DE3144902C2

DE3144902C2 -

Info

Publication number: DE3144902C2
Application number: DE3144902A
Authority: DE
Inventors: Enno 7920 Heidenheim De Stodt; Friedrich 7923 Koenigsbronn De Helfer
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1981-11-12
Publication date: 1988-11-17
Also published as: SE8206409D0; SE8206409L; IT1153342B; ES517266A0; DE3144902A1; GB2109488A; GB2109488B; BE894972A; ES8308267A1; FR2516025B1; US4699022A; IT8224033A0; FR2516025A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat mit einem Schaltge triebe, das einen Retarder und ein Planetengetriebe aufweist. In dem Schaltgetriebe wird der Retarder (hydrodynamische Brem se) dazu benutzt, um eine Abtriebswelle mittels hydrodynami scher Kraftübertragung aus dem Stillstand in Rotation zu ver setzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

1) DE-AS 14 80 506
2) DE-AS 20 21 543
3) DE-AS 26 56 669
4) DE-PS 16 00 191
5) DE-OS 30 00 664
6) DE-PS 26 18 073
7) DE-OS 29 35 361
8) US-PS 23 43 509
9) Automobiltechnische Zeitschrift 1967, Seiten 149-152
10) AT-PS 2 31 832
11) US-PS 23 97 634
12) DE-OS 21 56 002
13) DE-AS 25 18 186

Aus der Fig. 1 der Druckschrift 1) ist ein Lenkgetriebe für ein Kettenfahrzeug bekannt, mit den folgenden Einzelheiten: Eine Antriebswelle 25 treibt das Hohlrad 31 (erstes Getriebeglied) eines Planetengetriebes 29 an. Von diesem Planetengetriebe 29 ist ein Planetenträger 33 (zweites Getriebeglied) an eine Ab triebswelle 24 gekoppelt. Außerdem ist ein Sonnenrad 34 (drit tes Getriebeglied) an den Rotor 45 eines Retarders 43 gekoppelt und mittels einer Bremse 39 festsetzbar. Wenn die Abtriebswelle 24 still steht, rotieren das erste und das dritte Getriebeglied mit unterschiedlichen Drehrichtungen, wobei die Drehzahl des dritten Getriebegliedes größer als diejenige des ersten Getrie begliedes ist. Durch Einschalten des Retarders 43 kann die Drehzahl des dritten Getriebegliedes 34 verringert und hier durch die Abtriebswelle 24 in Rotation versetzt werden, wobei ihre Drehrichtung umgekehrt zur Drehrichtung des dritten Ge triebegliedes 34 ist. Die Abtriebswelle 24 hat dort die Funk tion einer sogenannten Nullwelle im Lenkgetriebe eines Ketten fahrzeuges. Vom Fahrzeug-Antrieb selbst zeigt die Druckschrift 1) nur ein Fahrgetriebe 2 und Überlagerungsgetriebe 5 und 6.

Die Druckschrift 2) zeigt ein Fahrzeug-Schaltgetriebe mit einem integrierten hydrodynamischen Drehmomentwandler. Dieser ist sowohl im Traktionsbetrieb (insbesondere zum Anfahren aus dem Stillstand) als auch zum hydrodynamischen Bremsen einsetz bar. Antriebsaggregate mit diesem Schaltgetriebe haben sich zwar sehr gut bewährt; jedoch ist dort für eine bestimmte An zahl von Gängen eine verhältnismäßig große Zahl von Planeten radsätzen erforderlich. Ein Getriebe, mit dem hydrodynamisches Anfahren und Bremsen möglich ist, ist außerdem aus der Druck schrift 10) für sich allein bekannt. Die aus diesen Schriften bekannten Getriebe haben gemeinsam, daß bei ihnen versucht wur de, die hydraulischen Verluste durch Leistungsverzweigung zu verringern. Es sind zwei parallele Kraftübertragungswege vor handen, nämlich ein hydraulisch-mechanischer und ein rein me chanischer. Die hydraulischen Verluste sind bei diesen Getrie ben jedoch verhältnismäßig hoch, weil sich der hydraulische Anfahrgang über einen verhältnismäßig großen Abtriebsdrehzahl bereich erstreckt. Bekannt ist aus der Druckschrift 11) ferner ein Getriebe mit Leistungsteilung analog den eingangs erwähnten Schriften.

Aus der Druckschrift 3) ist ein Fahrzeug-Schaltgetriebe be kannt, das einerseits einen hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist, der allein für den Traktionsbetrieb bestimmt ist, und andererseits einen Retarder, der nur zum hydrodynamischen Brem sen dient. Somit ist dort der Bauaufwand für die hydrodynami schen Getriebeelemente verhältnismäßig hoch.

