DE4445024A1

DE4445024A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE4445024A1
Application number: DE4445024A
Authority: DE
Inventors: Peter Heilinger; Juergen Friedrich; Werner Adams; Klaus Vogelsang; Peter Rose; Peter Edelmann
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1995-06-08
Also published as: RU2200679C2; US5829562A; DE19509417A1; DE59509512D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Antriebsanlagen von Fahrzeugen oder stationären Anlagen ist als Mittel zur Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlreduzierung häufig ein Retarder integriert. Der Retarder wird beim Einsatz im Kraftfahrzeug oder bei Anlagen mit stark wechselndem Betrieb durch Füllen und Entleeren des beschaufelten Arbeitskreislaufes mit einem Betriebsfluid ein- oder ausgeschaltet. Bei völlig geleertem Retarder ist allerdings ein Restmoment vorhanden, welches durch Lagerreibung und durch die Dralländerung der Luftfüllung bedingt ist, denn auch ein vom Betriebsfluid entleerter Retarder nimmt durch Luftventilation noch Leistung auf. Die durch das Restmoment bedingte Bremsleistung ist zwar sehr gering, kann sich jedoch bei hohen Drehzahlen sehr störend auswirken und zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Retarders führen. Zur Vermeidung der Ventilationsverluste sind bereits eine Reihe von Lösungen bekannt. Dazu gehören u. a. die Verwendung von Statorbolzen sowie die Möglichkeit einer Kreislaufevakuierung. Diese Lösungen sind jedoch sehr aufwendig in ihrer Umsetzung und bedingen einen erhöhten Platzbedarf und damit größere Retarderabmessungen. Wesentliche Nachteile bei der Verwendung von Statorbolzen sind vor allem darin zu sehen, daß diese aufgrund ihrer Anordnung im Profilgrund des Stators auch im Bremsbetrieb in den Arbeitskreislauf hineinreichen und diesen damit stören.

Die Möglichkeit der Verwendung getrennter äußerer Kühlkreisläufe, bei der beim Leerlaufbetrieb eine genau bestimmte Ölmenge in einem separaten Kreislauf eingeschlossen wird, ist sehr aufwendig in ihrer Umsetzung, da zusätzliche Bauteile benötigt werden. Des weiteren muß ständig eine sichere Trennung zwischen den einzelnen Zirkulationswegen gewährleistet werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Leerlaufverluste besteht darin, durch bauliche Maßnahmen die Ausbildung einer stabilen Meridianströmung im Nichtbremsbetrieb bewußt zu stören. Dazu ist das Statorschaufelrad außermittig gelagert und kann aus der zum Rotorschaufelrad konzentrischen Lage in eine zum Rotorschaufelrad exzentrische Lage gebracht werden. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß das Rotorschaufelrad in seiner Lage nicht verändert zu werden braucht. Möglichkeiten zur Lageänderung des Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad sind bereits aus den folgenden Druckschriften bekannt:

(1) DE 31 13 408 C1
(2) DE 40 10 970 A1

Die in diesen Druckschriften aufgezeigten Möglichkeiten zeichnen sich jedoch durch einen konstruktiven Mehraufwand aus.

