DE1550887A1

DE1550887A1 - Hydraulic power transmission device

Info

Publication number: DE1550887A1
Application number: DE19661550887
Authority: DE
Inventors: Nendl Dipl-Ing Dusan
Original assignee: NENDL DIPL ING DUSAN
Current assignee: NENDL DIPL ING DUSAN
Priority date: 1966-12-22
Filing date: 1966-12-22
Publication date: 1969-07-03

Description

Hydraulische zraftübertragung®vorrichtung Die Erfindung besieht eich auf eine hydraulische Kraftübertragungevorrichtuna in pcrm eines Drehmoaentwandler® oder einer Kupplung mit eine® oder mehreren Pumpen- und Turbinen- teilen. Hydraulic power transmission device The invention relates to a hydraulic power transmission device in pcrm of a torque converter® or a coupling with one or more pump and turbine parts.

Der bekannte Drehmomentwandier hat mit räumlich gekrümmten Schaufeln versehene Laufräder und ist außerdem in seinem Gesamtaufbau meist recht verwickelt. Dementsprechend sind auch die Herstellungskosten einer solchen Vorrichtung ver- hältnismäßig hoch. Diese sich aus der prinzipiellen Bauart ergebenden nachteiligen Eigenschaften verbieten in vielen Fällen den Einsatz eines Wandlers, automatischen Gex°triebes od.dgla. in denen seine VerworIdun' an sich sehz erwünscht wäre® Dies gilt besonders mach für den Antrieb von Kraftfahrzeugen. So ist z.B. für Personenwegen kleiner und mittlerer Klasse der Einbau eines automatischen Getriebes zu teuer. Hierbei spielt außcrdzm auch noch die Ta-,#jsaohe eine Rolle, daß die absolute Horatollungsgenaugkeit der bei den bekannten Wandlern vorhandenen doprelgekrüraamten Schaufeln bei Verkleinerung der Gesamtabmessungen dec Wandlers erhöht werden muß, wohn die gleiche relative Genauigkeit beibehalten werden zoll. Dies bedingt einen erheblichen Anstieg der Pertigungsk®aten, wobei sehr bald die Grenze des vertretbaren erreicht ist.The well-known torque converter has impellers provided with spatially curved blades and, moreover, is usually quite complex in its overall structure. Accordingly, the manufacturing cost of such a device comparable tively high. These disadvantageous properties resulting from the basic design prohibit the use of a converter, automatic Gex ° drive or glass in many cases. in which his involvement in itself would be very desirable. This is especially true for the drive of motor vehicles. For example, the installation of an automatic transmission is too expensive for small and medium-sized passenger routes. In addition, the fact that the absolute accuracy of the double-curled blades present in the known converters must be increased with the reduction of the overall dimensions of the converter, if the same relative accuracy must be maintained, also plays a role here. This causes a considerable increase in the production rate, whereby the limit of what is justifiable is reached very soon.

Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen die eich gegenüber bekennten Vorrichtungen durch einfacheren Aufbau und damit leichtere und kostengetigere F,eratellunge= °möglichkeiten auszeichnet. Inebecndere soll mit der Erfindung eine konstruktiv vorteilhafte Lösung zur Drehmomentumwandlung gefunden werden, bei der gleichzeitig auch ein günstiges Betriebsverhalten hinsichtlich der Drehmomenten-Charakteristik und des Wirkungsgradverlaufes Vorhanden ist.The aim of the invention is to create a hydraulic power transmission device of the type mentioned at the outset which, compared to known devices, is characterized by a simpler structure and thus easier and more cost-effective options. Another aim of the invention is to find a structurally advantageous solution for torque conversion, in which at the same time a favorable operating behavior with regard to the torque characteristics and the efficiency curve is also present.