Aus der Druckschrift 12) ist ein Antriebsaggregat mit einem Drehmomentwandler bekannt, der ausschließlich für die Traktion verwendet wird. Das Getriebe umfaßt ferner einen Retarder, der ausschließlich für die Bremsung verwendet wird. Beschrieben werden Möglichkeiten, den Retarder nicht nur durch einen Brems befehlsgeber, sondern auch über das Fahrpedal zu steuern. Insbe sondere wird offenbart, daß das Fahrpedal eine Null-Stellung zwischen zwei Endlagen haben soll, wobei in der einen Richtung der Motor gesteuert wird, während beim gänzlichen Loslassen des Pedals die Bremse voll wirksam sein soll. Der Retarder reagiert somit nur dann, wenn nicht gleichzeitig ein Signal auf den An triebsteil wirkt. Eine weitere Kupplung zwischen Motor- und Retarderbetätigung liegt nicht vor, insbesondere arbeitet der Retarder in jedem Falle nur in seiner bremsenden Funktion. Aus der Druckschrift 13) ist darüber hinaus eine Regeleinrichtung bekannt, die das Einstellen einer bestimmten Bremskraft ermög licht.

Allen bekannten Getrieben ist gemeinsam, daß im Anfahrbereich bei der hydrodynamischen Kraftübertragung naturgemäß mit hy draulischen Verlusten gerechnet werden muß.

Aufgabenstellung

Ausgehend von der DE-AS 14 80 506 soll ein Antriebsaggregat geschaffen werden, das für die Übertragung der Motorleistung zur Fortsetzung eines Fahrzeuges geeignet ist und in dessen Schaltgetriebe die Kraftübertragung bei möglichst geringem Auf wand sowohl beim Anfahren als auch beim Bremsen hydrodynamisch stattfindet, wobei gleichzeitig beim Anfahren die hydraulischen Verluste in noch stärkerem Maße verringert werden sollen, als dies bei anderen Getrieben gemäß DE-AS 20 21 543 oder AT-PS 2 31 832 realisiert ist.

Erfindungsgemäße Lösung

Die vorgenannte Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Antriebsaggregat gelöst. Es wurde erkannt, daß das aus der Druckschrift 1) bekannte Aggregat, das lediglich zum Antrieb einer Fahrzeug-Lenkeinrichtung dient, durch die erfindungsgemä ße Umgestaltung auch für den Fahrzeugantrieb selbst und zu gleich als Fahrzeugbremse eingesetzt werden kann. Hierzu wird gemäß der Erfindung am Planetengetriebe eine Schalteinrichtung vorgesehen, durch deren Betätigung - bei gleichbleibender Dreh richtung der Abtriebswelle - die Drehrichtung des dritten Ge triebegliedes und damit des Retarder-Rotors umgekehrt wird. Zugleich wird der Retarder, wie an sich aus Druckschrift 4) oder 5) bekannt ist, derart gestaltet, daß er in beiden Dreh richtungen eine hohe spezifische Leistung aufweist. Hierdurch wird es möglich, den Retarder - zusätzlich zur hydrodynamischen Kraftübertragung im Anfahrbereich - nach einer Umkehrung sei ner Drehrichtung auch noch zum hydrodynamischen Bremsen einzu setzen. Der Retarder wird, wie an sich bekannt, durch Füllen mit Arbeitsflüssigkeit eingeschaltet und durch Entleeren aus geschaltet. Dabei ist es vorteilhaft, eine Steuereinrichtung derart auszubilden, daß man dem Retarder wahlweise von einem Bremsbefehlgeber (z. B. Bremspedal) und von einem Beschleuni gungsgeber (z. B. Gaspedal) Steuerbefehle erteilen kann (An spruch 2).

Ein in beiden Drehrichtungen wirksamer Retarder mit nur einem einzigen torusförmigen Arbeitsraum könnte, abweichend von Druck schrift 5), auch dadurch gewonnen werden, daß die Schaufeln in achsparallelen Ebenen liegen. Bevorzugt wird jedoch ein Retar der gemäß Druckschrift 4), der in zwei torusförmigen Arbeits räumen schräggestellte Schaufeln aufweist. Die Arbeitsräume sind räumlich und funktionell eng miteinander verschmolzen. So ist z. B. nru ein einziger gemeinsamer Rotor vorhanden; außer dem werden beide Arbeitsräume stets gemeinsam gefüllt oder ent leert. Somit ist der Aufwand für die Steuerung der Arbeitsflüs sigkeit wesentlich geringer als bei Vorhandensein eines Wandlers und eines Retarders gemäß Druckschrift 3). Mit anderen Worten: Gemäß der Erfindung können in einem Getriebe nach Druckschrift 3) der Wandler, dessen Überbrückungskupplung und der Retarder er setzt werden durch das im Anspruch 1 angegebene Schaltgetriebe, umfassend einen Planetensatz und einen drehrichtungsunabhängigen Retarder.