Eine andere Möglichkeit, um zu realisieren, daß der Retarder im Bremsbetrieb möglichst viel Bremsleistung erzeugt, und zwar auf eine Weise, daß der Fahrbetrieb bzw. Bremsbetrieb ein möglichst stabiler ist, und daß er im Nicht-Bremsbetrieb möglichst wenig Bremsleistung erzeugt ist aus der DE 37 13 580 C1 bekannt. In einer aus einem Verbrennungsmotor und einem Kühlsystem bestehenden Antriebsanlage für ein Kfz ist ein hydrodynamischer Retarder mit der Kurbelwelle in dauernder Drehverbindung und wird durch das Kühlmittel selbst betrieben. Die Anordnung im Leistungssystem ist so gewählt, daß der Retarder im Nicht-Bremsbetrieb die Funktion einer Kühlmittelumwälzpumpe übernimmt. Der Betrieb als Retarder erfolgt durch Umschaltung einer Ventilkombination zwischen Retarderpumpensystem und Motor. Auch bei dieser Lösung sind Maßnahmen zur Schmierung und Kühlung im Nichtbremsbetrieb erforderlich. Des weiteren ist das Retarderdrehmoment, dadurch die Bremsleistung des Retarders motordrehzahlabhängig, d. h. bei Bremsungen aus dem normalen Fahrbetrieb müßte der Fahrer vor oder während des Bremsvorganges um hohe Bremsleistungen zu bewirken, eine kleine Schaltstufe anwählen, um somit die Drehzahl des Retarders zu erhöhen. Das Retardersystem selbst, die Dichtungen, Lagerungen und der Kreislaufspalt müssen gegen die an der Kurbelwelle auftretenden Gegebenheiten, Drehschwingungen, große radiale und axiale Spiele durch Verschleiß unempfindlich gestaltet sein, d. h. erhöhter Dichtungsaufwand nach außen sowie auf der Pumpensaug- und -druckseite ist erforderlich.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß beim Einsatz eines Retarders in einem Antriebsstrang im Nichtbremsbetrieb stets Maßnahmen zur Reduzierung der Verlustleistung erforderlich sind. Die Reduzierung der möglichen Verlustleistung ist jedoch immer nur bis zu einem begrenzten Minimum möglich, was im einzelnen von den ergriffenen Maßnahmen abhängig ist. Des weiteren wirken sich die rotierenden Massen in Form des rotierenden Rotorschaufelrades im Nichtbremsbetrieb auf den Antriebsstrang negativ aus. Aufgrund der Rotation des Rotorschaufelrades im Nichtbremsbetrieb treten mechanische Reibungsverluste auf, und der Lagerverschleiß erhöht sich aufgrund der Lagerreibung. Des weiteren zeichnen sich bekannte Retarderausführungen im Bremsbetrieb durch hohe Öltemperaturen aus, außerdem ist bedingt durch die Rotation im Nichtbremsbetrieb eine Entleerung im selbigen Zustand erforderlich.

Gleichzeitig muß im Nichtbremsbetrieb ein bedingter Öldurchsatz zur Lagerschmierung sowie zur Kühlung realisiert werden. Zum Zweck der Kühlung ist es notwendig, bei einem ölbetriebenen Retarder einen Öl-H₂O- Wärmeaustauscher oder einen Öl-Luft-Wärmeaustauscher in den Retarderkühlkreislauf bzw. den Fahrzeugkühlkreislauf zu integrieren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart auszuführen und den Retarder derart zu integrieren, daß die genannten Nachteile vermieden werden können. Aufgrund dessen, daß der Leerlaufbetrieb in Antriebsanlagen mit wechselndem Betrieb in etwa 95% der Gesamtlaufzeit eines Retarders beträgt, ist immer eine minimale Leerlaufleistung anzustreben. Diese soll jedoch mit geringem konstruktiven Aufwand erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Durch eine Anordnung eines hydrodynamischen Retarders in einem Antriebsstrang derart, daß dieser im Bremsbetrieb zuschaltbar ist und bei Bedarf ohne Unterbrechung des Kraftflusses im Hauptantriebszweig von diesem wieder entkoppelt werden kann, wird erreicht, daß die Drehzahl des Rotorschaufelrades im Nichtbremsbetrieb auf Null reduziert wird. Dies bietet den Vorteil, daß der hydrodynamische Retarder auch im Nichtbremsbetrieb mit Betriebsflüssigkeit befüllt bleiben kann. Im Leerlauf- bzw. Nichtbremsbetrieb fallen somit keine Ventilationsverluste an, weshalb auch keinerlei Maßnahmen am Retarder zur Reduzierung dieser erforderlich sind. Aufgrund des Nichtrotierens des Rotorschaufelrades fallen des weiteren keine mechanischen Reibungsverluste, keine Lagerbelastungen sowie keine Geräuschentwicklung im Leerlaufbetrieb an. Ebenso werden durch das Entkoppeln Schwingungserregungen im Nichtbremsbetrieb vermieden.

