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Verfahren zum Steuern eines über eine Trennkupplung mechanisch abkoppelbaren hydrodynamischen Retarders

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines über eine Trennkupplung mechanisch abkoppelbaren hydrodynamischen Retarders in einem Kraftfahrzeug, im Einzelnen gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen

Ansprüche.

Um die Leerlaufverluste eines hydrodynamischen Retarders auf Null abzusenken, wurde bereits vorgeschlagen, den hydrodynamischen Retarders mittels einer Trennkupplung vom Antriebsstrang, den er im Bremsbetrieb abbremsen soll, in einem Nichtbremsbetrieb abzukoppeln. Gleichzeitig wird beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb der Arbeitsraum vom Arbeitsmedium entleert, das im Bremsbetrieb im Arbeitsraum eine hydrodynamische

Kreislaufströmung zur Übertragung von Drehmoment vom Rotor auf den Stator oder bei einem Gegenlaufretarder-vom Rotor auf einen gegensinnig umlaufenden Gegenlaufrotor überträgt und dadurch den Rotor und mit diesem den

antreibenden Antriebsstrang abbremst. Das Ein- und Ausschalten eines hydrodynamischen Retarders wird in der Regel durch eine elektronische Steuervorrichtung gesteuert, wobei die elektronische Steuervorrichtung Anforderungen bezüglich des Einschaltens, Ausschaltens oder des Einstellens eines bestimmten Bremsmomentes beziehungsweise einer bestimmten Bremsstufe entweder von einem Fahrzeugführer empfängt, der eine entsprechende Eingabevorrichtung betätigt, beispielsweise einen Lenkstockhebel, oder in manchen Ausgestaltungen auch von einem sogenannten

Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einem Geschwindigkeitsregefsystem oder Abstandshaltesystern des Fahrzeugs. Immer dann, wenn beispielsweise die elektronische Steuervorrichtung eine Retarderausschaitanforderung feststellt, bewirkt sie das Entleeren des Arbeitsraumes .vom Arbeitsmedium und das Öffnen der Trennkupplung,

Im Hinblick auf die Verkehrssicherheit und den Komfort ist es wichtig, dass Anforderungen bezüglich des Einschaltens, Ausschaltens oder Einstellens eines bestimmten Bremsmomentes des hydrodynamischen Retarders möglichst schnell · umgesetzt werden. Ziel ist beispielsweise eine Umsetzung einer entsprechenden Anforderung in weniger als einer Sekunde oder sogar weniger als 0,5 Sekunden. Es ist daher verständlich, dass, wenn beispielsweise eine

Retarderausschaltanforderung festgestellt wird, die Entleerung des Arbeitsraumes und das Öffnen der Trennkupplung herkömmlich unmittelbar und beschleunigt durchgeführt wird. ^' .

In der Praxis hat sich nun herausgestellt, dass die gewünschten Reaktionszeiten in der Regel eingehalten werden können. Allerdings ist besonders bei häufigen · Einschalt- und Ausschaltvorgängen von hydrodynamischen Retardern, die beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb vom Antriebsstrang mechanisch abgekoppelt werden und beim Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb durch reibende Schlupfüberbrückung in der Trennkupplung wieder zugeschaltet werden, der Verschleiß in der Kupplung relativ hoch und damit der Wartungsaufwand groß.

In der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 120 621 wird daher vorgeschlagen, beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb die Trennkupplung verzögert zu öffnen, wobei die Zeitspanne der Verzögerung in Abhängigkeit verschiedener Zustandsgrößen des hydrodynamischen Retarders erfolgt. Dadurch kann die Anzahl von notwendigen Synchronisierungen der Trennkuppiung reduziert und damit die Lebensdauer der Trennkupplung erhöht werden. ^' . ^{' ·} Obwohl durch die vorgenannte Maßnahme bereits der Verschleiß der

Trennkupplung erheblich reduziert werden kann, gibt es immer noch Situationen, in denen die Trennkupplung einem besonders hohen Verschleiß unterliegt, was deren Lebensdauer verkürzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines über eine Tren.nkuppiung mechanisch abkoppelbaren

hydrodynamischen Retarders anzugeben, bei welchem der Verschleiß der Trennkupplung reduziert wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der

unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Situationen vermieden, in denen die Trennkupplung aufgrund einer großen Synchronisationsarbeit stark belastet wird. Eine solche große Synchronisationsarbeit tritt auf, wenn beim

Synchronisieren, das heißt beim Schließen der Trennkupplung zum einen der Arbeitsraum des Retarders mit Arbeitsmedium befüllt, insbesondere vollständig befüllt ist, und zum anderen eine große Drehzahldifferenz mit der Trennkupplung überbrückt werden muss.

