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Verfahren und Einrichtung zum Stillsetzen des Strömungsteiles eines
hydrodynamischen Verbundgetriebes Bei hydrodynamischen Verbundgetrieben mit leistungsverzweigendem
Differential ist es bekannt, den Übergang vom rein hydraulischen bzw. leistungsteilenden
Betrieb zum rein mechanischen Betrieb durch Stillsetzen des Strömungsteiles des
Verbundgetriebes herbeizuführen. Man hat dabei für das Stillsetzen des Strömungskreises
bereits Abschaltvorrichtungen benutzt, die im sogenannten Umschaltpunkt des Getriebes
selbsttätig zur Wirkung kommen. Bei den bekannten Verbundgetrieben arbeiten diese
Abschaltvorrichtungen hart und infolgedessen mit Stößen, welche das Getriebe und
die mit ihm ausgestattete Einrichtung nachteilig beeinflussen und- bei der Verwendung
des Getriebes in Fahrzeugen deren Insassen durch die plötzlichen und wegen der Selbsttätigkeit
der Abschaltvorrichtungen unerwartet auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen
stark belästigen.
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Diese Nachteile werden vermieden, wenn man erfindungsgemäß die Ausführung
so trifft, daß die Abschaltvorrichtung unter der Einwirkung des im Strömungsteil
herrschenden Druckes einerseits und der Abtriebsdrehzahl des Verbundgetriebes andererseits
derart steht, daß dem in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl selbsttätig einsetzenden
Abschaltvorgang der im Strömungsteil herrschende Druck dämpfend entgegenwirkt. Dadurch
ergibt sich ein besonders weiches und stoßfreies Arbeiten der Ab- bzw. Umschaltvorrichtung
und gleichzeitig auch die Möglichkeit, die Umschaltmittel sehr einfach und raumsparend
auszubilden.
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Bei solchen Verbundgetrieben, deren Strömungsteil durch Stillsetzen
seiner Pumpe abschaltbar ist, wird in Ausführung der Erfindung eine zum Stillsetzen
der Pumpe dienende Bremse im Sinne ihres Lösens dem im Strömungsteil herrschenden
Druck und im Sinne ihres Anziehens einem von der Abtriebswelle aus erzeugten bzw.
ausgelösten Bremsdruck ausgesetzt. Dann wirkt dem ersten Angriff der Bremse zunächst
der noch hohe Innendruck des Strömungsteiles stoßmildernd entgegen, worauf die mit
dem Angreifen der Bremse fortschreitend fallende Pumpendrehzahl diesen Innendruck
allmählich so weit sinken läßt, daß die Bremse schließlich voll zum Anziehen kommt.
Dieses Zusammenwirken des im wesentlichen konstanten Bremsdruckes mit dem fortschreitend
abnehmenden Innendruck des Strömungteiles führt zu dem stoßfreien Umschalten, das
den wesentlichen Vorteil der Erfindung darstellt.
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Zum Anziehen der Bremse dient vorteilhaft der Druck einer Zusatzpumpe,
die von dem mit dem Verbundgetriebe ausgestatteten Motor angetrieben wird und dessen
Schmiermittelpumpe oder die Leckagepumpe des Strömungskreises sein kann. Der Antrieb
der Bremsdruckpumpe kann dabei von dem Motor unmittelbar oder von einer Welle des
Getriebes abgeleitet werden. Im ersteren Falle wird zwischen Pumpe und Bremse ein
Steuerorgan vorgesehen, das durch einen an die Abtriebswelle angeschlossenen Regler
betätigt wird. Andererseits könnte man zur Betätigung der Bremse statt des von einer
Pumpe erzeugten Druckes auch mechanisch oder elektrisch wirkende Mittel benutzen,
die von der Abtriebswelle des Getriebes aus in Abhängigkeit von dessen Abtriebsdrehzahl
zur Wirkung gebracht werden. Wesentlich ist nur, daß auch diese Mittel von der Wechselbeziehung
zwischen dem Druck im Strömungsteil und dem Bremsdruck beim Stillsetzen des Strömungsteiles
Gebrauch machen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführungsform
schematisch dargestellt.