Der Retarder kann zu diesem Zweck in einem Nebenzweig zum Hauptantriebsstrang angeordnet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Rotorschaufelrad auf einer Welle im Hauptantriebsstrang derart anzuordnen, daß es im Bremsbetrieb mit dieser drehfest verbindbar ist, beispielsweise mittels einer Klauenkupplung.

Der Retarder kann mit den Betriebsflüssigkeiten Öl oder aber auch Wasser betrieben werden. Für die Anordnung des Retarders im Antriebsstrang selbst ergeben sich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Der hydrodynamische Retarder kann dabei als sogenannter Primärretarder, d. h. als in Kraftrichtung vor dem Getriebe im Traktionsbetrieb angeordneter Retarder, oder aber als Sekundärretarder, d. h. als in Kraftrichtung hinter dem Getriebe angeordneter Retarder, verwendet werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Retarder nicht separat als Bauteil im Antriebsstrang anzuordnen, sondern diesen direkt im Getriebegehäuse zu integrieren. Erfindungswesentlich ist, daß der Retarder derart in einem Nebentrieb im Antriebsstrang angeordnet ist, daß dieser im Nichtbremsbetrieb ohne Probleme vom Hauptantriebsstrang getrennt werden kann bzw. die Drehmomentenübertragung zu diesem ohne Rückwirkung auf den Kraftfluß im Hauptantriebsstrang unterbrochen wird. Zur Realisierung einer derartigen Unterbrechung sind eine Reihe von Möglichkeiten denkbar. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, den Retarder bzw. das Rotorschaufelrad auf einer Rotorschaufelradwelle parallel zur jeweiligen Hauptantriebswelle anzuordnen, wobei die Drehmomentenübertragung von dieser zur Rotorschaufelradwelle über ein Zahnradpaar erfolgt. Im Nichtbremsbetrieb wird diese Verbindung gelöst. Dies kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, beispielsweise analog den Schaltvorgängen in einem Getriebe. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Nebenabtrieb derart abzukoppeln, daß im Nichtbremsbetrieb die beiden Zahnräder trotzdem noch miteinander kämmen, jedoch keine Drehmomentenübertragung auf das Rotorschaufelrad erfolgt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß zwischen Ritzel und Rotorschaufelrad ein zusätzliches Kupplungselement vorgesehen ist. Der Verschleiß beim Ein- bzw. Ausrücken der Zahnräder kann mit einer derartigen Anordnung zwar vermieden werden, jedoch erhöht sich der konstruktive Aufwand und ein geringer Teil der Antriebsleistung wird als Blindleistung auf den Nebenzweig übertragen.

In einer bevorzugten Ausführung wird der hydrodynamische Retarder im Getriebegehäuse integriert. Dabei kann dieser getriebeeingangsseitig oder aber vorzugsweise getriebeausgangsseitig parallel zur Hauptantriebswelle angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Retarder derart im Getriebe zu integrieren, daß ein Abschalten des Nebenzweiges durch Kupplungselemente ohne Probleme möglich ist. Vorzugsweise wird der Retarder jedoch getriebeausgangsseitig im Getriebeendgehäuse integriert. Das Retarder-Rotorschaufelrad ist dabei fliegend auf einer Rotorschaufelradwelle gelagert, welche parallel zur Getriebewelle bzw. Getriebeausgangswelle angeordnet ist. Zur Erzielung einer hohen Drehzahl des Rotorschaufelrades wird vorzugsweise die Rotorschaufelradwelle mit einem Ritzel und die Getriebewelle mit einem Zahnrad versehen, welche im Bremszustand miteinander kämmen. Dadurch erfolgt bei der Drehmomentenübertragung von der Getriebewelle auf die Rotorschaufelradwelle eine Übersetzung in Schnelle. Die Anordnung des Zahnradpaares kann jedoch auch umgekehrt erfolgen.

Die konstruktive Ausführung kann derart erfolgen, daß die Rotorschaufelradwelle sich über ein Festlager am Getriebegehäuse und ein Loslager über das Rotorschaufelradgehäuse am Getriebegehäuse abstützt. Die Lagerung kann jedoch auch umgekehrt realisiert werden, wobei das Ritzel zwischen den Lagern oder getriebeseitig fliegend oder aber retarderseitig fliegend gelagert sein kann.

