Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hydrodynamische Retarder weisen einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren und davon entleerbaren Arbeitsraum auf, um Drehmoment von einem

beschaufelten Primärrad, auch Rotor genannt, auf ein Sekundärrad, auch Stator genannt, zu übertragen. Bei befülltem Arbeitsraum wird das Primärrad und damit eine insbesondere mit dem Primärrad drehfest ausgeführte Welle, beispielsweise eine indirekt mit den Rädern eines Fahrzeugs verbundene Gelenkwelle oder Getriebeabtriebswelle, verzögert.

Zur Einstellung eines bestimmten Füllungsgrades im Arbeitsraum des

hydrodynamischen Retarders und damit zur Einstellung eines Bremsmomentes wird ein Überlagerungsdruck auf das Arbeitsmedium, insbesondere Öl, welches in einem Arbeitsmedium bevorratet ist, aufgebracht.

Da in der Regel das Steuerdruckmedium, beispielsweise Luft, direkt auf den Flüssigkeitsspiegel Druck ausübt, kommt es mit dem Arbeitsmedium in Kontakt. Das Steuerdruckmedium nimmt dabei kleine Tröpfchen des Arbeitsmediums auf. Bei Abschalten des hydrodynamischen Retarders wird der Steuerdruck

zurückgenommen und das Steuerdruckmedium aus dem Arbeitsmediumbehälter herausgeleitet. Um einen Austrag von durch das Steuerdruckmedium

mitgeführtem Arbeitsmedium und damit auf Dauer ein Absinken des

Arbeitsmediumvolumens im Arbeitsmediumbehälter zu verhindern, muss das Arbeitsmedium aus dem Steuerdruckmedium abgeschieden werden.

Herkömmlich werden dazu beispielsweise Ölabscheider mit porösen Strukturen herangezogen, durch welche das Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium-Gemisch geleitet wird. Hierzu ist ein relativ hoher Druck des Steuerdruckmediums nötig, welcher einen zusätzlichen Energieaufwand zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil derartiger Ölabscheider ist, dass diese aufgrund der porösen Struktur

schmutzanfällig sind. Sich festsetzender Schmutz bewirkt ein Zusetzen der porösen Strukturen, wodurch die Abscheiderate sinkt und der Druckverlust steigt. Ein notwendiger regelmäßiger Austausch oder die Reinigung der Struktur erhöht den Wartungsaufwand eines hydrodynamischen Retarders mit einem solchen Steuerdruckbeaufschlagungssystem. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen hydrodynamischen Retarder anzugeben, der die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Insbesondere soll ein hydrodynamischer Retarder mit einem

Steuerdruckbeaufschlagungssystem angegeben werden, der unempfindlich gegen Verschmutzungen und wartungsarm ist und dessen

Steuerdruckbeaufschlagungssystem geringe Druckverluste aufweist.

Ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Retarder umfasst einen beschaufelten Rotor und einen beschaufelten Stator, die miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren und davon entleerbaren Arbeitsraum ausbilden sowie einen

Arbeitsmediumbehälter zur Aufnahme von momentan nicht im Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmedium. Ferner ist ein Steuerdruckbeaufschlagungssystem zum Beaufschlagen des im Arbeitsmediumbehälter enthaltenen Arbeitsmediums mit einem Steuerdruckmedium vorgesehen, sodass mehr oder weniger

Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumbehälter in den Arbeitsraum verdrängt wird, um ein gewünschtes Bremsmoment einzustellen.

Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftabscheider zur Abscheidung von Arbeitsmedium aus dem Steuerdruckmedium, genauer gesagt zum Abscheiden von

Arbeitsmedium aus einem Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium-Gemisch, vorgesehen. Der Fliehkraftabscheider ist dabei strömungsleitend mit dem Steuerdruckmedium druckbeaufschlagt an einem Auslass des

Arbeitsmediumbehälters für Steuerdruckmedium angeschlossen und durch den Druck des Steuerdruckmediums angetrieben.

