WO2013083676A1 - Antriebsstrang mit einem hydrodynamischen retarder und verfahren zum steuern der betätigung eines hydrodynamischen retarders in einem solchen antriebsstrang - Google Patents

Antriebsstrang mit einem hydrodynamischen retarder und verfahren zum steuern der betätigung eines hydrodynamischen retarders in einem solchen antriebsstrang Download PDF

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WO2013083676A1
WO2013083676A1 PCT/EP2012/074606 EP2012074606W WO2013083676A1 WO 2013083676 A1 WO2013083676 A1 WO 2013083676A1 EP 2012074606 W EP2012074606 W EP 2012074606W WO 2013083676 A1 WO2013083676 A1 WO 2013083676A1
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WO
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rotor
decoupling
drive train
drive
power
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/074606
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English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Menne
Tilman Huth
Dieter Laukemann
Werner Koch
Werner Klement
Martin Becke
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/04—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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 drive train, in particular
  • Hydrodynamic retarders have been used as wear-free for many years
  • the separating clutch which is designed in particular as a friction clutch, by the high loads, in particular when switching on the hydrodynamic retarder, to a more timely service needs or replacement of
  • 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.
  • the published patent application DE 103 05 239 A1 describes the use of an unsynchronized jaw clutch for connecting a hydrodynamic retarder. To bring the two coupling halves to synchronous speed, is First, the usually provided separating clutch between the engine and transmission open and then the dog clutch is closed. Thereafter, the speed of the retarder is adjusted by closing the clutch to the speed of the braked part of the drive train and finally the retarder is switched through for braking, so to speak.
  • the present invention is based on the object, a
  • the object of the invention is achieved by a drive train with the
  • An inventive drive train in particular motor vehicle drive train, has a hydrodynamic retarder, comprising a bladed rotating rotor and a bladed stator or a bladed in the opposite direction to the rotor rotating counter rotor, wherein rotor and stator or rotor and counter rotor together a fillable with working fluid working space form.
  • the rotor can be driven to form a circulation flow of the working medium in the working space in a braking operation of the hydrodynamic retarder via a power branch of the drive train and to interrupt the circulation flow in one Non-braking operation of the hydrodynamic retarder from the power transmission in the drive train decoupled.
  • a dual decoupling is now provided in the power branch for driving the rotor of the hydrodynamic retarder, comprising a first and a second in the power flow provided second thereto
  • Each decoupling alone is able to transmit the power to drive the rotor and / or the construction or the
  • Switching element is provided for coupling and uncoupling of the retarder, the entire switching work must be applied by this switching element.
  • Retarder control pressure is set or determined.
  • the other decoupling can be actuated independently of the retarder control pressure in the sense of a structure of the power transmission, for example by means of a transmission control system, the
  • Motor vehicle drive train is assigned, by means of which drive power from a drive motor of the motor vehicle on the drive wheels in
  • both decouplings can be designed, for example, as a clutch, in particular as a friction clutch with slip bridging.
  • a clutch for example, a synchronous element is suitable, as is conventional in manual transmissions or automated manual transmissions of
  • Decouplings formed by a planetary gear with a ring gear, a sun gear and one or more supported by a planet carrier planet, wherein the planet carrier is associated with a brake, by means of which the planet carrier to interrupt the power transmission to the rotor of the hydrodynamic retarder is releasable so that it freely rotates , And to turn on the power transmission to the rotor of the hydrodynamic retarder can be braked, so that in the latter case, drive power is transmitted from the ring gear on the at least one planetary gear on the sun and on the rotor of the hydrodynamic retarder.
  • the other decoupling in the drive power flow will be upstream of the planetary gear.
  • An embodiment provides that the second decoupling in
  • the hydrodynamic retarder is integrated, whereas the first decoupling is positioned outside the hydrodynamic retarder.
  • the second decoupling may be provided in the rotor, in particular in a shaft of the rotor or between a shaft of the rotor and a rotor of the rotor driven by the shaft.
  • the power branch has a first main branch and a second, compared to the main branch in the fast translated high-drive, wherein the
  • a first clutch on the main shaft of a motor vehicle transmission in particular
  • the drive train knows a drive motor, in particular an internal combustion engine, and a drive motor in the power flow
  • the transmission can be designed for example as a manual transmission (manual transmission), automated manual or automatic transmission.
  • the transmission has a transmission input shaft and a
  • Transmission output shaft wherein the transmission input shaft is at least indirectly or directly connected or connectable to the drive motor and the transmission output shaft at least indirectly or directly with
  • the main branch in which or in the region of which the first decoupling is provided, can now the drive connection between the drive motor and the transmission input shaft or the drive connection between the transmission input shaft and the
  • the main branch is provided at another point of the drive train, for example as a power take-off of the drive motor.