Bei Verwendung von Hydraulikflüssigkeit bzw. -öl ist es erforderlich, daß ein Kühlkreislauf vorgesehen wird, der dem Betriebsmedium die im Bremsbetrieb anfallende Wärme entzieht. Dabei ist es beispielsweise möglich, die Betriebsflüssigkeit in einem separaten Retarderkreislauf über einen Wärmetauscher zu führen, der wiederum in dem Kühlkreislauf des Fahrzeuges integriert sein kann.

Bei der Verwendung von Wasser als Betriebsflüssigkeit kann der Betriebsflüssigkeitskreislauf direkt in den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeuges eingebunden werden. Dies bedeutet, daß keine zusätzlichen Kreisläufe und somit Wärmetauscher erforderlich sind, sondern der Retarderzu- und -ablauf bzw. dessen Zu- und Ablaufkanäle mit dem Fahrzeugkühler verbunden sein können. Bei einer zusätzlichen Integration einer Pumpe in den Kühlmittelkreislauf kann auf den Betriebsmitteldurchfluß Einfluß genommen werden. Ein mit Wasser als Betriebsflüssigkeit betriebener hydrodynamischer Retarder bietet dabei den Vorteil, daß geringere maximale Temperaturbelastungen erzielt werden und kein zusätzlicher Öl-Wasser-Wärmetauscher notwendig ist. In diesem Fall ist es auch möglich, eine zusätzliche Wasserpumpe in den Kühlmittelkreislauf zu integrieren. Diese kann entweder auf der Rotorschaufelradwelle, der Getriebeabtriebswelle oder aber auf einer separaten Welle angeordnet werden. Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht dann darin, daß eine motorseitige Drehzahlabhängigkeit beim Kühlmitteldurchfluß vermieden und des weiteren während der Schaltvorgänge ein Abschalten des Retarders nicht erforderlich wird.

Das Retarderdrehmoment, somit auch die Bremsleistung sind geschwindigkeitsabhängig, das bedeutet, daß bei hohen Fahrgeschwindigkeiten die maximale Bremsleistung im Bremsbetrieb zur Verfügung steht. Im Bremsbetrieb bei hohen Geschwindigkeiten mit mittlerer Motordrehzahl steht durch die zusätzliche Wasserpumpe aufgrund der hohen Gelenkwellendrehzahl dann die optimale Kühlmittelmenge zur Verfügung und somit auch die maximale Kühlleistung.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:

Fig. 1a-1c zeigen eine bevorzugte Ausführung mit im Getriebe integriertem Retarder in verschiedenen Betriebszuständen;

Fig. 2 eine Anordnung gemäß der Fig. 1 im Bremsbetrieb mit vertauschten Lagern;

Fig. 3a-3b zeigen eine Ausführung entsprechend den Fig. 1 mit auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagertem und getriebeseitig angeordnetem Ritzel;

Fig. 4 zeigt eine Ausführung entsprechend den Fig. 1 mit auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagertem und retarderseitig angeordneten Ritzel;

Fig. 5 zeigt eine Ausführung mit im Getriebe integriertem Wasserpumpenretarder;

Fig. 6 zeigt eine Ausführung entsprechend Fig. 5 mit vertauschten Lagern;

Fig. 7 zeigt eine Ausführung mit im Getriebe integriertem Wasserpumpenretarder und mit auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagertem und getriebeseitig angeordnetem Ritzel;

Fig. 8 zeigt eine Ausführung entsprechend Fig. 7 mit vertauschten Lagern;

Fig. 9a und 9b zeigen Ausführungen mit im Getriebe integriertem Wasserpumpenretarder und mit auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagertem und retarderseitig angeordnetem Ritzel;

Fig. 10 zeigt eine Ausführung entsprechend Fig. 6 mit im Kühlmittelkreislauf integrierter Förderpumpe.

Die Fig. 1a-1c zeigen eine bevorzugte Ausführung mit im Getriebe integriertem Retarder in verschiedenen Betriebszuständen. Zur Verdeutlichung sind hier lediglich das Getriebe und die zur Funktionsweise erforderlichen Komponenten schematisch dargestellt.

