EP2825432A1 - Verfahren zum steuern eines fahrzeugantriebstranges mit einem hydrodynamischen retarder - Google Patents
Verfahren zum steuern eines fahrzeugantriebstranges mit einem hydrodynamischen retarderInfo
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- EP2825432A1 EP2825432A1 EP13704034.1A EP13704034A EP2825432A1 EP 2825432 A1 EP2825432 A1 EP 2825432A1 EP 13704034 A EP13704034 A EP 13704034A EP 2825432 A1 EP2825432 A1 EP 2825432A1
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Definitions
- the present invention relates to a method for controlling a
- Hydrodynamic retarders have been used as wear-free for many years
- Friction clutch for coupling the hydrodynamic retarder ago the coupling of the hydrodynamic retarder also in the filled state
- Disconnect can be switched off from the drive train.
- Operating condition of the vehicle drive train are required to mechanically couple the rotor thereof after a retargeting signal.
- at least the rotor of the hydrodynamic retarder thus that of the two bladed wheels of the retarder, which form the working space with each other, which is driven via the clutch, must be brought to the same speed as the associated drive shaft, after which then usually a mechanical Locking the two coupling halves can be done. If an additional translation is provided between the clutch and the retarder, nevertheless a synchronization in the clutch is required, even if the retarder rotates at a different speed than the clutch.
- the present invention has for its object to provide a method for
- the hydrodynamic retarder is mechanically coupled and disconnected via a coupling and additionally the working space of the retarder, which is between two bladed wheels of the
- Retarder is formed, in particular between a rotor and a stator or a rotor and a counter-rotor, for generating a
- the working space of the hydrodynamic retarder is emptied again from the working fluid, so that substantially no torque transmission between the two paddle wheels takes place more. Furthermore, the clutch can be reopened to mechanically return the hydrodynamic retarder from the powertrain of the
- Uncouple vehicle In this case, an immediate mechanical decoupling is not absolutely necessary, but depending on the existing boundary conditions, this can not be delayed or, if it is likely, for example, that a request of the hydrodynamic retarder is made shortly again.
- the speed of the vehicle and / or the rotational speed of the drive shaft is inventively detected or calculated and the clutch is above a predetermined limit speed and / or above a predetermined limit speed regardless of the detection of a
- Retarget on signal closed to drive the retarder This means that whenever the speed of the vehicle is above the limit speed or when monitoring the rotational speed of the drive shaft, this speed is above the limit speed, an immediate closing of the clutch is driven or effected to avoid that the associated synchronization at higher
- the clutch can therefore with a maximum torque transmission capability in slipping or synchronizing operation or with a maximum allowable
- Speed of the vehicle or at maximum speed of the drive shaft or in the upper range of the possible speed of the drive shaft would be mechanically coupled to the drive shaft by means of the coupling. Such torques or speed differences are inventively avoided by premature closing of the clutch.
- Switching on the retarder is generally blocked until the fault has been remedied.
- the clutch is only after the
- Detection of a retargeting signal closed can also be provided that a forward-looking closing of the clutch takes place even before the detection of a retarder switch-on signal, namely if at least one boundary condition is present which can expect an early retarder switch-on signal or the output of an expected one
- Retarget switch signal signals The closing of the clutch at a speed of the vehicle above the limit speed and / or at a speed of the drive shaft above the limit speed can be controlled for example by an electronic control device.
- an electronic control device accordingly has an input for the speed of the vehicle and / or the rotational speed of the drive shaft and / or for sizes from which the speed of the
- the electronic control device may, for example, in addition to a conventional
- Retarder control device provided or integrated in this.
- the activation of the clutch is effected mechanically above the limit speed or above the limit speed.
- FIG. 1 shows an exemplary representation of a vehicle drive train in which the method according to the invention is used.
- Power take-off shaft 4 is provided, which drives the hydrodynamic retarder 6, more precisely its rotor 7 via the coupling 5, in order to be in the filled state of the
- a control device 11 in particular in the form of an electronic
- Control device controls the opening and closing of the clutch 5. According to one embodiment, the control device 11 also controls the filling and Emptying the working space 9 of the hydrodynamic retarder 6 with
- the control device 11 has at least one input for a
- control device 11 the
- FIG. 1 shows by way of example a rotational speed sensor 12 on the drive shaft 4 or additionally or alternatively a rotational speed sensor 13 on the transmission output shaft 3.
