DE3030494A1

DE3030494A1 - Vorrichtung zum ueberwachen und regeln der bremsleistung eines hydraulischen retarders

Info

Publication number: DE3030494A1
Application number: DE19803030494
Authority: DE
Inventors: Gerold 7994 Langenargen Bieber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-08-12
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1982-02-18
Also published as: GB2081829A; US4440272A; DE3030494C2; BR8105169A

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN - Aktiengesellschaft 799o Friedrichshafen

Vorrichtung zum überwachen und Regeln der Bremsleistung eines

hydraulischen Retarders.

Akte 5677

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ZAHNRADFABRIK FRIEDRlTCHSHAFEN - Aktiengesellschaft 799o Friedrichshafen

Titel: Vorrichtung zum überwachen und Regeln der Bremsleistung eines hydraulischen Retarders.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum überwachen und Regeln der Bremsleistung eines hydraulischen Retarders. Derartige Retarder werden insbesondere für Fahrzeuge benötigt und arbeiten mit einem strömenden Medium, z.B. öl, welches je nach der gewünschten Bremsleistung über eine Steuereinrichtung mit entsprechend eingestelltem Druck zugeführt wird. Die Steuereinrichtung selbst weist dabei im allgemein ein hand- und/oder fußbetätigtes Steuerventil auf.

Die Wirkungsweise eines Retarders besteht nun darin, daß die Reibung zwischen Stator und Rotor abhängig von dem eingebrachten Öldruck verändert wird, wodurch auf die mitgezogene Welle des Rotors ein mehr oder weniger großes Bremsmoment ausgeübt wird.

Der Fluß des strömenden Mediums, also insbesondere der ölstrom wird dabei vom Rotor in die Schaufelräume des feststehenden Stators gefördert, dabei umgelenkt und ver-

2ö zögert (abgebremst). Durch die Umlenkung dieses Stromes im Stator verzögert sich die Drehbewegung des Rotors und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, da die Rotorachse mit der Achse des Fahrzeuges über Gelenkwelle, Getriebe und/oder Schaltkupplung verbunden ist. Die in dem flüssigen Medium, also beispielsweise dem ölstrom, auftretende Reibung wird in,Wärme umgesetzt. Die Wärme muß dann abgeführt werden, was bei wassergekühlten Motoren

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im allgemeinen über den Wärmetauscher für das Kühlwasser bzw. bei luftgekühlten Motoren durch Abgabe an die Kühlluft erfolgt.

Wie schon ausgeführt, ergeben unterschiedliche Füllungsgrade des Strömungskreislaufes eine unterschiedliche Brenswirkung auf das Fahrzeug selbst. Die Bremswirkung kann dabei vom Maximalwert bis Null stufenlos gesteuert werden, wobei das Maximalbremsmoment bei Primärretardern vom eingeschalteten Gang im Getriebe abhängig ist. Dabei ist aber die Bremswirkung auch im schnellsten Gang noch so groß, daß Rückschaltungen im allgemeinen nicht erforderlich sird. Bei Sekundarretardern ist das Retardermoment gleich dem Bremsmoment. Die Höhe des Bremsmomentes kann beliebig begrenzt werden und beträgt bei bekannten Konstruktionen antriebsseitig maximal 1000Nm.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß vielfach die mögliche und wünschenswerte Bremsleistung wesentlich höher liegt als die Kapazität des Wärmetauschers, also die vorhandene Kühleinrichtung, in der Lage ist, die dabei erzeugte Wärme abzuführen. Bei kürzeren Bremsungen kann auch eine sehr hohe Bremsleistung über das ölvolumen des Retarders selbst und die Kühlung aufgenommen werden. Bei längeren Bremsvorgängen kann jedoch eine im Vergleich zum ölvolumen und der Kapazität des Wärmetauschers zu große Bremsleistung zu Uberhitzungen und damit Ausfall des Getriebes oder sogar des Motors führen.

Aufgabe der Erfindung ist es mit einfachen Mitteln eine zumindest länger dauernde Überlastung des Retarders zu vermeiden und eine kontinuierliche Abregelung des Retarderbremsmomentes auf einen zulässigen Wert zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unt,eranSprüche.

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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung zur Abregelung des Retardermomentes wird dabei das Maximalbremsmoment bei wassergekühlten Motoren über die Kühlwassertemperatur und bei luftgekühlten Motoren über die Temperatur des strömeiden Mediums im Retarder selbst, also beispielsweise die öltemperatur, eingestellt. Dies geschieht gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfin-. dung durch Einschalten eines zusätzlichen Druckminderungsventils, welches des Druck des dem Retarder zuzuführenden strömenden Mediums, also insbesondere des Öls, unabhängig von dem von der BedieTLungsperson betätigten Steuerventil auf einen Maximalwert begrenzt, der gerade noch eine ausreichende Abführung der durch den Bremsvorgang erzeugten Wärme garantiert.

