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Patent Searching and Data


Title:
MOTOR VEHICLE DRIVE TRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/060538
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a motor vehicle drive train, comprising a drive engine for feeding drive power into the drive train in order to drive driven wheels and/or another unit of the motor vehicle, a hydrodynamic retarder for braking the motor vehicle in a wear-free manner, the hydrodynamic retarder having a bladed rotating rotor and a bladed stationary stator or a counter-rotating rotor that rotates in the opposite direction, which together form a working space that can be or is filled with a working medium in order to transmit drive power hydrodynamically from the rotor to the stator or from the rotor to the counter-rotating rotor, wherein the drive engine is lubricated with engine oil. The invention is characterized in that the engine oil is simultaneously the working medium of the retarder.

Inventors:
HUTH, Tilman (Hackwiesenweg 22, Satteldorf, 74589, DE)
Application Number:
EP2012/068743
Publication Date:
May 02, 2013
Filing Date:
September 24, 2012
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (St. Pöltener Str. 43, Heidenheim, 89522, DE)
HUTH, Tilman (Hackwiesenweg 22, Satteldorf, 74589, DE)
International Classes:
B60T10/02
Foreign References:
US3951242A
GB1261440A
GB2210931A
US3770074A
EP2035268B1
US3572480A
EP1548315B1
Attorney, Agent or Firm:
ZEITLER, S. (Dr. Weitzel & Partner, Friedenstraße 10, Heidenheim, 89522, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Kraftfahrzeugantriebsstrang

1.1 mit einem Antriebsmotor (1) zum Einspeisen von Antriebsleistung in den Antriebsstrang, um Antriebsräder (3) und/oder ein anderes Aggregat des Kraftfahrzeugs anzutreiben;

1.2 mit einem hydrodynamischen Retarder (8) zum verschleißfreien Abbremsen des Kraftfahrzeugs, der einen beschaufelten umlaufenden Rotor und einen beschaufelten stationären Stator oder gegensinnig umlaufenden

Gegenlaufrotor aufweist, welche gemeinsam einen wahlweise mit einem Arbeitsmedium befüllbaren oder mit Arbeitsmedium befüllten Arbeitsraum bilden, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Rotor auf den Stator oder vom Rotor auf den Gegenlaufrotor zu übertragen; wobei

1.3 der Antriebsmotor (1) mit einem Motoröl geschmiert wird;

dadurch gekennzeichnet, dass

1.4 das Motoröl zugleich das Arbeitsmedium des Retarders (8) ist.

2. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) und der Retarder (8) einen, insbesondere einen einzigen, gemeinsamen Ölsumpf (5) aufweisen, aus welchem Motoröl zu bewegten Teilen (4) des Antriebsmotors (1) und in den Arbeitsraum des Retarders (8) gefördert wird.

3. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsumpf (5) innerhalb des Antriebsmotors (1) vorgesehen ist.

4. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoröl aus dem gemeinsamen Ölsumpf (5) parallel zu den bewegten Teilen (4) des Antriebsmotors (1) und in den Arbeitsraum des Retarders (8) gefördert wird.

5. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motoröl aus dem gemeinsamen Ölsumpf (5) in Reihe zu den bewegten Teilen (4) des Antriebsmotors (1) und in den Arbeitsraum des Retarders (8) gefördert wird.

6. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarder (8) in einer Triebverbindung auf einem Nebenabtrieb des Antriebsmotors (1) angeschlossen ist.

7. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarder (8) vom Antriebsmotor (1) getragen wird.

8. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsmotor (1) ein Wechselgetriebe (2) nachgeordnet ist, das eine vom Antriebsmotor (1) angetriebene

Getriebeeingangswelle (9) und eine über verschiedene Schaltstufen in Triebverbindung mit dieser bringbare Getriebeausgangswelle (11) aufweist, über welche die Antriebsräder (3) oder das andere Aggregat angetrieben werden, und der Retarder (8) auf der dem Wechselgetriebe (2)

zugewandten Seite des Antriebsmotors (1) an diesem angeschlossen ist.

9. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsmotor (1) und dem Retarder (8) ein gemeinsamer Ölkühler (7) zugeordnet ist, mittels welchem das Motoröl gekühlt wird.

10. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Retarder (8) zusätzlich ein eigener Ölkühler (13) zugeordnet ist, mittels welchem das Motoröl (7) vor seinem Eintritt in den Arbeitsraum und/oder nach seinem Austritt aus dem Arbeitsraum gekühlt wird.

