DE19833893B4

DE19833893B4 - Steuerung für einen Retarder

Info

Publication number: DE19833893B4
Application number: DE1998133893
Authority: DE
Inventors: Harald Eckert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: DE19833893A1

Abstract

Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Getriebe (12) eines Kraftfahrzeuges, der einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor und der Stator in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Ölkreislauf (30) verbunden ist, der einen Speicher (22), ein Umschaltventil (24) und eine Steuereinrichtung (6) aufweist und mit einem Druckluftspeicher (26), der über das Umschaltventil (24) mit dem Speicher (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinrichtung (6) zunächst das Umschaltventil (24) in eine Position steuerbar ist, die eine weitere Druckluftzufuhr vom Druckluftspeicher (26) zum Speicher (22) unterbindet und eine Befüllung des Speichers (22) mit Retarderöl durch den Retarder (2) ermöglicht und daß verzögert nach einer Nachlaufzeit nach dem Umschalten des Umschaltventils (24) von der Steuereinrichtung (6) der Retarder (2) ausschaltbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Neben den Betriebsbremsen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, die im Regelfall einem Verschleiß unterliegende Reibungsbremsen sind, werden zusätzliche Verzögerungseinrichtungen mehr und mehr auch vom Gesetzgeber gefordert und von den Fahrzeugherstellern angeboten.
Derartige verschleißfreie zusätzliche Verzögerungseinrichtungen, wie Retarder und Motorbremsen, können dazu verwendet werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit im Gefälle konstant zu halten.
Zu den Retardern werden sowohl zusätzlich am Getriebe angeordnete hydrodynamische, hydrostatische oder elektrodynamische Bremseinrichtungen gezählt, als auch solche Systeme, die in Form eines "Intarders" innerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen sind.
Retarder werden des weiteren unterschieden in Primärretarder, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl arbeiten, und in Sekundärretarder, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit arbeiten.
Auch für die Betätigung des Retarders werden verschiedene Arten unterschieden. Die Bremswirkung kann im Rahmen der maximalen Leistungsfähigkeit des Retarders in Stufen oder stufenlos gesteuert werden. Zunächst einmal weist die Betätigung durch einen Bremsstufenschalter, meist in Form eines Lenkstockhebels oder eines Schalters, der in der un mittelbaren Nähe des Lenkrades für den Fahrer griffgünstig angebracht ist, mehrere Bremsstufen auf. Verwendet wird ein Bremsstufenschalter auch in Verbindung mit einer Trittplatte, die im Fußraum vom Fahrer überwiegend in Kombination mit den Betriebsbremsen als Bremspedal mit dem Fuß bedient werden kann. Der Retarder wird in den unterschiedlichen Bremsstufen unterschiedlich stark eingesetzt.
Ein Kraftfahrzeug mit einem hydrodynamischen Retarder ist aus der DE 41 08 658 A1 bekannt. Der dort beschriebene hydrodynamische Retarder wird im Nebenabtrieb von einer Abtriebswelle eines Zahnräderwechselgetriebes über einen Stirnabtrieb angetrieben, wobei die Abtriebswelle im Getriebegehäuse gelagert ist. Eine aus Rotor und Stator bestehende Einheit des hydrodynamischen Retarders ist in einem Retardergehäuse angeordnet.
Im Zuge der Weiterentwicklung und der vereinfachten Zusammenarbeit von Kraftfahrzeugkomponenten, z. B. durch gemeinsame elektronische Kfz-Steuergeräte, ist es wünschenswert, für Nutzkraftfahrzeuge eine Bremsanlage zu entwickeln, die nur dann die verschleissbehaftete Betriebsbremse einsetzt, wenn dies unbedingt erforderlich ist. Ein grosser Teil der Bremsvorgänge soll allein durch den Retarder oder zumindest mit dessen Unterstützung durchgeführt werden. Dies führt zu verringerten Fahrzeugbetriebskosten und zu einer erhöhten Verfügbarkeit, da die verschleißbehafteten Bremsbeläge der herkömmlichen Reibungsbremse weniger häufig ausgewechselt werden müssen. Obendrein führt die geringere thermische Belastung der Betriebsbremse bei Einsatz eines Retarders zu einer erhöhten Fahrzeugbetriebssicherheit.
Herkömmliche hydrodynamische Retarder, wie sie von der Anmelderin beispielsweise unter der Bezeichnung ZF-Intarder angeboten werden, sind als Dauerbremseinrichtung z. B. für langgezogene Bergabfahrten ausgelegt, bei der nicht mit kurzfristig aufeinanderfolgenden Bremsungen zu rechnen ist, so daß auch nur ein geringerer Wert auf das Ansprech- und Wiederansprechverhalten dieser Retarder gelegt wurde.
Der wünschenswerte Einsatz als Ergänzungseinrichtung zur Betriebsbremse macht es jedoch erforderlich, die Ansprechzeit erheblich zu verkürzen und zwar in der Größenordnung von weniger als eine Sekunde. Ebenso muß bei kurzfristig wiederholten Bremsungen, wie sie im normalen Fahrbetrieb bei Betätigung der Betriebsbremse auftreten, eine gleichbleibend kurze Ansprechzeit gewährleistet werden.
Als Ansprechzeit oder Wiederansprechzeit wird die Zeit definiert, die angibt, wie lange ein Fahrer nach einer Bremsung warten muß, bis der Retarder wieder voll funktionstüchtig ist. Dies bedeutet, wenn der Fahrer den Retarder ausschaltet und kurz danach wieder einschaltet, so muß er eine bestimmte Zeit auf die Bremswirkung warten, bis der Torus des Retarders, in dem sich der Rotor befindet, wieder befüllt ist.
