DE19854787B4

DE19854787B4 - Vorrichtung zum Befüllen eines hydrodynamischen Retarders

Info

Publication number: DE19854787B4
Application number: DE1998154787
Authority: DE
Inventors: Franz Boss; Bernhard Grupp; Frank Sauter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2018-11-28
Also published as: DE19854787A1

Abstract

Vorrichtung zum Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mittels einer Druckversorgungseinheit, einer Ansteuerung und einer Hydropumpe, gekennzeichnet durch die folgenden Bauteile:
die Hydropumpe weist einen Zylinder (1) auf;
im Zylinder (1) ist ein Stufenkolben (2) angeordnet;
im Zylinder ist eine Rückstellfeder (3) für den Stufenkolben (2) vorgesehen;
die der grossen Kolbenseite (15) zugewandte Seite des Zylinders (1) ist mit einer Einlassöffnung (17) und mit einer Auslassöffnung (18) versehen;
die der kleinen Kolbenseite (4) zugewandte Seite des Zylinders ist mit einer Ein- und Auslassöffnung (16) versehen;
die Druckversorgungseinheit (8) ist in eine zur Ein- und Auslassöffnung (16) in der der kleinen Kolbenseite (4) zugewandten Seite des Zylinders (1) führende Leitung eingesetzt;
die Ansteuerung weist ein erstes Rückschlagventil (6) auf, das in eine die Einlassöffnung (17) des der grossen Kolbenseite (15) zugewandten Seite des Zylinders (1) mit einem Ölvorratsbehälter verbindende Leitung derart eingesetzt ist, dass das...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines hydrodynamischen Retarders, mittels einer Ansteuerung und einer Hydraulikpumpe.
Hydrodynamische Retarder sind Bremsen, die den Vorzug aufweisen, die abzubremsende Energie ohne Verschleiss in Wärme umzuwandeln. Sie weisen üblicherweise einen auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor auf, die im Retardergehäuse gelagert ist und z. B. im Nebenabtrieb von einer Abtriebswelle eines Zahnräderwechselgetriebes über einen Stirnradtrieb antreibbar ist sowie einen Stator, der drehfest im Retardergehäuse angeordnet ist.
Um als Bremse eingesetzt werden zu können, wird der hydrodynamische Retarder mit Öl, z. B. aus dem Ölsumpf des Zahnräderwechselgetriebes befüllt, wobei der Füllvorgang des Retarderinnenraums in kurzer Zeit erfolgen muss.
Bekannte hydrodynamische Retarder, wie sie z. B. von der Anmelderin unter der Bezeichnung „Intarder" vertrieben werden, besitzen eine Hyraulikpumpe, die dahingehend ausgelegt ist, dass sie sicherstellt, dass der Innendruck des ölbefüllten Retarders aufrecht erhalten wird und dass auftretende Leckagen ausgeglichen werden. Um Verluste zu minimieren ist daher diese bekannte Hydraulikpumpe dahingehend konzipiert, dass lediglich das Druckniveau gehalten wird, nicht jedoch derart, dass in ausreichend kurzer Zeit der Retarderinnenraum mit Öl befüllt werden kann. Zur eigentlichen Ölbefüllung wird ein pneumatisch beaufschlagter Öl speicher eingesetzt, welcher bei Bremsbeginn seinen Inhalt in kurzer Zeit in den Retarderinnenraum presst.

Eine Bremsanlage mit einem hydrodynamischen Retarder ist aus der DE 198 53 830 C1 bekannt geworden. Darin ist ein Öl-Vorratsbehälter funktional als Zylinder ausgestaltet, der einen Kolben mit Kolbenstange umschließt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mittels einer Ansteuerung und einer Hydraulikpumpe zu schaffen, mit der bei ausreichend kleiner Ansprechzeit ohne zusätzlichen pneumatisch beaufschlagten Speicher der Retarderinnenraum mit Öl befüllt wird, sodass der bisher übliche Druckluftanschluss für den Speicher und der Speicher selbst entfallen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genanten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung, nachfolgend Hydropumpe genannt, umfaßt einen Zylinder, einen im Zylinder angeordneten Stufenkolben sowie eine Rückstellfeder für den Stufenkolben sowie einer Ansteuerung in der zur kleinen Kolbenseite führenden Leitung, ein erstes Rückschlagventil in einer zur grossen Kolbenseite von einem Ölvorratsbehälter führenden Leitung und ein zweites Rückschlagventil in einer zur grossen Kolbenseite führenden und mit dem Retarderinnenraum verbundenen Leitung.