- control device 11 also has an input for a
- Retarder switch-on signal and / or a Retarderausschaltsignal include, here exemplified with 14 numbered.
- the control device 11 closes the clutch 5 and thus limits the power to be supplied by the clutch 5
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem über eine Kupplung mechanisch ankoppelbaren und abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder, wobei der Retarder einen zwischen zwei beschaufelten Rädern gebildeten Arbeitsraum aufweist, der zum Erzeugen eines Bremsmomentes nach dem Erfassen eines Retardereinschaltsignals mit einem Arbeitsmedium befüllt und nach dem Erfassen eines Retarderausschaltsignals zum Abschalten des Bremsmomentes vom Arbeitsmedium entleert wird, und der Retarder im Bremsbetrieb mittels einer Antriebswelle über die geschlossene Kupplung angetrieben wird, um einen hydrodynamischen Kreislauf des Arbeitsmediums im Arbeitsraum auszubilden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Drehzahl der Antriebswelle erfasst oder berechnet wird und die Kupplung oberhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit und/oder oberhalb einer vorgegebenen Grenzdrehzahl unabhängig von der Erfassung eines Retardereinschaltsignals geschlossen wird, um den Retarder anzutreiben.
Description
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebstranges mit einem
hydrodynamischen Retarder
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines
Fahrzeugantriebsstranges mit einem über eine Kupplung mechanisch
ankoppelbaren und abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Hydrodynamische Retarder werden seit vielen Jahren als verschleißfreie
Dauerbremsen in Kraftfahrzeugen sowohl auf der Schiene als auch auf der Straße, letzteres insbesondere in Lastkraftwagen, eingesetzt. Obwohl solche
verschleißfreien Dauerbremsen bezüglich der Sicherheit beim Bremsen des Fahrzeugs und bezüglich eines geringeren Verschleißes der reibend arbeitenden Betriebsbremsen unbestritten erhebliche Vorteile mit sich bringen, sind die
Leerlaufverluste im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders ein Kritikpunkt. So konnten diese Leerlaufverluste zwar durch Vorsehen von sogenannten Ventilationsblenden oder durch Vorsehen eines im Nichtbremsbetrieb vom Stator (Sekundärrad) abfahrenden Rotors (Primärrad) reduziert werden. Die genannten Maßnahmen reichen dabei jedoch in der Regel nicht aus, um die Leerlaufverluste auf nahezu Null abzusenken.
Eine Möglichkeit, die Leerlaufverluste eines solchen hydrodynamischen Retarders auf Null abzusenken, besteht darin, den hydrodynamischen Retarder mittels einer Trennkupplung vom Antriebsstrang abkoppelbar zu gestalten.
Die europäische Patentschrift EP 2 024 209 Bl schlägt zur Verkürzung der
Ansprechzeit eines über eine Trennkupplung am Antriebsstrang angeschlossenen hydrodynamischen Retarders vor, die Trennkupplung immer dann, wenn kein Traktionsbetrieb des Kraftfahrzeugs vorliegt, präventiv zu schließen und den Retarder im entleerten Zustand anzukoppeln.
Die Offenlegungsschrift DE 199 27 397 AI schlägt eine selbstverstärkende
Reibkupplung zum Ankoppeln des hydrodynamischen Retarders vor, die ein Ankoppeln des hydrodynamischen Retarders auch im befüllten Zustand
ermöglicht.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 052 121 AI schlägt ein Ausschalten eines hydrodynamischen Retarders durch Entleeren seines Arbeitsraumes und
gleichzeitiges Loslassen des Stators, sodass dieser mit dem Rotor trudeln kann, vor.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 146 AI schlägt eine koaxiale Anordnung des Rotors des Retarders und des Rotors einer elektrischen Maschine vor, die gemeinsam über eine Trennkupplung, insbesondere unsynchronisierte
Trennkupplung, vom Antriebsstrang abschaltbar sind.
