WO2009121691A1 - Steuergehäuse für eine hydraulische retardersteuerung - Google Patents

Steuergehäuse für eine hydraulische retardersteuerung Download PDF

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control housing
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Gerhard Buri
Bernhard Grupp
Frank Sauter
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake

Definitions

  • the present invention relates to a control housing for a hydraulic retarder control according to the preamble of patent claim 1.
  • Such wear-free additional delay devices in the form of retarders and engine brakes can be used to keep the vehicle speed constant in the downhill.
  • the retarders are counted in addition to the transmission arranged hydrodynamic, hydrostatic or electrodynamic braking devices, as well as systems that are provided in the form of an "Intarder" within the gear housing.
  • a hydrodynamic retarder In hydrodynamic retarder systems, the braking torque is adjusted by the degree of filling of the operating medium, for example of the oil.
  • the flow energy of the operating medium is used for braking, wherein the physical action principle corresponds to that of a hydrodynamic coupling with fixed turbine.
  • a hydrodynamic retarder has at least one rotor in the power flow and at least one stator fixedly connected to the retarder housing. When the retarder is actuated, an amount of oil corresponding to the desired braking power is introduced into the blade space, wherein the rotating rotor entrains the oil which is supported on the stator, whereby a braking effect is produced on the rotor shaft.
  • the control of retarders can be done pneumatically or by means of a hydraulic device.
  • the hydrodynamic retarder in this case has a rotor and a stator, which in turn form a working space with each other, as well as a cooling device for cooling the working medium, a reservoir for receiving the working medium and a control device for applying a pressure to the working medium contained in the reservoir for the purpose of setting the degree of cooling the working space, wherein retarder and cooling device are flowed through in the braking operation in the sense of a circuit of the working fluid.
  • a further pneumatically controlled hydrodynamic retarder which comprises a stator blade wheel and a rotor blade wheel; the known retarder comprises a working fluid sump and a control device for controlling the degree of filling of the working space, wherein the control device has a proportional valve and a connecting line (sump) to the sump and wherein the sump is in conductive communication with the working space of the retarder via a riser channel.
  • the control device has a proportional valve and a connecting line (sump) to the sump and wherein the sump is in conductive communication with the working space of the retarder via a riser channel.
  • Pneumatic control systems have the disadvantages of limited control performance, the need for disposition of a separation unit between the working fluid and the air pressure, and the need to provide a vehicle-side pneumatic supply.
  • a hydrodynamic retarder with hydraulic control for a motor vehicle is known, with a circuit for controlling the retarder, with a hydraulic pump, a heat exchanger, a valve and a control and regulating unit, wherein the delivery volume of the pump is adjustable so that the volume flow is independent of the vehicle speed or propeller shaft speed or Retar- derfitbibiere adjustable.
  • the known retarder has a rotor and a stator and forms with a transmission a common oil budget, which consists of an oil reservoir and a transmission sump and has an overflow edge.
  • a control and regulation unit is connected to valves and sensors;
  • a hydraulic circuit is provided, which has a pump, a heat exchanger and a valve, wherein a volume flow of the pump is independent of the vehicle speed or the propeller shaft or retarder speed adjustable.
  • the oil reservoir can be connected via a filling valve to a suction channel of the pump.
  • control housings i. in prior art hydraulic retarder control enclosures, generally the components of the hydraulic control are arranged. These are solenoid valves, pistons and springs as well as possibly measuring connections for sensors.
  • control housings generally have channels and conduits introduced by casting, which represent the hydraulic connections between the individual valves.
  • a hydraulic retarder control requires additional components, such as an adjustable hydraulic pump, sensor and electrical control and supply lines.
  • an oil reservoir arranged on the retarder may be provided, as is the case with the control according to DE 10 2006 030 792 A1 of the Applicant.
  • These other components require space and other pipelines; In addition, measures for sealing are required.
  • the present invention has for its object to provide a control housing for a hydraulic retarder, which combines a variety of functions or requirements in one component. This should be compared to conventional control housings components saved.
  • a control housing for a hydraulic retarder control in which in addition to the piston, springs, valves, closure parts and channels, the hydraulic pump and the associated components are integrated.
  • depressions are provided, preferably on the back (i.e., outside) of the control housing, for receiving the electrical control and supply lines.
  • a heat exchanger is preferably mounted directly on the back of the housing according to the invention.
  • the control housing takes over hydraulic connections to the heat exchanger and the supporting function for the heat exchanger.
  • the heat exchanger is arranged such that it covers the housing recesses for receiving the electrical control and supply lines (if any) after inserting and securing the cables, so that the lines can be effectively protected from environmental influences and other damage.
  • Fig. 1 is a schematic view of the front of a preferred embodiment of a control housing according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic view of the back of a preferred embodiment of a control housing according to the invention.
  • Fig. 1 is a front view of a preferred embodiment of a control housing 1 according to the invention is shown.
  • the control housing 1 comprises not only the pistons, springs, valves and closure parts, but also channels or lines for realizing the hydraulic connections between the individual valves, the hydraulic pump 2 of the hydraulic retarder control, its adjusting device, an associated spring assembly 3 and the pump mounting; in Fig. 1, the valves are denoted by 4.
  • an oil reservoir 5 arranged locally on the retarder, which is integrated into the control housing 1, is provided for rapid filling of the rotor / stator space of the retarder at the start of braking.
  • recesses 6 are provided on the back of the control housing 1, which receive the electrical control and supply lines 7.
  • the cable harness comprising the control and supply lines 7 on the control housing 1 is arranged vibration-proof, this being done for example by threads for cable clamps, ribs for retaining clips or holes for mounting pins.
  • a heat exchanger is directly mounted on the rear side, the connections 8 for the heat exchanger being shown in FIG.
  • the control housing 1 takes over the hydraulic connections to the heat exchanger and the supporting function for the heat exchanger.
  • the heat exchanger is arranged such that it covers the housing recesses 6 for receiving the electrical control and supply lines 7 after inserting and securing the lines, so that the lines 7 can be protected from environmental influences and other damage.
  • the driving magnets are designated by 9; Furthermore, according to the invention in the embodiment shown in the control housing sensors 10 are integrated.
  • control housing which advantageously combines a multiplicity of functions or requirements in one component.

