DE10053084C1 - Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug - Google Patents
Antriebs- und Bremsanlage für ein FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einem Antriebsmotor (24), einem Gangwechselgetriebe (1), einer Strömungsbremse (7) sowie mindestens einem Endabtrieb (11), dem eine mechanische Bremse (13) zugeordnet ist, wobei der Antriebsmotor (24) trieblich mit einer Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) verbunden ist und eine Abtriebswelle (6) des Gangswechselgetriebes (1) auf den oder die Endabtriebe (11) treibt. DOLLAR A Um mit der einzigen Strömungsbremse (7), sowohl die Bremscharakteristik eines primärseitig als auch die Bremscharakteristik eines sekundärseitig angeordneten Retarders erzeugen zu können, läßt sich die Strömungsbremse (7) wahlweise an der Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) als Primär-Retarder oder an der Abtriebswelle (6) des Gangwechselgetriebes (1) als Sekundär-Retarder betreiben, indem sie durch Kupplungen (16, 17) mit der entsprechenden Welle verbunden wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb einer
Antriebs- und Bremsanlage gemäß Patentanspruch 9.
Es ist allgemein bekannt zum Abbremsen von Nutzfahrzeugen hydrodynamische
Bremsen (Strömungsbremsen), sogenannte Retarder einzusetzen. Neben diesen
nach mechanischem Prinzip - mit Hilfe von Hilfsmedien (z. B. Öl) - wirkenden Re
tardern können Retarder die Bewegungsenergie von Fahrzeugen auch nach elekt
rischem Prinzip in Wärme umwandeln.
In der Grundbauform besteht ein Retarder aus zwei Hauptgliedern, einem mit der
abzubremsenden Welle verbundenen Rotor sowie einem meist gegen ein Gehäu
se abgestützten Stator. Durch einen Retarder kann die Bremsenergie verschleiß
frei in Wärme umgewandelt werden, die aufgenommene Bremsleistung ist jedoch
von der Drehzahl der Rotorwelle abhängig.
Bei einer primärseitigen Anordnung eines Retarders, d. h. der Verbindung seiner
Rotorwelle direkt mit der Getriebeeingangswelle liegt das Schaltgetriebe im
Kraftfluß zwischen dem Retarder und der abzubremsenden Welle. Die Bremsleis
tung am Abtrieb ist dadurch von der Motordrehzahl abhängig, welche durch ent
sprechende Gangwahl beeinflußt werden kann. Beim Einsatz eines Primär-
Retarders sind Langsamfahrten am Hang möglich, ohne weitere verschleißbehaf
tete Reibungsbremsen zuschalten zu müssen. Zum Abbremsen von Fahrzeugen
aus hohen Geschwindigkeiten reicht die Bremsleistung eines Primär-Retarders je
doch nicht aus, so daß eine zusätzliche Bremse eingesetzt werden muß. Mit ab
nehmender Fahrgeschwindigkeit und damit verbundenen Schaltvorgängen in klei
nere Gänge nimmt die Wirksamkeit des Primär-Retarders zu. Da das Bremsmo
ment jedoch durch das Schaltgetriebe geführt wird, steht das Getriebe ständig
unter Last und bei jedem Schaltvorgang übt der Primär-Retarder aufgrund der Ü
bersetzungsstufe einen Bremsstoß auf das Fahrzeug aus.
Weiterhin sind auch Anordnungen allgemein bekannt, die einen Retarder am Aus
gang des Getriebes vorsehen. In solchen Systemen wird der Retarder als Sekun
där-Retarder bezeichnet. Dabei ist das Bremsmoment bzw. die Bremsleistung von
der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Die am Schaltgetriebe einge
legte Übersetzung übt dabei keinen Einfluß aus. Bei schneller Fahrt und der damit
verbundenen hohen Drehzahl an der Abtriebswelle, die den Rotor antreibt, wirkt
am Sekundär-Retarder ein großes Bremsmoment bzw. eine hohe Bremsleistung
zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit. Mit abnehmender Geschwindigkeit fällt
die verschleißfreie Bremsleistung jedoch stark ab, so daß zusätzliche verschleiß
behaftete Bremsen zugeschaltet werden müssen. Bei langsamen Gefällefahrten
muß die notwendige Bremsleistung vollständig von einer anderen Bremse aufge
bracht werden, da die Drehzahl am Getriebeausgang zu niedrig ist, um mit dem
Sekundär-Retarder ausreichende Bremsverzögerungen zu ermöglichen.
