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DE10150682B4 - Hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder - Google Patents

Hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder Download PDF

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DE10150682B4
DE10150682B4 DE2001150682 DE10150682A DE10150682B4 DE 10150682 B4 DE10150682 B4 DE 10150682B4 DE 2001150682 DE2001150682 DE 2001150682 DE 10150682 A DE10150682 A DE 10150682A DE 10150682 B4 DE10150682 B4 DE 10150682B4
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Klaus Vogelsang
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Voith Turbo GmbH and Co KG
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE 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
    • B60T10/00Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake

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Abstract

Hydrodynamisches Bremssystem 1.1 mit einem Retarder (1), insbesondere mit einem Sekundärretarder; 1.2 mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf (10); 1.3 der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) umfasst einen Ladebehälter (11), der zumindest mittelbar arbeitsmediumführend an einen Speisungsanschluss (5) des Retarders (1) angeschlossen ist, zum Zuführen von Arbeitsmedium aus dem Ladebehälter (11) in den Arbeitsraum (1.7) des Retarders (1); 1.4 der Ladebehälter (11) ist druckgeregelt zur stufenlosen Einstellung des Bremsmomentes des Retarders (1); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.5 es ist ein zusätzlicher Schnellladebehälter (12) vorgesehen, zum Zuführen von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum (1.7) des Retarders (1); 1.6 der Schnellladebehälter (12) ist arbeitsmediumführend an einen Speisungsanschluss des Retarders (1) und/oder an den externen Arbeitsmediumkreislauf (10) angeschlossen; 1.7 der Schnellladebehälter (12) ist frei von einer Druckregelung ausgeführt; 1.8 der Stator (1.2) und der Rotor (1.1) des Retarders (1.1) sind axial zueinander verschiebbar, so dass der Arbeitsraum (1.7) des...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder, insbesondere einem Sekundärretarder gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Hydrodynamische Bremssysteme mit Retardern sind bekannt. Da sich das Arbeitsmedium im Retarder während des Bremsbetriebes aufheizt, ist in der Regel ein externer Arbeitsmediumkreislauf vorgesehen von einem Retarderauslass über einen Wärmetauscher, in dem die vom Arbeitsmedium aufgenommene Wärme wieder abgeführt wird, hin zu einem Retardereinlass, durch welchen das Arbeitsmedium wieder in den Arbeitsraum des Retarders befördert wird.
  • Es ist bekannt, dass Retarder im Nicht-Bremsbetrieb ungewollt eine Bremsleistung aufbringen. Dies geht auf die im Arbeitsraum vorhandene Luft sowie auf den im Arbeitsraum verbliebenen Rest des Arbeitsmediums zurück. Man spricht hierbei allgemein von Ventilationsverlusten. Um diese Verluste möglichst gering zu halten, wird der Arbeitsraum des Retarders im Nicht-Bremsbetrieb vollständig oder bis auf eine bestimmte Restmenge des Arbeitsmediums entleert. Sobald Bremsbetrieb gefordert ist, muss der Arbeitsraum des Retarders möglichst schnell wieder aufgefüllt werden. Erst mit Erreichen eines vorgegebenen Füllungsgrades wird vom Retarder das gewünschte Bremsmoment zur Verfügung gestellt. Es ist daher wünschenswert, dass dieses Füllen sehr zügig geschieht. Insbesondere wenn große Volumen aufzufüllen sind, dauert der Befüllungsvorgang bei bekannten hydrodynamischen Bremssystemen mit einem Retarder zu lange.