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Abstract

Es wird ein Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung vorgeschlagen, in dem Kolben, Federn, Ventile (4) und Verschlussteile angeordnet und Kanäle und Leitungen zur Realisierung der hydraulischen Verknüpfungen zwischen den einzelnen Ventilen vorgesehen sind, in das die Hydraulikpumpe der hydraulischen Retardersteuerung, deren Verstelleinrichtung, ein dazugehörendes Federpaket (3) und die Pumpenlagerung integriert sind.

Description

Steuerqehäuse für eine hydraulische Retardersteuerunq
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergehäuse für eine hydraulische Retardersteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Neben den Betriebsbremsen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, die im Regelfall einem Verschleiß unterliegende Reibungsbremsen sind, werden zusätzliche Verzögerungseinrichtungen mehr und mehr auch vom Gesetzgeber gefordert und von den Fahrzeugherstellern angeboten.
Derartige verschleißfreie zusätzliche Verzögerungseinrichtungen in Form von Retardern und Motorbremsen können dazu verwendet werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit im Gefälle konstant zu halten.
Zu den Retardern werden sowohl zusätzlich am Getriebe angeordnete hydrodynamische, hydrostatische oder elektrodynamische Bremseinrichtungen gezählt, sowie auch Systeme, die in Form eines „ Intarders" innerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen sind.
Bei hydrodynamischen Retardersystemen wird das Bremsmoment durch den Füllgrad des Betriebsmediums, beispielsweise des Öls, eingestellt. Hierbei wird die Strömungsenergie des Betriebsmediums zum Bremsen benutzt, wobei das physikalische Wirkprinzip dem einer hydrodynamischen Kupplung mit feststehender Turbine entspricht. Demnach weist ein hydrodynamischer Retarder mindestens einen sich im Leistungsfluss befindlichen Rotor und mindestens einen mit dem Retardergehäuse fest verbundenen Stator auf. Beim Betätigen des Retarders wird eine der gewünschten Bremsleistung entsprechende Öl- menge in den Schaufelraum eingebracht, wobei der drehende Rotor das Öl mitnimmt, das sich am Stator abstützt, wodurch eine Bremswirkung auf die Rotorwelle erzeugt wird. Die Ansteuerung von Retardern kann pneumatisch oder mittels einer hydraulischen Einrichtung erfolgen.
Ein Beispiel einer Bremsanlage mit einem pneumatisch gesteuerten hydrodynamischen Retarder ist in der DE 198 53 830 C1 beschrieben. Der hydrodynamische Retarder weist dabei einen Rotor und einen Stator auf, die ihrerseits einen Arbeitsraum miteinander bilden, sowie eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Arbeitsmediums, einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Arbeitsmediums und eine Steuereinrichtung zum Aufbringen eines Druckes auf das im Vorratsbehälter enthaltene Arbeitsmedium zwecks Einstellens des Kühlungsgrades des Arbeitsraumes, wobei Retarder und Kühleinrichtung im Bremsbetrieb im Sinne eines Kreislaufes vom Arbeitsmedium durchströmt werden.
Aus der DE 4442219 A1 ist ein weiterer pneumatisch gesteuerter hydrodynamischer Retarder bekannt, der ein Statorschaufelrad und ein Rotorschaufelrad aufweist; der bekannte Retarder umfasst einen Arbeitsmittelsumpf und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Füllungsgrades des Arbeitsraumes, wobei die Steuereinrichtung ein Proportionalventil sowie eine Verbindungsleitung (Sumpfleitung) zum Sumpf aufweist und wobei der Sumpf mit dem Arbeitsraum des Retarders über einen Steigkanal in leitender Verbindung steht. Gemäß der DE 4442219 A1 sind Mittel vorgesehen, um eine Einwirkung des im bremsfreien Betrieb erzeugten Luftstromes auf den Spiegel des Arbeitsmittels im Sumpf zu unterbinden.