Description:
Kraftfahrzeugantriebsstrang

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Antriebsmotor und einem hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Kraftfahrzeugantriebsstränge mit hydrodynamischen Retardern sind seit langem bekannt. Die hydrodynamischen Retarder werden als verschleißfreie

Dauerbremsen eingesetzt, um das Fahrzeug abzubremsen. Der Fachmann unterscheidet zwischen Primärretardern, die in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors des Fahrzeugs umlaufen, und Sekundärretardern, die in

Abhängigkeit der Abtriebswelle eines vom Motor angetriebenen Getriebes und damit in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs umlaufen. Umlaufen bedeutet, dass der beschaufelte Rotor, der mit dem Stator einen Arbeitsraum zur Ausbildung einer hydrodynamischen Kreislaufströmung ausbildet, mit einer entsprechenden Drehzahl angetrieben wird, wobei die Drehmomentübertragung vom Rotor auf den Stator die gewünschte Bremswirkung erzeugt.

Anstelle eines Stators kann auch ein in Gegenrichtung zum Rotor umlaufender Gegenlaufrotor vorgesehen sein, um einen sogenannten Gegenlaufretarder auszubilden.

Hydrodynamische Retarder erzeugen im Bremsbetrieb eine erhebliche

Wärmemenge, die über einen externen Kreislauf abgeführt werden muss. In der Regel wird zur Wärmeabfuhr der Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs verwendet, der auch den Antriebsmotor, in der Regel Verbrennungsmotor, kühlt. Wenn als Arbeitsmedium des Retarders Öl verwendet wird, so ist ein entsprechender Öl- Wasser-Wärmeta uscher im externen Arbeitsmediumkreislauf vorgesehen, der die Arbeitsmediumwärme auf den wasserführenden Kühlkreislauf überträgt. Wenn der Retarder unmittelbar mit Kühlwasser als Arbeitsmedium betrieben wird, kann ein solcher Wärmetauscher entfallen.

Häufig werden hydrodynamische Retarder, die mit dem Arbeitsmedium Öl arbeiten, über einen separaten Ölhaushalt versorgt. In der europäischen

Patentschrift EP 2 035 268 Bl wird jedoch auch vorgeschlagen, einen

gemeinsamen Ölhaushalt für einen hydrodynamischen Retarder und das

Kraftfahrzeuggetriebe vorzusehen, wobei der gemeinsame Ölhaushalt aus einem Ölreservoir und einem Ölsumpf besteht und das Ölreservoir über ein Befüllventil mit einem Saugkanal einer Ölpumpe verbindbar ist. Auch US 3 572 480 A beschreibt entweder die Nutzung von Getriebeöl als Arbeitsmedium für den Retarder oder die Nutzung von Kühlwasser als Arbeitsmedium für den Retarder.

EP 1 548 315 Bl beschreibt einen am Nebenabtrieb des Verbrennungsmotors positionierten hydrodynamischen Retarder, der entweder mit Öl oder mit Wasser als Arbeitsmedium betrieben werden kann. Wenn der Retarder mit Öl als

Arbeitsmedium betrieben wird, so ist es gemäß diesem Dokument notwendig, einen eigenen vollständigen Kreislauf für die Arbeitsmediumführung in den

Retarder und für dessen Kühlung vorzusehen. Wenn Kühlwasser verwendet wird, kann gemäß dem Dokument ein solcher vollständiger Kreislauf eingespart werden.

Aufgrund des hohen Energieeintrages und der damit verbundenen hohen

Temperaturen muss, wenn das Getriebeöl als Arbeitsmedium für den Retarder verwendet wird, entweder ein Spezialöl als Getriebeöl verwendet werden, das vergleichsweise teuer ist, oder es ist ein vergleichsweise häufiger

Getriebeölwechsel notwendig. Wenn ein getrennter Ölhaushalt, das heißt ein eigener Ölkreislauf für den hydrodynamischen Retarder vorgesehen wird, so muss eine konstruktiv aufwändige Abdichtung der beiden Medien vorgesehen werden, aber nur das Öl des Retarderkreislaufes muss die hohen Temperaturen ertragen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Kraftfahrzeugantriebsstrang darzustellen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und eine kostengünstige Integration des Retarders in den