Einzelheiten einer möglichen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung wowie vorteilhafte Weiterbildungen werden im folgenden anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der in einer Explosionsdarstellung wiedergegebene Grundbauteile eines Retarders,

Fig. 2 eine Blockdarstellung der Ventilanordnung Fig. 3 ein Diagramm zur prinzipiellen Wiedergabe der Abhängigkeit zwischen Kühlwassertemperatur einerseits und maximalen Steuerdruck bzw. Bremsmoment andererseits.

Fig. 4 ein Diagramm zur prinzipiellen Wiedergabe der Abhängigkeit zwischen Getriebeöltemperatur einerseits und maximalen Steuerdruck bzw. Bremsmoment andererseits.
"" Fig. 5 Ausschnitt eines Steuerschemas eines Retarders mit

temperaturabhängiger Retarderrückregelung. Die Fig. 1 zeigt die für die Funktion eines Retarders wesentlichen Grundbauteile in auseinandergezogener und

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schematischer Ansicht. Dabei ist 1 der Stator eines an sich bekannten Retarders und 2 der Rotor. Der Rotor ist (in nicht fargestllter) bekannter Weise über Kupplung, Getriebe und/oder Gelenkwelle mit der Achse e des - zu bremsenden - Fahrzeuges verbunden. Der Retarderinnenraum wird je nach der gewünschten Bremsleistung mit öl angefüllt, die aufgrund der Drehbewegung des Rotors einer Zentrifugalbeschleunigung und dadurch in Bewegung gehalten wird. Dabei wird der ölstrom in die SchaufeljQ räume des feststehenden Stators gefördert, umgelenkt und abgebremst.

Durch die Umlenkung des tSstroms im Stator verzögert sich auch die Drehbewegung des Rotors und somit die Gej5 schwindigkeit des Fahrzeuges selbst.

Der Öldruck im Retarderinnenraum wird über die Regeleinrichtung 5 gesteuert, die beispielsweise über einen Steuerluftanschluß abhängig von einem hand- oder auch von einem fußbetätigten (Brems-) Schalter entsprechend eingestellt wird.

Abhängig von der Einstellung dieser Regeleinrichtung 5

da—
wird der Öldruck und/mit der ölumlauf in der Leitung 4

zum Wärmetauscher 3 gesteuert. Der Wärmetauscher 3 besitzt einen Kühlwasserzulauf 3"und einen Kühlwasserablaufstutzen 3".

Erfindungsgemäß wird nun die Temperatur des Retarderöls in der Umlaufleitung 4, beispielsweise am Punkt 6, oder aber die Temperatur des Kühlwassers im Wärmetauscher 3 im Bereich 6¹ überwacht.

Die Temperaturüberwachung kann hierbei mit an sich bekannten Temperaturfühlern, vorzugsweise elektrisch arbeitenden Temperaturfühlern, vorgenommen werden.

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Erfindungsgemäß wird dabei die Temperatur zur zusätzlichen Steuerung des ölumlaufes im Retarder selbst und damit zur Einstellung des Bremsmomentes herangezogen.

Diese Funktion sei schematisch anhand der Fig. 2 erläutet.

In der Fig. 2 ist ein Fußhebel 8 gezeigt, von dessen Betätigung abhängig die Einstellung des Steuerventils 5 {vgl. auch Fig.1) derart erfolgt, daß zur Erhöhung des Bremsmomentes mit einem größeren Druck auf den Fußhebel 8 eine Erhöhung des Öldruckes im Retarder erreicht wird. Anstelle des Fußhebels 8 kann selbstverständlich auch ein von Hand zu betätigender Hebel vorgesehen werden. Die Betätigung des HebeJs hat zur Folge, daß der Umlauf des Öles, der über die Leitungen 4 zu- und abgeführt wird, entsprechend gesteuert wird.

Zur Begrenzung des Öldruckes im Retarder, der über das Steuerventil 5 eingestellt wird, ist dem Steuerventil 5 ein Druckminderungsventil 7 vorgeschaltet, das abhängig von einem Steuerwert 6, der entsprechend der gemessenen Temperatur von einem (nicht dargestellten) Messwertgeber abgeleitet wird, so begrenzt, daß eine bestimmte Bremsleistung und damit eine bestimmte Wärmeentwicklung nicht überschritten werden kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Abhängigkeiten von Steuerdruck und Bremsmoment von der Temperatur des Öls im Retarder bzw. von der Temperatur des Kühlwassers. Dabei ist auf der Abszisse der Steuerdruck angegeben, während auf der rechten Ordinate die Temperatur des Öls bzw. Kühlwassers aufgetragen ist. Aus der Abhängigkeitskruve ist zu ersehen, daß der maximale Steuerdruck nur bei einer Kühlwassertemperatur von 90° C bzw. einer Getriebeöltemperatur von 125° C eingestellt werden kann, während der Druck bei einer Kühlwassertemperatur von 100° C oder einer Getriebeöltemperatur von 150° C auf den halben Wert begrenzt wird. Entsprechend ist das Bremsmoment bei 100⁰C