Es ist vorteilhaft, beim abgestellten Kraftfahrzeug den Arbeitsraum des Retarders mit Arbeitsmedium befüllt, insbesondere vollständig befüllt zu haben, um in einem angeschlossenen externen Arbeitsmediumsystem mit einem

Arbeitsmediumvorratsbehälter einen definierten Arbeitsmediumpegel in dem Arbeitsmediumvorrats behärter zu erreichen. Wenn beispielsweise der

hydrodynamische Retarder in einen Fahrzeugkühlkreislauf integriert ist, wobei das Kühlmedium zugleich das Arbeitsmedium des Retarders ist, so handelt es sich bei dem genannten Arbeitsmediumvorratsbehäfter um den Vorratsbe hälter des Kühlmediums, dessen. Füllstand regelmäßig geprüft werden ^' muss und wobei eine vorgegebene Menge von Kühlmedium im gegenüber der Umgebung druckdicht abgeschlossenen Fahrzeugkühlkreislauf sichergestellt sein muss, um einen gewünschten Überdruck im Fahrzeugkühlkreislauf zu erreichen. Wenn nun im abgestellten Zustand des Fahrzeugs der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüllt ist, indem unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Einleitung und/oder Beendigung eines Abstellvorgangs des Kraftfahrzeugs der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders stets mit derselben vorbestimmten

Arbeitsmediummenge befüllt wird, so kann dieser definierte Füllstand im

Vorratsbehälter sichergestellt werden.

Allerdings bedeutet dies zugleich, dass das Arbeitsmedium beim Anfahren des Kraftfahrzeugs nach Beendigung des Abstellvorgangs wieder aus dem Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders ausgetragen werden muss, was vorteilhaft allein aufgrund der Pumpwirkung des Retarders im Betrieb desselben bewirkt wird. Hierzu muss die Trennkupplung geschlossen sein. Wenn nun die Trennkupplung erst oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Rotors des hydrodynamischen Retarders oder einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit geschlossen wird, so treten die unerwünschten Verschleißerscheinungen in der Trennkupplung auf.

Gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher die Drehzahl des Rotors und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs überwacht und unabhängig von einer Retardereinschaltanforderung des

Fahrerassistenzsystems oder durch Betätigen der Eingabevorrichtung durch den Fahrzeugführer die Trennkupptung unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Rotors und/oder Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs geschlossen. Dabei kann es sich um ein solches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem

hydrodynamischen Retarder handeln, wobei der hydrodynamische Retarder einen umlaufenden beschaufelten Rotor und einen beschaufelten Stator oder einen umlaufenden beschaufelten Rotor und einen in Gegenrichtung hierzu umlaufenden beschaufelten Gegeniaufrotor aufweist, die gemeinsam einen in einem

Bremsbetrieb mit Arbeitsmedium befüllten und in einem Nichtbremsbetrieb vom Arbeitsmedium entleerten Arbeitsraum ausbilden, bei dem der Rotor im

Bremsbetrieb über einen Antriebsstrang mit einer geschlossenen Trennkupplung angetrieben wird und beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb der Arbeitsraum entleert und die Trennkupplung geöffnet wird. Alternativ ist ein hydrodynamischer. Retarder vorgesehen, bei weichem der Gegeniaufrotor im Bremsbetrieb über einen Antriebsstrang mit einer geschlossenen Trennkupplung angetrieben wird oder der ^" Stator im Bremsbetrieb mit einer geschlossenen Trennkupplung stationär gegen ein stehendes Bauteil abgestützt i d; und beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb wird der Arbeitsraum entleert und die Trennkupplung geöffnet. Der Gegeniaufrotor oder der Stator können dann im Nichtbremsbetrieb frei mit dem Rotor umlaufen, und der Aufbau eines

Restbremsmomentes durch eine Kreislaufströmung von Luft und/oder

Restarbeitsmedium im Arbeits räum wird verhindert, genauso wie bei der

'Ausführungsform mit über die Trennkupplung abkoppelbarem Rotor, der im Nichtbremsbetrieb stehen bleibt.