Kraftfahrzeugantriebsstrang, die zugleich zu niedrigen Betriebskosten führt, darzustellen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang weist einen Antriebsmotor zum Einspeisen von Antriebsleistung in den Antriebsstrang auf, um Antriebsräder und/oder ein anderes Aggregat des Kraftfahrzeugs anzutreiben. Ferner ist ein hydrodynamischer Retarder zum verschleißfreien Abbremsen des Kraftfahrzeugs vorgesehen, der einen beschaufelten umlaufenden Rotor und einen beschaufelten stationären Stator oder gegensinnig umlaufenden Gegenlaufrotor aufweist, welche gemeinsam einen wahlweise mit einem Arbeitsmedium befüllbaren oder stets mit Arbeitsmedium befüllten Arbeitsraum bilden, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Rotor auf den Stator oder vom Rotor auf den Gegenlaufrotor zu übertragen. Der Retarder kann auch mehrere Arbeitsräume aufweisen, um beispielsweise einen doppelflutigen Retarder darzustellen.

Der Antriebsmotor wird mit einem Motoröl geschmiert, wozu ein entsprechender Ölhaushalt vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß ist nun das Motoröl zugleich das Arbeitsmedium des Retarders.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Motoröl als Arbeitsmedium des Retarders kann sowohl auf einen getrennten Ölhaushalt als auch auf die Verwendung von temperaturbeständigem Spezialöl für das Getriebe sowie auf häufige Getriebeölwechsel verzichtet werden. Das Motoröl hingegen ist in aller Regel bereits als temperaturbeständiges Öl ausgeführt, da im Motor wesentlich höhere Temperaturen als im Getriebe auftreten. Somit nutzt die vorliegende Erfindung eine besonders geschickte kostengünstige arbeitsmediumseitige

Integration des Retarders in den Kraftfahrzeugantriebsstrang bei höchstens geringfügig höheren Kosten für eine gegebenenfalls notwendige größere

Motorölmenge, ohne dass die Wartungsintervalle gegenüber Ausführungsformen ohne hydrodynamischem Retarder verkürzt werden müssen oder ein gesondertes Öl verwendet werden muss.

Besonders günstig ist es, wenn der Antriebsmotor und der Retarder einen gemeinsamen, insbesondere einen einzigen Ölsumpf aufweisen, aus welchem Motoröl zu den bewegten Teilen des Antriebsmotors und in den Arbeitsraum des Retarders gefördert wird. Ein solcher Ölsumpf kann beispielsweise innerhalb des Antriebsmotors vorgesehen sein.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Motoröl aus dem gemeinsamen Ölsumpf parallel zu den bewegten Teilen des Antriebsmotors und in den Arbeitsraum des Retarders gefördert. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Motoröl aus dem gemeinsamen Ölsumpf in Reihe zu den bewegten Teilen des Antriebsmotors und in den Arbeitsraum des Retarders geführt wird, beispielsweise zunächst zu den bewegten Teilen des Antriebsmotors und dann in den Arbeitsraum des Retarders oder umgekehrt.

Besonders vorteilhaft steht der Retarder in einer mechanischen Triebverbindung mit fester Übersetzung zu der Abtriebswelle des Antriebsmotors. Günstig ist, wenn der Retarder in einer Triebverbindung auf einem Nebenabtrieb des Antriebsmotors angeschlossen ist. Beides schließt nicht aus, dass eine Trennkupplung vorgesehen ist, mittels welcher der Antrieb des Retarders abkuppelbar ist. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Retarder vom

Antriebsmotor getragen, insbesondere ausschließlich vom Antriebsmotor getragen. Hierzu kann der Retarder eine eigene Lagerung aufweisen oder er ist teilweise oder vollständig im Antriebsmotor, insbesondere in dessen Gehäuse, gelagert. Im letzteren Fall kommt besonders eine fliegende Lagerung des Retarders,

insbesondere des Rotors des Retarders, in Betracht. Beispielsweise kann der Retarder mit seiner Antriebswelle eingesteckt in das Motorgehäuse gelagert sein. Gemäß einer Ausführungsform ist dem Antriebsmotor ein Wechselgetriebe nachgeordnet, das eine vom Antriebsmotor angetriebene Getriebeeingangswelle und eine über verschiedene Schaltstufen in Triebverbindung mit dieser bringbare Getriebeausgangswelle aufweist, über welche die Antriebsräder oder das andere Aggregat angetrieben werden, und der Retarder ist auf der dem Wechselgetriebe zugewandten Seite des Antriebsmotors an diesem angeschlossen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Retarder alternativ oder zusätzlich an dem Wechselgetriebe anzuschließen. Ferner ist es möglich, den Retarder als Sekundärretarder auszuführen, das heißt getriebeabtriebsseitig in einer

Triebverbindung mit der Getriebeabtriebswelle oder einem Nebenabtrieb des Getriebes anzuordnen, sodass der Rotor des Retarders in Abhängigkeit der

Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs umläuft.

