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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bekannt sind Retarder, die z. B. als Primärretarder zwischen einem hydrodynamischen Wandler und dem Hauptgetriebe in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordnet sind. Für die Steuerung hydrodynamischer Retarder werden pneumatische Systeme verwendet, welche über ein im Fahrzeug vorhandenes Druckluftsystem mit Druckluft versorgt werden.
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Bekannt ist es auch die Ansteuerung des Retarders über ein Hydrauliksystem in Kombination mit einem pneumatischen System durchzuführen. Bedingt durch die konstruktiven Gegebenheiten des Retarders kann dieser aufgrund seines relativ hohen Füllvolumens nicht alleine über ein bekanntes Hydrauliksystem angesteuert werden, da ein im Bremsbetrieb oder bei einer Bremsanforderung erforderliches Ansprechverhalten mit einer getriebeinternen Pumpe aufgrund einer Dynamik, d. h. einem Verhältnis von Füllzeit und Pumpenfärderleistung, nicht ausreichend schnell ist. Ein Zuschalten des Retarders in der erforderlichen Zeit wäre so nicht durchführbar. Aus diesem Grund wird bei einer hydraulischen Ansteuerung des hydrodynamischen Retarders ein Druckspeicher angekoppelt, der über ein zusätzliches Pneumatiksystem angesteuert wird.
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Aus der
DE 198 33 891 A1 ist ein hydrodynamischer Retarder für ein Kraftfahrzeug bekannt, der einer Rotor und einen Stator in einem Gehäuse aufweist, das mit einem Ölkreislauf verbunden ist. Der Ölkreislauf weist einen Speicher, eine Pumpe, ein Umschaltventil und eine Steueranordnung auf. Ein Regelventil fördert den Inhalt des Speichers bei dessen Beaufschlagung mit Druckluft in den Retarder und steuert neben der Entleerung des Speichers auch dessen Befüllung.
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Schließlich ist aus der
DE 16 55 368 A ein gattungsbildendes Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines hydrodynamischen Retarders bekannt, der einen zwischen einem Rotor und einem Stator ausgebildeten Retarderraum aufweist. Das Hydrauliksystem ist mit einem Kolben mit einem ersten und einem zweiten Kolbenraum ausgebildet, wobei der erste Kolbenraum über ein Wie derbefüllventil mit dem Retarderraum verbunden ist. Zusätzlich zu diesen dem gattungsbildenden Hydrauliksystem zugehörigen Merkmalen ist der Kolben in der
DE 16 55 368 A Teil eines Ladezylinders, der mit einem Einsteuerventil in Verbindung steht. Das Wiederbefüllventil kann in einer ersten Schaltstellung den Retarderraum gegen den Ladezylinder absperren, in einer zweiten Schaltstellung den Retarderraum zu dessen Entleerung mit dem Ladezylinder in Verbindung bringen und in einer dritten Schaltstellung den Retarderraum zu dessen Befüllung mit dem Ladezylinder in Verbindung bringen. Bei der Betätigung des Einsteuerventils wird ein Mehrwegeventil mitbetätigt, das über einen Hydraulikzylinder den Kolben im Ladezylinder verstellt.
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Bei einer allein hydraulischen Ansteuerung des Retarders ist bei den aus der Praxis bekannten Ausführungsformen eine Erhöhung der Pumpförderleistung erforderlich, was nachteilhafterweise zu einer Reduktion des Gesamtwirkungsgrads führt. Insbesondere muss zur Erhöhung der Pumpenförderleistung eine Pumpe größer dimensioniert werden, was zu einem höheren Gesamtgewicht des Getriebes führt und auch wesentlich mehr Bauraum erfordert.
