DE3144902A1 - "antriebsaggregat mit einem schaltgetriebe" - Google Patents

Description

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G 3883 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Anfahr-Retarder" Heidenheim

Antriebsaggregat mit einem Schaltgetriebe.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat mit einem Schaltgetriebe, das einen Retarder und ein Planetengetriebe aufweist. In dem Schaltgetriebe wird der Retarder (hydrodynamische Bremse) dazu benutzt, um eine Abtriebswelle mittels hydrodynamischer Kraftübertragung aus dem Stillstand in Rotation zu versetzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

1) DE-AS 14 8O 506

2) DE-AS 20 21 543

3) DE-AS 2β 56 669

4) DE-PS 16 00 191

5) DE-OS 30 00 664

6) DE-PS 26 18 073

7) DE-OS 29 35 361

8) us-PS 23 43 509

9) Automobiltechnische Zeitschrift 1967,, Seiten 149 - 152. Aus der Fig. 1 der Druckschrift 1) ist im wesentlichen folgendes bekannt:Eine Antriebswelle 25 treibt das Hohlrad 3I (erstes Getriebeglied) eines Planetengetriebes 29 an. Von diesem Planetengetriebe 29 ist ein Planetenträger 33 (zweites Getriebeglied) an eine Abtriebswelle 24 gekoppelt. Außerdem ist ein Sonnenrad 34 (drittes Getriebeglied) an den Rotor 45 eines Retarders 43 gekoppelt und mittels einer Bremse 39 festsetzbar. Wenn die Abtriebswelle 24 still steht, rotleren das erste und das dritte Getriebeglied mit unterschiedlichen Drehrichtungen, wobei die Drehzahl des dritten Getriebegliedes größer als diejenige des ersten Getriebegliedes ist. Durch Einschalten des Retarders 43 kann die Drehzahl des dritten Getriebegliedes 34 verringert und hierdurch die Abtriebswelle 24 in Rotation versetzt werden, wobei ihre Drehrichtung umgekehrt zur Drehrichtung des dritten Getriebegliedes 34 ist. Die Abtriebswelle 24 hat dort die Punktion einer sogenannten Nullwelle im Lenkgetriebe eines Kettenfahrzeuges. Vom Fahrzeug-Antrieb selbst zeigt die Druckschrift 1 nur ein Fahrgetriebe 2 und Überlagerungsgetriebe 5 und 6.

Die Druckschrift 2) zeigt ein Fahrzeug-Schaltgetriebe mit einem integrierten hydrodynamischen Drehmomentwandler. Dieser ist sowohl im Traktionsbetrieb (insbesondere zum Anfahren aus dem Stillstand) als auch zum hydrodynamischen Bremsen einsetz-

bar. Antriebsaggregate mit diesem Schaltgetriebe haben sich zwar sehr gut bewährt; jedoch ist dort für eine bestimmte Anzahl von Gängen eine verhältnismäßig große Zahl von Planetenradsätzen erforderlich.

Aus der Druckschrift 5) ist ein Fahrzeug-Schaltgetriebe bekannt, das einerseits einen hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist, der allein für den Traktionsbetrieb bestimmt ist, und andererseits einen Retarder, der nur zum hydrodynamischen Bremsen dient. Somit ist dort der Bauaufwand für die hydrodynamischen Getriebeelemente verhältnismäßig hoch.

Beiden bekannten Getrieben ist gemeinsam, daß im Anfahrbereich bei der hydrodynamischen Kraftübertragung naturgemäß mit hydraulischen Verlusten gerechnet werden muß.

Aufgabenstellung

Es soll ein Antriebsaggregat geschaffen werden, in dessen Schaltgetriebe die Kraftübertragung bei möglichst geringem Bauaufwand sowohl beim Anfahren als auch beim Bremsen hydrodynamisch stattfindet, wobei gleichzeitig beim Anfahren die hydraulischen Verluste verringert werden sollen.

Erfindungsgemäße Lösung

Die vorgenannte Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Antriebsaggregat gelöst. Es wurde erkannt, daß das aus der Druckschrift 1) bekannte Aggregat, das lediglich zum Antrieb einer Fahrzeug-Lenkeinrichtung dient, durch die erfindungsgemäße Umgestaltung auch für den Fahrzeugantrieb selbst und zugleich als Fahrzeugbremse eingesetzt werden kann. Hierzu wird gemäß der Erfindung am Planetengetriebe eine Schalteinrichtung vorgesehen, durch deren Betätigung - bei gleichbleibender Drehrichtung der Abtriebswelle - die Drehrichtung des dritten Getriebegliedes und damit des Retarder-Rotors umgekehrt wird. Zugleich wird der Retarder, wie an sich aus Druckschrift 4)

