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Füllbare hydrodynamische übertragungseinrichtung mit Entleerungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine füllbare hydrodynamische übertragungseinrichtung, beispielsweise
Strömungskupplung, mit Entleerungsvorrichtung mit einem durch abschaltbaren Flüssigkeitsdruck
in der Schließlage gehaltenen, mit dem Pumpenrad umlaufenden Auslaßventil, dessen
Verschlußstück bei Abschaltung des Flüssigkeitsdruckes in die Offenlage durch die
Fliehkraft und die Kraft einer Feder zum Zweck des Entleerens der Arbeitskammer
bewegt wird.
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Bei bekannten übertragungseinrichtungen dieser Art erfolgt das Entleeren
der Arbeitskammer im wesentlichen stets mit gleicher Geschwindigkeit. Derartige
Einrichtungen werden häufig in selbsttätigen Kraftfahrzeugwechselgetrieben als Kupplung
benutzt. Erfolgt in diesem Fall das Entleeren der Einrichtung mit zu großer Geschwindigkeit,
so wird der Motor übermäßig beschleunigt; ist diese Geschwindigkeit aber zu gering,
so wird der Motor ungebührlich verzögert. Die zweckmäßige Geschwindigkeit für das
Entleeren der Einrichtung hängt unter anderem von der Drehmomentanforderung des
Motors ab.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entleeren der Arbeitskammer
von einer bestimmten Drehzahl ab mit erhöhter Geschwindigkeit vorzunehmen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein zweites Auslaßventil,
das in an sich bekannter Weise mit dem Pumpenrad umläuft, vorgesehen ist, dessen
Verschlnßstück den einander entgegengesetzten Kräften der Fliehkraft und einer Feder
unterliegt, und durch den abschaltbaren Flüssigkeitsdruck und die Federkraft in
der Schließlage gehalten oder nach Abschaltung des Flüssigkeitsdruckes zwecks schneller
Entleerung der Arbeitskammer bei hoher Pumpenraddrehzahl unter dem Einfluß der Fliehkraft
bei einer Drehzahl des Pumpenrades, die höher ist als die, bei der das erste Auslaßventil
öffnet, in Offenstellung gebracht wird. Durch das unterschiedliche Entleerungsverhalten
in verschiedenen Drehzahlbereichen wird eine gute Anpassung an die verschiedenen
beim Gangwechsel eines mit der hydrodynamischen Übertragungseinrichtung zusammenarbeitenden
Getriebes auftretenden Verhältnisse ermöglicht.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. In diesen ist F i g. 1 ein Schnitt durch eine hydrodynamische
übertragungeinrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 ein Teilschnitt durch einen
Teil der Einrichtung in größerem Maßstab, F i g. 3 ein Teilschnitt durch einen anderen
Teil der Einrichtung in größerem Maßstab und F i g. 4 eine schematische Darstellung
eines Getriebes mit einer hydrodynamischen übertragungseinrichtung nach der Erfindung.
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Das Getriebe nach F i g. 4 enthält eine hydrodynamische übertragungseinrichtung
10, die zum Teil die Eigenschaften eines Drehmomentwandlers, zum Teil die Eigenschaften
einer Strömungskupplung hat, ein erstes Planetenrädergetriebe 12 und ein zweites
Planetenrädergetriebe 14, die zwischen einer vom Motor angetriebenen Eingangswelle
16 und einer Ausgangswelle 18 liegen.
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Das erste Planetenrädergetriebe 12 hat ein Ringrad 20 und ein Sonnenrad
22, mit denen Planetenräder 24 kämmen, die in einem als Ausgangselement wirkenden
Planetenräderträger 26 gelagert sind. Das zweite Planetenrädergetriebe 14 hat ein
Ringrad 28 und ein Sonnenrad 30, die mit Planetenrädern 32 kämmen, die in einem
als Ausgangselement wirkenden Planetenräderträger 34 gelagert sind. Die Planetenräderträger
24 und 34 und die Ausgangswelle 18 sind miteinander verbunden. Als Reaktionsglieder
wirken im ersten Planetenrädergetriebe 12 das Sonnenrad 22 und im zweiten Planetenrädergetriebe
14 das Ringrad 28, die beide am Rückwärtsdrehen
durch eine Einwegkupplung
36 und eine Bremse 38
gehindert sind.
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Die hydrodynamische Übertragungseinrichtung 10 hat ein mit der Eingangswelle
16 verbundenes Pumpenrad 40, ein erstes Turbinenrad 42, das mit dem Sonnenrad 30
des zweiten Planetenrädergetriebes 14 verbunden ist, und ein zweites Turbinenrad
44, das mit dem Planetenräderträger 26 verbunden ist.