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Andererseits erfordert eine pneumatisch unterstützte hydraulische Ansteuerung nachteilhafterweise einen zusätzlichen Druckspeicher und einen Luftanschluss zu einem Druckluftsystem des Fahrzeugs. Dies zieht einen erheblichen konstruktiven Aufwand nach sich, der sich in den Systemkosten niederschlägt. Darüber hinaus ergibt sich bei einer pneumatisch unterstützten hydraulischen Ansteuerung ein unterschiedliches dynamisches Verhalten in Abhängigkeit eines Füllgrades des hydraulischen Druckspeichers, wodurch Steuerung und Regelung zusätzlich erschwert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstiges und zuverlässiges Hydrauliksystem zum Schnellbefüllen eines hydrodynamischen Retarders mit kurzer und reproduzierbarer Wiederansprechzeit zu schaffen.
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Die Lösung erfolgt mit einem Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Gemäß der Erfindung weist ein Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines hydrodynamischen Retarders einen zwischen einem Rotor und einem Stator ausgebildeten Retarderraum auf, dessen Befüllungszeit in Abhängigkeit einer mit dem Retarderraum in Verbindung stehenden hydraulischen Übersetzung variierbar ist. Die hydraulische Übersetzung ist mit einem Kolben mit einem ersten und einem zweiten Kolbenraum ausgebildet, wobei der erste Kolbenraum als hydraulischer Speicher mit dem Retarderraum verbunden ist. Ein zugehöriges Wiederbefüllventil dient dazu, den Kolben in Abhängigkeit vom Druck im Retarder zu steuern. Vorteilhaft ergibt sich mit dem Hydrauliksystem gemäß der Erfindung, dass der hydraulische Speicher gefüllt werden kann während des Betriebs des Retarders, wobei durch die gewählten hydraulischen Schaltungen keine zusätzlichen Ventile erforderlich werden und die Wiederansprechzeit des Retarders im Wesentlichen gleich der Erstansprechzeit ist. Vorteilhaft ergibt sich mit dem Hydrauliksystem gemäß der Erfindung auch, dass sich die Ansteuerung nicht auf die Auslegung von Hauptdrucks und/oder Pumpenförderung auswirkt, wohingegen bei einem Hydrauliksystem zum Ansteuern, Regeln und Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mit zwischen einem Rotor und einem Stator ausgebildeten Retarderraum zur Schnellbefüllung des Retarders ein elektropneumatisch betätigter Öl-/Luftspeicher verwendet wird, der zur Ansteuerung externe Verkabelung zur Strom- bzw. Druckluftzufuhr und ein elektropneumatisches Ventil benötigt, wodurch das System teuer und störanfällig wird. Dieses elektropneumatische Ventil wird bei Retarderbetätigung eingeschaltet und muss bis zum Ausschalten betätigt bleiben, da sonst der Druck im Retarderraum zusammenbrechen könnte, so dass nach der Abschaltung des Retarders erst der Füllprozess des Speichers wieder beginnen kann, wodurch schlechte Wiederansprechzeiten des Retarders bedingt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich ein Wiederbefüllventil zwischen einem ersten Kolbenraum und einem Retarderraum. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen zweiten Kolbenraum mit einem Hauptdruck zu beaufschlagen. Während des Retarderbetriebs kann der Speicher direkt durch den Hauptdruck wieder befüllt werden. Der Speicher ist somit vom Retarder getrennt, wodurch jegliche Wechselwirkungen mit dem Retarder vermieden werden können. Das für die Regelung des Retarders verwendete Retarder-Regel-Ventil kann gezielt auf die geringeren Durchflüsse ausgelegt und somit eine bessere Auflösung bzw. eine genauere Regelungsmöglichkeit erreicht werden, da der Retarder über des Wiederbefüllventil befüllt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Vereinfachung der hydraulischen Steuerung das Wiederbefüllventil zwischen den zweiten Kolbenraum und den Retarderraum geschaltet. Die Dichtungen müssen dann am hydraulischen Speicher nicht gegen den druckfreien Rücklauf zum Ölsumpf abdichten, da am Speicher nicht ständig ein Hauptdruck ansteht. Der Speicher wird im Fahrbetrieb durch den Schmierdruck befüllt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wiederbefüllventil zwischen den zweiten Kolbenraum und den Retarderraum als Regelventil ausgeführt, so dass der zweite Kolbenraum befüllt bleibt, was zu einer kürze ran Reaktionszeit des Speichers und somit zu einem schnelleren Ansprechen des Retarders fährt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mit einem Wiederbefüllventil zwischen dem zweiten Kolbenraum und dem Retarderraum der hydraulische Speicher mit dem Kühlerkreislauf verbunden und so durch den Schmierdruck die Wiederbefüllung des hydraulischen Speichers bei ausgeschaltetem Retarder sichergestellt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Hydrauliksystems gemäß der Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild eines weiteren Hydrauliksystems gemäß der Erfindung und
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3 ein Blockschaltbild eines weiteren Hydrauliksystems gemäß der Erfindung.