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Nach Abb. 1 steht das Außenrad 1 des hier als Planetentrieb ausgebildeten
Differentials in fester Verbindung mit der Kurbelwelle 2 des Antriebsmotors und
im Eingriff mit den Planetenrädern 3. Der Planetenradträger 4 ist über das Vorgelege
5, 6 an die Abtriebswelle 7 angeschlossen, welche das Abtriebsrad 8 trägt.
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Das Sonnenrad 9 ist auf der Welle 10 der Pumpe 11 des Strömungsgetriebes
angeordnet, dessen Turbine 12 über die Hohlwelle 13 und das Vorgelege 14,15 gleichfalls
auf die Abtriebswelle 7 arbeitet. Zwischen dieser Welle 7 und dem Vorgelegerad 15
ist ein Freilauf 16 vorgesehen, der die Mitnahme des Turbinenrades 12 von der Welle
7 aus verhindert.
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Für das Pumpenrad 11 des Strömungsgetriebes ist eine Bremse 18 vorgesehen,
die bei dem Ausführungsbeispiel als Ringkolben ausgebildet ist. Die eine Seite dieses
Ringkolbens wird beim Arbeiten der
Pumpe durch den im Pumpengehäuse
herrschenden Druck beaufschlagt. Auf die andere Seite des Ringkolbens wirkt der
Druck, den die von der Kurbelwelle 2 angetriebene Hilfspumpe 19 erzeugt. In der
von der Hilfspumpe zur Ringkolbenbremse 18 führende Leitung liegt der Steuerschieber
20, der von einem mit der Abtriebswelle 7 verbundenen Fliehkraftregler 21 betätigt
wird. Die Hilfspumpe 19 kann gleichzeitig als Leckagepumpe für das Strömungsgetriebe
bzw. als Schmiermittelpumpe ausgebildet sein. Die in diesem Falle vorzusehenden
Leitungen sind in der Zeichnung nicht mit angedeutet.
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Bei stillstehender Abtriebswelle 7 ist über das Vorgelege 5, 6 der
Planetenträger 4 blockiert, so daß der Motor über das Außenrad 1, die sich ortsfest
drehenden Planetenräder 3 und das Sonnenrad 9 das Pumpenrad 11 antreibt, während
er auf die stillstehende Abtriebswelle nur ein Drehmoment überträgt. Die Turbine
12, welche über das Vorgelege 14, 15 und den zu diesem Zeitpunkt blockierenden Freilauf
16 festgehalten wird, übt über diese Teile gleichfalls ein Drehmoment auf die noch
stillstehende Abtriebswelle 7 aus.
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Mit zunehmender Drehzahl dieser Welle 7 sinkt der über das Sonnenrad
9 an die Pumpe 11 abgezweigte Teil der Motorleistung, bis sich im Bereich der Enddrehzahlen
der Welle 7 eine reine mechanische Leistungsübertragung über das Vorgelege 5, 6
und den nunmehr als reines Übersetzungsgetriebe arbeitenden Planetentrieb 1, 3,
9 ergibt. Der Freilauf 16 hebt dabei die leistungsübertragende Verbindung zwischen
der Welle 7 und dem Turbinenvorgelege 14, 15 auf.
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Die Bremse 18 tritt bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 dann in
Tätigkeit, wenn der durch den Fliehkraftregler 21 in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl
der Welle 7 gesteuerte Schieber 20 die von der Hilfspumpe 19 zum Ringkolben der
Bremse führende Leitung freigibt. Sobald der Druck in dieser Leitung dann denjenigen
im Strömungsteil des Getriebes zu übersteigen beginnt, setzt am Pumpenrad 11 die
Bremswirkung ein, deren Moment mit abnehmender Pumpenleistung steigt und das Rad
11 und damit auch die Turbine 12 allmählich zum Stillstand bringt. Infolgedessen
erfolgt hier der Übergang von der Leistungsverteilung zur rein mechanischen Übertragung
besonders weich und und stoßfrei.
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Das Lösen der Bremse kann gegebenenfalls durch Rückführfedern bewirkt
oder unterstützt werden. Derartige Federn sind jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Bei entsprechend geringem Anpreßdruck der Bremse baut nämlich das anfänglich noch
an der Bremse schleifende Pumpenrad im Strömungsteil sehr bald den zum Abheben der
Bremse erforderlichen Überdruck wieder auf.