' · . .

In beiden Fällen wird der Übergang vom ßremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb durch eine Retarderausschaltanforderung eines Fahrerassistenzsystems oder durch Betätigen einer Eingabevorrichtung durch einen Fahrzeugführer initiiert, und der Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb wird durch eine

Retardereinschaltanforderung des Fahrerassistenzsystems oder durch Betätigen der Eingabevorrichtung durch den Fahrzeugführer initiiert,

Gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die wiederum die beiden genannten Alternativen bezüglich der Anordnung der Trennkupp!ung, einmal in der Triebverbindung zum Rotor und das andere mal in der Triebverbindung zum Stator/Gegenlaufrotor aufweisen kann, wird zur

Vermeidung des hohen Verschleißes in der Trennkuppiung die Trennkupplung unabhängig von der Retardereinschaltanforderung des Fahrerassistenzsystems oder durch Betätigen der Eingabevorrichtung durch den Fahrzeugführer zu Beginn eines Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs gesc lossen, wenn in einem Stillstand des Kraftfahrzeugs der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüllt ist, zumindest beim Beginn des Anfahrvorgangs, Beide dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens steilen sicher, dass bereits bei kleinen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs

beziehungsweise bei kleinen Drehzahlen des Rotors oder Gegenlaufrotors des hydrodynamischen Retarders im mit Arbeitsmedium befüllten Zustand aufgrund einer Flutung des Arbeitsraumes im Stillstand, eine Synchronisierung

beziehungsweise ein Schließen der Trennkupplung erfolgt, was mit einer verhältnismäßig geringen Kupplungsarbeit und damit einem geringeren Verschleiß der Trennkupplung verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, dass die

Trennkupplung bereits dann geschlossen wird, bevor das Kraftfahrzeug bei sich ^• reduzierender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs den Stillstand erreicht hat.

Günstig ist, wenn eine Drehzahl des Rotors und/oder Gegenlaufrotors und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs überwacht wird und die Trennkupplung vollständig geschlossen wird, bevor eine vorgegebene Drehzahl des Rotors und/oder Gegenlaufrotors und/oder Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erreicht wird, Um den eingangs dargestellten definierten Füllstand bei einem abgestellten Fahrzeug im Kühlmediumbehälter zu erreichen, wenn das Kühlmedium eines Fahrzeugkühlkreislaufs zugleich das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders ist, wobei mit dem Fahrzeugkühlkreislauf eine Komponente des

Kraftfahrzeugs, insbesondere der Antriebsmotor, beispielsweise

Verbrennungsmotor, gekühlt wird, wird vorteilhaft unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Einleitung und/oder Beendigung eines Abstellvorgangs des Kraftfahrzeugs der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders stets mit derselben vorbestimmten Arbeitsmediummenge befüllt.

Dies bedeutet, dass der Arbeteraum des Retarders bei Einleitung oder Beendigung des Abstellvorganges immer auf denselben Füllstand gebracht wird, unabhängig davon, ob ein Bremswunsch vorliegt beziehungsweise vorlag oder nicht Stets derselbe Füllstand kann dadurch erreicht werden, dass stets dieselbe .

Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum des Retarders eingestellt wird, indem der Arbeitsraum des Retarders stets vollgefüllt wird.

Das Einstellen der gewünschten Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum wird automatisch ausgeführt, wenn das Fahrzeug abgestellt wird, somit also

unmittelbar vor dem Abstellvorgang, während des Abstellvorganges oder unmittelbar nach dem Abstellvorgang, wobei letzteres nicht das Ende der

Standzeit beschreibt, sondern das Ende des Abstellens.

Das Einleiten des Abstellvorgangs kann zum Beispiel durch Ausschalten oder Unterbrechen des Zündkreises (Zündung), Aktivieren einer Feststeifeinrichtung (zum Beispiel Handbremse), durch Einlegen der Wählstufe„Parken" des Getriebes, wenn das Fahrzeug über ein Automatikgetriebe/automatisiertes Schaltgetriebe verfügt oder in Abhängigkeit eines sonstigen, das Stillsetzen des Fahrzeugs für längere Zeit kennzeichnenden Signals erfolgen. Der Abstelivorgang kann aber auch einfach durch Deaktivieren beziehungsweise Ausschalten der

Antriebsmaschine eingeleitet werden.