  • Um Ventilationsverluste im Nicht-Bremsbetrieb zu minimieren, können Rotor und Stator des Retarders im Nicht-Bremsbetrieb voneinander entfernt werden, insbesondere durch axiales Verschieben des Rotors gegenüber dem Stator. Beispielsweise sei DE 197 04 407 A1 genannt. Diese Möglichkeit der Verschiebung von Rotor und Stator zueinander bedingt einen größeren Bauraum des Retarders und eine deutliche Vergrößerung der Räume im Retarder. Neben den Räumen mit einem zu regelnden Volumen von Arbeitsmedium sind hier nämlich zusätzliche Toträume ausgebildet, die ein zusätzliches Totvolumen an Arbeitsmedium aufnehmen. Auch diese Toträume müssen beim Übergang vom Nicht-Bremsbetrieb zum Bremsbetrieb möglichst schnell aufgefüllt werden. So besteht insbesondere hinsichtlich der Retarder mit Rotorverschiebung Handlungsbedarf hinsichtlich einer Füllgeschwindigkeitserhöhung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder darzustellen, wobei der Retarder beim Übergang vom Nicht-Bremsbetrieb in den Bremsbetrieb möglichst schnell aufgefüllt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems mit einem hydrodynamischen Retarder gemäß Anspruch 5 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen.
  • Das erfindungsgemäße hydrodynamische Bremssystem mit einem Retarder umfasst einen externen Arbeitsmediumkreislauf. In den Arbeitsmediumkreislauf ist ein Ladebehälter geschaltet, der zumindest mittelbar arbeitsmediumführend an einen Speisungsanschluss des Retarders angeschlossen ist. Somit kann Arbeitsmedium aus dem Ladebehälter in den Arbeitsraum des Retarders geführt werden. Das erfindungsgemäße hydrodynamische Bremssystem umfasst weiterhin einen zusätzlichen Schnellladebehälter, aus welchem ebenfalls Arbeitsmedium in den Arbeitsraum des Retarders geführt werden kann. Der Schnellladebehälter ist dabei an einen Speisungsanschluss des Retarders und/oder an den externen Arbeitsmediumkreislauf angeschlossen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung kann der gesamte Arbeitsmediumkreislauf frei von Pumpen ausgeführt werden, was zum einen engergetisch günstig ist und zum anderen eine große Reaktionsgeschwindigkeit bei Zustandsänderung, zum Beispiel bei Änderung des Bremsmomentes und des Füllungsgrades des Retarders, ermöglicht.
  • Der externe Kreislauf umfasst insbesondere einen Wärmetauscher zum Abführen der Wärme aus dem Arbeitsmedium, welche dem Arbeitsmedium im Bremsbetrieb im Retarder zugeführt wird. Dabei ist der Wärmetauscher im externen Kreislauf angeordnet, insbesondere hinter einem an einem Retarderauslass angeschlossenen Drosselorgan. Zusätzlich oder alternativ kann dort auch ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Der Schnellladebehälter ist vorteilhaft an einem Speisungspunkt im externen Kreislauf angeschlossen, wobei der Speisungspunkt zwischen dem Retarderauslass und dem Wärmetauscher liegt.
  • Vorteilhaft ist ein Steuermittel, insbesondere ein 3/2-Wegeventil am Schnellladebehälter angeschlossen, um den Schnellladebehälter zu aktivieren. Der Schnellladebehälter kann als Druckzylinder mit einem Druckkolben ausgebildet sein. Der Druckzylinder kann mit Arbeitsmedium befüllt werden, wobei der Druckkolben beim Befüllen durch die Beaufschlagung mit dem Arbeitsmediumdruck in eine Richtung, vorzugsweise in Richtung des angeschlossenen 3/2-Wegeventiles, im Druckzylinder verschoben wird. Der Schnellladebehälter befindet sich dann in einer ”Scharfstellung”. Die arbeitsmedium-abgewandte Seite des Druckkolbens wird bei Aktivierung des Druckzylinders, insbesondere mittels eines 3/2-Wegeventiles, mit einem Steuermedium beaufschlagt, so dass das Arbeitsmedium aufgrund der Verschiebekraft durch die Beaufschlagung des Druckkolbens mit dem Steuermediumdruck aus dem Druckzylinder gepresst wird. Das Steuermedium kann dabei in einem separaten Kreislauf vom Arbeitsmedium getrennt sein, und es ist möglich, die Aktivierung mittels desselben oder eines anderen Mediums durchzuführen, beispielsweise sei Wasser als Arbeitsmedium und Öl als Steuermedium genannt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines Bremssystems mit einem hydrodynamischen Retarder umfasst die folgenden Schritte: Mittels eines externen Kreislaufes, in welchen ein Wärmetauscher geschaltet ist, wird die im Retarder dem Arbeitsmedium zugeführte Wärme abgeführt. Mittels eines im externen Kreislauf angeschlossenen Ladebehälters mit Arbeitsmedium werden Volumendifferenzen des Arbeitsmediums im externen Kreislauf ausgeglichen. Mittels einer Druckregelung des Arbeitsmediumdruckes im Ladebehälter wird das Bremsmoment des Retarders im Bremsbetrieb gesteuert.