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Die den Bremsdruck erzeugende Pumpe 19 kann statt durch die Kurbelwelle
2 auch von einer ihr nachgeschalteten Stelle des Getriebes, insbesondere durch die
Welle 7 angetrieben werden, so daß dann der Druck der Pumpe in Abhängigkeit von
der Abtriebsdrehzahl des Gesamtgetriebes steht. Läßt man eine so angetriebene Pumpe
gegebenenfalls mit Überdruckregelung oder im Kreislauf auf die Bremsbetätigung arbeiten,
so ergibt sich auch ohne die Verwendung des Drehzahlreglers 21 und Steuerschiebers
20 das gewünschte Zusammenwirken der Abtriebsdrehzahl des Gesamtgetriebes mit dem
Druck in dessen Strömungsteil bei der Betätigung der Bremse.
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Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung dieses Zusammenwirkens ist
dann gegeben, wenn man z. B. den Fliehkraftregler 21 an ein Gestänge, Hebelsystem
oder sonstige Zwischenmittel anschließt, die den Reglerausschlag auf rein mechanischem
oder auch elektrischem Wege in Bremskraft umwandeln.
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In Abb. 2 ist das Vorgelege 14 bis 16 der Abb. 1 durch einen Planetentrieb
ersetzt worden, dessen die Planetenräder 23 tragender Träger 24 mit dem Planetenträger
4 und dessen Sonnenrad 25 mit der Turbinenwelle 13 starr verbunden ist. Das Außenrad
26 ist jedoch im Gegensatz zu bekannten Ausführungen dieser Art nicht mit einem
Freilauf, sondern mit einer Bremse 27 ausgestattet, die durch Rückführfedern 28
in der Losstellung gehalten wird. Die Bremse 27, die gleichfalls als Ringkolbenbremse
ausgebildet ist, wird über Kanäle 29 durch den im Strömungsteil des Getriebes herrschenden
Druck beaufschlagt.
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Bei dieser Anordnung bleibt das Außenrad 26 des turbinenseitigen Differentials
so lange frei drehbar, bis der durch das Arbeiten der Pumpe 11 im Strömungsteil
sich aufbauende Druck die Spannung der Federn 28 überwindet und dadurch die Bremse
27 anzieht. Hier ist also an die Stelle des drehmomentabhängigen Freilaufs 16 nach
Abb. 1 eine druckabhängige Steuerung der Leistungsübertragung zwischen Turbine und
Abtrieb getreten, und zwar in der Weise, daß der Druck im Strömungsteil das Arbeiten
nicht nur der Pumpe 11, sondern auch des Differentials der Turbine steuert. Durch
Wahl der Spannung der Federn 28 läßt sich die Tätigkeit der Bremse 27 leicht z.
B. derart einregeln, daß die Bremse bei der Leerlaufdrehzahl des Motors noch nicht
angezogen und somit das Drehmoment der Turbine nicht auf den Abtrieb übertragen
werden kann. An Stelle der Federn 28 können zum Lösen der Bremse 27 natürlich auch
andere, z. B. druckmittelgesteuerte Einrichtungen treten, die in ähnlicher Weise
wie diejenigen der Pumpenbremse 18 durch den Motor, das Getriebe oder den Abtrieb
betätigt werden.
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Nach Abb. 3 ist in der Leitung 29, die vom Strömungsteil des Getriebes
zur Bremse 27 führt, ein Steuerventil vorgesehen, dessen Kolben 30 einerseits durch
eine einstellbare Feder 31, andererseits durch den im Strömungsteil herrschenden
Druck belastet wird und in der gezeichneten Ruhestellung die Verbindung zwischen
der Leitung 29 und der Bremse 27 unterbricht. Die mit einer Drosselstelle versehene
oder im ganzen Querschnitt eng gehaltene Hilfsleitung 32 läßt in Verbindung mit
der gleichfalls gedrosselten Abflußleitung 33 den in der Leitung 29 herrschenden
Druck nur allmählich auf den Steuerkolben 30 zur Einwirkung kommen. Sobald dann
der Kolben die Mündung der Leitung 34 freilegt, wird er von dieser Leitung her voll
belastet und in der die Verbindung zwischen der Bremse und der Leitung 29 herstellenden
Lage gehalten. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Pendeln der Bremse 27 bei
kurzen Druckschwankungen im Strömungsteil und ein vorzeitiges Anziehen und Schleifen
der Bremse verhindert.