DE19934621A1 - Circuit system for motor vehicle retarder has connection between closed working circuit and gearbox sump for partial branching of gearbox oil into brake-activated retarder - Google Patents
Circuit system for motor vehicle retarder has connection between closed working circuit and gearbox sump for partial branching of gearbox oil into brake-activated retarderInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kreislaufsystem eines Re tarders nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 nä her definierten Art.The invention relates to a circulatory system of a Re tarders according to the preamble of claim 1 nä defined type.
Hydrodynamische Retarder sind beispielsweise aus der deutschen Veröffentlichung Dubbel, "Taschenbuch für den Maschinenbau", 18. Auflage, Seiten R49-R53 bekannt. Derar tige Retarder werden durch Füllen und Entleeren eines be schaufelten Arbeitskreislaufs mit einem Betriebsfluid ein- oder ausgeschaltet.Hydrodynamic retarders are for example from the German publication Dubbel, "Taschenbuch für den Maschinenbau ", 18th edition, pages R49-R53. Derar Retarders are activated by filling and emptying a shoveled working circuit with an operating fluid or switched off.
Häufig finden Retarder Verwendung als verschleißfreie Dauerbremsen, die mit einer Rotoreinheit versehen sind, die mit dem Getriebe des Fahrzeugs verbindbar ist und zum Ab bremsen des Fahrzeugs die mechanische Energie des Getriebes in Wärmeenergie umwandelt und diese abführt.Retarders are often used as wear-free Permanent brakes, which are provided with a rotor unit, the is connectable to the transmission of the vehicle and for Ab brake the vehicle's mechanical energy from the transmission converted into heat energy and dissipates it.
Beispielsweise aus der DE 197 51 776 A1 und der DE 196 46 598 Al sind derartige hydrodynamische Retarder bekannt, bei denen der Rotor die mechanische Energie in die Energie einer Flüssigkeit umwandelt, die ihrerseits in der Rotoreinheit in Wärme umgesetzt wird, wodurch die gewünsch te Bremskraft erzeugt wird.For example from DE 197 51 776 A1 and DE 196 46 598 A1 are such hydrodynamic retarders known in which the rotor the mechanical energy in the Converts energy of a liquid, which in turn is in the Rotor unit is converted into heat, thereby creating the desired te braking force is generated.
Hydrodynamische Retarder können entweder zusätzlich an dem abzubremsenden Getriebe angeordnet oder bereits in die ses integriert sein. Bei einer üblichen Anordnung des hy drodynamischen Retarders ist dieser in einem Getriebe, vor zugsweise von Nutzfahrzeugen, integriert und von einer Ge triebeabtriebswelle angetrieben, wobei das Betriebsfluid Öl aus einem Getriebeölsumpf entnehmbar ist.Hydrodynamic retarders can either be added arranged to be braked gear or already in the be integrated. With a usual arrangement of the hy drodynamic retarder is in a gearbox, before preferably of commercial vehicles, integrated and from a Ge drive output shaft driven, the operating fluid oil can be removed from a gear oil sump.
In seiner Konstruktion und Funktionsweise ist ein Re tarder mit einem hydrodynamischen Wandler vergleichbar, der in umgekehrter Arbeitsrichtung eingesetzt wird. Die bekann ten hydrodynamischen Retarder sind üblicherweise mit einer Rotoreinheit und einer Statoreinheit ausgebildet, wobei die Rotoreinheit mit einer Rotorwelle und einem Rotorschaufel rad ausgebildet ist, welches mit einem Statorschaufelrad zusammenarbeitet, das zu dem Rotorschaufelrad beabstandet angeordnet ist.In its construction and functioning, a Re tarder comparable to a hydrodynamic converter that is used in the opposite direction. The got hydrodynamic retarders are usually with a Rotor unit and a stator unit formed, the Rotor unit with a rotor shaft and a rotor blade wheel is formed, which with a stator vane cooperates, which is spaced from the rotor blade wheel is arranged.