  • Im Nicht-Bremsbetrieb wird der Retarder erfindungsgemäß vollständig oder bis auf eine definierte Restarbeitsmediummenge entleert. Beim Aktivieren des Retarders, das heißt beim Übergang vom Nicht-Bremsbetrieb zum Bremsbetrieb, wird dem Retarder und/oder dem externen Kreislauf Arbeitsmedium aus einem zusätzlichen entsprechend angeschlossenen Schnellladebehälter zugeführt.
  • Besonders vorteilhaft wird der Schnellladebehälter während des nach seiner Entladung folgenden Bremsbetriebes wieder aufgeladen, insbesondere direkt mit Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumkreislauf. Der Erfinder hat nämlich erkannt, dass bei geschickter Auswahl der Lage des Einspeisungspunktes, wie oben beschrieben, der Druck im Einspeisungspunkt beim Bremsbetrieb schnell ansteigt, wenn zur Erzeugung des geforderten Bremsmomentes der Ladebehälter Arbeitsmedium nachführt, das heißt wenn aufgrund der Regelung des Druckes im Ladebehälter Arbeitsmedium aus dem Ladebehälter in den Arbeitsmediumkreislauf beziehungsweise in den Arbeitsraum des Retarders nachgespeist wird. Dieser Druckanstieg wird dazu ausgenutzt, den Schnellladebehälter wieder zu füllen, wobei das Volumen des in den Schnellladebehälter abgeführten Arbeitsmediums aufgrund der Druckregelung des Ladebehälters in den Arbeitsmediumkreislauf nachgeführt wird, so dass nachteilige Auswirkungen auf das Bremsmoment aufgrund fehlenden Arbeitsmediums im Arbeitsmediumkreislauf beziehungsweise im Retarderarbeitsraum verhindert werden.
  • Der Schnellladebehälter kann durch ein Steuerventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil, gesteuert werden.
  • Vorteilhaft ist der Schnellladebehälter als ”Druckwaage” mit einem Druckkolben ausgebildet. Wenn dadurch, dass im Speisungspunkt im Bremsbetrieb ein höherer Druck herrscht als während des Einschaltvorganges, der Schnellladebehälter mit Arbeitsmedium während des Bremsbetriebes aufgefüllt wird, wird der Kolben im Druckzylinder zurückgeschoben. Beim Aktivieren des Schnellladebehälters wird dann durch Beaufschlagung der entgegengesetzten Kolbenseite mit einem Steuerdruck das Arbeitsmedium aus dem Schnellladebehälter verdrängt und in den externen Kreislauf bzw. in den Retarder eingespeist.
  • Der Druck im Ladebehälter wird vorzugsweise mittels eines Steuerventiles, insbesondere mittels eines Proportionalventiles, gesteuert beziehungsweise geregelt. Dabei ist es möglich, dass eines oder beide Steuerventile – Steuerventil zum Steuern des Druckes im Ladebehälter und Steuerventil zum Steuern des Schnellladebehälters – durch ein vom Arbeitsmedium getrenntes Steuermedium gesteuert werden. Selbstverständlich ist es aber möglich, für Arbeitsmedium und Steuermedium dasselbe Fluid zu verwenden.