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oder 5) bekannt ist, derart gestaltet, daß er in beiden Drehrichtungen eine hohe spezifische Leistung aufweist. Hierdurch wird es möglich, den Retarder - zusätzlich zur hydrodynamischen Kraftübertragung im Anfahrbereich - nach einer Umkehrung seiner Drehirchtung auch noch zum hydrodynamischen Bremsen einzusetzen. Der Retarder wird, wie an sich bekannt, durch Füllen mit Arbeitsflüssigkeit eingeschaltet und durch Entleeren ausgeschaltet. Dabei ist es vorteilhaft, eine Steuereinrichtung derart auszubilden, daß man dem Retarder wahlweise von einem Bremsbefehlgeber (z.B. Bremspedal) und von einem Beschleunigungsgeber (z.B. Gaspedal) Steuerbefehle erteilen kann (Anspruch 2).

Ein in beiden Drehrichtungen wirksamer Retarder mit nur einem einzigen torusförmigen Arbeitsraum könnte, abweichend von Druckschrift 5)j auch dadurch gewonnen werden, daß die Schaufeln in achsparallelen Ebenen liegen. Bevorzugt wird jedoch ein Retarder gemäß Druckschrift 4), der in zwei torusförmigen Arbeitsräumen schräggestellte Schaufeln aufweist. Die Arbeitsräume sind räumlich und funktionell eng miteinander verschmolzen. So ist z.B. nur ein einziger gemeinsamer Rotor vorhanden; außerdem werden beide Arbeitsräume stets gemeinsam gefüllt oder entleert. Somit ist der Aufwand für die Steuerung der Arbeitsflüssigkeit wesentlich geringer als bei Vorhandensein eines Wandlers und eines Retarders gemäß Druckschrift 3)· Mit anderen Worten: Gemäß der Erfindung können in einem Getriebe nach Druckschrift"3) der Wandler, dessen Überbrückungskupplung und der Retarder ersetzt werden durch das im Anspruch 1 angegebene Schaltgetriebe, umfassend einen Planetensatz und einen drehrichtungsunabhängigen Retarder.

Daa Schaltgetriebe des erfindungsgemäöen Antriebsaggregates hat einen hydrodynamischen Anfahrbereich, bei dem der Retarder eingeschaltet ist, und einen mechanischen Bereich mit mindestens zwei Gängen. Im ersten Gang sind das dritte Getriebeglied und

somit der Retarderrotor festgesetzt. Der zweite Gang wird eingeschaltet durch Betätigen der Schalteinrichtung, die die Drehrichtungsumkehr des Retarderrotors auslöst. Vorzugsweise ist diese Schalteinrichtung gemäß Anspruch 3 als eine Durchkupplung ausgebildet, welche An- und Abtriebswelle des Schaltgetriebes miteinander verbindet.

Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat kann durch vielerlei Gangschaltgetriebe ergänzt werden. Hierfür kommen in Betracht: Schaltgetriebe nur mit weiteren Vorwärtsgangen oder solche mit Vorwärtsgangen und wenigstens einem Rückwärtsgang oder reine Wendegetriebe. Somit können ohne Schwierigkeiten beliebig viele Gänge vorgesehen werden. Es sind jedoch auch Ausführungen ohne zusätzliches Schaltgetriebe möglich, wie weiter unten erläutert wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß beim Beschleunigen.der Abtriebswelle aus dem Stillstand der Retarder nur über einen kleineren Abtriebsdrehzahlbereich eingeschaltet sein muß, verglichen mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler. Schom beim Erreichen einer verhältnismäßig kleinen Mindest-Abtriebsdrehzahl (Mindest-Fahrgeschwindigkeit) kann die am dritten Getriebeglied befindliche Bremse eingeschaltet werden. Von da an arbeitet das Schaltgetriebe rein mechanisch ohne hydraulische Verluste. Folglich ist - über den gesamten Arbeitsbereich gesehen - der Energieverbrauch verhältnismäßig gering.

Durch den Wegfall des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verzichtet man zwar auf dessen hohe Drehmomentwandlung im Anfahrpunkt. Diese wird jedoch in vielen Fällen (z.B. bei Antrieben für Omnibusse) gar nicht benötigt, weil mit Rücksicht auf die Fahrgäste die Beschleunigung einen bestimmten Wert nicht übersteigen soll.