Die Erfinder haben somit eine äußerst einfache wie wirkungsvolle Abscheidung des Arbeitsmediums aus dem Steuerdruckmedium gefunden. Der Fliehkraftabscheider wird dabei durch die„Abluft" beim Deaktivieren des hydrodynamischen Retarders und damit Zurücknehmen des Steuerdruckmediums beaufschlagt. Das

Steuerdruckmedium, genauer gesagt das Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium- Gemisch, welches nach Zurücknahme des Steuerdrucks aus dem

Arbeitsmediumbehälter strömt, dient als Treibstrom für den Fliehkraftabscheider. Damit ist keine zusätzliche Hilfsenergie nötig, da die sich ohnehin über den Arbeitsmediumbehälter einstellende Druckdifferenz zum Betreiben des

Fliehkraftabscheiders herangezogen wird. Letzterer ist aufgrund seiner Bau- und Wirkungsweise, der Trennung nach dem Zentrifugalprinzip, unempfindlich gegen Verschmutzungen und weitestgehend wartungsfrei.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Fliehkraftabscheider zwei in

Strömungsrichtung des Steuerdruckmediums hintereinander geschaltete

Einlaufzylinder mit jeweils einem Steuerdruckmediumeintritt zum Zuführen von Steuerdruckmedium zu dem Einlaufzylinder sowie einem

Steuerdruckmediumaustritt zum Abführen von Steuerdruckmedium hieraus auf, wobei der Steuerdruckmediumaustritt des ersten, zuerst vom Steuerdruckmedium durchströmten Einlaufzylinders mit dem Steuerdruckmediumeintritt des zweiten, dem ersten Einlaufzylinder nachgeschalteten zweiten Einlaufzylinder und der Steuerdruckmediumaustritt des zweiten Einlaufzylinders mit dem Auslass des Arbeitsmediumbehälters strömungsleitend verbunden ist. Hierdurch wird eine zweistufige Abtrennung des Arbeitsmediums aus dem Steuerdruckmedium- Arbeitsmedium-Gemisch erzielt. Natürlich wären auch mehr als zwei

hintereinander geschaltete Einlaufzylinder denkbar. Mit Vorteil ist der Fliehkraftabscheider oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels des Arbeitsmediums des teils mit Steuerdruckmedium und teils mit Arbeitsmedium befüllten Arbeitsmediumbehälters angeordnet. Bevorzugt kann der

Fliehkraftabscheider an der höchsten Stelle im Arbeitsmediumbehälter oder auch außerhalb des Arbeitsmediumbehälters an dessen Gehäuse angeordnet sein.

Durch den direkten Kontakt des Steuerdruckmediums, wie Luft, mit dem im Betrieb des Retarders sich aufheizenden Arbeitsmedium, wie Öl, erwärmt sich die Luft, wodurch sie imstande ist mehr Arbeitsmedium in Tröpfchenform

aufzunehmen. Durch eine Anordnung des Fliehkraftabscheiders soweit wie möglich weg von dem warmen Arbeitsmedium wird eine optimale Kühlung des

Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium-Gemischs erzielt, verbunden mit einer Abscheidung des Arbeitsmediums durch dessen Kondensation. Besonders eine vergleichsweise geringe Temperatur der Wandung der Einlaufzylinder, an welchen das Gemisch entlangströmt, führt zu einer hohen Kondensationsrate, die zusätzlich zu der Abscheidung durch Fliehkraft die Abscheiderate verbessert.

Die Erfindung soll nun anhand einer Ausführungsform und den beigefügten Figuren erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines in einem Kühlkreislauf

angeordneten hydrodynamischen Retarders;

Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Arbeitsmediumbehälters des hydrodynamischen Retarders mit einem Fliehkraftabscheider.

In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines in einem Kühlkreislauf angeordneten hydrodynamischen Retarders dargestellt. Letzterer umfasst ein beschaufeltes und umlaufendes Primärrad, hier als Rotor 1 bezeichnet, sowie ein stationäres, nicht-umlaufendes und ebenfalls beschaufeltes Sekundärrad, hier als Stator 2 bezeichnet. Rotor 1 und Stator 2 bilden zusammen einen vorliegend torusförmigen Arbeitsraum 3 aus. Weiterhin ist ein Arbeitsmediumbehälter 4 zur Bevorratung momentan nicht im Arbeitsraum 3 befindlichen Arbeitsmediums vorgesehen. Der Arbeitsmediumbehälter 4 ist hier in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen über eine Einmündung an den Kühlkreislauf

angeschlossen, wobei die Einmündung dem hydrodynamischen Retarder nachgeschaltet ist. In Strömungsrichtung hinter der Einmündung ist vorliegend ein Wärmetauscher 15 vorgesehen, welcher beispielsweise als Öl-Wasser- Wärmetauscher ausgeführt ist und zum Ableiten der im Betrieb des

hydrodynamischen Retarders im Arbeitsmedium anfallenden Wärmemenge dient. Kühlkreislauf, Retarder und Wärmetauscher 15 könnten zu bevorzugt einer einzigen, kompakten Baueinheit zusammengefasst sein und bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.

