Einstellen des Bremsmomentes

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem

hydrodynamischen Retarder, insbesondere einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einstellen des Bremsmomentes eines

hydrodynamischen Retarders in einem solchen Antriebsstrang. Hydrodynamische Retarder werden seit langem als verschleißfreie Dauerbremsen in Kraftfahrzeugen oder auch in stationären Anlagen eingesetzt. Herkömmlich unterscheidet man zwischen Primärretardern, die in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors arbeiten, und zwischen Sekundärretardern, die auf der

Getriebeabtriebswelle oder einem Nebenabtrieb des Getriebes angeordnet sind und damit in Abhängigkeit der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle und somit in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit arbeiten.

Auf der Primärseite des Antriebsmotors angeordnete Primärretarder werden beispielsweise in den Druckschriften DE 44 08 349, DE 44 08 350, DE 44 40 162 und DE 199 39 726 beschrieben.

DE 44 46 288 beschreibt einen Primärretarder auf der Primärseite des Motors, und einen zweiten Retarder, der als Sekundärretarder getriebeabtriebsseitig

angeordnet ist.

Das Dokument DE 198 40 284 AI beschreibt einen Primärretarder, der unmittelbar auf der Getriebeeingangswelle angeordnet ist.

Das Dokument DE 2 017 617 beschreibt einen seitlich am Getriebe angeordneten hydrodynamischen Retarder, dessen Rotor über ein Zwischenzahnrad mit einem Zahnrad des Getriebes, beispielsweise dem Kopfzahnrad am vorderen Ende der Vorgelegewelle des Getriebes, in Eingriff steht.

Das Dokument DE 44 45 024 beschreibt einen sekundärseitig auf einem Hochtrieb des Getriebes angeordneten Retarder.

DE 196 41 557 AI beschreibt einen fahrgeschwindigkeitsabhängig betriebenen Retarder, demnach Sekundärretarder, der jedoch auch auf der Primärseite des Getriebes, insbesondere zusammen mit einer Wasserpumpe angeordnet werden kann.

Das Dokument EP 1 548 315 Bl beschreibt die Anordnung eines

hydrodynamischen Retarders auf einem Nebenabtrieb, einem sogenannten„Power Take-Off" des Antriebsmotors in einem vom Antriebsmotor getragenen Gehäuse, wobei die Retarderantriebswelle einen Flansch zum Anschluss eines weiteren Nebenaggregates aufweist.

Obwohl somit bereits zahlreiche Anordnungsmöglichkeiten für einen

hydrodynamischen Retarder im Antriebsstrang vorgeschlagen wurden, gibt es einen fortwährenden Bedarf, den Retarder kostengünstig in den Antriebsstrang zu integrieren.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang mit einem hydrodynamischen Retarder und ein Verfahren zum Einstellen des

Bremsmomentes mit einem solchen Retarder anzugeben, bei welchem eine Integration und insbesondere eine Nachrüstung des Retarders besonders kostengünstig möglich ist. Dabei soll die Integration den Bedarf einer

Umgestaltung des Antriebsstranges möglichst minimieren, vorhandenen Bauraum optimal ausnutzen und bestehende Komponenten zur Integration des Retarders sinnvoll nutzen. Der Aufwand für die Integration soll minimal sein. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang mit den

Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstrang, weist einen Antriebsmotor mit einer Hauptabtriebswelle auf. Mittels der

Hauptabtriebswelle werden Antriebsräder oder ein anderes Aggregat angetrieben. In der Regel ist an der Hauptabtriebswelle eine Getriebeeingangswelle eines dem Antriebsmotor im Antriebsleistungsfluss nachgeschalteten Getriebes

angeschlossen. Das Getriebe ist vorteilhaft als Wechselgetriebe ausgeführt, insbesondere als Automatgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder

Handschaltgetriebe. Auch andere Getriebebauarten, beispielsweise stufenlose Getriebe oder Doppelkupplungsgetriebe kommen in Betracht. In der Regel werden die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs entsprechend vom Antriebsmotor über das Getriebe angetrieben, in der Regel unter Zwischenschaltung einer Kardanwelle.

Alternativ ist die Erfindung jedoch auch bei einem stationären Antriebsstrang anwendbar, bei welchem ein Aggregat über das Getriebe vom Antriebsmotor angetrieben wird. Auch bei der Anwendung in einem Kraftfahrzeug kann das Getriebe im Antriebsleistungsfluss zwischen dem Antriebsmotor und einem

Aggregat des Kraftfahrzeugs, das mittels des Antriebsmotors angetrieben werden soll, angeordnet sein.