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bzw. 15O⁰C auch nur noch 50% der maximalen Bremsleistung, während bei einer Temperatur des Kühlwassers bzw. Getriebeöls von "nur" 90⁰C 100% das maximal mögliche Bremsmoment vom Retarder abgegeben wird. 5

Es sei darauf hingewiesen, daß insbesondere die angegebenen Temperatur- und Stuerdruckwerte Werte sind, die angenommen wurden, um die Wirkungsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung zu erläutern. In der Praxis ergeben sich, insbesondere beim Einsatz von geschlossenen oder offenen Kühlsystemen, abweichende Werte, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen wird.

Fig. 5 zeigt den Ausschnitt eines Steuerschemas, in wel-•5 chem das Zusammenwirken einer Rt2tardersteuerung bekannter Ausführung mit Steuerelementen gemäß der Erfindung wiedergegeben sind.

Dabei ist der Retarder mit 11, die ölumlaufleitungen mit 12, das Steuerventil mit 13 und der Wärmetauscher mit 14 ^" bezeichnet.

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung ist ein Druckminderungsventil 15 vorgesehen, über welches der von einer öldruckquelle abgeleitete und in diesem Fall über ein handbetätigtes Bremsventil und eine Kupplungssperre ge- ^Λυ lieferte Steuerdruck für das Steuerventil 13 entsprechend reduziert wird, und zwar erfindungsgemäß abhängig von der durch den Temperaturfühler 18 gemessenen Temperatur.

Der gemessene Temperaturwert wird dabei in ein Signal

umgesetzt, das in einem Elektronik-Baustein 19 so umgesetzt und verstärkt wird, daß das Bremsmoment nach einer Funktion.-, zurückgeregelt wird, die dem Fadingverhalten einer Reibbremse entspricht.

Die Realisierung der Vorrichtung nach der Erfindung kann natürlich im Rahmen fachmännischen Könnens auf verschie dene Weise abgewandelt werden. So ist es insbesondere möglich, das Druckminderungsventil 7 und das Steuerven-

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til 5 baulich so zu kombinieren, daß ein einziges Bauteil gegeben ist. Das kann insbesondere dadurch geschehen, daß das Druckminderungsventil 7 mit einem Regelmagnet als Deckel des Steuerzylinders selbst ausgebildet wird. Auch die Ausbildung des Retarders selbst ist entsprechend dem jeweiligen Anwendungsszweck ebenso variierbar wie die Ausbildung des Wärmetauschers 3, der mit dem Kühler des zu bremsenden Fahrzeugs als bauliche Einheit ausgebildet oder aber auch als getrennter Wärmetauscher aufgebaut sein kann.

Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDKICHSHAFEN - Aktiengesellschaft 799o Friedrichshafen

Titel: Vorrichtung zum überwachen und Regeln der Bremsleistung eines hydraulischen Retarders.

Patentansprüche

Vorrichtung zum überwachen und Regeln der Bremsleistung eines hydraulischen Retarders, insbesondere für Fahrzeuge, mit einer einströmendes Medium, z.B. öl, sperrenden oder freigebenden Steuereinrichtung in Form eines hand- und/ oder fußbetätigten Steuerventils, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Steuerventil im Kreis des strömenden Mediums, vorzugsweise in Form eines Druckminder- (-Begrenzungs-) Ventils, sowie eine das weitere Steuerventil temperaturabhängig steuernde Regeleinrichtung vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Temperaturfühler zur Abtastung der Kühlwassertemperatur des Wärmetauschers oder zur Abtastung der Temperatur des strömenden Mediums des Retarders aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler ein elektrisch arbeitender Temperaturfühler vorgesehen ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuerventil zwischen einem von der Bedienungsperson betätigbaren Druckfühler und dem Steuerkolben für das strömende Medium angeordnet ^ist·
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil mit Regelmagnet als Deckel des Steuerzylinders ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalformer, vorzugsweise in Form eines Elektronik-Bausteines vorgesehen ist, der das der jeweiligen Temperatur des Kühlwassers oder des strömenden Mediums entsprechende Signal in eine Steuerfunktion zur Steuerung des Retarders so umwandelt, daß das Bremsmoment entsprechend dem Fadingverhalten einer Reibbremse geregelt wird.

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