SE1351050A1 - Hydrodynamisk retarderanordning, förfarande för dess använding jämte fordon - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG: En hydrodynamisk retarderanordning (4) for insdttning i en drivlina (3) till ett fordon (1), varvid retarderanordningen innefattar: en skovelforsedd stator (7) far att tillsammans med en skovelforsedd rotor (8) bilda ett skovelsystem med ett arbetsutrymme (6) far upptagning av ett vatteninnehallande arbetsmedium, och en till arbetsutrymmet (6) ansluten retarderkrets (14) far att reglera tillflede av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6), varvid retarderkretsen (14) Or inrattad att anslutas till fordonets ordinarie kylvattenkrets (9). Retarderkretsen (14) innefattar ventilorgan for avstangning av tillflode av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6), och i retarderkretsen (14) Or en undertrycksalstrare (19) ansluten, vilken är inrattad att sanka trycket i arbetsutrymmet (6) till eller under angbildningstrycket for arbetsmediet sA att darigenom arbetsutrymmet evakueras frAn vatskeformigt arbetsmedium. Uppfinningen avser aven ett ferfarande och ett fordon. Fig. 2

Description

1 HYDRODYNAMTSK RETARDERANORDNING, FoRFARANDE FOR DESS ANVANDING JAMTE FORDON Uppfinningens omrade Fareliggande uppfinning avser en hydrodynamisk retarderanordning for ett fordon innefattande atminstone en skovelfersedd stator fOr att tillsammans med atminstone en skovelforsedd rotor bilda ett skovelsystem med ett arbetsutrymme fer upptagning av ett vatteninnehallande arbetsmedium, och en till arbetsutrymmet ansluten retarderkrets fer att reglera tillflede av arbetsmedium till arbetsutrymmet. Uppfinningen avser Oven ett forfarande for drift av en hydrodynamisk retarderanordning jamte ett fordon utrustat med en hydrodynamisk retarderanordning.

Bakgrund till uppfinningen E'er att Oka koreffektiviteten och sakerheten samt for att minska slitaget pa hjulbromsarna Or det 'cant att utrusta framst tyngre fordon med retarderanordningar. En retarderanordning Or en hydrodynamisk tillsatsbroms, som bromsar bilens drivlina med hjalp av motstand utevat av ett skovelsystem, vilket driver en vatskemangd i ett arbetsutrymme. Av retarderanordningen upptagen bromsande energi overgar i drift i varmeenergi i vatskan, vilken i sin tur kyls av ett kylsystem i fordonet.

Bromsmomentet styrs genom styrning av ett tryck som rader i arbetsutrymmet mellan skovelbladen tillhOrande dels retarderanordningens stator, dels dess rotor. Da retarderanordningen inte anvands Or arbetsutrymmet I princip trycklost. Emellertid skapas en viss slapforlust i retarderanordningen eftersom den fortfarande roterar med drivlinan. Ur branslebesparingssynpunkt Or det betydelsefullt att hAlla denna slapfOrlust sa liten som mojligt. 2 En metod att undvika sldpforlusten är att mekaniskt koppla bort retarderanordningen frdn drivlinan ndr den inte anvdnds. Detta liter sip gora med hjdlp av en koppling, till exempel en synkroniseringskoppling eller en lamellkoppling.

Ndr retarderanordningen sedan ska inkopplas for att anvdndas for bromsning krdvs det att retarderanordningens rotor snabbt accelereras och synkroniseras mot drivlinans varvtal. Detta maste ske under loppet av delar av en sekund och det uppkomna accelerationsmomentet mdste minimeras fOr att inte okomfortabla ryck i fordonet ska genereras.

I en retarderanordning, som anvdnder olja som arbetsmedium, Or detta fullt mojligt tack vare ett lagt accelerationsmotstdnd, vilket Astadkoms genom att skovelsystemet fylls med luft istdllet for olja under denna accelerationsfas.

I dndamdl att minimera antalet komponenter och system i fordonet är det ferdelaktigt cm bilens ordinarie kylvdtska, vilken typiskt innehdller en blandning av vatten och glykol, kan utnyttjas som arbetsmedium. En retarderanordning tilldmpande denna princip bendmns vattenretarder.

Vid en vattenretarder Or det ett dock problematiskt att luftsdtta skovelsystemet under accelerationen pd grund av att luft, som kommer i kontakt med kylvdtskan, till en del kan medfolja denna och ge skadlig inverkan pd andra komponenter i fordonet, som kylvdtskan kommer i kontakt med. Av denna anledning drivs ddrfOr vattenretarders delvis vattenfyllda dven ndr de är urkopplade, vilket medfOr relativt hOga accelerationsmoment.