Der Einsatz eines Primär-Retarders zusammen mit einem Sekundär-Retarder er
fordert höhere Investitionen und führt aufgrund der - auch an leer laufenden Re
tardern auftretenden - Strömungsverluste zu einer Herabsetzung des Gesamtwir
kungsgrades des Antriebes. Bei Antriebsanlagen, die in einem beschränktem Bau
raum einzubauen sind, ist es nicht möglich einen zweiten Retarder unterzubrin
gen, so daß entweder ein Primär- oder ein Sekundär-Retarder vorgesehen wird.
Aus der DE 197 51 776 ist eine Strömungsbremse mit zwei Rotoren bekannt, wo
bei der eine Rotor von der Getriebe-Eingangswelle und der andere Rotor gegen
läufig dazu von der Getriebe-Abtriebswelle angetrieben wird.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung eine Antriebs- und Bremsan
lage mit einer Strömungsbremse zu schaffen, die sowohl die Bremscharakteristik
eines primärseitig als auch die Bremscharakteristik eines sekundärseitig angeord
neten Retarders aufweist sowie ein Verfahren zum verschleißfreien Abbremsen
eines Fahrzeugs bis fast zum Stillstand bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der
Patentansprüche 1 und 9 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Antriebs- und Bremsanlage ermöglicht es in besonders
wirtschaftlicher Weise eine einzige Strömungsbremse sowohl als Primär- als auch
als Sekundär-Retarder zu betreiben.
Mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Antriebs- und Bremsanlage läßt sich ein
Fahrzeug bei Einsatz nur eines Retarders in besonders günstiger Weise sowohl
aus hoher Fahrgeschwindigkeit verschleißfrei bis fast zum Stillstand Abbremsen
(Stoppbremsungen), als auch bei niedrigen Geschwindigkeiten während Gefälle
fahrten dauerhaft verzögern, ohne eine mechanische Reibungsbremse zuzu
schalten.
Durch die Umschalt-Möglichkeit von Sekundär- auf Primär-Retarder, können die
Größe der Strömungsbremse sowie deren Kühlanlage auf ein Minimum optimiert
werden, wodurch sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten redu
ziert werden.
Bei Nutzung der Strömungsbremse als Primär-Retarder kann das Bremsmoment
durch Herunterschalten in verschiedene Gangstufen gezielt an die äußeren Erfor
dernisse angepaßt werden.
Durch die erfindungsgemäßen Kupplungen läßt sich der Retarder nahezu völlig
Abschalten, so daß durch nicht aktivierte Retarder nur sehr geringe Ventilations
verluste verursacht werden. Dies wirkt in jeder Gangstufe des Schaltgetriebes
günstig auf die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Antriebsanlage, so daß
daraus eine weitere Senkung der Betriebskosten resultiert.
Durch den verbesserten Wirkungsgrad können mit einem solchen Fahrzeug auch
bessere Fahrleistungen erzielt werden.
Durch eine erfindungsgemäße Antriebs- und Bremsanlage wird der Verschleiß an
der mechanischen Reibungsbremse auf ein absolutes Minimum reduziert wodurch
sich deren Standzeit in besonders vorteilhafter Weise wesentlich verlängert. Da
durch wird der Abrieb an den Reibungspartnern deutlich verringert was sich bei -
im Getriebeöl laufenden - sogenannten nassen Bremsen, besonders günstig auf
die Ölwechselintervalle auswirkt, da es in geringerem Maße durch Verschmutzung
belastet wird. Bei trockenen mechanischen Bremsen verschmutzt der Fahrzeugin
nenraum weniger, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Einsatzbedingungen für
Fahrer und Bedienpersonal verbessern. Weiterhin kann der Bauraum und das
Gewicht der Reibungsbremse vorteilhaft reduziert werden.