Der Antriebsmotor ist in der Regel als Verbrennungsmotor ausgeführt, wobei die Hauptabtriebswelle als Kurbelwelle ausgeführt ist.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist ferner einen hydrodynamischen Retarder auf, umfassend ein angetriebenes beschaufeltes Primärrad, auch Rotor genannt, und ein stationäres oder gegenläufig zum Primärrad angetriebenes beschaufeltes Sekundärrad. Wenn das Sekundärrad gegenläufig zum Primärrad angetrieben ist, wird ein Gegenlaufretarder ausgebildet. Wenn das Sekundärrad stationär ist, wird es als Stator bezeichnet.

Primärrad und Sekundärrad bilden miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum, in welchem sich im Bremsbetrieb eine Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums einstellt, um Drehmoment

hydrodynamisch vom Primärrad auf das Sekundärrad zu übertragen und dadurch das Primärrad abzubremsen.

Der Antriebsmotor weist ferner eine Nebenabtriebswelle auf, über welche das Primärrad des hydrodynamischen Retarders angetrieben wird. Vorteilhaft ist der hydrodynamische Retarder auf der Seite des Getriebes an der Nebenabtriebswelle des Antriebsmotors angeschlossen positioniert.

Erfindungsgemäß ist nun der hydrodynamische Retarder als einstufiger, ungeregelter Retarder ausgeführt, der ausschließlich zwischen einem

eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand schaltbar ist.

Demnach weist der Retarder keine sonst üblicherweise vorgesehene Regelung oder Steuerung verschiedener Bremsmomentstufen auf, wie sie herkömmlich beispielsweise über einen Retarderbedienhebel durch den Kraftfahrzeügführer einstellbar sind oder von einem Fahrerassistenzsystem abrufbar sind. Vielmehr ist der Retarder sozusagen nur schwarz/weiß einschaltbar beziehungsweise ausschaltbar.

Besonders günstig ist es, wenn der Retarder hinsichtlich seiner

Leistungsübertragungsfähigkeit beziehungsweise seines maximalen

Bremsmomentes derart dimensioniert und derart insbesondere mittels des Fahrzeugkühlkreislaufes gekühlt ausgeführt ist, dass auf eine sogenannte Temperaturabregelung des maximalen Bremsmomentes verzichtet werden kann. Eine solche Temperaturabregelung sieht herkömmlich vor, die Temperatur des Arbeitsmediums und/oder des Kühlmediums zu erfassen und/oder beispielsweise die Drehzahl einer durch den Antriebsmotor angetriebenen Kühlmediumpumpe, die das Kühlmedium umwälzt, beziehungsweise unmittelbar die Drehzahl des Antriebsmotors, um in Abhängigkeit dieser Größen das maximal einstellbare Retarderbremsmoment zu begrenzen. Andere Bremsmomentabregelungen sehen vor, nicht unmittelbar die Temperatur des Arbeitsmediums zur Abregelung heranzuziehen, sondern die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs des

Arbeitsmediums und/oder des Kühlmediums.

Aufgrund dessen, dass der erfindungsgemäße hydrodynamische Retarder erfindungsgemäß ungeregelt und somit vorteilhaft auch ohne eine solche

Temperaturabregelung ausgeführt ist, kann die Einbindung in den Antriebsstrang besonders kostengünstig erfolgen. Auch zeigt sich ein solcher erfindungsgemäß integrierter Retarder im Betrieb als äußerst robust und wenig anfällig für

Störungen, insbesondere im Ansteuersystem, da eine einfache Ein-/Ausschaltung ausreicht. Insbesondere wenn der hydrodynamische Retarder als Ölretarder mit dem

Arbeitsmedium Öl ausgeführt ist, ist es günstig, dass der hydrodynamische Retarder einen Wärmetauscher aufweist, über welchen Wärme aus dem

Arbeitsmedium abgeführt wird. Die Abführung kann in die Umgebung oder gemäß einer anderen Ausführungsform in einen hinsichtlich der Wärmeübertragung sekundärseitig am Wärmetauscher angeschlossenen Fahrzeugkühlkreislauf erfolgen, über welchen insbesondere auch der Antriebsmotor gekühlt wird. Ein solcher Fahrzeugkühlkreislauf weist in der Regel eine Kühlmediumpumpe auf, die vom Antriebsmotor oder von einem anderen Motor, insbesondere Elektromotor oder Hydromotor angetrieben werden kann. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der hydrodynamische Retarder unmittelbar in den Fahrzeugkühlkreislauf integriert, wobei mittels des

