DE19827604A1 - Hydrodynamischer Retarder für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Der hydrodynamische Retarder für ein Kraftfahrzeug weist einen auf einer Welle angeordneten Rotor auf, der mit der Abtriebswelle eines Getriebes gekoppelt ist sowie einen Stator aufweist, wobei Rotor und Stator in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Ölkreislauf verbunden ist, der einen Speicher, eine Pumpe und einen Steuerblock; das Gehäuse mit dem Rotor und dem Stator ist unmittelbar neben dem Getriebe angeordnet und der Speicher ist unmittelbar neben dem Gehäuse mit dem Rotor und dem Speicher angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen einem Getrie­ be nachgeschalteten hydrodynamischen Retarder für ein Kraftfahrzeug, der einen auf einer Welle angeordneten Rotor aufweist, der mit der Abtriebswelle des Getriebes gekoppelt ist und der einen Stator aufweist, wobei der Rotor und der Stator in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Öl­ kreislauf verbunden ist, der einen Speicher, eine Pumpe, ein Umschaltventil und eine Steueranordnung aufweist.

Ein Kraftfahrzeug mit einem hydrodynamischen Retarder ist aus der DE A 41 08 658 bekannt. Der dort beschriebene hydrodynamische Retarder wird im Nebenabtrieb von einer Abtriebswelle eines Zahnräderwechselgetriebes über einen Stirnabtrieb angetrieben, wobei die Abtriebswelle im Ge­ triebegehäuse gelagert ist. Eine aus Rotor und Stator be­ stehende Einheit des hydrodynamischen Retarders ist in ei­ nem Retardergehäuse angeordnet. Zur Erzielung eines ausrei­ chenden Bremsmoments des Retarders muss eine möglichst gro­ sse Übersetzung der Stirnradstufe ins Schnelle und mög­ lichst grosse Durchmesser von Rotor und Stator der Retar­ dereinheit eingehalten werden.

Derartige hydrodynamische Retarder werden neben der Betriebsbremse in Nutzkraftfahrzeugen aus Kosten- und Si­ cherheitsgründen zunehmend als verschleissfreie und für Dauerbremsungen geeignete Aggregate eingesetzt. Mit Hilfe des Rotors und des Stators wird dabei auf hydraulischem Weg ein Bremsmoment erzeugt.

Im Zuge der Weiterentwicklung und der vereinfachten Zusammenarbeit von Kraftfahrzeugkomponenten, z. B. durch gemeinsame elektronische Kfz-Steuergeräte, ist es wün­ schenswert, für Nutzkraftfahrzeuge eine Bremsanlage zu ent­ wickeln, die nur dann die verschleissbehaftete Betriebs­ bremse einsetzt, wenn dies unbedingt erforderlich ist. Ein grosser Teil der Bremsvorgänge soll allein durch den Retar­ der oder zumindest mit dessen Unterstützung durchgeführt werden. Dies führt zu verringerten Fahrzeugbetriebskosten und zu einer erhöhten Verfügbarkeit, da die verschleissbe­ hafteten Bremsbeläge der herkömmlichen Reibungsbremse weni­ ger häufig ausgewechselt werden müssen. Obendrein führt die geringere thermische Belastung der Betriebsbremse bei Ein­ satz eines Retarders zu einer erhöhten Fahrzeugbetriebssi­ cherheit.

Herkömmliche hydrodynamische Retarder, wie sie von der Anmelderin beispielsweise unter der Bezeichnung ZF-Intarder angeboten werden, sind als Dauerbremseinrichtung z. B. für langgezogene Bergabfahrten ausgelegt, bei der nicht mit kurzfristig aufeinanderfolgenden Bremsungen zu rechnen ist, so dass auch nur ein geringer Wert auf das Ansprech- und Wiederansprechverhalten dieser Retarder gelegt wurde.

Der wünschenswerte Einsatz als Ergänzungseinrichtung zur Betriebsbremse macht es jedoch erforderlich, die An­ sprechzeit erheblich zu verkürzen und zwar in der Grössen­ ordnung von weniger als eine Sekunde. Ebenso muss bei kurz­ fristig wiederholten Bremsungen, wie sie im normalen Fahr­ betrieb bei Betätigung der Betriebsbremse auftreten, eine gleichbleibend kurze Ansprechzeit gewährleistet werden.