  • Um im Nicht-Bremsbetrieb die Ventilationsverluste des Retarders zu verringern, wird der Rotor des Retarders vorteilhaft im Nicht-Bremsbetrieb vom Stator des Retarders entfernt, insbesondere gegenüber dem Stator axial verschoben. Vorteilhaft geschieht diese Verschiebung in Abhängigkeit der Befüllung selbsttätig. Der Rotor ist zum Beispiel auf einem Gewinde gelagert, so dass er durch eine relative Drehbewegung gegenüber des mit Gewinde versehenen Bauteiles vom Stator abgefahren beziehungsweise bei entgegengerichtetem Drehsinn an diesen herangefahren wird.
  • Durch vollständiges Entleeren oder durch Entleeren bis auf eine definierte Menge Restarbeitsmedium wird, aufgrund des abnehmenden hydrodynamischen Bremsmomentes und der abnehmenden hydrostatischen Druckbeaufschlagung des Rotors durch Arbeitsmedium auf der dem Stator abgewandten Seite, die Schubkraft vermindert, die den Rotor in Richtung Stator bewegt (Befüllungsvorgang) beziehungsweise den Rotor in einem definierten axialen Abstand, der zum Beispiel durch ein Anstoßelement bestimmt sein kann, vom Stator entfernt hält (im Bremsbetrieb). Bei der Anforderung des Bremsbetriebes wird der Retarder gefüllt, die Schubkraft auf den Rotor aufgrund des zunehmenden hydrodynamischen Bremsmomentes und/oder hydrostatischen Druckes wird vergrößert und der Rotor auf einen definierten axialen Abstand an den Stator herangefahren und während des Bremsbetriebes dort gehalten.
  • Für die Verschiebung sind insbesondere zusätzliche Räume (Toträume) im Retarder erforderlich, die beim Befüllen des Retarders mit Arbeitsmedium gefüllt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen des Schnellladebehälters gleich oder annähernd gleich dem Volumen der Toträume bemessen. Um eine besonders einfache und schnelle Befüllung des Retarders zu bewirken, wird das Arbeitsmedium, welches bei geladenem Schnellladebehälter in diesem eingeschlossen ist, ungeregelt dem Arbeitsraum des Retarders, welcher die genannten Toträume umfasst, zumindest mittelbar zugeführt. Dies bedeutet, dass der Schnellladebehälter frei von einer Druckregelung ausgeführt ist und das zugeführte Arbeitsmediumvolumen ausschließlich durch das aus dem Schnellladebehälter verdrängte Volumen bestimmt wird. In einer vorzuziehenden Ausführung ist dafür der Schnellladebehälter als Druckzylinder ausgeführt, dessen Druckkolben durch Beaufschlagung mit einem druckführenden Medium, welches Steuermedium in einem separaten Steuerkreislauf sein kann, derart bewegt wird, dass das Arbeitsmedium aus dem Schnellladebehälter herausgedrückt wird. Da die Zuführung des Arbeitsmediums aus dem Schnellladebehälter in den Retarder ungeregelt erfolgt, kann die Druckbeaufschlagung des Kolbens vorteilhaft durch ein Schaltventil ausgelöst werden, zum Beispiel 3/2-Wegeventil, das gegenüber zum Beispiel einem Proportionalventil kostengünstiger ist und zuverlässiger arbeitet.
  • Die Zuführung des Arbeitsmediumvolumens, das für das geforderte Bremsmoment des Retarders notwendig ist, erfolgt geregelt aus dem Ladebehälter, dessen Druck vorteilhaft über ein Proportionalventil geregelt wird, da somit eine stufenlose Einstellung des Bremsmomentes möglich ist.
  • Um im Nicht-Bremsbetrieb den Arbeitsraum des Retarders auf eine vorbestimmte Restarbeitsmenge oder auch vollständig zu entleeren, ist es vorteilhaft, dass das vom Rotor erfasste Arbeitsmedium durch einen mit einem definierten Abstand radial zur Rotorachse im Rotorgehäuse vorgesehenen Auslass transportiert wird und dem Ladebehälter im externen Kreislauf mittelbar oder unmittelbar zugeführt wird. Bei einer mittelbaren Zuführung kann dabei das durch den Auslass transportierte Arbeitsmedium vorteilhaft einem atmosphärisch verbundenen Behälter zugeführt werden. Der atmosphärisch verbundene Behälter liegt vorzugsweise auf einem geodätisch höheren Niveau als der Ladebehälter und ist derart mit dem Ladebehälter verbunden, dass das Arbeitsmedium aus diesem atmosphärisch verbundenen Behälter in den Ladebehälter schwerkraftbedingt abfließt.
