DE1555591C - Steuereinrichtung fur die Einstellung der Leitradschaufeln eines im Fahrantrieb hegenden hydrodynamischen Drehmoment wandlers eines Kraftfahrzeuges mit einem zusatzlichen Antrieb eines Arbeitsge rates - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrich- eines Kraftfahrzeugantriebs mit einem Zapfwellen-

tung für die Einstellung der Leitradschaufeln eines antrieb,

im Fahrantrieb liegenden hydrodynamischen Dreh- F i g. 2 einen schematischen Teilschnitt durch einen

momentwandlers eines Kraftfahrzeuges mit einem dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandler

zusätzlichen Antrieb eines Arbeitsgerätes, wobei eine 5 mit einstellbaren Leitradschaufeln einschließlich der

auf konstante Drehzahl geregelte Antriebsmaschine Steuereinrichtung, .

sowohl das Pumpenrad des hydrodynamischen Dreh- Fig. 2a einen Teilschnitt einer abgewandelten

momentwandlers, dessen Turbinenrad auf die An- Bauform der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2,

triebsräder des Kraftfahrzeuges wirkt, als auch rein F i g. 3 einen Teilschnitt entsprechend F i g. 2

mechanisch eine Zapfwelle für Arbeitsgeräte antreibt io durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler

und das Leitrad des hydrodynamischen Drehmoment- mit mehreren Turbinenrädern,

Wandlers mittels eines Stellmotors zwischen einer F i g. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2,

Stellung mit kleinem Anstellwinkel und hoher Kapa- Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der

zität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers F i g. 4 in Richtung der Pfeile gesehen,

und einer Stellung mit großem Anstellwinkel und 15 Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3,

geringer Kapazität des hydrodynamischen Dreh- F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 6

momentwandlers einstellbar ist, wozu der Kolben in Richtung der Pfeile gesehen,

des Stellmotors mit Steuerdruckmittel beaufschlag- Fig. 8 eine graphische Darstellung der Wirkung'

bar ist. der Einstellung eines Steuerventils für die einstell-

Durch die USA.-Patentschrift 2 929 267 ist ein »o baren Leitradschaufeln und

in einem Fahrzeugantrieb liegender hydrodyna- F i g. 9 ein Kurvenbild, in dem das Antriebsmischer Drehmomentwandler bekannt, dessen Leit- maschinendrehmoment über der Antriebsmaschinenradschaufeln abhängig von den einander entgegen- drehzahl dargestellt ist und die Ergebnisse der Eingesetzten Kräften eines Steuerdruckes und des stellung der Leitradschaufeln veranschaulicht sind. Druckes der Arbeitsflüssigkeit des hydrodynamischen 35 In F i g. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 angedeutet, das Drehmomentwandlers einstellbar sind, um die Kapa- eine Antriebsmaschine 2 mit konstanter Drehzahl zität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers aufweist, die das Kraftfahrzeug über ein Zahnräderzu steuern. Dies kann nach der USA.-Patentschrift vorgelege 3, einen hydrodynamischen Drehmoment-2 961 830 dazu benutzt werden, um bei einem Zapf- wandler 4, ein Zahnräderwechselgetriebe 4 a und Anwellenantrieb die Leistungsaufteilung zwischen Fahr- 3° triebsräder 5 antreibt. Die Antriebsmaschine 2 dient antrieb und Arbeitsgerätantrieb zu bewirken. auch dem Antrieb eines Arbeitsgeräts 6, das auch

In der Praxis ergeben sich verschiedene Betriebs- eine anzuhängendes Arbeitsgerät sein kann, und zwar

bedingungen bei Abhängung unterschiedlicher über eine Zapfwelle 7, eine Pumpe 8 veränderlicher

Arbeitsgeräte, so daß ein Betrieb unter optimalen Fördermenge und einen hydrostatischen Motor 9. Im

Verhältnissen nicht in allen Fällen erreichbar ist. 35 Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 8 mit veränder-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine licher Fördermenge ausgelegt die durch einen Steuer-Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art so wei- hebel 182 einstellbar ist. Es könnte aber auch eine ter auszugestalten, daß in einfacher Weise eine fein- Pumpe konstanter Fördermenge verwendet werden, fühlige Einstellung der Leitradschaufeln des hydro- Die Antriebsmaschine 2 dient also sowohl dem Andynamischen Drehmomentwandlers entsprechend 40 trieb des Kraftfahrzeugs als auch dem Antrieb des dem vorgegebenen Drehmomentbedarf des jeweils Arbeitsgeräts und ist so ausgebildet, daß die Drehangehängten Arbeitsgeräts möglich ist. momentanforderung des Arbeitsgeräts die Antriebs-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- maschine nicht überlastet, so daß deren Drehzahl

löst, daß der Kolben des Stellmotors in an sich be- nicht abfallen kann, da anderenfalls das Kraftfahr-

kannter Weise auf seiner einen Seite durch den 45 zeug und/oder das Arbeitsgerät zum Stillstand kom-

Druck der Arbeitsflüssigkeit des hydrodynamischen men könnten.