Im Fall des integrierten Retarders „Intarder", liegt ein Konzept vor mit einem mit dem Getriebe gemeinsamen, offenen Ölhaushaltes und mit einem Speicher, der ein angemessenes Ansprechverhalten gewährleisten soll. Wird der Intarder eingeschaltet, so wird vom Bremsstufenschalter über die Elektronik dem Speicherladeventil ein Signal gegeben, welches die Luftzufuhr aus dem Drucklufthaushalt des Fahrzeugs zum Speicher öffnet und die Luft über einen Kol ben im Speicher das im Speicher vorhandene Öl in den Intarder drückt. Wird nun der Bremsstufenschalter nach der Bremsung wieder auf „AUS" gestellt, so wird zuerst der Intarder entleert. Die Intarderölmenge wird dann über die Schnellentleerung in das Getriebe zurück gefördert. Gleichzeitig wird das Speicherladeventil abgeschaltet und der Speicher entlüftet. Mit Hilfe der Intarderpumpe wird dann der Speicher mit Öl aus dem Getriebe wieder befüllt. Erfolgt kurzfristig eine weitere Bremsung, so ist die erforderliche Ölmenge nicht bzw. nur teilweise vorhanden. Die Intarderpumpe muß dann die Befüllung des Torus übernehmen. Dies kann mehrere Sekunden dauern. Der Fahrer empfindet diese Totzeit als Fehlfunktion.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydrodynamischen Retarder vorzuschlagen, bei dem Befüllung und Entleerung des Retarderkreislaufes bei kürzestmöglicher Ansprechzeit gleich schnell erfolgen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen hydrodynamischen Retarder mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Nach den Merkmalen der Erfindung wird nach der Nutzung des Retarders zunächst das Speicherladeventil ausgeschaltet und anschließend nach einer definierten Nachlaufzeit der Retarder ausgeschaltet. Dadurch wird der Speicher entlüftet und mit Hilfe von Retarderölmenge und Retarderöldruck wieder befüllt. Dies erfolgt im Vergleich zur heutigen Befüllung ohne Umwege und mit höheren Öldrücken und Ölmengen. Sobald über das Speicherladeventil der Speicher entlüftet ist und sich der Kolben im Speicher zu bewegen beginnt, bricht der Druck im Speicher zusammmen. Damit bricht auch das Bremsmoment zusammen. Erst nachdem der Speicher befüllt ist, steigt der Druck und damit das Bremsmoment wieder an. Bevor das Bremsmoment wieder ansteigt muß der Retarder ausgeschaltet sein. Während des Ausschaltvorganges des Retarders wird der Speicher unmittelbar wieder befüllt und das Öl muß nicht zunächst umständlich in das Getriebe zurück gepumpt werden, um dann mit Hilfe der Retarderpumpe in den Speicher befördert zu werden. Somit steht in jeder Situation wieder die anfänglich vorhandenen Retarderölmenge zur Verfügung. Die Wiederansprechzeit entspricht damit immer wieder der Erstansprechzeit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Nachlaufzeit variable vorgesehen. Dadurch kann bei hohen Bremsstufen und hohen Drehzahlen die Nachlaufzeit zwischen Ausschalten des Speicherladeventils und Ausschalten des Intarders verkürzt werden und bei kleineren Bremsstufen und niedrigeren Drehzahlen wieder verlängert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Auagestaltung ist im Speicher ein Endlagenschalter vorgesehen, der ein Signal an die Steuereinrichtung des Retarders abgibt und damit anzeigt, daß der Kolben bei vollem Speicher an eine Endanschlag anstößt und somit der Retarder ausgeschaltet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird vorgeschlagen, im Fall einer ABS-Bremsung über eine Sicherheitsabschaltung zu gewährleisten, daß der Retarder über eine Schnellentleerung entleert werden kann.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Retarder 2 an einem Getriebe 12 eines hier nicht gezeigten Fahrzeuges. Mit Hilfe eines Bremsstufenschalters 4 wird einer Steuereinrichtung 6 vom Fahrer der Wunsch nach einem bestimmten Bremsmoment mitgeteilt. Über die Leitung 8 ist die Steuereinrichtung 6 mit einer nicht gezeigten ABS-Bremseinrichtung verbunden. Eine Kontrolleuchte 10 signalisiert dem Fahrer, daß der Retarder 2 eingeschaltet ist. Aus einem Getriebe 12 wird von einer Retarderpumpe 14 über ein Filter 16 Öl gepumpt, das in der gezeigten Schaltstellung eines Kühlerumschaltventils 34 in einen Speicher 22 gelangt. Für Sicherheitsfunktionen sind zur Pumpe 14 parallel geschaltet ein Druckbegrenzungsventil 18 und ein Sicherheitsventil 20 vorgesehen. Von einem Sensor 32 wird die Drehzahl des Retarderrotors erfaßt und der Steuereinrichtung zugeleitet. In einem nicht näher bezeichneten Ventilblock 38 sind Bauteile untergebracht, die aber für die Erfindung nicht wesentlich sind. Der Speicher 22 wird über ein Speicherladeventil 24 mit Druckluft aus dem Druckluftspeicher 26 des Fahrzeugs versorgt. Das Speicherladeventil 24 steht über die Leitung 28 mit der Steuerung 6 in Verbindung. Öl aus dem Speicher 22 wird dem Retarderkreislauf 30 mit Retarder 2 über das Kühlerumschaltventil 34 zugeführt, wenn sich das Kühlerumschaltventil 34 in der Schaltstellung befindet, die hier nicht gezeigt wird. Nicht benötigtes Öl aus dem Speicher 22 fließt über ein Vorspannventil 36 in das Getriebe 12 ab.
Wird vom Fahrer der Bremsstufenschalter 4 auf „0" gestellt, so wird das Speicherladeventil 24 von der Steuereinrichtung 6 angesteuert und sperrt in der gezeigten Schaltstellung eine weitere Zufuhr an Druckluft aus dem Druckluftspeicher 26 des Fahrzeugs in den Speicher 22. Dadurch läßt der Druck im Speicher 22 nach und der noch nicht abgeschaltete Retarder 2 fördert gegen den nachlassenden Druck Retarderöl in den Speicher 22. Die Dauer der Förderung wird durch die variable Nachlaufzeit oder einen hier nicht gezeigten Endlagenschalter bestimmt, so daß sich kein neues ungewolltes Bremsmoment aufbaut. Anschließend wird von der Steuereinrichtung 6 der Retarder 2 abgeschaltet.