  • Um einen vorgegebenen Arbeitsmediumstrom – Kühlmassenstrom – im Nicht-Bremsbetrieb durch den Arbeitsraum des Retarders zu leiten, kann eine definierte Menge an Arbeitsmedium dem Retarder zugeführt und über den Auslass im Rotorgehäuse abgeführt werden. Diese Kühlung ist besonders effektiv hinsichtlich des Energieaufwandes zur Aufrechterhaltung dieses Kühlkreislaufes, wenn der externe Kreislauf und insbesondere der Leitungsabschnitt, welcher am Auslass im Rotorgehäuse angeschlossen ist, frei von Elementen mit externer Energiezufuhr sind.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
  • 1 zeigt ein Steuerschema eines Ausführungsbeispieles eines hydrodynamischen Bremssystems mit einem Retarder;
  • 2 zeigt eine vorteilhafte Anbindung des Schnellladebehälters an den externen Kreislauf;
  • 3 zeigt eine anders gestaltete aber gleichwirkende Anbindung wie in 2.
  • Das hydrodynamische Bremssystem umfasst einen Retarder 1 mit einem Rotor 1.1 und einem Stator 1.2. Der Rotor 1.1 dreht um die Rotorachse 1.3 und ist im Rotorgehäuse 1.4 angeordnet, während der Stator 1.2 im Statorgehäuse 1.6 angeordnet ist. Es ist der Nicht-Bremsbetriebszustand dargestellt, da der Rotor 1.1 vom Stator 1.2 axial entfernt ist.
  • Am Retarder 1 ist ein externer Arbeitsmediumkreislauf 10 angeschlossen. Das Arbeitsmedium tritt im Bremsbetrieb durch den Retarderauslass 6 aus, durchströmt das Drosselorgan 14 und das Rückschlagventil 15, wird im Wärmetauscher 13 gekühlt und strömt über das Rückschlagventil 20 und das Drosselorgan 21 zum Speisungsanschluss 5 des Retarders 1. Anschließend wird es wieder dem Arbeitsraum 1.7 des Retarders zugeführt.
  • Der externe Kreislauf 10 umfasst weiterhin einen Ladebehälter 11 mit Arbeitsmedium, der über ein Leitungsstück 22, welches vorzugsweise senkrecht oder nahezu senkrecht angeordnet ist, an die Speisungsleitung 23 angeschlossen ist. Die Speisungsleitung 23 ist arbeitsmediumsleitend mit dem Speisungsanschluss 5 des Retarders 1 verbunden. In die Speisungsleitung 23 sind das gesagte Rückschlagventil 20 und das Drosselorgan 21 geschaltet.
  • Der Druck im Ladebehälter 11 wird über ein Steuerventil 17, das vorzugsweise als Proportionalventil ausgebildet ist, eingestellt. Über den Druck im Ladebehälter 11 ist das Bremsmoment des Retarders 1 stufenlos regelbar. Das Steuerventil 17 kann dabei mit einem Steuermedium mit dem Druck pV beaufschlagt werden, welches vom Arbeitsmedium getrennt ist.
  • Ein Schnellladebehälter 12 in Form eines Druckzylinders mit einem Druckkolben ist druckleitend im Einspeisungspunkt 12.1 an den externen Arbeitsmediumkreislauf 10 angeschlossen. Der Schnellladebehälter 12 ist mit Arbeitsmedium geladen. Bei Beginn eines Bremsvorganges wird eine Seite des Druckkolbens mittels eines Steuermediums mit dem Druck pV, welcher insbesondere 5–8 bar beträgt, beaufschlagt, indem das 3/2-Wegeventil entsprechend auf Durchlass geschaltet wird. Durch Beaufschlagung des Kolbens im Schnellladebehälter 12 mit dem Steuerdruck wird der Kolben derart verschoben, dass das Arbeitsmedium aus dem Schnellladebehälter 12 herausgedrückt und in das Leitungssystem des externen Arbeitsmediumkreislaufs 10 eingespeist wird. Dadurch kann ein schnelles Auffüllen des Retarders 1 mit Arbeitsmedium gewährleistet werden.