Ferner ist auch bei der Zusammenarbeit von Retarder und herkömmlicher Betriebsbremse die Funktion des ABS- Systems zu berücksichtigen. Bei dieser hochdynamischen fahrsicherheitsrelevanten Einrichtung ist die Darstellung der Funktion der Bremseinrichtung mit den kürzesten Reakti­ onszeiten und der besten Regelungsfähigkeit vorbehalten. Die konventionelle Betriebsbremse ist dabei der Hydrodyna­ mik des Retarders überlegen. Um aber eine Störung des ABS- Systems durch das Retardersystem zu vermeiden, muss letzte­ res bei Aktivierung der ABS-Steuerung schnellstmöglich ab­ schaltbar sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen hydrodynamischen Retarder vorzuschlagen, bei dem Befüllung und Entleerung des Retarderkreislaufes bei kürzestmöglicher Ansprechzeit immer gleich schnell erfolgen und bei dem bei Aktivierung des ABS-Systems eine schnelle Entleerung des Retarderkreislaufs zum Abbau der zu diesem Zeitpunkt anlie­ genden Bremsmomentes gewährleistet ist.

Ausgehend von einem Retarder der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merk­ malen.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Retardersystemen, bei denen die Baugruppen Gehäuse mit dem Rotor und dem Sta­ tor und Speicher räumlich sehr weit voneinander angeordnet sind, wird also im Hinblick auf kürzest mögliche Befüll- und Entleerzeiten vorgeschlagen, die beiden Baugruppen un­ mittelbar nebeneinander anzuordnen und das Gehäuse mit dem Rotor und dem Stator unmittelbar neben dem Getriebe anzu­ ordnen, so dass der Vorteil erzielt wird, dass lange Strö­ mungswege und damit hohe Strömungswiderstände vermieden werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch die erfindungsgemässe Anordnung dargestellt ist; es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Retardersys­ tems,

Fig. 2 schematisch die bisherige räumliche Anordnung von Getriebe, Gehäuse und Speicher und

Fig. 3 eine erfindungsgemässe Anordnung von Gehäuse und Speicher neben dem Getriebe.

Ganz allgemein kann ein Retarderkreislauf als ein Be­ hälter aufgefasst werden, in dem ein Rührwerk mechanische Energie über Reibungseffekte in thermische Energie umsetzt. Zu diesem Zweck zirkuliert im Ölkreislauf eine bestimmte Menge Öl zwischen Rotor und Stator zur hydraulischen Bremsmomenterzeugung, d. h. zur Umsetzung der mechanischen Energie in Strömungsenergie und thermische Energie, wobei die dabei auftretende Wärme in einem Kühler zur Abführung an den Kühlkreislauf des Fahrzeugs entzogen wird. Neben der Energiewandlung kann der Rotor auch als Pumpe zur Ölversor­ gung im Kreislauf verwendet werden.

Die Einstellung des Bremsmomentes eines Retarders ist üblicherweise in mehreren Stufen möglich. Jeder Bremsstufe ist dabei ein entsprechender Innendruck des Retarderkreis­ laufs zugeordnet, der in der Grössenordnung zwischen 1 und 10 bar liegt. Über ein Steuerventil wird ein der Bremsstufe entsprechender Steuerdruck an ein Regelventil weitergelei­ tet. Dieses regelt einerseits die Abführung und anderer­ seits die Zuführung von Getriebeöl aus dem Getriebesumpf aus bzw. in den Retarderkreislauf entsprechend dem momenta­ nen Innendruck des Kreislaufs. Reguliert wird der Innen­ druck des Retarderkreislaufs über die Ölmenge im Kreislauf.

Zwischen den Bremsphasen, wobei der Retarder als Ge­ triebeölkühler dient, sind Rotor und Stator des Retarders durch eine entsprechende Ansteuerung eines Umschaltventils vom Kühlkreislauf getrennt und mit dem Getriebssumpf ver­ bunden.

Nach Umschaltung des Umschaltventils in den Bremsbe­ trieb befindet sich eine definierte Menge Luft im Retarder­ kreislauf. Diese erlaubt durch ihre Kompressibilität im Bremsbetrieb in einem weit gespreizten Bereich die Ansteue­ rung eines definierten Innendruckes durch entsprechende Regelung der Ölmenge im Ölkreislauf.