Zu diesem Zweck sieht dJe Zrfindung vor, daB wenigstens der Läufer des Turbinenteils nach dem Tesla-Reibungsprinzip aus- gebildet ist. Ein solcher Läufer weist keine Beschaufelung auf, sondern besteht aus einer Anzahl von starren, mit klei- nen Abständen parallel zueinander auf einer Achse angeordne- ten Kreisringecheiben. Infolge der Reibung zwischen dem in ein so ausgebildetes Laufrad eintretenden Arbeitsmedium und den Kreisringscheiben wird, wie bekannt, auf das Laufrad ein Drehmoment ausgeübt. Die Teilchen des Arbeitsmediums voll-führen dabei eine freie Bewegung auf einer spiralförmigen Bahn in einem oder mehreren Teilumläufen. Als Pumpenteil kann prinzipiell eine bekannte druckerzeugen- de Vorrichtung verwendet werden, z.B. eine Kreiselpumpe. Zweckmäßig erhält jedoch auch d@r Pumpenteil eine Ausbildun« mit resla-Läufer. Dadurch werden die Vorteile eines solchen Scheibenläufers auch hier nutzbar gemacht, die außer dem ein- fachen Aufbau u.a. darin bestehen, daß wegen des laminaren Charakters der Strömung in Lautrad keine besonders hohen An- forderungen an die Oberflächengüte der Scheiben gestellt 3u werden brauchen und daß ohne fertigungstechnische oder son- stige Schwierigkeiten auch kleine Aggregate bis herab au sehr geringen Leistungen gebaut werden können. Eine für zahlreiche Anwendungsfälle geeignete, betriebssi- obere und unkomplizierte Ausführung ergibt sich dadurch, daß der IPsrpenteil und der-Turbinenteil in an sich bekannter Wei- se zu einen geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden sind. Bei Ausbildung als Drebmosentennaddler sieht die Erfindung eine Druokkaurer swisohea Pumpenteil und Turbinenteil vor mit eines dem Turbinialäufer su;eordneten, eine oder mehrere !'urbineoeinlaBöffnuuen autweisenäen Trennelement. Die Quer schnitte der sinlalßtfauns bau. -öffnunsen sind flir Steuer- ader Regerlsweoke .vorteilhaft einstellbar. Insbesondere kön- »d die linlaläffnea ale eU eher tipalte mit einen elw aslrerea ®o»tolllr« bteilea in Vom von zla»lltt ieäiebern edAgl. a»Dildet ®ein. iun äweeäe de: iastensr- brrisit der Vorrieht»g 1111i steh fUr jede Drehriohtnoe de* Turbinewlrutess venisste» *:Las =iala#öffnung vorsehen. Ooffl eirein weiteren Verlaal 'der Brliadaa4 ist eia AusdaM,.- . des ! arbinentefls ein seilat# ®trra in VOM eines schau- felkranses, vorgesthea, der tigar @1st@rörledien !Ur das atme den frbisenlaufer aul»letad® Xedi» sohattt. Die Deiteleneste dieses 3@eitatpttee Ummas verstellbar sein. - Dies ist sawentli®b deu .1l, v'» die »rehriohturg des hwers na*ehrbar sein soll:. # sln@ sieht »iterhin _ vor, daa# die Loitelgueste di Uturpeurates dann oder teil- io® flexibel Bind, so @n"- Oteh in gewissen drade der jeweiea #tr ,nhü -6Raau»so® * kdsaet. fair die Geseateuebildu der erfindungsgemäßen ®orriohtung bestehen die Möglichkeiten, dad Pumpen- und Turbinenteil in an sich bekannter Weine gljiohaohsig angeordnet sind oder daa die Drehachsen von Pumpen- und Turbinenteil parallel zu- einander sind. . Eine zweckmäßige Ausbildung als hydraulisches Getriebe besteht gemäß der Erfindung darin, daß dasselbe aus mindestens zwei Drehmomentwandler-Einheiten besteht. Damit ist es möglich, über einen sehr großen Drehzählbereich einen außerordentlich guten Wirkungegrad und günstigen Drehmomentverhältnis zu erzielen. Durch seine, boaerkonoverten Bigensohatten eignet eich der Dr®hnoaentwandler gemäß der Erfindung sehr gut für ?abrteus- antriebe, inebeaonder® such für Personenwagen. So kann s.3. bei der Bergfahrt der Motor nicht abgedrosselt werden, da selbet bei stehenden Rädern das lntahraonent aulreohterhal- ton bleibt, ohne dad dabei die-innere Btröaung in Wandler susamenbrieht. Man kann deshalb den Nagen bergab rUckwärrts setzen, ohne da® der ltüokträrtegans eingeschaltet zu werden