DE3030494C2

DE3030494C2 - Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Bremsleistung eines hydraulischen Retarders

Info

Publication number: DE3030494C2
Application number: DE3030494A
Authority: DE
Inventors: Gerold 7994 Langenargen Bieber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-08-12
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1988-07-07
Also published as: US4440272A; BR8105169A; GB2081829A; DE3030494A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Bremslcistung eines hydraulischen Retarders nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Retarder werden insbesondere für Fahrzeuge benötigt und arbeiten mit einem strömenden Medium, z. B. Öl, welches, je nach der gewünschten Bremsleistung, über eine Steuereinrichtung mit entsprechend eingestelltem Druck zugeführt wird. Die Steuereinrichtung selbst weist dabei im allgemeinen ein hand- und/oder fußbcläligtcs Steuerventil und ein Zu- und Ablaufregclvcntil auf, wie es /.. B. durch die DE-OS 02 675 bekannt ist.

Die Wirkungsweise eines Retarders besteht nun darin, daß die Reibung zwischen Stator und Rotor abhängig von dem eingebrachten Öldruck verändert wird, wodurch auf die mitgezogene Welle des Rotors ein mehr oder weniger großes Bremsmoment ausgeübt wird.

Der ölstrom wird dabei vom Rotor in die Schaufelräume des feststehenden Stators gefördert, dabei umgelenkt und verzögert (abgebremst). Durch die Umlenkung des Ölstromes im Stator verzögert sich die Drehbewegung des Rotors und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, da die Rotorachse mit der Achse des Fahrzeuges über Gelenkwelle, Getriebe und/oder Schaltkupplung verbunden ist. Die in dem Ölstrom auftretende Reibung wird in Wärme umgesetzt. Die Wärme muß dann abgeführt werden, was bei wassergekühlten Motoren im allgemeinen über den Wärmetauscher für das Kühlwasser bzw, bei luftgekühlten Motoren durch Abgabe an die Kühlluft erfolgt.

Unterschiedliche Füllungsgrade des Strömungskreislaufes ergeben eine unterschiedliche Bremswirkung auf das Fahrzeug selbst. Die Bremswirkung kann dabei durch ein Zu- und Ablaufregelventil vom Maximalwert bis Null stufenlos gesteuert werden, wobei das Maximaibremsmoment bei sogenannten Primärretardern vom eingeschalteten Gang im Getriebe abhängig ist. Dabei ist aber die Bremswirkung auch im schnellsten Gang noch so groß, daß Rückschallungen im allgemeinen nich' erforderlich sind. Bei Sekundärretardern ist das Retardermoment gleich dem Bremsmoment. Die Höhe des Bremsmomentes kann beliebig begrenzt werden und beträgt bei bekannten Konstruktionen antriebsscitig maximal 1000 Nm.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß vielfach die mögliche und wünschenswerte Bremsleistung wesentlich höher liegt als die Kapazität des Wärmetauschers, daß also die vorhandene Kühleinrichtung nicht in der Lage ist, die dabei erzeugte Wärme abzuführen. Bei kürzeren Bremsungen kann auch eine sehr hohe Brcmslcistung über das Ölvoliimcn des Retarders selbst und die Kühlung aufgenommen werden. Bei längeren Bremsvorgängen jedoch kann eine im Vergleich zum Ölvolumen und der Kapazität des Wärmetauschers zu große Brcmslcistung zu Übcrhilzungcn und damit zum Ausfall des Getriebes oder sogar des Motors führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine zumindest langer dauernde Überlastung des Relarders zu vermeiden und eine kontinuierliche Abrcgelung des Retarderbrcmsmomenics auf einen zulässigen Wert zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Untcransprüchc.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung zur

Abrcgelung des Retardermomcntcs wird das maximale Bremsmoment des Retarders bei wassergekühlten Motoren über die Kühlwassertemperatur und bei luftgekühlten Motoren über die Temperatur des strömenden Mediums im Retarder selbst, also beispielsweise die Öltcmperatur, eingestellt. Dies geschieht nach

M) der Erfindung durch Einschalten eines zusätzlichen Druckminderungsventils, welches den Druck des dem Retarder zuzuführenden Öles unabhängig von dem von der Bedienungsperson betätigten Steuerventil auf einen Maximalwert begrenzt, der gerade noch eine ausrci-

rt chende Abführung der durch den Bremsvorgang erzeugten Wärme garantiert.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand eines schcmatischcn Ausführungsbcispiclcs in Vcrhin-

dung mit den Zeichnungen näher erläutert, !η den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der in einer Explosionsdarstellung wiedergegebene Grundbauteile eines Retarders,

F i g. 2 eine Blockdarstellung der Ventilanordnung.

