Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder, der mittels einer Trennkupplung von seinem Antrieb abkoppelbar ist, sowie ein Verfahren zum Steuern des Ein- und Ausschaltens eines solchen hydrodynamischen Retarders.

Hydrodynamische Retarder werden seit vielen Jahren als verschleißfreie

Dauerbremsen in Kraftfahrzeugen sowohl auf der Schiene als auch auf der Straße, letzteres insbesondere in Lastkraftwagen, eingesetzt. Obwohl solche

verschleißfreien Dauerbremsen bezüglich der Sicherheit beim Bremsen des

Fahrzeugs und bezüglich eines geringeren Verschleißes der reibend arbeitenden Betriebsbremsen unbestritten erhebliche Vorteile mit sich bringen, sind die

Leerlaufverluste im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders ein Kritikpunkt. So konnten diese Leerlaufverluste zwar durch Vorsehen von sogenannten Ventilationsblenden oder durch Vorsehen eines im Nichtbremsbetrieb vom Stator (Sekundärrad) abfahrenden Rotors (Primärrad) reduziert werden, besonders die letztere Maßnahme reicht dabei jedoch in der Regel nicht aus, um die Leerlaufverluste auf nahezu Null abzusenken. Eine Möglichkeit, die Leerlaufverluste eines solchen hydrodynamischen Retarders auf Null abzusenken, besteht darin, den hydrodynamischen Retarder mittels einer Trennkupplung vom Antriebsstrang abkoppelbar zu gestalten. Hierbei ergeben sich jedoch die folgenden Nachteile: Zum einen addiert sich die Zeit zum Schließen der Trennkupplung auf die Zeit zum Befüllen des hydrodynamischen Retarders auf, was die Ansprechzeit zwischen der Aktivierungsanforderung für den

hydrodynamischen Retarder und dem Zurverfügungstellen des geforderten Bremsmomentes durch den hydrodynamischen Retarder verlängert. Zum anderen kann die Trennkupplung, die insbesondere als Reibkupplung ausgebildet ist, durch die hohen Belastungen, insbesondere beim Einschalten des hydrodynamischen Retarders, zu einem frühzeitigeren Servicebedarf oder Austausch von Komponenten im Vergleich zu Antriebssträngen mit hydrodynamischen Retardern, die ohne Trennkupplung am Antriebsstrang angebunden sind, führen.

Die europäische Patentschrift EP 2 024 209 Bl schlägt zur Verkürzung der Ansprechzeit eines über eine Trennkupplung am Antriebsstrang angeschlossenen hydrodynamischen Retarders vor, die Trennkupplung immer dann, wenn kein Traktionsbetrieb des Kraftfahrzeugs vorliegt, präventiv zu schließen und den Retarder im entleerten Zustand anzukoppeln.

Die Offenlegungsschrift DE 199 27 397 AI schlägt eine selbstverstärkende

Reibkupplung zum Ankoppeln des hydrodynamischen Retarders vor, die ein Ankoppeln des hydrodynamischen Retarders auch im befüllten Zustand

ermöglicht.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 052 121 AI schlägt ein Ausschalten eines hydrodynamischen Retarders durch Entleeren seines Arbeitsraumes und gleichzeitiges Loslassen des Stators, sodass dieser mit dem Rotor trudeln kann, vor.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 146 AI schlägt eine koaxiale Anordnung des Rotors des Retarders und des Rotors einer elektrischen Maschine vor, die gemeinsam über eine Trennkupplung, insbesondere unsynchronisierte

Trennkupplung, vom Antriebsstrang abschaltbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem mittels einer Trennkupplung mechanisch vom Antriebsstrang abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder sowie ein

Steuerungsverfahren hierfür anzugeben, mit welchen die oben dargestellten Nachteile reduziert oder vermieden werden können. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich durch eine einfache konstruktive und kostengünstige

Bereitstellung auszeichnen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen hydrodynamischen Retarder mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern des Ein- und

Ausschaltens eines hydrodynamischen Retarders mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung. Ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Retarder, der erfindungsgemäß

Bestandteil eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere eines

Schienenfahrzeugs oder Straßenfahrzeugs, bei Letzterem insbesondere eines Lastkraftwagens, sein kann, weist, wie üblich, einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor ist über einen Antrieb in Umlauf versetzbar. Der Stator ist ortsfest oder, im Fall eines sogenannten Gegenlaufretarders, entgegen der Drehrichtung des Rotors in Umlauf versetzbar, wird vorliegend dennoch als Stator bezeichnet.