Die Rotoreinheit des Retarders ist hierbei mit der Ab triebswelle des Getriebes verbunden, während die Statorein heit fest an einem Retarder- oder Getriebegehäuse angeord net ist. Das zwischen Rotorschaufelrad und Statorschaufel rad befindliche Betriebsfluid wird infolge der Beaufschla gung mit einem Drehmoment von der Rotoreinheit ähnlich wie bei einer Pumpe angetrieben und zirkuliert so in dem Ar beitskreislauf des Retarders. Das dabei dem Betriebsfluid abverlangte Moment wird herangezogen, um das Getriebe abzu bremsen, wobei stets eine gewisse Differenzdrehzahl auf rechterhalten werden muß.The rotor unit of the retarder is here with the Ab drive shaft of the gearbox connected while the stator unit on a retarder or gearbox is not. That between the rotor blade wheel and stator blade rad operating fluid is due to the Beaufschla with a torque from the rotor unit similar to driven by a pump and thus circulates in the ar working cycle of the retarder. The operating fluid requested torque is used to remove the transmission brake, always with a certain differential speed must be maintained.
Die infolge der Verzögerung bzw. der Abbremsung des Rotors vernichtete kinetische Energie führt zu einer Erwär mung des Getriebeöls. Um eine Überhitzung des Retarders zu verhindern, muß das erwärmte Getriebeöl beim Durchlaufen eines Kühlers in entsprechender Weise abgekühlt werden.As a result of the deceleration or deceleration of the Rotor's destroyed kinetic energy leads to heating transmission oil. To prevent the retarder from overheating prevent, the heated gear oil must pass through a cooler can be cooled in a corresponding manner.
Zum Abführen der Wärme, welche im Retarder erzeugt wird, ist üblicherweise ein Kreislaufsystem mit einem Kühl kreislauf vorgesehen, welcher den Retarder mit seiner Sta toreinheit und Rotoreinheit und den Kühler umfaßt. Im akti vierten Zustand des Retarders ist dieser Kühlkreislauf ge schlossen, wobei über ein Regelventil und eine Retarderpum pe Betriebsfluid nachgeführt wird, welches durch Leckage verloren geht, um den Füllstand im System aufrechtzuerhal ten. In einem deaktivierten Zustand des Retarders wird das Getriebeöl von der Retarderpumpe unter Umgehung der Rotor- und Statoreinheit des Retarders durch den Kühler gefördert und anschließend in den Getriebeölsumpf zurückgeführt. Der Kühler im Kühlkreislauf des Retarders ist ein an sich be kannter Wärmetauscher, der mit einem Kühlwassersystem des Motors in Verbindung steht.To dissipate the heat generated in the retarder is usually a circulatory system with a cooling circuit provided, which the retarder with its sta includes gate unit and rotor unit and the cooler. In the acti fourth state of the retarder is this cooling circuit closed, using a control valve and a retarder pump pe operating fluid, which is caused by leakage is lost in order to maintain the level in the system If the retarder is deactivated, this will be Gear oil from the retarder pump bypassing the rotor and stator unit of the retarder conveyed through the cooler and then returned to the gear oil sump. The The cooler in the cooling circuit of the retarder is an inherent Known heat exchanger with a cooling water system Motors is connected.
Problematisch ist dabei die Erwärmung des Getriebeöls in der Startphase bei kaltem Motor, da sich das Getriebeöl nur langsam erwärmt. Dies geschieht zum einen durch interne Leistungsverluste und zum anderen durch einen Wärmeeintrag über den Getriebewärmetauscher vom sich schneller erwärmen den Kühlwassers der Motorkühlung.The heating of the gear oil is problematic in the starting phase when the engine is cold because the gear oil warmed up slowly. On the one hand, this happens through internal Performance losses and on the other hand due to heat input warm up faster via the gearbox heat exchanger the cooling water of the engine cooling.