Die Befüllung des leeren Gehäuses mit dem Rotor und dem Stator erfolgt über eine Retarderpumpe, die mit einer Standardübersetzung über die Getriebeabtriebswelle gekop­ pelt ist. Neben der Befüllfunktion hat die Retarderpumpe die Aufgabe, einen maximalen Leckagestrom zu kompensieren. Wenn das Fördervolumen der Pumpe zu gering ist, um den Re­ tarderkreislauf bei Bremsmomentanforderungen ausreichend schnell zu befüllen, ist die Installation eines zusätzli­ chen Speichers notwendig, der seinen Inhalt über eine Druckluftbetätigung in den Retarderkreislauf überführt. Bei anliegender Druckluft während der gesamten Bremsphase am Speicher wird ein Zurückströmen von Öl in den Speicher ver­ hindert.

Das Druckniveau des Kühlkreislaufs wird durch ein Ven­ til mit einem Schaltwert von z. B. 1,5 bar vor dem Ausgang in den Getriebssumpf bestimmt. Läuft während des Kühlbe­ triebs, d. h. bei ausgeschaltetem Retarder, die Retarder­ pumpe mit, so stellt dies einen Schleppverlust für den Fahrzeugantrieb dar, so dass die Wahl des Innendrucks über dieses Ventil einen Kompromiss zwischen Speicherbefüllge­ schwindigkeit und Schleppverlusten des Retarders bedeutet.

Fig. 1 zeigt nun die Komponenten einer unter der Be­ zeichnung Intarder von der Anmelderin angebotenen Dauer­ bremsanlage und deren Verbindungen untereinander. Die Ein­ stellung des Bremsmomentes ist dabei in mehreren Stufen möglich, wobei jeder Bremsstufe ein entsprechender Innen­ druck des Retarderkreislaufs zugeordnet ist und über das Steuerventil an das Regelventil weitergeleitet wird. Das Regelventil steuert die Abführung bzw. Zuführung von Öl aus dem Getriebesumpf in den Retarderkreislauf, wobei zwischen den Bremsphasen der Rotor/Statorblock des Retarders durch Ansteuerung des Umschaltventils vom Kühlkreislauf getrennt wird; die Befüllung des leeren Rotor/Statorbereichs erfolgt über die Intarderpumpe (= Retarderpumpe), die an die Ge­ triebeabtriebswelle gekoppelt ist. Bei geringem Fördervolu­ men der Intarderpumpe erfolgt die Befüllung des Retarder­ kreislaufs bei Bremsmomentanforderung durch den zusätzlich vorgesehenen Speicher, der seinen Inhalt über eine Druck­ luftbetätigung in den Retarderkreislauf entleert. Die Druckluft liegt während der gesamten Bremsphase am Speicher an und verhindert das Zurückströmen von Öl in den Speicher.

Bei diesem bekannten Retardersystem wird der pneumati­ sche Speicherbetätigungsdruck von beispielsweise 9 bar zum Auspressen des Ölvorrates erst auf Umgebungsdruck abgebaut, wenn der Speicher befüllt werden soll und die Retarderpumpe hierfür Drucköl liefert. Aufgrund der Kompressibilität der Druckluft und der begrenzten Ausströmöffnung wird der Luft­ druck im Inneren des Speichers nur langsam abgebaut. Das heisst, dass Drucköl erst einströmen kann, wenn der Innen­ druck unter den Druck der Ölversorgungsleitung (üblicherweise ca. 1,5 bar) abgefallen ist.

Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung eines herkömm­ lichen Retardersystems mit dem Getriebe, dem Gehäuse, in dem der Rotor und der Stator angeordnet sind, dem Steuer­ block, dem Wärmetauscher und dem Speicher.

Fig. 3 zeigt dass dem Getriebe weiterhin das Gehäuse mit dem Rotor und dem Stator unmittelbar zugeordnet ist und dass dem Gehäuse mit dem Rotor und dem Stator unmittelbar der Speicher zugeordnet ist. Räumlich gesehen ist dem Spei­ cher dann der Steuerblock und der Wärmetauscher nachgeord­ net.

Claims (1)

1. Hydrodynamischer Retarder für ein Kraftfahrzeug, der einen auf einer Welle angeordneten Rotor aufweist, der mit der Abtriebswelle eines Getriebes gekoppelt ist und der einen Stator aufweist, wobei Rotor und Stator in einem Ge­ häuse angeordnet sind, das mit einem Ölkreislauf verbunden ist, der einen Speicher, eine Pumpe und einen Steuerblock aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit dem Rotor und dem Stator unmittelbar neben dem Getriebe ange­ ordnet ist und dass der Speicher unmittelbar neben dem Ge­ häuse mit dem Rotor und dem Stator angeordnet ist.