braucht. Die Xanörrierfähijteit des Pahrsenses in debirse wird somit erheblich verbessert.For this purpose, provides DJE Zrfindung, DAB is formed by at least the rotor of the turbine part in accordance with the principle of friction Tesla off. Such a rotor has no blades on, but consists of a number of rigid, short- to intervals parallel to each other on an axis angeordne- th Kreisringecheiben. As a result of the friction between the working medium entering an impeller designed in this way and the circular ring disks, a torque is exerted on the impeller, as is known. The particles of the working medium move freely on a spiral path in one or more partial revolutions. In principle, a known pressure generating unit can be used as the pump part. de device can be used, for example a centrifugal pump. Appropriately, however, the pump section also receives training. with resla runner. This will take advantage of such Disc rotor made usable here as well, which apart from the one multiple structure include the fact that because of the laminar The nature of the flow in Lautrad is not particularly high Requirements placed on the surface quality of the panes 3u will need and that without manufacturing or other constant difficulties even down to small aggregates very little power can be built. An operationally reliable, suitable for numerous applications upper and uncomplicated execution results from the fact that the IP pump part and the turbine part in a manner known per se se connected to a closed cycle are. The invention provides for training as a Drebmosentennaddler a Druokk a urer swisohea pump part and turbine part with one of the turbine runners, one or more ! The cross cuts of sinlalasstfauns construction. -openings are for tax adder control week. Advantageously adjustable. In particular, »D the linlaläffnea ale eU rather tipalte with an elw aslrerea ®o »tolllr« bteilea in Vom von zla »lltt ieäiebern edAgl. a »Dilden ®ein. iun äweeäe de: iastensr- brrisit der Vorrieht »g 1111i stand for every rotation number e de * Turbinewlrutess forgotten » *: Las = iala # Provide opening. Ooffl eirein another Verlaal 'the Brliadaa 4 is eia AusdaM, .- . of ! a rbinentefls a seilat # ®trra in FROM a show- felkranses, vorgesthea, the tigar @ 1st @ rörledien! Ur that breathe the frbisenlaufer aul »leta d ® Xedi» sohattt. the Deiteleneste this 3 @ eitatpttee Ummas be adjustable. - This is sawentli®b deu .1l, v '»die » rehriohturg des hwers na * honorable :. # sln @ sees »iterhin _ before daa # the Loitelgues t e di Uturpeurates then or partly- io® flexible Bind, so @n "- Oteh in certain drade der jeweiea #tr, nhü -6Raau »so® * kdsaet. fair the overall structure of the anti-rotation device according to the invention there is the possibility of the pump and turbine part in per se known wines are arranged gljiohaohsig or because the axes of rotation of the pump and turbine parts are parallel to each other. are each other . . According to the invention, an expedient design as a hydraulic transmission consists in that it consists of at least two torque converter units. This makes it possible to achieve an extremely good degree of effectiveness and a favorable torque ratio over a very large speed counting range. Thanks to his boaerkonovert bigenso hats, the Dr®hnoaentwandler according to the invention very good for ? Abrteus- drives, inebeaonder® search for passenger cars. So can s.3. the engine should not be throttled when driving uphill, because even with stationary wheels, the lntahraonent Ton remains, without the inner flow in converter susamenbrieh. You can therefore reverse the gnaw downhill set without being DA® turned the ltüokträrtegans needs. The Xanörrierbarkeit the Pahrsenses in debirse is thus considerably improved.

