WO2013083322A1

WO2013083322A1 - Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug mit einem hydrodynamischen retarder

Info

Publication number: WO2013083322A1
Application number: PCT/EP2012/070254
Authority: WO
Inventors: Achim Menne; Tilman Huth; Dieter Laukemann; Martin Becke; Werner Adams; Werner Klement
Original assignee: Voith Patent Gmbh
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-06-13
Also published as: DE102011120615A1; WO2013083676A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, mit einem hydrodynamischen Retarder, der mittels einer Trennkupplung mechanisch in eine Triebverbindung mit einer Antriebswelle schaltbar ist und von dieser abkoppelbar ist, wobei der Retarder in einem Hochtrieb zu der Antriebswelle positioniert ist, der über eine Übersetzung ins Schnelle an der Antriebswelle angeschlossen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochtrieb ein Planetengetriebe vorgesehen ist, über welches der hydrodynamische Retarder angetrieben wird.

Description

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem hydrodynamischen Retarder

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hydrodynamische Retarder haben sich als verschleißfreie Dauerbremsen in

Kraftfahrzeugantriebssträngen, insbesondere von Lastkraftwagen, bewährt.

Voraussetzung für die Akzeptanz von hydrodynamischen Retardern bei den Nutzfahrzeugherstellern ist jedoch, dass die Leerlaufverluste solcher

hydrodynamischer Retarder im Nichtbremsbetrieb minimal sind. Herkömmlich werden daher verschiedene Maßnahmen vorgesehen, um die Leerlaufverluste im Nichtbremsbetrieb zu reduzieren. Hierzu gehört das Vorsehen von sogenannten Ventilationsblenden, die im Nichtbremsbetrieb in den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator eingebracht werden, um eine Kreislaufströmung von Luft beziehungsweise einem Luft-Restarbeitsmedium-Gemisch zu unterbinden. Andere Maßnahmen sehen vor, beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb den Rotor vom Stator abzufahren oder umgekehrt, ebenso mit der Maßgabe, den Aufbau einer unerwünschten Kreislaufströmung zwischen Rotor und Stator zu unterbinden. Eine aufwändigere Lösung sieht die mechanische Abkopplung des Rotors im Nichtbremsbetrieb vom Antriebsstrang vor, sodass der Rotor

stehenbleibt.

Insbesondere die letztgenannte Lösung verspricht zwar ein hohes Potenzial im Hinblick darauf, dass eine Kreislaufströmung im Arbeitsraum sicher vermieden werden kann, jedoch wird herkömmlich ein erheblicher Bauraum für diese Lösung benötigt. Auch gilt es zu berücksichtigen, dass die Abkopplung des Rotors des hydrodynamischen Retarders in der Regel unmittelbar vor dem Rotor erfolgt, womit auch im Nichtbremsbetrieb zusätzliche Massen, die bei Ausführungsformen ohne hydrodynamischen Retarder nicht vorhanden sind, umlaufen müssen. Es war ferner bisher nicht möglich, einem Nutzfahrzeughersteller eine Lösung anzubieten, durch welche ein bestehender mechanisch nicht entkoppelbarer Retarder durch einen entkoppel baren Retarder ersetzt werden kann, ohne die Systemumgebung im Bereich des Retarders wesentlich zu ändern.

Die Nachteile bestehender Vorschläge für die mechanische Abkopplung des Rotors im Nichtbremsbetrieb vom Antriebsstrang waren so gravierend, dass

entsprechende Lösungen in der Praxis nicht oder nur selten zum Einsatz kamen. Somit wurde in der Praxis höchstes Augenmerk darauf gerichtet, alle in der Triebverbindung zum hydrodynamischen Retarder vorgesehenen Bauteile und

Übersetzungen möglichst verlustarm auszuführen, was dazu geführt hat, dass, um trotzdem vergleichsweise hohe Drehzahlen zu ermöglichen, Retarder häufig in einem sogenannten Hochtrieb an einer Antriebswelle des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Getriebeabtriebswelle bei Sekundärretardern vorgesehen werden, wobei der Hochtrieb über eine einfache Stirnradstufe ins

Schnelle gegenüber der Antriebswelle übersetzt ist. Beispielsweise wird hierzu auf die DE 41 08 658 AI verwiesen.