Gemäss weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele sind einmal ein 3/2-Wegeventil in der von der Druckbegrenzungsventil zu der der kleinen Kolbenseite zugewandten Seite des Zylinders vorgesehen, das elektrisch oder hydraulisch ansteuerbar ist; ferner kann in der Hydropumpe ein Zwischen kolben vorgesehen sein, dessen eines Ende in den Stufenkolben eingreift und dessen anderes Ende im Zylinderdeckel gelagert ist, sodass zwischen Zwischenkolben und Stufenkolben ein Zwischenraum gebildet wird, der im Leerlaufbetrieb über ein 3/2-Wegeventil mit dem Leerlaufsystemdruck beaufschlagbar ist und im Bremsbetrieb über dieses 3/2-Wegeventil mit dem Retarder verbindbar ist.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der Leitung zwischen dem Druckversorgungseinheit und der der kleinen Kolbenseite zugewandten Seite des Zylinders ein elektrisch oder hydraulisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil vorgesehen, wobei anstelle der 3/2-Wegeventile auch ein 4/2-Wegeventil oder ein 5/2-Wegeventil vorgesehen werden kann.

Die erfindungsgemäss ausgestaltete Hydropumpe mit ihrem Stufenkolben bietet die Möglichkeit, den relativ kleinen Volumenstrom der Druckversorgungseinheit um das Flächenverhältnis des Stufenkolbens zu übersetzen, sodass der Retarderinnenraum in ausreichend kurzer Ansprechzeit befüllt werden kann, ohne dass ein pneumatisch beaufschlagter Speicher erforderlich ist. Im Vergleich zu bekannten hydrodynamischen Retardern, die direkt mit Luft den Retarder regeln bzw. zu Retardersystemen mit Pneumatikspeicher, kommt die erfindungsgemässe Vorrichtung ohne einen Druckluftanschluss aus.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiel dargestellt sind.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Hydropumpe,
2 diese Hydropumpe und eine erste Ansteuerung,
3 diese Hydropumpe und eine zweite Ansteuerung,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Hydropumpe mit einem Zwischenkolben,
5 diese Hydropumpe mit einer ersten Ansteuerung,
6 diese Hydropumpe mit einer zweiten Ansteuerung,
7 diese Hydropumpe mit einer dritten Ansteuerung und
8 diese Hydropumpe mit einer vierten Ansteuerung.
Wie 1 erkennen lässt, besteht der grundsätzliche Aufbau der Hydropumpe aus einem Zylinder 1, der durch einen Deckel 20 mit geeigneten Ein- und Aulassöffnungen 5 versehen ist sowie aus einem im Zylinder 1 angeordneten Stufenkolben 2, in dem mittig eine Rückstellfeder 3 angeordnet ist. Mit 4 ist dabei die kleiner Kolbenseite bezeichnet und mit 15 die grosse Kolbenseite, wobei diese Hydropumpe die Möglichkeit bietet, einen relativ kleinen Volumenstrom um das Flächenverhältnis des Stufenkolbens zu übersetzen, sodass eine ausreichend kurze Ansprechzeit zum Befüllen eines mit dieser Hydropumpe verbundenen Retarders erzielt wird.
In 2 ist schematisch eine erste Ansteuerungsvariante für diese Hydropumpe dargestellt. Im Leerlaufzustand steht auf der kleinen Kolbenseite 4 über eine im Zylinder 1 angeordnete Ein- und Auslassöffnung 16 Leerlaufsystemdruck an. Die Feder 3 schiebt den Kolben 2 entgegen der aus dem Leerlaufsystemdruck resultierenden Kraft in seine in 1 dargestellte Ausgangsstellung. Während dieses Vorgangs wird über ein Rückschlagventil 6 und eine entsprechende Einlassöffnung 17 im Zylinder 1 Öl z. B. aus dem (nicht dargestellten) Getriebesumpf angesaugt. Bei Bremsmomentabruf schaltet der Hydraulikkreislauf vom Leerlaufbetrieb (z. B. Getriebekühlung) auf Bremsbetrieb um. Dies bewirkt, dass der Pumpendruck auf den Abregeldruck eines nicht gezeigten Druckbegrenzungsventils ansteigt. Da dieser Druck nun auch auf die kleine Kolbenseite 4 wirkt, wird das Ölvolumen der grossen Seite 15 über eine Auslassöffnung 18 und ein Rückschlagventil 7 in den mit R bezeichneten Retarderkreislauf gedrückt. Das Rückschlagventil 7 verhindert bei einer weiteren Druckerhöhung des Retarderinnendrucks durch die Druckversorgungseinheit 8 ein Zurückströmen des Öls aus dem Retarder in die Hydropumpe. Eine erneute Befüllung der Hydropumpe erfolgt nach Beendigung des Bremsvorgangs.
3 zeigt eine weitere Ansteuerungsvariante in schematischer Darstellung, die in ihrem Aufbau demjenigen von 2 entspricht, wobei hier jedoch in die Leitung zwischen der Druckversorgungseinheit 8 und der Ein- und Auslassöffnung 16 gegenüber der kleinen Kolbenseite 4 ein 3/2-Wegeventil 9 angeordnet ist, dessen Ansteuerung bei diesem Ausführungsbeispiel elektrisch erfolgt, womit die Hydropumpe unabhängig vom eigentlichen Retardersystem geschaltet werden kann. Eine erneute Befüllung der Hydropumpe kann unmittelbar nach dem Entleerungsvorgang, d. h. also schon während des Bremsbetriebes erfolgen. Mit 19 ist eine Öffnung unterhalb der grossen Kolbenseite zu dessen Entlastung beim Auspressen des Öls in Richtung Retarderkreislauf bezeichnet.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des grundsätzlichen Aufbaus einer Hydraulikpumpe, die ebenfalls einen Zylinder 1, einen Stufenkolben 2 und einen mit entsprechenden Ein- und Auslassöffnungen versehenen Deckel 20 aufweist. Zusätzlich ist hierbei ein Zwischenkolben 10 vorgesehen, welcher konzentrisch zur Feder 3 angeordnet ist und dessen eines Ende in den Stufenkolben 2 eingreift und dessen anderes Ende im Zylinderdeckel 20 gelagert ist.
Die 5 zeigt eine erste Musterung der Ausführung nach 4. Der Zwischenkolben 10 schliesst einen Zwischenraum 11 ein 4, der über ein hydraulisches 3/2-Wegeventil 12 derart beaufschlagt werden kann, dass im Leerlauf der Leerlaufsystemdruck ansteht. Die Ansteuerung der kleinen Kolbenseite 4 erfolgt wie bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei eine kleinere Feder 3 den Stufenkolben 2 in seine Ausgangsstellung verschiebt und damit Öl ansaugt. Im Bremsbetrieb wird der Kolbenzwischenraum 11 mit dem Retarder verbunden, womit das Öl ebenfalls dem Retarder zur Verfügung steht.
5 zeigt eine zweite Ansteuerung der in 4 schematisch dargestellten Hydropumpe, wobei die Ansteuerung der kleinen Kolbenseite 4 über ein hydraulisch oder elektrisch betätigtes 3/2-Wegeventil 9 erfolgt.
Bei der in 7 dargestellten schematischen Ansteuerung sind die beiden 3/2-Wegeventile 9, 12 durch ein einziges 4/2-Wegeventil 13 mit hydraulischer oder elektrischer Betätigung zusammengefasst; der Kolbenzwischenraum 11 ist hierbei während des Bremsbetriebs in den Sumpf entlastet.
Bei der in 8 schematisch dargestellten Ansteuerung sind die beiden 3/2-Wegeventile 9, 12 zu einem 5/2-Wegeventil 14 mit hydraulischer oder elektrischer Betätigung zusammengefasst, wobei im Bremsbetrieb der Kolbenzwischenraum 11 mit dem Retarder verbunden ist.