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Fig. 1:
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Ein Hydrauliksystem 1 zum Ansteuern und Regeln eines hydrodynamischen Retarders 2 weist eine Pumpe 3 zur Bereitstellung eines Hauptdrucks 2. Priorität, ein Retarder-Regel-Ventil 4 und ein Ölreservoir 5 auf. Eine Leitung 6 ist an einen Kreislauf 7 mit Kühler 8 angeschlossen, der einen Rotor 9 mit einem Stator 10 eines Retarderraums 11 verbindet. Das Retarder-Regel-Ventil 4 ist von einer Feder 12 und einer Druckleitung 13 mit einem Druck P_Ret_Vorsteuer geregelt.
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Von Kreislauf 7 zweigt eine Steuerleitung 14 ab zu einem Wiederbefüllventil 15. Ein Kolben 16 mit einem ersten größeren Kolbenraum 17 ist über eine Verbindungsleitung 18 an das Wiederbefüllventil 15 angeschlossen. Ein zweiter Kolbenraum 19 wird von einer Pumpe 20 mit Druck beaufschlagt. Die ersten und zweiten Kolbenräume sind abgedichtet (nicht dargestellt) gegen eine Rücklaufleitung 21 zum Ölreservoir 5. Das Wiederbefüllventil 15 ist von einer Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und der Druckleitung 13 mit einem Druck P_Ret_Vorsteuer beaufschlagt. Eine Druckquelle 23 schließt über eine Blende 24 an das Wiederbefüllventil 15 an.
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Verfahren zum Betrieb des Hydrauliksystems 1:
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Der Retarderraum 11 des hydrodynamischen Retarders 2 wird über einen nicht dargestellten Speicher gefüllt. Ist der Retarder 2 nicht betätigt, wird das Wiederbefüllventil 15 von der Feder 22 in der gezeigten Stellung gehalten, in dem Druckquelle 23 über Verbindungsleitung 18 mit dem ersten größeren Kolbenraum 17 von Kolben 16 verbunden ist.
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Im Betrieb wird zum Wiederbefüllen des Retarderraums 11 des Retarders 2 das Wiederbefüllventil 15 auf geschaltet, so dass der vom zweiten Kolbenraum 19 mit Druck aus der Pumpe 20 beaufschlagte Kolben 16 aus dem ersten größeren Kolbenraum 17 über die Verbindungsleitung 18 einen hohen Volumenstrom über Kreislauf 7 in den Retarderraum 11 fördert. Ist im Retarderraum 11 ausreichend Druck aufgebaut, wird mit diesem Druck des Retarders 2 über Steuerleitung 14 das geöffnete Wiederbefüllventil 15 wieder in die gezeigte Stellung geschaltet, so dass der erste größere Kolbenraum 17 von der Druckquelle 23 über das Wiederbefüllventil 15 wieder gefüllt wird.
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Fig. 2:
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Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 bezeichnet. Ein weiteres Hydrauliksystem 1 zum Ansteuern und Regeln des hydrodynamischen Retarders 2 weist die Pumpe 3 zur Bereitstellung eines Drucks 2. Priorität, das Retarder-Regel-Ventil 4 und Ölreservoir 5 auf. Die Leitung 6 ist an Kreislauf 7 mit Kühler 8 angeschlossen, der den Rotor 9 mit dem Stator 10 des Retarderraums 11 verbindet. Das Retarder-Regel-Ventil 4 ist von der Feder 12 und der Druckleitung 13 mit dem Druck P_Ret_Vorsteuer geregelt.