Mit dem vorteilhaften Verfahren läßt sich ein Fahrzeug völlig verschleißfrei bis na
hezu zum Stillstand abbremsen. Dies ist möglich indem bei Abfall des Bremsmo
ments des Sekundär-Retarders einfach zum Primär-Retarder umgeschaltet wer
den kann, wodurch für den weiteren Bremsvorgang die Bremscharakteristik eines
Primär-Retarders genutzt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbin
dung mit der Beschreibung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Eine bei
spielhafte Ausführung der Erfindung ist schematisch mit entsprechender Symbolik
als Blockschaltbild dargestellt. Die Figur verdeutlicht den Kraftfluß und den Wir
kungszusammenhang zwischen den einzelnen Bauteilen bzw. Baugruppen und
verzichtet dabei auf einen einheitlichen Zeichnungsmaßstab, so daß die gezeich
neten Größenverhältnisse nicht durchgängig mit der Realität übereinstimmen.
Die Antriebsleistung wird vorzugsweise durch einen Verbrennungsmotor (24) über
einen Schwingungsdämpfer (23), eine Kupplung (22) sowie eine Antriebsverbin
dung (21) auf einen Drehmomentwandler (19) übertragen. Je nach Anordnung des
Motors (24) kann die Antriebsverbindung (21) beispielsweise ein Stirnräderzug,
ein Kettentrieb oder ein Kegelradgetriebe sein.
Als Antrieb können beispielsweise auch Gasturbinen oder Elektromotoren einge
setzt werden.
Der Drehmomentwandler (19) ist bevorzugt eine Standardausführung mit Pum
penrad (20), Turbinenrad (3) sowie einem - vorzugsweise in einer Richtung dreh
bar in einem Freilauf (5) gelagerten - Leitrad (4), der das Antriebsmoment über
die Reaktionskräfte der Ölströmung auf das Turbinenrad (3) übertragen kann, wel
ches mit der Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) verbunden ist. E
benso kann jedoch das Pumpenrad (20) durch die Überbrückungskupplung (18)
fest mit dem Turbinenrad (3) gekoppelt werden, so daß das Antriebsdrehmoment
ohne Nutzung der hydrodynamischen Kräfte auf die Eingangswelle (2) übertragen
wird. Es können selbstverständlich auch Drehmomentwandler (19) anderer Bau
art, beispielsweise solche mit gehäusefestem oder freidrehbarem Leitrad (4) ein
gesetzt werden.
Da der Drehmomentwandler (19) bekanntermaßen ein rotationssymmetrisches
Bauteil ist, wurde in der Zeichnung nur die obere Hälfte dargestellt.
Das Gangwechselgetriebe (1) ermöglicht das Schalten mehrerer Gänge, um mit
dem begrenzten Drehzahlbereich des Motors die verschiedenen Fahrgeschwin
digkeiten des Fahrzeugs zu erreichen. Es kann auch mit einem Wendegetriebe
ausgestattet sein. Das Gangwechselgetriebe (1) gibt die Antriebsleistung bei je
dem eingelegten Gang mit der entsprechenden Über- bzw. Untersetzung durch
eine Abtriebswelle (6) an einen Endabtrieb (11) ab.
Bei Radfahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen oder sonstigen Nutzfahr
zeugen kann der Endabtrieb (11) ein Verteilergetriebe für verschiedene An
triebsachsen sein oder auch ein Differentialgetriebe einer Antriebsachse.