Av denna anledning krdvs mer komplicerade kopplingskomponenter och trots detta kan okomfortabla ryck i viss utstrdckning dndd uppstd i fordonet vid inkoppling. 3 Sam exempel pd teknikens bakgrund kan ndmnas US2287130, US20060909971, W02010034493, US2007102251 och DE10054078.

Uppfinningens andamal och viktigaste kannetecken Det är ett dndamdl med fOreliggande uppfinning att tillhandahdlla en hydrodynamisk retarderanordning enligt ovan jdmte ett forfarande, vid vilka problemen med bakgrundstekniken adresseras och Atminstone lindras. Detta uppnds vid en anordning enligt uppfinningen genom att retarderkretsen innefattar ventilorgan fer avstdngning av tillflode av arbetsmedium till arbetsutrymmet, att retarderkretsen, en undertrycksalstrare är ansluten, vilken är inrdttad att sdnka trycket i arbetsutrymmet till eller under Angbildningstrycket for arbetsmediet sd att ddrigenom arbetsutrymmet evakueras frdn vdtskeformigt arbetsmedium. Genom att infor inkopplingen till drivlinan och den tillhorande accelerationsfasen vdsentligen momentant sdnka trycket i retarderanordningen kommer befintligt vatten i retarderanordningen att snabbt overgd till dngform och evakueras. Hdrigenom uppnds att retarderanordningens accelerationsmoment vid inkoppling mycket snabbt sdnks for att bli i nivd med motsvarande accelerationsmoment fOr en oljeretarderanordning. Hdrvid avses att tiden for att utfora trycksdnkningen fOr evakuering av retarderanordningen bOr vara kortare an 0,5 sek fOr att retarderanordningen ska kunna utnyttjas utan vdsentlig tidsutdrdkt. Her foredraget understiger tiden for trycksdnkningen for evakuering 0,3 sek och mest fOredraget understiger tiden fOr trycksdnkning fOr evakuering 0,2 sek.

Angbildning uppnds genom att i det tillslutna arbetsutrymmet, definierat av statorn och rotorn, trycket i det ndrmaste momentant sdnks till dngbildningstrycket eller 4 till ett tryck understigande Angbildningstrycket. Hdrigenom evakueras snabbt, i det ndrmaste momentant, och effektivt skovelutrymmet pd vdtskeformigt vatten respektive kylvdtska och mojliggors mekanisk in-/urkopplingsbarhet av retarderanordningen med bibehAllen komfort och med anvdndning av en kopplingsenhet innefattande okomplicerade kopplingskomponenter. Detta är en star ferdel eftersom retarderanordningen blir in- och urkopplingsbar utan att det riskeras att luft kommer i kontakt med kylvdtskan och ger skadlig inverkan pd andra komponenter i fordonet, som kylvdtskan kommer i kontakt med.

Undertrycksalstraren kan vara ansluten till retarderkretsen sAvd1 nedstrems som uppstroms arbetsutrymmet samt dven direkt mot arbetsutrymmet.

Det feredras att en reglerventil är anordnad i reglerkretsen nedstrOms arbetsutrymmet for att tillhandahdlla mejlighet att styra av retarderanordningen utevat bromsmoment. Foredraget hr dl en envdgsventil anordnad i retarderkretsen i samband med reglerventilen fer att tillfersdkra sdkerhet mot backstromning. Denna envdgsventil kan vara separat frdn eller vara integrerad i reglerventilen.

Vid vissa utforingsformer hr undertrycksalstraren ansluten till retarderkretsen via en inloppsledning och till ndmnda kylvattenkrets via en utloppsledning. Endera av eller var och en av inloppsledningen och utloppsledningen kan ddrvid behova vara bestyckad (-e) med en envdgsventil.

Det fOredras att undertrycksalstraren är nAgon frdn en grupp inkluderande: en kolv-cylinderpump, en med undertryck fOrladdningsbar undertrycksbehAllare, en rotationspump. Dessa enheter kan inrdttas att verka med efterstrdvad snabbhet, varvid sdrskilt insdttning av en fOrladdningsbar undertrycksbehdllare, som stdndigt hr i beredskap och direkt omkopplingsbar genom en ventil medfor en hog grad av snabbhet pa ett okomplicerat satt. Vid anvandning av en farladdningsbar undertrycksbehallare som undertrycksalstrare behover inte inloppsledningen vara bestyckad med en envagsventil. Nagon utloppsledning behover inte heller vara inrattad.