Weiterhin ist es möglich, den itüokwärtsgaag auch bei voller Vorwärtsfahrt einzuschalten, wodurch eine starke Ireasxos irreioht wird. Dies ist besondere vorteilhaft bei Berst4brten, weil dadurch das Gefahrenmoment beim Versasen der eisentliehen Pahrseusbremsen entfällt. Furthermore , it is possible to switch on the itüokwärtsgaag even with full forward travel, which irreiohts a strong Ireasxos . This is particularly advantageous in the case of bursts, because it eliminates the danger of failing the iron-borrowed Pahrseus brakes.

Wegen der bereits dargelegten ßrUnde eröffnet sieh die Nösliohkeit der wirtschaftlich sinnvollen Anwendung des automatischen Getriebes auch bei kleinen Personenwagen. Because of the reasons already outlined, the need for economically sensible use of the automatic transmission also opens up in small passenger cars.

An Hand der Zeichnung werden nachstehend Aiurführungsbeispiele der Irfindung erläutert. Es zeigen: Pig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch die obere Hälfte eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehnoa_ent-Wandlers, Fig. 2 einen senkrechten I.ängssohnitt durch den Wandler nach feg. 1 , Pig. 3 sine andere eines Drehmomentwandlers und Fig. 4 ein Diagrams mit den-Verlauf des Drehmomentenrerhältniesen und des Bei den Drehaomentwsndler nach den Figuren 1 und 2 sitzt auf der s.8. durch einen lerbrennunginotor angetriebenen Eingangswelle ein resla-Pnmpenläuter 1 mit im Abstand parallel zueinander angeordneten treisringsoheiben. In radialer Richtung folgen im Gehäuse ein Zwischenraum 2, ein äußerer Zeitsohaufelkrans 3 und eine Druokkamer 4, die von einen ebenfalls mit parallel zueinander angeordneten Iroisringsoheiben ausgestatteten, auf der Abtriebnrelle sitzenden Tesla-Surbinenläufer a durch ein rinsförsiges Trennelement 5 getrennt ist. To the drawing of Irfindung are explained below Aiurführungsbeispiele. It show: Pig. 1 is a vertical cross section through the upper half of a formed according to the invention Drehnoa_ent converter, Fig. 2 is a vertical I.ängssohnitt by the transducer according to feg. 1, Pig. 3 other sine of a torque converter and Fig. 4 is a Diagrams with the history of the Drehmomentenrerhältniesen and at Drehaomentwsndler according to Figures 1 and 2 is seated on the p.8. an input shaft driven by an internal combustion engine is a resla-Pnmpenlaut 1 with spaced-apart and parallel treisringsoheiben. In the radial direction in the housing is followed by a space 2, an outer Zeitsohaufelkrans 3 and a Druokkamer 4, which is separated by a likewise equipped with mutually parallel Iroisringsoheiben, seated on the Abtriebnrelle Tesla Surbinenläufer a by a rinsförsiges separating element. 5

Das Trennelement 5 weist bei der dargestellten Ausführung zwei Turbineneinlalöffnunsen 6 bsw. 12 auf.@duroh die die Arbeitsflüssigkeit aus der Druckkammer 4 in die Turbine gelangen kann. Die Öffnungen 6 und 12 haben die Porn von Düsen, deren ßwohla#quersohnitte mittels beweglicher Teile ? bzw. 11 in form von Klappen od.dgl. verändert werden können. Die Binlagöffnung 6 dient sum Betrieb in der einen und die Einla#öffnung 13 zum Betrieb in der anderen Richtung.In the embodiment shown, the separating element 5 has two turbine inlet openings 6 BSW. 12 on. @ Duroh which the working fluid from the pressure chamber 4 can get into the turbine. The openings 6 and 12 have the porn of nozzles, whose ßwohla #quersohnitte by means of moving parts ? or 11 in the form of flaps or the like. can be changed. The liner opening 6 is used for operation in one direction and the inlet opening 13 for operation in the other direction.