Um so rasch wie möglich eine optimale Betriebstempera tur des Motors zu erreichen, ist es in der Startphase bei Nutzfahrzeugen auch üblich, daß der Fahrer durch Anwahl einer kleinen Bremsstufe den Retarder aktiviert, wobei das Fahrzeug dann gegen eine Dauerbremsung anfährt, die eigent lich nicht benötigt wird. Das sich infolge der Bremsung in dem Retarder erwärmende Getriebeöl wird durch den Kühler gekühlt, wobei sich das Kühlwasser und damit der Motor schneller erwärmt. In der Praxis wird dies trotz eines ho hen Kraftstoffverbrauchs häufig zur schnelleren Erwärmung der Fahrerkabine durchgeführt. Dies hat aber auch den posi tiven Effekt, daß im folgenden bei einem Durchlauf des er wärmten Motorkühlwassers durch den Getriebölkühler des Re tarders das Getriebeöl indirekt erwärmt wird und der Schaltkomfort dadurch verbessert wird.An optimal operating temperature as quickly as possible To reach the engine, it is in the starting phase Commercial vehicles also common that the driver by selection a small braking level activates the retarder, which Vehicle then starts against the brakes, the actual Lich is not needed. That due to the braking in The retarder warms up gear oil through the cooler cooled, the cooling water and thus the engine warmed up faster. In practice, this is despite a ho fuel consumption often for faster heating the driver's cabin. But this also has the posi tive effect that in the following with one pass of the he warmed engine cooling water through the transmission oil cooler of the Re tarders the transmission oil is heated indirectly and the Shift comfort is thereby improved.
Diese "indirekte" Erwärmung des Getriebeöls ist jedoch darin nachteilig, daß sie sehr umständlich ist, zu lange andauert und einen unakzeptabel hohen Verbrauch an Treib stoff mit einer entsprechend starken Umweltbelastung beim Kaltstart des Fahrzeugs zur Folge hat.However, this "indirect" heating of the gear oil is disadvantageous that it is very cumbersome, too long persists and an unacceptably high consumption of propellant material with a correspondingly strong environmental impact at Cold start of the vehicle results.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Kreislaufsystem eines Retarders zu schaffen, bei dem die Erwärmungsphase des Getriebeöls nach einem Kaltstart eines Motors möglichst kurz ist.The present invention is based on the object a retarder circulatory system with simple means to create the warming phase of the gear oil after a cold start of an engine is as short as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Kreis laufsystem eines Retarders gemäß den Merkmalen des Patent anspruches 1 gelöst.According to the invention, this task is done with a circle Running system of a retarder according to the features of the patent Claim 1 solved.
Mit dem erfindungsgemäßen Kreislaufsystem eines Retar ders ergibt sich der Vorteil, daß in Situationen, in denen das Getriebe noch kalt ist und Retarderbremsungen anfallen bzw. der Fahrer während der Fahrt auf die geringste Brems stufe schaltet, das heiße Öl direkt nach dem Retarder ge nutzt werden kann, um das Getriebeöl direkt zu erwärmen, indem es dem Getriebesumpf und nicht in vollem Umfang dem Kühler zugeführt wird. Über die mit der Getriebeölerwärmung einhergehende rasche Erwärmung des Getriebes können weitere Nachteile eines Kaltstarts unterbunden werden. So führt beispielsweise die gemäß der Erfindung schnellere Erwärmung des Getriebes gleichzeitig zu einer rascheren Verringerung der zwangsläufig bei einem kalten Getriebe auftretenden hohen Schaltkräfte und Schmierungsprobleme. With the circulatory system of a retar according to the invention The other advantage is that in situations where the transmission is still cold and retarder braking is required or the driver on the slightest brake while driving stage switches, the hot oil immediately after the retarder can be used to directly heat the gear oil, by making the gearbox sump and not fully the Cooler is fed. About that with the transmission oil heater Accompanying rapid heating of the gearbox can further Disadvantages of a cold start can be prevented. So leads for example the faster heating according to the invention of the transmission at the same time to a faster reduction the inevitably occurring with a cold gear high switching forces and lubrication problems.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung er geben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel.Further advantages and developments of the invention arise from the subclaims and from the following Execution described in principle with reference to the drawing example.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Ansicht ei nes erfindungsgemäßen Kreislaufsystems eines Retarders.The only figure shows a schematic view nes circulatory system of a retarder according to the invention.