Pneumatische Steuerungssysteme weisen die Nachteile eines begrenzten Regelverhaltens, der Notwendigkeit der Anordnung einer Trennungseinheit zwischen dem Arbeitsmedium und dem Luftdruck sowie der Notwendigkeit des Vorsehens einer fahrzeugseitigen Pneumatikversorgung auf. Aus der DE 10141794 A1 der Anmelderin ist ein hydrodynamischer Re- tarder mit hydraulischer Steuerung für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einem Kreislauf zur Steuerung des Retarders, mit einer Hydraulikpumpe, einem Wärmetauscher, einem Ventil und einer Steuer- und Regeleinheit, wobei das Fördervolumen der Pumpe derart verstellbar ist, dass der Volumenstrom unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Gelenkwellendrehzahl oder Retar- derdrehzahl einstellbar ist.
Ein weiteres Beispiel eines hydraulisch gesteuerten hydrodynamischen Retarders geht aus der DE 10 2006 030 792 A1 der Anmelderin hervor. Der bekannte Retarder weist einen Rotor und einen Stator auf und bildet mit einem Getriebe einen gemeinsamen Ölhaushalt, welcher aus einem Ölreservoir und einem Getriebesumpf besteht und eine Überlaufkante aufweist. Hierbei ist eine Steuerungs- und Regelungseinheit mit Ventilen und Sensoren verbunden; zur Steuerung des Retarders ist ein Hydraulikkreislauf vorgesehen, welcher eine Pumpe, einen Wärmetauscher und ein Ventil aufweist, wobei ein Volumenstrom der Pumpe unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Gelenkwellen- oder Retarderdrehzahl verstellbar ist. Des weiteren ist bei dem bekannten Retarder das Ölreservoir über ein Befüllventil mit einem Saugkanal der Pumpe verbindbar.
In Steuergehäusen, d.h. in Gehäusen für eine hydraulische Retardesteuerung nach dem Stand der Technik, sind im Allgemeinen die Bauteile der hydraulischen Steuerung angeordnet. Hierbei handelt es sich um Magnetventile, Kolben und Federn sowie eventuell um Messanschlüsse für Sensoren. Steuergehäuse weisen zudem in der Regel gießtechnisch eingebrachte Kanäle und Leitungen auf, welche die hydraulischen Verknüpfungen zwischen den einzelnen Ventilen darstellen.
Eine hydraulische Retardersteuerung benötigt neben diesen Bauteilen weitere Bauteile, wie beispielsweise eine verstellbare Hydraulikpumpe, Senso- ren, sowie elektrische Steuer- und Versorgungsleitungen. Zudem kann in Abhängigkeit der konstruktiven Gegebenheiten zur Schnellbefüllung des Rotor/Stator-Raumes beim Bremsbeginn ein am Retarder angeordnetes Ölreser- voir vorgesehen sein, wie es z.B. bei der Steuerung gemäß der DE 10 2006 030 792 A1 der Anmelderin der Fall ist. Diese weiteren Bauteile benötigen Bauraum sowie weitere Rohrleitungen; zudem sind Maßnahmen zur Abdichtung erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergehäuse für eine hydraulische Retardersteuerung anzugeben, welches eine Vielzahl von Funktionen bzw. Anforderungen in einem Bauteil vereinigt. Dadurch sollen gegenüber herkömmlichen Steuergehäusen Bauteile eingespart werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Steuergehäuse für eine hydraulische Retardersteuerung vorgeschlagen, in das neben den Kolben, Federn, Ventile, Verschlussteilen und Kanälen die Hydraulikpumpe und die dazugehörenden Komponenten integriert sind.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind, vorzugsweise auf der Rückseite (d.h. Außenseite) des Steuergehäuses, Vertiefungen vorgesehen, welche die elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen aufnehmen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorzugsweise auf der Rückseite des erfindungsgemäßen Gehäuses ein Wärmetauscher direkt montiert. Durch diese Ausgestaltung übernimmt das Steuergehäuse die hydraulischen Verbindungen zum Wärmetauscher sowie die tragende Funktion für den Wärmetauscher.
In bevorzugter Weise ist der Wärmetauscher derart angeordnet, dass er die Gehäusevertiefungen zur Aufnahme der elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen (falls vorhanden) nach dem Einlegen und Befestigen der Kabel abdeckt, so dass die Leitungen vor Umgebungseinflüssen und sonstigen Beschädigungen wirkungsvoll geschützt werden können.
Des weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass, wenn, wie im Rahmen der DE 10 2006 030 792 A1 der Anmelderin beschrieben, zur Schnellbefüllung des Rotor/Stator- Raum es beim Bremsbeginn ein lokal am Retarder angeordnetes Ölreservoir vorgesehen ist, dieses Ölreservoir in das Steuergehäuse integriert ist, wodurch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Ölwanne oder eines zusätzlichen Behälters entfällt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Vorderseite einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergehäuses und