  • Während des nachfolgenden Bremsbetriebes steigt der Druck im Einspeisungspunkt 12.1 des externen Kreislaufes 10 über den Druck an dieser Stelle während des Einschaltvorganges an, so dass der Schnellladebehälter 12 automatisch erneut gefüllt wird, weil der Ladebehälter 11 Arbeitsmedium nachführt. Somit wird der Schnellladebehälter 12 noch während des Bremsbetriebes in einen solchen Zustand gebracht, dass er für die nächste Einschaltphase beim erneuten Bremsbeginn verfügbar ist.
  • Um zu verhindern, dass zu schnell Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumkreislauf in den Schnellladebehälter 12 bei dessen Wiederbefüllung abgeführt wird, was nachteilig eine Verzögerung des Druckaufbaues im Einspeisungspunkt 12.1 bei einer gewünschten Erhöhung des Bremsmomentes oder gar einen Druckabfall zur Folge haben könnte, kann vorteilhaft in der Leitung zwischen Schnellladebehälter 12 und Einspeisungspunkt 12.1 ein Rückschlagventil 27 mit Öffnungsrichtung in Richtung des Einspeisungspunktes 12.1 vorgesehen sein, dem ein Leitungszweig mit einem Drosselelement 28 parallel geschaltet ist. Eine solche Ausführung ist in 2 dargestellt. Beim Entladen des Schnellladebehälters 12 wird dieses Rückschlagventil 27 aufgedrückt und ein großer Leitungsquerschnitt, der durch den Öffnungsquerschnitt des Rückschlagventils 27 und den Durchflussquerschnitt des Drosselelementes 28 bestimmt ist, wird zum schnellen Einspeisen des Arbeitsmediums aus dem Schnellladebehälter 12 in den Einspeisungspunkt 12.1 zur Verfügung gestellt. Beim Wiederbefüllen des Schnellladebehälters 12 hingegen ist das Rückschlagventil 27 geschlossen und der Leitungsquerschnitt, der zum Wiederbefüllen des Schnellladebehälters 12 zur Verfügung steht, wird ausschließlich durch den Strömungsquerschnitt des Drosselelementes 28 bestimmt. Ist das Drosselelement regelbar ausgeführt, so kann dieser Strömungsquerschnitt wahlweise eingestellt werden und insbesondere die Wiederbefüllungszeit des Schnellladebehälters 12 in Abhängigkeit des Druckes im Einspeisungspunkt 12.1 eingestellt werden.
  • Eine andere Ausführung gemäß 3 sieht vor, dass in der Leitung zwischen Schnellladebehälter 12 und Einspeisungspunkt 12.1 ein Rückschlagventil mit Öffnungsrichtung in Richtung des Einspeisungspunktes 12.1 vorgesehen ist, wobei im Rückschlagventil ein ständig geöffneter Mindestquerschnitt 27.1 eingebracht ist, der die Funktion des oben genannten Drosselelementes übernimmt.
  • Die Lage des Einspeisungspunktes 12.1 kann derart gewählt sein, dass das Ladevermögen des Schnellladebehälters 12 im Wesentlichen nur während des Zeitraumes der Retardereinschaltung zur Verfügung steht. Eine bevorzugte Lage ist dafür in Fließrichtung gesehen zwischen dem Retarderauslass 6 und dem Wärmetauscher 13.