Mit der Ziffer 9 ist ein Krans von inneren Leitschaufeln beseiohnet, die an der Zwischenwand 10, welche den Pumpen- teil vom Turbinenteil trennt, verstellbar angebracht sind. Sie können mit Hilfe bekannter, nicht besonders dargestell- ter Mittel aua der in Pig. 1 ausgezogen gezeichneten-Stellung in die gestrichelt gezeichnete Stellung 13 gebracht worden, wenn der Drehsinn der Turbine umgekehrt Wird: Die Schaufeln sind derart flexibel, daß sie sich auf die neue Krümmung entsprechend dem Strömungsverlauf einstellen können. Wird die Pumpe mittels den Antriebsmotors in Umdrehungversetzt, so steht in der Druckkammer 4 die entdrallte und aus Kontinuitätsgründen sich langsam bewegende Arbeitsflüssig- keit unter sehr hohem Druck. Sie tritt dann durch die Ein- laufdüse 6 mit großer Geschwindigkeit in das Turbinenlaufrad 8 tangential ein. Wegen der Reibung zwischen den Laufradsoheiben und dem Arbeitsmedium wird auf das Turbinenlaufrad ein Drehmoment ausgeübt, das um so größer ist, je kleiner die Umlaufgeschwindigkeit den Turbinenlaufrades ist, wobei die Plüssigkeiteteilchen einen oder mehrere Teilumläufe Diese spiralföraige, freie und durch keine Schaufel be- hinderte Bewegung kann auch dann stattfinden, wenn sich das Turbinenlaufrad in umgekehrter Richtung dreht, wobei dann ein besonders hohes Bremsmoment bewirkt wird. Numeral 9 denotes a crane with inner guide vanes which are adjustably attached to the partition 10 which separates the pump part from the turbine part. You can also use known means, not specifically illustrated, to use the Pig. 1 position shown in solid lines has been brought into position 13 shown in dashed lines when the direction of rotation of the turbine is reversed: The blades are so flexible that they can adjust to the new curvature according to the course of the flow. If the pump is set in rotation by means of the drive motor, the untwisted working fluid in the pressure chamber 4, which is moving slowly for reasons of continuity, is under very high pressure. It then enters the turbine runner 8 tangentially through the inlet nozzle 6 at high speed . Because of the friction between the Laufradsoheiben and the working medium, a torque is applied to the turbine impeller, which is the greater, the smaller the rotational speed is the turbine wheel, wherein the Plüssigkeiteteilchen one or more Teilumläufe This spiralföraige free and loading by no blade prevent movement can also take place when the turbine runner rotates in the opposite direction, in which case a particularly high braking torque is brought about .

Pür den Rückwärtsgang kann entweder eine übliche itüokwärtsaangkupplung im AnAug an den Drehmonentwandler verwendet. werden, oder aber die zweite Einlaufdüse 11 und der Seil 12 erfüllen diesen Zweck. Hei Verwendung einer Rückwärtsgangkuppluna brauchen die Leitschaufeln 9 nicht verstellbar zu sein. Bei der Ausführung nach Pia. 1 ist beim #orwärtsgat4 s.H. der feil 7 geöffnet und der feil 11 geschlossen, während es beim Rüokvärtsgang umgekehrt ist. In beiden Ausführungs- fällen kann der Rückwärtsgang während der Vorwärtsfahrt eingeschaltet werden und umgekehrt.For the reverse gear, either a conventional itüokwärtssaangkupplung can be used in the connection to the torque converter. or the second inlet nozzle 11 and the rope 12 fulfill this purpose. When using a reverse gear clutch, the guide vanes 9 do not need to be adjustable . When executing according to Pia. 1 with # orwärtsgat4 sH, file 7 is open and file 11 is closed, while it is the other way around with reverse gear. Can in both cases, execution of the reverse gear during the forward travel are switched on and vice versa.