Ein hydrodynamischer Retarder 100 ist im Antriebsstrang in einem Getriebe 200, insbesondere ins Getriebeendgehäuse 1 integriert. Der hydrodynamische Retarder 100 umfaßt ein Rotorschaufelrad 2 und ein Statorschaufelrad 3 sowie ein Rotorschaufelradgehäuse 4 und ein Statorschaufelradgehäuse 5. Das Rotorschaufelrad ist drehfest mit einer Rotorschaufelradwelle 6 verbunden. Die Rotorschaufelradwelle 6 ist dabei parallel zu einer Getriebewelle 10, welche als Getriebein-, oder wie hier dargestellt, als Getriebeausgangswelle fungiert, angeordnet. Das Rotorschaufelrad 2 ist fliegend auf der Rotorschaufelradwelle 6 gelagert. Die Rotorschaufelradwelle 6 ist in diesem Beispiel im Getriebegehäuse 1 und im Rotorschaufelradgehäuse 4 gelagert. Die Lagerung, bestehend aus einem Loslager 7 und einem Festlager 8, befindet sich somit im Getriebe und wird deshalb über den Getriebeölhaushalt mit Schmieröl versorgt. Der Kraftfluß bzw. Drehmomentenfluß erfolgt über die Getriebewelle 10 auf die Rotorschaufelradwelle 6, die quasi als Nebenzweig fungiert. Zur Drehmomentenübertragung ist auf der Getriebewelle 10 ein Zahnrad 11 drehfest anordenbar, und dazu analog auf der Rotorschaufelradwelle 6 ein Ritzel 9.

Im Bremsbetrieb, wie in der Fig. 1 dargestellt, stehen Zahnrad und Ritzel in Drehverbindung miteinander. Die Drehmomentenübertragung erfolgt somit von der Getriebewelle 10 auf die Rotorschaufelradwelle 6. Ist der Retarder mit Öl befüllt, ist es erforderlich, da im Bremsbetrieb hohe Temperaturen anfallen, die Betriebsflüssigkeit - das Öl - zu kühlen. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetauscher 12 vorgesehen. Der Energieaustausch im Bremsbetrieb erfolgt somit über einen Öl-H₂O-Wärmetauscher, der ins Kühlsystem des Fahrzeuges integriert ist, d. h. der Wärmetauscher 12 ist wasserseitig mit einem Fahrzeugkühler 13 verbunden; die Ölseite des Wärmetauschers ist mit den Zu- und Ablaufkanälen des Statorschaufelrades 3 gekoppelt.

Die Fig. 1b verdeutlicht eine Anordnung gemäß der Fig. 1a im Retarder-Leerlaufbetrieb, d. h. im Nichtbremsbetrieb, wobei die Entkopplung der Rotorschaufelradwelle von der Getriebewelle 10 durch Entkopplung des Ritzels 9 realisiert wird. Das Ritzel 9 kann dazu beispielsweise auf einer Schiebewelle 101 drehfest angeordnet sein, welche die Rotorschaufelradwelle 6 umschließt und auf dieser axial verschiebbar ist. Die Fig. 1c verdeutlicht ebenfalls eine Möglichkeit zur Realisierung einer Entkopplung der Rotorschaufelradwelle 6 von der Getriebewelle 10. Der Grundaufbau entspricht auch hier dem in der Fig. 1a beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Im in der Fig. 1c dargestellten Fall verbleibt das Ritzel 9 in seiner Lage unverändert auf der Rotorschaufelradwelle 6, während das Zahnrad 11 von dem Ritzel 9 entkoppelt wird.

Zur Realisierung der Entkopplung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, die sich in der Anordnung bzw. der Befestigung von Ritzel und Zahnrad widerspiegeln. Diese sind jedoch dem Fachmann geläufige konstruktive Maßnahmen, weshalb hier im Einzelfall nicht auf diese eingangen wird.

