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Title:
RETARDER UNIT HAVING A HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/115776
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a retarder unit (1) for a motor vehicle, said unit having a particularly compact construction. The retarder unit comprises a hydrodynamic retarder (2) having a retarder housing (3) which is made up of a rotor housing part (4), a stator housing part (5) and a housing cover (6). Oil ducts (19) are integrated into the retarder housing. Furthermore, the retarder unit comprises a heat exchanger (7). A coupler plane (8), via which the primary side of the heat exchanger can be fluidically connected to the oil ducts, is provided on the retarder housing, the heat exchanger being fastened directly to the retarder housing. According to the invention, the fluidic connection of the secondary side of the heat exchanger to a cooling circuit of the motor vehicle takes place via the coupler plane. By the direct coupling of all fluidic connections between the retarder and the heat exchanger via the coupler plane on the retarder housing, the construction is significantly simplified and the tube connectors on the heat exchanger can be omitted, which improves the installation conditions in the region of the heat exchanger.

Inventors:
LAUKEMANN DIETER (DE)
SCHREIBER ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/083175
Publication Date:
June 17, 2021
Filing Date:
November 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
B60T1/087; B60T10/02; F16D57/04
Foreign References:
CN109253188A2019-01-22
DE102013006611A12014-10-23
DE102014215861A12016-02-11
CN108533643A2018-09-14
Attorney, Agent or Firm:
VOITH PATENT GMBH - PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Retardereinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen hydrodynamischen Retarder (2) aufweisend ein Retardergehäuse (3), zusammengesetzt aus ei nem Rotorgehäuseteil (4), einem Statorgehäuseteil (5) und einem Gehäusede ckel (6), in das Ölkanäle (19) integriert sind und einen Wärmetauscher (7), wo bei am Retardergehäuse (3) eine Koppelebene (8) vorgesehen ist, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen (19) verbind bar ist, wobei der Wärmetauscher (7) direkt an dem Retardergehäuse (3) be festigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers (7) mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs über die Koppelebene (8) erfolgt.

2. Retardereinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kühlkanalabschnitt (10a, b) vorgesehen ist der innerhalb des Retardergehäuses (3) verläuft.

3. Retardereinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorlaufkanal (10a) und ein Rücklaufkanal (10b) durch das Retarder gehäuse (3) verlaufen.

4. Retardereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal (10a, b) in das Retardergehäuse (3) inte grierte, insbesondere eingegossene, Kanäle sind.

5. Retardereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Retardergehäuse (3) Anschlussebenen (11a, b) vorgesehen sind, an die Schlauchstutzen (9) angeschlossen sind, über die der Vorlauf- und Rück laufkanal (10a, b) an den Kühlkreislauf anschließbar sind.

6. Retardereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussebenen (11a, b) am Statorgehäuseteil (5) angeordnet sind und die Koppelebene (8) am Gehäusedeckel (6), senkrecht zur Retarderach se, angeordnet ist.

7. Retardereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussebenen (11a, b) parallel zur Koppelebene (8) angeordnet sind.

8. Retardereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuseteil (5) eine Kühlfläche (14) aufweist, an der ein Steu ergerät (12) zur Retardersteuerung befestigt ist.

9. Retardereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufkanal (10a) im Statorgehäuseteil (5) zwischen Kühlfläche (14) und Stator (16) verläuft und der Rücklaufkanal (10b) im Statorgehäuseteil (5) durch einen im Statorgehäuseteil (5) integrierten Ölbehälter (13) verläuft.

Description:
Retardereinheit mit Wärmetauscher

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Retarder, ins besondere einem Ölretarder, mit angebautem Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug.

Kraftfahrzeuge wie LKW oder Busse sind zum großen Teil mit einem Retarder, also einer zusätzlichen Dauerbremseinrichtung, ausgestattet, um einen Verschleiß an den gewöhnlichen Radbremsen des Fahrzeugs zu verringern. Eine derartige zusätzliche Bremse kann ein Primär- oder Sekundärretarder sein. In beiden Ausführungen ist der Rotor des Retarders mit dem Antriebsstrang gekoppelt oder koppelbar. Weiterhin ist eine Vorrichtung vorhanden, mittels der der Retarder für den Bremsbetrieb mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist. Bei befülltem Arbeitsraum und drehendem Rotor wirkt ein Bremsmoment auf den Rotor.

Das hydraulische Schema für einen derartigen Retarder ist beispielsweise aus der DE 10 2013 006 611 A1 bekannt. Der hier offenbarte Retarder verwendet ein Öl als Arbeitsmedium, das in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf bereitgestellt wird. In dem Kreislauf ist die Primärseite eines Wärmetauschers eingebunden, der zur Abführung der Retarderabwärme genutzt wird, wenn der Retarder in den Brems betrieb geschaltet wird. Die Sekundärseite des Wärmetauschers ist an den Fahr zeugkühlkreislauf angeschlossen, über den auch der Verbrennungsmotor des Kraft fahrzeugs gekühlt wird.