  • the inventive method is in the braking operation of
  • hydrodynamic retarder of the rotor by means of the power branch driven circumferentially and in the working space of the hydrodynamic retarder a circulation flow for transmission of drive power to the stator or the counter rotor is built, and in non-braking operation of the hydrodynamic retarder the circulation flow is interrupted in the working space, wherein when switching from braking operation for non-braking operation of the hydrodynamic retarder the power flow from the drive train via the power branch to the rotor and further from the rotor to the stator or counter-rotating rotor is interrupted by a power decoupling by means of both decouplings.
  • Embodiment provides that by means of the first decoupling the power flow from the drive train to the rotor and by means of the second decoupling the power transfer from the rotor to the stator or counter rotor is interrupted, the first decoupling to interrupt the power flow is switched in particular delayed in time relative to the second decoupling , When switching from non-braking operation to braking operation, in turn, the circuit of the second decoupling can be delayed in time relative to the circuit of the first decoupling to restore the power flow.
  • both decouplings interrupt the power flow from the drive train to the rotor. Again, it is beneficial if when switching from non-braking to braking operation, the second
  • Decoupling is switched delayed with respect to the first decoupling.
  • Such a time delay may comprise either a switching with a temporal overlap of the connection operation of both decoupling or a serial connection without overlapping of the connection operation.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of the invention with two separately operable synchronizing elements
  • Figure 2 shows an embodiment according to the figure 1, but with execution of the second decoupling as a multi-plate clutch
  • Figure 3 shows an embodiment according to the figure 2 with a
  • Figure 4 shows an embodiment according to the figure 1, but with axis-parallel
  • Figure 5 shows a solution according to the invention with a planetary gear as
  • FIG. 1 is a section of a drive train, in particular
  • the hydrodynamic retarder 1 has a rotor 2 and a stator 3, which together form a toroidal working space 4.
  • the rotor 2 is displaceable via a power branch 5 in circulation, wherein the power branch 5 present a main branch 6, formed by a shaft, for example, the main transmission shaft or a power take-off shaft of the
  • the main branch 6 has a spur gear and the high-drive 7 has a pinion, wherein the spur gear and the pinion mesh with one another.
  • a first decoupling 8 in the form of a synchronous element for example provided with a conical friction surface
  • a second decoupling 9 in the form of a synchronous element, in particular provided with a conical friction surface can be controlled separately from one another according to an advantageous embodiment, to interrupt the power transmission by means of the first decoupling 6 from the main branch 6 to the high-drive 7 and by means of the second decoupling 9 from the high-drive 7 to the rotor 2 of the hydrodynamic retarder 1 or manufacture.
  • Retarders 1 determined. This switching work is lower compared to conventional embodiments with only one decoupling. Thus, both decouplings 8, 9 less loaded when connecting the hydrodynamic retarder.
  • the second decoupling 9 could also be provided within the hydrodynamic retarder 1, for example in the drive power flow between the rotor shaft 10 and the rotor blade wheel 11.
  • a decoupling could be produced, for example, by the rotor blade wheel 11 being torsionally elastic or a a predetermined period of time is rotatably mounted on the rotor shaft 10, the latter for example via a thread with a stop for the rotor blade wheel eleventh
  • FIG. 2 largely corresponds to that of FIG. 1, but here the second decoupling 9 as a multi-plate clutch,
  • dry-running or wet-running multi-plate clutch with one or more parallel slats 12 is executed.
  • the one or more fins 12 of the multi-plate clutch of the second decoupling 9 centrally on the high drive 7, that is arranged between the pinion and the rotor 2 of the hydrodynamic retarder 1, the multi-plate clutch to the second decoupling. 9 form in the embodiment of FIG 3 at the opposite end of the high drive 7 to the hydrodynamic retarder 1 positioned.
  • the rotor shaft 10 at one end of one or more fins 12 and at its other end, the rotor blade wheel 11 of the hydrodynamic retarder 1 wear.
  • the first decoupling 8 and the second decoupling 9 can be performed simultaneously with only a single one
  • Actuator 13 are actuated, for example, by moving one half of the decouplings 8, 9.
  • the second decoupling 9 is exemplarily on the axially other end of the rotor shaft 10, which is formed by the high-drive 7, arranged as the rotor 2 of the hydrodynamic retarder 1.
  • the second decoupling 9 is represented by a planetary gear 14, comprising a ring gear 15, one or more planetary gears 16 and a sun gear 17.
  • the ring gear 15 is through the
  • Retarders 1 drives. In the braking operation of the hydrodynamic retarder 1, the planet carrier 18, which carries the at least one planet gear 16, secured by means of a brake 19 against circulation. If, however, the brake 19 is opened in non-braking operation of the hydrodynamic retarder 1, the
  • Planet carrier 18 driven by the ring gear 15 on the at least one planet gear 16 rotate, wherein the sun gear 17 stops.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a drive train according to the invention with a drive motor 20 and a gear 21.
  • the drive motor 20 drives via the gear 21, in which various translations between a transmission input shaft 22 and a transmission output shaft 23 can be made by appropriate switching operations, the drive wheels 24 of the motor vehicle not shown in detail.
  • the main branch 6 is formed by the drive power transmission or the drive connection between the transmission input shaft 22 and the transmission output shaft 23.
