DE19840284C2

DE19840284C2 - Intelligenter Retarder

Info

Publication number: DE19840284C2
Application number: DE19840284A
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogelsang; Juergen Friedrich
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2018-09-05
Also published as: DE19840287A1; DE19840284A1; DE19840468A1; DE19840288A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse sowie eine Kupplung aufweist, sowie einem Retarder, der einen Rotor und einen Stator umfaßt.

Retarder spielen bei Antriebsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, eine immer wichtigere Rolle. Sie sind in der Regel in den Antriebsstrang integriert. Der Retarder wird beim Einsatz im Kraftfahrzeug - aber auch bei Anlagen mit stark wechselndem Betrieb - durch Füllen und Entleeren des beschaufelten Arbeitskreislaufes mit einem Arbeitsmedium ein- oder ausgeschaltet. Als Arbeitsmedium kommen z. B. Öl oder Wasser in Betracht. Leistet der Retarder Bremsarbeit, so wird das Arbeitsmedium erwärmt. In der Regel wird die Wärme durch einen Kühler abgeführt. Aus der DE 195 09 417 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, einem Getriebe und einem Retarder beschrieben. Bei der aus der DE 195 09 417 bekannten Anordnung ist der Retarder in das Getriebeendgehäuse integriert.

Desweiteren sind Retarder bekanntgeworden, die direkt dem Motor nachgeordnet sind, sogenannte Primärretarder. Betreffend Primärretarder wird beispielsweise auf Kfz-Anzeiger, 44. Jahrgang, 1991, Bericht "Sicher bergab", S. 13 und Lastauto Omnibus, 4/1991, Bericht "Gegen den Strom", S. 30, verwiesen. Primärretarder sind aus der DE-OS-196 09 150 sowie der DE-OS-196 43 086 bekanntgeworden. Beim in der DE-OS-196 43 086, gezeigtem System werden auch Schaltvorgänge erfasst, jedoch dem System keinerlei Synchronisierungsenergie zur Verfügung gestellt. Beim Schalten, insbesondere beim Zurückschalten musste daher das Einkuppeln durch Zwischengas geben unterstützt werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß bspw. der DE-OS-196 09 150 oder DE- OS-196 43 086 von Primärbremsen war der Retarder stets zwischen Motor und Getriebe vor dem Schwungrad und der Kupplung angeordnet. Dies hatte den Nachteil, daß durch die Lagerung des Retarders auf der Motorwelle die Lagerung stark vom Kurbelwellen-Design abhängig gestaltet werden mußte.

Aus der DE-AS-10 76 461 ist eine hydromechanisches Verbundgetriebe mit einer schaltbaren hydrodynamischen Kupplung bekannt geworden.

Die DE-PS-30 26 773 zeigt eine Antriebsanordnung, bei der am vorderen 1 Ende des Getriebes zwischen der Eingangswelle und dem stationären Gehäuse ein hydraulisch kuppelbarer Retarder vorgesehen ist, der nach der Kupplung in Kraftflussrichtung vor dem Getriebe angeordnet ist. Der aus der DE-PS-302 66 773 bekanntgewordene Retarder wird beim Gangwechsel ausgerückt; Synchronisierenergie wird dem System jedoch nicht zur Verfügung gestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schalten einer Antriebsanordnung mit einem automatisierten Schaltgetriebe umfassend Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustandes bzw. der Betriebszustände zur Verfügung, stellen, daß die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß ein Schaltbefehl für das Getriebe erkannt wird, der Retarderbetriebszustand ermittelt und bei eingeschaltetem Retarder dieser deaktiviert wird und in Abhängigkeit vom erkannten Schaltbefehl Synchronisierenergie, verzögernd wirkend zur Synchronisierung von Antriebs- und Abtriebswelle zur Verfügung gestellt wird. In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann dies dadurch geschehen, daß die Steuereinrichtung für den Motor derart angesteuert wird, daß die Motordrehzahl erhöht und auf diese Art und Weise die notwendige Synchronisierenergie, beschleunigend wirkend, zur Verfügung gestellt wird. Alternativ hierzu ist es möglich, die Synchronisierenergie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, beispielsweise bei Verwendung einer Turbokupplung, die derart übersetzt ist, daß sie stets mit höherer Drehzahl antriebsseitig arbeitet wie abtriebsseitig.