Das Schaltgetriebe des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates hat einen hydrodynamischen Anfahrbereich, bei dem der Retarder ein geschaltet ist, und einen mechanischen Bereich mit mindestens zwei Gängen. Im ersten rein mechanischen Gang sind das dritte Getriebeglied und somit der Retarderrotor festgesetzt. Der zweite rein mechanische Gang wird eingeschaltet durch Betätigung der Schalteinrichtung, die die Drehrichtungsumkehr des Retarderrotors auslöst. Vorzugsweise ist diese Schalteinrichtung gemäß Anspruch 3 als eine Durch kupplung ausgebildet, welche An- und Abtriebswelle des Schalt getriebes miteinander verbindet.

Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat kann durch vielerlei Gangschaltgetriebe ergänzt werden. Hierfür kommen in Betracht: Schaltgetriebe nur mit weiteren Vorwärtsgängen oder solche mit Vorwärtsgängen und wenigstens einem Rückwärtsgang oder reine Wendegetriebe. Somit können ohne Schwierigkeiten beliebig vie le Gänge vorgesehen werden. Es sind jedoch auch Ausführungen ohne zusätzliches Schaltgetriebe möglich, wie weiter unten er läutert wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß beim Beschleunigen der Abtriebswelle aus dem Still stand der Retarder nur über einen kleineren Abtriebsdrehzahl bereich eingeschaltet sein muß, verglichen mit einem hydrody namischen Drehmomentwandler. Schon beim Erreichen einer ver hältnismäßig kleinen Mindest-Abtriebsdrehzahl (Mindest-Fahr geschwindigkeit) kann die am dritten Getriebeglied befindliche Bremse eingeschaltet werden. Von da an arbeitet das Schaltge triebe rein mechanisch ohne hydraulische Verluste. Folglich ist - über den gesamten Arbeitsbereich gesehen - der Energie verbrauch verhältnismäßig gering.

Durch den Wegfall des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ver zichtet man zwar auf dessen hohe Drehmomentwandlung im Anfahr punkt. Diese wird jedoch in vielen Fällen (z. B. bei Antrieben für Omnibusse) gar nicht benötigt, weil mit Rücksicht auf die Fahrgäste die Beschleunigung einen bestimmten Wert nicht über steigen soll.

Es ist schon mit anderen Mitteln versucht worden, ein automa tisches Fahrzeuggetriebe ohne hydrodynamischen Drehmomentwand ler zu schaffen. So ist aus der Druckschrift 7) ein Schaltge triebe bekannt, das eine mechanische, sogenannte Dauer- und Gangschaltbremse aufweist, die für längeren Schlupfbetrieb ausgelegt ist. Ein solcher Schlupfbetrieb ist dort vorgesehen - ähnlich wie im erfindungsgemäßen Getriebe beim Retarder - einerseits zum Anfahren aus dem Stillstand und andererseits zum Abbremsen des Fahrzeuges. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist, daß trotz der Auslegung der Bremse für län geren Schlupfbetrieb die Gefahr von Verschleiß und/oder Über hitzung besteht. Sie wird deshalb in der Praxis nicht ange wendet. Im übrigen wäre es nicht damit getan, in dem bekannten Schaltgetriebe die Dauerbremse durch einen Retarder zu ersetzen, weil die dort vorgesehene Ankoppelung des Dauerbremsrotors an ein langsam rotierendes Getriebeglied für den Retarder sehr un günstig wäre.

Wie oben schon erwähnt worden ist, weist das Schaltgetriebe des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates vorzugsweise eine Durchkupplung auf, bei deren Betätigung die Getriebeglieder des Planetengetriebes als Block umlaufen. Zwar ist aus der Druckschrift 8) schon ein Schaltgetriebe bekannt, das einen Retarder, ein Planetengetriebe und eine Durchkupplung aufweist; diese ist jedoch als Freilauf (Einwegkupplung) ausgebildet. Da durch haben zunächst, d. h., beim Anfahren aus dem Stillstand, die Antriebswelle, die Abtriebswelle und der Retarderrotor gleiche Drehzahl und gleiche Drehrichtung. Somit kann der Re tarder erst nach Erreichen einer bestimmten Mindestdrehzahl wirksam werden. Hierbei rotiert dann die Abtriebswelle rascher als die Antriebswelle. Dort ist somit der Retarder in dem be sonders wichtigen Anfahrbereich nicht einsetzbar. Auch ein Ver zögern der Abtriebswelle mit Hilfe des Retarders ist dort nicht vorgesehen.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 kann erreicht werden, daß der Retarder beim hydrodynamischen Bremsen ganz unabhängig von der Antriebsmaschine in einem großen Drehzahlbereich der Ab triebswelle wirksam sein kann, d. h., bis hin zu verhältnismäßig kleinen Abtriebsdrehzahlen. Dagegen ist der Retarder bei einge schalteter Durchkupplung (gemäß Anspruch 3) beim Bremsen nur bis zur kleinstmöglichen Drehzahl der Antriebsmaschine einsetz bar. Aus diesem Grunde und weil die Durchkupplung in der Regel für den Traktionsbetrieb benötigt wird, wird man bei Bedarf die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 gemeinsam anwenden.