1: Zylinder
2: Stufenkolben
3: Feder
4: kleine Kolbenseite
5: Öffnung
6: Rückschlagventil
7: Rückschlagventil
8: Druckversorgungseinheit
9: 3/2-Wegeventil
10: Zwischenkolben
11: Zwischenraum
12: 3/2-Wegeventil
13: 4/2-Wegeventil
14: 5/2-Wegeventil
16: Ein- und Auslassöffnung
17: Einlassöffnung
18: Auslassöffnung
19: Öffnung
20: Deckel

Claims

Vorrichtung zum Befüllen eines hydrodynamischen Retarders mittels einer Druckversorgungseinheit, einer Ansteuerung und einer Hydropumpe, gekennzeichnet durch die folgenden Bauteile: die Hydropumpe weist einen Zylinder (1) auf; im Zylinder (1) ist ein Stufenkolben (2) angeordnet; im Zylinder ist eine Rückstellfeder (3) für den Stufenkolben (2) vorgesehen; die der grossen Kolbenseite (15) zugewandte Seite des Zylinders (1) ist mit einer Einlassöffnung (17) und mit einer Auslassöffnung (18) versehen; die der kleinen Kolbenseite (4) zugewandte Seite des Zylinders ist mit einer Ein- und Auslassöffnung (16) versehen; die Druckversorgungseinheit (8) ist in eine zur Ein- und Auslassöffnung (16) in der der kleinen Kolbenseite (4) zugewandten Seite des Zylinders (1) führende Leitung eingesetzt; die Ansteuerung weist ein erstes Rückschlagventil (6) auf, das in eine die Einlassöffnung (17) des der grossen Kolbenseite (15) zugewandten Seite des Zylinders (1) mit einem Ölvorratsbehälter verbindende Leitung derart eingesetzt ist, dass das Öl nur in Richtung zur Hydraulikpumpe strömt; die Ansteuerung weist ein zweites Rückschlagventil (7) auf, das in eine die Auslassöffnung (18) des der grossen Kolbenseite (15) zugewandten Seite des Zylinders (1) mit dem hydrodynamischen Retarder verbindende Leitung derart eingesetzt ist, dass das Öl nur in Richtung zum Retarder strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen der Druckversorgungseinheit (8) und der Ein- und Auslassöffnung (16) gegenüber der kleinen Kolbenseite (4) ein hydraulisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil (9) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen der Druckversorgungseinheit (8) und der Ein- und Auslassöffnung (16) gegenüber der kleinen Kolbenseite (4) ein elektrisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil (9) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe zusätzlich einen Zwischenkolben (10) aufweist, dessen eines Ende in den Stufenkolben (2) eingreift und dessen anderes Ende im Zylinderdeckel (20) gelagert ist und der von der Feder (3) durchsetzt wird, wobei durch diesen Zwischenkolben (10) und den Stufenkolben (2) ein Zwischenraum (11) gebildet wird, der im Leerlaufbetrieb über ein 3/2-Wegeventil (12) mit dem Leerlaufsystemdruck beaufschlagbar ist und im Bremsbetrieb über dieses 3/2-Wegeventil (12) mit dem hydrodynamischen Retarder verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen der Druckversorgungseinheit (8) und der Ein- und Auslassöffnung (16) an der der kleinen Kolbenseite (4) zugewandten Seite des Zylinders (1) ein zusätzliches elektrisch oder hydraulisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil (9) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der beiden 3/2-Wegeventile (9, 12) ein 4/2-Wegeventil (13) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der beiden 3/2-Wegeventile (9, 12) ein 5/2-Wegeventil (14) eingesetzt ist.