Sowohl der Rotor als auch der Stator umfassen beschaufelte Räder, die

miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, damit sich durch Antreiben des Rotors (und gegebenenfalls gegensinniges Antreiben des Stators) eine hydrodynamische Kreislaufströmung in dem Arbeitsraum ausbildet, um Drehmoment vom Rotor auf den Stator zu übertragen und dadurch den Rotor abzubremsen.

Um den Rotor in Umlauf zu versetzen, ist dieser mit einem Antrieb verbunden. In dem Antrieb ist eine Trennkupplung vorgesehen, sodass der Rotor im Nicht- Bremsbetrieb beziehungsweise beim Ausschalten des Retarders vom Antrieb abkoppelbar ist und damit stillgesetzt werden kann. Durch Schließen der

Trennkupplung wird der Rotor wieder in Umlauf versetzt. Die Trennkupplung umfasst demnach eine angetriebene Primärseite, die somit dem Antrieb

zugeordnet ist, und eine dem Rotor zugeordnete Sekundärseite. Die Trennkupplung ist als Schlupfkupplung ausgeführt, das heißt beim Schließen derselben wird der Schlupf zwischen der Primärseite und der Sekundärseite nach und nach überbrückt, sodass der Drehzahlunterschied zwischen der Primärseite und der Sekundärseite abnimmt.

Erfindungsgemäß ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche das Öffnen und Schließen der Trennkupplung zum Ein- und Ausschalten des Retarders steuert.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird, um eine unerwünschte Belastung oder Überlastung der Trennkupplung im reibenden Zustand

beziehungsweise bei der Schlupfüberbrückung zu vermeiden, beispielsweise weil der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders unerwünscht mit

Arbeitsmedium befüllt ist oder weil der Füllungsgrad des Arbeitsraums über einem gewünschten Ausmaß liegt, mittels der Steuervorrichtung beim Schließen der Trennkupplung das Hochlaufverhalten der Sekundärseite der Trennkupplung und/oder des Rotors des Retarders erfasst, da hieraus unmittelbar auf den Füllungszustand geschlossen werden kann. Die Erfassung kann entweder über einen der Steuervorrichtung zugeordneten Sensor erfolgen oder das

Hochlaufverhalten wird durch die Steuervorrichtung aus wenigstens einer ihr zugeleiteten Eingangsgröße bestimmt, die das Hochlaufverhalten beschreibt. In Abhängigkeit dieses aktuellen Hochlaufverhaltens der Sekundärseite der

Trennkupplung beziehungsweise des Rotors des hydrodynamischen Retarders steuert die Steuervorrichtung entweder ein fortgesetztes Schließen der

Trennkupplung zur (weiteren) Schlupfüberbrückung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite und damit zur weiteren Beschleunigung des Rotors an oder sie bewirkt ein Abbrechen des Schließvorgangs der Trennkupplung, nämlich dann, wenn das Hochlaufverhalten nicht dem gewünschten oder erwarteten Zustand entspricht. Damit kann durch das Abbrechen des Schließvorgangs bei einem unerwünschten Hochlaufverhalten eine ungünstige Belastung oder Überlastung der Trennkupplung vermieden werden, wohingegen bei einem erfassten Hochlaufverhalten, das dem gewünschten Befüll ungszustand beziehungsweise einem entleerten Arbeitsraum des Retarders entspricht, der Schließvorgang der Trennkupplung fortgesetzt werden kann.

Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Befüllung des Arbeitsraumes mit Arbeitsmedium in Abhängigkeit des erfassten

Hochlaufverhaltens schneller oder langsamer erfolgen, um so die unerwünschte Belastung oder Überlastung der Trennkupplung zu vermeiden.

Zur Bewertung beziehungsweise Erfassung des aktuellen Hochlaufverhaltens der Sekundärseite der Trennkupplung und/oder des Rotors, wobei hierbei jedes beliebige Element zwischen der Trennkupplung und dem Rotor hinsichtlich seines Hochlaufverhaltens herangezogen werden kann beziehungsweise durch die

Formulierung erfasst sein soll, eignen sich beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Größen: - die aktuelle Beschleunigung der Sekundärseite der Trennkupplung und/oder des Rotors (wobei hier das zuvor Gesagte gilt);

- der aktuelle Bremsmomentanstieg des Retarders;

- die Drehzahl der Sekundärseite der Trennkupplung und/oder des Rotors oder das Drehmoment des Retarders nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach Beginn des Schließens der Trennkupplung;

- der Verdrehwinkel der Sekundärseite und/oder des Rotors gegenüber einer Winkelstellung zu Beginn des Schließens der Trennkupplung nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach Beginn des Schließens der Trennkupplung;

- bei einem hydrodynamischen Retarder, dessen Rotor beim Übergang vom Bremsbetrieb zum Nicht-Bremsbetrieb vom Stator in Axialrichtung abfahrbar ist, die Axialbeschleunigung des Rotors, oder auch nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Beginn des Schließens der

Trennkupplung die Axialposition des Rotors. Da das Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders stark von der Drehzahl des Rotors des hydrodynamischen Retarders abhängt, ist es günstig, wenn die Entscheidung, ob der Schließvorgang der Trennkupplung fortgesetzt oder abgebrochen werden soll, auch in Abhängigkeit der Drehzahl der Primärseite der Trennkupplung oder einer hierzu korrelierenden Größe getroffen wird

beziehungsweise von der Steuervorrichtung angesteuert wird.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann in der Steuervorrichtung wenigstens ein Grenzwert, eine Kennlinie oder ein Kennfeld hinterlegt sein, der/die zur Entscheidung über die Fortsetzung des Schließvorgangs der Trennkupplung beziehungsweise den Abbruch des Schließvorgangs herangezogen wird.

Selbstverständlich ist es auch möglich, eine solche Kennlinie beziehungsweise Grenzwert oder Kennfeld in einem anderen Speicher als dem der

Steuervorrichtung zu hinterlegen. Die Größe, welche das aktuelle

Hochlaufverhalten der Sekundärseite der Trennkupplung beziehungsweise des Rotors des Retarders beschreibt, und welche vorteilhaft durch das Signal des Sensors oder die der Steuervorrichtung zugeleiteten Eingangsgröße dargestellt wird, wird mit der Kennlinie, dem Grenzwert oder dem Kennfeld verglichen, insbesondere durch ein in der Steuervorrichtung hinterlegtes Computerprogramm, und in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs erfolgt entweder das fortgesetzte Schließen der Trennkupplung oder das Abbrechen des

Schließvorgangs.

Wenn die Geschwindigkeit der Befüllung des Arbeitsraumes in Abhängigkeit des erfassten Hochlaufverhaltens eingestellt wird, wobei die Befüllung des

Arbeitsraumes zeitgleich mit oder um eine vorgegebene Zeitspanne früher oder um eine vorgegebene Zeitspanne später als das Schließen der Trennkupplung beginnt, so ist es günstig, wenn bei einem erfassten zu langsamen

Hochlaufverhalten die Befüllgeschwindigkeit vergleichsweise gering eingestellt wird oder reduziert wird, wohingegen bei einem Hochlaufverhalten, das auf ein schnelleres Hochlaufen als erwartet hinweist, die Befüllgeschwindigkeit

beibehalten werden kann oder erhöht werden kann.