Ett uppfinningsenligt farfarande for drift av en hydrodynamisk retarderanordning enligt ovan utmarks av att tillflede av arbetsmedium till arbetsutrymmet avstangs, och att trycket i arbetsutrymmet sanks till eller under Angbildningstrycket fOr arbetsmediet och att darigenom arbetsutrymmet evakueras Iran vatskeformigt arbetsmedium. Med andra ord isoleras saledes arbetsutrymmet och utsatts det for namnda undertryck, vilket pa ett overraskande satt snabbt, i det narmaste momentant, kan bringas att resultera i den onskade evakueringen av arbetsutrymmet fran vatska.

Harvid regleras foretradesvis en strem av arbetsmedium till arbetsutrymmet genom en i reglerkretsen anordnad reglerventil, varvid feredraget stremning av arbetsmedium fran reglerventilen till arbetsutrymmet ferhindras genom en i reglerkretsen i samband med reglerventilen anordnad envagsventil.

Enligt uppfinningen avses aven ett fordon, vilket innefattar en retarderanordning enligt ovan.

Beskrivning av ritningar Uppfinningen ska nu narmare beskrivas med ledning av utforingsexempel och med hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig 1 schematiskt visar ett nyttofordon utrustat med en retarderanordning enligt uppfinningen, Fig 2 visar en principskiss Over en uppfinningsenlig retarderanordning, 6 Fig 3 och 4 visar i forenklad form tvd driftstillstdnd for en retarderanordning enligt uppfinningen, och Fig 5 visar schematiskt en sekvens av ett forfarande enligt uppfinningen i form av ett enkelt blockschema.

Beskrivning av utforingsexempel Det i fig 1 visade nyttofordonet 1 är av det slag som innefattar en motor 2, en drivlina 3 samt en in- och urkopplingsbar retarderanordning 4.

Den principiella uppbyggnaden av en retarderanordning 4 framgar av fig 2, varvid en kopplingsenhet 5 är anordnad for in- och urkoppling av retarderanordningen 4 till fordonets drivlina 3. Retarderanordningen 4 uppvisar en stator 7 och en rotor 8, vilken är roterbar kring en axel R.

Tillsammans bildar statorn 7 och rotorn 8 ett skovelsystem med ett arbetsutrymme 6, i vilket mer eller mindre mdngd av vdtska avses slungas runt for att fungera som arbetsmedium i driften av retarderanordningen, varvid av retarderanordningen upptagen energi overgdr i vdrme. Denna vdrme kyls bort genom fordonets ordinarie kylsystem, vilket inkluderar en kylvattenkrets 9, en vattenpump 10, en frontkylare 11, ett expansionskdrl 21 och en termostat 12.

En i kylvattenkretsen 9 insatt riktningsventil 13 är inrdttad att leda kylvdtska som arbetsmedium till skovelsystemets arbetsutrymme 6 respektive att avstdnga tillflidet till arbetsutrymmet 6. FrAn riktningsventilen 13 leder en retarderkrets 14 till ett =ride i arbetsutrymmet 6 ddr i drift ett ldgre tryck rider och ddr kylvdtska Or tillforbart som arbetsmedium. Retarderkretsen 14 Or vidare, fir utlopp av arbetsmedium frdn arbetsutrymmet, tillkopplad till ett perifert omrdde av arbetsutrymmet 6, i vilket ett 7 hagre tryck kan forvdntas under drift, och ddr utstrOmning av arbetsmediet kan ske.

Nedstrams arbetsutrymmet 6 passerar retarderkretsen en reglerventil 15, med vars hjälp trycket i arbetsutrymmet och som resultat ddrav mdngden arbetsmedium i arbetsutrymmet är instdilbart.

Vidare är nedstroms reglerventilen 15 anordnad en envdgsventil 16, vilken tillater en strom av arbetsmedium fran arbetsutrymmet 6 men fOrhindrar stromning i motsatt rikting.

Nedstroms arbetsutrymmet i retarderkretsen 14 och uppstrems reglerventilen 15 är tillkopplad en undertryckskrets, vilken inkluderar en undertrycksalstrare 19, hdr visad i form av en kolvcylinderenhet 19.

I den man undertrycksalstraren 19 är av en typ, som arbetar med flera slag, kan en envdgsventil vid behov inrdttas i dess inloppsledning respektive i dess utloppsledning (ej visat pA figuren).