Die Fig. 2 verdeutlicht eine Anordnung gemäß der Fig. 1, hier im Bremsbetrieb dargestellt, bei welcher die einzelnen Lager der Lagerung der Rotorschaufelradwelle 6 vertauscht wurden. Die Rotorschaufelradwelle stützt sich über das Loslager 7 am Getriebegehäuse 1 und das Festlager 8 am Rotorschaufelradgehäuse 4 ab, wobei das Rotorschaufelradgehäuse sich wiederum am Getriebeendgehäuse abstützt.

Die Fig. 3a verdeutlicht eine Anordnung entsprechend der Fig. 1a im Bremsbetrieb, bei der als Abwandlung auch das auf der Rotorschaufelradwelle 6 angeordnete Ritzel 9 fliegend gelagert ist. Für gleiche Elemente wurden deshalb gleiche Bezugszeichen verwendet. Auch hier ergibt sich die Möglichkeit, entweder das Ritzel 9 oder aber das Zahnrad 11 zu entkoppeln.

Die Fig. 3b verdeutlicht eine Ausführung entsprechend der Fig. 3a, wobei jedoch die Lager 7 und 8 der Lagerung der Rotorschaufelradwelle vertauscht wurden. Auch hier stützt sich die Rotorschaufelradwelle 6 über das Rotorschaufelradgehäuse 4 am Getriebeendgehäuse 1 ab. Möglichkeiten der Entkopplung sind sowohl für das Ritzel 9 als auch für das Zahnrad 11 vorsehbar.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit einem im Getriebe integrierten hydrodynamischen Retarder, wobei die Rotorschaufelradwelle 6 von der Getriebewelle 10 entkoppelbar ist und die Drehmomentenübertragung von der Getriebewelle 10 über ein Zahnrad 11 auf das Ritzel, welches mit der Rotorschaufelradwelle drehfest verbindbar ist und welches getriebeausgangsseitig angeordnet ist, erfolgt. Das Ritzel 9 ist hier fliegend auf der Rotorschaufelradwelle 6 retarderseitig angeordnet. Dementsprechend kann auch eine analoge Ausführung mit retarderseitig fliegend gelagertem Ritzel 9 entsprechend der Fig. 4, hier jedoch nicht dargestellt, mit Vertauschen der Lager der Lagerung realisiert werden.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführung mit im Getriebegehäuse integriertem hydrodynamischen Retarder 100, der einflutig oder mehrflutig mit H₂O betrieben wird. Dieser umfaßt ein Rotorschaufelrad 2, ein Statorschaufelrad 3, ein Rotorschaufelradgehäuse 4, ein Statorschaufelradgehäuse 5 und eine Rotorschaufelradwelle 6. Das Rotorschaufelrad ist dabei fliegend auf der Rotorschaufelradwelle 6 angeordnet.

Die Lagerung des Rotorschaufelrades erfolgt auch hier über eine Lagerung bestehend aus einem Loslager 7 und einem Festlager 8, wobei die Abstützung über das Festlager 8 der Rotorschaufelradwelle 6 am Getriebegehäuse 1 erfolgt und die Abstützung über das Rotorschaufelradgehäuse 4 am Getriebegehäuse 1 über das Loslager 7. Die Lagerung befindet sich auch hier vollständig im Getriebe und wird deshalb vom Getriebeölhaushalt mit Schmieröl versorgt.

Die Rotorschaufelradwelle 6 ist parallel zu einer Getriebewelle 10 angeordnet. Die Getriebewelle 10 kann dabei der Getriebeausgangswelle entsprechen. Eine Drehmomentenübertragung von der Getriebewelle 10 auf die Rotorschaufelradwelle 6 erfolgt dabei über ein drehfest mit der Getriebewelle 10 verbindbares Zahnrad und einem mit der Rotorschaufelradwelle 6 drehfest verbindbaren Ritzel 9, die im Bremsbetrieb miteinander kämmen. Im Nichtbremsbetrieb besteht zur Entkopplung der Rotorschaufelradwelle von der Getriebewelle 10 die Möglichkeit, entweder das Ritzel 9 vom Zahnrad 11 zu entkoppeln oder aber auch umgekehrt. Durch diese Maßnahme wird der Retarder inaktiv, die Rotorschaufelrad-Drehzahl gleich Null gesetzt.