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Rückseite einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergehäuses.
In Fig. 1 ist eine Ansicht der Vorderseite einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergehäuses 1 gezeigt. Das Steuergehäuse 1 umfasst neben den Kolben, Federn, Ventilen und Verschlussteilen sowie Kanälen bzw. Leitungen zur Realisierung der hydraulischen Verknüpfungen zwischen den einzelnen Ventilen die Hydraulikpumpe 2 der hydraulischen Retardersteuerung, deren Verstelleinrichtung, ein dazugehörendes Federpaket 3 sowie die Pumpenlagerung; in Fig. 1 sind die Ventile mit 4 bezeichnet.
Durch diese Ausgestaltung kann auf ein üblicherweise notwendiges Pumpengehäuse verzichtet werden; zudem entfallen zusätzliche Maßnahmen zur Abdichtung und Zentrierung des Pumpengehäuses, was sowohl in einer Kostenersparnis als auch in Verbesserungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit resultiert.
Durch den gemeinsamen Ölhaushalt von Retarder und Getriebe kann die Ölversorgung des Retarders mittels des Sumpfs des Getriebes erfolgen. Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf Fig. 1 ist jedoch zur Schnellbe- füllung des Rotor/Stator-Raumes des Retarders beim Bremsbeginn ein lokal am Retarder angeordnetes Ölreservoir 5 vorgesehen, welches in das Steuergehäuse 1 integriert ist. Durch die Integration des Ölreservoirs 5 in das Steuergehäuse 1 kann in vorteilhafter Weise Bauraum und Gewicht eingespart werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, die Gegenstand der Fig. 2 ist, sind auf der Rückseite des Steuergehäuses 1 , Vertiefungen 6 vorgesehen, welche die elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen 7 aufnehmen.
Gemäß der Erfindung ist der Kabelbaum, umfassend die Steuer- und Versorgungsleitungen 7 am Steuergehäuse 1 schwingungsfest angeordnet, wobei dies beispielsweise durch Gewinde für Kabelschellen, Rippen für Halteklammern oder Bohrungen für Befestigungsstifte erfolgt. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung der Rückseite (d.h. Außenseite) des Steuergehäuses ist auf der Rückseite ein Wärmetauscher direkt montiert, wobei in der Fig. 2 die Anschlüsse 8 für den Wärmetauscher gezeigt sind. Somit übernimmt das Steuergehäuse 1 die hydraulischen Verbindungen zum Wärmetauscher sowie die tragende Funktion für den Wärmetauscher.
Bevorzugter Weise ist der Wärmetauscher derart angeordnet, dass er die Gehäusevertiefungen 6 zur Aufnahme der elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen 7 nach dem Einlegen und Befestigen der Leitungen abdeckt, so dass die Leitungen 7 vor Umgebungseinflüssen und sonstigen Beschädigungen geschützt werden können.
In vorteilhafter Weise werden durch diese Anordnung zusätzliche Bauteile zur Adaptierung eines Wärmetauschers, wie beispielsweise ein Ölzuführge- häuse, Rohrleitungen etc. nicht benötigt.
In Fig. 2 sind die Ansteuerungsmagnete mit 9 bezeichnet; ferner sind gemäß der Erfindung bei der gezeigten Ausführungsform in das Steuergehäuse Sensoren 10 integriert.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Steuergehäuse zur Verfügung gestellt, welches in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Funktionen bzw. Anforderungen in einem Bauteil vereinigt.
Durch die erzielte Integration verschiedenster Funktionen bzw. Anforderungen können gegenüber herkömmlichen Konstruktionen einige Bauteile eingespart werden, was in einer signifikanten Reduzierung der durch Fertigung, Montage und Logistik hervorgerufenen Produktkosten resultiert.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Bauteile des erfindungsgemäßen Steuergehäu- ses an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Steuergehäuses, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
Bezuqszeichen
1 Steuergehäuse
2 Hydraulikpumpe
3 Federpaket
4 Ventile
5 Ölreservoir
6 Vertiefungen
7 Steuer- und Versorgungsleitungen
8 Anschlüsse für den Wärmetauscher
9 Ansteuerungsmagnete
10 Sensor