Dem Antriebsmotor und dem Retarder können ein gemeinsamer Ölkühler zugeordnet sein, mittels welchem das Motoröl gekühlt wird.

Dem Retarder kann auch zusätzlich ein eigener Ölkühler zugeordnet sein, mittels welchem das Motoröl vor seinem Eintritt in den Arbeitsraum und/oder nach seinem Austritt aus dem Arbeitsraum gekühlt wird. Wenn der Retarder am Antriebsmotor positioniert ist, ist keine vollständige Abdichtung zwischen dem Arbeitsraum des Retarders beziehungsweise einem den Arbeitsraum umgebenden Raum innerhalb des Retarders und dem Innenraum des Antriebsmotors notwendig, beispielsweise im Bereich von Wellendichtungen, insbesondere Wellendichtringen, beispielsweise Kolbenringen. Vielmehr kann an der Schnittstelle zwischen dem Innenraum des Retarders und dem Innenraum des Antriebsmotors, insbesondere im Bereich der Abdichtung der

Retarderantriebswelle, welche den Rotor des Retarders antreibt oder trägt, eine nicht vollständig abdichtende Dichtung vorgesehen sein, die einen Leckagestrom vom Retarder in den Antriebsmotor und/oder umgekehrt zulässt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben werden. In der Figur 1 ist ein Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor 1 und einem diesem im Antriebsleistungsfluss nachgeordneten Getriebe 2 dargestellt. Das Getriebe kann beispielsweise als Handschaltgetriebe, automatisiertes

Schaltgetriebe oder Automatgetriebe ausgeführt sein. Auch stufenlose Getriebe oder Doppelkupplungsgetriebe sowie andere Getriebebauarten kommen in

Betracht.

Der Antriebsmotor 1 treibt über das Getriebe 2 Antriebsräder 3 des Kraftfahrzeugs an, dessen Antriebsstrang dargestellt ist. Der Antriebsmotor 1 weist bewegte Teile 4 auf, beispielsweise die hier dargestellten Zylinderkolben. Zur

Verschleißreduzierung sind die bewegten Teile 4 mit Motoröl aus einem Ölsumpf 5 des Antriebsmotors 1 geschmiert. Zum notwendigen Druckaufbau ist eine

Ölpumpe 6 vorgesehen, und zur Kühlung des Öls ist ein Ölkühler 7 vorgesehen.

Auf der dem Getriebe 2 zugewandten Seite des Antriebsmotors 1 ist auf einem Nebenabtrieb des Antriebsmotors 1 ein hydrodynamischer Retarder 8 positioniert. Der hydrodynamische Retarder 8 läuft demnach in Abhängigkeit der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 beziehungsweise Kurbelwelle 10 des Antriebsmotors 1 um. Alternativ könnte der Retarder auch auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsmotors 1 oder sekundärseitig am Getriebe 2 vorgesehen sein. Im letzteren Fall könnte der Retarder 8 beispielsweise in Abhängigkeit der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 11 umlaufen.

Erfindungsgemäß wird der Retarder 8 mit Ol aus dem Antriebsmotor 1 als

Arbeitsmedium versorgt. Die Versorgungsleitungen können dabei, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, innerhalb des Antriebsmotors 1 und/oder außerhalb des Antriebsmotors 1 verlaufen. Der Retarder 8 und der Antriebsmotor 1 weisen demnach einen gemeinsamen Ölhaushalt auf und werden aus einem gemeinsamen Ölsumpf 5 gespeist. Das Getriebe 2 hingegen kann einen hiervon getrennten Ölhaushalt mit einem Getriebeölsumpf 12 aufweisen.

Der Retarder 8 kann einen eigenen Ölkühler zusätzlich zu dem gemeinsamen Ölkühler 7 aufweisen, um eine gegenüber Ausführungsformen ohne Retarder notwendige Vergrößerung der Kühlkapazität des gemeinsamen Ölkühlers 7 zu vermeiden.