I fig 3 illustreras ett driftfall, vilket karakteriseras som normal bromsning, och varvid alit tillgdngligt kylvatten/kylvdtska tillAts gA in som arbetsmedium genom riktningsventilen 13 in i retarderanordningens arbetsutrymme 6. SA som antyds i fig 3 är i detta driftsfall en vdtskemdngd 22 aktiv mom skovelsystemet, och denna vdtskemdngd kommer under driften att bibringas en roterande rbrelse enligt pilarna inuti arbetsutrymmet 6.

Vid denna drift är det mOjligt att reglera bromsmomentet genom dndring av trycket i arbetsutrymmet och ddrmed vdtskemdngden genom justering av reglerventilen 15.

Hdrigenom kommer sAledes mdngden vdtska som pAverkas mom skovelsystemet att fOrdndras, medf5rande att ett inre utrymme 30, blir storre eller mindre. 8 Sammantaget kan sagas att vid detta driftsfall maximal bromsverkan av retarderanordningen kan erhallas. fig 4 illustreras det driftsfall dl det är aktuellt att mekaniskt in- eller urkoppla retarderanordningen fran fordonets drivlina. Sa som beskrivs ovan kraver detta laga slapmoment for retarderanordningen for att okomfortabla ryck ska kunna undvikas.

Enligt uppfinningen astadkoms sadana laga slapmoment genom att dels retarderkretsen 14 är avstangd fran kylvattenkretsen, dels att det ombesorjs att arbetsutrymmet 6 vasentligen momentant satts under ett sadant undertryck, att vattenanga bildas for snabb evakuering av vatten fran arbetsutrymmet 6.

I ovrigt forstas funktionssattet av driftsfallet enligt fig 4 genom den tidigare beskrivningen i samband med figur 2.

En sekvens av ett ferfarande enligt uppfinningen illustreras schematiskt genom blockschemat i fig 5.

Position 24 avser sekvensens start.

Position 25 avser normal drift av ett fordon utan att retarderanordningen utnyttjas, varvid retarderanordningens arbetsutrymme är isolerat fran kylvattenkretsen genom riktningsventilens 13 installning.

Position 26 avser vasentligen momentant fOrsattande av arbetsutrymmet under ett undertryck av sadan magnitud att angbildning sker och darmed, likaledes vasentligen momentant, evakuering av vatskeformigt arbetsmedium.

Position 27 avser inkoppling av retarderanordningen till fordonets drivlina.

Position 28 avser omstallning av riktningsventilen och reglerventilen fOr Onskad bromsverkan. Position 29 avser sekvensens avslutning. 9 Sekvensstegen kan vara delvis i annan ordning an enligt ovan.

Genom uppfinningen uppnas betydande fordelar. En fordel är att genom uppfinningen endast ett enda system med vatska som ska kylas är behavligt for fordonet. Ett fordon utrustat med en retarderanordning enligt uppfinningen blir b1. a darfer lattare och mindre kostsamt att tillverka och innebar dessutom en miljoforbattring visavi den kanda tekniken. Genom att dessutom retarderanordningen problemfritt kan urkopplas fran fordonets drivlina forbattras korekonomin for fordonet.

SlapfOrlusterna fran en medroterande retarder skulle annars vara betydande.

Sam alternativ till den undertrycksalstrare, som visas pa ritningarna kan andra slag av "suganordningar" utnyttjas, sd som en snabbt verkande pumpanordning. Ett foredraget alternativ Or att tillhandahalla ett karl, som kan vara ferladdat med ett undertryck, vilket karl vid behov tillkopplas retarderkretsen.

Det har visat sig att ett Onskat undertryck är i omradet av 0,5 bar under atmosfarstrycket eftersom Angbildningstrycket vid normal arbetstemperatur uppgar till ungefarligen detta varde. Palaggning av storre undertryck utesluts dock inte eftersom det kan vara behOvligt vid lOgre temperaturer pa grund av angbildningstryckets temperaturberoende.

En retarderanordning enligt uppfinningen kan omfatta en skovelfOrsedd stator fOr att tillsammans med en skovelforsedd rotor bilda skovelsystemet med sitt arbetsutrymme. Enligt uppfinningen kan retarderanordningen Oven innefatta fler an en skovelforsedd stator samverkande med motsvarande fler On en skovelforsedd rotor fOr bildande av skovelsystemet med sitt arbetsutrymme. 10

Claims (14)

PATENTKRAV: 1. Hydrodynamisk retarderanordning (4) for in- och urkoppling till en drivlina (3) till ett fordon (1), varvid retarderanordningen innefattar:

