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Strömungsmitte1kreislau^- eines Retarders
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsmittelkreisiauf
eines Retarder3 der aus einem Versorgunyskreislauf eines Lastschaltgetriebes bzw.
einer diesem zugeordneten hydrodynamischen Einheit (Strömungskupplung Wandler) gespeist
wird und bei dem ein gemeinsamer Wärmetauscher für den Retarder und die hydrodynamische
Einheit vorgesehen ist, während ein Steuerventi1 zur veränderlichen Füllung bzw.
Entleerung des Retarders im Brems- bzw. Zugbetrieb angeordnet ist.
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In einem Lastschaltgetriebe mit zugeordneter hydrodynami.scher Einheit
werden relativ große Fördermengen an Strömungsmittel benötigt, die durch eine oder
mehrere Förderpumpen geliefert werden. In den Fällen, in denen ein Retarder mit
einem solchen Lastschaltgetriebe kombiniert
wird, soll der Anschluß
des Retarders an den bereits vorhandenen Versorgunqsreislwuf des Lastschaltgetriebes
in der Weise stattfinden, daß keine besondere Fördern pumpe für den Retarder erfordelich
ist und außerdem der für die hydrodynamische Einheit bereits vorhandene Wärmetauscher
auch für den Retarderbetrieb benutzt werden kann Aufgabe dieser Erfindung ist ein
Strömungsmittelkreis lauf eines Retarders der eingangs beschriebenenArt, bei dem
nur ein Wärmetauscher für die hydrodynamische Einheit und den Retarder vorgesehen
ist, ohne daß sich diese beiden Komponenten in ihrem Betriebsverhalten gegenseitig
beeinträchtigen, wobei der Strömungsmittelkreislauf insgesamt kostengünstig herstellbar
und betriebssicher sein soll. Diese Aufgabe wird durch einen in Anspruch 1 beschriebenen
Stromungsmittelkreislauf gelöst.
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Da vomBremsbetrieb in der hydrodynamischen Einheit (Strömungskuppiung,
Wandler), insbesondere wenn eine Überbrückungskupplung vorgesehen ist, keine wesentliche
Verlustwärme entsteht, kann die Kühlwirkung des Wärmetauschers mit Hilfe des Umschaltventils
voll zur Kühlung des Retarders genutzt werden, ohne daß die hydrodynamische Einheit
überhitzt wird. Dabei muß die Kühlkapazität des Wärmetauschers nur entsprechend
der maximalen Verlustwärme des Retarders oder der hydrodynamischen Einheit,
d.
h. nach dem jeweils größeren Wert, bemessen werden und nicht nach der Summe der
maximalen Verlustwärme dieser beiden Komponenten.
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Für eine kurze Befülizeit des Retarders ist es ferner von Vorteil,
daß ki einem Strömungsmittelkreislauf nach Anspruch 1 der Wärmetauscher schon im
normalen Fahrbetrieb (Zugbetrieb) unter Druck gefüllt ist, so daß die stets im Öl
enthaltene Luft bereits komprimiert ist.
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Dadurch, daß ein Umschaltventll mit zwei eindeutigen Schaltstellungen
vorgesehen ist, die jeweils dem Zug- bzw. Retarderbetrieb zugeordnet sind, lassen
sich relativ große, ungedrosselte Strömungswege verwirklichen, die beispielsweise
für einen solchen Retarderkreislauf wichtig sind, bei dem die Pumpwirkung des Retarders
ausgenutzt wird, wie das nach einen vorteilhaften Merkmal der Erfindung vorgesehen
ist. Hierbei zirkuliert das Strömungsmittel in einem geschlossenen Kreislauf zwischen
Retarder und Wärmetauscher allein aufgrund der Retarder-Pumpwirkung, wodurch eine
intensivere Wärmeabfuhr möglich ist. Der Retarderdruck in diesem geschlossenen Kreislauf
ist dabei ohne Rücksichtna«me auf nachgeschaltete Verbraucher festlegbar. Störungen
durch Druckschwankungen dieser Verbraucher wirken sich auf den Retarderdruck nicht
aus, «.a;.it ist eine sehr genaue und feinfühlige Regelung des Retarder-Bremsmomentes
möglich.