  • the high-drive 7 branches off in terms of the power flow thereof, so that the power flow from the drive motor 20 via the main branch 6 to the

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstrang -mit einem hydrodynamischen Retarder, umfassend einen beschaufelten umlaufenden Rotor und einen beschaufelten Stator oder einen beschaufelten umlaufenden Rotor und einen entgegengesetzt zu dem Rotor umlaufenden beschaufelten Gegenlaufrotor, die gemeinsam einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden; wobei -der Rotor zur Ausbildung einer Kreislaufströmung des Arbeitsmediums im Arbeitsraum in einem Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders über einen Leistungszweig des Antriebsstrangs antreibbar ist und zur Unterbrechung der Kreislaufströmung in einem Nichtbremsbetrieb von der Leistungsübertragung in dem Antriebsstrang abkoppelbar ist; wobei -in dem Leistungszweig zum Antreiben des Rotors des hydrodynamischen Retarders eine zweifache Entkopplung vorgesehen ist, umfassend eine erste und eine seriell hierzu im Leistungsfluss vorgesehene zweite Entkopplung vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungszweig einen Hauptzweig und einen gegenüber dem Hauptzweig ins Schnelle übersetzten Hochtrieb aufweist, wobei die erste Entkopplung im oder im Bereich des Hauptzweigs und die zweite Entkopplung im oder im Bereich des Hochtriebs vorgesehen ist.

Description

Antriebsstrang mit einem hydrodynamischen Retarder und Verfahren zum Steuern der Betätigung eines hydrodynamischen Retarders in einem solchen
Antriebsstrang Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere
Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern der Betätigung eines hydrodynamischen Retarders in einem solchen Antriebsstrang. 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, besonders die letztere Maßnahme reicht 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. Hierbei ergeben sich jedoch die folgenden Nachteile: Zum einen addiert sich die Zeit zum Schließen der Trennkupplung auf die Zeit zum Befüllen des hydrodynamischen Retarders auf, was die Ansprechzeit zwischen der Aktivierungsanforderung für den
hydrodynamischen Retarder und dem Zurverfügungstellen des geforderten Bremsmomentes durch den hydrodynamischen Retarder verlängert. Zum anderen kann die Trennkupplung, die insbesondere als Reibkupplung ausgebildet ist, durch die hohen Belastungen, insbesondere beim Einschalten des hydrodynamischen Retarders, zu einem frühzeitigeren Servicebedarf oder Austausch von
Komponenten im Vergleich zu Antriebssträngen mit hydrodynamischen Retardern, die ohne Trennkupplung am Antriebsstrang angebunden sind, führen.
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.
Die Offenlegungsschrift DE 103 05 239 AI beschreibt die Verwendung einer unsynchronisierten Klauenkupplung zum Anschluss eines hydrodynamischen Retarders. Um die beiden Kupplungshälften auf Synchrondrehzahl zu bringen, wird zunächst die üblicherweise vorgesehene Trennkupplung zwischen Motor und Getriebe geöffnet und anschließend wird die Klauenkupplung geschlossen. Danach wird die Drehzahl des Retarders durch Schließen der Trennkupplung an die Drehzahl des abzubremsenden Teils des Antriebstrangs angepasst und schließlich wird der Retarder zum Bremsbetrieb sozusagen durchgeschaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem mittels einer Trennkupplung mechanisch vom Antriebsstrang abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder sowie ein
Steuerungsverfahren hierfür anzugeben, mit welchen die oben dargestellten Nachteile reduziert oder vermieden werden können. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich durch eine einfache konstruktive und kostengünstige
Bereitstellung auszeichnen. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang mit den
Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern der Betätigung eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstrang, weist einen hydrodynamischen Retarder auf, umfassend einen beschaufelten umlaufenden Rotor und einen beschaufelten Stator oder einen beschaufelten in Gegenrichtung zum Rotor umlaufenden Gegen lauf rotor, wobei Rotor und Stator oder Rotor und Gegen lauf rotor gemeinsam einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. Erfindungsgemäß ist der Rotor zur Ausbildung einer Kreislaufströmung des Arbeitsmediums im Arbeitsraum in einem Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders über einen Leistungszweig des Antriebsstrangs antreibbar und zur Unterbrechung der Kreislaufströmung in einem Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders von der Leistungsübertragung in dem Antriebsstrang abkoppelbar.
Erfindungsgemäß ist nun in dem Leistungszweig zum Antreiben des Rotors des hydrodynamischen Retarders eine zweifache Entkopplung vorgesehen, umfassend eine erste und eine seriell im Leistungsfluss hierzu vorgesehene zweite
Entkopplung. Jede Entkopplung allein ist in der Lage, die Leistungsübertragung zum Antrieb des Rotors und/oder zum Aufbau beziehungsweise zum
Aufrechterhalten der Kreislaufströmung im Arbeitsraum zu unterbrechen.
