannt. Diese Radbremse besteht aus einem Flüssigkeitskreislauf, bei dem durch das umlaufende Rad eine Verdrängungspumpe betrieben wird, die eine Flüssigkeit über ein Drosselventil in einen Vorratsbehälter und aus diesem dann zurück zur Verdrängungspumpe fördert. Über das Drosselventil, das vorzugsweise von einer Anti-Blockiereinrichtung gesteuert wird, ist der Bremsdruck einstellbar. Der Vorratsbehälter ist mit einem Überdruckventil versehen, das sich bei verschieden einstellbaren Drücken öffnet. Die Verdrängungspumpe kann als Zahnradpumpe oder als Pumpe nach dem Eaton-Prinzip beziehungsweise als Zahnradsichelpumpe ausgebildet sein.

Aus der DE 39 07 053 A1 ist des weiteren eine ölhydraulische Dauerbremse zum Abbremsen von Fahrzeugen bekannt, bei der das Abbremsen nicht mehr durch Reibung zwischen den Bremsbelägen und den Bremstrommeln erfolgt, sondern durch Drosseln eines Ölstroms, der durch Drehung der Räder in jeder Radnabe des Fahrzeuges durch den Einbau einer Mehrfachpumpe erzeugt wird. Die Sechsfachpumpe besteht aus einem innenverzahnten Zahnkranz und sechs Gegenrädern. Der Zahnkranz ist spielfrei auf und die Gegenräder sind spielfrei in dem Pumpenträger drehbar gelagert. Der Pumpenträger ist mit Schrauben fest mit dem Achsschenkel verbunden und gegen Verdrehen gesichert. Der Zahnkranz und die Gegenräder werden durch den Pumpendeckel im Pumpenträger gehalten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Retarder der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein einfacher konstruktiver Aufbau sowie eine schnelle und kostengünstige Montage gewährleistet sind, wobei von dem Retarder ein möglichst kontinuierliches Bremsmoment erzeugt und Leistungsverluste weitestgehend reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem Retarder mit den eingangs genannten Merkmalen im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Umlaufverdrängerpumpe als Sperrschieberpumpe ausgebildet ist und n Pumpenkammern mit n = 2, 3, 4 aufweist.

Der Retarder wird somit durch eine hydraulische Umlaufverdrängerpumpe gebildet, bei der der Rotor mit dem Antriebsstrang oder dergleichen des zu bremsenden Aggregates gekoppelt ist. Die von der hydraulischen Pumpe abzugebende Leistung beziehungsweise die Bremskraft oder das Bremsmoment werden durch die jeweilige Einstellung des gesteuerten oder geregelten Druckventils bestimmt. Letztendlich wird bei diesem Retarder das Bremsmoment durch die der Umlaufverdrängerpumpe abgeforderte Leistung bestimmt. Diese Leistung hängt wiederum ab von der Einstellung des gesteuerten oder geregelten Druckventils. Die bei der Abbremsung des Rotors freiwerdende Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, welche zu einer Temperaturerhöhung des Fluids führt. Durch diesen Aufbau des erfindungsgemäßen Retarders kann auf den Einsatz von magnetfelderzeugenden Elementen, wie Spulen oder dergleichen, sowie der dazugehörigen Steuer- oder Regel-Leistungselektronik gänzlich verzichtet werden. Auch ist der erfindungsgemäße Retarder einfach und kompakt aufgebaut und leicht, beispielsweise in das Fahrzeug einbaubar oder nachrüstbar. Insoweit findet der Retarder insbesondere als Zusatzbremseinrichtung, beispielsweise in Lastkraftwagen, schwereren Industriefahrzeugen oder dergleichen Einsatz. Dadurch, daß die Umlaufverdrängerpumpe als Sperrschieberpumpe ausgebildet ist, wird ein Retarder mit einfachem Aufbau angegeben, der auch schnell und kostengünstig montierbar ist. Durch die Maßnahme, daß die Sperrschieberpumpe wenigstens zwei Pumpkammern aufweist, wird für eine äußerst kontinuierliche Leistung beziehungsweise ein kontinuierliches Bremsmoment über eine 360°-Drehung des Rotors gesorgt. Diese kontinuierliche Leistungsabgabe der Sperrschieberpumpe kann dadurch noch weiter verbessert werden, daß mehr als zwei Pumpkammern mit der entsprechenden Anzahl von Rotorabschnitten vorgesehen sind. Es versteht sich, daß die einzelnen Pumpkammern durch Trennwände oder dergleichen voneinander abgeteilt sind. Weiterhin bietet die Ausbildung der Umlaufverdrängerpumpe als Sperrschieberpumpe den Vorteil, daß die Sperrschieber selbstgesteuert verfahrbar sind, so daß sich in einer Öffnungsstellung der Sperrschieber der Rotor praktisch widerstandsfrei in dem Stator drehen kann und damit so daß keinerlei Verluste beziehungsweise Bremsmomente auftreten. Wird beispielsweise die Bremswirkung des Retarders nicht mehr benötigt, können die Sperrschieber aus der Sperrposition in die Öffnungsposition verfahren und somit das Bremsmoment schlagartig von einem vorgegebenen Wert auf den Wert 0 herabgesetzt werden. Umgekehrt kann natürlich auch durch Verfahren der Sperrschieber aus der Öffnungsposition in die Sperrposition Bremsmomente praktisch schlagartig aufgebaut werden.

Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Stator eine im wesentlichen kreiszylindrische Innenwandung und der Rotor wenigstens eine elliptische, ovale oder sonstige unrunde Außenwandung mit insbesondere 180°- Drehsymmetrie auf.

Von Vorteil ist nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Innendurchmesser der Innenwandung im wesentlichen einer großen Halbachse oder dem maximalen Durchmesser der Außenwandung angepaßt.

Weiterhin bietet es sich an, daß jeder Pumpkammer ein Rotorabschnitt mit jeweils insbesondere elliptischer oder dergleichen Außenwandung mit insbesondere 180°-Drehsymmetrie zugeordnet ist, wobei die großen Halbachsen beziehungsweise die Maximaldurchmesser der Rotorabschnitte um 180°/n versetzt zueinander angeordnet sind.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Maßnahme, daß die Sperrschieberpumpe als Doppelkammerpumpe ausgebildet ist. Hierdurch wird ein recht einfacher mechanischer Aufbau gewährleistet, wobei die Leistungsabgabe der Sperrschieberpumpe beziehungsweise das von der Sperrschieberpumpe erzeugte Bremsmoment recht gleichmäßig beziehungsweise kontinuierlich ist.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind jeder Pumpkammer zwei Sperrschieber zugeordnet, die in dem Stator radial verschiebbar gelagert und pro Pumpkammer im wesentlichen diametral zueinander angeordnet sind. Aufgrund dieser Maßnahme werden pro Pumpkammer jeweils zwei Druckkammer- und zwei Saugkammerbereiche gebildet, wodurch die Leistungsfähigkeit der Sperrschieberpumpe verbessert ist.

Die Sperrschieber sind mit einer nach außen gerichteten, entgegen der Richtung der Rotorachse wirkenden Vorspannung, beispielsweise durch eine Druckfeder oder dergleichen, beaufschlagt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß die Sperrschieber aufgrund der Wirkung der zugeordneten Druckfedern zunächst in einer Öffnungsposition positioniert sind, in der der Druckkammerbereich mit dem Saugkammerbereich verbunden ist.