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Die Betätigung des Umschaltventils kann dabei in vorteilhafter Weise
dadurch erfolgen, daß zur Betätigung des Umschaltventils ein Steuerkolben im Steuerventil
angeordnet ist, der von einem ersten Steuerdruck beaufschlagt wird und abhängig
von diesem ersten Steuerdruck einen zweiten Steuerdruck schaltet, indem er eine
den zweiten Steuerdruck führende Steuerleitung, die zu einem Steuerraum des Umschaltventils
führt, entweder mit einem unter Druck stehenden Abschnitt des Versorgungskreislaufs
oder mit dem Abfluß verbindet, so daß über den zweiten Steuerdruck das Umschaltventil
betätigt wird.
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Hierdurch ist es möglich, eine manuelle Einschaltung des Retarders
(über ein besonderes Bedienungsorgan) oder auch selbsttätige Einschaltung des Retarders
mit einem von bestimmten Betriebsparametern abhängigen ersten Steuerdruck vorzusehen.
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Eine selbsttätige Einschaltung des Retarders ist z.B.
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dadurch möglich, daß dem Steuerkolben als erster Steuerdruck ein der
Bremskraft der Fahrzeug-Betriebsbremse etwa proportionaler Steuerdruck zugeführt
wird, beispielsweise der Luftdruck in der Bremsleitung einer Luftdruckbremse.
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Damit wird nicht nur die Bedienung erleichtert, sondern auch die Betriebsbremse
weitgehender entlastet, da die Retarderwirkung sofort mit der Betätigung der Betriebsbremse
einsetzt.
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Um das Retardermoment stufenlos vom Leerlauf bis zu dem der vollen
Füllung entsprechenden Wert regeln zu können, ist es zweckmäßig, wenn das Regelventil
außer dem Steuerkolben einen Regelkolben enthält, der über eine erste Feder mit
dem Steuerkolben in Verbindung steht und die Füllung des Retarders und damit das
Retardermoment über den im Retarder wirkenden Druck regelt, indem er eine in den
Arbeitsraum des Retarders führende Leitung mit einem Abschnitt des Versorgungskreislaufs
bzw. dem Abfluß verbindet in Abhängigkeit von Steuerkräften, die aus dem ersten,
auf den Steuerkolben wirkenden Steuerdruck, der über die erste Feder auf den Regelkolben
übertragen wird, sowie hierzu entgeyengerichteten hydraulischen Kräften aus dem
Retarderdruck und dem zweiten Steuerdruck, die auf Kolbenflächen des Regelkolbens
wirken, und ggf. der Kraft einer zweiten Feder, deren Kraft gegen die erste Feder
gerichtet ist, zusammengesetzt ist.
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Diese Anordnung ermöglicht einen wichtigen Vorteil mit einem weiteren
Merkmal, nach dem das Umschaltventil bei entlüfteter zugeordneter Steuerleitung,
die den zweiten Steuerdruck führt, die dem Bremsbetrieb zugeordnete Schaltstellung
einnimmt,so daß der ebenfalls vom zweiten Steuerdruck beaufschlagte Regelkolben
bei Schaltung des Umschaltventils in den Retarderbetrieb gleichzeitig die in den
Arbeitsraum des Retarders führende Leitung freigibt, bzw.
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bei Schaltung des Umschaltventils in den Zugbetrieb gleichzeitig die
Entleerung des Retarders bewirkt. Durch die auf diese Weise zum gleichen Zeitpunkt
erfolgende Füllung bzw. Entlüftung des Retarders und Umschaltung des Wärmetauschers
werden unkontrollierte Übcrgangserscheiiiungeri in der Retardersteuerung beim Wechsel
von Zug- in den Retarderbetrieb (und umgekehrt) mit Sicherbeitvermieden.