Kühlkreislaufes insbesondere der Antriebsmotor gekühlt wird. Das Arbeitsmedium des Retarders ist zugleich das Kühlmedium des Fahrzeugkühlkreislaufes, insbesondere Wasser oder ein Wassergemisch.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist der Retarder nicht auf der herkömmlich verwendeten getriebefernen Primärseite des

Antriebsmotors, sondern als Primärretarder an einem Nebenabtrieb des

Antriebsmotors auf der Seite des Getriebes, somit der Sekundärseite des

Antriebsmotors angeschlossen. Die Anordnung benötigt demnach keinen Bauraum im Bereich der Hauptabtriebswelle des Antriebsmotors beziehungsweise der Getriebeeingangswelle des dem Antriebsmotor nachgeschalteten Getriebes und das Getriebegehäuse kann bei Bedarf geschickt zum Lagern einzelner

Komponenten des Retarders, insbesondere des Sekundärrades des Retarders, oder des gesamten Retarders verwendet werden. Gleichzeitig bleiben

Nebenabtriebe des Antriebsmotors auf dessen Primärseite, auch als Power Take- Off bezeichnet, frei für andere Nebenaggregate, ohne dass die eingangs beschriebene Notwendigkeit besteht, auf der Retarderantriebswelle einen weiteren Flansch zur Aufnahme beziehungsweise zum Anschluss weiterer Nebenaggregate vorzusehen. Dies bedeutet nicht, dass bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung eine solche Anschlussmöglichkeit auf der Sekundärseite des

Antriebsmotors nicht vorgesehen werden kann. Das Ein- und Ausschalten des Retarders erfolgt gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung durch Unterbrechen des Antriebs des Primärrades, insbesondere mittels einer Synchronisierkupplung. Zusätzlich oder alternativ kann bei einem gegenläufig zum Primärrad angetriebenen Sekundärrad auch der Antrieb des Sekundärrades unterbrochen werden, insbesondere mittels einer

Synchronisierkupplung. Bei einem stationären Sekundärrad besteht auch die Möglichkeit, eine Abstützung des Sekundärrades gegen Verdrehen wahlweise zu unterbrechen, insbesondere mittels einer Synchronisierkupplung,

Selbstverständlich kommen auch andere Kupplungen als Synchronisierkupplungen in Betracht, beispielsweise nicht synchronisierte Kupplungen, die nur bei geringem oder keinem Schlupf zwischen beiden Kupplungshälften einrückbar sind.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung oder zusätzlich zu der beschriebenen Unterbrechung der Antriebe beziehungsweise der Abstützung kann dem Retarder eine Befülleinrichtung zur wahlweisen Befüllung des Arbeitsraumes mit Arbeitsmedium zugeordnet sein, und die Befülleinrichtung zum Einschalten des Retarders einen Zulauf für Arbeitsmedium in den Arbeitsraum freigeben oder ein vorbestimmtes Arbeitsmediumvorratsvolumen in den Arbeitsraum verdrängen. Zum Ausschalten kann dann der Zulauf versperrt und/oder ein Ablauf für das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum, insbesondere durch die Befülleinrichtung, geöffnet werden. Alternativ kann die Befülleinrichtung oder eine zusätzlich vorgesehene Entleereinrichtung das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum abziehen.

Die Befülleinrichtung kann beispielsweise einen Füllzylinder aufweisen, der zum Einschalten des Retarders seinen Arbeitsmediuminhalt insbesondere ungesteuert in den Arbeitsraum verdrängt und beim Ausschalten des Retarders das

Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum absaugt. Andere Gestaltungsmöglichkeiten, beispielsweise mit einer elastischen Membran oder einer elastischen

Arbeitsmediumvorratsraumwandung, die entsprechend arbeiten, sind möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen des Bremsmomentes des hydrodynamischen Retarders in einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang sieht vor, dass das Bremsmoment zweistufig, ohne weitere Stufen, ausschließlich zwischen einem ausgeschalteten Zustand des Retarders, in welchem kein Bremsmoment mit dem Retarder erzeugt wird, und einem eingeschalteten

Zustand, in welchem der Retarder in einer einzigen Schaltstufe Bremsmoment erzeugt, variiert beziehungsweise geschaltet wird. Im eingeschalteten Zustand des Bremsmomentes erfolgt die Einstellung des Bremsmomentes vorteilhaft unabhängig von der Temperatur des Arbeitsmediums oder ohne eine andere Temperaturabregelung, das heißt ohne Begrenzung des maximalen

Bremsmomentes in Abhängigkeit externer oder interner Steuergrößen, die eine Überhitzung vermeiden sollen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben werden.

