JP3981160B2 - 駆動ユニット及び駆動ユニットの動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用の駆動ユニットにおいて、原動機とリターダとを有する駆動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような駆動ユニットは、ドイツ連邦共和国特許第３７１３５８０号明細書により公知になっている。このような駆動ユニットは、一連の肯定的な特性を有するが、特に連続ブレーキ動作において高い総合ブレーキ出力が必要な場合の単独の利用に対しては、特にリターダ及びそれに付属の冷却装置の相応して高価な構成によってしか可能ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、同時に個々の駆動要素のためにわずかな構造空間需要で、かつ車両の繊細な制動を可能にした際、特に車両の連続ブレーキ動作において安定なブレーキ特性が実現されるように、車両用の駆動ユニットを構成することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原動機及び変速機が設けられており、流体力学的リターダが設けられており、該リターダが原動機と定常的に駆動結合されており、冷却媒体回路が設けられており、この冷却媒体回路の冷却媒体が、同時にリターダの作用媒体であり、リターダが冷却媒体のポンプとして利用可能である車両用の駆動ユニットにおいて、
リターダが変速機の前に接続されており、かつ総合ブレーキユニット（ＧＢＥ）を形成するように原動機ブレーキ装置に連結されており、かつリターダがブレーキ過程の際に時間的に原動機ブレーキの前に作用することができるように、総合ブレーキユニットが構成されていることを特徴とする。
【０００５】
また、リターダによって総合ブレーキ出力の第一の成分が加えられ、原動機ブレーキによって総合ブレーキ出力の第二の成分が加えられることを特徴とする。
【０００６】
さらに、有利な構成は従属請求項に示されている。
【０００７】
【作用】
一般にリターダは、車両の駆動系列において動力流方向に変速機の後に接続されて自立したユニットとして組み込まれ、又は変速機内に統合される。しかし本発明では、リターダは変速機の前に接続されており、それ故に本発明の「リターダ」とはいわゆる一次リターダを表すものとし、この一次リターダはトラクション動作において動力流内で変速機の前に接続され、かつこの一次リターダの駆動輪への作用は変速状態に依存する。
【０００８】
原動機ブレーキ装置と冷却媒体流体のためポンプとして動作できる一次リターダの本発明による組合せは、多くの利点を伴う。その場合、一方において冷却媒体流体のためにポンプとして動作可能なリターダのすでに周知の利点を挙げることができ、かつ他方において原動機ブレーキ装置の前にリターダを接続することにより小さな総合ブレーキ出力需要の場合にもブレーキモーメントの繊細な調節を可能にする。本発明によれば、リターダがブレーキ過程の際に時間的に原動機ブレーキの前に作用すること、すなわちリターダによって第一の成分が加えられ、原動機ブレーキによって第二の成分が加えることができるように、リターダが総合ブレーキユニット（ＧＢＥ）を形成するように原動機ブレーキに連結されている。好適には、両方の成分が、それぞれ総合ブレーキ出力の半分をなしているように、その量が決められ、その場合、リターダにより加えられる成分が、有利には無段階可変に調節できる。
【０００９】
一般に下記の３つの場合が区別される。
１）加えるべき必要なブレーキ出力が、両方のブレーキ装置によって加えることができる可能な総合ブレーキ出力に対して５０％より小さい。
２）必要なブレーキ出力が、両方のブレーキ装置によって加えることができる可能な総合ブレーキ出力の５０％である。
３）加えるべき必要なブレーキ出力が、両方のブレーキ装置によって全体として加えることができる可能な総合ブレーキ出力に対して５０％より大きい。
【００１０】
第一の場合、総合ブレーキ出力は、ポンプリターダだけによって加えられる。ポンプリターダによって加えられるブレーキ出力成分は、有利には無段階に調節できる。これは、駆動ユニットの適当な構成によって実現できる。