Hierdurch ist es möglich, die von den beiden Entkopplungen beim Zuschalten des Retarders, das heißt beim Schalten vom Nichtbremsbetrieb in den Bremsbetrieb aufzubringende Schaltarbeit geeignet aufzuteilen, wohingegen bei
Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik, in dem maximal ein
Schaltelement zum Ankoppeln und Abkoppeln des Retarders vorgesehen ist, die gesamte Schaltarbeit von diesem Schaltelement aufgebracht werden muss.
Unterschiedliche Ausführungen der beiden Entkopplungen sind denkbar, ebenso eine gemeinsame oder eine getrennte Betätigung der Entkopplungen. Bei getrennter Betätigung können zusätzliche Freiheitsgrade hinsichtlich der
Steuerlogik beim Zuschalten des hydrodynamischen Retarders erreicht und damit schnellere Zuschaltzeiten des hydrodynamischen Retarders dargestellt werden.
Insbesondere kommt in Betracht, eine der beiden Kopplungen mit derselben Hilfsenergie zu schalten, wie diese zur Betätigung des Retarders, das heißt zum Befüllen des Arbeitsraums mit Arbeitsmedium herangezogen wird. Eine solche Betätigung kann beispielsweise als Zwangssteuerung beschrieben werden, das heißt immer dann, wenn mittels eines Füllungssteuerungssystems des Retarders ein Retardersteuerdruck erzeugt wird, in Abhängigkeit von welchem sich ein Füllungsgrad des Arbeitsraums mit Arbeitsmedium einstellt beziehungsweise in Abhängigkeit von welchem der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüllt wird, wird auch die zweite Entkopplung im Sinne eines Aufbaus der Leistungsübertragung beziehungsweise eines Herstellens der hydrodynamischen Kreislaufströmung im Arbeitsraum betätigt. Ein solcher Retardersteuerdruck kann insbesondere durch einen Luftdruck oder einen Öldruck zur Verfügung gestellt werden. Alternativ ist es möglich, das vom Retarder abgegebene Bremselement mittels einer mehr oder minder in die Kreislaufströmung im Arbeitsraum eingebrachten Drosselblende zu variieren, wobei die Position der Drosselblende vorteilhaft mittels des
Retardersteuerdruckes eingestellt oder bestimmt wird. Die andere Entkopplung kann gemäß einer Ausführungsform unabhängig vom Retardersteuerdruck im Sinne eines Aufbaus der Leistungsübertragung betätigt werden, beispielsweise mittels eines Getriebesteuerungssystems, das dem
Stufenschaltgetriebe oder auch stufenlosen Getriebe eines
Kraftfahrzeugantriebsstrangs zugeordnet ist, mittels welchem Antriebsleistung von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs auf dessen Antriebsräder in
verschiedenen Übersetzungen übertragen wird.
Wenn mittels einer der beiden Entkopplungen nicht die Leistungsübertragung vom Leistungszweig auf den Rotor des hydrodynamischen Retarders unmittelbar unterbrochen werden kann, so bewirkt diese Entkopplung eine Unterbrechung der hydrodynamischen Kreislaufströmung im Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders. Günstig ist es jedoch, wenn beide Entkopplungen die
Leistungsübertragung von dem Leistungszweig des Antriebsstrangs, über welchen der Rotor des hydrodynamischen Retarders im Bremsbetrieb umlaufend
angetrieben wird (bei einem Gegenlaufretarder insbesondere auch der
Gegenlaufrotor), auf den Rotor unterbrechen. Hierzu können beide Entkopplungen beispielsweise als Schaltkupplung ausgeführt sein, insbesondere als reibende Schaltkupplung mit Schlupfüberbrückung. Als Schaltkupplung ist beispielsweise ein Synchronelement geeignet, wie es herkömmlich in Schaltgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben von
Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Auch das Vorsehen einer Lamellenkupplung, insbesondere mit mehreren parallelen Lamellen, die Reibflächen tragen, kommt in Betracht. Andere Ausführungsformen sind möglich.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine der beiden
Entkopplungen durch ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einem oder mehreren durch einen Planetenträger getragenen Planetenrad gebildet, wobei dem Planetenträger eine Bremse zugeordnet ist, mittels welchem der Planetenträger zur Unterbrechung der Leistungsübertragung auf den Rotor des hydrodynamischen Retarders freigebbar ist, sodass er frei umläuft, und zum Einschalten der Leistungsübertragung auf den Rotor des hydrodynamischen Retarders abbremsbar ist, sodass im letztern Fall Antriebsleistung vom Hohlrad über das wenigstens eine Planetenrad auf das Sonnenrad und weiter auf den Rotor des hydrodynamischen Retarders übertragen wird. In der Regel wird die andere Entkopplung im Antriebsleistungsfluss dem Planetengetriebe vorgeordnet sein. Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zweite Entkopplung im
hydrodynamischen Retarder integriert ist, wohingegen die erste Entkopplung außerhalb des hydrodynamischen Retarders positioniert ist. Beispielsweise kann die zweite Entkopplung im Rotor vorgesehen sein, insbesondere in einer Welle des Rotors oder zwischen einer Welle des Rotors und einem durch die Welle angetriebenen Schaufelrad des Rotors.