Als äußerst vorteilhafte eigenständige Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Sperrschieber mittels einer Steuervorrichtung aus der Sperrposition in eine Öffnungsposition und umgekehrt verfahrbar sind. Somit ist es möglich, daß das Bremsmoment des Retarders durch Verfahren der Sperrschieber aus der Sperrposition in eine Öffnungsposition schlagartig auf null herabgesetzt werden kann. Werden vornehmlich die Sperrschieber von der Anlagestellung an dem Rotor beziehungsweise den Rotorabschnitten radial nach außen in die Öffnungsposition verfahren, sind die Druckkammerbereiche mit den entsprechenden Saugkammerbereichen direkt verbunden, so daß die momentane Einstellung des Druckventils für das Bremsmoment des Retarders keine Rolle spielt. In diesem Fall dreht sich der Rotor der Sperrschieberpumpe praktisch widerstandsfrei in dem Stator, so daß von dem Retarder kein Bremsmoment auf das entsprechende Aggregat ausgeübt wird. Im Prinzip ist das Verfahren der Sperrschieber in die Öffnungsposition einem völligen Öffnen des Druckventils gleichzusetzen, wobei bei einem völlig geöffneten Druckventil und in der Sperrposition befindlichen Sperrschiebern der Retarder aufgrund der durch die Kanäle beziehungsweise Leitungen und dergleichen bedingten Strömungswiderstände dauerhaft ein geringes Bremsmoment auf das betreffende Aggregat ausübt. Diese Leistungsverluste können durch Verfahren der Sperrschieber in die Öffnungsposition ausgeschlossen werden. Darüber hinaus läßt sich die Bremswirkung des Retarders durch Verfahren der Sperrschieber in die Öffnungsposition sehr abrupt abschalten, während ein Öffnen des Druckventils zu einem zeitlich verlangsamten Abbau der Bremsleistung führt.

Von Vorteil sind jeder Pumpkammer zwei Sperrschieber zugeordnet, wodurch in jeder Pumpkammer wenigstens zwei Druckkammer- und zwei Saugkammerbereiche gebildet werden.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind alle Druckkammerbereiche über Bohrungen im Stator und angeschlossene Fluidkanäle oder -leitungen zumindest mittelbar an den Einlaß des Druckventils angeschlossen.

Weiterhin sind auch alle Saugkammerbereiche über Bohrungen im Stator und angeschlossene Fluidkanäle oder -leitungen zumindest mittelbar an den Auslaß des Druckventils angeschlossen.

Von besonderem Vorteil sind in den Fluidkreislauf zwischen Druckkammerbereich und Saugkammerbereich ein Wärmetauscher und/oder ein Fluidreservoir und/oder ein Fluidfilter geschaltet. Der Wärmetauscher dient zur Abfuhr der Wärmeenergie, die aufgrund des von dem Retarder abgegebenen Bremsmoments zu einer Erwärmung des Fluids im Fluidkreislauf führt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist der Wärmetauscher an einen Kühlkreislauf angeschlossen, wobei dieser Kühlkreislauf insbesondere Bestandteil der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges ist.

Die Steuervorrichtung für die Sperrschieber wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels eines Magnetventils, beispielsweise über Druckluft betätigt.

Das Druckventil selbst ist bevorzugt als elektromagnetisch gesteuertes Druckregelventil ausgebildet.

Der Retarder weist eine elektronische Steuerung zur Steuerung oder Regelung der Bremsleistung auf, der als Eingangsgröße eine oder mehrere der Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit, Druck des Pumpfluids, Temperatur des Pumpfluids, manuelles Start/Stopp-Signal oder manuelle beziehungsweise programmierte Bremsleistungsvorwahl zugeführt werden.

Dabei werden die Ausgangsgrößen der Steuerung zur Steuerung oder Regelung des Druckventils und/oder zur Betätigung der Steuervorrichtung der Sperrschieber oder dergleichen herangezogen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Retarders in prinzipieller Darstellung, teilweise geschnitten,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Retarder in Richtung der Rotorachse zur Erläuterung der Ausgestaltung und Anordnung der Rotorabschnitte,

Fig. 3 einen Ausschnitt des Retarders in Schnittdarstellung im Bereich eines Sperrschiebers zur Erläuterung der Lage der Druckkammer- und Saugkammerbereiche,