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Es ist schon mit anderen Mitteln versucht worden, ein automatisches Fahrzeuggetriebe ohne hydrodynamischen Drehmomentwandler zu schaffen. So ist aus der Druckschrift 7) ein Schaltgetriebe bekannt, das eine mechanische, sogenannte Dauer- und Gangsehaltbremse aufweist, die für längeren Schlupfbetrieb ausgelegt ist. Ein solcher Schlupfbetrieb ist dort vorgesehen - ähnlich wie im erfindungsgemäßen Getriebe beim Retarder einerseits zum Anfahren aus dem Stillstand und andererseits zum Abbremsen des Fahrzeuges. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist, daß trotz der Auslegung der Bremse für längeren Schlupf betrieb die Gefahr von Verschleiß und/oder Überhitzung besteht. Sie wird deshalb in der Praxis nicht angewendet. Im übrigen wäre es nicht damit getan, in dem bekannten Schaltgetriebe die Dauerbremse durch einen Retarder zu ersetzen, weil die dort vorgesehene Ankoppelung d@s Dauerbremsrot.orB an ein langsam rotierendes Getriebeglied für den Retarder sehr ungünstig wäre.

Wie oben schon erwähnt worden ist, weist das Schaltgetriebe des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates vorzugsweise eine Durchkupplung auf, bei deren Betätigung die Getriebeglieder des Planetengetriebes als Block umlaufen. Zwar lat aus dar Druckschrift 8) schon ein Schaltgetriebe bekannt, das einen Retarder, ein Planetengetriebe und eine Durchkupplung aufweist; diese ist jedoch als Freilauf (Einwegkupplung) ausgebildet. Dadurch haben zunächst, d.h. beim Anfahren aus dem Stillstand, die Antriebswelle, die Abtriebswelle und der Re-tarderrotor gleiche Drehzahl und gleiche Drehrichtung. Somit kann der Retarder erst nach Erreichen einer bestimmten Mindestdrehzahl wirksam werden. Hierbei rotiert dann die Abtriebswelle rascher als die Antriebswelle. Dort ist somit der Retarder in dem besonders wichtigen Anfahrbereich nloht einsetzbar. Auoh ein Verzögern der Abtriebswelle mit Hilfe des Retarders ist dort nicht vorgesehen.

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Durch die Merkmale des Anspruches 4 kann erreicht werden, daß der Retarder beim hydrodynamischen Bremsen ganz unabhängig von der Antriebsmaschine in einem großen Drehzahlbereich der Abtriebswelle wirksam sein kann, d.h. bis hin zu verhältnismäßig kleinen Abtriebsdrehzahlen. Dagegen ist der Retarder bei eingeschalteter Durchkupplung (gemäß Anspruch 3) beim Bremsen nur bis zur kleinstmöglichen Drehzahl der Antriebsmaschine einsetzbar. Aus diesem Grunde und weil die Durchkupplung in der Regel für den Traktionsbetrieb benötigt wird, wird man bei Bedarf die Merkmale der Ansprüche 3 und K gemeinsam anwenden.

Für das erfindungsgemäße Antriebsaggregat kommen viele unterschiedliche Antriebsmaschinen in Betracht. Bevorzugt wird ein Dieselmotor; aber auch die Verwendung einer Gasturbine ist möglich. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung kann auch eine in der Drehrichtung umkehrbare Antriebsmaschine, z.B. ein Elektromotor, verwendet werden (Ansprüche 5 und 6).

Ein wesentlicher Vorteil dieser Bauweise gegenüber bekannten elektro-hydrodynamischen Antriebsaggregaten (die für den Traktionsbetrieb einen Drehmomentwandler und notwendigerweise ein Wendegetriebe aufweisen, siehe Druckschrift 6)) besteht darin, daß das Wendegetriebe entfallen kann. Denn aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung eines zumindest weitgehend drehrichtungsunabhängigen Retarders kann dieser in beiden Antriebsdrehrichtungen gleich gut im Traktionsbetrieb arbeiten. Genauso kann er in beiden Abtriebsdrehrichtungen gleich gut bremsen. Darüber hinaus wird man bei der Kombination eines Elektromotors mit dem Retarder und dem dazugehörenden Planetenradsatζ in manchen Elektrofahrzeugen, z.B. bei einem Trolley-Bus, auf ein nachgeordnetes Gangschaltgetriebe ganz verzichten können.