Das Signal, das die Einleitung und/oder Beendigung des Abstellvorgangs unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach dem Abstellen kennzeichnet, kann beispielsweise durch Erfassen der aktuellen Stellung des Zündschlüssels in der Zündung erfolgen. Wird dieser aus der aktuellen Stellung in eine andere verbracht, so kann der Arbeitsraum des Retarders bereits vor oder während der Drehung des Zündschlüssels oder unmittelbar, das heißt auch zeitverzögert, , nachdem der Zündschlüssel in die nächste Position oder die Endposition gedreht wurde, befüllt oder entleert werden, um den gewünschten stets identischen Füllstand zu erreichen.

Vorteilhaft wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders mittels einer Befülleinrichtung befüllt

Mit Vorteil wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders mittels eines als Schweredruck wirkenden Überdruckes des Arbeitsmediums/Kühlmediums im Kühlkreislauf befüllt. Das bedeutet, dass der Retarder an einer geodätisch niedrigeren Position angeordnet wird, als ein anderer kühlmediumführender Teil des Kühlkreislaufes, insbesondere als ein im Kühlkreislauf vorgesehener

Vorratsbehälter für Kühlmedium. Somit braucht bloß ein Durchlass in den

Arbeitsraum des Retarders geöffnet werden, und das Kühlmedium strömt aufgrund der Schwerkraft in den Arbeitsraum des Retarders ein. Alternativ ist es natürlich auch möglich, den Retarder derart an einer geodätisch höheren Position anzuordnen, dass sich dieser, insbesondere durch Öffnen eines Durchlasses mittels der auf das Arbeitsmedium im Arbeitsraum wirkenden Schwerkraft entleert. T EP2014/057579

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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wird der Arbeitsraum des

hydrodynamischen Retarders mittels eines pneumatischen Überdruckes aus einem Fahrzeugdruckluftsystem befüllt. So kann beispielsweise Druckluft auf eine

Membran oder ein Kotben, letzteres insbesondere eines Zylinders, aufgebracht werden, um Arbeitsmedium in den Arbeitsraum zu schieben. Auch ein Entleeren im Sinne eines Freiblasens des Arbeitsraums des hydrodynamischen Retarders ^" mittels eines Überdruckes, insbesondere pneumatischen Überdruckes, ist möglich. Anstelle von Druckluft könnte jedoch auch ein anderes Medium, beispielsweise Dampf zum Freiblascn verwendet werden. ^{' '}

Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass bei einem Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs erfasst wird, ob der Arbeits räum mit

Arbeitsmedium befüflt ist und bei der Erfassung eines vom Arbeitsmedium entleerten Arbeitsraums die Trennkupplung geöffnet, insbesondere sofort geöffnet wird. Dabei kann zumindest bei dem Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs

fortlaufend erfasst werden, ob der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüflt ist oder nicht, und sobald ein vom Arbeitsmedium entleerter Arbeitsraum erfasst wird, die Trennkupplung geöffnet werden. Die letztgenannte Maßnahme schließt natürlich nicht aus, dass bei zwischenzeitlich erfolgter Retardereinschaltanforderung dieser eine höhere Priorität als dem Öffnen der Trennkuppiung aufgrund des entleerten Zustandes des Arbeitsraums zugeordnet wird, und die Trennkupplung geschlossen bleibt. Die Erfindung so!! nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben werden.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß angesteuerten hydrodynamischen Retarders mit einer Trennkupplung in der · Triebverbindung zum Rotor; Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß angesteuerten hydrodynamischen Retarders mit einer Trennkupplung in der

Triebverbindung zum Stator.

In der Figur 1 ist ein hydrodynamischer Retarder l mit einem Rotor 2 und einem Stator 3 dargestellt. Das Arbeitsmedium wird aus einem externen

Arbeitsmediumkreislauf 4 dem Arbeitsraum 7 über eine Arbeitsmediumzufuhr 5 zugeführt und zum Kühlen des im Arbeitsraum 7 erwärmten Arbeitsmedium über eine Arbeitsmediumabfuhr 6 aus dem Retarder 1 abgeführt. In der