Ein mechanisch abkoppelbarer hydrodynamischer Retarder mit einer zusätzlichen mechanischen Trennkupplung im Hochtrieb wird in der Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 146 AI beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, mit einem hydrodynamischen Retarder anzugeben, der hinsichtlich seiner Verlustleistung im Nichtbremsbetrieb optimiert ist und zugleich eine besonders hohe Bremsleistung zur Verfügung stellen soll beziehungsweise bezüglich des Verhältnisses seiner Baugröße zur maximalen Bremsleistung optimiert werden soll. Der Retarder soll vorteilhaft leicht in bestehende Antriebsstränge beziehungsweise ohne größere Abänderung der Konstruktion des Antriebsstrangs in Kraftfahrzeuge integriert werden können. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders

zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der für

Lastkraftwagen, jedoch auch für andere Fahrzeuge, beispielsweise

Schienenfahrzeuge, geeignet ist, weist einen hydrodynamischen Retarder auf, der mittels einer Trennkupplung mechanisch in eine Triebverbindung mit einer

Antriebswelle schaltbar ist und von dieser abkoppelbar ist, je nachdem, ob die Trennkupplung zum Abkoppeln geöffnet oder zum Ankoppeln geschlossen wird. Ferner ist der Retarder in einem Hochtrieb zu der Antriebswelle positioniert, der über eine Übersetzung ins Schnelle an der Antriebswelle angeschlossen ist. Das bedeutet, dass der Retarder beziehungsweise dessen angetriebener Rotor mit einer größeren Drehzahl umläuft als die Antriebswelle. Beispielsweise ist der Retarder auf einer zur Antriebswelle parallelen Welle positioniert, die über eine Stirnradstufe, insbesondere eine einzige Stirnradstufe, mit der Antriebswelle in Triebverbindung steht.

Erfindungsgemäß ist in dem Hochtrieb ein Planetengetriebe vorgesehen, über welches der hydrodynamische Retarder angetrieben wird.

Durch die Erfindung kann eine besonders große Übersetzung zwischen der Antriebswelle, welche beispielsweise die Getriebeabtriebswelle des

Kraftfahrzeugantriebsstrangs sein kann, jedoch auch eine andere Welle des Antriebsstrangs, beispielsweise Nebenabtriebswelle des Getriebes, und dem Rotor des Retarders vorgesehen werden. Zugleich können vorteilhaft die vergleichsweise großen Reibungsverluste eines solchen Planetengetriebes dadurch kompensiert werden, dass in Richtung des Antriebsleistungsflusses von der Antriebswelle auf den Retarder vor dem Planetengetriebe die Trennkupplung positioniert wird, sodass im Nichtbremsbetrieb weder im Retarder entstehende Verluste noch im Planetengetriebe entstehende Verluste auftreten. Besonders günstig ist es, wenn die Trennkupplung ebenfalls im Hochtrieb positioniert ist, sodass ein konstruktiver Eingriff in den Bereich der Antriebswelle, die insbesondere in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuggetriebes, über welches Antriebsräder des Kraftfahrzeugs von einem Antriebsmotor des

Kraftfahrzeugs angetrieben werden, gering ist.