Bei dem in dieser Figur dargestellten hydrodynamischen Retarder handelt es sich um einen Wasserretarder. Zum Energieaustausch für den Bremsbetrieb kann dieser sofort ohne zusätzliche Maßnahmen in das Fahrzeugkühlsystem eingebunden werden. Dies bedeutet im einzelnen, daß die Zu- und Ablaufkanäle des Retarder-Statorschaufelrades 3 mit dem Fahrzeugkühler bzw. dem Motoraustritt verbunden sind. Die Betriebsflüssigkeit, hier Wasser, wird dabei mittels dem Kühler 13 abgekühlt.

Die Fig. 6 verdeutlicht eine Ausführung entsprechend der Fig. 5, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszahlen verwendet wurden. In dieser Ausführung wurden lediglich die Lager der Lagerung vertauscht, so daß sich die Rotorschaufelradwelle 6 am Getriebeendgehäuse über das Loslager 7 und am Getriebegehäuse 1 über das Rotorschaufelradgehäuse mittels dem Festlager 8 abstützt.

Die Fig. 7 zeigt eine Ausführung entsprechend der Fig. 5, wobei jedoch das Ritzel 9 fliegend auf der Rotorschaufelradwelle 6 getriebeseitig gelagert ist. Dementsprechend verdeutlicht die Fig. 8 eine Anordnung entsprechend der Fig. 7 mit vertauschten Lagern.

Die Fig. 9a zeigt eine Ausführung entsprechend der Fig. 5a im Bremsbetrieb, wobei jedoch das Ritzel 9 retarderseitig fliegend gelagert ist. In Analogie dazu zeigt die Fig. 9b eine Ausführung entsprechend der Fig. 9a, wobei jedoch die Lager 7 bzw. 8 in ihrer Lage vertauscht wurden.

Die Fig. 10 verdeutlicht eine Ausführung entsprechend der Fig. 5a mit zusätzlicher auf der Rotorschaufelradwelle 6 oder einer separaten Welle angeordneten Wasserpumpe 14, welche im Bremsbetrieb dazu dient, die motorseitig angeordnete Wasserpumpe zusätzlich zu unterstützen. In dieser Figur ist die Anordnung der Wasserpumpe 14 lediglich schematisch angedeutet, auf die Darstellung der konstruktiven Ausführung wurde verzichtet. Dadurch wird erzielt, daß der Kühlmitteldurchfluß im Bremsbetrieb geschwindigkeitsabhängig ist, d. h., daß bei hohen Geschwindigkeiten die Wassermengen gegenüber der üblichen Ausführung entsprechend der Fig. 5a noch erhöht werden können und damit eine bessere Kühlleistung des Retarderkühlsystems erzielt wird. Auch für diese Ausführung ergeben sich eine Reihe von Möglichkeiten für die Anordnung des Ritzels 9 sowie die Ausführung der Lagerung der Rotorschaufelradwelle. Diese Möglichkeiten entsprechen denen in den vorangegangenen Figuren bereits beschriebenen, weshalb auf diese nicht mehr im einzelnen eingegangen werden soll.

Für die Anordnung und Lagerung der Rotorschaufelradwelle parallel zu einer Getriebewelle, vorzugsweise der Getriebeausgangswelle, sind weitere Möglichkeiten denkbar. Die konstruktive Gestaltung zur Erzielung einer parallelen Anordnung des Rotorschaufelrades zur Getriebewelle, wobei die Möglichkeit besteht, das Rotorschaufelrad von dieser zu entkoppeln, liegt im Ermessen des Fachmannes.