Arbeitsmediumzufuhr 5 ist ein Einlassventil 8 angeordnet, und in der

Arbeitsmediumabfuhr 6 ist ein Retarderausiassventi! 9 vorgesehen. Die

Retardersteuervorrichtung 10 greift sowohl auf das Retardereinlassventi! 8 als auch auf das Retarderausiassventi! 9 zu, zumindest mittelbar. Für den Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb wird das Retardereinlassventi! 8 geöffnet. Das Retarderausiassventi! 9 wird mit einem Stelldruck derart

angesteuert, dass es die gewünschte Anstauung des Arbeitsmediums und damit den gewünschten Füllungsgrad des Arbeitsraumes 7 bewirkt. Alternativ käme auch eine Füllungsgradsteuerung mittels einer verdrängenden Druckbeaufschlagung eines Arbeitsmediumvorrats in Betracht. Beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nichtbremsbetrieb wird das Einlassventil 8 geschlossen, damit kein weiteres Arbeitsmedium in den Arbeits räum 7 strömen kann. Zugleich wird das Auslassventil 9 noch solange offen gehalten, bis sich der Arbeitsraum 7 auf den gewünschten Zustand entleert hat. Hierzu ist es notwendig, den Rotor 2 fortgesetzt anzutreiben, um dessen Pumpwirkung auszunutzen. Somit 9

11 wird auch die Trennkupplung 11 noch solange geschlossen gehalten, bis sichergestellt ist, dass die Entleerung in ausreichendem Maße stattgefunden hat,

Da die Dauer der Entleerung von der Drehzahl des Rotors 2 zum Zeitpunkt der gewünschten Abschaltung,, das heißt bei der Feststellung der

Retarderausschaltanforderung abhängig ist, wird die Drehzahl des Rotors 2 erfasst, beispielsweise über den dargestellten Drehzahlsensor 12, und der

Retardersteuervorrichtung 10 mitgeteilt. Der Drehzahlsensor 12 könnte auch an einer anderen Stelle positioniert sein, beispielsweise in Richtung des

Antriebsleistungsflusses vor der Trennkupplung 11 oder die Drehzahl könnte der Retardersteuervorrichtung 10 anders zur Verfügung gestellt werden,

beispielsweise über einen CAN-Bus, da die Drehzahl in der Reget von eine anderen Drehzahl im Antriebsstrang, in dem der hydrodynamische Retarder 1 vorgesehen ist, abhängig ist, beispielsweise der Getriebewellenabtriebsdrehzahl eines Kraftfahrzeuggetriebes oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit, bei einem sogenannten Sekundärretarder oder der Motordrehzahl bei einem Pnmärretarder.

Die Retardersteuervorrichtung 10 steuert ferner, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, das Öffnen und Schließen der Trennkupplung 11. Ferner empfängt sie Eingangssignale, beispielsweise von einem Retarderbedienhebel und einem Fahrerassistenzsystem, um eine Retarderausschaltanforderung feststellen zu können.

Immer dann, wenn eine vorgegebene Drehzahl des Rotors 2 und/oder eine vorgegebene Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterschritten wird, wird die Trennkupplung 11 geschlossen. Das Schließen kann abgeschlossen sein, bevor das Kraftfahrzeug den Stillstand erreicht hat. Das Schließen der Trennkupplung wird in der Regel bei entleertem Arbeitsraum 7 des hydrodynamischen Retarders 1 erfolgen, wobei insbesondere anschließend der Arbeitsraum 7 entleert bleibt und EP2014/057579

12 die Trennkupplung 11 geschlossen gehalten wird, solange keine

Retardereinschaitanforderung erfasst wird, die vorgegebene Drehzahl des Rotors- 2 und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nicht wieder erreicht wird oder ein Stillstand oder Abstellvorgang des Kraftfahrzeugs erfasst wird.

Die Ausführungsform gemäß der Figur 2 entspricht weitgehend jener der Figur 1. Abweichend ist jedoch hier die Trennkupplung 11 in der Triebverbindung zum Stator 3 vorgesehen, sodass der Stator 3 im Nichtbremsbetrieb des

hydrodynamischen Retarders 1 mit dem Rotor 2 umläuft, ohne dass ein

ßremsmoment erzeugt wird, und beim Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb mit der Trennkupplung 11 zum Stillstand abgebremst wird.

Alternativ könnte anstelle des Stators 3 auch ein Gegeniaufrotor vorgesehen sein, der beim Übergang vom Nichtbremsbetrieb zum Bremsbetrieb mitteis der

Trennkupplung 11 beschleunigt wird und entgegen der Drehrichtung des Rotors 2 angetrieben wird.