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Von Kreislauf 7 zweigt über eine Blende 25 die Steuerleitung 14 ab zur Steuerung des Wiederbefüllventils 15 mit dem Druck im Retarderraum 11. Kolben 16 ist mit dem ersten größeren Kolbenraum 17 über die Verbindungsleitung 18 an den Kreislauf 7 angeschlossen. Der zweite Kolbenraum 19 wird in Abhängigkeit von der Stellung des Wiederbefüllventils 15 von der Pumpe 23 mit Druck beaufschlagt. Das Wiederbefüllventil 15 ist von der Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und der Druckleitung 13 mit dem Druck P_Ret_Vorsteuer geregelt. Die Pumpe 23 und Rücklaufleitung 21 zum Ölreservoir 5 schließen sich an das Wiederbefüllventil 15 an.
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Verfahren zum Betrieb des weiteren Hydrauliksystems 1:
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Beim Einschalten wird zum Wiederbefüllen des Retarderraums 11 des Retarders 2 das Wiederbefüllventil 15 durch den Vorsteuerdruck auf geschaltet, so dass der zweite Kolbenraum 19 mit Druck aus der Pumpe 23 beaufschlagt wird und Kolben 16 aus dem ersten größeren Kolbenraum 17 über die Verbindungsleitung 18 einen übersetzungsabhängigen Volumenstrom über Kreislauf 7 in den Retarderraum 11 fördert. Ist im Retarderraum 11 ausreichend Druck aufgebaut, wird mit dem von der Blende 25 geminderten Druck des Retarders 2 über Steuerleitung 14 das geöffnete Wiederbefüllventil 15 wieder zu geschaltet, so dass der erste größere Kolbenraum 17 von der Pumpe 3 über Kreislauf 7 und Verbindungsleitung 18 wieder gefüllt wird. Bei diesem Nachregelvorgang fällt der Druck im Retarderraum 11 des Retarders 2 wieder ab, steuert das Wiederbefüllventil 15 sofort wieder auf und füllt den Retarderraum 11 auf den ausreichenden Druck aus dem ersten größeren Kolbenraum 17. Ist der Retarder 2 aus, erfolgt die Befüllung über den Kreislauf 7 durch einen Schmierdruck.
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Fig. 3:
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Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 oder 2 bezeichnet. Ein weiteres Hydrauliksystem 1 zum Ansteuern und Regeln des hydrodynamischen Retarders 2 entspricht weitgehend dem anhand 1 beschriebenen Hydrauliksystem 1. Im zweiten Kolbenraum 19 befindet sich zusätzlich eine Feder 26, die den Kolben 16 gegen den Druck im ersten Kolbenraum 17 abstützt. Der Druck im zweiten Kolbenraum 19 wird über eine Steuerleitung 27 mit der Feder 22, dem Druck in der Steuerleitung 14 und der Druckleitung 13 mit dem Druck P_Ret_Vorsteuer zur Regelung des Wiederbefüllventils 15 herangezogen, so daß während der Rücklaufphase des Kolbens 16 ein Regelprozess stattfinden kann und beim Erreichen der Endlage das Wiederbefüllventil 15 sicher in die Endlage „Speicher voll” geschaltet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem 1
- 2
- hydrodynamischer Retarder
- 3
- Pumpe
- 4
- Retarder-Regel-Ventil
- 5
- Ölreservoir
- 6
- Leitung
- 7
- Kreislauf
- 8
- Kühler
- 9
- Rotor
- 10
- Stator
- 11
- Retarderraum 11
- 12
- Feder
- 13
- Druckleitung
- 14
- Steuerleitung
- 15
- Wiederbefüllventil
- 16
- Kolben
- 17
- erster Kolbenraum
- 18
- Verbindungsleitung
- 19
- zweiter Kolbenraum
- 20
- Pumpe
- 21
- Rücklaufleitung
- 22
- Feder
- 23
- Pumpe
- 24
- Blende
- 25
- Blende
- 26
- Feder
- 27
- Steuerleitung