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Ein wichtiger weiterführender Gedanke der Erfindung ist im Anspruch 7 angegeben. Diesem liegt die folgende Aufgabe zugrunde: Während des Anfahrvorganges mit Hilfe des Retarders soll die Drehzahl der Antriebsmaschine einerseits nicht zu stark gedrückt werden (Gefahr des Abwürgens durch ein zu hohes Retardermoment) und andererseits nicht unnötig hohe Werte annehmen (etwa wenn viel Gas gegeben wird bei verhältnismäßig niedrigem Retardermoment). Man könnte diese Aufgabe an sich dadurch lösen, daß der Füllungsgrad und damit das Moment des Retarders von Hand an das jeweilige Moment der Antriebsmaschine angepaßt wird. Gemäß der Erfindung erfolgt dies jedoch selbsttätig mit Hilfe der in Anspruch 7 angegebenen Regeleinrichtung. Dabei kann man durch die zusätzlichen Merkmale des Anspruches 8 dafür sorgen, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine mit zunehmender Abtriebsdrehzahl (Fahrgeschwindigkeit) ansteigt. Es kann eine lineare oder progressive Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden. In diesem Zusammenhang erkennt man einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber Antriebsaggregaten, die einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Anfahren haben. Dort müssen bekanntlich zum Anpassen des Wandlers an die Antriebsmaschine unterschiedliche Wandlerpumpenräder und/oder unterschiedliche Zahnräder für verschiedene Eingangs-Übersetzungen bereitgestellt werden. Demgegenüber braucht man bei Verwendung eines Retarders zum Anfahren nur dessen Steuerung an die jeweilige Antriebsmaschine anzupassen. Dies kann besonders einfach dadurch erfolgen, daß man die Charakteristik des im Anspruch 8 genannten Sollwert-Gebers verändert, daß man also eine bestimmte Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Fahrgeschwindigkeit einstellt.

Gemäß Anspruch 9 können die beiden Arbeitsräume des Retarders bei Bedarf für unterschiedliche maximale Drehmomente in den beiden Drehrichtungen ausgelegt werden. Z.B. können die beiden Arbeitsräume, abweichend von Druckschrift 4), unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Oder man kann in den beiden Arbeitsräumen unterschiedliche Schaufel-Neigungswinkel vorsehen. Durch eine solche Maßnahme ist es z.B. auch möglich, die Arbeitsräume nur an unterschiedliche maximale Drehzahlen in den beiden Drehrichtungen anzupassen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Balkenschema, das für mehrere mögliche Ausführungsformen des Schaltgetriebes gültig ist;

Fig. 2 den dazugehörenden Drehzahlplan;

Fig. 3 ein Räder-Schema für ein aus den Figuren 1 und 2 ableitbares Schaltgetriebe;

Fig. K ein Räder-Schema für ein anderes aus den

Figuren 1 und 2 herleitbares Schaltgetriebe;

Fig. 5 ein Steuerschema für den Betrieb des Retarders.

Zur Darstellung von Planetengetrieben in Form eines Balkenschemas gemäß Fig. 1 und eines Drehzahlplanes gemäß Fig. 2 wird hingewiesen auf die Druckschrift 9)·

Das in Fig. 1 dargestellte Balkenschema repräsentiert Planetengetriebe mit drei Getriebegliedern; dies sind die Punkte 11, 12 und 13 des Balkens 10. Eine Antriebsmaschine 20 ist über eine Antriebswelle 21 starr mit dem ersten Getriebeglied 11 gekoppelt. Anstelle dieser starren Koppelung kann bei Bedarf auch eine lösbare Kupplung 22 vorgesehen werden. In diesem

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Falle wird zusätzlich am ersten Getriebeglied eine Bremse 23 vorgesehen. Das zweite, auf dem Balken mittlere Getriebeglied 12 ist starr an die Abtriebswelle 31 gekoppelt. Zwischen der Antriebswelle 21 und Abtriebswelle J>1 ist eine lösbare Kupplung 24, eine sogenannte Durchkupplung vorgesehen.Statt dessen könnte auch eine Kupplung zwischen dem ersten und dem dritten oder zwischen dem zweiten und dem dritten Getriebeglied angeordnet werden. Eine weitere Abwandlung der dargestellten Ausführungsform ist möglich: Man kann unter Wegfall der Kupplung 22 eine Kupplung zwischen der Antriebsmaschine 20 und dem Verzweigungspunkt 19 anordnen, an den die Durchkupplung 24 angeschlossen ist.

Ein in beiden Drehrichtungen wirksamer Retarder 15 (hydrodynamische Bremse) ist entsprechend Druckschrift 4) gestaltet. Er hat einen Rotor 16 mit zwei Schaufelkränzen und dementsprechend einen Stator 17 ebenfalls mit zwei Schaufelkränzen. Der Retarder-Rotor 16 ist starr an das dritte Getriebeglied 13 gekoppelt. Dieses ist zusätzlich mittels einer mechanischen Bremse 18 festsetzbar.