Bei Kettenfahrzeugen ist für jede Antriebsseite ein Lenkdifferential (9, 9') vorgese
hen, das jeweils durch eine Kupplung (8, 8') mit der Abtriebswelle (6) des Gang
wechselgetriebes (1) verbunden ist. Diese Lenkdifferentiale (9, 9') sind über einen
Lenkantrieb (35) miteinander gekoppelt, um beispielsweise bei Kurvenfahrt die
Antriebsleistung von der einen auf die andere Antriebsseite zu übertragen - was
allgemein auch als regeneratives Lenken bezeichnet wird. Jedem Lenkdifferential
(9, 9') ist eine mechanische Bremse (13, 13') zugeordnet, die mittels Kraftschluß
Reibung an Bremsbelägen erzeugt und somit einem Verschleiß unterworfen ist.
Die symmetrischen Bremsen (13, 13') sind nur zur Hälfte gezeichnet und können
wie auch die Lenkdifferentiale (9, 9') - je nach konstruktiver Ausführung - inner
halb des Getriebes untergebracht sein. Innerhalb des Getriebes laufen die Brem
sen (13, 13') vorzugsweise als sogenannte nasse Bremsen im Getriebeöl, außer
halb laufen sie üblicherweise trocken. An die Bremsen (13, 13') schließt sich im
Kraftfluß an jeder Fahrzeugseite jeweils ein Endabtrieb (11, 11') an. Der Endab
trieb (11, 11') ist jeweils durch eine Kupplung (10, 10') mit der Ausgangswelle des
Lenkdifferentials (9, 9') verbunden und weist vorzugsweise noch eine Unterset
zungstufe auf, welche die Antriebsdrehzahl für das Kettenrad (12, 12') herabsetzt.
Beim Anfahren eines Fahrzeuges wird das Antriebsdrehmoment des Motors (24)
vom Drehmomentwandler (19), einem Anfahrgang sowie den weiteren Antriebsgliedern
erhöht und auf die Ketten oder Räder übertragen. Zum weiteren Be
schleunigen werden im Gangwechselgetriebe (1) die entsprechenden Gänge -
manuell oder automatisch - geschaltet, wobei der Drehmomentwandler (19) je
nach Bedarf auch überbrückt sein kann.
Zum verschleißfreien Abbremsen des Fahrzeugs ist eine - teilweise auch als Re
tarder bezeichnete - Strömungsbremse (7) vorgesehen, die sich von der Ab
triebswelle (6) oder von der Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) an
treiben läßt. Dazu sind am Rotor (15) der Strömungsbremse (7) zwei Kupplungen
(16, 17) angeordnet, welche eine Antriebsverbindung zur Eingangswelle (2) oder
zur Abtriebswelle (6) herstellen können. Die Strömungsbremse (7) kann somit so
wohl als Primär-Retarder oder als Sekundär-Retarder genutzt werden. Neben dem
sich drehenden Rotor (15) weist die vorzugsweise regelbare Strömungsbremse (7)
einen feststehenden Stator (14) auf, die sich in einem gemeinsamen Gehäuse be
finden. Da die Strömungsbremse (7) sowie die Kupplungen (16, 17) rotations
symmetrische Bauteile sind, wurden sie nur oberhalb ihrer Symmetrielinie, der
Abtriebswelle (6) dargestellt. In der Antriebsverbindung des Retarders (7) zwi
schen der Eingangs- (2) bzw. Abtriebswelle (6) des Gangwechselgetriebes (1) und
dem Rotor (15) kann neben der Kupplung (16 oder 17) zusätzlich noch ein Trans
fergetriebe mit fester Übersetzung zwischengeschaltet sein. Dies könnte bei
spielsweise ein Kegelradsatz oder eine Stirnradstufe sein, um bezüglich der An
ordnung der Strömungsbremse (7) unabhängig von der Lage oder Richtung der
Ein- (2) bzw. Abtriebswelle (6) zu sein. Die Kupplung (16 oder 17) kann dabei im
Kraftfluß vor oder hinter dieser Übersetzungsstufe angeordnet sein.
Die Regelung der Strömungsbremse (7) kann sowohl durch Eingriff in den Kreis
lauf, beispielsweise mit Blende oder Stellschaufeln und/oder durch Füllungsände
rung, beispielsweise mittels Schöpfrohr oder Zu- und Ablaufsteuerung erfolgen.