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Gesamtansicht des Retarder mit zugeordnetem Fluidkreislauf und Zusatzkomponeten und

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Steuerung des erfindungsgemäßen Retarders mit verschiedenen Eingangs- und Ausgangsgrößen:

Der in den Figuren dargestellte Retarder 10 kommt bevorzugt als Zusatzbremseinrichtung bei Kraftfahrzeugen, wie Lkw, Pkw oder dergleichen zum Einsatz. Der. Retarder 10 weist einen Stator 12 und einen in dem Stator 12 drehbar gelagerten Rotor 14 auf, wobei der Rotor 14 mit den zu bremsenden Aggregaten 16, wie beispielsweise ein Antriebstrang, eine Kardanwelle oder sonstige Welle gekoppelt ist.

Der Retarder 10 ist als hydraulischer Retarder 10 mit einer Umlaufverdrängerpumpe 18 mit wenigstens einer Pumpenkammer 20, 22 ausgebildet. Der Umlaufverdrängerpumpe 18 ist druckseitig ein gesteuertes oder geregeltes Druckventil 24 zugeordnet. Die Umlaufverdrängerpumpe 18 kann eine Zahnradpumpe mit Innen- oder Außenverzahnung, Schraubenpumpe, Flügelpumpe, wie einhubig oder mehrhubige Treibschieberpumpe, bevorzugt auch eine Sperrschieberpumpe 26 sein.

Sofern die Umlaufverdrängerpumpe 18 als Sperrschieberpumpe 26 ausgebildet ist, weist der Stator 12 eine im wesentlichen kreiszylindrische Innenwandung 28 auf. Der Rotor 14 besitzt wenigstens eine elliptische, ovale oder sonstige unrunde Außenwandung 30, 32 mit insbesondere 180°-Drehsymmetrie. Der Innendurchmesser der Innenwandung 28 ist im wesentlichen identisch zu einer großen Halbachse oder dem Maximaldurchmesser der Außenwandung 30, 32.

Die Sperrschieberpumpe 26 weist zwei Pumpkammern 20, 22 auf, wobei jeder Pumpkammer 20, 22 ein Rotorabschnitt 34, 36 mit jeweils elliptischer Außenwandung 30, 32 und 180°- Drehsymmetrie zugeordnet ist.

Die großen Halbachsen beziehungsweise die Maximaldurchmesser der Rotorabschnitte 34, 36 sind um 90° versetzt zueinander angeordnet.

Jeder Pumpkammer 20, 22 sind zwei Sperrschieber 38, 40, 42, 44 zugeordnet, die in dem Gehäuse des Stators 12 radial verschiebbar gelagert und pro Pumpkammer 20, 22 im wesentlichen diametral zueinander angeordnet sind. Die Sperrschieber 38 bis 44 sind beispielsweise mit einer Druckfeder 46, 48 mit einer in Richtung der Rotorachse 50 wirkenden Vorspannung beaufschlagt. Weiterhin ist jedem der Sperrschieber 38 bis 44 eine Steuervorrichtung 52, 54 zugeordnet, mit der der Sperrschieber 38 bis 44 von einer Sperrposition in eine Öffnungsposition und umgekehrt verfahrbar ist.

Jede Pumpkammer 20, 22 der Umlaufverdrängerpumpe 18 weist wenigstens zwei Druckkammerbereiche 56 und Saugkammerbereich 58 auf. Alle Druckkammerbereiche 56 sind über Bohrungen 60 im Gehäuse des Stators 12 und angeschlossene Fluidkanäle 62 beziehungsweise Fluidleitungen zumindest mittelbar an den Einlaß 64 des Druckventils 24 angeschlossen. Auch alle Saugkammerbereiche 58 sind über Bohrungen 66 im Gehäuse des Stators 12 und angeschlossene Fluidkanäle 68 oder Fluidleitungen mittelbar an dem Auslaß 70 des Druckventils 24 angeschlossen.

