WO2015078579A2 - Hydrodynamische maschine mit koppelvorrichtung - Google Patents

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WO2015078579A2
WO2015078579A2 PCT/EP2014/003149 EP2014003149W WO2015078579A2 WO 2015078579 A2 WO2015078579 A2 WO 2015078579A2 EP 2014003149 W EP2014003149 W EP 2014003149W WO 2015078579 A2 WO2015078579 A2 WO 2015078579A2
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hydrodynamic
rotor
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Achim Menne
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Voith Patent Gmbh
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    • 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
    • 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
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14—Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • 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
    • F16D33/00—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/18—Details

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder, and a drive train with such a hydrodynamic machine, for generating a braking torque by means of a working fluid, in detail according to the preamble of the independent claims.
  • the invention relates to hydrodynamic retarders which are used as a wear-free retarder in drive trains, in particular motor vehicle drive trains, for example in trucks.
  • Such retarders can be designed as water retarders which use the cooling water of the vehicle as the working medium, or as oil retarders which use an oil as the working medium.
  • the Wasserretarder is usually involved in the vehicle cooling circuit or connected to these.
  • the oil retarder has an oil circuit and an oil cooling circuit, wherein the oil cooling circuit can be integrated into the vehicle cooling circuit or connected thereto.
  • Such retarders comprise two blade wheels on a rotation axis which form a toroidal working space with one another, of which at least one is rotatably mounted and can be driven via the drive train and a toothed wheel arranged on the retarder shaft.
  • the working space can be filled with working medium for a first operating state, braking, via at least one intended working medium inlet.
  • braking a circulatory flow is formed in the working space, with the working medium transferring a torque and / or a drive power hydrodynamically from the first to the second impeller.
  • the working fluid is pumped out of the working space of the retarder in order to avoid a torque and / or drive power transmission.
  • retarders In order to avoid unnecessary losses due to the turning of the rotor in non-braking operation, retarders are still known which can be decoupled from the drive or from the transmission of the vehicle.
  • a coupling and / or synchronizing device is used.
  • the synchronizer is such.
  • this structure has the disadvantage that the retarder, in particular Wasserre- tarder, not be delivered together with the synchronization unit as a tested unit and mounted on the gear, whereby the reliability of the retarder can be affected.
  • One of the objects of the invention is to change the structure so that the reliability is improved.
  • the hydrodynamic machine comprises a housing in which at least one shaft, two paddle wheels, in particular rotor and stator, which form a toroidal working space which can be filled with a working medium and a high-speed gear wheel are arranged. Furthermore, the paddle wheels and the high-speed gear are arranged about a common axis of rotation, wherein at least one paddle wheel and the high-speed gear are rotatably supported independently of each other.
  • the hydrodynamic machine is characterized in that the high-speed gear is rotatably connected to the shaft and the rotor is rotatably mounted on the shaft, wherein for torque transmission between the high-speed gear and rotor, a coupling device is provided, which is arranged in the housing of the hydrodynamic machine.
  • the hydrodynamic machine can be a hydrodynamic retarder, which can be designed as a water retarder or oil retarder and which is suitable for mounting on a transmission.
  • the hydrodynamic machine with the coupling device can be put into operation, so that the coupling function of transmission and retarder can be tested in advance.
  • the rotor can be mounted on the shaft via two spaced bearings, so that the running smoothness of the rotor is improved.
  • the coupling device seen in the axial direction behind the high-drive gear and the paddle wheels, rotor and stator can be arranged.
  • the coupling device is accommodated in the region of the stator housing, which has the advantage that the coupling device is encapsulated in the stator housing.
  • the coupling device may comprise a synchronization unit. It is advantageous if the synchronization unit comprises a single, double or triple cone system. A synchronizer unit with multiple friction surface pairs, such as the dual or triple system, improves the function of speed adaptation.
  • the synchronization unit may comprise a synchronizing element with a locking toothing, so that it is ensured that the coupling takes place only when the teeth of the coupling device are aligned with each other.
  • the coupling device comprises a piston, by means of which the coupling device can be moved from the decoupling state into the coupling state.
  • the operation of the piston can be done hydraulically or pneumatically.
  • the actuation channel required for the actuation can be guided in different ways through the retarder housing to the piston.
  • the coupling can take place in a form-fitting manner.