Bei der Antriebsanordnung ist es möglich, dem Retarder direkt auf der Getriebewelle anzuordnen. Damit kann gegenüber einer Anordnung zwischen Motor und Schwungrad die Abhängigkeit der Retarderlagerung vom Kurbelwellen-Design vermieden werden.

Die Antriebsanordnung umfasst Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen für das Getriebe sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustandes bzw. der Motor-Betriebszustände.

In einer fortgebildeten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Antriebsanordnung desweiteren Mittel zur Erkennung der Motordrehzahl aufweist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Synchronisiereinrichtung eine hydrodynamische Maschine, insbesondere eine Turbokupplung, umfaßt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung eines Retarders mit der dazugehörigen Steuerung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 eine Anordnung eines Retarders gemäß dem Stand der Technik

Fig. 3 beispielhaft den Drehzahlverlauf des Motors beim Heraufschalten

Fig. 4 beispielhaft den Drehzahlverlauf des Motors beim Herunterschalten.

In Fig. 1 ist eine Anordnung einer Antriebseinheit dargestellt. Hierbei wird lediglich der Kern der Erfindung gezeigt.

Der nicht dargestellte Motor arbeitet über die Kurbelwelle 1 auf die Getriebewelle 3.

Das Schwungrad 5 ist Teil der Kupplung 7, die im Getriebegehäuse 9 untergebracht ist und auf die Getriebewelle 3 wirkt.

Bei der Kupplung 7 handelt es sich um eine konventionelle schaltbare Reibkupplung, die als 1- oder 2-Scheiben-Trockenkupplung ausgebildet sein kann.

Der Kupplung 7 ist erfindungsgemäß in Kraftflußrichtung ein Retarder 11 nachgeordnet. Der Retarder 11 befindet sich zwischen Kupplung 7 und dem nicht dargestellten Getriebe. Der Retarder umfaßt einen Stator 15 sowie einen Rotor 13.

Bei dem nicht näher dargestellten Getriebe handelt es sich bevorzugt um ein sogenanntes automatisiertes Getriebe, wie es beispielsweise bei "W. Härtle, Ein neues automatisiertes Schaltgetriebe für schwere Nutzfahrzeuge", Automobiltechnische Zeitschrift 99 (1997), S. 598-604, beschrieben ist, wobei der Offenbarungsgehalt der Schrift vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird. Automatisierte Getriebe zeichnen sich dadurch aus, daß der Schaltvorgang mit der ECU des Motors abgestimmt wird. Hierfür ist es erforderlich, daß die Getriebesteuerung, die sogenannte Getriebe-ECU 20, Schaltvorgänge erkennt und über Verbindungsleitungen 22 an die Motorsteuerung, die sogenannte Motor-ECU 24, übermittelt. Als weitere Steuerungskomponente umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung eine Retardersteuerung ECU 26, die ständig die Retarderbetriebszustände an die Getriebesteuerung bzw. die Motorsteuerung meldet.

Die einzelnen Steuerungen 20, 24, 26 können als Einzelbausteine ausgeführt sein oder in eine oder mehrere Einheiten zusammengefaßt werden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wenn ein Schaltvorgang von der Getriebe-ECU 20 erfaßt wird, dies an die Motor-ECU 24 gemeldet sowie an die Retarder-ECU 26. Ist in der Retarder-ECU der Zustand Retarder-EIN abgelegt, so wird bei Auslösen eines Schaltvorganges der Retarder über die Retardersteuerung in den AUS-Zustand versetzt. Um die für die Synchronisierung erforderliche Energie aufzubringen, insbesondere bei Herunterschaltvorgängen, wird über die Motor-ECU die Drehzahl des Motors erhöht und so die erforderliche zusätzliche Synchronisierenergie in das System eingebracht. Alternativ oder zusätzlich zur Erhöhung der Motordrehzahl wäre es auch möglich, die Bewegungsenergie des Fahrzeuges selbst auszunutzen, beispielsweise dadurch, daß man eine Turbokupplung als Synchronisierelement verwendet, wobei das antriebsseitige Schaufelrad ständig mit höherer Drehzahl umläuft wie das abtriebsseitige Schaufelrad.