In der Figur 1 ist ein Antriebsmotor 1 mit einem unmittelbar hieran

angeschlossenen Getriebe 3 dargestellt. Der Antriebsmotor 1 weist eine

Hauptabtriebswelle 2 auf, die mit einer Getriebeeingangswelle 4 in Verbindung steht. In dieser Triebverbindung kann bei Bedarf eine Kupplung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die Getriebeeingangswelle 4 von der Hauptabtriebswelle 2 des Antriebsmotors 1 zu trennen. Der Antriebsmotor 1 weist ein Motorgehäuse 13 und das Getriebe 3 weist ein

Getriebegehäuse 5 auf, welche die entsprechenden Komponenten dieser Bauteile umschließen. Im Getriebe 3 können verschiedene Übersetzungen zwischen der Getriebeeingangswelle 4 und einer Getriebeausgangswelle 15 durch Schalten entsprechender Kupplungen und/oder Bremsen hergestellt werden. Die

Getriebeausgangswelle 15 treibt über eine Kardanwelle 16 und ein

Differentialgetriebe 17 Antriebsräder 18 des Kraftfahrzeugs an.

Ein hydrodynamischer Retarder 6, umfassend ein umlaufendes Primärrad 7 und ein stationäres Sekundärrad 8, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 9 ausbilden, ist an einer Nebenabtriebswelle 10 des Antriebsmotors 1 auf dessen Sekundärseite angeschlossen. Der hydrodynamische Retarder 6 weist ein

Retardergehäuse 12 auf, welches das Primärrad 7 und das Sekundärrad 8 umschließt und in welchem das Sekundärrad 8 drehfest abgestützt ist. Das Primärrad 7 ist fliegend auf der Nebenabtriebswelle 10 gelagert und nur das Sekundärrad 8 wird im Retardergehäuse 12 getragen. Alternativ könnte auch das Primärrad 7 auf einer entsprechenden Retardereingangswelle, die mit der

Nebenabtriebswelle 10 unmittelbar oder mittelbar verbunden ist, gelagert sein.

Am Retardergehäuse 12 ist ferner ein Wärmetauscher 14 angeschlossen, der durch das Retardergehäuse 12 getragen wird. Der Wärmetauscher 14 ist in einem Fahrzeugkühlkreislauf 20 eingebunden, um das Arbeitsmedium des Retarders 6 zu kühlen. Mittels des Fahrzeugkühlkreislaufes 20 wird auch der Antriebsmotor 1 gekühlt. Im Fahrzeugkühlkreislauf 20 ist eine Kühlmediumpumpe 21 angeordnet, sowie ein Kühler 22, um Wärme aus dem Fahrzeugkühlkreislauf 20 an die

Umgebung abzuleiten, bei Bedarf unter Zuhilfenahme des vom

Fahrzeugantriebsmotor 1 angetriebenen Ventilators 23. Die Kühlmediumpumpe 21 ist auf der Primärseite des Antriebsmotors 1 auf einem Nebenabtrieb angeordnet, entsprechend auch der Ventilator 23. Die Nebenabtriebswelle 10 ist innerhalb des Motorgehäuses 13 gelagert und steht mit der Hauptabtriebswelle 2, die bei einem Verbrennungsmotor als Kurbelwelle ausgeführt ist, über zwischengeschaltete Zahnradstufen in Triebverbindung.

Das Retardergehäuse 12 kann gegen Verdrehung am Getriebegehäuse 5 abgestützt sein, siehe die exemplarisch dargestellte Drehmomentstütze 24.

Alternativ könnte das Retardergehäuse 12 auch vollständig vom Getriebegehäuse 5 und/oder vom Motorgehäuse 13 getragen werden.

Dem Retarder 6 ist eine Steuereinrichtung 11 zugeordnet, die über eine

Steuerleitung 19.3 mit dem hydrodynamischen Retarder 6 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 11 schaltet den hydrodynamischen Retarder 6 ein und aus, beispielsweise in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die sie über die

Steuerleitungen 19.1 und 19.2 erhält. Über die Steuerleitung 19.1 erhält sie beispielsweise Steuerbefehle durch einen Fahrzeugführer, der mittels eines Tasters oder einer anderen Eingabeeinheit das Ein- und Ausschalten des Retarders 6 befehlen kann. Über die Steuerleitung 19.2 erhält die Steuervorrichtung 11 beispielsweise Eingangssignale eines Fahrassistenzsystems, beispielsweise automatischen Abstandshalters oder Geschwindigkeitsreglers, welches ebenfalls das Ein- und Ausschalten des Retarders 6 befehlen kann.