Die Trennkupplung kann beispielsweise im Hochtrieb axial neben dem Retarder, insbesondere fluchtend zu einem Sonnenrad des Planetengetriebes positioniert sein. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist das Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und wenigstens einen oder mehrere auf einem

Planetenträger getragene(n) Planetenräder auf, die im Leistungsfluss zwischen das Sonnenrad und das Hohlrad geschaltet sind, und der Planetenträger dient als Leistungseingang des Planetengetriebes und das Sonnenrad als Leistungsausgang des Planetengetriebes. Selbstverständlich sind andere Ausgestaltungen möglich, beispielsweise mit dem Sonnenrad als Leistungseingang und dem Planetenträger als Leistungsausgang. Auch ist es möglich, das Hohlrad als Leistungseingang oder Leistungsausgang vorzusehen, entsprechend mit dem Sonnenrad oder dem

Planetenträger als Leistungsausgang oder -eingang.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Hohlrad stationär, das heißt, dass dieses nicht umläuft.

Eine besonders bau raumgünstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Trennkupplung auf einer ersten axialen Seite der Übersetzung ins Schnelle zwischen der Antriebswelle und dem Hochtrieb und das Planetengetriebe auf einer zweiten axialen Seite der Übersetzung ins Schnelle positioniert ist, wobei die erste axiale Seite und die zweite axiale Seite entgegengesetzt zueinander bezüglich der Übersetzung ins Schnelle angeordnet sind. Besonders hier ist es günstig, wenn die Übersetzung ins Schnelle durch eine Stirnradstufe, insbesondere eine einzige Stirnradstufe gebildet wird.

Insbesondere um den Retarder, das Planetengetriebe und die Trennkupplung in einem gemeinsamen Retardergehäuse anzuordnen und vorteilhaft in diesem zu lagern, gegebenenfalls zusammen mit einem Stirnrad der Stirnradstufe als

Übersetzung ins Schnelle, ist es günstig, wenn der Retarder, das Planetengetriebe und die Trennkupplung axial nebeneinander und fluchtend zueinander im

Hochtrieb positioniert sind. Das Retardergehäuse kann beispielsweise außen an dem Getriebegehäuse des Kraftfahrzeugs montiert sein oder teilweise oder vollständig in dieses eingesteckt angeordnet sein. Insbesondere kommt bei einer solchen Einstecklösung in Betracht, im Retardergehäuse eine Zugangsöffnung für das Abtriebsstirnrad der Stirnradstufe vorzusehen, sodass dieses in eine

kämmende Verbindung mit einem antriebsseitigen Stirnrad auf der Antriebswelle, insbesondere der Getriebeabtriebwelle gebracht werden kann.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert werden.

In der Figur 1 ist ein hydrodynamischer Retarder 1 exemplarisch gezeigt, der einen Rotor 2 und einen Stator 3 aufweist, die gemeinsam einen Arbeitsraum 4 ausbilden. In den Arbeitsraum 4 ist ein Arbeitsmedium wie Öl, Wasser oder ein Wassergemisch einbringbar, um durch Antrieb des Rotors 2 eine hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum 4 auszubilden und dadurch den Rotor 2 hydrodynamisch abzubremsen. Der Rotor 2 wird durch eine Retarderwelle 5 getragen beziehungsweise über diese angetrieben. Die Retarderwelle 5 steht in Triebverbindung oder trägt das

Sonnenrad 6 eines Planetengetriebes 7. Das Planetengetriebe 7 weist ferner ein stationäres Hohlrad 8, einen Planetenträger 9 und von diesem getragene Planeten 10 auf.

Der Planetenträger 9 dient als Leistungseingang des Planetengetriebes 7 und das Sonnenrad 6 als Leistungsausgang desselben. Wie zuvor dargelegt, könnte dies jedoch auch anders sein.

Der Planetenträger 9 steht in einer Triebverbindung mit einer Hochtriebswelle 10 oder wird von dieser getragen. Die Hochtriebswelle 10 ist mit der Sekundärseite einer Trennkupplung 11 verbunden. Vorliegend wird die Primärseite der