Die Einstellung der Befüllgeschwindigkeit kann insbesondere in Abhängigkeit eines Vergleichs mit einem Soll-Gradienten erfolgen, der das Hochlaufverhalten beschreibt, beispielsweise einem Gradienten der Drehzahl des Rotors oder des Drehmoments des Retarders oder bei einem axial verschiebbaren Rotor der Axialgeschwindigkeit des Rotors.

Die Erfindung soll nachfolgernd anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben werden.

Es zeigt:

Figur 1 einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem erfindungsgemäß

angesteuerten über eine Trennkupplung abschaltbaren hydrodynamischen Retarder.

In der Figur 1 ist sehr schematisch ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor 11 und einem diesem nachgeordneten Getriebe 12, beispielweise Automatgetriebe oder automatisiertes Schaltgetriebe oder

Handschaltgetriebe, dargestellt, wobei das Getriebe 12 eine Getriebeeingangswelle 13 sowie eine Getriebeausgangswelle 14 aufweist. Über die

Getriebeausgangswelle 14 werden Antriebsräder 15 des Kraftfahrzeugs

angetrieben. Auf einem sogenannten Nebenabtrieb 16 des Getriebes 12 ist sekundärseitig ein hydrodynamischer Retarder 17 positioniert. Der Nebenabtrieb 16 stellt somit den Antrieb 1 des hydrodynamischen Retarders 17 dar. Jedoch könnte der

hydrodynamische Retarder 17 auch an einer anderen Position, beispielsweise innerhalb des Getriebes 12, auf der Primärseite des Getriebes 12 oder an dem Verbrennungsmotor 11 primärseitig oder sekundärseitig oder auf einem

Nebenabtrieb desselben vorgesehen sein.

Der hydrodynamische Retarder 17 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf, die gemeinsam den Arbeitsraum 4 ausbilden. Der Rotor 2 ist über eine Trennkupplung 5 am Antrieb 1 angeschlossen. Die Trennkupplung 5 weist eine Primärseite 5.1 und eine Sekundärseite 5.2 auf, sodass zum Einschalten des Retarders 17 die Trennkupplung 5 geschlossen wird, bis nach einer Schlupfüberbrückung die Sekundärseite 5.2 mit der Drehzahl der Primärseite 5.1 umläuft, und zum

Ausschalten des Retarders 17 die Trennkupplung 5 wieder geöffnet wird.

Die Drehzahl der Sekundärseite 5.2 beziehungsweise des Rotors 2 der

hydrodynamischen Kupplung 17 kann beispielweise über den dargestellten Sensor 7 erfasst werden oder aus anderen bekannten Größen berechnet werden.

Dem hydrodynamischen Retarder 17 und/oder der Trennkupplung 5 ist eine Steuervorrichtung 6 zugeordnet, welche das Schließen der Trennkupplung 5 und das Befüllen des Arbeitsraumes 4 des hydrodynamischen Retarders 17 steuert. Hierbei greift die Steuervorrichtung 6 beispielsweise auf den Sensor 7 und gegebenenfalls auf einen weiteren Sensor 8 zurück, der die Drehzahl der

Primärseite 5.1 der Trennkupplung 5 und damit des Antriebs 1 erfasst. Aus der Drehzahl der Sekundärseite 5.2 beziehungsweise des Rotors 2 beziehungsweise aus dem Gradienten derselben kann die Steuervorrichtung 6 das aktuelle

Hochlaufverhalten der Sekundärseite 5.2 und des Rotors 2 des hydrodynamischen Retarders 17 beim Schließen der Trennkupplung 5 erfassen und bei Bedarf, wenn eine Schädigung oder ein unerwünschter Verschleiß der Trennkupplung 5 droht, diesen Schließvorgang abbrechen. Hierbei kann die Steuervorrichtung 6 beispielsweise auch auf Signale des anderen Sensors 8 zurückgreifen, um die Schädigungsgefahr für die Trennkupplung 5 für den Einzelfall zu bewerten.