Der. Retarder (7) kann ein- oder mehrflutig ausgeführt sein, sowie durch Nebenab
triebe Lüfter antreiben. Weiterhin sind neben der hydrodynamischen Wirkweise
auch Retarder (7) die nach elektrischem Prinzip funktionieren möglich, wie bei
spielsweise Wirbelstrombremsen oder Gegenstrombremsungen mit Elektroma
schinen.
In der dargestellten Antriebs- und Bremsanlage kann mit der Strömungsbremse
(7) durch Schließen der einen Kupplung (16) zunächst die Bremscharakteristik ei
nes sogenannten Sekundär-Retarders genutzt werden. Die bei hohen Fahrge
schwindigkeiten mit großer Drehzahl laufende Abtriebswelle (6) treibt den Rotor
(15) mit entsprechend hoher Drehzahl an und erzeugt dadurch große Bremsmo
mente mit der Strömungsbremse (7). Dieses Bremsmoment ist jedoch proportional
zum Quadrat der Antriebsdrehzahl, so daß mit sinkender Fahrgeschwindigkeit ei
ne starke Abnahme des Bremsmoments einhergeht und der resultierende Fehlbe
trag der Bremsleistung durch eine verschleißbehaftete mechanische Bremse (13,
13') aufgebracht werden muß.
Das mit sinkender Fahrgeschwindigkeit notwendige Herunterschalten in niedrigere
Gänge führt zu einer Erhöhung der Drehzahl an der Eingangswelle (2) des Gang
wechselgetriebes (1) und sobald deren Drehzahl höher ist als die der Abtriebs
welle (6) wird die Kupplung (16) geöffnet und die andere Kupplung (17) geschlos
sen, so daß die Strömungsbremse (7) von der Eingangswelle (2) als sogenannter
Primär-Retarder angetrieben wird. In dieser Betriebsart stützt sich die - von den
Rädern oder Ketten ggf. über die Endabtriebe (11, 11') und Lenkdifferentiale (9, 9')
eingeleitete - Bewegungsenergie über das Gangwechselgetriebe (1) an der Strö
mungsbremse (7) ab. Das Bremsmoment bzw. die Bremsleistung der - zum Pri
mär-Retarder umgeschalteten - Strömungsbremse (7) läßt sich dadurch über die
Gangwahl an die äußeren Erfordernisse anpassen. Die für eine Gefällefahrt erfor
derliche Dauerbremsleistung kann alleine von der auf Primär-Retarder umge
schalteten Strömungsbremse (7) aufgenommen werden, ohne daß zusätzlich eine
mechanische Reibungsbremse (13, 13') aufgeschaltet werden muß.
Die bei Schaltvorgängen auftretenden Bremsstöße, die durch stufige Veränderung
des Bremsmoments am Primär-Retarder, aufgrund der wechselnden Überset
zungsstufen verursacht werden, können durch Regelung der Strömungsbremse
(7) und/oder kurzzeitiges Zuschalten der mechanischen Bremsen (13, 13') gemil
dert bzw. verhindert werden.
Durch die Möglichkeit bei einer erfindungsgemäß ausgeführten Antriebs- und
Bremsanlage mit einer einzigen Strömungsbremse (7) sowohl den Bremsmo
mentenverlauf eines Sekundär- als auch den Bremsmomentenverlauf eines Pri
mär-Retarders nutzen zu können, ist es möglich ein Fahrzeug völlig verschleißfrei
bis nahezu zum Stillstand abzubremsen.
Beim Einleiten eines Bremsvorgangs oberhalb einer vorher festgelegten Ge
schwindigkeit wird zunächst die eine Kupplung (16) geschlossen, sodaß die
Strömungsbremse (7) zunächst als Sekundär-Retarder wirkt. Diese Geschwindig
keit stellt im Bremsmomentenverlauf den Punkt dar, an dem das Bremsmoment
des Sekundär-Retarders unter den Betrag des Momentes des Primär-Retarders
fällt und muß aufgrund der Abhängigkeit von der Über- bzw. Untersetzung des
Gangwechselgetriebes (1) für jeden Antriebsstrang gesondert ermittelt werden.