【００１１】
第二の場合、ブレーキ出力成分は、原動機ブレーキ装置だけから加えることができるが、一方第三の場合、５０％の成分は、原動機ブレーキ装置により、かつ残りの成分は、リターダによって、有利には無段階に加えられる。リターダは、可能な必要な総合ブレーキ出力の最大５０％に構成されていると有利である。
【００１２】
ブレーキ動作においてブレーキモーメントを変更する可能性は、リターダの出口における適当な弁組み合わせ、又はステータ羽根車のシフトの適用にある。
【００１３】
有利にはリターダは、常に完全に満たされている。このことは、望ましいリターダ寸法において大きなブレーキモーメントの達成を可能にし、このことは、さらにわずかな所要場所に再び反映される。
【００１４】
その他に有利な特性の全体から、最適なブレーキ特性（とりわけブレーキ動作の安定性に関して）、冷却媒体回路における独立した冷却媒体循環ポンプを省略する、したがって構造空間を節約する可能性、換気装置としてのリターダの利用及び乗客室を加熱するための生じた熱の利用、及び実質的に非ブレーキ動作、すなわちトラクション動作における出力損失の回避が挙げられる。
【００１５】
本発明を図面により説明する。
【００１６】
【実施例】
図１（ａ）及び（ｂ）に、両方の連続ブレーキ装置、ポンプリターダと原動機ブレーキ装置の可能なブレーキ出力線図が示されている。図１（ａ）は、ポンプリターダのブレーキ出力線図を示している。ポンプリターダのブレーキ出力ＰRetは、そのため原動機回転速度ｎMotに関して記入されている。線図から実現すべき種々のブレーキモーメント特性曲線が明らかである。
【００１７】
１）所定の充填度におけるポンプリターダの投入及び遮断の際のブレーキ出力又はブレーキモーメント
２）充填度の変化又はその他の構造的処置によるポンプリターダのブレーキモーメントの段階的な調節可能性
３）充填度の変化又はその他の構造的処置、例えばステータ羽根車シフトによるポンプリターダのブレーキモーメントの無段階の調節可能性
【００１８】
第一の場合は、ブレーキ出力−原動機回転速度線図（ＰRet−ｎMot線図）において、曲線ｍａｘだけにより、及び理論的に考慮して線図の横軸によって記述される。リターダを投入した場合に所定の充填度に対して、線図におけるブレーキモーメント特性曲線は、ｍａｘと記入したものに相当する。リターダの遮断は、すなわち空にした際又はほぼ１のリターダの入り口対出口断面積の比の際のポンプ動作におけるものは、理論的に考慮して線図の横軸に相当するブレーキモーメント特性曲線によって記述される。
【００１９】
第二の場合、リターダにより、線図の横軸と最大ブレーキモーメントに対する特性曲線ｍａｘとの間の所定の数の異なったブレーキモーメント特性曲線で運転することができる。
【００２０】
第三の場合、横軸と最大ブレーキモーメントに対する特性曲線との間の範囲のそれぞれの特性曲線で運転することができる。
【００２１】
図１（ｂ）は、原動機ブレーキ装置による可能なブレーキ出力を示している。そのブレーキ出力は、通常無段階に可変ではない。ここでは原動機ブレーキ装置の投入は、特性曲線ｍａｘに相当し、かつ横軸は遮断に相当し、すなわち原動機ブレーキ装置のブレーキ出力成分は、ゼロに等しい。
【００２２】
図１（ｃ）は、原動機回転速度（ｎMot）−総合ブレーキ出力線図（ＰGes）において５０％より小さい総合ブレーキ出力需要の際に、原動機ブレーキ装置の前にポンプリターダを接続する本発明による方法の適用を示している。その場合、総合ブレーキ出力（ＰGes）とは、ブレーキ出力成分ＰRetとＰMotの合計である。
【００２３】
本発明によればポンプリターダは、連続ブレーキ過程の際に常に原動機ブレーキ装置の前に接続されているので、必要な総合ブレーキ出力ＰGes＜５０％の場合、総合ブレーキ出力は、ポンプリターダだけによって加えられる。図示したブレーキ出力線図において、総合ブレーキ出力ＰGesに相当するポンプリターダのブレーキ出力ＰRetの成分が記入されている。その場合、ポンプリターダによって加えられるブレーキ出力成分は、０％から必要な総合ブレーキ出力にまで無段階に調節可能である。図示した線図において、わかりやすくするためいくつかの出力曲線が記入されている。