Der Leistungszweig weist einen ersten Hauptzweig und einen zweiten, gegenüber dem Hauptzweig ins Schnelle übersetzten Hochtrieb auf, wobei die
Antriebsleistung vom Hauptzweig auf den Hochtrieb und weiter auf den Rotor des hydrodynamischen Retarders übertragen wird, wobei die erste Entkopplung im oder im Bereich des Hauptzweigs und die zweite Entkopplung im oder im Bereich des Hochtriebs vorgesehen ist. Insbesondere kommt eine erste Schaltkupplung auf der Hauptwelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere
Stufenschaltgetriebes, in Betracht und eine zweite Schaltkupplung auf dem
Hochtrieb, der insbesondere als Nebenabtrieb, beispielsweise auf der
Sekundärseite des Getriebes ausgeführt sein kann.
Besonders vorteilhaft weißt der Antriebsstrang einen Antriebsmotor, insbesondere Verbrennungsmotor, und ein dem Antriebsmotor im Leistungsfluss
nachgeordnetes Getriebe auf. Das Getriebe kann beispielsweise als Schaltgetriebe (Handschaltgetriebe), automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatgetriebe ausgeführt sein. Das Getriebe weist eine Getriebeeingangswelle und eine
Getriebeausgangswelle auf, wobei die Getriebeeingangswelle zumindest mittelbar oder auch unmittelbar mit dem Antriebsmotor verbunden oder verbindbar ist und die Getriebeausgangswelle zumindest mittelbar oder auch unmittelbar mit
Antriebsrädern verbunden oder verbindbar ist. Der Hauptzweig, in welchem oder in dem Bereich von welchem die erste Entkopplung vorgesehen ist, kann nun die Triebverbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Getriebeeingangswelle oder die Triebverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und der
Getriebeausgangswelle oder die Triebverbindung zwischen der
Getriebeausgangswelle und den Antriebsrädern oder jeweils einen Teil dieser Triebverbindungen herstellen und der Hochtrieb, in welchem oder im Bereich von welchem die zweite Entkopplung vorgesehen ist, zweigt hinsichtlich des
Antriebsleistungsflusses von diesem Hauptzweig ab.
Alternativ ist es natürlich möglich, dass der Hauptzweig an einer anderen Stelle des Antriebstrangs vorgesehen ist, beispielsweise als ein Nebenabtrieb (Power- Take-Off) des Antriebsmotors. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Bremsbetrieb des
hydrodynamischen Retarders der Rotor mittels des Leistungszweigs umlaufend angetrieben und im Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders wird eine Kreislaufströmung zur Übertragung von Antriebsleistung auf den Stator oder den Gegen lauf rotor aufgebaut, und im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders wird die Kreislaufströmung im Arbeitsraum unterbrochen, wobei beim Umschalten vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders der Leistungsfluss vom Antriebsstrang über den Leistungszweig auf den Rotor und weiter vom Rotor auf den Stator oder Gegenlaufrotor durch eine Leistungsentkopplung mittels beider Entkopplungen unterbrochen wird. Eine
Ausführungsform sieht vor, dass mittels der ersten Entkopplung der Leistungsfluss vom Antriebsstrang auf den Rotor und mittels der zweiten Entkopplung die Leistungsübertragung vom Rotor auf den Stator oder Gegenlaufrotor unterbrochen wird, wobei die erste Entkopplung zur Unterbrechung des Leistungsflusses insbesondere zeitlich verzögert gegenüber der zweiten Entkopplung geschaltet wird. Beim Umschalten vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb kann dann wiederum die Schaltung der zweiten Entkopplung zeitlich verzögert gegenüber der Schaltung der ersten Entkopplung erfolgen, um den Leistungsfluss wieder herzustellen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass beide Entkopplungen den Leistungsfluss vom Antriebsstrang auf den Rotor unterbrechen. Auch hier ist es günstig, wenn beim Umschalten vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb die zweite
Entkopplung zeitlich verzögert gegenüber der ersten Entkopplung geschaltet wird.
Eine solche zeitliche Verzögerung kann entweder ein Schalten mit einer zeitlichen Überlappung des Zuschaltvorgangs beider Entkopplungen oder ein serielles Zuschalten ohne Überschneidung des Zuschaltvorgangs umfassen. Alternativ ist es möglich, beide Entkopplungen gleichzeitig zu schalten, um die Leistungsübertragung beim Umschalten vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders wieder herzustellen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform mit zwei getrennt betätigbaren Synchronelementen;
Figur 2 eine Ausführungsform gemäß der Figur 1, jedoch mit Ausführung der zweiten Entkopplung als Lamellenkupplung;
Figur 3 eine Ausführungsform entsprechend der Figur 2 mit einer
abweichenden Anordnung der Lamellenkupplung;
Figur 4 eine Ausführungsform gemäß der Figur 1, jedoch mit achsparalleler
Anordnung beider Synchronelemente, die eine gleichzeitige
Betätigung mit nur einer einzigen Betätigungseinrichtung ermöglicht;
Figur 5 eine erfindungsgemäße Lösung mit einem Planetengetriebe als
Zwischengetriebe, wodurch die zweite Entkopplung mittels einer Bremse realisiert werden kann; eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe.