2: Retarder
4: Bremsstufenschalter
6: Steuereinrichtung
8: Leitung
10: Kontrolleuchte
12: Getriebe
14: Retarderpumpe
16: Filter
18: Druckbegrenzungsventil
20: Sicherheitsventil
22: Speicher
24: Speicherladeventil
26: Druckluftspeicher
28: Leitung
30: Retarderkreislauf
32: Sensor
34: Kühlerumschaltventil
36: Vorspannventil
38: Ventilblock

Claims

Hydrodynamischer Retarder (2) für ein Getriebe (12) eines Kraftfahrzeuges, der einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor und der Stator in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Ölkreislauf (30) verbunden ist, der einen Speicher (22), ein Umschaltventil (24) und eine Steuereinrichtung (6) aufweist und mit einem Druckluftspeicher (26), der über das Umschaltventil (24) mit dem Speicher (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinrichtung (6) zunächst das Umschaltventil (24) in eine Position steuerbar ist, die eine weitere Druckluftzufuhr vom Druckluftspeicher (26) zum Speicher (22) unterbindet und eine Befüllung des Speichers (22) mit Retarderöl durch den Retarder (2) ermöglicht und daß verzögert nach einer Nachlaufzeit nach dem Umschalten des Umschaltventils (24) von der Steuereinrichtung (6) der Retarder (2) ausschaltbar ist.
Hydrodynamischer Retarder (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufzeit zur Anpassung an durch den Bremsstufenschalter (4) vorgewählte Bremsstufen und vorliegenden Drehzahlen variable vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Retarder (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endlagenschalter im Speicher (22) vorgesehen ist, der ein Signal an die Steuereinrichtung (6) abgibt, welches das Ende der Nachlaufzeit angibt.
Hydrodynamischer Retarder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsabschaltung in der Steuereinrichtung (6) vorgesehen ist, um zu gewährleisten, daß der Retarder (2) im Fall einer ABS-Bremsung über eine Schnellentleerung entleerbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines hydrodynamischer Retarder (2) für ein Getriebe (12) eines Kraftfahrzeuges, der einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor und der Stator in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Ölkreislauf (30) verbunden ist, der einen Speicher (22), ein Umschaltventil (24) und eine Steuereinrichtung (6) aufweist und mit einem Druckluftspeicher (26), der über das Umschaltventil (24) mit dem Speicher (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinrichtung (6) zunächst das Umschaltventil (24) in eine Position gesteuert wird, die eine weitere Druckluftzufuhr vom Druckluftspeicher (26) zum Speicher (22) unterbindet, wonach eine Befüllung des Speichers (22) mit Retarderöl durch den Retarder (2) ermöglicht wird und daß anschließend, verzögert nach einer Nachlaufzeit nach dem Umschalten des Umschaltventils (24), von der Steuereinrichtung (6) der Retarder (2) ausgeschaltet wird.