Sobald die Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit erreicht ist bei der das Bremsmo
ment des Sekundär-Retarders während des Bremsvorgangs unter das des Primär-
Retarders abfallen würde, wird die Kupplung (16) geöffnet und die andere Kupp
lung (17) geschlossen, um mit der Wirkung des Primär-Retarders weiter zu brem
sen. Zur weiteren Verringerung der Fahrgeschwindigkeit während des Bremsvor
gangs mit dem Primär-Retarder kann das Bremsmoment der Strömungsbremse
(7) durch Herunterschalten des Gangwechselgetriebes (1) noch gesteigert wer
den. Zum Abbremsen eines Fahrzeugs bis ganz zum Stillstand muß unterhalb ei
ner bestimmten Geschwindigkeit eine Restbremsleistung durch mechanische bzw.
verschleißbehaftete Bremsen (13, 13') aufgebracht werden.
Bei Verwendung einer Strömungsbremse (7), die innerhalb eines bestimmten
Drehzahlbereichs auf ein konstantes Bremsmoment abgeregelt ist, wäre der Um
schaltpunkt durch den Abfall des Bremsmoments unter den Abregelungsbetrag
festgelegt, da ab diesem Punkt der Bremsmomentenverlauf des Primär-Retarders
günstiger verläuft.
Um während des Betriebs als Primär-Retarder zur Steigerung des Bremsmoments
auf Schaftvorgänge verzichten zu können, kann die Strömungsbremse (7) so aus
gelegt werden, daß beispielsweise in einem mittleren Gang ein Bremsmoment
aufgebracht wird, welches genügt, um das Fahrzeug zusammen mit der mechani
schen Bremse (13, 13') bis zum Stillstand abzubremsen.
Die Kupplungen (16, 17) zum Umschalten von Sekundär- auf Primär-Retarder und
umgekehrt sind lastschaltbare Kupplungen, vorzugsweise Lamellenkupplungen,
die durch mechanische oder elektrische Sicherungseinrichtungen gegen gleich
zeitiges Schließen gesichert werden können. Die triebliche Verbindung des Rotors
(15) mit der Eingangswelle (2) kann auch über das Pumpenrad (20) eines mit ei
ner Überbrückungskupplung (18) ausgestatteten Drehmomentwandlers (19) erfol
gen.
Durch Öffnen beider Kupplungen (16, 17) können die Ventilationsverluste der nicht
aktivierten Strömungsbremse (7) auf einfachste Weise minimiert werden, wodurch
der Gesamtwirkungsgrad der Antriebsanlage verbessert wird.
Zum Umschalten zwischen den verschiedenen Betriebsarten sowie zum Steuern
von Bremsvorgängen können eine Steuerungseinrichtung (30) sowie Stellmittel
zur Betätigung bzw. Regelung der Kupplungen (16, 17), Bremsen (13, 13') und der
Strömungsbremse (7) vorgesehen werden. In der Steuerungseinrichtung (30)
können beliebige Fahr- bzw. Bremsprogramme abgespeichert werden und über
Drehzahlsensoren (31, 32, 33) erhält sie beispielsweise Informationen über die
Drehzahl der Abtriebswelle (6), des Motors (24) bzw. des Turbinenrades (3) des
Drehmomentwandlers (19). Weiterhin können über eine Schnittstelle mit dem
Fahrpedal auch Informationen über den aktuellen Fahrwunsch des Fahrers einge
speist werden. Aus den eingegebenen Informationen kann die Steuerungsein
richtung (30) beispielsweise ein bestimmtes Fahr- bzw. Bremsprogramm auswäh
len und die Kupplungen (16, 17), die Strömungsbremse (7) und/oder die Bremsen
(13, 13') dementsprechend über die Stellmittel ansteuern. Über die Drehzahl an
der Abtriebswelle (6) sowie der Information über den eingelegten Gang kann die
Steuerungseinrichtung (30) den optimalen Umschaltpunkt von Sekundär- auf Pri
mär-Retarder ermitteln und zum gegebenen Zeitpunkt die beiden Kupplungen (16,
17) entsprechend ansteuern, so daß sie aufeinander abgestimmt öffnen bzw.
schließen, ohne daß das Bremsmoment an der Abtriebswelle (6) unterbrochen
wird.
