DE19927397A1

DE19927397A1 - Schalteinrichtung einer Dauerbremseinrichtung an einem Getriebe

Info

Publication number: DE19927397A1
Application number: DE1999127397
Authority: DE
Inventors: Friedrich J Ehrlinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-21

Abstract

Eine Schalteinrichtung zwischen einer Dauerbremseinrichtung (46) und einem Fahrzeuggetriebe (12) ist als eine selbstverstärkende Reibkupplung (22, 28, 30) ausgebildet, die zwischen den beiden einzigen Schaltstellungen EIN und AUS verstellbar ist. In einer Form als Reibkonuskupplung (22, 28, 30) sind zwei parallel geschaltete Reibkonen (28, 30) so angeordnet, daß die von der Reibkonuskupplung gebildeten Axialkräfte gegeneinander gerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zur Zu- und Abschaltung einer Dauerbremseinrichtung an einem Ge triebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Neben den Betriebsbremsen eines Fahrzeugs, insbesonde re eines Nutzfahrzeugs, die im Regelfall einem Verschleiß unterliegende Reibungsbremsen sind, werden zusätzliche Ver zögerungseinrichtungen, wie Retarder, mehr und mehr auch vom Gesetzgeber gefordert und von den Fahrzeugherstellern angeboten.

Zu den Retardern werden sowohl zusätzlich am Getriebe oder Motor angeordnete hydrodynamische, hydrostatische oder elektrodynamische Bremseinrichtungen gezählt, als auch sol che Systeme, die in Form eines "Intarders" innerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen sind.

Retarder werden des weiteren unterschieden in Primärretar der, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl arbeiten, und in Sekundärretarder, die in Abhängigkeit von der Fahr zeuggeschwindigkeit arbeiten.

Der Retarder kann zwischen Motor und Getriebe angeordnet sein und wird dann als Primärretarder bezeichnet, oder er ist als Sekundärretarder zwischen Getriebe und Antriebsach se angeordnet. Primärretarder haben den Nachteil, daß eine Bremsmomentunterbrechung bei Kupplungs- bzw. Schaltvorgän gen erfolgt, wodurch auch die Bremswirkung unterbrochen wird. Desweiteren ist das Bremsmoment von der Übersetzung des Getriebes abhängig, d. h. gangabhängig: bei niedrigen Geschwindigkeiten in den unteren Gängen liefert der Primär retarder ein hohes Bremsmoment, was z. B. bei langen und steilen Gefälleabfahrten mit niedriger Geschwindigkeit ge genüber dem Sekundärretarder einen Vorteil bringt. Bei hö heren Geschwindigkeiten ist das Bremsmoment entsprechend niedriger. Sekundärretarder liefern über einen weiten Dreh zahlbereich ein nahezu konstantes Bremsmoment, können je doch im unteren Geschwindigkeitsbereich nur ein geringes Bremsmoment aufbringen. Diese Sekundärretarder sind damit im wesentlichen für Nutzfahrzeuge mit hohen Durchschnitts geschwindigkeiten vorteilhaft.

Bei den hydrodynamischen Retardern kann als Mittel, das den Retarder durchströmt und das Wärmeenergie aufnimmt und zu einer Kühleinrichtung hin abführt, Öl oder Wasser verwendet werden. Obwohl in der überwiegenden Zahl der An wendungsfälle Öl als Mittel verwendet wird, ist es bereits aus der GB 330671 bekannt, auch Wasser für hydrodynamische Bremseinrichtungen in schweren Kraftfahrzeugen zu verwen den.

Aus der WO 86/02608 ist es bekannt, einen hydrodynami schen Retarder direkt von der Abtriebswelle des Wechselge triebes aus anzutreiben. Durch eine zwischen dem Antrieb des Retarders und dem Retarder selbst angeordnete Trenn kupplung ist der Retarder im normalen Fahrbetrieb abschalt bar. Dadurch werden die Verluste verringert, die auch bei einem entleerten hydrodynamischen Retarder auftreten kön nen. Gleichzeitig bietet der Antrieb des Retarders durch eine Hochtreiberstufe die Möglichkeit, die Drehzahl der Ab triebswelle des Wechselgetriebes zu erhöhen und damit die Wirkung des Retarders zu verbessern. Bei der Zuschaltbar keit von nicht oder nicht vollständig entleerten Retardern sind die vorhandenen Trennkupplungen noch verbesserungsbe dürftig.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuschaltbarkeit des Retarders zu verbessern.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird eine Schalteinrichtung zwischen einer Dauerbremseinrichtung und einem Fahrzeuggetriebe vor geschlagen, die eine selbstverstärkende Reibkupplung dar stellt, die zwischen den beiden einzigen Schaltstellungen EIN und AUS verstellbar ausgebildet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die selbstver stärkende Reibkupplung von einer Reibkonuskupplung gebil det, bei der zwei parallel geschaltete Reibkonen so ange ordnet sind, daß die von der Reibkonuskupplung gebildeten Axialkräfte gegeneinander gerichtet sind. In einer vorteil haften Gestaltung kompensieren sich die Axialkräfte voll ständig. Eine andere Ausgestaltung zeigt die beiden Reibko nen der selbstverstärkenden Reibkupplung in ihrer Axial kraft nicht vollständig ausgeglichen. Die zur Kompensation fehlende restliche Axialkraft wird aus der Schrägverzahnung eines die Dauerbremseinrichtung antreibenden Radsatzes auf gebracht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Dauerbremseinrichtung einen hydrodynamischen Retarder, des sen bremsendes Flüssigkeitsmedium das Getriebeöl des Fahr zeuggetriebes bildet. In einer anderen besonders vorteil hafte Ausgestaltung umfaßt die Dauerbremseinrichtung einen hydrodynamischen Retarder, dessen bremsendes Flüssigkeits medium von einer Kühlflüssigkeit eines Kühlkreislaufes des Fahrzeugs, insbesondere Wasser, gebildet wird.