Für das erfindungsgemäße Antriebsaggregat kommen viele unter schiedliche Antriebsmaschinen in Betracht. Bevorzugt wird ein Dieselmotor; aber auch die Verwendung einer Gasturbine ist mög lich. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung kann auch eine in der Drehrichtung umkehrbare Antriebsmaschine, z. B. ein Elektromotor, verwendet werden (Ansprüche 5 und 6).

Ein wesentlicher Vorteil dieser Bauweise gegenüber bekannten elektro-hydrodynamischen Antriebsaggregaten (die für den Trak tionsbetrieb einen Drehmomentwandler und notwendigerweise ein Wendegetriebe aufweisen, siehe Druckschrift 6) besteht darin, daß das Wendegetriebe entfallen kann. Denn aufgrund der erfin dungsgemäßen Verwendung eines zumindest weitgehend drehrichtungs unabhängigen Retarders kann dieser in beiden Antriebsdrehrich tungen gleich gut im Traktionsbetrieb arbeiten. Genauso kann er in beiden Abtriebsdrehrichtungen gleich gut bremsen. Darüber hinaus wird man bei der Kombination eines Elektromotors mit dem Retarder und dem dazugehörigen Planetenradsatz in manchen Elektrofahrzeugen, z. B. bei einem Trolley-Bus, auf ein nachge ordnetes Gangschaltgetriebe ganz verzichten können.

Ein wichtiger weiterführender Gedanke der Erfindung ist im Anspruch 7 angegeben. Diesem liegt die folgende Aufgabe zu grunde: Während des Anfahrvorganges mit Hilfe des Retarders soll die Drehzahl der Antriebsmaschine einerseits nicht zu stark gedrückt werden (Gefahr des Abwürgens durch ein zu ho hes Retardermoment) und andererseits nicht unnötig hohe Werte annehmen (etwa wenn viel Gas gegeben wird bei verhältnismäßig niedrigem Retardermoment). Man könnte diese Aufgabe an sich dadurch lösen, daß der Füllungsgrad und damit das Moment des Retarders von Hand an das jeweilige Moment der Antriebsma schine angepaßt wird. Gemäß der Erfindung erfolgt dies je doch selbsttätig mit Hilfe der in Anspruch 7 angegebenen Re geleinrichtung. Dabei kann man durch die zusätzlichen Merk male des Anspruches 8 dafür sorgen, daß die Drehzahl der An triebsmaschine mit zunehmender Abtriebsdrehzahl (Fahrgeschwin digkeit) ansteigt. Es kann eine lineare oder progressive Ab hängigkeit der Motordrehzahl von der Fahrgeschwindigkeit ein gestellt werden. In diesem Zusammenhang erkennt man einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber Antriebs aggregaten, die einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Anfahren haben. Dort müssen bekanntlich zum Anpassen des Wand lers an die Antriebsmaschine unterschiedliche Wandlerpumpen räder und/oder unterschiedliche Zahnräder für verschiedene Eingangs-Übersetzungen bereitgestellt werden. Demgegenüber braucht man bei Verwendung eines Retarders zum Anfahren nur dessen Steuerung an die jeweilige Antriebsmaschine anzupassen. Dies kann besonders einfach dadurch erfolgen, daß man die Charakteristik des im Anspruch 8 genannten Sollwert-Gebers verändert, daß man also eine bestimmte Abhängigkeit der Motor drehzahl von der Fahrgeschwindigkeit einstellt.

Gemäß Anspruch 9 können die beiden Arbeitsräume des Retarders bei Bedarf für unterschiedliche maximale Drehmomente in den beiden Drehrichtungen ausgelegt werden. Zum Beispiel können die beiden Arbeitsräume, abweichend von Druckschrift 4), unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Oder man kann in den beiden Arbeitsräu men unterschiedliche Schaufel-Neigungswinkel vorsehen. Durch eine solche Maßnahme ist es z. B. auch möglich, die Arbeitsräu me nur an unterschiedliche maximale Drehzahlen in den beiden Drehrichtungen anzupassen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Balkenschema, das für mehrere mögliche Ausführungsformen des Schaltgetriebes gül tig ist;

Fig. 2 den dazugehörigen Drehzahlplan;

Fig. 3 ein Räder-Schema für ein aus den Fig. 1 und 2 ableitbares Schaltgetriebe;

Fig. 4 ein Räder-Schema für ein anderes aus den Fig. 1 und 2 herleitbares Schaltgetriebe;

Fig. 5 ein Steuerschema für den Betrieb des Retar ders.

Zur Darstellung von Planetengetrieben in Form eines Balken schemas gemäß Fig. 1 und eines Drehzahlplanes gemäß Fig. 2 wird hingewiesen auf die Druckschrift 9).