In den Fluidkreislauf 72 zwischen Druckkammerbereich 56 und Saugkammerbereich 58 sind ein Wärmetauscher 74, ein Fluidreservoir 76 und ein Fluidfilter 78 geschaltet. Der Wärmetauscher 74 ist bevorzugt an einen Kühlkreislauf 80, zum Beispiel der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges, angeschlossen.

Die Steuervorrichtung 52, 54 für die Sperrschieber 38 bis 44 ist mittels eines Magnetluftventils über Druckluft 92 führende Leitungen betätigt. Das Druckventil 24 ist als elektromagnetisch gesteuertes Druckregelventil ausgebildet.

Weiterhin ist eine elektronische Steuerung 80 zur Steuerung oder Regelung der Bremsleistung des Retarders 10 vorgesehen, der als Eingangsgrößen die Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit 84, Druck des Pumpfluids 86, Temperatur des Pumpfluids 88, manuelles Start/Stopp-Signal 90 der manuellen oder programmierten Bremsleistungsvorwahl zugeführt werden. Die Ausgangsgrößen der Steuerung 80 dienen zur Steuerung oder Regelung des Druckventils 24 und/oder zur Betätigung der Steuervorrichtung 52, 54 der Sperrschieber 38 bis 44.

Es bleibt zu erwähnen, daß der Rotor 14 in dem Gehäuse des Stators 12 mittels eines Lagers 94 sowie Lagerringen 96 gelagert ist. Der Rotor 14 sitzt auf einer Welle 98, die ihrerseits mit dem Aggregat 16 gekoppelt ist. Zwischen der Welle 98 und dem Gehäuse des Stators 12 ist eine Dichtung 100 vorgesehen.

Folgenden Grundelementen des Ausführungsbeispiels kommt besondere Bedeutung zu:
Der Rotor 14 weist zwei Rotorabschnitte 23, 36 auf, die im wesentlichen elliptisch ausgebildet und um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Aufgrund dieser Maßnahme wird über eine Umdrehung des Rotors 14 um 360° ein gleichmäßigeres Bremsmoment erzeugt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß durch diese Maßnahmen ein Fördervolumen der Sperrschieberpumpe 26 erzielt wird, welches sich proportional zu der Drehzahl beziehungsweise dem Drehwinkel des Rotors 14 verhält.

Der Stator 12 ist zylindrisch ausgebildet und weist einen Innendurchmesser auf, der auch unter Berücksichtigung von Fabrikations-Toleranzen dem maximalen Außendurchmesser des Rotors 14 entspricht. Im Stator 12 integriert sind die Bohrungen 60, 66, die Sperrschieber 38 bis 44 und gegebenenfalls auch die Fluidkanäle 62, 68 sowie unter Umständen die Steuervorrichtung 52, 54, ferner können auch das Druckventil 24, der Wärmetauscher 74, das Fluidreservoir 76 sowie der Fluidfilter 78 beziehungsweise der gesamte Fluidkreislauf 72 im Stator 12 angeordnet sein.

Die von den Steuervorrichtung 42, 54 angesteuerten Sperrschieber 38 bis 44 liegen in der Sperrposition an den Außenwandungen 30, 32 des Rotors 14 an und sorgen somit für eine Trennung von Druckkammerbereich 56 und Saugkammerbereich 58. Dadurch wird das Fluid gezwungen, aus dem Druckkammerbereich 56 durch die Bohrungen 60 und die Fluidkanäle 62 zu dem Einlaß 64 des Druckventils 24 zu strömen. Umgekehrt wird über die Bohrungen 66 und die Fluidkanäle 68 das Fluid von dem Auslaß 70 des Druckventils 24 mittelbar oder unmittelbar an den Saugkammerbereich 58 geleitet. Diese Sperrschieber werden mittels der Steuervorrichtung 52, 44 in eine Öffnungsposition radial nach außen verfahren, sofern dem Retarder eine Bremsleistung nicht abverlangt wird, so daß das Fluid dann innerhalb des Stators 12 unmittelbar von dem Druckkammerbereich 56 in den Saugkammerbereich 58 strömen kann. Bei in der Öffnungsposition befindlichen Sperrschiebern 38 bis 44 rotiert der Rotor 14 praktisch widerstandsfrei in dem Stator 12.