  • the piston may have an outer toothing, which engages over the displacement area in an internal toothing in the cylinder region of the hollow shaft and an internal toothing which can be brought into engagement with the external toothing of the clutch disc, so that a torque can be transmitted from the hollow shaft to the shaft.
  • a drive train for a machine is proposed according to the invention, which is characterized in that the coupling device is structurally arranged in the hydrodynamic machine according to one of claims 1 to 12.
  • the lubrication of the coupling device and the bearing can be done on the transmission side.
  • a separate lubricating device can be dispensed with, in particular in the case of the water retarder.
  • the shaft may be mounted on the transmission side in the transmission housing.
  • Figure 1 shows a retarder with coupling device 31, wherein the coupling device 31 is driven retarder matter.
  • the coupling device 31 comprises a piston or actuating piston 9, on which a sliding muffle with an outer driving toothing 19 and an inner driving toothing 18 is provided.
  • the control of the piston 9 via the leading through the stator 4 control line 7b, can be passed through the compressed air or oil in the piston chamber 32.
  • the rotor 1 is arranged on a hollow shaft or, in the case illustrated, in one piece with the hollow shaft, which is mounted on the shaft 25 via the bearings 13, 14.
  • the shaft 25 is coupled to the transmission via the high-speed gearwheel 5 or the shaft 25 is driven via the gearbox and the high-speed gearwheel 5.
  • the bearing of the shaft 25 takes place once via the bearing 11 in the gear housing 24 and the other via the bearing 13, the hollow shaft of the rotor 1 and the bearing 12 in the rotor housing. 3
  • the hollow shaft is formed such that the coupling device 31 and the piston 9 is accommodated therein.
  • the piston chamber 32 is sealed off from the retarder housing 4 by means of the cover 8, through which only the control line 7b leads, which is subsequently guided through the retarder housing 4.
  • the piston 9 In non-braking operation, the piston 9 is in the position shown in Figure 1. In this position, the shaft rotates 25, as this, as already described, is in drive connection with the transmission. With the wave also parts of the Coupling device 15,16, 17 and 23 with driven. If a braking torque is now required, compressed air is preferably conducted into the piston chamber, as a result of which the not yet rotating piston 9 is moved in the direction of the stator 2.
  • a synchronization device In order to compensate for the speed difference between the stationary rotor and the driven shaft 25, or to accelerate the piston 9, the hollow shaft and, thus, also the rotor 1 to shaft speed, a synchronization device is provided.
  • the synchronization device comprises a cone system 17 with a locking toothing 30.
  • the internal toothing 18 abuts first against the rotating locking toothing 30 of the synchronization device, whereby the cone system 17 is compressed and a rotational speed synchronization takes place until the differential rotational speed is so low or is equal to zero that the inner teeth 18 can be pushed into the driving teeth 22 of the clutch disc 23 on the torque arm 16 and thus a rotationally fixed driving connection is formed.
  • a leakage chamber 27 is provided between working space 26 and the part of the retarder in which the components to be lubricated are accommodated, which separates the two fluids from each other, whereby oil or oil entering into the leakage chamber 27 .Machine medium can be removed via a channel, not shown here.
  • FIG. 2 shows an alternative retarder construction, wherein the coupling device 31 is actuated here on the transmission side.
  • the control line 7a leads in this structure by the shaft 25.
  • the hydraulic or pneumatic control is carried out from the transmission side via a connection, not shown.
  • pressure control by means of oil pressure is to be preferred.
  • This leaves in particular a simplified seal, z. B. rectangular seal, between shaft 25 and piston 9 to.
  • the simplified seal is designed such that a certain leakage is present, by means of which the lubrication of coupling device 31 and bearings 11, 12, 13 and 14 can be ensured.
  • the lubrication is designed in all versions such that no oil is applied to the friction surfaces of the synchronization elements in non-braking operation and more oil gets to the friction surfaces during the synchronization process.
  • FIG. 3 shows a further alternative construction of the retarder, wherein in this embodiment a separate lubrication channel 6 is provided.
  • the lubrication channel 6 leads here parallel to the control channel 7a.
  • the lubricant flow can be better controlled.
  • a further embodiment with respect to the control of the piston 9 is shown in FIG.
  • the piston 9 is moved in this embodiment by means of an actuating element 29.
  • the actuator 29 may, as shown here, be a pull rod, which is driven on the transmission side. Conceivable here is a motor-see or else an electromagnetic control of the pull rod 29.