Fig. 3 ein Diagramm zur prinzipiellen Wiedergabe der Abhängigkeit zwischen Kühlwassertemperatur einerseits und maximalem Steuerdruck bzw. Bremsrnoment andererseits,

F i g. 4 ein Diagramm zur prinzipiellen Wiedergabe der Abhängigkeit zwischen Getriebeölteiiiperatur einerseits und maximalem Steuerdruck bzw. Bremsmoment andererseits,

Fig. 5 einen Ausschnitt des Steuerschemas eines Retarders mit temperaturabhängiger Retarderrückregelung.

Die F i g. 1 zeigt die für die Funktion eines Retarders wesentlichen Grundbauteile in auseinandergezogener und schemaiischer Ansicht. Dabei ist 1 der Stator eines an sich bekannten Retarders 11 und 2 dessen Rotor. Der Rotor 2 ist (in nicht dargestellter) bekannter Weise über Kupplung. Getriebe und/oder Gelenkwelle mit der Achse des zu bremsenden Fahrzeuges verbunden. Der Retarderinnenraum wird, je nach der gewünschten Bremsleistung, mit Öl gefüllt, das aufgrund der Drehbewegung des Rotors 2 einer Zentrifugalbeschleunigung ausgesetzt und dadurch in Bewegung gehalten wird. Dabei wird der Ölstroin in die Schaufelräume des feststehenden Stators 1 gefördert, umgelenkt i-nd abgebremst.

Durch die Umlenkung des Ölstromcs im Stator 1 verzögert sich auch die Drehbewegung des Rotors 2 und somit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges selbst.

Der Öldruck im Retarderinnenraum wird über Zu- und Ablaufregelventil 5 gesteuert, das beispielsweise über einen Stcueriuftanschluß abhängig von einem hand- oder auch von einem fußbetätigten Steuerhebel 8 bzw.9 entsprechend eingestellt wird.

Abhängig von der Einstellung dieses Zu- und Ablaufregelventils 5 wird der Öldruck und damit der Ölumlauf in einer Umlaul'leitung 4 zum Wärmetauscher 3 gesteuert. Der Wärmetauscher 3 besitzt einen Kühlwasscrzulauf 3' und einen Kühlwasserablaulslutzen 3".

Erfindungsgemäß wird nun die Temperatur des Retarderöles in der Umlaufleitung 4, beispielsweise am Punkt 6, oder aber die Temperatur des Kühlwassers im Wärmetauscher 3 im Bereich 6' überwacht.

Die Temperaturüberwachung kann hierbei mit an sich bekannten, vorzugsweise elektrisch arbeitenden Temperaturfühlern 18 vorgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird dabei die Temperatur zur zusätzlichen Steuerung des Ölumlaufes im Retarder selbst und damit zur Einstellung des Bremsmomentes herangezogen.

Diese Funktion sei schematisch anhand der F i g. 2 erläutert.

In der F i g. 2 ist als Steuerhebel 8 ein Fußhebel gezeigt, von dessen Betätigung abhängig die Einstellung des Zu- und Ablaufregelventils 5 (vgl. auch Fig. I) derart erfolgt, daß zur Erhöhung des Bremsmomenies mit einem größeren Druck auf den Steuerhebel 8 eine Erhöhung des Öldruckes im Retarder Il erreicht wird. Anstelle des Fußhebels kann selbstverständlich auch ein von Hand zu betätigender Steuerhebel 9 vorgesehen werden. Die Betätigung des Steuerhebels 8 bzw. 9 hat zur Folge, daß der Umlauf des Öles, der mit den

Umlaufleitungen 4 über den Wärmetauscher 3 geführt wird, entsprechend gesteuert wird.

Zur Begrenzung des Öldruckes im Retarder 11. der über das Zu- und Ablaufregclventi! 5 eingestellt wird, ist dem Zu- und Ablaufregelventil 5 ein Druckminderungsventil 7 vorgeschaltet, das, abhängig von einem Steuerwert 6". der entsprechend der gemessenen Temperatur von einem (nicht dargesteliien) Meßwertgeber abgeleitet wird, den Öldruck so begrenzt, daß eine bestimmte, vom Wärmetauscher 3 sicher aufgenommene Bremsleistung und damit eine bestimmte Wärmeentwicklung nicht überschritten werden kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Abhängigkeiten von Steuerdruck und Bremsmoment von der Temperatur des Öles im Retarder 11 bzw. von der Temperatur des Kühlwassers. Dabei ist auf der Abszisse der Steuerdruck angegeben, während auf der rechten Ordinate die Temperatur des Öles bzw. Kühlwassers aufgetragen ist. Aus der Abhängigkeitskurve ist zu ersehen, daß der maximale Steuerdruck nur bei einer Kühlwasserlemperatur von 90⁰C bzw. einer Geiriebeöliemperatur von 125' C eingestellt werden kann, während der Druck bei einer Kühlwassertemperalur von 100°C oder einer Getriebeöhemperatur von 150 C auf den halben Wert begrenzt wird. Entsprechend beträgt das Bremsmoment bei dieser Temperatur auch nur noch 50% des maximalen Bremsmomentes, während bei einer Temperatur des Kühlwassers bzw. Getriebeöles von »nur« 90"C bzw. 125"C mit 100% das maximal mögliche Bremsmoment vom Retarder 11 abgegeben wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß insbesondere die angegebenen Temperatur- und Steuerdruckwerte Werte sind, die angenommen wurden, um die Wirkungsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung zu erläutern. In der Praxis ergeben sich, insbesondere beim Einsatz von geschlossenen oder offenen Kühlsystemcn. abweichende Werte, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen wird.