In Fig. 2 erkennt man wieder den Balken 10 von Fig. 1 mit den drei Getriebegliedern 11 bis I3. Die von dem Punkt 11 ausgehenden Pfeile repräsentieren unterschiedliche Drehzahlen der Antriebswelle 21. Genauso stellen die von den Punkten 12 und 13 ausgehenden Pfeile unterschiedliche Drehzahlen der Abtriebswelle 31 bzw. des Retarder-Rotors 16 dar.

Die Linie a zeigt den Zustand bei Leerlauf und stillstehender Abtriebswelle 3I. Die Antriebswelle 21 rotiert mit einer Mindestdrehzahlj der Retarder-Rotor rotiert mit einer entsprechend dem Übersetzungsverhältnis erhöhten Drehzahl mit umgekehrter Drehrichtung.

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Die Linie b zeigt den Zustand, bei dem der eingeschaltete Retarder das Getriebeglied 13 auf etwa ein Drittel der ursprünglichen Drehzahl verlangsamt hat. Gleichzeitig ist die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 und der Antriebswelle 21 um einen gewissen Betrag erhöht worden. Dementsprechend rotiert die Abtriebswelle 3I nunmehr mit der Drehzahl n,.

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Die Linie c zeigt den Zustand nach dem Schließen der Bremse 18, wodurch der erste mechanische Gang eingeschaltet wird. Dies hat bei gleichbleibender Abtriebsdrehzahl n^ ein Drücken der Antriebswellendrehzahl etwa auf die ursprüngliche Mindestdrehzahl zur Folge. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit erhöht sich die Abtriebsdrehzahl auf den Wert n₂ und dementsprechend die Antriebsdrehzahl gemäß Linie d.

Nunmehr kann durch Schließen der Durchkupplung 24- bewirkt werden, daß alle Getriebeglieder 11, 12 und 13 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Drehrichtung umlaufen, z.B. mit der Drehzahl n₂, siehe Linie e. Hierdurch ist der zweite mechanische Gang eingeschaltet, wobei durch eine weitere Erhöhung der Antriebsdrehzahl bis zur maximalen Abtriebsdrehzahl n, hochgefahren werden kann, siehe Linie f*

In diesem Schaltzustand kann nun bei Bedarf der Retarder 15 wieder eingeschaltet werden, um das Fahrzeug abzubremsen. Hierbei kann die Abtriebsdrehzahl äußerstenfalls bis zur Linie g absinken, also bis zur Mindestdrehzahl der Antriebswelle 3I. Wie man sieht, arbeitet hierbei der Retarder mit umgekehrter Drehrichtung, verglichen mit dem Zustand beim Anfahren.

Eine verbesserte Bremswirkung mit dem Retarder I5 bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten kann dann'erzielt werden, wenn gemäß Fig. die Kupplung 22 und die Bremse 23 vorhanden sind. Der Retarder ist in diesem Falle bei gelöster Kupplung 22 und eingeschalteter Bremse 23 zwischen den strichpunktierten Linien h und i wirksam. Spätestens wenn hierbei die Drehzahl der Abtriebswel-

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le unter die Mindestdrehzahl der Antriebswelle absinkt, muß die Durchkupplung 24 geöffnet werden .

Die Pig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.mit einem einfachen Planetenradsatζ P. Man erkennt wieder die Antriebsmaschine 20, die Antriebswelle 21, die Abtriebswelle 31 und den Retarder 15· Das erste Getriebeglied 11 des Planetenradsatzes P ist das Hohlrad. Dieses kann entweder direkt oder über die strichpunktiert dargestellte Kupplung 22 mit der Antriebswelle 21 verbunden sein. Im letzteren Falle ist es durch die Bremse 23 festsetzbar. Zwischen der Antriebswelle 21 und dem Planetenradsatζ P kann ein Torsionsschwingungsdämpfer 29 vorgesehen sein (in Pig. I nicht dargestellt). Das zweite Getriebeglied 12 des Planetenradsatzes ist der Planetenträger, der starr mit der Abtriebswelle 3I verbunden ist. Zwischen dieser und der Antriebswelle 21 befindet sich die Durchkupplung 24. Das dritte Getriebeglied I3 ist das Sonnenrad, das starr mit dem Retarder-Rotor 16 verbunden und mit der Bremse 18 festsetzbar ist. An die Abtriebswelle 3I kann ein Nachschaltgetriebe 30 angeschlossen sein.

In Fig. 4 sind die gegenüber Fig. 3 unveränderten Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Abweichend von Fig. 3 ist nunmehr ein Planetengetriebe P' mit Doppelplaneten vorgesehen. Das erste Getriebeglied 11' ist nunmehr der Planetenträger und das zweite Getriebeglied 12' das Hohlrad. Das dritte Getriebeglied I3 ist wie in Fig. 3 das Sonnenrad.