Claims

Patentansprüche
1. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, in dem Kolben, Federn, Ventile (4) und Verschlussteile angeordnet und Kanäle und Leitungen zur Realisierung der hydraulischen Verknüpfungen zwischen den einzelnen Ventilen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in das Steuergehäuse (1) die Hydraulikpumpe der hydraulischen Retardersteuerung, deren Verstelleinrichtung, ein dazugehörendes Federpaket (3) und die Pumpenlagerung integriert sind.
2. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in das Steuergehäuse (1 ) ein zur Schnellbefüllung des Rotor/Stator- Raum es des Retarders beim Bremsbeginn vorgesehenes Ölreservoir (5) integriert ist.
3. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite des Steuergehäuses (1) Vertiefungen (6) vorgesehen sind, welche die elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen (7) aufnehmen.
4. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelbaum umfassend die Steuer- und Versorgungsleitungen (7) am Steuergehäuse (1) schwingungsfest angeordnet ist, wobei dies durch Gewinde für Kabelschellen, Rippen für Halteklammern oder Bohrungen für Befestigungsstifte erfolgt.
5. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach Anspruch 1,23 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite des Steuergehäuses ein Wärmetauscher direkt montiert ist.
6. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher derart angeordnet ist, dass er die Gehäusevertiefungen (8) zur Aufnahme der elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen (7) nach dem Einlegen und Befestigen der Leitungen (7) abdeckt.
7. Steuergehäuse (1) für eine hydraulische Retardersteuerung, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Steuergehäuse Sensoren (10) integriert sind.
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