Werden bei der Ausführung nach Pig. 1 und 2 die leitschaufeln 3 und der Ring 5 fortgelassen, so entsteht erfindungs- gemäß eine besondere einfache hydraulische Kupplung. Gegebe- nenfalls können auch die Zeitschaufeln 9 weggelassen werden. Während die Drehachsen den Pumpenteile und des Turbinen- teils bei der Ausführung nach den Figuren 1 und 2 mitein- ander fluchten, sind sie bei der Ausführung nach Pig. 3 parallel zueinander. Der Drehmomentwandler besitzt hier neben der Pumpe 1 und dem Zwischenraum 2 ein Spiralgehäuse 14, an das sich ein gleichzeitig als Druckkammer dienen- des Rohr 15 anschließt. Auf der Turbinenseite sind wieder- um eine oder mehrere Einlaßöffnungen 6 in Form von Düsen od.dgl. vorgesehen, durch die die das Tesla-Laufrad 8 einströmt. Aus diesem gelangt die Flüssig- keit durch einen inneren Leitschaufelkranz 9 in ein Rück- laufrohr 16 und damit zurück zur Pumpe 1. When executing according to Pig. 1 and 2, the guide vanes 3 and the ring 5 are omitted, according to the invention a particularly simple hydraulic coupling is created. If necessary, the time scoops 9 can also be omitted. While the axes of rotation of the pump parts and the turbine part are aligned with one another in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 , in the embodiment according to Pig. 3 parallel to each other. The torque converter has here with the pump 1 and the intermediate compartment 2, a scroll housing 14, to which a same time as a pressure chamber dienen- of the pipe 15 connects. On the turbine side there are again one or more inlet openings 6 in the form of nozzles or the like. provided through which the Tesla impeller 8 flows in. From this the liquid passes through an inner guide vane ring 9 into a return pipe 16 and thus back to the pump 1.

Fig. 4 zeigt den Verlauf des Wirkungsgrades i7 und des Drehmomentenve-rhältnisses M2/111, aufgetragen über das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl n2/n1, für ein hydraulisches Getriebe, bestehend aus drei gemäß der Erfin-dung ausgebildeten Drehmomentwandler-Einheiten, die so aus- gelegt sind, daß im ganzen Drehzahlbereich ein günstiger Wirkungsgrad und Drehmomentenverhältnis erzielt wird. Die vor- teilhaften Betriebseigenschaften des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers sind in jeder einzelnen Einheit in vollem Maße vorhanden.Fig. 4 shows the variation in the efficiency of i7 and Drehmomentenve-rhältnisses M2 / 111, plotted against the ratio of output speed to input speed n2 / n1, of a hydraulic transmission, consisting of three in accordance with the inventions dung formed torque converter units so off are placed that a favorable efficiency and torque ratio is achieved throughout the speed range. The advantageous operating properties of the torque converter according to the invention are fully present in each individual unit.

Claims

Patent claims 1. Hydraulic power transmission device in the form of a torque converter or a clutch with one or more pump and door leg parts, characterized in that at least the rotor of the turbine part is designed according to the Tesla friction principle . 2. Device according to claim 1, characterized in that the pump part and the turbine part are connected to one another in a manner known per se to form a closed circuit. 3. Device according to one of claims 1 and 2 as a torque converter, characterized by a pressure chamber provided between the pump part and the turbine part with a separating element associated with the turbine runner and having one or more turbine inlet openings. 4. Vorriohtung-by is adjustable to claim 3, characterized in that, one of the B section of the turbine inlet opening or openings. 5. Device according to one of claims 3 and 4, characterized in that dag in known manner for each direction of rotation of the turbine rotor an inlet opening is provided at least. 6. Device according to one of claims 1 to 5, marked thereby characterized, daH one output of the turbine part is provided a timing apparatus. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the guide elements of the % eitapparato are adjustable. B. Device according to one of claims 6 and 7, characterized in that the guide elements of the time apparatus are wholly or partially flexible. 9. Device naoh = one of the Amsprehe 1 to 8, characterized in that the pump and turbine part are arranged in a manner known per se glelohaohsig. 10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the axes of rotation of the pump and turbine part are parallel to one another. 11. Device according to one of claims 1 to 10 as a hydraulic transmission, characterized in that it consists of at least two torque converter units.