DE1500433A1 - Hydraulisch gesteuerter Klauenfreilauf,insbesondere zur Leitradabstuetzung bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern - Google Patents

Description

• Hydraulisch gesteuerter Klau@nfreilauf, insbesondere zur Leitradabstützung bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern Die Erfindung betrifft einen hydraulisch gesteuerten selbsttätigen Klauenfreilauf mit an einem Steuerkolben und an einem Steuerzylinder befestigten Klauengliedern, deren mindestens eines längs Führungen axial verstellbar und von einer Druckmittelquelle aus hydraulisch in Kupplungs- bzw. in Freilauf-Stellung schaltbar ist.
• Diesem Zweck dienende schaltbare Klauenfreiläufe sind an sich nicht neu. Sie haben nicht die bekannten Nachteile der Klemmkörper-Freiläufe, bei schwierigen, z,B, stoßweisen oder s@hwingungsbehafteten Betriebsverhältnissen leicht zu brechen oder bei Abnutzung infolge häufiger Betätigung durch Überschlag zu versagen, bzw. zur Vermeidung solcher Mängel oder gar zur Erzielung einer willkürlichen Einflußnahme großen baulichen Aufwand zu benötigen.
• Demgegenüber lassen sich Klauenfreiläufe unter einfachen Be-triebmbedingungen gut handhaben, sind betriebssicherer, weniger empfindlich gegen Stoß- und Schwingungseinflüsse und ergeben kleine Abmessungen, haben zumeist-aber einen harten Eingriff mit starker Geräuschbildung und entsprechenden Rückstoß. Diene Erscheinungen, die auch bei üblichen automatisch wirkenden Schaltungen auftreten, lassen sich zwar durch bekannte Syn-.i chronisierungen vermeiden, erfordern dann aber einen entsprechend hohen Material- und Raumbedarf mit erheblichen Mehrkosten, Auch die Gesamtanlage wird aufwendiger, das Steuerverhalten träger und damit die Einsatzmöglichkeit zumeist versagt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, gegenüber diesen Nachteilen eine ruhig und sicher arbeitende Steuerung, insbesondere für aus pumpen, Turbinen- und Leiträdern bestehende hydrodynamische Drehmormentwandler zu schaffen, die in die Leitradnabe einbaubar, das Leitrad, wie an sich bekannt, entweder in Drehrichtung des Wandlers frei rotieren l@ßt oder bei Strömungseinflüssen entgegen der Wandlerdrehr@chtung an drehfesten Anschl@gen im Stillstand @ält, Letzteres bewirkt die im Anf@hrbereich erwünschten Dr@hmomentwandiungen, die um so höher liegen, je kleiner die Turbinenraddrehzahl gegenüber der Pumpenraddrehzahl ist. Das Turbinenmoment MT wird dabei gleich der Summe von Pumpen- und Leitradmoment: MT =-MP + ML. Über den sogenannten Kupplungspunkt hinaus, in dem Pumpen- und Turbinenmoment einander gleich und das Leitrad-Drehmoment praktisch Null ist, wirkt ein feststehendes Leitrad aber als leistungsverzehrende Bremse, während es, in diesem Betriebsbe-reich frei rotierend, den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung von der Pumpe zur Turbine nur wenig heratsetzt 9 so daß ein hydrodynamischer Kupplungsbetrieb, d.h. hoher Wirkungsgrad, angenähert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Schaffung eines hydraulisch gesteuerten selbsttätigen Klauenfreilaufes, insbesondere zur Leitradabstützung bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern, gekennzeichnet durch einen Klauenring t, der fest mit dem Wandlerleitrad verbunden ist und einen Gegenklauenring 1, der mit einem gegebenenfalls vom Differenzdruck der Wandlerflüssigkeit betätigten Steuerkolben verbunden ist, welcher z.B. mit Keilnuten versehen, auf der gehäusefesten z.B. als Vielkeil-@iohlwelle ausgebildeten Leitradwelle axial verschiebbar und z.B. um eine Differenz zwischen Keilnuten-ßreite des Steuerkol@ens und der Breite der Nutenkeile der Leitradwelle verdrehbar gelagert- ist, derart, daß bei seiner Drehung in der einen oder anderen Richtung jeweils verschiedene Steuerbohrungen miteinander -verbunden werden.