Claims

1. Antriebseinheit

1.1 mit einem Motor;
1.2 mit einem Getriebe;
1.3 mit einem hydrodynamischen Retarder, umfassend ein Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad;
1.4 der Motor und das Getriebe sind im Hauptantriebsstrang angeordnet;
gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
1.5 der hydrodynamische Retarder ist dem Hauptantriebsstrang derart zugeordnet, daß
1.5.1 im Bremsbetrieb das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders über den Hauptantriebsstrang angetrieben wird und
1.5.2 im Nichtbremsbetrieb der hydrodynamische Retarder ohne Unterbrechung des Kraftflusses im Hauptantriebsstrang von diesem abkoppelbar ist.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder in einem Nebenzweig zum Hauptantriebsstrang angeordnet ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

3.1 die Rotorschaufelradwelle ist parallel zum Hauptantriebsstrang angeordnet;
3.2 auf der Rotorschaufelradwelle ist ein mit dieser drehfest verbindbares Ritzel angeordnet;
3.3 auf der Hauptantriebswelle ist ein zum Ritzel komplementäres Zahnrad vorgesehen, welches mit dieser drehfest verbindbar ist;
3.4 das Zahnrad und das Ritzel stehen ständig miteinander im Eingriff;
3.5 es sind Mittel vorgesehen, die es ermöglichen, im Nichtbremsbetrieb die Drehmomentenübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Nebenzweig zu unterbrechen.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel eine synchronisierbare Klauenkupplung ist, mit welcher das Zahnrad im Bremsbetrieb mit einer Welle im Hauptantriebsstrang koppelbar und im Nichtbremsbetrieb entkoppelbar ist.

5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel eine synchronisierbare Klauenkupplung ist, mit welcher das Ritzel im Bremsbetrieb mit der Rotorschaufelradwelle koppelbar und im Nichtbremsbetrieb entkoppelbar ist.

6. Antriebseinheit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

6.1 die Rotorschaufelradwelle ist parallel zum Hauptantriebsstrang angeordnet;
6.2 das Rotorschaufelrad ist auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagert;
6.3 auf der Rotorschaufelradwelle ist ein mit dieser drehfest verbindbares Ritzel angeordnet;
6.4 auf der Hauptantriebswelle ist ein zum Ritzel komplementäres Zahnrad vorgesehen, welches mit dieser drehfest verbindbar ist;
6.5 es sind Mittel vorhanden, die es ermöglichen, daß im Bremsbetrieb das Zahnrad und das Ritzel miteinander kämmen und im Nichtbremsbetrieb Zahnrad und Ritzel voneinander trennen.

7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorschaufelrad auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagert ist.

8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist.

9. Antriebseinheit nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder als selbständige Baueinheit hinter dem Getriebe angeordnet ist.

10. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Retarder im Getriebegehäuse angeordnet ist.

11. Antriebseinheit nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

11.1 das Rotorschaufelradgehäuse stützt sich am Getriebegehäuse ab;
11.2 die Rotorschaufelradwelle stützt sich über ein Loslager direkt am Getriebegehäuse und über ein Festlager am Rotorschaufelradgehäuse ab.

12. Antriebseinheit nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

12.1 das Rotorschaufelradgehäuse stützt sich am Getriebegehäuse ab;
12.2 die Rotorschaufelradwelle stützt sich über ein Festlager am Getriebegehäuse und über ein Loslager am Rotorschaufelradgehäuse ab.

13. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel fliegend auf der Rotorschaufelradwelle getriebeseitig gelagert ist.

14. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel auf der Rotorschaufelradwelle fliegend gelagert und retarderseitig angeordnet ist.

15. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

15.1 als Betriebsfluid des Retarders fungiert Öl;
15.2 das Statorschaufelrad weist Zu- und Abführkanäle für das Betriebsfluid auf;
15.3 das Betriebsfluid wird in einem geschlossenen Kreislauf über einen Wärmetauscher geführt;
15.4 der Wärmetauscher ist im Kühlsystem des Fahrzeuges angeordnet.

16. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

16.1 als Betriebsfluid des hydrodynamischen Retarders fungiert Wasser;
16.2 das Statorschaufelrad weist wenigstens jeweils einen Zu- und Ablaufkanal für das Betriebsfluid auf;
16.3 das Betriebsfluid wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt;
16.4 der geschlossene Kreislauf entspricht dem Kühlmittelkreislauf des Fahrzeuges.

17. Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf zum Statorschaufelrad eine Flüssigkeitsförderpumpe angeordnet ist.

18. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Ritzel und Zahnrad vertauscht sind.

19. Antriebseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders ist drehfest mit einer Welle des Hauptantriebsstranges verbindbar.