  • Der dargestellte externe Arbeitsmediumkreislauf 10 umfasst weiterhin einen atmosphärisch verbundenen Behälter 18. Dieser ist auf einem geodätisch höheren Niveau gelagert als der Ladebehälter 11. Im Rotorgehäuse 1.4 ist ein Auslass 1.5 vorgesehen, durch den das im Nicht-Bremsbetrieb vom drehenden Rotor 1.1 erfasste Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum 1.7 des Retarders 1 heraustransportiert wird. Dieses Arbeitsmedium wird dem atmosphärisch verbundenen Behälter 18 über die Leitung 25 eingespeist. Von dort fliesst es schwerkraftbedingt zurück in den Ladebehälter 11. In die Leitung zwischen Behälter 18 und Ladebehälter 11 ist vorteilhaft ein Rückschlagventil 26 geschaltet, das schwerkraftbedingt öffnet und bei einem Druckanstieg im ladebehälter 11 auf einen vorgegebenen Druck schließt. Um zu verhindern, dass im Bremsbetrieb mit höherem Druck beaufschlagtes Arbeitsmedium über die Leitung 25 in den atmosphärisch verbundenen Behälter 18 gefördert wird, ist in der Leitung 25 ein Rückschlagventil 24 vorgesehen, welches im Bremsbetrieb schließt.
  • In dem hydrodynamischen Bremssystem kann jede Art von Retarder eingesetzt sein. Beispielsweise seien Primärretarder, Sekundärretarder, ölbetriebene Retarder, mit dem Arbeitsmedium der Fahrzeugkühlanlage betriebene Retarder (Wasserpumpenretarder), lagerlos ausgeführte Retarder (fliegend gelagerte Retarder) und mit (eigener) Lagerung ausgeführte Retarder genannt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Retarder
    1.1
    Rotor
    1.2
    Stator
    1.3
    Rotorachse
    1.4
    Rotorgehäuse
    1.5
    Auslass
    1.6
    Statorgehäuse
    1.7
    Arbeitsraum
    5
    Speisungsanschluss
    6
    Retarderauslass
    10
    Externer Arbeitsmediumkreislauf
    11
    Ladebehälter
    12
    Schnellladebehälter
    12.1
    Einspeisungspunkt
    13
    Wärmetauscher
    14
    Drosselorgan
    15
    Rückschlagventil
    16
    3/2-Wegeventil
    17
    Steuerventil
    18
    Atmosphärisch verbundener Behälter
    19
    Hydraulischer Abschnitt
    20
    Rückschlagventil
    21
    Drosselorgan
    22
    Leitungsstück
    23
    Speisungsleitung
    24
    Rückschlagventil
    25
    Leitung
    26
    Rückschlagventil
    27
    Rückschlagventil
    27.1
    geöffneter Mindestquerschnitt
    28
    Drosselelement

Claims (13)

  1. Hydrodynamisches Bremssystem 1.1 mit einem Retarder (1), insbesondere mit einem Sekundärretarder; 1.2 mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf (10); 1.3 der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) umfasst einen Ladebehälter (11), der zumindest mittelbar arbeitsmediumführend an einen Speisungsanschluss (5) des Retarders (1) angeschlossen ist, zum Zuführen von Arbeitsmedium aus dem Ladebehälter (11) in den Arbeitsraum (1.7) des Retarders (1); 1.4 der Ladebehälter (11) ist druckgeregelt zur stufenlosen Einstellung des Bremsmomentes des Retarders (1); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.5 es ist ein zusätzlicher Schnellladebehälter (12) vorgesehen, zum Zuführen von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum (1.7) des Retarders (1); 1.6 der Schnellladebehälter (12) ist arbeitsmediumführend an einen Speisungsanschluss des Retarders (1) und/oder an den externen Arbeitsmediumkreislauf (10) angeschlossen; 1.7 der Schnellladebehälter (12) ist frei von einer Druckregelung ausgeführt; 1.8 der Stator (1.2) und der Rotor (1.1) des Retarders (1.1) sind axial zueinander verschiebbar, so dass der Arbeitsraum (1.7) des Retarders (1) einen durch die Verschiebbarkeit bedingten zusätzlichen im Bremsbetrieb mit Arbeitsmedium aufzufüllenden Totraum aufweist; 1.9 das arbeitsmediumaufnehmende Volumen des Schnellladebehälters (12) ist gleich dem Volumen des Totraums.