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Für den ersten Gang wird die hydrodynamische Einrichtung 10 mit Arbeitsflüssigkeit
gefüllt und die Bremse 38 angelegt. Der Antrieb läuft dann zum Sonnenrad 30 des
P lanetenrädergetriebes 14, und da dessen Ringrad 28 nicht rückwärts laufen kann,
dreht sich der Planetenräderträger 34 mit verringerter Drehzahl vorwärts. Da das
zweite Turbinenrad 44 über die Planetenräderträger 34 und 26 mit der Ausgangswelle
18 verbunden ist, steht dem Drehen des Turbinenrades 44 anfänglich ein Widerstand
entgegen. Da die Schaufeln des zweiten Turbinenrades 44 geneigt sind, ergibt sich
ein erhöhtes Anfahrdrehmoment, da das zweite Turbinenrad 44 einem Leitrad ähnlich
arbeitet. Es entsteht also eine Drehmomentverstärkung in der hydrodynamischen Einrichtung,
die mit ansteigender Drehzahl der Ausgangswelle 18 abnimmt.
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Für den zweiten Gang wird eine Kupplung 46 eingerückt, die das Pumpenrad
40 mit dem Ringrad 20
des ersten Planetenrädergetriebes 12 verbindet,
während die hydrodynamische Einrichtung 10 entleert wird. Das erste Planetenrädergetriebe
12 ergibt jetzt einen untersetzten Antrieb, da das Sonnenrad 22 wegen der Einwegkupplung
36 und der Bremse 38 nicht rückwärts laufen kann. Über die Planetenräderträger 26
und 34 wird die Ausgangswelle 18 mit etwas größerer Drehzahl als im ersten Gang
angetrieben.
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Der dritte Gang wird durch Füllen der hydrodynamischen Einrichtung
10 erreicht, so daß im Getriebe im wesentlichen direkter Antrieb erfolgt. Der Antrieb
zum Ringrad 20 des ersten Planetenrädergetriebes 12 und der über die hydrodynamische
Einrichtung 10 laufende Antrieb zum Sonnenrad 30 des zweiten Planetenrädergetriebes
14 erfolgt mit etwa gleicher Drehzahl, nämlich der Eingangswellendrehzahl. Es ergeben
sich lediglich geringfügige Unterschiede infolge des Schlupfes der hydrodynamischen
Einrichtung 10. Da beide Planetenrädergetriebe 12 und 14 mit gleicher Drehzahl laufen,
ist das Getriebe praktisch blockiert.
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Wird bei einem Wechsel vom ersten zum zweiten Gang die hydrodynamische
Einrichtung 10 entleert; bevor die Kupplung 46 voll eingerückt ist, so kann der
Motor übermäßig Drehzahl aufholen. Erfolgt aber das Entleeren der Einrichtung 10
zu langsam, so daß sie noch Drehmoment überträgt, wenn die Kupplung 46 bereits voll
eingerückt ist, so wird kurzzeitig der dritte Gang eingeschaltet, wodurch die Motordrehzahl
stark abfällt.
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Beim Abwärtsschalten vom dritten zum zweiten Gang wird die hydrodynamische
Einrichtung 10 entleert, während die Kupplung 46 eingerückt bleibt. Die Aufnahme
der Reaktionskraft durch die Einwegkupplung 36 wird durch die Geschwindigkeit, mit
der die Einrichtung 10 entleert wird, beeinflußt. In dem Maße, wie sich die Leistung
der hydrodynamischen Einrichtung 10 verringert, wird die Aufnahme an der Einwegkupplung
erhöht. Eine genaue Abstimmung erleichtert also das Erreichen eines weichen Gangwechsels.
Erfolgt das Abwärtsschalten vom dritten zum zweiten Gang bei relativ niedriger Pumpenraddrehzahl
und erfolgt dann ein zu schnelles Entleeren der hydrodynamischen Einrichtung
10, so ergibt sich ein beachtlicher und stark wahrnehmbarer Stoß, da die
Einwegkupplung 36. das Sonnenrad 22 plötzlich festhält. Ist die Pumpenraddrehzahl
aber hoch, z. B. bei einem zwangsweisen Abwärtsschalten mit voll geöffneter Motordrossel,
so sollte die hydrodynamische Einrichtung 10 schnell entleert werden, so daß das
Umschalten in kürzester Zeit erfolgt, um die gewünschte große Beschleunigung des
Fahrzeugs zu ermöglichen: Die hydrodynamische Einrichtung 10 hat ein erstes Auslaßventil
48 und ein zweites Auslaßventil 50. Die tatsächliche Zahl dieser Ventile wird durch
die Geschwindigkeit, mit der die Einrichtung 10 entleert werden soll, die dynamischen
Gleichgewichtsbedingungen und die Größe der Ventile bestimmt. Die Auslaßventile
48 und 50 sitzen in radialen Bohrungen 52 bzw. 54 am Außenumfang eines Gehäuses
55, das die Eingangswelle 16 mit dem Pumpenrad 40 verbindet und zugleich
die Arbeitskammer der hydrodynamischen Einrichtung begrenzt.