  • the actuator 29 can also be guided by the cover 8 and the retarder 4, so that the control takes place retarder felt. LIST OF REFERENCES

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischen Retarder, zum Anbau an ein Getriebe, umfassend ein Gehäuse, in dem zumindest eine Welle (25), zwei Schaufelräder, insbesondere Rotor (1 ) und Stator (2), die einen torusförmigen mit einem Arbeitsmedium befüllbareri Arbeitsraum (26) ausbilden, und ein Hochtriebszahnrad (5) angeordnet sind, wobei die Schaufelräder (1,2) und das Hochtriebszahnrad (5) um eine gemeinsame Drehachse (28) angeordnet und das zumindest ein Schaufelrad (1 ) und das Hochtriebszahnrad (5) unabhängig voneinander drehbar gelagert sind. Um eine geprüfte Baueinheit liefern zu können wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Hochtriebszahnrad (5) mit der Welle (25) drehfest verbunden ist und der Rotor (1 ) auf der Welle (25) drehbar gelagert ist, wobei zur Drehmomentübertragung zwischen Hochtriebszahnrad (5) und Rotor (1 ) eine. Koppelvorrichtung (31 ) vorgesehen ist, die im Gehäuse (3, 4) der hydrodynamischen Maschine angeordnet ist.

Description

Hydrodynamische Maschine mit Koppelvorrichtuna
Die Erfindung betrifft eine Hydrodynamische Maschine, insbesondere einen hydrodynamischen Retarder, sowie einen Antriebsstrang mit einer derartigen hydrodynamischen Maschine, zur Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines Arbeitsfluides, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Insbesondere betrifft die Erfindung hydrodynamische Retarder, die als verschleiß- freie Dauerbremse in Antriebsstränge, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstränge, beispielsweise in Lastkraftwagen, eingesetzt werden.
Derartige Retarder können als Wasserretarder, die als Arbeitsmedium das Kühlwasser des Fahrzeuges nutzen, oder als OIretarder, die als Arbeitsmedium ein Öl verwenden, ausgebildet sein. Der Wasserretarder ist dabei meist in den Fahrzeugkühlkreislauf eingebunden bzw. an diesen angebunden. Der OIretarder weist demgegenüber einen Ölkreis- lauf und einen Ölkühlkreislauf auf, wobei der Ölkühlkreislauf in den Fahrzeugkühlkreislauf eingebunden bzw. an diesen angebunden sein kann.
Derartige Retarder umfassen zwei Schaufelräder auf einer Drehachse, die mitei- nander einen torusförmigen Arbeitsraum ausbilden, von denen wenigstens eines drehbar gelagert und über den Antriebsstrang, sowie ein auf der Retarderwelle angeordnetes Zahnrad, antreibbar ist. Der Arbeitsraum ist für einen ersten Betriebszustand, Bremsen, über wenigstens einen vorgesehenen Arbeitsmediumein- lass mit Arbeitsmedium befüllbar. Während der Bremsung bildet sich im Arbeits- räum eine Kreislaufströmung, wobei das Arbeitsmedium ein Drehmoment und/oder eine Antriebsleistung hydrodynamisch vom ersten auf das zweite Schaufelrad überträgt. Für einen zweiten Betriebszustand, Nicht-Bremsbetrieb, wird das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum des Retarders abgepumpt, um eine Drehmoment- und/oder Antriebsleistungsübertragung zu vermeiden. Um unnötige Verluste durch das Mitdrehen des Rotors im Nicht-Bremsbetrieb zu vermeiden, sind weiterhin Retarder bekannt, die vom Antrieb bzw. vom Getriebe des Fahrzeuges entkoppelbar sind. Hierzu wird eine Koppel- und/oder Synchronisiervorrichtung verwendet. Die Synchronisiervorrichtung ist, wie z. B. in der DE 10 2011 120 620 A1 offenbart, meist zwischen Getriebe und Retarder positioniert bzw. angeordnet. So können alle zu schmierenden Bauteile der Synchronisiervorrichtung über die Getriebeschmierung mit Getriebeöl versorgt werden und der Wasserkreislauf des Wasserretarders ist relativ gut vom Wasserkreislauf zu trennen. Dieser Aufbau hat aber den Nachteil, dass der Retarder, insbesondere Wasserre- tarder, nicht zusammen mit der Synchronisierungseinheit als geprüfte Baueinheit geliefert und an das Getriebe montiert werden kann, wodurch die Betriebssicherheit des Retarders beeinträchtigt werden kann.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, den Aufbau derart zu ändern, dass die Betriebssicherheit verbessert wird .