Bei Schaltvorgängen im Gangwechselgetriebe (1) während die Strömungsbremse
(7) als Primär-Retarder arbeitet, können stufenlose Übergänge zu den schlagartig
auf anderem Niveau verlaufenden Bremsmomenten im anderen Gang realisiert
werden, indem die Steuerungseinrichtung (30) über die Stellmittel die Wirkung der
Strömungsbremse (7) regelt und/oder falls erforderlich kurzzeitig die mechani
schen Bremsen (13, 13') zuschaltet. Bei einem Kettenfahrzeug kann die Steue
rungseinrichtung (30) auch mit der Informationen über Lenkmanöver gespeist
werden, damit beim gesteuerten Aufschalten der mechanischen Bremsen (13, 13')
der Kurvenradius beibehalten wird.
Ein wesentlicher Kern der vorstehend beschriebenen Erfindung liegt darin, daß mit
ein und der selben in die Antriebs- und Bremsanlage integrierten Strömungsbrem
se sowohl eine typische primär- als auch sekundärseitige Leistungs- bzw. Dreh
momentcharakteristik erzeugt werden kann, wobei durch Umschalten zwischen
den beiden Betriebsarten der - für den jeweiligen Fahrbetrieb - günstigere
Bremsmomentenverlauf gewählt werden kann.
1
Gangwechselgetriebe
2
Eingangswelle
3
Turbinenrad
4
Leitrad
5
Freilauf
6
Abtriebswelle
7
Strömungsbremse (Retarder)
8
,
8
' Kupplung
9
,
9
' Lenkdifferential
10
,
10
' Kupplung
11
,
11
' Endabtrieb
12
,
12
' (Ketten-)Rad
13
,
13
' Bremse
14
Stator
15
Rotor
16
Kupplung
17
Kupplung
18
Überbrückungskupplung
19
Drehmomentwandler
20
Pumpenrad
21
Antriebsverbindung
22
Kupplung
23
Schwingungsdämpfer
24
Motor
30
Steuerungseinrichtung
31
Drehzahlsensor
32
Drehzahlsensor
33
Drehzahlsensor
35
Lenkantrieb
Claims (14)
1. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einem Antriebsmotor (24), ei
nem Gangwechselgetriebe (1), einer Strömungsbremse (7) sowie mindestens
einem Endabtrieb (11), dem eine mechanische Bremse (13) zugeordnet ist,
wobei der Antriebsmotor (24) trieblich mit einer Eingangswelle (2) des Gang
wechselgetriebes (1) verbunden ist und eine Abtriebswelle (6) des Gangwech
selgetriebes (1) auf den oder die Endabtriebe (11) treibt, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsbremse (7) wahlweise an der Eingangswelle (2)
des Gangwechselgetriebes (1) als Primär-Retarder oder an der Abtriebswelle
(6) des Gangwechselgetriebes (1) als Sekundär-Retarder betreibbar ist.
2. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen der Eingangswelle (2) und der Strömungsbremse
(7) sowie zwischen der Abtriebswelle (6) und der Strömungsbremse (7) last
schaltbare Kupplungen (16, 17) vorgesehen sind, durch welche die Strö
mungsbremse (7) mit der Eingangswelle (2) oder der Abtriebswelle (6) kop
pelbar ist.
3. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplungen (16, 17) als Lamellenkupplungen ausge
führt sind.
4. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Betätigung der Kupplungen (16, 17) eine Steue
rungseinrichtung (30) und Stellmittel vorgesehen sind.
5. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die triebliche Verbindung der Strömungsbremse (7) mit der
Eingangswelle (2) und/oder der Abtriebswelle (6) mindestens ein Zwischenrad
enthält.
6. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach einem oder mehreren der vo
rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsbremse
(7) als elektrische Wirbelstrombremse ausgeführt ist.
7. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach einem oder mehreren der vo
rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsbremse
(7) die Gegenstrombremsung eines Elektromotors vorgesehen ist.
8. Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug nach einem oder mehreren der vo
rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein
Kettenfahrzeug ist, das von einem Motor (24) angetrieben wird, der über eine
Antriebsverbindung (21) und einen Drehmomentwandler (19) auf die Ein
gangswelle (2) eines Gangwechselgetriebes (1) treibt, an dessen Abtriebs
welle (6) für beide Antriebsseiten jeweils ein Lenkdifferential (9), eine Bremse
(13) sowie ein Endabtrieb (11) mit Kettenrad (12) vorgesehen ist, wobei die
beiden Lenkdifferentiale (9) über einen Lenkantrieb (35) trieblich miteinander
verbunden sind und eine Strömungsbremse (7) vorgesehen ist, die durch eine
erste Kupplung (16) mit der Abtriebswelle (6) oder durch eine zweite Kupplung
(17) mit der Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) koppelbar ist.
9. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug, mit
einem Antriebsmotor (24), einem Gangwechselgetriebe (1), einer Strömungs
bremse (7) sowie mindestens einem Endabtrieb (11), dem eine mechanische
Bremse (13) zugeordnet ist, wobei der Antriebsmotor (24) trieblich mit einer
Eingangswelle (2) des Gangwechselgetriebes (1) verbunden ist und eine Ab
triebswelle (6) des Gangwechselgetriebes (1) auf den oder die Endabtriebe
(11) treibt, wobei die Strömungsbremse (7) wahlweise an der Eingangswelle
(2) des Gangwechselgetriebes (1) als Primär-Retarder oder an der Abtriebs
welle (6) des Gangwechselgetriebes (1) als Sekundär-Retarder betreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen des Fahrzeugs von oberhalb
einer vorwählbaren Fahrgeschwindigkeit eine Kupplung (16) geschlossen
wird, so daß die Strömungsbremse (7) mit der Bremscharakteristik eines Se
kundär-Retarders wirkt und nach Verzögerung des Fahrzeugs unterhalb einer
vorwählbaren Fahrgeschwindigkeit diese Kupplung (16) wieder geöffnet und
eine andere Kupplung (17) geschlossen wird, so daß die Strömungsbremse
(7) mit der Bremscharakteristik eines Primär-Retarders wirkt.
10. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nutzung der Strömungs
bremse (7) als Primär-Retarder das Bremsmoment durch Herunterschalten in
niedrigere Gänge des Gangwechselgetriebes (1) erhöht wird, wobei der Über
gang vom Bremsmomentenverlauf im höheren Gang zum Bremsmomenten
verlauf im niedrigeren Gang durch Regelung der Strömungsbremse (7) und
Aufschalten der Bremse (13) nahezu stufenlos ineinander übergehen.
11. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug
nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (16,
17) mittels einer Steuerungseinrichtung (30) über Stellmittel geschaltet wer
den.
12. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug
nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wir
kungen der Strömungsbremse (7) und/oder der Bremse (13) von einer Steue
rungseinrichtung (30) durch Stellmittel geregelt werden.
13. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug
nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß während
der Betätigung einer Kupplung (16, 17) oder bei einem Schaltvorgang im
Gangwechselgetriebe (1) und geschlossener Kupplung (17) die Bremse (13)
gesteuert aufgeschaltet wird.
14. Verfahren zum Betrieb einer Antriebs- und Bremsanlage für ein Fahrzeug
nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp
lungen (16, 17) bei deaktivierter Strömungsbremse (7) geöffnet werden.
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