Trennkupplung 11 durch das Abtriebsritzel 12 der als Stirnradstufe ausgeführten Übersetzung ins Schnelle 13 gebildet oder ist mit dieser verbunden. Demgemäß ist im geöffneten Zustand der Trennkupplung 11 das Abtriebsritzel 12 relativ auf der Hochtriebswelle 10 drehbar, wohingegen es im geschlossenen Zustand der Trennkupplung 11 mit der Hochtriebswelle 10 umläuft. Die Trennkupplung 11 weist sowohl eine Synchronisiereinrichtung 14,

beispielsweise mit konusförmigen Reibflächen, als auch eine mechanische

Koppeleinrichtung 15 auf. Somit kann beim Schließen der Trennkupplung 11 zunächst die Drehzahl der Sekundärseite mit der Drehzahl der Primärseite synchronisiert werden und anschließend die Sekundärseite mechanisch gegen die Primärseite verriegelt werden, insbesondere durch relatives Verschieben in

Axialrichtung von Primärseite und Sekundärseite.

Die Übersetzung ins Schnelle 13 weist neben dem Ausgangsstirnrad (Abtriebsritzel 12) ein Eingangsstirnrad 16 auf, das hier von der Antriebswelle 17 getragen wird, welche eine Getriebeausgangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Getriebegehäuse 18 bildet.

Beispielweise können, wie dargestellt, die Trennkupplung 11, das Planetengetriebe 7 und der hydrodynamische Retarder 1 in einem gemeinsamen Retardergehäuse 19 positioniert sein, das dann am Getriebegehäuse 18 angeschlossen oder in dieses eingesteckt ist. Andere Ausführungsformen sind möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, mit einem hydrodynamischen Retarder (1), der mittels einer Trennkupplung (11) mechanisch in eine Triebverbindung mit einer Antriebswelle (17) schaltbar ist und von dieser abkoppelbar ist,

wobei der Retarder (1) in einem Hochtrieb zu der Antriebswelle (17) positioniert ist, der über eine Übersetzung ins Schnelle (13) an der

Antriebswelle (17) angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Hochtrieb ein Planetengetriebe (7) vorgesehen ist, über welches der hydrodynamische Retarder (1) angetrieben wird.

2. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Trennkupplung (11) ebenfalls in dem Hochtrieb positioniert ist.

3. Antriebsstrang gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Trennkupplung (11) in Richtung des Leistungsflusses von der Antriebswelle (17) auf den Retarder (1) vor dem Planetengetriebe (7) positioniert ist.

4. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (11) im Hochtrieb axial neben dem Retarder (1), insbesondere fluchtend zu einem Sonnenrad (6) des Planetengetriebes (7) positioniert ist.

5. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (7) ein Sonnenrad (6), ein Hohlrad (8) und wenigstens einen oder mehrere auf einem Planetenträger (9) getragene(n) Planetenräder (10) aufweist, die im Leistungsfluss zwischen das Sonnenrad (6) und das Hohlrad (8) geschaltet sind, und der Planetenträger (9) als Leistungseingang des Planetengetriebes (7) und das Sonnenrad (6) als Leistungsausgang des Planetengetriebes (7) geschaltet ist.

6. Antriebsstrang gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das

Hohlrad (8) stationär ist.

7. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Übersetzung ins Schnelle (13) durch eine

Stirnradstufe gebildet wird und die Trennkupplung (11) auf einer ersten axialen Seite der Stirnradstufe und das Planetengetriebe (7) auf einer zweiten, der ersten Seite entgegengesetzten axialen Seite der Stirnradstufe positioniert ist.

8. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass der Retarder (1), das Planetengetriebe (7) und die Trennkupplung (11) axial nebeneinander und fluchtend zueinander im Hochtrieb positioniert sind.

9. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass der Retarder (1), das Planetengetriebe (7) und die Trennkupplung (11) in einem gemeinsamen Retardergehäuse (19) angeordnet sind.

10. Antriebsstrang gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das

Retardergehäuse (19) außen an einem Getriebegehäuse (18) eines

Kraftfahrzeuggetriebes, über welches Antriebsräder des Kraftfahrzeugs von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs, insbesondere in verschiedenen möglichen Übersetzungen angetrieben werden, angeschlossen oder zumindest teilweise eingesteckt angeordnet ist.