In Fig. 5 ist das Antriebsaggregat der Fig. 3 zusammen mit dem Steuerschema des Retarders dargestellt. Die Einzelteile des Antriebsaggregates sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 3· Zu dem Retarder I5 gehört ein Leitungssystem für die Arbeitsflüssigkeit (Kühlkreislauf), bestehend aus einer Zulaufleitung 32 und einer Rücklaufleitung 33, die beide an ein Schaltventil 39 angeschlossen sind, ferner bestehend aus einem Kühler 35 mit Eingangsleitung 34 und Ausgangsleitung 36. Ein Flüssigkeitsbehälter 40 ist durch eine Zwischenwand 41 in einen oberen Sammelbehälter 42 und in einen unteren Ladebehälter 43 unterteilt.

Das Schaltventil 39 ist in der Ruhestellung gezeichnet. Hierbei verbindet es die Ret arder zulauf leitung 32 mit einer Belüftungsleitung 52 und die Rücklaufleitung 33 sowie die Kühler-Eingangs leitung 34 mit den Entleerleitungen 53 bzw. 54, während es die Kühler-Ausgangsleitung 36 absperrt. Die Leitungen 52, 53 und 54 sind an den Sammelbehälter 42 angeschlossen. Der Retarder 15 ist in diesem Zustand ausgeschaltet. In der Arbeitsstellung (ausgelöst z.B. durch einen Elektromagneten 38) verbindet das Schaltventil 39 die Kühler-Ausgangsleitung 36 mit der Zulaufleitung 32 und die Rücklaufleitung 33 mit der Kühler-Eingangsleitung 34. Eine Füllpumpe 45 fördert Arbeitsflüssigkeit aus dem Ladebehälter 43 über eine Entnahmeleitung 46 in eine Fülleitung 47, die in die Kühler-Ausgangsleitung einmündet. Damit der Retarder auf einen Einsehaltbefehl rasch anspricht, wird der Ladebehälter 43 mit Druckluft beaufschlagt (dabei schließt eine Klappe 44 eine zwischen den Behälterteilen 42 und 43 befindliche öffnung); der Retarder-Kühlkreislauf 32 bis 36 wird hierdurch über die Umgehungsleitung 48 ■ (mit Rückschlagventil 49) und über die Fülleitung 47 rasch gefüllt. Das Steuern der Druckluft erfolgt mittels eines Ventils 50 (gezeichnet in seiner Ruhestellung). In seiner Arbeitsstellung verbindet es eine Druckluftquelle 51 mit einer in den Ladebehälter 43 mündenden Druckleitung 55♦ In der Ruhestellung verbindet es die Druckleitung 55 über eine Entlastungsleitung 56 mit dem Sammelbehälter 42. Ein das Ventil 50 betätigender Elektromagnet 57 wird auf einen Retarder-Einschaltbefehl nur kurzzeitig erregt, so daß die Druckluft im Ladebehälter 43 nur für kurze Zeit wirksam ist. Danach hält die Pumpe 45 allein (im Zusammenwirken mit dem Rückschlagventil 49) den Retarder-Kühlkreislauf 32 bis 36 gefüllt .

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Der Füllungsgrad des Retarders 15 wird bestimmt durch ein Auslaßregelventil 59. Dieses verbindet die Rücklaufleitung 33 mit einer Entleerleitung 58, die in den Sammelbehälter 42 mündet. Das Auslaßregelventil dient zu dem Zweck, den Füllungsgrad des Retarders 15 auf einen solchen Wert einzustellen, daß das Retarder-Moment einem variierbaren Sollwert entspricht. Hierzu wirken am Ventilkörper des Regelventils 59 zwei Kräfte gegeneinander. Die eine Kraft, die den Sollwert repräsentiert, ist im dargestellten Beispiel eine stufenlos variierbare Magnetkraft eines Elektromagneten 60. Die andere Kraft, die den Istwert repräsentiert, wird aus einem hydraulischen Druck gebildet, der über eine Leitung 61 dem Ventil 59 zugeführt wird. Der Hydraulikdruck wird über eine der Meßleitungen 62 oder 63 dem (je nach Drehrichtung) aktiven Arbeitsraum des Retarders entnommen. Ein Doppelrückschlagventil 64 verbindet entweder die Maßleitung 62 oder die Meßleitung 63 mit der Leitung 61.