Die Aufgabe wird mittels eines hydrodynamischen Retarder mit den Merkmalen des Anspruches 1 , sowie einem Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine umfasst ein Gehäuse, in dem zumindest eine Welle, zwei Schaufelräder, insbesondere Rotor und Stator, die einen torusförmigen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden und ein Hochtriebszahnrad angeordnet sind. Weiterhin sind die Schaufelräder und das Hochtriebszahnrad um eine gemeinsame Drehachse angeordnet, wobei zumindest ein Schaufelrad und das Hochtriebszahnrad unabhängig voneinander drehbar gelagert sind.
Die Hydrodynamische Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochtriebszahnrad mit der Welle drehfest verbunden ist und der Rotor auf der Welle drehbar gelagert ist, wobei zur Drehmomentübertragung zwischen Hochtriebszahnrad und Rotor eine Koppelvorrichtung vorgesehen ist, die im Gehäuse der hydrodynamischen Maschine angeordnet ist. Bei der hydrodynamischen Maschine kann es sich um einen hydrodynamischen Retarder handeln, der als Wasserretarder oder Ölretarder ausgeführt sein kann und der zum Anbau an ein Getriebe geeignet ist.
Durch die Anordnung der Koppelvorrichtung im Gehäuse der hydrodynamischen Maschine kann die Hydrodynamische Maschine mit der Koppelvorrichtung in Betrieb genommen werden, sodass die Koppelfunktion von Getriebe und Retarder vorab getestet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Rotor über zwei beabstandete Lagerungen auf der Welle gelagert sein, sodass die Laufruhe des Rotors verbessert , wird.
Weiterhin kann die Koppelvorrichtung in Axialrichtung gesehen hinter dem Hochtriebszahnrad und den Schaufelrädern, Rotor und Stator, angeordnet sein. Im Sinne der Erfindung ist damit gemeint, dass die Koppelvorrichtung im Bereich des Statorgehäuses untergebracht ist, was den Vorteil hat, dass die Koppelvorrichtung im Statorgehäuse gekapselt ist.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Koppelvorrichtung eine Synchronisiereinheit umfassen. Vorteilhaft ist es, wenn die Synchronisiereinheit ein Einfach- Doppel- oder Dreifachkonussystem umfasst. Eine Synchronisiereinheit mit mehreren Reibflächenpaaren, wie das Doppel- oder Dreifachsystem, verbessert die Funktion der Drehzahlanpassung.
Weiterhin kann die Synchronisiereinheit ein Synchronisierelement mit einer Sperrverzahnung umfassen, sodass sichergestellt ist, dass die Koppelung nur dann erfolgt, wenn die Verzahnungen der Koppelvorrichtung zueinander fluchten.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Koppelvorrichtung einen Kolben, mittels dem die Koppelvorrichtung vom Entkopplungszustand in den Kopplungszustand bewegt werden kann. Die Betätigung des Kolbens kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Der für die Betätigung erforderliche Ansteuerungskanal kann auf unterschiedliche Weise durch das Retardergehäuse zum Kolben geführt werden. So kann die Betätigung des Kolbens getriebeseitig, durch einen Wellen- kanal, oder retarderseitig, über einen Anschlusskanal, erfolgen.
Daneben besteht die Möglichkeit den Kolben mittels eines Betätigungselementes, wie zum Beispiel einer Betätigungsstange, zu betätigen.
Weiterhin kann der Rotor mit einer Hohlwelle drehfest verbunden oder einstückig ausgeführt sein und die Hohlwelle einen Zylinderbereich aufweisen, in dem der Kolben der Koppelvorrichtung axial verschiebbar gelagert ist.