Das in Fig. 1 dargestellte Balkenschema repräsentiert Planeten getriebe mit drei Getriebegliedern; dies sind die Punkte 11, 12 und 13 des Balkens 10. Eine Antriebsmaschine 20 ist über eine Antriebswelle 21 starr mit dem ersten Getriebeglied 11 gekoppelt. Anstelle dieser starren Koppelung kann bei Bedarf auch eine lösbare Kupplung 22 vorgesehen werden. In diesem Falle wird zusätzlich am ersten Getriebeglied eine Bremse 23 vorgesehen. Das zweite, auf dem Balken mittlere Getriebeglied 12 ist starr an die Abtriebswelle 31 gekoppelt. Zwischen der Antriebswelle 21 und Abtriebswelle 31 ist eine lösbare Kupp lung 24, eine sogenannte Durchkupplung vorgesehen. Statt des sen könnte auch eine Kupplung zwischen dem ersten und dem drit ten oder zwischen dem zweiten und dem dritten Getriebeglied an geordnet werden. Eine weitere Abwandlung der dargestellten Aus führungsform ist möglich: Man kann unter Wegfall der Kupplung 22 eine Kupplung zwischen der Antriebsmaschine 20 und dem Ver zweigungspunkt 19 anordnen, an den die Durchkupplung 24 ange schlossen ist.

Ein in beiden Drehrichtungen wirksamer Retarder 15 (hydrody namische Bremse) ist entsprechend Druckschrift 4) gestaltet. Er hat einen Rotor 16 mit zwei Schaufelkränzen und dementspre chend einen Stator 17 ebenfalls mit zwei Schaufelkränzen. Der Retarder-Rotor 16 ist starr an das dritte Getriebeglied 13 ge koppelt. Dieses ist zusätzlich mittels einer mechanischen Brem se 18 festsetzbar.

In Fig. 2 erkennt man wieder den Balken 10 von Fig. 1 mit den drei Getriebegliedern 11 bis 13. Die von dem Punkt 11 ausgehen den Pfeile repräsentieren unterschiedliche Drehzahlen der An triebswelle 21. Genauso stellen die von den Punkten 12 und 13 ausgehenden Pfeile unterschiedliche Drehzahlen der Abtriebswel le 31 bzw. des Retarder-Rotors 16 dar.

Die Linie a zeigt den Zustand bei Leerlauf und stillstehender Abtriebswelle 31. Die Antriebswelle 21 rotiert mit einer Min destdrehzahl; der Retarder-Rotor rotiert mit einer entsprechend dem Übersetzungsverhältnis erhöhten Drehzahl mit umgekehrter Drehrichtung.

Die Linie b zeigt den Zustand, bei dem der eingeschaltete Retarder das Getriebeglied 13 auf etwa ein Drittel der ur sprünglichen Drehzahl verlangsamt hat. Gleichzeitig ist die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 und der Antriebswelle 21 um einen gewissen Betrag erhöht worden. Dementsprechend rotiert die Abtriebswelle 31 nunmehr mit der Drehzahl n ₁.

Die Linie c zeigt den Zustand nach dem Schließen der Bremse 18, wodurch der erste mechanische Gang eingeschaltet wird. Dies hat bei gleichbleibender Abtriebsdrehzahl n ₁ ein Drücken der Antriebswellendrehzahl etwa auf die ursprüngliche Mindest drehzahl zur Folge. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit er höht sich die Abtriebsdrehzahl auf den Wert n ₂ und dementspre chend die Antriebsdrehzahl gemäß Linie d.

Nunmehr kann durch Schließen der Durchkupplung 24 bewirkt wer den, daß alle Getriebeglieder 11, 12 und 13 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Drehrichtung umlaufen, z. B. mit der Drehzahl n ₂, siehe Linie e. Hierdurch ist der zweite mechani sche Gang eingeschaltet, wobei durch eine weitere Erhöhung der Antriebsdrehzahl bis zur maximalen Abtriebsdrehzahl n ₃ hochge fahren werden kann, siehe Linie f.

In diesem Schaltzustand kann nun bei Bedarf der Retarder 15 wieder eingeschaltet werden, um das Fahrzeug abzubremsen. Hier bei kann die Abtriebsdrehzahl äußerstenfalls bis zur Linie g absinken, also bis zur Mindestdrehzahl der Antriebswelle 31. Wie man sieht, arbeitet hierbei der Retarder mit umgekehrter Drehrichtung, verglichen mit dem Zustand beim Anfahren.

Eine verbesserte Bremswirkung mit dem Retarder 15 bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten kann dann erzielt werden, wenn gemäß Fig. 1 die Kupplung 22 und die Bremse 23 vorhanden sind. Der Retarder ist in diesem Falle bei gelöster Kupplung 22 und eingeschalte ter Bremse 23 zwischen den strichpunktierten Linien h und i wirksam. Spätestens wenn hierbei die Drehzahl der Abtriebswel le unter die Mindestdrehzahl der Antriebswelle absinkt, muß die Durchkupplung 24 geöffnet werden.