In Fig. 2 ist eine Anordnung eines Primärretarders gemäß dem derzeitigen Stand der Technik dargestellt. Wie deutlich zu erkennen, ist bei der Anordnung gemäß Fig. 2 der Retarder 11 der Kupplung 7 und dem Schwungrad 5 vorangestellt. Der Retarder 11 wirkt direkt auf die Kurbelwelle 1. Dies hat den Nachteil, daß der Retarder in seiner Lagerung an das jeweils spezielle Kurbelwellen-Design angepaßt werden muß.

In den Fig. 3 und 4 sind typische Drehzahlverläufe der Motordrehzahl beim Herauf- bzw. Herunterschalten dargestellt. Hierbei ist zwischen den einzelnen Gangstufen ein Drehzahlunterschied von 300 Umdrehungen angenommen und eine Schaltzeit von 1,5 s. In der Beschleunigungsphase eines Fahrzeuges ergibt sich beim Hochschalten und bei ausgeschaltetem Retarder durch sein Massenträgheitsmoment und seine Eigenverluste eine zusätzliche Synchronarbeit, die von herkömmlichen Synchronisierelementen ohne weiteres übernommen werden kann.

Gänzlich anders stellt sich die Situation bei dem in Fig. 4 dargestellten Herunterschalten dar. Wiederum ist als Drehzahlunterschied ein Unterschied von 300 Umdrehungen angenommen und eine Schaltzeit von 1,5 s. War bis kurz vor dieser Phase der Retarder eingeschaltet, so ergeben sich aufgrund des Ausschaltverhaltens des Retarders Rest-Bremsmomente, die zwangsläufig zu einer vielfach höheren Synchronarbeit führen.

Derart hohe zusätzliche Synchronisierarbeiten sind besonders gut mit Hilfe eines automatisierten Getriebes aufzubringen, beispielsweise dadurch, daß zusätzlich Motordrehzahl zur Verfügung gestellt wird, wenn wie in Fig. 1 ausführlich beschrieben, ein Schaltvorgang detektiert wird.

Alternativ oder zusätzlich hierzu könnte die Bewegungsenergie des Fahrzeuges genutzt werden, beispielsweise dadurch, daß im Nebenzweig eine Turbokupplung eingebracht wird, wobei darauf geachtet werden muß, daß die Drehzahl der Turbokupplung auf der Antriebsseite stets höher als die Drehzahl auf der Abtriebsseite ist.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit erstmals ein neues Konzept für die kompakte Anordnung eines Retarders zwischen Motor und Getriebe angegeben, die sich dadurch auszeichnet, daß die Anordnung unabhängig von den jeweiligen Kurbelwellenlagerungen ausgeführt werden kann, da der Retarder auf der Getriebewelle 3 angeordnet wird. Die bei einer derartigen Anordnung auftretenden hohen zusätzlichen Synchronisierarbeiten werden mit Vorteil durch Einbringen von Synchronisierarbeit in das System beispielsweise durch Erhöhen der Motordrehzahl aufgebracht.

Claims

1. Verfahren zum Schalten einer Antriebsanordnung mit

1. 1.1 einem Motor;
2. 1.2 einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse sowie eine Kupplung (7) aufweist;
3. 1.3 einem Retarder (11), der einen Rotor (13) und einen Stator (15) umfaßt, wobei
4. 1.4 der Retarder (11) nach der Kupplung (7) in Kraftflußrichtung vor dem Getriebe angeordnet ist und
5. 1.5 die Antriebsanordnung wenigstens Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen (20) für das Getriebe sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustandes (26) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nachfolgende Schritte umfasst;

1. 1.6 ein Schaltbefehl für das Getriebe wird erkannt;
2. 1.7 der Retarderbetriebszustand wird ermittelt und bei eingeschaltetem Retarder dieser deaktiviert;
3. 1.8 in Abhängigkeit vom Schaltbefehl wird Synchronisierenergie zur Verfügung gestellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanordnung desweiteren Mittel zur Erkennung der Motordrehzahl (24) umfasst.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierenergie durch Erhöhen der Motordrehzahl zur Verfügung gestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierenergie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt wird.