1. atminstone en skovelforsedd stator (7) for att tillsammans med Atminstone en skovelfOrsedd rotor (8) bilda ett skovelsystem med ett arbetsutrymme (6) for upptagning av ett vatteninnehallande arbetsmedium, - en till arbetsutrymmet (6) ansluten retarderkrets (14) for att reglera tillflede av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6), varvid retarderkretsen (14) Or inrattad att anslutas till fordonets ordinarie kylvattenkrets (9), och 2. en kopplingsenhet for in- och urkoppling av namnda retarderanordning (4) till/fran namnda drivlina (3), kannetecknad av 3. att retarderkretsen (14) innefattar ventilorgan for avstangning av tillflode av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6), och - att i retarderkretsen (14) en undertrycksalstrare (19) Or ansluten, vilken är inrattad att sanka trycket i arbetsutrymmet (6) till eller under angbildningstrycket for arbetsmediet sa att darigenom arbetsutrymmet evakueras fran vatskeformigt arbetsmedium.

2. Retarderanordning enligt krav 1, kannetecknad av att en reglerventil (15) Or anordnad i reglerkretsen nedstrOms arbetsutrymmet.

3. Retarderanordning enligt krav 2, kannetecknad av att en envagsventil (16) Or anordnad i reglerkretsen i samband med reglerventilen (15). 11

4. Retarderanordning enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att undertrycksalstraren (19) är ansluten till retarderkretsen (14) nedstrams eller uppstroms arbetsutrymmet (6) eller direkt till arbetsutrymmet (6).

5. Retarderanordning enligt krav 4, kannetecknad av att undertrycksalstraren (19) är ansluten till retarderkretsen (14) med en inloppsledning och till kylvattenkretsen (9) med en utloppsledning.

6. Retarderanordning enligt krav 5, kdrinetecknad av att inloppsledningen och/eller utloppsledningen fran undertrycksalstraren (19) är bestyckad (bestyckade) med en envdgsventil.

7. Retarderanordning enligt ndgot av foregdende krav, kannetecknad av att undertrycksalstraren (19) är ndgon frAn en grupp inkluderande: en kolv-cylinderpump, en med undertryck ferladdningsbar undertrycksbehallare, en rotationspump.

8. Forfarande for drift av en hydrodynamisk retarderanordning (4) for in- och urkoppling till en drivlina (3) till ett fordon (1), varvid retarderanordningen innefattar: 1. en skovelforsedd stator (7) for att tillsammans med en skovelfOrsedd rotor (8) bilda ett skovelsystem med ett arbetsutrymme (6) for upptagning av ett vatteninnehdllande arbetsmedium, 2. en till arbetsutrymmet (6) ansluten retarderkrets (14) for att reglera tillflOde av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6), varvid retarderkretsen (14) Or inrdttad att anslutas till fordonets ordinarie kylvattenkrets (9), och 3. en kopplingsenhet for in- och urkoppling av ndmnda retarderanordning (4) till/frdn ndmnda drivlina (3), 10 12 kAnnetecknat av 4. att tillflode av arbetsmedium till arbetsutrymmet (6) avstangs, och 5. att trycket i arbetsutrymmet (6) sanks till eller under Angbildningstrycket for arbetsmediet och att darigenom arbetsutrymmet evakueras Iran vatskeformigt arbetsmedium.

9. Forfarande enligt krav 8, kannetecknat av att en strom av arbetsmedium till arbetsutrymmet regleras genom en i reglerkretsen nedstrOms arbetsutrymmet anordnad reglerventil (15).

10. Forfarande enligt krav 9, kAnnetecknat av att stremning av arbetsmedium Iran reglerventilen (15) till arbetsutrymmet ferhindras genom en i reglerkretsen i samband med reglerventilen (15) anordnad envagsventil (16).

11. Forfarande enligt nAgot av kraven 8 - 10, kannetecknat av att trycket i arbetsutrymmet (6) sanks genom en anslutning av en undertrycksalstrare (19) till retarderkretsen (14).

12. Forfarande enligt krav 11, kannetecknat av att trycket i arbetsutrymmet (6) sanks genom en anslutning av nagon frAn en grupp inkluderande: en kolv-cylinderpump, en med undertryck fOrladdningsbar undertrycksbehAllare, en rotationspump.

13. Forfarande enligt nag-at av kraven 8 - 12, kannetecknat av att da trycket i arbetsutrymmet (6) sankts till eller under Angbildningstrycket fOr arbetsmediet och arbetsutrymmet evakuerats frAn vatskeformigt arbetsmedium retarderanordningen in- respektive urkopplas till namnda drivlina (3). 13

14. Fordon innefattande en retarderanordning enligt nAgot av kraven 1 - 7.