DE19853831C1

DE19853831C1 - Bremsanlage mit einem hydrodynamischen Retarder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19853831C1
Application number: DE1998153831
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogelsang
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage; DOLLAR A mit einem hydrodynamischen Retarder, der einen Rotor und einen Stator aufweist; DOLLAR A mit einem inneren und einem äußeren Kreislauf des Arbeitsmediums; DOLLAR A mit wenigstens einem Wärmetauscher zum Kühlen des Arbeitsmediums; DOLLAR A mit einem Regelventil im inneren Kreislauf; DOLLAR A mit einem Rückschlagventil zwischen dem inneren und dem äußeren Kreislauf; DOLLAR A mit einem Vorratsbehälter, der an die Kreisläufe angeschlossen ist, und dessen Spiegel mit einem Druckmedium über ein Ladeventil beaufschlagbar ist. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: DOLLAR A im äußeren Kreislauf ist eine Drossel vorgesehen, deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl des Retarders veränderbar ist, um ein gewüschtes Bremsmomenten-Kennfeld zu erzielen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einem hydrodynamischen Retarder und den im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Merkmalen.

Solche Bremsanlagen sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekanntgeworden. Nur beispielsweise wird verwiesen auf

1. DE 37 13 580 C1
2. DE-AS 19 46 167
3. US 4 726 255 A
4. US 3 720 372 A
5. EP 0 719 683 A2

Retarder werden bei schweren Fahrzeugen vor allem eingesetzt, um die insbesondere bei Bremsung aus hoher Fahrgeschwindigkeit (Anpassungsbremsung) anfallende kinetische Bremsenergie aufzunehmen und in Wärme umzusetzen, aber auch für geforderte Dauerbremsleistungen sind Retarder gut geeignet, beispielsweise bei einer konstanten Geschwindigkeit von 30 km/h und bei einem Gefälle von 7%. Als Betriebsflüssigkeit dient in der Regel Öl. Die im Retarder an die Betriebsflüssigkeit übergegangene Wärme muß mittels eines speziellen Wärmetauschers dem Kühlmittel oder der Umgebungsluft zugeführt werden.

Eines von zahlreichen Problemen solcher Bremsanlagen besteht im Ein- und Ausschalten des Retarders. Eine bekannte Möglichkeit besteht darin, den Retarder nur für den Zweck des Bremsens mil Arbeitsmittel zu füllen, im übrigen aber ungefüllt zu lassen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Retarder mechanisch in den Arbeitsstrang ein- bzw. auszuschalten.

Die Erfindung geht aus von einer Bremsanlage mit einem hydrodynamischen Retarder, der einen Rotor und einen Stator aufweist, mit einem inneren und einem äußeren Kreislauf des Arbeitsmediums, mit einem Wärmetauscher zum Kühlen des Arbeitsmediums, mit einem Regelventil im inneren Kreislauf, mit einem Rückschlagventil zwischen dem inneren und dem äußeren Kreislauf sowie mit einem Vorratsbehälter, der an die Kreisläufe angeschlossen ist und dessen Spiegel mit einem Druckmedium über ein Ladeventil beaufschlagbar ist.

Eine derartige Bremsanlage hat die folgenden Nachteile:

Das im Vorratsbehälter befindliche Arbeitsmedium (im allgemeinen Öl) wird nicht in optimaler Weise ausgenutzt. Gerade bei maximalem Druck steigt der Ölspiegel im Vorratsbehälter an. Dies bedeutet, daß das im Vorratsbehälter befindliche Ölvolumen zur thermischen Energieaufnahme gerade dann nicht zur Verfügung steht, wenn dies notwendig wäre, nämlich während der Bremsphase.

Ein weiterer Nachteil besteht in folgendem: Am Ende der Bremsphase muß die im Vorratsbehälter über den Ölspiegel vorhandene Ladeluft entlassen werden. Bei heißem Retarder besteht die Gefahr, daß diese Luft schlagartig über das dem Vorratsbehälter zugeordnete Regelventil entweicht und dabei einen relativ starken Ölnebel mit sich reißt, was aus Gründen des Umweltschutzes unerwünscht ist. Zur Abhilfe mußten bisher aufwendige bauliche Maßnahmen getroffen werden.