【００２４】
図１（ｄ）には、両方の連続ブレーキ装置の出力を完全に利用した場合に可能な１００％の総合ブレーキ出力ＰGesの５０％より大きい連続ブレーキ装置の必要な総合ブレーキ出力ＰGesの場合のブレーキ出力線図が示されている。原動機ブレーキ装置によって加えられるブレーキ出力の成分は、有利には総合ブレーキ出力ＰGesの５０％に限定されているが、一方残りのブレーキ出力成分は、ポンプリターダから無段階にこれに加えることができる。図示した線図において、ＰGes＝８０％の総合ブレーキ出力の場合、原動機ブレーキ装置によって５０％が加えられ、一方残り３０％は、ポンプリターダの無段階の投入によりこれに加えられる。原動機ブレーキ装置によって加えられる５０％の出力は、いわば白／黒的に投入可能である。
【００２５】
図２ないし４は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４０８３４９号明細書に相応するリターダのブレーキモーメントを制御するための駆動ユニットの種々の構成を示している。原動機ブレーキ装置の前におけるリターダの接続を実現するために必要な制御及び調整技術のユニット及び部品は、構成には一緒に示されていない。
【００２６】
図２は、ポンプリターダ制御の可能性を投入及び遮断に限定した、すなわち一段のブレーキモーメントだけが可能な本発明によって構成された駆動ユニット１の構造を示してる。駆動ユニット１は、有利には車両に挿入するために内燃機関として構成された原動機２、ここには図示しない変速機、及びリターダ４を有する。リターダ４は、例えば中間歯車５によって原動機２、特にクランク軸に定常的に駆動結合されており、かつ動力流方向において変速機の前に接続されている。リターダと原動機のクランク軸との回らない結合を実現するように原動機にリターダを配置するためには、種々の構成が可能である。
【００２７】
原動機２及びリターダ４は、共通の冷却媒体回路６を有し、この冷却媒体回路の冷却媒体７は、同時にリターダの作用流体として働く。リターダ４は、冷却媒体のためにポンプとしても利用でき、それ故にリターダ４は、以下ポンプリターダ４と称する。車両及び駆動ユニットのその他の要素は、図示されていない。動力流方向において変速機の前のリターダ４の配置に基づいて、ポンプリターダは、あらゆる動作状態において原動機に連結されたままであり、それ故に冷却媒体７のために循環用ポンプとして利用できるのであり、かつリターダにおいて出力を消費するかつ熱負荷を引き起こす無負荷ベンチレーション出力は生じない。
【００２８】
冷却媒体回路６内において、ベンチレータ３を有する冷却器８が設けられている。ベンチレータ３は、原動機２によって、又はしかしながらここには図示しないがリターダ４によっても駆動することができる。その場合、導管９は、冷却器８の出口１０からリターダ４の流体入り口１１に通じており、一方導管１２は、リターダの流体出口１３から原動機２を介して冷却器８の流体入り口１４に延びている。
【００２９】
ポンプリターダの一段だけのブレーキモーメント成分を実現するため、導管１２内に弁１６が、かつこれに対するバイパス内に切り換え弁１５が設けられており、これら弁は、切り換え弁１５の第一の切り換え位置においてリターダの流体出口１３と原動機の間に導管１２の最大の流通断面積を開け、一方切り換え弁の第二の切り換え位置においてリターダ４と原動機２の間に絞り状の収縮を作用させ、この収縮がリターダに強力な対抗圧力を引き起こすことを可能にする。そのため弁１５は、例えば２方向制御弁として構成されている。
【００３０】
その場合、第一の切り換え位置は、非ブレーキ動作に相当し、すなわちポンプリターダは、冷却回路内の冷却媒体流体７を送る。第二の切り換え位置は、ブレーキ動作に相当し、すなわちポンプリターダは、大きなブレーキモーメントを発生する。ブレーキ動作におけるリターダの入り口及び出口断面積の間の比は、好適には４から７であり、非ブレーキ動作においては０．５から２である。その場合、入り口及び出口断面積とは、入り口及び出口導管における流通断面積のことも表わす。