Das Druckventil 24 bestimmt die erforderliche Bremsleistung zwischen dem Wert null und dem Maximalwert. Das Bremsmoment verhält sich direkt proportional in bezug auf den Fluiddruck, welcher durch eine entsprechende Steuerung oder Regelung des Druckventils 24 einstellbar ist.

Der Wärmetauscher 74 sorgt dafür, die von dem Fluid aufgrund des Bremsmomentes aufgenommene Wärme über einen Kühlkreislauf, beispielsweise des Fahrzeugmotors abzuführen.

Das Fluidreservoir 76 kann im Stator 12 selbst integriert oder auch unabhängig von dem Stator 12, beispielsweise im Bereich des Fahrzeuges angeordnet sein.

Die elektronische Steuerung 62 kann beispielsweise aus der Kabine des Fahrzeuges Informationen erhalten, die an verschiedenen Bremsmomentwerten oder auch der Fahrzeug- Höchstgeschwindigkeit orientiert sind. So kann beispielsweise die Tätigkeit des Retarders 10 dann einsetzen, wenn ein bestimmter, vorgegebener Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeitswert überschritten wird.

Der Retarder 10 arbeitet wie folgt:

Wenn das mit einem derartigen Retarder 10 ausgestattete Fahrzeug fährt, befinden sich die Sperrschieber 38 bis 44 der Sperrschieberpumpe 26 bei ausgeschaltetem Retarder 10 in der Öffnungsstellung, da die Steuervorrichtung 52, 54 nicht aktiviert und die Sperrschieber 38, 44 aufgrund der Vorspannung der Druckfedern 46 in die Öffnungsposition überführt sind. Werden nun die Steuervorrichtungen 52, 54 aktiviert, indem Druckluft 92 durch die entsprechenden Kanäle oder Leitungen in die Kammern für die Sperrschieber 31 bis 44 eingeleitet wird, werden die Sperrschieber 38, 44 entgegen der Kraft der Druckfedern 46, 48 radial in Richtung der Rotorachse 50 in die Sperrposition verfahren, um dann auf der Außenwandung 30, 32 der Rotorabschnitte 34, 36 dichtend anzuliegen.

Bei in Öffnungsposition befindlichen Sperrschiebern 38 bis 44 wird auch das Druckventil 24 völlig geöffnet, so daß das Fluid aus den Pumpkammern 20, 22, beispielsweise aufgrund der eigenen Zentrifugalkraft in die Bohrungen 60, 66 bis Fluidkanäle 62, 68 austreten kann. In diesem Zustand dreht sich der Rotor 14 praktisch reibungsfrei in dem Stator 12, wobei der Retarder 10 keinerlei Bremsmoment entfaltet.

Bei der Aktivierung des Retarders 10 werden die die Sperrschieber 38 bis 44 aufnehmenden Kammern, beispielsweise über ein Magnetluftventil mit Druckluft beaufschlagt, die dafür sorgt, daß die Sperrschieber 38 bis 44 entgegen der Wirkung der Druckfedern 46, 48 radial nach innen in Richtung der Rotorachse 50 verschoben werden und dichtend an der Außenwandung 30, 32 der Rotorabschnitte 34, 36 anliegen. Hierdurch werden die Pumpkammern 20, 22 der Sperrschieberpumpe 26 in die besagten Druckkammerbereiche 56 sowie Saugkammerbereiche 58 unterteilt, so daß nun eine Pumpwirkung für das Fluid zustandekommt und das Fluid aus den Bohrungen 60 sowie Fluidkanälen 62 hin zum Einlaß 64 des Druckventils 24 geführt wird. Andererseits wird das Fluid in den Saugkammerbereich 58 über die Bohrungen 66 und die Fluidkanäle 68 angesaugt.