Bezug nehmend auf die einzige Figur ist schematisch ein Retarder 1 dargestellt, welcher in ein Getriebe eines Nutzkraftfahrzeuges integriert ist.Referring to the single figure, a retarder 1 is schematically shown, which is integrated in a transmission of a commercial vehicle.
Der Retarder 1 ist im bremsaktivierten Zustand, d. h. bei einer Verzögerungseinwirkung auf das Getriebe, über ein Umschaltventil 2 mit einem einen Wärmetauscher darstellen den Kühler 3 verbunden, wobei sich ein geschlossener Ar beitskreislauf bzw. Kühlkreislauf 4 ausbildet. In diesem Arbeitskreislauf 4 zirkuliert das Getriebeöl als Betriebs fluid infolge des von einem Rotor 5 des Retarders 1 beim Abbremsen des Getriebes aufgebrachten Moments. In dem Küh ler 3, der mit einem symbolisch dargestellten Motorkühlsy stem 6 in Verbindung steht, wird das von dem Retarder 1 erhitzte Getriebeöl abgekühlt, indem die Wärme an ein Mo torkühlwasser abgegeben wird.The retarder 1 is in the brake-activated state, that is, when there is a deceleration effect on the transmission, via a changeover valve 2 with a heat exchanger representing the cooler 3 , with a closed working cycle or cooling circuit 4 being formed. In this working circuit 4, the transmission oil circulates as operating fluid as a result of the torque applied by a rotor 5 of the retarder 1 when the transmission is braked. In the cooler 3 , which is connected to a symbolically illustrated engine cooling system 6 , the transmission oil heated by the retarder 1 is cooled by the heat being given off to a motor cooling water.
Im nicht bremsaktivierten Zustand ist der Retarder 1 von dem Getriebeöl entleert. Um Bremsmoment erzeugen zu können, wird eine bestimmte Startmenge an Getriebeöl benö tigt, die von einem Ölspeicher 7 kurzfristig zur Verfügung gestellt wird, nachdem das Umschaltventil 2 den Arbeits kreislauf 4 schließt. Bei Aktivierung des Retarders 1 wird der Ölspeicher 7 automatisch mit Druckluft beaufschlagt, wobei die erforderliche Startmenge an Getriebeöl in den Arbeitskreislauf 4 gepumpt wird, so daß der Retarder 1 Bremsmoment erzeugen kann.In the non-brake activated state, the retarder 1 is emptied of the transmission oil. In order to be able to generate braking torque, a certain starting quantity of transmission oil is required, which is provided by an oil reservoir 7 for a short time after the changeover valve 2 closes the working circuit 4 . When the retarder 1 is activated, compressed air is automatically applied to the oil reservoir 7 , the required starting quantity of transmission oil being pumped into the working circuit 4 so that the retarder 1 can generate braking torque.