Die Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er findung mit einem einfachen Planetenradsatz P. Man erkennt wieder die Antriebsmaschine 20, die Antriebswelle 21, die Ab triebswelle 31 und den Retarder 15. Das erste Getriebeglied 11 des Planetenradsatzes P ist das Hohlrad. Dieses kann ent weder direkt oder über die strichpunktiert dargestellte Kupp lung 22 mit der Antriebswelle 21 verbunden sein. Im letzteren Falle ist es durch die Bremse 23 festsetzbar. Zwischen der An triebswelle 21 und dem Planetenradsatz P kann ein Torsions schwingungsdämpfer 29 vorgesehen sein (in Fig. 1 nicht darge stellt). Das zweite Getriebeglied 12 des Planetenradsatzes ist der Planetenträger, der starr mit der Abtriebswelle 31 verbun den ist. Zwischen dieser und der Antriebswelle 21 befindet sich die Durchkupplung 24. Das dritte Getriebeglied 13 ist das Son nenrad, das starr mit den Retarder-Rotor 16 verbunden und mit der Bremse 18 festsetzbar ist. An die Antriebswelle 31 kann ein Nachschaltgetriebe 30 angeschlossen sein.

In Fig. 4 sind die gegenüber Fig. 3 unveränderten Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Abweichend von Fig. 3 ist nunmehr ein Planetengetriebe P′ mit Doppelplaneten vorgesehen. Das erste Getriebeglied 11′ ist nunmehr der Pla netenträger und das zweite Getriebeglied 12′ das Hohlrad. Das dritte Getriebeglied 13 ist wie in Fig. 3 das Sonnenrad.

In Fig. 5 ist das Antriebsaggregat der Fig. 3 zusammen mit dem Steuerschema des Retarders dargestellt. Die Einzelteile des An triebsaggregates sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 3. Zu dem Retarder 15 gehört ein Leitungssystem für die Arbeitsflüssigkeit (Kühlkreislauf), bestehend aus einer Zulaufleitung 32 und einer Rücklaufleitung 33, die bei de an ein Schaltventil 39 angeschlossen sind, ferner bestehend aus einem Kühler 35 mit Eingangsleitung 34 und Ausgangsleitung 36. Ein Flüssigkeitsbehälter 40 ist durch eine Zwischenwand 41 in einen oberen Sammelbehälter 42 und in einen unteren Lade behälter 43 unterteilt.

Das Schaltventil 39 ist in der Ruhestellung gezeichnet. Hier bei verbindet es die Retarderzulaufleitung 32 mit einer Be lüftungsleitung 52 und die Rücklaufleitung 33 sowie die Kühler- Eingangsleitung 34 mit den Entleerleitungen 53 bzw. 54, wäh rend es die Kühler-Ausgangsleitung 36 absperrt. Die Leitun gen 52, 53 und 54 sind an den Sammelbehälter 42 angeschlossen. Der Retarder 15 ist in diesem Zustand ausgeschaltet. In der Ar beitsstellung (ausgelöst z. B. durch einen Elektromagneten 38) verbindet das Schaltventil 39 die Kühler-Ausgangsleitung 36 mit der Zulaufleitung 32 und die Rücklaufleitung 33 mit der Kühler-Eingangsleitung 34. Eine Füllpumpe 45 fördert Arbeits flüssigkeit aus dem Ladebehälter 43 über eine Entnahmeleitung 46 in eine Fülleitung 47, die in die Kühler-Ausgangsleitung 36 einmündet. Damit der Retarder auf einen Einschaltbefehl rasch anspricht, wird der Ladebehälter 43 mit Druckluft beaufschlagt (dabei schließt eine Klappe 44 eine zwischen den Behältertei len 42 und 43 befindliche Öffnung); der Retarder-Kühlkreis lauf 32 bis 36 wird hierdurch über die Umgehungsleitung 48 (mit Rückschlagventil 49) und über die Fülleitung 47 rasch gefüllt. Das Steuern der Druckluft erfolgt mittels eines Ven tils 50 (gezeichnet in seiner Ruhestellung). In seiner Ar beitsstellung verbindet es eine Druckluftquelle 51 mit einer in den Ladebehälter 43 mündenden Druckleitung 55. In der Ru hestellung verbindet es die Druckleitung 55 über eine Ent lastungsleitung 56 mit dem Sammelbehälter 42. Ein das Ven til 50 betätigender Elektromagnet 57 wird auf einen Retarder- Einschaltbefehl nur kurzzeitig erregt, so daß die Druckluft im Ladebehälter 43 nur für kurze Zeit wirksam ist. Danach hält die Pumpe 45 allein (im Zusammenwirken mit dem Rück schlagventil 49) den Retarder-Kühlkreislauf 32 bis 36 ge füllt.