Erfindungsgemäß kann die Kopplung formschlüssig erfolgen. Dazu kann der Kolben eine Außenverzahnung aufweisen, die über den Verschiebebereich in eine Innenverzahnung im Zylinderbereich der Hohlwelle eingreift und eine Innenver- zahnung die mit der Außenverzahnung der Kupplungsscheibe in Eingriff bringbar ist, sodass ein Drehmoment von der Hohlwelle auf die Welle übertragbar ist.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Antriebsstrang für eine Maschine vorgeschlagen, der sich dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung baulich in der hydrodynamischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angeordnet ist. In diesem Antriebsstrang kann die Schmierung der Koppelvorrichtung und der Lager getriebeseitig erfolgen. Somit kann insbesondere beim Wasserretarder auf eine separate Schmiervorrichtung verzichtet werden.
Des Weiteren kann die Welle getriebeseitig im Getriebegehäuse gelagert sein.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Figur 1 Retarder mit Kopplungsvorrichtung, die retarderseitig angesteuert wird
Figur 2 Retarder mit Kopplungsvorrichtung die getriebeseitig angesteuert wird
Figur 3 Retarder mit Kopplungsvorrichtung die getriebeseitig angesteuert wird, wobei ein separater Schmierkanal vorgesehen ist Figur 4 Retarder mit Kopplungsvorrichtung die mittels Zugstange betätigt wird
Alle Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Retarder mit einer Kopplungsvorrichtung. Die gezeigten Retarder sind alle als Wasserretarder ausgeführt. Da das Arbeitsmedium bei Wasserretardern Wasser ist, ist es erforderlich, dass alle Lager und die Kopplungsvorrichtung über ein Schmiersystem mit Schmiermittel versorgt werden. Hierzu werden in den folgenden Figurenbeschreibungen verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
Figur 1 zeigt einen Retarder mit Kopplungsvorrichtung 31 , wobei die Kopplungsvorrichtung 31 retarderseitig angesteuert wird. Die Kopplungsvorrichtung 31 umfasst einen Kolben bzw. Betätigungskolben 9, an dem eine Schiebemuffel mit einer äußeren Mitnahmeverzahnung 19 und einer inneren Mitnahmeverzahnung 18 vorgesehen ist. Die Ansteuerung des Kolbens 9 erfolgt über die durch das Statorgehäuse 4 führende Steuerleitung 7b, über die Druckluft oder Öl in den Kolbenraum 32 geleitet werden kann.
Der Rotor 1 ist auf einer Hohlwelle angeordnet bzw. im dargestellten Fall mit der Hohlwelle einteilig ausgeführt, die über die Lager 13, 14 auf der Welle 25 gelagert ist. Die Welle 25 ist über das Hochtriebszahnrad 5 mit dem Getriebe gekoppelt bzw. die Welle 25 wird über das Getriebe und das Hochtriebszahnrad 5 angetrie- ben. Die Lagerung der Welle 25 erfolgt einmal über das Lager 11 im Getriebegehäuse 24 und zum anderen über das Lager 13, der Hohlwelle des Rotors 1 und dem Lager 12 im Rotorgehäuse 3.
Im Bereich der Kopplungsvorrichtung 31 ist die Hohlwelle derart ausgeformt, dass die Kopplungsvorrichtung 31 bzw. der Kolben 9 darin Platz findet. Der Kolbenraum 32 ist gegenüber dem Retardergehäuse 4 mittels des Deckels 8 abgedichtet, durch den nur die Steuerleitung 7b führt, die anschließend auch durch das Retardergehäuse 4 geführt ist.
Im Nicht-Bremsbetrieb befindet sich der Kolben 9 in der in Figur 1 gezeigten Position. In dieser Position rotiert die Welle 25, da diese, wie bereits beschrieben, in Triebverbindung mit dem Getriebe steht. Mit der Welle werden auch Teile der Kopplungsvorrichtung 15,16, 17 und 23 mit angetrieben. Wird nun ein Bremsmoment benötigt, wird vorzugsweise Druckluft in den Kolbenraum geleitet, wodurch der noch nicht rotierende Kolben 9 in Richtung Stator 2 bewegt wird.
Um die Drehzahldifferenzzwischen dem stehenden Rotor und der angetriebenen Welle 25 auszugleichen, bzw. den Kolben 9, die Hohlwelle und .damit auch den Rotor 1 auf Wellendrehzahl zu beschleunigen, ist eine Synchronisationsvorrichtung vorgesehen. Die Synchronisationsvorrichtung umfasst ein Konussystem 17 mit einer Sperrverzahnung 30. Wird der Kolben 9 nach vorne bewegt, stößt die innere Verzahnung 18 zuerst gegen die rotierende Sperrverzahnung 30 der Synchronisationsvorrichtung, wodurch das Konussystem 17 zusammengedrückt wird und eine Drehzahlsynchronisation stattfindet, bis die Differenzdrehzahl so gering oder gleich null ist, dass die innere Verzahnung 18 in die Mitnahmeverzahnung 22 der Kupplungsscheibe 23 auf der Drehmomentstütze 16 geschoben werden kann und somit eine drehfeste Mitnahmeverbindung entsteht. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt über die Rückstellfeder 10.