Der Arbeitsraum 3 ist über Arbeitsmedium, welches in dem Kühlkreislauf zirkuliert, befüllbar und davon entleerbar. Die Befüllung des Arbeitsraumes 3 erfolgt dabei durch Aufbringen eines unter Druck stehenden Steuerdruckmediums auf das im Arbeitsmediumbehälter 4 befindliche Arbeitsmedium. Die Entleerung erfolgt durch Zurücknahme dieser Druckbeaufschlagung. Arbeitsmediumbehälter 4 ist teils mit Arbeitsmedium, beispielsweise Öl, und teils mit Steuerdruckmedium, wie Luft, befüllt, sodass ein Flüssigkeitsspiegel des Arbeitsmediums die

Steuerdruckmediumseite von der Arbeitsmediumseite trennt. Zur

Druckbeaufschlagung des Flüssigkeitsspeigels ist hier eine (einzige)

strömungsleitende Verbindung zwischen dem Arbeitsmediumbehälter 4 und einem Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 vorgesehen. Die strömungsleitende

Verbindung bildet hier einen Ein- und zugleich Auslass 7 für das

Steuerdruckmedium, welches in oder aus dem Arbeitsmediumbehälter 4 strömt. Auch könnte eine weitere, parallel zu der strömungsleitenden Verbindung angeordnete Verbindungsleitung zwischen Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 und Arbeitsmediumbehälter 4 vorgesehen sein. In diesem Fall würde die

Verbindungsleitung zum Druckbeaufschlagen, also zum Zuführen von

Steuerdruckmedium aus dem Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 über einen Einlass zum Arbeitsmediumbehälter 4 und die strömungsleitende Verbindung zum Abführen des Steuerdruckmediums aus dem Arbeitsmediumbehälter 4 über den Auslass 7 dienen. Wie in Figur 1 dargestellt, ist im Bereich des Auslasses 7 des

Arbeitsmediumbehälters 4 ein Fliehkraftabscheider 6 angeordnet. Letzterer könnte auch außerhalb des Arbeitsmediumbehälters 4, beispielsweise an dessen

Außenwandung, angeordnet sein. Der Fliehkraftabscheider 6 dient zur

Abscheidung von Arbeitsmedium aus dem Steuerdruckmedium, genauer gesagt aus einem sich im Betrieb des hydrodynamischen Retarders im

Arbeitsmediumbehälter 4 einstellenden Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium- Gemisches. Dadurch, dass der Fliehkraftabscheider 6 im Bereich des Auslasses 7 angeordnet ist, kann er insbesondere ausschließlich beim Abführen von

Steuerdruckmedium aus dem Arbeitsmediumbehälter 4, infolge der sich durch die Zurücknahme der Beaufschlagung einstellenden Druckdifferenz mit

Steuerdruckmedium durchströmt und druckbeaufschlagt werden.

Dem Fliehkraftabscheider 6 könnte auch ein Bypass zur Umgehung desselben zugeordnet sein. In dem Bypass könnte dann in Strömungsrichtung des

Steuerdruckmediums auf das Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 hin gesehen dem Fliehkraftabscheider 6 ein Rückschlagventil vorgeschaltet sein. Ein solches Rückschlagventil würde das aus dem Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 in Richtung auf den Arbeitsmediumbehälter 4 im Sinne einer Beaufschlagung des selbigen durch den Bypass strömende Steuerdruckmedium unter Umgehung des Fliehkraftabscheiders 6 zwar hindurchlassen. In einer entgegengesetzten Strömungsrichtung würde es den Strömungsquerschnitt im Bypass jedoch selbsttätig vollständig verschließen, sodass das Steuerdruckmedium zur

Abtrennung von Arbeitsmedium durch den Fliehkraftabscheider 6 hindurchströmen müsste. Ein solcher Bypass kann bevorzugt dann eingesetzt werden, wenn lediglich eine einzige strömungsleitende Verbindung zwischen

Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 und Arbeitsmediumbehälter 4 zum wahlweisen Druckbeaufschlagen und Entlüften desselben mit Steuerdruckmedium vorgesehen ist. Damit wird erreicht, dass nur aus dem Arbeitsmediumbehälter 4 in Richtung auf das Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 strömendes

Steuerdruckmedium, nicht aber umgekehrt, den Fliehkraftabscheider 6 passiert.