Der Füllungsgrad des Retarders 15 wird bestimmt durch ein Auslaß regelventil 59. Dieses verbindet die Rücklaufleitung 33 mit einer Entleerleitung 58, die in den Sammelbehälter 42 mündet. Das Auslaßregelventil dient zu dem Zweck, den Füllungsgrad des Retarders 15 auf einen solchen Wert einzustellen, daß das Re tarder-Moment einem variierbaren Sollwert entspricht. Hierzu wirken am Ventilkörper des Regelventils 59 zwei Kräfte gegen einander. Die eine Kraft, die den Sollwert repräsentiert, ist im dargestellten Beispiel eine stufenlos variierbare Magnet kraft eines Elektromagneten 60. Die andere Kraft, die den Ist wert repräsentiert, wird aus einem hydraulischen Druck gebil det, der über eine Leitung 61 dem Ventil 59 zugeführt wird. Der Hydraulikdruck wird über eine der Meßleitungen 62 oder 63 dem (je nach Drehrichtung) aktiven Arbeitsraum des Retarders 15 entnommen. Ein Doppelrückschlagventil 64 verbindet entweder die Maßleitung 62 oder die Meßleitung 63 mit der Leitung 61.

Der Einschaltbefehl für den Retarder 15 kann entweder mit dem Gaspedal 65 oder mit dem Bremspedal 66 erteilt werden. Hierzu hat jedes dieser Pedale einen elektrischen Kontakt 67 bzw. 68, der schon bei geringem Niedertreten des Pedals geschlossen wird. An die Kontakte sind Einschalt-Signalleitungen 69 bzw. 70 ange schlossen. Mit jedem der Pedale kann außerdem ein Potentiometer 71 bzw. 72 (oder ein anderer Weg-Geber) verstellt werden. Das Potentiometer 71 des Gaspedals 65 ist über eine Steuerleitung 73 mit dem Leistungsregler der Antriebsmaschine 20 verbunden (Äquivalent für ein mechanisches Gestänge). Das Potentiometer 72 des Bremspedals 66 bildet unmittelbar den elektrischen Soll wert für das vom Retarder 15 zu erzeugende Bremsmoment. Dieser Sollwert wird über eine Steuerleitung 74, ein Schaltelement 75 und eine Steuerleitung 76 dem Elektromagneten 60 des Auslaß regelventils 59 zugeführt.

Ein Niedertreten des Bremspedals 66 wirkt somit über die Leitungen 70, 78 und 79 ein Umsteuern der Ventile 39 und 50 in ihre Arbeitsstellung. Das Ventil 39 bleibt in seiner Ar beitsstellung, solange das Bremspedal 66 betätigt ist. Ein zwischen den Leitungen 70 und 79 angeordneter Impulsgeber 91 (monostabile Kippstufe) sorgt dafür, daß das Druckluftventil 50 nur für kurze Zeit in seiner Arbeitsstellung verbleibt. Der Re tarder 15 ist nunmehr zum Zwecke des Bremsens eingeschaltet, wobei die Höhe des Bremsmomentes davon abhängt, wie weit das Bremspedal 66 niedergedrückt wird.

Für den Einsatz des Retarders 15 beim Anfahren ist folgendes vorgesehen: Einer Regeleinrichtung 80 wird über eine Meßlei tung 81 der jeweilige Istwert der Drehzahl der Antriebsmaschi ne 20 zugeführt, außerdem über eine Steuerleitung 82 ein Soll wert für die Drehzahl der Antriebsmaschine 20. Der Sollwert wird durch einen Sollwertgeber 83 erzeugt. Dieser macht den Sollwert abhängig von einer Meßgröße für die Abtriebsdrehzahl, die dem Sollwertgeber 83 über eine Meßleitung 84 zugeführt wird. Es kann z. B. eine progressive Abhängigkeit des Motordrehzahl-Soll werts vorgegeben werden. Bei Bedarf kann der Sollwert zusätz lich von der Stellung des Gaspedals 65 abhängig gemacht werden (Steuerleitung 85). Außerdem kann es zweckmäßig sein, die Ab triebsdrehzahl wegen der größeren Auflösung an zwei Wellen mit unterschiedlichem Drehzahl-Niveau zu messen, also z. B. einmal an der Abtriebswelle 31 des Planetengetriebes P ₁ und einmal am Ausgang des Nachschaltgetriebes 30 (Meßleitung 84′).

Die Regeleinrichtung 80 bildet aus der Differenz zwischen dem Soll- und dem Istwert eine Stellgröße. Diese wird über die Lei tung 86 dem Schaltglied 75 zugeführt und bildet ebenfalls einen Sollwert für das Auslaßregelventil 59. Die Wirkung des Schalt gliedes 75 entspricht sinngemäß derjenigen eines Doppelrück schlagventils (siehe 64). Das heißt, das jeweils größere der in den Leitungen 74 und 86 vorhandenen Signal wird in die Steuerlei tung 76 weitergeleitet.

Schließlich ist noch die Meßleitung 84′ (für die Abtriebs drehzahl) über eine Leitung 87 mit einem Grenzwertgeber 88 verbunden. An dessen Ausgang 89 erscheint nur dann ein Signal, wenn die Abtriebsdrehzahl einen Mindestwert noch nicht über schritten hat. Dieser Mindestwert kann z. B. der Fahrgeschwin digkeit 7 km/h entsprechen. Der Ausgang 89 und die vom Gas pedal 65 kommende Leitung 69 sind an die Eingänge eines Und gliedes 90 angeschlossen, dessen Ausgang mit der Leitung 70 in Verbindung steht.