Ein Nachteil der Trennkupplung besteht darin, dass diese vergleichsweise groß ausgebildet sein muss, um die mitunter hohen Schaltarbeiten und
Gleitgeschwindigkeiten beim Synchronisieren zu bewältigen, die je nach
Betriebszustand des Fahrzeugantriebsstranges erforderlich sind, um nach einem Retardereinschaltsignal den Rotor desselben mechanisch anzukuppeln. Hierbei muss nämlich zunächst zumindest der Rotor des hydrodynamischen Retarders, somit jenes der beiden beschaufelten Räder des Retarders, die den Arbeitsraum miteinander ausbilden, das über die Kupplung angetrieben wird, auf dieselbe Drehzahl wie die zugeordnete Antriebswelle gebracht werden, wonach dann in der Regel ein mechanisches Verriegeln der beiden Kupplungshälften erfolgen kann. Wenn zwischen der Kupplung und dem Retarder eine zusätzliche Übersetzung vorgesehen ist, ist trotzdem eine Synchronisierung in der Kupplung erforderlich, auch wenn der Retarder mit einer anderen Drehzahl als die Kupplung umläuft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Steuern eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem über eine Kupplung
mechanisch ankoppelbaren und abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder anzugeben, das die Verwendung einer kleineren und kostengünstigeren Kupplung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der hydrodynamische Retarder über eine Kupplung mechanisch angekoppelt und abgekoppelt und zusätzlich der Arbeitsraum des Retarders, der zwischen zwei beschaufelten Rädern des
Retarders ausgebildet wird, insbesondere zwischen einem Rotor und einem Stator oder einem Rotor und einem Gegen lauf rotor, zur Erzeugung eines
Bremsmomentes nach dem Erfassen eines Retardereinschaltsignals mit einem Arbeitsmedium befüllt. Somit wird der Retarder über eine Antriebswelle und die geschlossene Kupplung angetrieben, erzeugt einen hydrodynamischen Kreislauf des Arbeitsmediums im Arbeitsraum und bremst dadurch die Antriebswelle hydrodynamisch ab.
Nach dem Erfassen eines Retarderausschaltsignals wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders wieder vom Arbeitsmedium entleert, sodass im Wesentlichen keine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Schaufelrädern mehr stattfindet. Ferner kann die Kupplung wieder geöffnet werden, um den hydrodynamischen Retarder wieder mechanisch vom Antriebsstrang des
Fahrzeugs abzukoppeln. Dabei ist eine sofortige mechanische Abkopplung jedoch nicht zwingend notwendig, sondern je nach vorliegenden Randbedingungen kann diese nicht oder nur verzögert erfolgen, wenn beispielsweise wahrscheinlich ist, dass in Kürze wieder eine Anforderung des hydrodynamischen Retarders erfolgt.
Um nun eine besonders kleine Kupplung zur Synchronisierung des hydrodynamischen Retarders und Ankopplung desselben an die Antriebswelle einsetzen zu können, wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Drehzahl der Antriebswelle erfasst oder berechnet und die Kupplung wird oberhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit und/oder oberhalb einer vorgegebenen Grenzdrehzahl unabhängig von der Erfassung eines
Retardereinschaltsignals geschlossen, um den Retarder anzutreiben. Das bedeutet, dass immer dann, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit liegt beziehungsweise bei Überwachung der Drehzahl der Antriebswelle diese Drehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl liegt, ein sofortiges Schließen der Kupplung angesteuert beziehungsweise bewirkt wird, um zu vermeiden, dass die zugehörige Synchronisation bei noch höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Drehzahlen der Antriebswelle nach Erfassen eines Retardereinschaltsignals notwendig wird. Die Kupplung kann daher mit einer maximalen Drehmomentübertragungsfähigkeit im schlupfenden beziehungsweise synchronisierenden Betrieb beziehungsweise mit einer maximal zulässigen
Differenzdrehzahl zwischen einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil der
Kupplung ausgeführt werden, die unterhalb des Drehmoments beziehungsweise unterhalb der Drehzahldifferenz liegt, das/die auftreten würde, wenn der zunächst mechanisch abgekoppelte hydrodynamische Retarder bei maximaler
Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder im oberen Bereich der möglichen
Geschwindigkeit des Fahrzeugs beziehungsweise bei maximaler Drehzahl der Antriebswelle oder im oberen Bereich der möglichen Drehzahl der Antriebswelle mechanisch an die Antriebswelle mittels der Kupplung angekoppelt würde. Solche Drehmomente beziehungsweise Drehzahldifferenzen werden erfindungsgemäß durch ein vorzeitiges Schließen der Kupplung sicher vermieden.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht eine Ausnahme für das
automatische Schließen der Kupplung oberhalb der Grenzgeschwindigkeit
beziehungsweise oberhalb der Grenzdrehzahl vor, nämlich dann, wenn eine Störung des hydrodynamischen Retarders erfasst wurde und ein künftiges
Einschalten des Retarders bis zur Störungsbehebung generell blockiert wird. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit und/oder bei einer Drehzahl der Antriebswelle unterhalb der Grenzdrehzahl die Kupplung nur nach der
Erfassung eines Retardereinschaltsignals geschlossen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ein vorausschauendes Schließen der Kupplung bereits vor der Erfassung eines Retardereinschaltsignals erfolgt, wenn nämlich wenigstens eine Randbedingung vorliegt, die ein baldiges Retardereinschaltsignal erwarten lässt beziehungsweise die die Ausgabe eines zu erwartenden
Retardereinschaltsignals signalisiert. Das Schließen der Kupplung bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit und/oder bei einer Drehzahl der Antriebswelle oberhalb der Grenzdrehzahl kann beispielsweise durch eine elektronische Steuervorrichtung angesteuert werden. Eine solche elektronische Steuervorrichtung weist demgemäß einen Eingang für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Drehzahl der Antriebswelle und/oder für Größen, aus der sich die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs und/oder die Drehzahl der Antriebswelle berechnen lässt, auf und steuert in Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen die Kupplung an. Die elektronische Steuervorrichtung kann beispielsweise zusätzlich zu einer üblichen
Retardersteuervorrichtung vorgesehen oder in diese integriert sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Ansteuerung der Kupplung oberhalb der Grenzgeschwindigkeit beziehungsweise oberhalb der Grenzdrehzahl mechanisch bewirkt. Hierzu kann eine mechanische
Schließvorrichtung vorgesehen sein, die durch Fliehkräfte oder andere drehzahl-
oder geschwindigkeitsabhängige Kräfte ausgelöst wird und ein Schließen der Kupplung bewirkt.
Beim Ankoppeln des Retarders mittels der Kupplung an die Antriebswelle, wobei ein solches Ankoppeln sowohl ein Ankoppeln ohne Übersetzung zwischen der Antriebswelle und dem Rotor des Retarders als auch ein Ankoppeln mit einer solchen Übersetzung umfasst, werden vorteilhaft zunächst ein Antriebsteil und ein Abtriebsteil der Kupplung in ihren Drehzahlen synchronisiert und anschließend werden das Antriebsteil und das Abtriebsteil mechanisch gegeneinander verriegelt, insbesondere durch einen mechanischen Formschluss. Ein solcher mechanischer Formschluss kann beispielsweise durch Ineinanderstecken des Antriebsteils und des Abtriebsteils erfolgen, insbesondere indem diese relativ aufeinander zu bewegt werden und mit entsprechenden Vorsprüngen und Aussparungen
ineinandergreifen.
In der Figur 1 ist eine exemplarische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs dargestellt, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz gelangt.
Auf der Sekundärseite des Fahrzeuggetriebes 2, das durch den Antriebsmotor 1 angetrieben wird, ist in einem Hochtrieb zur Getriebeabtriebswelle 3 eine
Nebenabtriebswelle 4 vorgesehen, die über die Kupplung 5 den hydrodynamischen Retarder 6, genauer dessen Rotor 7 antreibt, um im befüllten Zustand des
Arbeitsraums 9 des hydrodynamischen Retarders mit Arbeitsmedium Drehmoment hydrodynamisch vom Rotor 7 auf den Stator 8 zu übertragen. Hierdurch wird die Antriebswelle 4 hydrodynamisch abgebremst und mit dieser die
Getriebeabtriebswelle 3 und die Räder 10 des Kraftfahrzeugs.