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem Antriebsstrang, insbesondere
Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem hydrodynamischen Retarder 1 dargestellt. Der hydrodynamische Retarder 1 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf, die gemeinsam einen torusförmigen Arbeitsraum 4 ausbilden.
Der Rotor 2 ist über einen Leistungszweig 5 in Umlauf versetzbar, wobei der Leistungszweig 5 vorliegend einen Hauptzweig 6, gebildet durch eine Welle, beispielsweise die Hauptgetriebewelle oder eine Nebenabtriebswelle des
Getriebes, und einen Hochtrieb 7, gebildet durch eine gegenüber dem Hauptzweig 6 ins Schnelle übersetzten Welle, die insbesondere den Rotor 2 trägt, umfasst. Beispielsweise weist der Hauptzweig 6 ein Stirnrad und der Hochtrieb 7 ein Ritzel auf, wobei Stirnrad und Ritzel miteinander kämmen.
Im Hauptzweig 6 ist eine erste Entkopplung 8 in Form eines Synchronelements, beispielsweise mit kegelförmiger Reibfläche vorgesehen, und im Hochtrieb 7 ist eine zweite Entkopplung 9 in Form eines Synchronelements, insbesondere mit einer kegelförmigen Reibfläche vorgesehen. Beide Entkopplungen 8, 9 können gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform getrennt voneinander angesteuert werden, um die Leistungsübertragung mittels der ersten Entkopplung 6 vom Hauptzweig 6 auf den Hochtrieb 7 und mittels der zweiten Entkopplung 9 vom Hochtrieb 7 auf den Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1 zu unterbrechen oder herzustellen.
Wenn nun zuerst mittels der ersten Entkopplung 8 die Leistungsübertragung vom Hauptzweig 6 auf den Hochtrieb 7 hergestellt wird, so werden alle Massen bis zur zweiten Entkopplung beschleunigt. Die Schaltarbeit der ersten Entkopplung 8 ergibt sich aus den zu überwindenden Massenträgheitsmomenten der Massen. Da die Elemente im Antriebsleistungsfluss jenseits der zweiten Entkopplung 9 und somit auch der Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1 noch nicht
beschleunigt werden, ist die Schaltarbeit, die die erste Entkopplung 8 aufbringen muss, begrenzt. Wenn nun anschließend, das heißet nach dem vollständigen Schließen der ersten Entkopplung 8, oder zeitlich zumindest etwas versetzt die zweite Entkopplung 9 im Sinne einer Leistungsübertragung auf den Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1 geschlossen wird, so wird die Schaltarbeit der zweiten Entkopplung 9 durch die Trägheit beziehungsweise den Widerstand der Elemente im Antriebsleistungsfluss jenseits der zweiten Entkopplung 9 und somit vorwiegend durch das Trägheitsmoment des Rotors 2 des hydrodynamischen
Retarders 1 bestimmt. Auch diese Schaltarbeit ist im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen mit nur einer Entkopplung geringer. Somit werden beide Entkopplungen 8, 9 beim Zuschalten des hydrodynamischen Retarders 1 weniger belastet.
Alternativ zu der Darstellung in der Figur 1 könnte die zweite Entkopplung 9 auch innerhalb des hydrodynamischen Retarders 1 vorgesehen sein, beispielsweise im Antriebsleistungsfluss zwischen der Rotorwelle 10 und dem Rotorschaufelrad 11. Eine solche Entkopplung könnte beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass das Rotorschaufelrad 11 drehelastisch oder eine vorgegebene Zeitspanne drehbeweglich auf der Rotorwelle 10 gelagert ist, letzteres beispielsweise über ein Gewinde mit einem Anschlag für das Rotorschaufelrad 11.
Die Ausführungsform gemäß der Figur 2 entspricht weitgehend jener der Figur 1, wobei hier jedoch die zweite Entkopplung 9 als Lamellenkupplung,
trockenlaufende oder nasslaufende Lamellenkupplung mit einer oder mehreren parallelen Lamellen 12 ausgeführt ist.