  2. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 2.1 der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) umfasst einen Wärmetauscher (13) zum Abführen von Wärme aus dem Arbeitsmedium; 2.2 der Wärmetauscher (13) ist im externen Kreislauf (10) angeordnet, hinter einem an einem Retarderauslass (6) angeschlossenen Drosselorgan (14) und/oder Rückschlagventil (15); 2.3 der Schnellladebehälter (12) ist an einem Einspeisungspunkt (12.1) im externen Kreislauf (10) angeschlossen; 2.4 der Einspeisungspunkt (12.1) liegt zwischen dem Retarderauslass (6) und dem Wärmetauscher (13).
  3. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schnellladebehälter (12) ein Steuermittel, wie 3/2-Wegeventil (16) angeschlossen ist, zum Aktivieren des Schnellladebehälters (12).
  4. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellladebehälter (12) als Druckzylinder mit einem Druckkolben ausgebildet ist.
  5. Verfahren zum Steuern eines Bremssystems mit einem hydrodynamischen Retarder (1), insbesondere Sekundärretarder, umfassend die folgenden Schritte: 5.1 mittels eines externen Arbeitsmediumkreislaufes (10) mit einem Wärmetauscher (13) wird Wärme aus dem im Bremsbetrieb im Retarder (1) erwärmten Arbeitsmedium abgeführt; 5.2 mittels eines im externen Arbeitsmediumkreislauf (10) angeschlossenen Ladebehälters (11) werden Volumendifferenzen des Arbeitsmediums im externen Arbeitsmediumkreislauf (10) ausgeglichen, und mittels einer Druckregelung des Arbeitsmediumdruckes im Ladebehälter (11) wird das Bremsmoment des Retarders (1) im Bremsbetrieb gesteuert; 5.3 im Nichtbremsbetrieb wird der Retarder (1) vollständig oder bis auf eine definierte Restarbeitsmediumsmenge entleert; 5.4 beim Aktivieren des Retarders (1) – Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb – wird dem Retarder (1) und/oder dem externen Arbeitsmediumkreislauf (10) Arbeitsmedium aus einem zusätzlichen Schnellladebehälter (12) druckungeregelt zugeführt; wobei 5.5 beim Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb ein Totraumvolumen des Arbeitsraumes (1.7) mit Arbeitsmedium aufgefüllt wird, welches durch eine axiale Verschiebbarkeit des Stators (1.2) und des Rotors (1.1) des Retarders (1) bedingt ist, und 5.6 das arbeitsmediumaufnehmende Volumen des Schnellladebehälters (12) gleich dem Volumen des Totraums ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellladebehälter (12) während des nach seiner Entladung folgenden Bremsbetriebes teilweise oder vollständig wieder aufgeladen wird.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellladebehälter (12) durch ein Steuerventil, wie 3/2-Wegeventil (16) gesteuert wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Ladebehälter (11) mittels eines Steuerventiles (17), wie eines Proportionalventiles, gesteuert wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide Steuerventile (16, 17) durch ein vom Arbeitsmedium getrenntes Steuermedium gesteuert werden.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Nichtbremsbetrieb der Rotor (1.1) des Retarders (1) und der Stator (1.2) des Retarders (1) axial auseinandergeschoben werden, wie durch Abfahren des Rotors mittels einer Drehverschiebebewegung des Rotors auf einem Gewinde.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Nichtbremsbetrieb das vom Rotor (1.1) erfasste Arbeitsmedium durch einen mit definiertem Abstand radial zur Rotorachse (1.3) im Rotorgehäuse (1.4) vorgesehenen Auslass (1.5) transportiert wird und dem Ladebehälter (11) mittelbar über einen auf geodätisch höherem Niveau liegenden atmosphärisch verbundenen Behälter (18) zugeführt wird.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Nichtbremsbetrieb eine definierte Menge Arbeitsmedium dem Retarder (1) zugeführt und über den Auslass (1.5) abgeführt wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) und der am Auslass (1.5) angeschlossene hydraulische Abschnitt (19) frei von externer Energiezufuhr sind.
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