Die Hülle des von dem Retarder 10 abgegebenen Bremsmoments wird durch die Einstellung des Druckventils 24 bestimmt, da die Bremskraft beziehungsweise das Bremsmoment im wesentlichen proportional zum Fluiddruck ist. Eine Variation des Bremsmoments wird durch eine entsprechende Ansteuerung beziehungsweise -regelung des Druckventils 24 gewährleistet.

Das von dem Retarder 10 abgegebene Bremsmoment wird in Wärme umgewandelt, welche das in dem Fluidkreislauf 72 strömende Fluid erwärmt. Insoweit ist ein Wärmetauscher 74 vorgesehen, um die Fluidtemperatur zu reduzieren. Der Wärmetauscher 74 kann an den Motor-Kühlwasser-Kreislauf des Kraftfahrzeuges oder auch an einem unabhängigen Kreislauf angeschlossen sein.

Erachtet man einen einzigen Rotorabschnitt 34 des Rotors 14, so verläuft das vom Drehwinkel abhängige Widerstandsmoment beziehungsweise Bremsmoment des Retarders 10 im wesentlichen sinusförmig zwischen null und einem Höchstwert. Diese Schwankungen des Bremsmoments werden dadurch praktisch kompensiert, daß der zweite Rotorabschnitt 36 um 90° versetzt in bezug auf den ersten Rotorabschnitt 34 angeordnet ist, so daß die Summe der beiden vom Drehwinkel abhängigen Widerstandsmoment beziehungsweise Bremsmomente über den gesamten Drehwinkel von 360° im wesentlichen konstant ist.

Kleine Strömungsverluste, die zwischen dem Stator 12 und dem Rotor auftreten können, sorgen dafür, daß ein geringer Anteil des Fluids in das Innere des Rotors 14 im Bereich der Welle 98 gelangt. Die Welle ist aufgrund entsprechender Lager 94 beziehungsweise Lagerringe 96 hermetisch abgedichtet, so daß das Fluid nicht nach außen austreten kann. Aufgrund der im Innenraum des Rotors 14 wirkenden Zentrifugalkräfte wird das dorthin gelangte Fluid im Bereich der Peripherie gesammelt und kann über eine Leitung zurück in das Fluidreservoir 76 geführt werden.

Bezugszeichenliste

10

Retarder

12

Stator

14

Rotor

16

Aggregat

18

Umlaufpumpe

20

Pumpkammer

22

Pumpkammer

24

Druckventil

26

Sperrschieberpumpe

28

Innenwandung

30

Außenwandung

32

Außenwandung

34

Rotorabschnitt

36

Rotorabschnitt

38

Sperrschieber

40

Sperrschieber

42

Sperrschieber

44

Sperrschieber

46

Druckfeder

48

Druckfeder

50

Rotorachse

52

Steuervorrichtung

54

Steuervorrichtung

56

Druckkammerbereich

58

Saugkammerbereich

60

Bohrungen

62

Fluidkanäle

64

Einlaß

66

Bohrungen

68

Fluidkanäle

70

Auslaß

72

Fluidkreislauf

74

Wärmetauscher

76

Fluidreservoir

78

Fluidfilter

80

Kühlkreislauf

82

elektrische Steuerung

84

Geschwindigkeit

86

Druck Pumpfluid

88

Temperatur Pumpfluid

90

manuelles Signal

92

Druckluft

94

Lager

96

Lagerring

98

Welle

100

Dichtung

Claims (17)

1. Hydraulischer eine Umlaufverdrängerpumpe (18) aufweisender Retarder (10), bevorzugt zum Einsatz als Zusatzbremseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, wie LKW, PKW oder dergleichen, mit einem Stator (12) und einem in dem Stator (12) drehbar gelagerten Rotor (14), wobei der Rotor (14) mit dem zu bremsenden Aggregat (16), wie Antriebsstrang, Getriebe- oder Motorwelle oder dergleichen gekoppelt und der Umlaufverdrängerpumpe (18) druckseitig ein gesteuertes oder geregeltes Druckventil (24) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufverdrängerpumpe (18) als Sperrschieberpumpe (26) ausgebildet ist und n Pumpkammern (20, 22) mit n = 2, 3, 4 aufweist.