  Dadurch,.deß hez-m Er fIndungsgegenstand also die Klauen-Veratell-

  gl i eder zia S tenerungszwecken relativ zii ihren Führungen dreh-

  bar sin(i, 1a@:zen sich Energiequellen, z.8. hydraulische Druck-

  mi tte 1. f e :3e i n, dir- ein sicheres Öffnen und Schließen der

  Klartiexil#upplung bewirken. Eine solche Schaltung, z.Be im Kupp-

  lung z-pun1c-t F 1.1.1% W=ehr 7 er Zeitrades hat die besonderen Vorteile,

  daß @:i- einmal vollig selbsttätig aus dem Betriebsverhalten des

  Wandlers heraus: geschieht, zlim anderen erfolgt der Eingriff

  oder fix 1..o.; er, f4-i- r h ; ai,,eti bei kleinstem Leitrad-Drehmoment und

  seiner t-1.@-in.tcn

  bzw. bei seiner Nullstellung - also

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  Zum schnellen und sicheren Schalten auf kürzestem Wege ist dabei von Vorteil, die Relativdrehung des Verstellgliedes , gegenüber den Führungen zur Vermeidung von Pendelungen durch Anschläge zu begrenzen. Günstige Betriebsverhältnisse hin-sichtlich kleiner Beschleunigungsdrücke ergeben sich auch mit kurzen und einfachen Steuerkanälen im Leitradträger und Kolben. Eine gleichzeitige Umsteuerung der Kanalöffnungen zum Füllen und Entleeren der beiden Zylinderräume verbessert dazu die Sicherheit und Wirkschnelle der Schaltung.
• Die Erfindung ist nachstehend an Hand der schematisch gehaltenen Zeichnungen Fig.1 5 erläutert, die sich auf einen in die Leitradnabe eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers eingebauten Klau@nfreilauf beziehen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
• Im einzelnen zeigt: Pig, 1 den Längsschnitt des Klauenfreilaufs in Kupplungsstellung, Pig. 2 einen Schnitt nach der Line A - B derselben, Fig. 3 den Längsschnitt des Kl@uenfreilaufe außer Eingriff, Pia, 4 einen Schnitt nach der Linie C - D derselben, Pig, 3 sche@atisch die Eingriffsverhältnisse der Klauen.
• Auf dem feststeh@nden L@itradträger 14 ist der mit dem Leitrad 16 verbundene Steuerzylinder frei drehbar und der Steuerschaltkolben an Längskeilen 12*aohsbeweglich aber, z.B. durch Nuten 13 (Fig.2), drehbeschr@nkt geführt. Beide sind mit je einem K@anenring 1 bzw. 2 fest verbunden oder bestehen mit ihm aus einem Stück, Druckfedern 3 bring@n, au@h im Stillstand der Anlage, die Klauen 1 des Steuerzylinders und die Klauen 2 des Steuerkolbens in Eingriff, wodur@h das Leitrad 16 @ber den Steuerkolben und die L@ngskeile 12 si@h gegen den L@itradträger 14 abstützen kann.
• Im Anf@hrbereioh (n Turbin@nmoment gr@ßer als Pumpenmoment) unterstützt diesen Fed@rdruok zwe@kmäßig der das Leitrad 16 axial b@aufschlagende Differenzdru@k der Drall@trömung von der Turbinen- zur Pumponsoite, der dann über dia Druokkan@le 6 und 8 auch auf den Steuerkolben (Klauen 2) wirkt und ge. gobon@nfalls durch den Druok @inor zumeist vorhandenen Wandlarfdll- oder Üb@riagerungsdrückpumpe verstärkt worden kann, während die Leitungen 9 und 11 die Gegenseite des Steuerkolbens druckentlasten und die Entleerungs- und Leckflüssigkeit abführen. Das gleichzeitig entgegen der Drehrichtung wirkende Leitradmoment wird über Keilflächen p (Fig.2) auf den Leitradträger 14 abgestützt. Die Scheibe 15 dichtet die Keilnutfläche 13 gegen den Raum zwischen 1 und 2.