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Im Interesse eines frühzeitig einsetzenden Retarderbetriebes zur
Schonung der Betriebsbremse kann eine selbsttätige Retardersteuerung, die in Abhängigkeit
von der Betriebsbremse arbeitet, vorteilhaft so ausgelegt werden, daß der Retarderdruck
schon bei relativ geringer Bremskraft der Betriebsbremse seinen Höchstwert erreicht.
Der Weg des Steuerkolbens kann dabei durch einen Anschlag begrenzt werden, um bei
weiterem Ansteigen der Bremskraft der Betriebsbremse den Retarderdruck nicht zusätzlich
ansteigen zu lassen.
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Zweckmäßigerweise kann das zum Füllen des Retarders erforderliche
Strömungsmittel dem Versorgungskreislauf an einem vor der hydrodynamischen Einheit
liegenden Abschnitt entnommen werden. Das ergibt den Vorteil, daß zum Befüllen des
Retarderseine relativ große ölmenge, die unter verhältnismäßig hohem Druck steht,
vorhanden ist, die den Retarder in sehr kurzer Zeit füllt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird schematisch anhand der
Zeichnung erläutert, die ein ölversorgungsschema eines l.astschaltgeetriebes mit
vorgeschaltetem hydrodynamischen Wandler und einem eingebauten Retarder darstellt.
Die gezeichneten Schaltstellungen der dargestellten Ventile bezielierisich auf den
drucklosen Zustand des Versorgungskreislaufs.
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Der Versorgungskreislauf fördert aus einem Behälter 10 über einen
Filter 11 mit Hilfe einer Speisepumpe 12 Strömungsmittel in eine Hauptdruckleitung
13, in der ein konstanter Druck durch ein Hauptdruckventil 14 eingestellt wird.
Von der Hauptdruckleitung führt eine DruckJeitung 15 zu den nicht gezeigten Schaltventilen
der Schaltkupplungen des Lastschaltgetriebes. Das vom Hauptdruckventil 14 abströmende
überschüssige Strömungsmittel, das zum Schließen der Kupplungen nicht benötigt wird,
wird in einer Speiseleitung 16 dem Wandler 17 zugeführt. Ein Wandlerdruckbegrenzungsventil
18 begrenzt den in der Speiseleitung 16 möglichen Druck auf einen Wert, der etwas
höher liegt als der im normalen Betrieb auftretende Druck, indem es die Speiseleitung
16 bei überschreiten dieses Druckes gegenüber dem Abfluß öffnet.
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Ein Wandlergegendruckventil 19 steuert den am Ausgang des Wandlers
17 in der Wandlerausgangsleitung 20 herrschenden Druck auf einen für den Wandlerbetrieb
geeigneten Wert und bestimmt so gleichzeitig den Druck in der Speiseleitung 16.
Das vom Wandlergegendruckventil in eine Leitung 21 abfließende Strömungsmittel sol
m Zugbetrieb (Norm-lbetrieb
ohne Retarder) durch einen Wärr.letauscher
22 fließen und über eine Schlaierdruckleitung 23 Schnlerstellen 24 des Getriebes
zugeführt werden. Bis hierher entspricht die beschriebene Anordnung den bekannten
Versorgugskreisläufen von Las tschaltgetrieben.
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Ein im (nicht gezeigten) Lastschaltgetriebe angeordneter Retarder
25 wird aus dem vorstehend beschriebenen Versorgungskreislauf mit Strömungsmittel
gespeist.
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Von der vor dem Wandler 17 liegenden Speiseleitung 16 führt eine Druckleitung
26 zu einem Steuerventil 27.
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Das Füllen bzw. Entleeren des Retarders erfolgt durch das Steuerventil
27 in Verbindung mit dem Umschaltventil 30.