Während bei der Ausführungsform der Figur 2 die eine oder mehreren Lamellen 12 der Lamellenkupplung der zweiten Entkopplung 9 zentral auf dem Hochtrieb 7, das heißt zwischen dem Ritzel und dem Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1 angeordnet ist, ist die Lamellenkupplung, um die zweite Entkopplung 9 auszubilden, bei der Ausführungsform gemäß der Figur 3 am entgegengesetzten Ende des Hochtriebs 7 zu dem hydrodynamischen Retarder 1 positioniert. Somit kann die Rotorwelle 10 an ihrem einen Ende eine oder mehrere Lamellen 12 und an ihrem anderen Ende das Rotorschaufelrad 11 des hydrodynamischen Retarders 1 tragen.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 4 können die erste Entkopplung 8 und die zweite Entkopplung 9 gleichzeitig mit nur einer einzigen
Betätigungseinrichtung 13 betätigt werden, beispielsweise durch Verschieben einer Hälfte der Entkopplungen 8, 9. Auch hier ist exemplarisch die zweite Entkopplung 9 auf dem axial anderen Ende der Rotorwelle 10, die durch den Hochtrieb 7 gebildet wird, angeordnet, wie der Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 5 wird die zweite Entkopplung 9 durch ein Planetengetriebe 14 dargestellt, umfassend ein Hohlrad 15, ein oder mehrere Planetenräder 16 und ein Sonnenrad 17. Das Hohlrad 15 wird durch den
Hauptzweig 6 angetrieben, beispielsweise wiederum durch ein Stirnrad auf dem Hauptzweig 6. Der Antriebsleistungsfluss vom Hohlrad 15 auf das Sonnenrad 17 erfolgt über das wenigstens eine Planetenrad 16 und vom Sonnenrad 17 weiter auf die Rotorwelle 10, die das Rotorschaufelrad 11 des hydrodynamischen
Retarders 1 antreibt. Im Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders 1 ist der Planetenträger 18, welcher das wenigstens eine Planetenrad 16 trägt, mittels einer Bremse 19 gegen Umlauf gesichert. Wenn hingegen im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders 1 die Bremse 19 geöffnet wird, kann der
Planetenträger 18, angetrieben durch das Hohlrad 15 über das wenigstens eine Planetenrad 16 umlaufen, wobei das Sonnenrad 17 stehenbleibt.
Auch durch das Planetengetriebe 9 wird ein Hochtrieb 7 geschaffen, sodass der Rotor 2 des hydrodynamischen Retarders 1 schneller umläuft als die Welle des Hauptzweigs 6, beispielsweise mit einer Übersetzung zwischen 3 und 4. Günstig bei der Ausgestaltung gemäß der Figur 5 ist, dass mittels der Bremse 19 eine erhebliche Schaltarbeit ohne die Gefahr einer Überlastung geleistet werden kann. In der Figur 6 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Antriebsstrangs mit einem Antriebsmotor 20 und einem Getriebe 21 dargestellt. Der Antriebsmotor 20 treibt über das Getriebe 21, in welchem verschiedene Übersetzungen zwischen einer Getriebeeingangswelle 22 und einer Getriebeausgangswelle 23 durch entsprechende Schaltvorgänge hergestellt werden können, die Antriebsräder 24 des hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs an.
Gestrichelt und in ausgezogenen Linien sind beispielhaft zwei mögliche
Positionierungen für den hydrodynamischen Retarder 1 dargestellt, nämlich entweder primärseitig am Getriebe 21 oder sekundärseitig am Getriebe 21 angeschlossen. Selbstverständlich käme auch ein Anschluss innerhalb des
Getriebes 21 bzw. eine vollständige Integration des Retarders innerhalb des Getriebes 21 oder eine Positionierung außerhalb des Getriebes 21 mit einem Anschluss außerhalb des Getriebes 21 in Betracht. In dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Hauptzweig 6 durch die Antriebsleistungsübertragung bzw. die Triebverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 22 und der Getriebeausgangswelle 23 gebildet. Der Hochtrieb 7 zweigt hinsichtlich des Leistungsflusses hiervon ab, so dass der Leistungsfluss vom Antriebsmotor 20 über den Hauptzweig 6 zu den
Antriebsrädern 24 erfolgt, wohingegen der Leistungsfluss zum Retarder 1 sozusagen als Blindzweig oder„Sackgasse" vom Hauptzweig 6 abzweigt.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstrang,
1.1 mit einem hydrodynamischen Retarder (1), umfassend einen beschaufelten umlaufenden Rotor (2) und einen beschaufelten Stator (3) oder einen beschaufelten umlaufenden Rotor (2) und einen entgegengesetzt zu dem Rotor (2) umlaufenden beschaufelten Gegen lauf rotor, die gemeinsam einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (4) ausbilden; wobei
1.2 der Rotor (2) zur Ausbildung einer Kreislaufströmung des Arbeitsmediums im Arbeitsraum (4) in einem Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders (1) über einen Leistungszweig (5) des Antriebsstrangs antreibbar ist und zur Unterbrechung der Kreislaufströmung in einem Nichtbremsbetrieb von der Leistungsübertragung in dem Antriebsstrang abkoppelbar ist; wobei
1.3 in dem Leistungszweig (5) zum Antreiben des Rotors (2) des
hydrodynamischen Retarders (1) eine zweifache Entkopplung (8, 9) vorgesehen ist, umfassend eine erste (8) und eine seriell hierzu im
Leistungsfluss vorgesehene zweite Entkopplung (9),
dadurch gekennzeichnet, dass
1.4 der Leistungszweig (5) einen Hauptzweig (6) und einen gegenüber dem Hauptzweig (6) ins Schnelle übersetzten Hochtrieb (7) aufweist, wobei die erste Entkopplung (8) im oder im Bereich des Hauptzweigs (6) und die zweite Entkopplung (9) im oder im Bereich des Hochtriebs (7) vorgesehen ist.
2. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entkopplung (8) und/oder die zweite Entkopplung (9) durch ein
Synchronelement oder durch eine Lamellenkupplung gebildet wird/werden.
3. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass eine der beiden Entkopplungen (8, 9) durch ein Planetengetriebe (14) mit einem Hohlrad (15), einem Sonnenrad (17) und mit einem wahlweise abbremsbaren Planetenträger (18), der wenigstens ein Planetenrad (16) trägt, gebildet wird.
4. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entkopplung (8) und die zweite Entkopplung (9) jeweils durch eine
Schaltkupplung, insbesondere reibende Schaltkupplung gebildet wird.
5. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass, die zweite Entkopplung (9) im hydrodynamischen Retarder (1) integriert ist.
6. Antriebsstrang gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Entkopplung (9) im Rotor (2) vorgesehen ist, insbesondere in einer Welle (10) des Rotors (2) oder zwischen einer Welle (10) des Rotors (2) und einem durch die Welle (10) angetriebenen Schaufelrad (11) des Rotors (2).
7. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Entkopplungen (8, 9) getrennt
voneinander betätigbar sind.
8. Antriebsstrang gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Retarder (1) ein Füllungssteuerungssystem aufweist, das eingerichtet ist, einen Retardersteuerdruck zu erzeugen, in Abhängigkeit von welchem sich ein Füllungsgrad des Arbeitsraumes (4) mit Arbeitsmedium einstellt, oder der Retarder (1) eine über einen Retardersteuerdruck ansteuerbare im Arbeitsraum (4) bewegliche Drosselblende zur Variation des
Retarderbremsmomentes aufweist, wobei die zweite Entkopplung (9) zu deren Betätigung zumindest mittelbar über den Retardersteuerdruck angesteuert oder beaufschlagt wird.
9. Antriebsstrang gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entkopplung (8) insbesondere unabhängig von der zweiten Entkopplung (9) mit einem zum Retardersteuerdruck getrennten Kopplungssteuerdruck angesteuert oder beaufschlagt wird.
10. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang einen Antriebsmotor (20), insbesondere Verbrennungsmotor, und ein dem Antriebsmotor (20) im Leistungsfluss nachgeordnetes Getriebe (21), insbesondere Schaltgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatgetriebe aufweist, wobei eine Getriebeeingangswelle (22) mit dem Antriebsmotor (20) zumindest mittelbar verbunden oder verbindbar ist und eine Getriebeausgangswelle (23) mit Antriebsrädern (24) zumindest mittelbar verbunden oder verbindbar ist, und der Hauptzweig (6) eine Triebverbindung zwischen dem Antriebsmotor (20) und der Getriebeeingangswelle (22) oder zwischen der Getriebeeingangswelle (22) und der Getriebeausgangswelle (23) oder zwischen der Getriebeausgangswelle (23) und den Antriebsrädern (24) herstellt und der Hochtrieb (7) hinsichtlich des Antriebsleistungsflusses hiervon abzweigt.
11. Verfahren zum Steuern der Betätigung eines hydrodynamischen Retarders (1) in einem Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im Bremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders (1) der Rotor (2) mittels des Leistungszweigs (5) umlaufend angetrieben und im Arbeitsraum (4) eine hydrodynamische Kreislaufströmung zur Übertragung von Antriebsleistung auf den Stator (3) oder den Gegenlaufrotor aufgebaut wird und im
Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders (1) die
hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum (4) unterbrochen wird; dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb der
Leistungsfluss vom Antriebsstrang über den Leistungszweig (5) auf den Rotor (2) und vom Rotor (2) auf den Stator (3) oder Gegenlaufrotor durch eine Leistungsentkopplung mittels beider Entkopplungen (8, 9)
unterbrochen wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Entkopplung (8) der Leistungsfluss vom Antriebsstrang auf den Rotor (2) und mittels der zweiten Entkopplung (9) die Leistungsübertragung vom Rotor (2) auf den Stator (3) oder Gegenlaufrotor unterbrochen wird, wobei die zweite Entkopplung (9) zur Unterbrechung des Leistungsflusses insbesondere zeitlich verzögert gegenüber der ersten Entkopplung (8) geschaltet wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit beiden Entkopplungen (8, 9) der Leistungsfluss vom Antriebsstrang auf den Rotor (2) unterbrochen wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb die
Leistungsübertragung durch Schalten beider Entkopplungen (8, 9) zeitlich hintereinander mit teilweiser Überschneidung des Zuschaltvorganges oder ohne Überschneidung des Zuschaltvorganges hergestellt wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb die Leistungsübertragung durch gleichzeitiges Schalten beider Entkopplungen (8, 9) hergestellt wird.
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