Aus der DE 102014215861 A1 ist die übliche Anordnung eines Sekundär-Retarders zu entnehmen. Der direkt am Retarder montierte Wärmetauscher ist primärseitig mit den Arbeitsmediumkreislauf, Ölkreislauf, und sekundärseitig mit dem Kühlwasser kreislauf des Kraftfahrzeugs fluidführend verbunden.

Der Wärmetauscher ist typischer Weise an einer Anschraubfläche oder Koppelebene an dem Retarder angeschraubt. In der Koppelebene liegen die Ölkanäle, die Teil des Ölkreislaufs sind und den Retarder mit dem Wärmetauscher fluidleitend verbinden. Der Wärmetauscher ist auf der Sekundärseite über Wasserstutzen am Wärmetau scher angeschlossen. Auf Grund des beschränkten Bauraums in den meisten Kraft fahrzeugen gibt es bei manchen Anwendungen Probleme mit der Rohr- oder Schlauchführung vom Kühlkreislauf zum Wärmetauscher. Dies führt zu einem erheb lichen Mehraufwand bei der Planung und Umsetzung um den Retarder mit dem Wärmetauscher im Fahrzeug zu implementieren.

Aus der CN108 533643 A ist ein Retarder mit Wärmetauscher bekannt, bei dem die Wasserstutzen seitlich am Wärmetauscher angebracht sind. Weiterhin sind am Re tardergehäuse Ausbuchtungen vorgesehen die eine Kühlwasserkanalführung am Re tardergehäuse vorbei erleichtern.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Retardereinheit mit angebauten Wärme- tauscher vorzuschlagen, der eine Verbesserung zum StdT darstellt.

Die Aufgabe wird durch die Retardereinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt. Es wird eine Retardereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die besonders kompakt aufgebaut ist. Die Retardereinheit umfasst einen hydrodynamischen Retar der, aufweisend ein Retardergehäuse welches aus einem Rotorgehäuseteil, einem Statorgehäuseteil und einem Gehäusedeckel zusammengesetzt ist. In das Retarder gehäuse, also in dem Rotorgehäuseteil, dem Statorgehäuseteil und dem Gehäuse- deckel, sind Ölkanäle integriert. Weiterhin umfasst die Retardereinheit einen Wärme tauscher. Am Retardergehäuse ist eine Koppelebene vorgesehen, über die die Pri märseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen verbindbar ist, wobei der Wärmetauscher direkt an dem Retardergehäuse befestigt ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die fluidleitende Verbindung der Sekun därseite des Wärmetauschers mit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs über die Koppelebene erfolgt. Durch die direkte Koppelung aller fluidleitenden Verbindungen zwischen Retarder und Wärmetauscher über die Koppelebene am Retardergehäuse wird der Aufbau wesentlich vereinfacht und die Schlauchstutzen am Wärmetauscher können entfallen, was die Einbauverhältnisse im Bereich des Wärmetauschers ver bessert.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Kühlkanalabschnitt vorgesehen ist der innerhalb des Retardergehäuses verläuft. Wobei vorzugsweise ein Vorlaufkanal und ein Rücklaufkanal durch das Retardergehäuse verlaufen. Denkbar ist aber auch, dass ein Teilbereich der Koppelebene von einem Flanschbereich am Retardergehäu- se gebildet wird. Wobei dann auf der Rückseite des Flanschbereichs ein Schlauch stutzen befestigt ist, über den der Anschluss an den Kühlkreislauf erfolgt. Ein am Schlauchstutzen angeschlossener Schlauch wird in dieser Variante außerhalb des Retardergehäuses vorbeigeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführung sind der Vorlauf- und Rücklaufkanal aber in das Retardergehäuse integrierte, insbesondere eingegossene, Kanäle. Im Sinne der Erfindung ist damit gemeint, dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal aus Teilkanal stücken zusammensetzt ist, die durch das Statorgehäuseteil und/oder den Gehäuse deckel führen.

Vorzugsweise sind Schlauchstutzen vorgesehen über die Vorlauf- und Rücklaufkanal an den Kühlkreislauf anschließbar sind. Wobei am Retardergehäuse Anschlussebe nen vorgesehen sind, an die die Schlauchstutzen anschließbar sind. In der bevorzugten Ausführung sind die Anschlussebenen am Statorgehäuseteil an geordnet und die Koppelebene ist am Gehäusedeckel, senkrecht zur Retarderachse, angeordnet. Dabei können die Anschlussebenen parallel zur Koppelebene angeord net sein. Weiterhin weist das Statorgehäuseteil (5) einen Kühlfläche (14) auf, an der ein Steu ergerät zur Retardersteuerung befestigt ist. Zur Verbesserung der Kühlung des Steu ergerätes wird vorgeschlagen, dass der Vorlaufkanal im Statorgehäuseteil an der Kühlfläche entlang, zwischen Kühlfläche und Stator, verläuft. Weiterhin kann der Rücklaufkanal im Statorgehäuseteil durch einen im Statorgehäuseteil integrierten Öl behälter verlaufen. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass das nach dem Brems betrieb in den Ölbehälter geleitete heiße Öl weiter gekühlt wird.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfin dung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Figur 1 Retardereinheit im Schnitt

Figur 2 Retardereinheit von oben

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Retardereinheit 1 im Schnitt, so dass der Ver lauf des Vor- und Rücklaufkanals 10a, b durch das Statorgehäuseteil 5 und den Ge häusedeckel 6 gut zu erkennen ist. Die Retardereinheit 1 setzt sich zusammen aus dem hydrodynamischen Retarder 2 und dem Wärmetauscher 7.