Der Einsehaltbefehl für den Retarder I5 kann entweder mit dem Gaspedal 65 oder mit dem Bremspedal 66 erteilt werden. Hierzu hat jedes dieser Pedale einen elektrischen Kontakt 6j bzw. 68, der schon bei geringem Niedertreten des Pedals geschlossen wird. An die Kontakte sind Einschalt-Signalleitungen 69 bzw. 70 angeschlossen. Mit jedem der Pedale kann außerdem ein Potentiometer

71 bzw. 72 (oder ein anderer Weg-Geber) verstellt werden. Das Potentiometer 71 des Gaspedals 65 ist über eine Steuerleitung 73 mit dem Leistungsregler der Antriebsmaschine 20 verbunden. (Äquivalent für ein mechanisches Gestänge). Das Potentiometer

72 des Bremspedals 66 bildet unmittelbar den elektrischen Sollwert für das vom Retarder I5 zu erzeugende Bremsmoment. Dieser Sollwert wird über eine Steuerleitung 74, ein Schaltelement und eine Steuerleitung 76 dem Elektromagneten 60 des Auslaßregelventils 59 zugeführt.

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Ein Niedertreten des Bremspedals 66 bewirkt somit über die Leitiongen 70, 78 und 79 ein Umsteuern der Ventile 39 und 50 in ihre Arbeitsstellung. Das Ventil 39 bleibt in seiner Arbeitsstellung, solange das Bremspedal 66 betätigt ist. Ein zwischen den Leitungen 70 und 79 angeordneter Impulsgeber 91 (monostabile Kippstufe) sorgt dafür, daß das Druckluftventil nur für kurze Zeit in seiner Arbeitsstellung verbleibt. Der Retarder 15 ist nunmehr zum Zwecke des Bremsens eingeschaltet, wobei die Höhe des Bremsmomentes davon abhängt, wie weit das Bremspedal 66 niedergedrückt wird.

Für den Einsatz des Retarders 15 beim Anfahren ist folgendes vorgesehen: Einer Regeleinrichtung 80 wird über eine Meßleitung 81 der jeweilige Istwert der Drehzahl der Antriebsmaschine 20 zugeführt, außerdem über eine Steuerleitung 82 ein Sollwert für die Drehzahl der Antriebsmaschine 20. Der Sollwert wird durch einen Sollwertgeber 83 erzeugt. Dieser macht den Sollwert abhängig von einer Meßgröße für die Abtriebsdrehzahl, die dem Sollwertgeber 83 über eine Meßleitung 84 zugeführt wird. Es kann z.B. eine progressive Abhängigkeit des Motordrehzahl-Sollwerts vorgegeben werden. Bei Bedarf kann der Sollwert zusätzlich von der Stellung des Gaspedals 65 abhängig gemacht werden (Steuerleitung 85). Außerdem kann es zweckmäßig sein, die Abtriebsdrehzahl wegen der größeren Auflösung an zwei Wellen mit unterschiedlichem Drehzahl-Niveau zu messen, also z.B. einmal an der Abtriebswelle J>1 des Planetengetriebes P., und einmal am Ausgang des Nachschaltgetriebes 30 (Meßleitung 84').

Die Regeleinrichtung 80 bildet aus der Differenz zwischen dem Soll- und dem Istwert eine Stellgröße. Diese wird über die Leitung 86 dem Schaltglied 75 zugeführt und bildet ebenfalls einen Sollwert für das Auslaßregelventil 59· Die Wirkung des Schaltgliedes 75 entspricht sinngemäß derjenigen eines Doppelrückschlagventils (siehe 64). D.h. das jeweils größere der in den Leitungen 74 und 86 vorhandenen Signale wird in die Steuerleitung 76 weitergeleitet.

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Schließlich ist noch die Meßleitung 84' (für die Abtriebsdrehzahl) über eine Leitung 87 mit einem Grenzwertgeber 88 verbunden. An dessen Ausgang 89 erscheint nur dann ein Signal, wenn die Abtriebsdrehzahl einen Mindestwert noch nicht überschritten hat. Dieser Mindestwert kann z.B. der Fahrgeschwindigkeit 7 km/h entsprechen. Der Ausgang 89 und die vom Gaspedal 65 kommende Leitung 69 sind an die Eingänge eines Undgliedes 90 angeschlossen, dessen Ausgang mit der Leitung 70 in Verbindung steht.