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Beim Befüllen strömt das Druckmittel von Steuerventil 27 über den
Leitungsstrany 29 a, 29 b zum Umschaltventil und von dort über die Leitung 28 zum
Retarder. Die Leitung 28 mündet im radial inneren Bereich des torusförmigen Arbeitsraumes
in den Retarder. Am äußeren Durchmesser des Retarderarbeitsraumes, an dem das Druckmittel
im Retarderbetrieb gegenüber dem inneren Durchmesser einen höheren Druck hat, ist
eine Retarderrücklaufleitung 29 vorgesehen, die zu den Leitungssträngen 29 a und
29 b führen und im Bremsbetrieb das Druckmittel über das Umschaltventil 30 dem Wärmetauscher
zuführt, zum Entleeren aber über den Leitungsstrang 29 a am Ventil 27 dem Sumpf
bzw. Vorratsbehälter zuführt.
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Das Umsehaltuentil 30 ist ein Schaltventil mit sieben gesteuerten
Anschlüssen und zwei Schaltstellungent wobei eine Schaltstellung dem Zucjhetricb
und die andere dem BremsbeLrieb zugeordnet ist. Die im drucklosen Zustand eingenommene
(und in der Zeichnung dargestellte) Schaltstellung des Umschaltventils 30 ist dem
BremsbeErieb ziigeordne t.
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Das Umschaltventil 30 steuert die Anschluß leitungen 31 und 32 des
Warmetauschers 22, die vom Wandler kommende Leitung 21, die Schmierdruckleitung
23, die zum Retarder führende Leitung 28 und die Rücklaufleitung 29 7n einer Weise,
daß in der dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung die Leitung 28 abgeschlossen,
die Anschlußleitung 32 des Wärmetauschers mit der Schmierdruckleitung 23 und die
vom Wandler kommende Leitung 21 mit der Anschlußleitung 31 des Wärmetauschers verbunden
und die Rücklaufleitung 29 des Retarders abgeschlossen ist.
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In der dem Bremsbetrieb zuyeordneten Schaltstellung des Umschaltventils
30 ist die zum Retarder führende Leitung 28 mit der Anschlußleitung 32 des Wärmetauschers,
die Anschlußleitung 31 des Waremtauschers mit der Rücklauf leitung 29 und die vom
Wandler kommende Leitung 21 mit der Schmierdruckleitung 23 verbunden.
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Auf diese Weise leitet das Umschaltventil in der dem Zugbetrieb zugeordneten
Schaltstellung das von der hydrodynamischen Einheit 17 abfließende Strömungsmittel
in
den Wärmetauscher 22 und von dort dem Scllmiersystem zu, während dc Zufluß 28 und
Abfluß 29 des Retarders abgeschlossen sind; und leitet in der dem Bremsbetrieb z-ugeordneten
Schaltstellung allein das vom Retarder 25 abfließende Strörí.ungsmittel in den Wärmetauscher
22 und in einem geschlossenen Kreislauf wieder zurück in den Retarder, während das
vom Wandler abtließende Strömungsmittel unter Umgehung des Wärmetauschers direkt
dem Schmiersystem 24 zugeführt wird.
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Das Umschaltventil 30'wird durch einen im Steuerventil 27 angeordfleten
Steuerkolben 33 gesteuert. In Abahängigkeit vom Luftdruck in der Bremse, der mit
der Bremskraft der Petriebsbremse in einem etwa proportionalen Zusanmenhang steht:
und als ein erster Steuerdruck über eine Leitung 34 au,- den Steuerkolben wirkt,
wird ein zweiter Steuerdruck geschaltet, der über eine Steuerleitung 35 das Umschaltventil
30 umsteuert. Der Steuerkolben 33 verbindet hierbei die Steualeitung 35, die zu
einem Steuerraum des Umschaltventils 30 führt, entweder über eine Steuerleitung
36 mit dem unter Druck stehenden Abschnitt 13 (Hauptdruckleitung) des Versorgunyskreislaufes
oder mit (1em Abfluß. Wenn der Druck in der Bremsleitung, der über die Leitung 34
auf den Steuerkolben 33 wirkt, einen bestilenten Wert erreicht, wird die Steuerleitung
35 mit dem Abfluß verbunden, so daß der Druck in der Steuerleituny 35 zusammenbricht.