In einer Ausgestaltung ist die Schalteinrichtung mit der Getriebeausgangsseite (Sekundärretarder) verbunden, während in einer anderen Ausführungsform die Schalteinrichtung mit der Getriebeeingangsseite (Primärretarder) verbunden ist. Zur Unterstützung der Drehzahlanpassung des Schaltgetriebes kann in einer Ausführungsvariante die Schalteinrichtung beim Gangwechsel betätigbar sein und die Dauerbremseinrich tung zuschalten. Eine letzte Ausführungsart zeigt die Er findung derart, daß die Schalteinrichtung nur während der Entleerstellung des Kreislaufes des hydrodynamischen Retar ders schaltbar ist.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher be schrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die Schalteinrichtung an der Getriebeausgangsseite.

Auf der Getriebeabtriebswelle 2 ist ein Flansch 4 mon tiert, der über eine Verzahnung 6 mit der Getriebeabtriebs welle 2 verbunden ist. Die Getriebeabtriebswelle 2 ist in einem Lager 8 innerhalb des Gehäuses 10 des Getriebes 12 drehbar gelagert. Ein Zahnrad 14 ist mit der Getriebeab triebswelle 2 drehfest verbunden und treibt über eine Ver zahnung 16 ein im Gehäuse 10 in Lagern 18 und 20 gelagertes Reibelement 22 an. Im Reibelement 22 seinerseits ist in einem Radiallager 24 eine Welle 26 gelagert. Zu beiden Sei ten des Radiallagers 24 ist je ein Reibkonus 28 und 30 an geordnet. Der Reibkonus 28 ist über eine Verzahnung 32 drehfest mit der Welle 26 verbunden und axial fest über eine Nutmutter 38 auf der Welle 26 gesichert. Der zweite Reibkonus 30 ist axial und in Umfangsrichtung innerhalb eines Verdrehspiels beweglich und über ein Schraubgewinde oder keilförmige Rampen 34 und 36 mit der Welle 26 verbun den. Zwischen dem Reibelement 22 und den Reibkonen 28 und 30 ist der Konuswinkel α eingehalten, der so gewählt ist, daß es nicht zu einer Selbsthemmung der Reibflächen kommt.

Der Reibkonus 30 weist an seiner der Radiallagerung 24 abgewandten Seite eine Rampe 36 auf, mit der eine Rampe 34 auf der Welle 26 in Berührung kommt. Die Schrägungswinkel β zwischen den Rampen 34 und 36 sind ebenfalls so ausgelegt, daß es nicht zu einer Selbsthemmung kommt. Vielmehr wird über den Schrägungswinkel β eine Selbstverstärkung hervor gerufen, dadurch, daß die Drehmomentübertragung aus der Welle 26 über die Winkel β der Rampen 34 und 36 in eine Axialkraft zur Zusammenführung der Reibelemente 22, 28 und 30 umgesetzt wird. Von einem Kolben 40 wird bei Betäti gung der Schalteinrichtung der Reibkonus 30 in Richtung auf das Reibelement 22 verschoben. Durch das Bremsmoment aus dem Rotor 54 erfährt der Reibkonus 30, der drehfest über die Rampen 34 und 36 mit der Welle 26 verbunden ist, eine Verstärkung der Anpreßkraft in Richtung auf das Reibele ment 22. Die Gegenkraft an der Welle 26 aus dem Rampenwin kel β wird über den Reibkonus 28 ebenfalls am Reibele ment 22 abgestützt und sorgt für die nötige Anpreßkraft zwischen Reibkonus 28 und Reibelement 22. Die entstehenden Axialkräfte gleichen sich bei einer Verzahnung 16 in einer Ausführung als Geradverzahnung wieder aus. Bei einer Ver zahnung 16 in einer Ausführung als Schrägverzahnung kann die aus der Schrägverzahnung resultierende Axialkraft zum Ausgleich einer Ungleichmäßigkeit der Axialkräfte aus den Reibelementen dienen.