【００３１】
図３（ａ）は、図２と同様であるが、ポンプリターダのブレーキモーメント成分ＰRetの無段階調節能力が可能な場合に関して変形された駆動ユニットの一部を示している。それ故に同じ要素に対しては同じ参照符号が使われる。ここではポンプリターダ４及び入り口、すなわち導管９及びポンプリターダ４から原動機２への出口−導管１２だけが、概略的に示されている。出口導管１２内に、無段階に制御可能な絞り弁２０が配置されている。これにより、ポンプリターダ４と原動機２の間の導管１２の流通断面積の無段階の収縮が可能である。その場合、導管１２の流通断面積又は弁内の流通断面積は、非ブレーキ動作における最大流通断面積からブレーキ動作におけるきわめて小さい流通断面積まで、無段階に調節することができる。
【００３２】
リターダの入り口から出口への断面積の比は、すなわち導管９及び１２の断面積又は弁によって開かれた断面積の比は、非ブレーキ動作において有利には１であり、すなわち両方の流通断面積は、実質的に同じである。一方ブレーキ動作においては、好適には４から７の間の比が選択され、すなわちブレーキ動作において入り口の断面積は、ブレーキ動作における出口の断面積の４から７倍の大きさである。
【００３３】
しかし、絞り弁２０を入り口、すなわち導管９内に設ける（ここには図示しない）可能性も存在する。しかしその場合、供給導管、すなわち導管９の断面積は、放出導管１２の断面積の４から７倍に選択しなければならない。ポンプ動作において、供給導管の断面積は、必要な断面積比を実現するため、両方の導管における実質的に等しい流通断面積を達成するように収縮される。ブレーキ動作において、供給導管、すなわち導管９の流通断面積は、ポンプリターダにおける対抗圧力を作用させるために、これが、出口、すなわち導管１２における流通断面積の４ないし７倍になるように拡大される。
【００３４】
図３（ｂ）には、このような装置によって実現できるようなブレーキモーメントの無段階可変能力が、線図で示されている。
【００３５】
図４は、図２と同様であるが、ステータ羽根車シフトによってポンプリターダのブレーキモーメント成分ＰRetの無段階調節能力が可能な場合に関して変形された駆動ユニットの一部を示している。それ故に同じ要素に対して同じ参照符号が使われる。ここではポンプリターダ４及び入り口、すなわち導管９及びポンプリターダ４から原動機２への出口−導管１２だけが、概略的に示されている。ここではブレーキモーメントの制御は、リターダのロータ羽根車に対するステータ羽根車のシフトによって行われる。弁装置２５は、非ブレーキ動作からブレーキ動作への切り換えを実現する。弁装置は、弁２６及び２７を含み、その場合、切り換え弁２６は、弁２７のバイパス内に配置されている。
【００３６】
切り換え弁２６は、２つの切り換え位置を有し、これら切り換え位置は、切り換え弁２６の第一の切り換え位置において、リターダの流体出口１３と原動機の間に導管１２の最大流通断面積を開け、一方切り換え弁２６の第二の切り換え位置において、リターダ４と原動機２の間に絞り状の収縮を作用させ、この収縮が、リターダに強力な対抗圧力を引き起こすことを可能にする。そのため弁２６は、例えば２方向制御弁として構成されている。弁２７は、調節可能ではない。
【００３７】
その場合、第一の切り換え位置は、非ブレーキ動作に相当し、すなわちポンプリターダは、冷却回路内の冷却媒体流体７を送る。第二の切り換え位置は、ブレーキ動作に相当し、すなわちポンプリターダ４は、大きなブレーキモーメントを発生する。
【００３８】
ここに図示したブレーキ動作において、例えばステータ羽根車２１とロータ羽根車２２は、最大ブレーキモーメントを発生するように、有利には互いに同軸的に配置されている。
【００３９】
非ブレーキ動作において、ポンプリターダは、ロータ羽根車の回転に基づいて冷却媒体回路６内において冷却媒体７を循環させる。
【００４０】