Drehmomentwandlers beaufschlagt und auf seiner In den F i g. 2 und 4 ist der hydrodynamische Gegenseite durch den Druck des Steuerdruckmittels Drehmomentwandler 4 dargestellt. Der hydrodynabeaufschlagbar ist, so daß bei Beaufschlagung durch mische Drehmomentwandler 4 hat ein Pumpenrad den Druck des Steuerdruckmittels der Kolben die 50 12, das über ein umlaufendes Wandlergehäuse 13 von Leitradschaufeln in Richtung großer Anstellwinkel einer Eingangswelle Ta angetrieben wird. Das Wandder Leitradschaufeln und geringe Kapazität des lergehäuse 13 hat eine vordere Wand mit einer Ringhydrodynamischen Drehmomentwandlers einstellt schulter zur Aufnahme eines Lagers 13 α, in dem eine und der Druck des Steuerdruckmittels durch ein Ausgangswelle 16 gelagert ist. Übliche Lager, zu Steuerventil geregelt wird, dessen Ventilschieber 55 denen ein Lager 13 b gehört, dienen der Abstützung durch eine den Ansprechdruck des geregelten Steuer- des Pumpenrades 12. Bei Antrieb des Pumpenrades drucks bestimmende Schraubenfeder belastet ist, 12 fördert dieses Arbeitsflüssigkeit einem Turbinenderen Federsitz zum Ändern des Ansprechdruckes rad 14 zu, das auf die Ausgangswelle 16 aufgekeilt einstellbar ist. Durch diese Ausbildung ist lediglich ist. Ein Leitrad 18 mit mehreren schwenkbaren Leitder Ansprechdruck des geregelten Steuerdrucks ent- 60 radschaufeln 20 ist zwischen dem Turbinenrad und sprechend dem jeweils angehängten Arbeitsgerät dem Pumpenrad angeordnet, anzupassen. Das Leitrad 18 ist über eine Nabe 25 und eine

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Einwegbremse 22, die Sperrglieder 28 aufweist, an

den Ansprüchen. In den Zeichnungen sind in der einer inneren Laufbahn 23 abgestützt, die mit einer

nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte Aus- 65 festen Büchse 24 verkeilt ist. Die Leitradschaufeln

führungsbeispiele der Steuereinrichtung nach der Er- leiten aus dem Turbinenrad austretende Arbeitsflüs-

findung dargestellt. Es zeigt sigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers

Fig.l eine schematische allgemeine Darstellung zum .Pumpenrad 12 zurück, um die Drehmomentver-

Stärkung zu vergrößern, wenn der hydrodynamische Drehmomentwandler in drehmomentverstärkendem Betrieb läuft. Läuft der hydrodynamische Drehmomentwandler im Kupplungszustand, so wirkt der Flüssigkeitsdruck auf die Rückseite der Leitradschaufeln und veranlaßt ein Freilaufen des Leitrades in gleicher Richtung, in der das Pumpenrad und das Turbinenrad umlaufen. Der hydrodynamische Drehmomentwandler läuft dann als Flüssigkeitskupplung mit gutem Wirkungsgrad.

In einem Ringzylinder innerhalb der Nabe 25 des Leitrades 18 ist ein ringförmiger Kolben 30 verschiebbar angeordnet. Der Zylinder ist durch Seitenplatten 31 und 31 α begrenzt, die durch Schrauben

31 b befestigt sind. Der ringförmige Kolben 30 hat in seinem Außenumfang eine Ringnut, in die die Enden mehrerer Kurbelarme 32 eingreifen. Diese Kurbelarme treten mit geraden Teilen durch Öffnungen in der Nabe 25 und sind mit ihren oberen Enden drehbar in einer Hülle 33 des Leitrades gelagert. Zwischen dieser Hülle und der Nabe sind mit den Kurbelarmen

32 in der dargestellten Weise die Leitradschaufeln 20 verbunden.