Beim Anfahren aus dem Stillstand mit Hilfe des Retarders 15 wird dieser somit über die Leitungen 69, 70, 78 und 79 einge schaltet. Hierbei wird die Höhe des vom Retarder erzeugten Moments durch die Regeleinrichtung 80 derart bestimmt, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 sich dem vom Sollwertgeber 83 vorgegebenen Sollwert annähert. Beispiel: Wenn ein zu hohes Retarder-Moment die Motordrehzahl unter den augenblicklichen Sollwert drückt, dann löst der Regler 80 ein Verringern der Magnetkraft des Elektromagneten 60 aus. Dies hat ein teilweises Entleeren des Retarders 15 über das Auslaßventil 59 zur Folge, bis das gewünschte Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Wenn die Antriebsdrehzahl den am Grenzwertgeber 88 eingestellten Mindestwert überschreitet, dann verschwindet das bisher am Ausgang 89 vorhandene Signal, wodurch das Schaltventil 39 in seine Ruhestellung zurückgeht und der Retarder entleert wird. Gleichzeitig wird durch Schließen der Bremse 18 der erste me chanische Gang eingelegt. Die Steuerung der Bremse 18 und der Durchkupplung 24 erfolgt in der bei automatischen Schaltgetrie ben bekannten Weise. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind in der Zeichnung weggelassen. Im allgemeinen wird man Druckflüssigkeit verwenden, die von der Druckleitung der Pumpe 45 abgezweigt wird.

Claims

1. Antriebsaggregat mit einer Antriebsmaschine (20) und mit einem Schaltgetriebe, das einen Retarder (15) und ein Pla netengetriebe (P) umfaßt, mit den folgenden Merkmalen:

a) Von dem Planetengetriebe (P) ist ein erstes Getriebe glied (11) an die Antriebsmaschine (20), ein zweites Getriebeglied (12) an eine Abtriebswelle (31) und ein drittes Getriebeglied (13) an den Retarder-Rotor (16) kuppelbar;
b) das dritte Getriebeglied (13) ist mittels einer Bremse (18) festsetzbar;
c) die Getriebeglieder (11, 12, 13) sind derart unterein ander gekoppelt, daß das erste und das dritte Getriebe glied (11 und 13) bei stillstehender Abtriebswelle (31) unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, so daß durch Abbremsen des dritten Getriebegliedes (13) mit Hilfe des Retarders (15) die Abtriebswelle (31) aus dem Stillstand anläuft, wobei ihre Drehrichtung umgekehrt zur Drehrich tung des dritten Getriebegliedes (13) ist;

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

d) das Planetengetriebe (P) hat eine Schalteinrichtung (24), bei deren Betätigung das dritte Getriebeglied (13), das dem Retarder-Rotor (16) zugeordnet ist, mit umgekehrter Drehrichtung rotiert als während des Anlaufens der Ab triebswelle (31) aus dem Stillstand;
e) der Retarder (15) ist derart gestaltet, daß er in beiden Drehrichtungen eine hohe spezifische Leistung aufweist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder (15) wahlweise von einem Bremsbefehlgeber (66) und von einem Beschleunigungsgeber (65) steuerbar ist.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schalteinrichtung (24) eine Durchkupplung ist, die im eingeschalteten Zustand die Getriebeglieder des Pla netengetriebes (P) gegeneinander blockiert.

4. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen der Antriebsmaschine (20) und dem ersten Getriebeglied (11) eine Eingangs-Schaltkupplung (22) vorgesehen und das erste Getriebeglied (11) mittels einer Bremse (23) festsetzbar ist.

5. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (20) drehrichtungsum kehrbar ist.

6. Antriebsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (20) ein Gleichstrommotor ist, dessen Drehzahl allein mittels Feldsteuerung veränderbar ist.

7. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeich net durch eine Regeleinrichtung (80), in der während des hydro dynamischen Traktionsbetriebes (unter Einsatz des Retarders (15)) ein Istwert der Drehzahl der Antriebsmaschine (20) mit einem Sollwert verglichen und aus der Regelabweichung eine Stellgröße für den Füllungsgrad des Retarders gebildet wird, so daß die Regeleinrichtung das Retardermoment auf einen sol chen Wert einstellt, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine - unabhängig von der Stellung des Beschleunigungsgebers (65) - den Sollwert annimmt.

8. Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung (80) ein Sollwertgeber (83) zuge ordnet ist, der den Sollwert der Drehzahl der Antriebsma schine (20) in Abhängigkeit von der Getriebe-Abtriebsma schine (20) in Abhängigkeit von der Getriebe-Abtriebsdreh zahl verstellt, wobei er vorzugsweise den Sollwert mit zu nehmender Getriebe-Abtriebsdrehzahl erhöht.

9. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder (15) für unterschiedliche spezifische Leistung in den beiden Drehrichtungen ausgelegt ist.