In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Arbeitsmediumbehälters 4 des hydrodynamischen Retarders in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Im vorliegenden Fall ist der Arbeitsmediumbehälter 4 aus zwei Schalen 8, 9 zusammengefügt. Natürlich wäre auch eine davon abweichende Anzahl an Schalen denkbar, beispielsweise drei. Im vorliegenden Fall umschließt die erste Schale 8 den Fliehkraftabscheider 6 vollständig. Letzterer wird dabei von einer wenigstens abschnittsweise ringförmig verlaufenden Wandung 10, welche jeweils einen Einlaufzylinder 11.1, 11.2 begrenzt, gebildet. Die Zylinderachse des jeweiligen Einlaufzylinders 11.1, 11.2 steht dabei im Wesentlichen senkrecht auf einer der zweiten Schale 9 zugewandten Innenfläche der ersten Schale 8. Hier ist die Wandung 10 des jeweiligen Einlaufzylinders 11.1, 11.2 einteilig mit der ersten Schale 8 ausgebildet. Dies könnte jedoch anders sein. So könnte die Wandung 10 auch von der zweiten Schale 9 alleine oder auch von beiden Schalen 8, 9 gemeinsam ausgebildet werden. Alternativ könnte die Wandung 10 als Einzelteil in eine oder beide der Schalen 8, 9 eingesetzt sein.

Jeder Einlaufzylinder 11.1, 11.2 umfasst jeweils einen Steuerdruckmediumeintritt 12.1, 12.2, welcher mit der Steuerdruckmediumseite des Arbeitsmediumbehälters 4 verbunden ist und zum Zuführen von Steuerdruckmedium zu dem entsprechenden Einlaufzylinder 11.1, 11.2 dient. Ferner ist jedem Einlaufzylinder

11.1, 11.2 auch ein Steuerdruckmediumaustritt 13.1, 13.2 zum Abführen von Steuerdruckmedium hieraus zugeordnet. Beide Steuerdruckmediumeintritte 12.1, 12.2 sind im Bereich einer Trennebene der beiden Schalen 8, 9 angeordnet, werden von einem Ringspalt der Wandung 10 beziehungsweise zusammen mit der Wandung einer oder beider Schalen 8, 9 ausgebildet und verlaufen nahezu tangential an die Wandung des entsprechenden Einlaufzylinders 11.1, 11.2.

Wie man erkennt, sind die beiden Einlaufzylinder 11.1, 11.2 in Strömungsrichtung des sie durchströmenden Steuerdruckmediums hintereinander geschaltet. Bei

Zurücknahme des Steuerdruckmediums strömt das den Arbeitsmediumbehälter 4, genauer gesagt, das die Steuerdruckmediumseite verlassende

Steuerdruckmedium-Arbeitsmedium-Gemisch durch den

Steuerdruckmediumeintritt 12.1 in den Einlaufzylinder 11.1, wo es radial nach außen beschleunigt wird und durch die Zentrifugalkraft das Arbeitsmedium abgetrennt wird. Letzteres kann über wenigstens eine Öffnung 14 in der Wandung 10 wieder zurück in den Arbeitsmediumbehälter 4 abfließen. Das vom

Arbeitsmedium abgetrennte Steuerdruckmedium strömt dann weiter zu dem Steuerdruckmediumaustritt 13.1 des ersten Einlaufzylinders 11.1. Dieser befindet sich im Bereich der Zylinderachse des Einlaufzylinders 11.1, und zwar hier an dem der zweiten Schale 9 zugewandten axialen Ende des Einlaufzylinders 11.1. Von dort strömt es über eine strömungsleitende Verbindung in der zweiten Schale 9 in den Steuerdruckmediumeintritt 12.2 des zweiten Einlaufzylinders 11.2, wo es wiederum radial nach außen beschleunigt wird, sodass noch im

Steuerdruckmedium enthaltenes Arbeitsmedium vollständig oder bis auf eine geringe Restmenge abgetrennt werden kann. Auch das im zweiten Einlaufzylinder

11.2, welcher als zweite Abscheidestufe fungiert, abgetrennte Arbeitsmedium kann hier über die exemplarisch dargestellte Öffnung 14 aus dem Einlaufzylinder 11.2 heraustreten, um in den Arbeitsmediumbehälter 4 zu strömen. Das Steuerdruckmedium wird aufgrund des treibenden Druckunterschieds zwischen Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 und Arbeitsmediumbehälter 4 wiederum entlang der Zylinderachse an das der zweiten Schale 9 zugewandte axiale Ende des Einlaufzylinders 11.2 und dort über den

Steuerdruckmediumaustritt 13.2 des zweiten Einlaufzylinders 11.2 zum Auslass 7 des Arbeitsmediumbehälters 4„befördert", von wo es zurück in das

Steuerdruckbeaufschlagungssystem 5 (Figur 1) strömt.

Bezugszeichen liste

Rotor

Stator

Arbeitsraum

Arbeitsmediumbehälter

Steuerdruckbeaufschlagungssystem

Fliehkraftabscheider

Auslass

Schale

Wandung

Einlaufzylinder

Steuerdruckeintritt

Steuerdruckaustritt

Öffnung

Wärmetauscher