Eine Steuervorrichtung 11, insbesondere in Form einer elektronischen
Steuervorrichtung, steuert das Öffnen und Schließen der Kupplung 5. Gemäß einer Ausführungsform steuert die Steuervorrichtung 11 auch das Befüllen und
Entleeren des Arbeitsraums 9 des hydrodynamischen Retarders 6 mit
Arbeitsmedium.
Die Steuervorrichtung 11 weist wenigstens einen Eingang für ein
Geschwindigkeitssignal des Kraftfahrzeugs oder ein Drehzahlsignal der
Antriebswelle 4 auf. Auch ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 11 die
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder die Drehzahl der Antriebswelle 4 aus anderen ihr zugeleiteten Größen berechnet. In der Figur 1 ist beispielhaft ein Drehzahlsensor 12 auf der Antriebswelle 4 dargestellt oder zusätzlich oder alternativ ein Drehzahlsensor 13 auf der Getriebeabtriebswelle 3.
Ferner kann die Steuervorrichtung 11 auch einen Eingang für ein
Retardereinschaltsignal und/oder ein Retarderausschaltsignal umfassen, hier exemplarisch mit 14 beziffert.
Immer dann, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oberhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit liegt und/oder die Drehzahl der Antriebswelle 4 größer als eine vorgegebene Grenzdrehzahl ist, schließt die Steuervorrichtung 11 die Kupplung 5 und begrenzt damit die von der Kupplung 5 zu leistende
Schaltarbeit und die in der Kupplung 5 auftretenden Gleitgeschwindigkeiten.
Claims
Patentansprüche
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem über eine Kupplung (5) mechanisch ankoppelbaren und abkoppelbaren
hydrodynamischen Retarder (6), wobei der Retarder (6) einen zwischen zwei beschaufelten Rädern (7, 8) gebildeten Arbeitsraum aufweist, der zum Erzeugen eines Bremsmomentes nach dem Erfassen eines
Retardereinschaltsignals mit einem Arbeitsmedium befüllt und nach dem Erfassen eines Retarderausschaltsignals zum Abschalten des
Bremsmomentes vom Arbeitsmedium entleert wird,
und der Retarder (6) im Bremsbetrieb mittels einer Antriebswelle (4) über die geschlossene Kupplung (5) angetrieben wird, um einen
hydrodynamischen Kreislauf des Arbeitsmediums im Arbeitsraum (9) auszubilden;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder die Drehzahl der Antriebswelle (4) erfasst oder berechnet wird und die Kupplung (5) oberhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit und/oder oberhalb einer
vorgegebenen Grenzdrehzahl unabhängig von der Erfassung eines
Retardereinschaltsignals geschlossen wird, um den Retarder (6)
anzutreiben.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit und/oder einer Drehzahl der Antriebswelle (4) oberhalb der Grenzdrehzahl die Kupplung (5) stets geschlossen wird, insbesondere mit Ausnahme nach einer erfassten Störung des hydrodynamischen Retarders (6), bei welcher ein künftiges Einschalten des hydrodynamischen Retarders (6) bis zur Störungsbehebung blockiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb der
Grenzgeschwindigkeit und/oder einer Drehzahl der Antriebswelle (4) unterhalb der Grenzdrehzahl die Kupplung (5) nur nach der Erfassung eines Retardereinschaltsignals oder nach der Erfassung einer Randbedingung, die die Ausgabe eines zu erwartenden Retardereinschaltsignals signalisiert, geschlossen wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Kupplung (5) bei einer Geschwindigkeit des
Fahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit und/oder einer Drehzahl der Antriebswelle (4) oberhalb der Grenzdrehzahl durch eine elektronische Steuervorrichtung (11) angesteuert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Kupplung (5) bei einer Geschwindigkeit des
Fahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit und/oder einer Drehzahl der Antriebwelle (4) oberhalb der Grenzdrehzahl durch eine mechanische Schließvorrichtung, die durch Fliehkräfte oder andere drehzahl- oder geschwindigkeitsabhängige Kräfte ausgelöst wird, bewirkt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ankoppeln des Retarders (6) mittels der Kupplung (5) an die Antriebswelle (4) zunächst ein Antriebsteil und ein Abtriebsteil der Kupplung in ihren Drehzahlen synchronisiert und anschließend mechanisch
gegeneinander verriegelt werden, insbesondere durch einen mechanischen Formschluss.
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