Dabei setzt sich das Retardergehäuse 3 aus einem Rotorgehäuseteil 4, einem Statorgehäuseteil 5 und einem Gehäusedeckel 6 zusammen. In dem Retardergehäu se ist der, über das Zahnrad 18 antreibbare, Rotor 15 und in dem Statorgehäuseteil ist der drehfest fixierte Stator 16 integriert. Der Arbeitsmediumkreislauf, Ölkreislauf, umfasst unter anderem einige Ölkanäle, wie den Ölkanal 18, und einen Ölbehälter 13, in dem das Öl im Nicht-Bremsbetrieb bevorratet wird. Der komplette Aufbau und die Funktion des Arbeismediumkreislaufes ist aus dem Stdt hinreichend bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Am Gehäusedeckel 6 des Retardergehäuses 3 ist eine Koppelebene 8 vorgesehen, über die die Primärseite des Wärmetauschers fluidleitend mit den Ölkanälen verbind bar ist, hier im Detail nicht dargestellt, da die Kopplung des Wärmetauscher Primär kreislaufes mit dem Arbeitsmediumkreislauf StdT ist. Die dargestellte fluidleitende Verbindung der Sekundärseite des Wärmetauschers mit dem Vor - bzw. Rücklaufka- nal 10a, b, die ebenfalls über die Koppelebene 8 realisiert ist dagegen eine völlig neue Lösung. Zur Herstellung der fluidleitenden Verbindungen wird der Wärmetauscher 7 auf die Koppelebene 8 des Gehäusedeckels 6 geschraubt, so dass die entsprechenden Ka näle im Gehäusedeckel 6 und dem Wärmetauscher 7 zueinander fluchten bzw. zuei nander ausgerichtet sind. Zur Abdichtung kann ein Dichtelement, z.B. O-Ring, ver- wendet werden.

Der Vorlaufkanal 10a und der Rücklaufkanal 10b verlaufen durch das Retarderge häuse 3 bzw. durch das Statorgehäuseteil 5 und den Gehäusedeckel 6 und sind in die Bauteile eingegossen. Alternativ könnten aber auch Rohrleitungsabschnitte in- nerhalb des Gehäuses vorgesehen sein. Am Statorgehäuseteil 5 sind Anschlussebe nen 11a, b vorgesehen, an die Schlauchstutzen (9) angeschraubt sind, so dass der Vorlauf- und Rücklaufkanal (10a, b) an den Kühlkreislauf anschließbar ist.

Die Anschlussebenen 11a, b sind parallel zur Koppelebene 8 angeordnet, so dass der Anschluss an den Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges über Schläuche realisiert werden kann, die nicht am Gehäuse des Retarders vorbeigeführt werden müssen.

Diese Ausführung bietet aber noch mehr Vorteile. So ist am Statorgehäuseteil 5 eine Kühlfläche 14 vorgesehen, an der das Steuergerät 12 zur Retardersteuerung befes- tigt ist. Da der Vorlaufkanal 10a im Statorgehäuseteil 5 zwischen Kühlfläche 14 und Stator 16 verläuft kann so eine gewisse thermische Trennung erreicht werden, die das Steuergerät vor zu hohen Temperaturen während des Bremsvorgangs schützt.

Auch der Verlauf des Rücklaufkanals 10b im Statorgehäuseteil 5, durch den im Statorgehäuseteil 5 integrierten Ölbehälter 13, bietet einen zusätzlichen Vorteil ge genüber dem StdT. Nach dem Bremsbetrieb wird das dann heiße Öl in den Ölbehäl ter 13 geleitet, so dass keine weitere Kühlung über den Wärmetauscher mehr erfol gen kann. Da weiterhin Kühlwasser durch den Rücklaufkanal 10b strömt, wird das Öl dennoch gekühlt, so dass es vor dem nächsten Bremseinsatz zumindest etwas mehr abgekühlt ist und so mehr Bremsleistung übertragen werden kann. Figur 2 zeigt eine Retarderansicht von oben, aus der die Lage der Schlauchstutzen 9a, b zu entnehmen ist. Weitere Details sind bereits oben beschrieben.

Bezugszeichenliste

1 Retardereinheit

2 Retarder

3 Retardergehäuse 4 Rotorgehäuseteil

5 Statorgehäuseteil

6 Gehäusedeckel

7 Wärmetauscher

8 Koppelebene 9a, b Schlauchstutzen

10a, Vorlaufkanal 10b Rücklaufkanal 11a, b Anschlussebenen 12 Steuergerät 13 Ölbehälter

14 Kühlfläche

15 Rotor

16 Stator 17 Arbeitsraum 18 Zahnrad

19 Ölkanal