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Das Ventilglied des Auslaßventils 48 wird in der gezeichneten Stellung
durch eine Feder 56 und die Fliehkraft gegen eine Anschlagplatte 58 gedrückt. Das
Ventilglied des Ventils 48 hat einen verhältnismäßig breiten Köpf 60, um den Einfluß
der Fliehkraft zu erhöhen. In der Offenlage des Auslaßventils 48 wird die hydrodynamische
Einrichtung 10 über die Bohrung 52 zu einem Auslaßkanal 61, entleert.
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Das Ventilglied des zweiten Auslaßventils 50 wird in der Schließlage
durch eine Feder 62 gehalten, die zwischen dem Ventilglied und einer die Bohrung
54 verschließenden Platte 64 vorgesehen ist. Dieses Ventilglied hat ebenfalls einen
verstärkten Kopf 66, um die Wirkung der Fliehkraft zu erhöhen. In der Offenlage
gibt der Kopf 66 den Weg von der Arbeitskammer der hydrodynamischen Einrichtung
10 zu einem Auslaßkanal 67 frei.
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Die Arbeitsflüssigkeit wird einem Einlaß 68 der hydrodynamischen Einrichtung
10 durch eine Pumpe 70 mit einem von einem Druckregelventil72 bestimmten Druck zugeleitet.
Dieser Druck wirkt über ein Verteilstück 74 auf die Stirnseiten der Ventilglieder
der Auslaßventile 48 und 50, um diese in der Schließstellung zu halten, bis
das Entleeren der hydrodynamischen Einrichtung verlangt wird.
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Soll ein Wechsel vom ersten zum zweiten Gang erfolgen, so wird der
Flüssigkeitsdruck auf die Stirnflächen der Ventilglieder der Auslaßventile
48 und 50 entlastet, worauf das erste Auslaßventil 48 schnell durch die Fliehkraft
und die Feder 56 in die Offenlage bewegt wird. Es erfolgt nunmehr ein langsames
Abströmen der Arbeitsflüssigkeit. Je nach der Pumpenraddrehzahl bleibt das zweite
Auslaßventil 50 geschlossen oder wird bei einer bestimmten Pumpenraddrehzahl geöffnet.
Sind beide Auslaßventile geöffnet, so erfolgt ein schnelles Entleeren der hydrodynamischen
Einrichtung 10. Ob das zweite Auslaßventi150 im wesentlichen gleichzeitig mit dem
oder später als das erste Auslaßventil 48 öffnet, wird von der Drehzahl des Pumpenrades
40 im Augenblick der Entlastung der Stirnflächen der Ventilglieder der Auslaßventile
bestimmt.
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Steigt z. B. die Motordrehzahl schnell an, weil ein Wechsel vom ersten
zum zweiten Gang bei voll geöffneter
Motordrossel erfolgt, so öffnen
beide Auslaßventile 48 und 50 schnell, d. h. das zweite Auslaßventil 50 im wesentlichen
zur gleichen Zeit wie das erste Auslaßventil48. Erfolgt dagegen ein Wechsel vom
ersten zum zweiten Gang mit geringer Öffnung der Motordrossel, so bleibt das zweite
Auslaßventil 50 geschlossen; bis eine höhere Pumpenraddrehzahl erreicht ist. Hierdurch
wird gesichert, daß die hydrodynamische Einrichtung nicht eher geleert wird, als
die Kupplung bereit ist, ihren Drehmomentanteil übertragen zu können.
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Erfolgt ein Wechsel vom dritten zum zweiten Gang bei verhältnismäßig
kleiner Pumpenraddrehzahl, so öffnet nur das Auslaßventil48, so daß durch das langsame
Entleeren ein weicher Gangwechsel ohne merklichen Schlag an der Einwegkupplung 36
eintritt. Ist dagegen die Pumpenraddrehzahl groß, so öffnen beide Auslaßventile
48 und 50, um die hydrodynamische Einrichtung 10 schnell zu entleeren.