F i g. 5 zeigt den Ausschnitt eines Steuerschemas. in welchem das Zusammenwirken einer Retarderstcucrting bekannter Ausführung mit Steuerelementen gemäß der Erfindung wiedergegeben sind. Dabei ist der Retarder mil 11. die Umlaufleiiiingcn für das Öl mit 4. das Zu- und Ablaufrcgelvei il mit 5 und der Wärmetauscher mit 3 bezeichnet.

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung ist ein Druckminderventil 7 vorgesehen, über welches der von einer Drucklufiquellc 10 abgeleitete und in diesem Fall über einen handbetätigten Steuerhebel 9 und eine Kupplungssperrc 17 gelieferte Steuerdruck für das Zu- und Ablaufregelventil 5 entsprechend reduziert wird, und zwar erfindungsgemäß abhängig von der durch den Temperaturfühler 18 gemessenen Tcmperaair.

Der gemessene Temperaturwert wird dabei in ein Signal umgesetzt, das in einem Elektronik-Baustein 19 so umgesetzt und verstärkt wird, daß das Bremsmoment nach einer Funktion zurückgcregelt wird, die dem Fadingverhaltcn einer Reibbremse entspricht.

Die Realisierung der Vorrichtung nach der Erfindung kann natürlich im Rahmen fachmännischen Könnens auf verschiedene Weise abgewandelt werden. So ist es insbesondere möglich, das Druckmindcrungsvcnlil 7 und das Zu- und Ablaufregelvcniil 5 baulich so zu kombinieren, daß ein einziges Bauteil gegeben ist. Das kann insbesondere dadurch geschehen, daß das Druckmiiiderungsventil 7 mit einem Regelmagnet als Deckel des Zu- und Ablaufregelventils 5 selbst ausgebildet wird. Auch die Ausbildung des Retarders Il

selbst ist entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck ebenso variierbar wie die Ausbildung des Wärmetauschers 3. der mit dem Kühler des zu bremsenden Fahrzeuges als bauliche Einheit ausgebildet oder aber auch als getrennter Wärmetauscher aufgebaut sein kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Brcmslcistung eines hydraulischen Retarders. insbesondere für Fahrzeuge, mit einer ein Druckmedium, z. B. Druckluft, sperrenden oder freigebenden Steuereinrichtung in Form eines hand- und/oder fußbetätigten Steuerventils, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres, dem ersten Steuerventil (Steuerhebel 8 bzw. 9) vorgeschaltetes Steuerventil im Kreis des Druckmediums, vorzugsweise in Form eines Druckminderventils (7), vorgesehen ist und daß das weitere Steuerventil (Druckminderventil 7) unabhängig vom ersten Steuerventil (Steuerhebel 8 bzw. 9) nur von einer die Temperatur des strömenden Mediums im Retarder (M) gegenüber dessen Wärmeerzeugung abstimmenden Regeleinrichtung (Temperaturfühler 18. Elcktronikbaustein 19) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (18) der Regeleinrichtung die Kühlwassertemperaiur des Wärmetauschers (3) oder die Temperatur des im Retarder (U) strömenden Mediums abtastet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler (18) ein elektrisch arbeitender Temperaturfühler vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuerventil (Drückminderventil 7) zwischen dem von einer Bedienungsperson betätigbaren Steuerhebel (8 bzw. 9) und dem Zu- und Ablaufrcgelventil (5) für das im Retarder (11) strömende Medium angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (7) mit Rcgclmagnct als Deckel des Zu- und Ablaufregelvcniils(5) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikbaustein (19) als Signalformer arbeitet, der das der jeweiligen Temperatur des Kühlwassers oder des im Retarder (11) strömenden Mediums entsprechende Signal des Temperaturfühlers (18) in eine Steuerfunktion zur Steuerung des Retarders (11) so umwandelt, daß das Bremsmomcnt entsprechend dem Fadingverhalten einer Reibbremse geregelt wird.