EP 0719 683 A2 beschreibt eine Bremsanlage, bei der im äußeren Kreislauf eine Drossel mit veränderlichem Querschnitt vorgesehen ist. Dabei kann mit dieser Vorrichtung eine gewünschte Bremsmomentencharakteristik in Abhängigkeit von der Drehzahl erzielt werden. Jedoch verbleibt auch bei dieser Bremsanlage während der Bremsphasen ein relativ großes Volumen an Arbeitsmedium im Vorratsbehälter, was zur thermischen Energieaufnahme nicht verfügbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß während der Bremsphasen ein möglichst geringes Volumen an Arbeitsmedium im Vorratsbehälter verbleibt, sondern zur thermischen Energieaufnahme verfügbar ist, und daß außerdem beim Beenden einer Bremsphase möglichst geringe Mengen des Arbeitsmediums in Nebelform nach außen entweichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Entscheidend ist hierbei eine regelbare Drossel im äußeren Kreislauf des Arbeitsmediums. Deren Querschnitt läßt sich stufenlos derart verändern, daß ein gewünschtes Bremsmomenten-Kennfeld in Abhängigkeit von der Motordrehzahl geschaffen wird. Die Querschnittsänderung der genannten Drossel läßt sich beispielsweise mittels eines variablen Sollwertes erzielen, z. B. mittels eines geregelten Steuerluftdruckes über ein Proportionalventil kleiner Nennweite, oder mittels einer regelbaren Magnetkraft.

Zum Laden des Retarders wird über das Ladeventil sehr schnell unter Druck stehende Luft in den Vorratsbehälter geleitet. Dieser Druck wird vorzugsweise auf einem konstanten Wert gehalten. Wichtig ist hierbei, daß die Nutzung des Arbeitsmediums unabhängig vom Füllungsgrad des Retarders vonstatten geht. Dies bedeutet, daß die zeitliche Verfügbarkeit des Arbeitsmediums vergrößert wird, oder anders gesagt, daß das Arbeitsmedium während längerer Zeitspannen verfügbar ist. Außerdem kann mittels der Größe des Vorratsvolumens Einfluß genommen werden auf die Zeitspanne der Verfügbarkeit. Zum Abschalten der Bremsanlage wird folgendes vorgenommen: Der Querschnitt der genannten Drossel im äußeren Kreislauf wird sehr schnell auf einen maximalen Wert vergrößert. Das Retarder- Bremsmoment läßt sich daher wegen des stark reduzierten äußeren Strömungswiderstandes schlagartig auf einen deutlich reduzierten Wert absenken. Die über dem Spiegel des Vorratsbehälters befindliche Luft wird langsam, aber vollständig über das dem Vorratsbehälter zugeordnete Ladeventil entlassen und gelangt dabei durch eine Drossel ins Freie. Aufgrund des verhältnismäßig geringen und langsamen Luftstromes der Ladeluft wird ein Mitreißen von Arbeitsmedium in Nebelform vermieden. Deshalb kann der Luftstrom von der Motor-Ansaugluft aufgenommen und im Motor nahezu schadstofffrei verbrannt werden.

Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Bremsanlage gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 zeigt eine Bremsanlage gemäß dem Stande der Technik in schematischer Darstellung.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Diagramm den Abfall des Bremsmomentes M beim Abschalten des Retarders.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage weist als wesentliches Element einen hydrodynamischen Retarder 1 auf. Man erkennt ferner einen inneren Kreislauf 2 des Arbeitsmediums sowie einen äußeren Kreislauf 3. Im inneren Kreislauf befindet sich ein Regelventil 4. Im äußeren Kreislauf befindet sich eine regelbare Auslaßdrossel 5. Deren Querschnitt ist stufenlos veränderbar mittels Steuerluft geregelten Druckes - siehe Steuerluftleitung 6.

Man erkennt ferner einen Wärmetauscher 8. Dieser arbeitet mit Kühlwasser und führt die beim Bremsen anfallende Wärme ab.