Die notwendige Schmierung der Lager 11 , 12, 13 und 14 sowie der Koppelvorrichtung 31 erfolgt durch den Zuführkanal 6 in der Welle 25. Durch diesen Zuführkanal 6 gelangt Getriebeöl in den inneren Kolbenraum, wobei die Kolbenbewegung eine Pumpwirkung bewirkt, sodass ausreichend Öl durch die Kopplungsvorrichtung sowie die Lager 12,13, 14 befördert wird.
Damit es zu keiner Vermischung zwischen Öl und Arbeitsmedium kommt, ist zwischen Arbeitsraum 26 und dem Teil des Retarders, in dem die zu schmierenden Bauteile untergebracht sind, eine Leckagekammer 27 vorgesehen, die die beiden Fluide voneinander trennt, wobei in die Leckagekammer 27 eintretendes Öl bzw. Arbeitsmedium über einen hier nicht gezeigten Kanal abgeführt werden kann.
Figur 2 zeigt einen alternativen Retarderaufbau, wobei die Kopplungsvorrichtung 31 hier getriebeseitig angesteuert wird. Die Steuerleitung 7a führt bei diesem Aufbau durch die Welle 25. Die hydraulische bzw. pneumatische Ansteuerung erfolgt von der Getriebeseite aus über einen nicht dargestellten Anschluss. . Um auf einen zusätzlichen Schmierstoffkanal verzichten zu können, ist eine Druckansteuerung mittels Öldruck zu bevorzugen. Dies lässt insbesondere eine vereinfachte Dichtung, z. B. Rechteckdichtung, zwischen Welle 25 und Kolben 9 zu. Die vereinfachte Dichtung ist derart ausgelegt, dass eine gewisse Leckage vorhanden ist, mittels der die Schmierung von Koppelvorrichtung 31 und Lagern 11 , 12, 13 und 14 gewährleistet werden kann.
Erfolgt die Ansteuerung mittels Druckluft, muss die Dichtung zwischen Welle 25 und Kolben 9 dicht ausgeführt sein. Der Kolbenhub bewirkt, dass ein gewisse Pumpwirkung entsteht, durch die ein Ölaustausch über die beiden Lager 13, 14 erfolgt, wobei dieser vorzugsweise derart ausgelegt ist, dass der Raum um die Synchronisationselemente nicht dauerhaft geflutet ist.
Idealerweise ist die Schmierung in allen Ausführungen derart ausgelegt, dass an den Reibflächen der Synchronisationselemente im Nicht-Bremsbetrieb kein Öl anliegt und während des Synchronisationsvorgangs vermehrt Öl an die Reibflä- chen gelangt.