ブレーキ動作におけるブレーキモーメントの制御は、適当な手段により、例えば調節装置２８を介して、ステータ羽根車２１をロータ羽根車２２に対して偏心位置にシフトすることによって行われる。ステータ羽根車シフトの可能性は、ドイツ連邦共和国特許第３１１３４０８号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０１０９７０号明細書から公知であるので、これについては詳細に説明しない。
【００４１】
リターダのブレーキ出力成分に対するブレーキ出力線図は、図３（ｂ）に示されたものに相当する。
【００４２】
【発明の効果】
したがって、本発明によれば、同時に個々の駆動要素のためにわずかな構造空間需要で、かつ車両の繊細な制動を可能にした際、特に車両の連続ブレーキ動作において安定なブレーキ特性が実現されるように、車両用の駆動ユニットを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 リターダ及び原動機ブレーキ装置を含む個々のブレーキ系及び総合ブレーキ系のブレーキ出力線図である。
【図２】 リターダの入り口及び出口断面積の比の変化及び弁によるブレーキモーメントの変化を行う本発明による駆動ユニットを示す図である。
【図３】 無段階絞り弁によるブレーキモーメント変化の可能性を示す図である。
【図４】 ステータ羽根車のシフトによるブレーキモーメントの変化の可能性を示す図である。
【符号の説明】
１ 駆動ユニット、
２ 原動機、
３ ベンチレータ、
４ リターダ、
５ 中間歯車、
６ 冷却媒体回路、
７ 冷却媒体、
８ 冷却器、
９、１２ 導管、
１０ 出口、
１１、１４ 流体入り口、
１３ 流体出口、
１５、２０ 弁、
２１ ステータ羽根車、
２２ ロータ羽根車、
２５ 弁装置、
２６、２７ 弁、
２８ 調節装置、
３０ 支持体。

Claims (5)

1. １．１ 原動機及び変速機が設けられており、
   １．２ 流体力学的リターダが設けられており、
   １．３ 該リターダが原動機と定常的に駆動結合されており、
   １．４ 冷却媒体回路が設けられており、この冷却媒体回路の冷却媒体が、同時にリターダの作用媒体であり、
   １．５ リターダが冷却媒体のポンプとして利用可能である
   車両用の駆動ユニットにおいて、
   １．６ リターダが変速機の前に接続されており、
   １．７ リターダが総合ブレーキユニット（ＧＢＥ）を形成するように原動機ブレーキ装置に連結されており、
   １．８ リターダがブレーキ過程の際に時間的に原動機ブレーキの前に作用することができるように、総合ブレーキユニットが構成されていることを特徴とする駆動ユニット。
2. ２．１ 原動機及び変速機が設けられており、
   ２．２ 流体力学的リターダが設けられており、
   ２．３ 該リターダが原動機と定常的に駆動結合されており、
   ２．４ 冷却媒体回路が設けられており、この冷却媒体回路の冷却媒体が、同時にリターダの作用媒体であり、
   ２．５ リターダが冷却媒体のポンプとして利用可能である、
   車両用の駆動ユニットにおいて、
   ２．６ リターダによって総合ブレーキ出力の第一の成分が加えられ、
   ２．７ 原動機ブレーキ装置によって総合ブレーキ出力の第二の成分が加えられることを特徴とする駆動ユニットの動作方法。
3. 前記第一の成分及び第二の成分が総合ブレーキ出力のそれぞれ半分をなしていることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニットの動作方法。
4. リターダにより総合ブレーキ出力の第一の成分が、無段階に加えることができることを特徴とする 請求項２又は３に記載の駆動ユニットの動作方法。
5. 総合ブレーキ出力の第一の成分としてリターダが利用され、総合ブレーキ出力の第二の成分として原動機ブレーキ装置が利用され、総合ブレーキ出力の第三の成分として総合ブレーキ出力の第一の成分と第二の成分が利用されることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の駆動ユニットの動作方法。

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