Drehbar auf der Welle 26 und fest im Gehäuse 10 ist ein Stator 44 eines hydrodynamischen Retarders als Dauer bremseinrichtung 46 angeordnet. Dieser Stator 44 weist in einem Torusraum 48 eine Beschaufelung 50 auf, die zur Ab bremsung der Welle 26 über ein flüssiges Medium mit einer Beschaufelung 52 in einem Rotor 54 zusammenwirkt. Der Ro tor 54 ist im Gehäuse 10 drehbar und mit einer Verzah nung 58 mit der Welle 26 drehfest verbunden. Mit einer Nut mutter 60 ist der Rotor 54 axial auf der Welle 26 befe stigt.

Das Reibelement 22 wird von dem Zahnrad 14 und der Getriebeabtriebswelle 2 ständig angetrieben. Wird der Re tarder 46 zugeschaltet, werden durch den Kolben 40 die Ram pen 34 und 36 zusammengeführt und die Reibkonen 28 und 30 gelangen in reibenden Kontakt mit dem Reibelement 22, bis der Gleichlauf von Reibelement 22 und Reibkonen 28 und 30 erzielt ist. Im Torusraum 48 wird der Rotor 54 in bekannter Weise gegenüber dem Stator 50 und damit gegenüber dem Ge häuse 10 abgebremst. Somit wird auch die Getriebeabtriebs welle 2 abgebremst, was zu einer gewünschten Verzögerung des Fahrzeugs führt.

Ist der Retarder 46 nicht unmittelbar mit der Getrie beabtriebswelle 2 verbunden, sondern mit anderen rotieren den Bauteilen des Getriebes 12, so kann die Abbremsung die ser rotierenden Bauteile die Schaltung des Getriebes 12 positiv beeinflussen. Müssen für die Schaltung einer Über setzungsstufe im Getriebe 12 rotierende Elemente abgebremst werden, so läßt sich dies über eine entsprechende Ansteue rung mit dem Retarder erreichen.

Die Befüllung und Entleerung des Retarders 46 ge schieht in der bekannten Art. Mit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung läßt sich jedoch der Retarder 46 auch im nicht entleerten Zustand zuschalten.

Gegenüber Schalteinrichtungen bisher bekannter hydro dynamischer Retarder weist die erfindungsgemäße Anordnung einen geringen Bauraum, niedrige Kosten und geringe Schleppverluste im ausgeschalteten Zustand auf.

Bezugszeichen

2

Getriebeabtriebswelle

4

Flansch

6

Verzahnung

8

Lager

10

Gehäuse

12

Getriebe

14

Zahnrad

16

Verzahnung

18

Lager

20

Lager

22

Reibelement

24

Radiallager

26

Welle

28

Reibkonus

30

Reibkonus

32

Verzahnung

34

Rampe

36

Rampe

38

Nutmutter

40

Kolben

44

Stator

46

Dauerbremseinrichtung

48

Torusraum

50

Beschaufelung

52

Beschaufelung

54

Rotor

58

Verzahnung

60

Nutmutter
α Konuswinkel
β Schrägungswinkel

Claims

1. Schalteinrichtung zwischen einer Dauerbremseinrich tung (46) und einem Fahrzeuggetriebe (12), dadurch ge kennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine selbstverstärkende Reibkupplung (22, 28, 30) ist, die zwi schen den beiden einzigen Schaltstellungen EIN und AUS ver stellbar ausgebildet ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die selbstverstärkende Reibkupplung eine Reibkonuskupplung (22, 28, 30) ist, bei der zwei parallel geschaltete Reibkonen (28, 30) so ange ordnet sind, daß die von der Reibkonuskupplung gebildeten Axialkräfte gegeneinander gerichtet sind.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß sich die Axialkräfte voll ständig kompensieren.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Reibkonen (28, 30) der selbstverstärkende Reibkupplung in ihrer Axialkraft nicht vollständig ausgeglichen sind und die zur Kompensati on fehlende restliche Axialkraft aus der Schrägverzahnung eines die Dauerbremseinrichtung (46) antreibenden Radsat zes (14, 22) aufgebracht wird.

5. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer bremseinrichtung einen hydrodynamischen Retarder (46) um faßt, dessen bremsendes Flüssigkeitsmedium das Getriebeöl des Getriebes (12) bildet.

6. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer bremseinrichtung einen hydrodynamischen Retarder (46) um faßt, dessen bremsendes Flüssigkeitsmedium eine Kühlflüs sigkeit eines Kühlkreislaufes des Fahrzeugs bildet.

7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtung nur während der Entleerstellung des Kreislaufes des hydrodynamischen Retarders (46) schaltbar ist.

8. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtung mit der Getriebeausgangsseite (Sekundärretar der) verbunden ist.

9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtung mit der Getriebeeingangsseite (Primärretarder) verbunden ist.

10. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Unterstützung der Drehzahlanpassung des Getriebes (12) beim Gangwechsel betätigbar ist und die Dauerbremseinrichtung (46) zuschaltet.