Figur 3 zeigt einen weiteren alternativen Aufbau des Retarders, wobei in dieser Ausführung ein separater Schmierkanal 6 vorgesehen ist. Der Schmierkanal 6 führt hier parallel zum Steuerkanal 7a. Über den separaten Schmierkanal 6 kann der Schmiermittelfluss besser geregelt werden. Eine weitere Ausführung in Bezug auf die Ansteuerung des Kolbens 9 ist in Figur 4 dargestellt. Der Kolben 9 wird in dieser Ausführung mittels eines Betätigungselements 29 bewegt. Das Betätigungselement 29 kann, wie hier dargestellt, eine Zugstange sein, die getriebeseitig angesteuert wird. Denkbar ist hier eine motori- sehe oder aber auch eine elektromagnetische Ansteuerung der Zugstange 29. Weiterhin kann das Betätigungselement 29 auch durch den Deckel 8 und das Retardergehäuse 4 geführt werden, sodass die Ansteuerung retarderseitig erfolgt. Bezuqszeichenliste
1 Rotor mit Hohlwelle
2 Stator
3 Rotorgehäuse
4 Statorgehäuse
5 Antriebszahnrad mit Welle
6 Zuführkanal Schmieröl
7a ,b Steuerkanal
8 Deckel Druckzylinder
9 Betätigungskolben und gleichzeitig Schiebemuffe
10 Rückstellfeder
11- 14 Lager 1 bis 4
15 Sperrverzahnung ,
16 Drehmomentstütze
17 Konussystem
18 Mitnahmeverzahnung Schiebemuffe innen
19 Mitnahmeverzahnung Schiebemuffe außen
20 Mitnahmeverzahnung Welle/Drehmomentstütze
21 Mitnahmeverzahnung Hohlwelle innen
22 Mitnahmeverzahnung Kupplungsscheibe
23 Kupplungsscheibe
24 Getriebegehäuse
25 Welle
26 Arbeitsraum
27 Leckagekammer
28 Drehachse
29 Betätigungselement
31 Kopplungsvorrichtung
32 Kolbenraum

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, zum Anbau an ein Getriebe, umfassend ein Gehäuse, in dem zumindest eine Welle (25), zwei Schaufelräder, insbesondere Rotor (1 ) und Stator (2), die einen torusförmigen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (26) ausbilden, und ein Hochtriebszahnrad (5) angeordnet sind, wobei die Schaufelräder (1 , 2) und das Hochtriebszahnrad (5) um eine gemeinsame Drehachse (28) angeordnet und das zumindest ein Schaufelrad (1 ) und das Hochtriebszahnrad (5) unabhängig voneinander drehbar gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hochtriebszahnrad (5) mit der Welle (25) drehfest verbunden ist und der Rotor (1 ) auf der Welle (25) drehbar gelagert ist, wobei zur Drehmomentübertragung zwischen Hochtriebszahnrad (5) und Rotor (1 ) eine Koppelvorrichtung (31 ) vorgesehen ist, die im Gehäuse (3, 4) der hydrodynamischen Maschine angeordnet ist.
2. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (1 ) über zwei beabstandete Lagerungen (13, 14) auf der Welle (25) gelagert ist.
3. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung (31 ) in Axialrichtung gesehen hinter dem Hochtriebszahnrad (5) und den Schaufelrädern, Rotor (1 ) und Stator (2), angeordnet ist.
4. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung (31 ) eine Synchronisiereinheit (17) umfasst.
5. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Synchronisiereinheit (17) ein Mehrfachkonussystem umfasst;
6. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung (3 ) einen Kolben (9) umfasst.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigung des Kolbens (9) hydraulisch oder pneumatisch erfolgt. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigung des Kolbens (9) getriebeseitig, durch einen Wellenkanal (7a), oder retarderseitig, über einen Anschlusskanal (7b) durch das Gehäuse (4), erfolgt. 9. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigung des Kolbens (9) mittels eines Betätigungselementes (29) erfolgt.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (1 ) mit einer Hohlwelle drehfest verbunden oder einstückig ausgeführt ist und die Hohlwelle einen Zylinderbereich aufweist, in dem der Kolben (9) der Koppelvorrichtung (31 ) axial verschiebbar gelagert ist.
11. Hydrodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 6 - 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) eine Außenverzahnung (19) aufweist, die über den Verschiebebereich in eine Innenverzahnung (21 ) im Zylinderbereich der Hohlwelle eingreift und eine Innenverzahnung (18) die mit der Außenverzahnung der Kupplungsscheibe (23) in Eingriff bringbar ist, sodass ein Drehmoment von der Hohlwelle auf die Welle (25) übertragbar ist.
12. Antriebsstrang für eine Maschine, umfassend ein Getriebe und eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischen Retarder, mit zumindest zwei Schaufelrädern, insbesondere Rotor (1 ) und Stator (2) , die einen torusförmigen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (26) ausbilden, wobei das Getriebe und die hydrodynamische Maschine baulich miteinander verbünden sind, wobei zur Drehmomentübertragung zwischen hydrodynamischer Maschine und Getriebe eine Koppelvorrichtung (31 ) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung (31 ) baulich in der hydrodynamischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.
13. Antriebsstrang nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmierung der Koppelvorrichtung (31 ) und. der Lager (11 , 12, 13, 14) getriebeseitig erfolgt.
14. Antriebsstrang nach Anspruch 12 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle (25) getriebeseitig im Getriebegehäuse (24) gelagert ist.
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