2. Retarder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (12) eine im wesentlichen kreiszylindrische Innenwandung (28) und der Rotor (14) wenigstens eine elliptische, ovale oder sonstige unrunde Außenwandung (30, 32) mittels besonderer 180°-Drehsymmetrie aufweist.

3. Retarder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Innenwandung (28) im wesentlichen einer großen Halbachse oder dem maximalen Durchmesser der Außenwandung (30, 32) entspricht.

4. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pumpkammer (20, 22) ein Rotorabschnitt (34, 36) mit jeweils insbesondere elliptischer oder dergleichen Außenwandung (30, 32) mit insbesondere 180°-Drehsymmetrie zugeordnet ist, wobei die großen Halbachsen beziehungsweise die Maximaldurchmesser der Rotorabschnitte (34, 36) um 180°/n versetzt zueinander angeordnet sind.

5. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschieberpumpe (26) als Doppelkammerpumpe ausgebildet ist.

6. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pumpkammer (20, 22) zwei Sperrschieber (38, 40, 42, 44) zugeordnet sind, die in dem Stator (12) radial verschiebbar gelagert und pro Pumpkammer (20, 22) im wesentlichen diametral zueinander angeordnet sind.

7. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschieber (38 bis 44) mit einer radial nach außen gerichteten, entgegen der Richtung der Rotorachse wirkenden Vorspannung, beispielsweise durch eine Druckfeder (46, 48) oder dergleichen, beaufschlagt sind.

8. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschieber (38 bis 44) mittels einer Steuervorrichtung (52, 54) aus der Sperrposition in eine Öffnungsposition und umgekehrt verfahrbar sind.

9. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pumpkammer (20, 22) wenigstens zwei Druckkammerbereiche (56) und zwei Saugkammerbereiche (58) aufweist.

10. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Druckkammerbereiche (56) über Bohrungen (60) im Stator (12) und angeschlossene Fluidkanäle (62) oder -leitungen zumindest mittelbar an den Einlaß (64) des Druckventils (24) angeschlossen sind.

11. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Saugkammerbereiche (58) über Bohrungen (66) im Stator (12) und angeschlossene Fluidkanäle (68) oder -leitungen zumindest mittelbar an den Auslaß (70) des Druckventils (24) angeschlossen sind.

12. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fluidkreislauf (72) zwischen Druckkammerbereich (56) und Saugkammerbereich (58) ein Wärmetauscher (74) und/oder ein Fluidreservoir (76) und/oder ein Fluidfilter (78) geschaltet sind.

13. Retarder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (74) an einen Kühlkreislauf (80), zum Beispiel der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.

14. Retarder nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (52, 54) für die Sperrschieber (38, 44) mittels eines Magnetluftventils über Druckluft (92) betätigt ist.

15. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (24) als elektromagnetisch gesteuertes Druckregelventil ausgebildet ist.

16. Retarder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung (80) zur Steuerung oder Regelung der Bremsleistung des Retarders (0) vorgesehen ist, der als Eingangsgrößen einer oder mehrere der Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit (84), Druck des Pumpfluids (86), Temperatur des Pumpfluids (88), manuelles Start/Stopp-Signal (90) oder manuelle beziehungsweise programmierte Bremsleistungsvorwahl zugeführt werden.

17. Retarder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgrößen der elektronischen Steuerung (80) zur Steuerung oder Regelung des Druckventils (24) und/oder zur Betätigung der Steuervorrichtung (52, 54) der Sperrschieber (38 bis 44) oder dergleichen herangezogen werden.