Beim Anfahren aus dem Stillstand mit Hilfe des Retarders I5 wird dieser somit über die Leitungen 69, 70, 78 und 79 eingeschaltet. Hierbei wird die Höhe des vom Retarder erzeugten Moments durch die Regeleinrichtung 80 derart bestimmt, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 sich dem vom Sollwertgeber 83 vorgegebenen Sollwert annähert. Beispiel: Wenn ein zu hohes Retarder-Moment die Motordrehzahl unter den augenblicklichen Sollwert drückt, dann löst der Regler 80 ein Verringern der Magnetkraft des Elektromagneten 60 aus. Dies hat ein teilweises Entleeren des Retarders I5 über das Auslaßventil 59 zur Folge, bis das gewünschte Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Wenn die Abtriebsdrehzahl den am Grenzwertgeber 88 eingestellten Mindestwert überschreitet, dann verschwindet das bisher am Ausgang 89 vorhandene Signal, wodurch das Schaltventil 39 in seine Ruhestellung zurückgeht und der Retarder entleert wird. Gleichzeitig wird durch Schließen der Bremse l8 der erste mechanische Gang eingelegt. Die Steuerung der Bremse l8 und der Durchkupplung 2$ erfolgt in der bei automatischen Schaltgetrieben bekannten Weise. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen •sind in der Zeichnung weggelassen. Im allgemeinen wird man Druckflüssigkeit verwenden, die von der Druckleitung der Pumpe 4-5 abgezweigt wird.

Heidenheim, den 10.11.8l
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Claims (10)

G 3883 Voith Getriebe KG Kennwort: "Anfahr-Retarder" Heidenheim Patentansprüche

1.)Antriebsaggregat mit einer Antriebsmaschine (20) und mit einem Schaltgetriebe, das einen Retarder (15) und ein Planetengetriebe (P) umfaßt, mit den folgenden Merkmalen:

a) Von dem Planetengetriebe (P) ist ein erstes Getriebeglied (11) an die Antriebsmaschine (20), ein zweites Getriebeglied (12) an eine Antriebswelle (31) und ein drittes Getriebeglied (13) an den Retarder-Rotor (16) kuppelbar;

b) das dritte Getriebeglied (13) ist mittels einer Bremse (18) festsetzbar;

c) die Getriebeglieder (11, 12, 13) sind derart untereinander gekoppelt, daß das erste und das dritte Getriebeglied (11 und 13) bei stillstehender Abtriebswelle (3I) unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, so daß durch Abbremsen des dritten Getriebegliedes (I3) niit Hilfe des Retarders (I5) die Abtriebswelle (3I) aus dem Stillstand anläuft, wobei ihre Drehrichtung umgekehrt zur Drehrichtung des dritten Getriebegliedes (I3) ist;

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

d) das Planetengetriebe (P) hat eine Schalteinrichtung (2A)₃ bei deren Betätigung das dritte Getriebeglied (13)j das dem Retarder-Rotor (16) zugeordnet ist, mit umgekehrter Drehrichtung rotiert als während des Anlaufens der Abtriebswelle (31) aus dem Stillstand;

e) der Retarder (15) ist derart gestaltet, daß er in beiden Drehrichtungen eine hohe spezifische Leistung aufweist.

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2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder (15) wahlweise von einem Bremsbefehlgeber (66) und von einem Beschleunigungsgeber (65) steuerbar ist.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (24·) eine Durchkupplung ist, die im eingeschalteten Zustand die Getriebegliedef des Planetengetriebes (P) gegeneinander blockiert.

4. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3 j dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebsmaschine (20) und dem ersten Getriebeglied (11) eine Eingangs-Schaltkupplung (22) vorgesehen und das erste Getriebeglied (11) mittels einer Bremse (23) festsetzbar ist.

5. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (20) drehrichtungsumkehrbar ist.

6. Antriebsaggregat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (20) ein Gleichstrommotor ist, dessen Drehzahl allein mittels Feldsteuerung veränderbar ist.

7. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (80), in der während des hydrodynamischen Traktionsbetriebes (unter Einsatz des Retarders (15)) ein Istwert der Drehzahl der Antriebsmaschine (20) mit einem Sollwert verglichen und aus der Regelabweichung eine Stellgröße für den Füllungsgrad des Retarders gebildet wird, so daß die Regeleinrichtung das Retardermoment auf einen solchen Wert einstellt, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine - unabhängig von der Stellung des Beschleunigungsgebers (65) den Sollwert annimmt.

8. Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung (80) ein Sollwertgeber (83) zugeordnet ist, der den Sollwert der Drehzahl der Antriebsmaschine (20) in Abhängigkeit von der Getriebe-Abtriebsdrehzahl verstellt, wobei er vorzugsweise den Sollwert mit zunehmender Getriebe-Abtriebsdrehzahl erhöht.

9· Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder (I5) für unterschiedliche spezifische Leistung in den beiden Drehrichtungen ausgelegt ist.

Heidenheim, den

10.H.81
Sh/Srö"