Die Bremsleistung des Retarders 1 hängt im wesentli chen von der in dem Retarder 1 bzw. im Arbeitskreislauf 4 zur Verfügung stehenden Menge an Getriebeöl ab. Die Brems leistung wird über eine Bremsstufenwahl 8 mit einer Stufen regelung von dem Fahrer gewählt. Hierzu ist ein mit der Bremsstufenwahl 8 verbundenes Steuerventil 9 vorgesehen, das wiederum auf ein Regelventil 10 einwirkt. Dieses Regel ventil 10 steht einerseits über eine Speiseleitung 11 mit dem Arbeitskreislauf 4 und andererseits über eine Retarder pumpe 12 mit einem Getriebesumpf 13 in Verbindung. Die ei ner gewählten Bremsstufe und somit einer bestimmten Brems leistung entsprechende Menge an Getriebeöl wird von der geschwindigkeitsabhängig arbeitenden Retarderpumpe 12 aus dem Getriebesumpf 13 gefördert und über das Regelventil 10 dem Arbeitskreislauf 4 zugeführt.The braking power of the retarder 1 depends essentially on the amount of gear oil available in the retarder 1 or in the working circuit 4 . The braking power is selected by the driver via a braking level selection 8 with a level control. For this purpose, a control valve 9 is provided which is connected to the brake level selection 8 and which in turn acts on a control valve 10 . This control valve 10 is on the one hand via a feed line 11 to the working circuit 4 and on the other hand via a retarder pump 12 with a gear sump 13 in connection. The egg ner selected braking level and thus a certain braking power corresponding amount of gear oil is promoted by the speed-dependent retarder pump 12 from the gear sump 13 and fed to the working circuit 4 via the control valve 10 .
Die Retarderpumpe 12 und das Regelventil 10 führen während des Bremsbetriebs des Retarders 1 dem Arbeitskreis lauf 4 stets eine gewisse Ölmenge zu, um die beim Retar der 1 auftretenden Leckageverluste auszugleichen; symbo lisch dargestellt durch Leitung 14 im Getriebesumpf 13. Diese treten auf, da beim Retarder 1 kein Bedarf an hoch wertigen Dichtungen besteht, zumal sich der Getrie besumpf 13 in der Realität in unmittelbarer Nähe des Ge triebes und des Retarders 1 befindet.The retarder pump 12 and the control valve 10 always run a certain amount of oil to the working circuit 4 during the braking operation of the retarder 1 in order to compensate for the leakage losses occurring in the retarder of FIG. 1 ; represented symbolically by line 14 in the gear sump 13 . These occur because there is no need for high-quality seals in the retarder 1 , especially since the gearbox 13 is in reality in the immediate vicinity of the gearbox and the retarder 1 .
Im nicht bremsaktivierten Zustand des Retarders 1 ist das Umschaltventil 2, wie dies in Fig. 1 die gestrichelten Linien schematisch darstellen, so geschaltet, daß der Küh ler 3 über eine Zufuhrleitung 15 direkt mit der Retarder pumpe 12 und dem Getriebesumpf 13 in Verbindung steht. Nach dem Kühler 3 wird das von der Retarderpumpe 12 geförderte Getriebeöl über eine Abfuhrleitung 16 wieder in den Getrie besumpf 13 zurückgeführt. Die Abfuhrleitung 16 weist ein Druckhalteventil 17 auf, um gegenüber dem Kühler 3 zu Zwec ken einer einwandfreien Funktion einen gewissen Gegendruck aufrechtzuerhalten.In the non-brake activated state of the retarder 1 , the changeover valve 2 , as shown schematically in FIG. 1 by the broken lines, is switched in such a way that the cooler 3 is connected via a feed line 15 directly to the retarder pump 12 and the gear sump 13 . After the cooler 3 , the gear oil conveyed by the retarder pump 12 is returned to the transmission sump 13 via a discharge line 16 . The discharge line 16 has a pressure holding valve 17 in order to maintain a certain counter pressure in relation to the cooler 3 for the purpose of proper functioning.