Damit schaltet das Umschaltventil 30 in die dem Retarderbetrieb zugeordnete Schaltstellung.
Wenn die Bremsleitung
und damit Leitung 34 drucklos wird, dann
verbindet der Steuerkolben 33 die Steuerleitung 35 mit der flauptdruckleitung 13,
so daß der zweite Steuerdruck in der Steuerleitung 35 ansteigt und das Umschaltventil
30 in die dem Zugbetrieb zugeordnete Schaltstellung schaltet.
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Weiterhin enthält das Steuerventil 27 - außer dem Steuerkolben 33
- einen Reyelkolben 37, der über eine erste Feder 38 mit dem Steuerkolben 33 in
Verbindung steht und die Füllung des Retarders und damit das Retardermoment regelt,
indem er in Abhängigkeit von Steuerkräften die Leitung 29, die zum Retarderraum
führt, mit dem Abschnitt 16 des Versorgungskreislaufs bzw. dem Abfluß verbindet.
Die den Regelkolben 37 beeinflussenden Steuerkräfte sind die Kraft aus dem ersten
Steuerdruck (Druckluft der Betriebsbremse), dz auf den Steuerkolben 33 wirkt und
über die Feder 38 auf den Regelkolben 33 übertragen wird, ferner hierzu entgegengerichtete
hydraulische Kräfte des Retarderdruckes (Leitung 29) und des zweiten Steuerdruckes
(Leitung 35) und die Kraft einer zweiten Feder 39, die gegen die erste Feder 38
wirkt. Die zweite Feder 39 kann unter hestimmten Voraussetzungen jedoch entbehrlich
sein.
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Im Zugbetrieb (d. h. Normalbetrieb ohne Retarder) ist das Steuerventil
27 in der Schaltstellung, die in der Zeichnung dargestellt ist. Das Umschaltventil
dagegen hat infolge des in der Leitung 35 wirkenden zweiten Steuerdruckes die andere,
d. h. die nicht dargestellte Schaltstellung eingenommen. Damit sind die Retarderanschlußleitungen
28 und 29 verschlossen, während das vom Wandler abströmende Strömungsmittel über
die Leitung 21, Umschaltventil 30, Leitung 31, Wärmetauscher 22, Leitung 32 und
wiederum das Umschaltventil 30 der Schmierdruckleitung 23 und dem Schmiersystem
24 zugeführt wird.
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Bei Betätigung der Fahrzeugbetriebsbremse steigt der Druck in der
Leitung 34. Der Steuerkolben 33 wird in die andere Schaltstellung verschoben und
öffnet die Steuerleitung 35 gegenüber dem Abfluß, so daß der in der Steuerleitung
35 enthaltene zweite Steuerdruck auf Null abfällt. Da der zweite Steuerdruck gleichzeitig
auf den Regelkolben 37 und das Umschaltventil 30 wirkt, wird in diesem Moment der
Regelkolben 37 im Sinne einer Füllung des Retarders über die Leitung 29 verschoben
und zugleich exakt mit dem Füllungsbeyinn das Umschaltventil 30 auf die Stellung
"Retarderbetrieb" umgeschaltet. Durch das -Umschaltventil 30 wird ein Kurzschlußkreislaufüber
die Anschlußleitungen 31 und 32 und die Leitungen 28 und 29 zwischen dem Retarder
und dem Wärmetauscher freigegeben,
der von dem als Pumpe wirkenden
Re t:arder aufrechterhalten wird und infolge relativ großer Leitungsquerschnitte
das Strömungsmittel rasch zirkulieren läßt.
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Der Druck im Retarder wird dabei durch den Regelkolben 37 in Abhängigkeit
vom Luftdruck in der Br-msleitung 34 gesteuert Die Erfindung schließt auch Strötnungsmittelkreisläufe
für Retarder ein, bei denen anstelle eines von der Betriebsbremse abhängigen ersten
Steuerdruckes ein manuell einstellbarer Steuerdruck, z. B. über ein Bedienungsorgan,
dem RegeLventil 35 zugeführt wird.
L e e r s e i t e