• Nach dem Durchfahren des Kupplüngspunktes, d.h. der Drehmomentgleichheit von Pumpe und Turbine, ändert eich mit der AnstrÖmrichtung die des Drehmomentes auf das Leitrad 16, das jetzt beginnt, in Wandlerdrehriehtung auszuweichen und dabei mittels, der von der Feder 3 angepreßten Reibscheibe 4 und deren Zapfen 5 den Steuerkolben (Klauen 2) bis zu seinem Anschlag an die ortsfeste Keilfläche p' (Fig.4) mitzunehmen. Dadurch wird gleichzeitig die Druckleitung 6 vom Füllkanal 8 auf 7 (Fig.1 - 4) und der Ablauf 11 von der Entleerung 9 auf 10 geschaltet, so daß der Steuerkolben (Klauen 2), gegebenenfalls unterstützt von den Schrägflächen der Klauen (Fig.5) entgegen der Federkraft aus der Kupplungsstellung (Fig.1, 2 und 5) in die Fellaufstellung (Fig.3 und 4) gleitet und der Zylinde@ mit den Klauen 1 und dem Leitrad 16 in Richtung des Pumpen- und Turbinenrades frei umläuft. Bei Eintritt in Wandlerbelastungen, die dem Anfahrbereich entsprechen, dreht die aus der Turbine über das Leitrad 16 in die Pumpe rückströmende Flüssigkeit das Leitrad 16 mit dem Zylinder und den Klauen 1 wieder entgegen der Umlaufrichtung des Wandlers. Dabei wird über die Reibscheibe 4 der Steuerkolben mit den Klauen 2 seinen Druck- und Entleerungskanälen 7/8 bzw. 9/10 bis zum Anschlag gegen die Keile 12 am ruhenden Gehäuseteil 14 in die Kanalstellung 6 - 8, 9 - 11 (Fig.2) mitgenommen, die Klauenseite druckentlastet und durch die Federn und das Druckmittel der Klaueneingriff, d.h. der Stillstand des Leitrades 16 von neuem herbeigeführt. Klauenfreiläufe nach der Erfindung bewirken demgemäß ein sicheres und ruhiges Schalten vom Freilauf zum Klaueneingriff und umgekehrt. Die Wandler und angeschlossenen Maschinen werden dadurch auch mechanisch sehr geschont, ihre Lebensdauer bei gleichbleibender Betriebsgüte entsprechend verlängert und ihre Einsatzmöglichkeiten erweitert. Das gilt sowohl für empfindliche als auch hochbeanspruchte Betriebsbereiche, wobei Werkzeugmaschinen oder Anlagen mit Schrittschaltungen oder Stufenregelverfahren ebenso begünstige sind wie Bau- und Transportgeräte oder Fahrzeuge mit besonders anspruchsvollen bzw. stark wechselnden Betriebsbedingungen. Von der als Beispiel gewählten Ausbildung ist das Wesen der Erfindung nicht abhängig. Zahl, Form und Anordnung der Bauelemente können den jeweiligen Verhältnissen gut angepaßt werden, ebenso die Art der Lagerung, der Aufbau der Steuerung und das Betriebsmedium (Flüssigkeiten oder Gase , so daß auch ein vielseitiger räumlicher Einbau gegeben ist.

Claims (1)

1. A n s p r u c h . Hydraulisch gesteuerter selbsttätiger Klauenfreilauf, insbesondere zur Leitradabstützung bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern, gekennzeichnet durch einen Klauenring (1), der fest mit dem Wandlerleitrad (16) verbunden ist und einen Gegenklauenring (2), der mit einem gegebenenfalls vom Differenzdruck der Wandlerflüssigkeit betätigten Steuerkolben Verbunden ist, welcher z.B. mit Keilnuten versehen auf der gehäusefesten, z.B. als Vielkeil-Hohlwelle ausgebildeten Leitradwelle axial verschiebbar und z.B. um eine Differenz zwischen Keilnuten-Breite des Steuerkolbens und Breite der Nutenkeile der Leitradwelle verdrehbar gelagert ist, derart, daß bei seiner Drehung in der einen oder anderen Richtung je- weile verschiedene Steuerbohrungen'miteinander verbunden wer- den.