Gemäß der Erfindung zweigt zwischen dem Umschaltven til 2 und dem Kühler 3 eine Verbindung 18 ab, die in den Getriebesumpf 13 führt. Die Verbindung 18 weist ein Ven til 19 auf, das erfindungsgemäß von einem Sensor 20 ansteu erbar ist. Der Sensor 20 ist in dem Getriebesumpf 13 ange ordnet und mißt die dort vorherrschende Temperatur des Ge triebeöls.According to the invention branches off between the Umschaltven valve 2 and the cooler 3 from a connection 18 which leads into the gear sump 13 . The connection 18 has a Ven valve 19 , which can be controlled according to the invention by a sensor 20 . The sensor 20 is arranged in the gear sump 13 and measures the prevailing temperature of the gear oil Ge there.
Aktiviert der Fahrer nun den Retarder 1 und die mit dem Steuerventil 9 verbundene Bremsstufenwahl, so wird der Kühlkreislauf 3 über das Umschaltventil 2 geschlossen und das Getriebeöl wird in dem Retarder 1 durch Umwandlung von kinetischer Energie in Wärme erwärmt. Bevor dieses Getrie beöl dann dem Kühler 3 zugeführt wird, erfolgt eine Abzwei gung über die Verbindung 18 und das Ventil 19, wobei sich die Menge des abzuzweigenden Getriebeöls in Abhängigkeit von der in dem Getriebesumpf 13 vom Sensor 20 erfaßten Tem peratur ergibt.If the driver now activates the retarder 1 and the brake level selection connected to the control valve 9 , the cooling circuit 3 is closed via the changeover valve 2 and the transmission oil is heated in the retarder 1 by converting kinetic energy into heat. Before this gear oil is then supplied to the cooler 3 , there is a branching via the connection 18 and the valve 19 , the amount of gear oil to be branched depending on the temperature detected in the gear sump 13 by the sensor 20 .
Alternativ kann das Ventil 19 in einer weiteren Aus führung auch als Bimetallventil im Getriebesumpf 13 ausge bildet sein, das den Zufluß von heißem Öl aus dem Retar der 1 steuert. Alternatively, the valve 19 in a further embodiment can also be formed as a bimetallic valve in the gear sump 13 , which controls the inflow of hot oil from the retar of FIG. 1 .
Mit anderen Worten wird über die Verbindung 18 künst lich die Leckage des Retarders 1 bzw. des Arbeitskreislau fes 4 erhöht. Selbstverständlich muß dann gleichzeitig vom Regelventil 10 über die Speiseleitung 11 eine der abge zweigten Menge an erwärmten Getriebeöl entsprechende Menge wieder aus dem Getriebesumpf 13 gefördert werden, sonst würde sich infolge des Abzweigens der Ölstand im Arbeits kreislauf 4 absenken und dadurch die Bremswirkung bzw. Bremsleistung des Retarders 1 vermindern. In other words, the leakage of the retarder 1 or of the working circle fes 4 is artificially increased via the connection 18 . Of course, then at the same time from the control valve 10 via the feed line 11, a quantity corresponding to the amount of heated gear oil that has been branched off is again conveyed out of the gear sump 13 , otherwise the oil level in the working circuit 4 would decrease as a result of the branching off and the braking effect or braking power of the Reduce retarders 1 .
11
Retarder
Retarders
22nd
Umschaltventil
Diverter valve
33rd
Kühler, Wärmetauscher
Cooler, heat exchanger
44th
Arbeitskreislauf, Kühlkreislauf
Working circuit, cooling circuit
55
Rotor
rotor
66
Motorkühlsystem
Engine cooling system
77
Ölspeicher
Oil storage
88th
Bremsstufenwahl
Braking level selection
99
Steuerventil
Control valve
1010th
Regelventil
Control valve
1111
Speiseleitung
Feed line
1212th
Retarderpumpe
Retarder pump
1313
Getriebesumpf
Gearbox sump
1414
Leckageleitung
Leakage line
1515
Zufuhrleitung
Supply line
1616
Abfuhrleitung
Discharge line
1717th
Druckhalteventil
Pressure control valve
1818th
Verbindung
connection
1919th
Ventil
Valve
2020th
Sensor
sensor
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