Die Schaltung umfaßt einen Vorratsbehälter 9 mit einem Arbeitsmediumspiegel 9.1. Dem Vorratsbehälter 9 ist ein 3/2-Wege- Magnetventil 10 zugeordnet. Eine Drossel 11 mit einer Öffnungsgröße von 1,0 mm ist dem Ventil 10 nachgeschaltet. Pfeil 12 deutet die Zufuhr von Ladeluft an. Auch weitere Ventil-Öffnungsgrößen sind möglich. Es kommt jedenfalls ein Bereich von 0,5-2 mm in Frage.

Ein Rückschlagventil 13 sorgt dafür, daß Arbeitsmedium nicht unmittelbar vom inneren Kreislauf 2 zurück zum Vorratsbehälter 9 strömen kann.

Bei der bekannten Anlage, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist wiederum ein hydrodynamischer Retarder 1 enthalten. Man erkennt weiterhin einen inneren und einen äußeren Kreislauf 2 und 3 für das Arbeitsmedium, ferner einen Wärmetauscher 8, einen Vorratsbehälter 9, ein Regelventil 4 im inneren Kreislauf sowie ein Rückschlagventil 13. Dem Vorratsbehälter ist wiederum ein Regelventil 10 zugeordnet, das an eine Steuerluftquelle angeschlossen ist - Pfeil 12.

Ein entscheidender Unterschied besteht darin, daß sich im äußeren Kreislauf lediglich eine starre Drossel 14 befindet, deren Durchtrittsquerschnitt somit unverändert ist, nicht aber ein regelbares Drosselventil. Aus diesem Grunde werden auch die Vorteile nicht erzielt, die sich bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage gemäß Fig. 1 ergeben.

Aus Fig. 3 ist der Einfluß des erfindungsgemäßen regelbaren Drosselventils 5 sowie der Drossel 11 erkennbar. Wie man sieht, fällt am Ende einer Bremsphase das Bremsmoment mehr oder minder schlagartig von einem Wert von 100% auf einen Wert von 20%. Dies geht darauf zurück, daß der Querschnitt des Drosselventils 5 sehr schnell auf einen maximalen Wert vergrößert wird. Der Abfall des Bremsmoments erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel während einer Zeitspanne von 0,6 s. Es kommt jedenfalls ein Bereich von 0,3-3 s in Betracht.

Den Einfluß der Drossel 11 erkennt man aus dem nachfolgenden Kurvenabschnitt. Hieraus sieht man, daß sich das restliche Bremsmoment während einer Zeitspanne von 10-20 s praktisch auf den Wert null abbaut. Die Entleerung der Ladeluft über dem Vorratsbehälter 9 erfolgt nämlich durch die Drossel 11 hindurch verhältnismäßig langsam, wohl aber vollständig.

Claims

1. Bremsanlage;

1. 1.1 mit einem hydrodynamischen Retarder (1), der einen Rotor und einen Stator aufweist;
2. 1.2 mit einem inneren (2) und einem äußeren (3) Kreislauf des Arbeitsmediums;
3. 1.3 mit wenigstens einem Wärmetauscher (8) zum Kühlen des Arbeitsmediums;
4. 1.4 mit einem Regelventil (4) im inneren Kreislauf (2);
5. 1.5 mit einem Rückschlagventil (13) zwischen dem inneren (2) und dem äußeren (3) Kreislauf;
6. 1.6 mit einem Vorratsbehälter (9), der an die Kreisläufe (2, 3) angeschlossen ist, und dessen Spiegel (9.1) mit einem Druckmedium über ein Ladeventil (10) beaufschlagbar ist;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 1.7 im äußeren Kreislauf (3) ist eine Drossel (5) vorgesehen, deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl des Retarders (1) veränderbar ist, um ein gewünschtes Bremsmomenten-Kennfeld zu erzielen;
2. 1.8 dem Ladeventil (10) ist eine Drossel (11) nachgeschaltet.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drossel (5) vom Bremszustand beeinflußbar ist, d. h. davon, ob der Retarder (1) ein- oder ausgeschaltet ist.