Bei einer axialen Bewegung des ringförmigen Kolbens 30 innerhalb der Nabe werden die Leitradschaufeln 20 zwischen einer Stellung mit großem Winkel zur Mittellinie des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einer Stellung mit kleinem Winkel in Bezug zur Mittellinie des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eingestellt. Durch den ringförmigen Kolben 30 wird der Zylinder in zwei Kammern 34 und 36 unterteilt. Der hydrodynamische Drehmomentwandler ist so ausgelegt, daß bei kleinem Winkel der Leitradschaufeln entsprechend der Darstellung in voll ausgezogenen Linien in F i g. 5 die Drehmomentkapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers hoch ist. Bei kleinem Leitradschaufelwinkel nimmt daher das Pumpenrad praktisch das gesamte von der Artriebsmaschine 2 gelieferte Drehmoment auf. Werden die Leitradschaufeln 20 in die Stellung großen Winkels bewegt, wie dies in strichpunktierten Linien in F i g. 5 angedeutet ist, so wird die zum Pumpenrad zurückgeleitete Arbeitsflüssigkeit in einer Richtung abgelenkt, um die Drehmomentkapazität des Pumpenrades zu verringern. Das Pumpenrad nimmt daher nur einen Teil des Antriebsmaschinendrehmoments auf, so daß das restliche Drehmoment der Antriebsmaschine für andere Zwecke verfügbar ist, insbesondere also für den Antrieb des Arbeitsgeräts 6. Die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist also eine Funktion des Anstellwinkels der Leitradschaufeln 20.

Die Leitradschaufeln werden normalerweise in der Stellung kleinen Anstellwinkels durch die Wirkung des Drehmomentswandlerauslaßdruckes auf den ringförmigen Kolben 30 in der Kammer 34 gehalten, der durch Öffnungen 35 in der Seitenplatte 31 α in die Kammer gelangen kann. Wie später noch erläutert wird, ist zu dieser Zeit die Kammer 36 entlastet, so daß der Kolben 30 in seiner rechten Endlage gemäß F i g. 4 gehalten ist und die Leitradschaufeln in der Stellung kleinen Anstellwinkels, gemäß F i g. 5 in vollen Linien gezeichnet, sind.

Der ringförmige Kolben 30 kann nach links bewegt werden, indem der Kammer 36 Steuerdruckmittel zugeleitet wird, der den in der Kammer 34 wirkenden Gegendruck überwindet. Tn der linken Endlage liegt der ringförmige Kolben 30 mit einem Anschlag 37 gegen die Seitenplatte 31 α an. Während dieser Bewegung ist der Kurbelarm 32 geschwenkt worden, so daß die Leitradschaufeln 20 die Stellung großen Anstellwinkels angenommen haben, wie sie mit strichpunktierten Linien in F i g. 5 angedeutet ist.

Die Bewegung des ringförmigen Kolbens 30 wird durch ein Steuerventil 38 gesteuert. Dieses Steuerventil hat ein Ventilgehäuse 40 mit einer Bohrung 42, in der ein Ventilschieber 44 längsbeweglich gleitet.

ίο Der Ventilschieber 44 ist nach oben durch eine Schraubenfeder 46 mit vorbestimmter Federkennlinie belastet, die gegen einen Bund 45 am Ventilschieber 44 anliegt. Das obere Ende 47 des Ventilschiebers hat kleineren Durchmesser. Ferner hat der Ventilschieber zwei Steuerbunde 48 und 49. Wird der Steuerbund 48 aus dem Bereich einer Hauptnetzleitung 50 bewegt, so kann der Hauptnetzdruck, der durch das Steuerventil 38 geregelt ist, über die Bohrung 42, eine Leitung 52 und einen Kanal 53 im hydrodynamischen Drehmomentwandler zur Kammer 36 gelangen. Wird ein bestimmter Wert des Steuerdruckes in der Kammer 36 erreicht, so erfolgt die Einstellung des ringförmigen Kolbens 30 nach links, um die Leitradschaufeln in die Stellung großen An-Stellwinkels zu bewegen.

Wie F i g. 2 zeigt, hat der Steuerbund 48 eine in Achsrichtung liegende Drosselstelle 54, die zu einer Steuerkammer 56 führt. Diese Steuerkammer 56 ist ein Teil der Ventilbohrung 42 und wird durch die eine Stirnfläche des Steuerbundes 48 begrenzt. Der auf die Stirnfläche des Steuerbundes 48 wirkende Druck steht der Kraft der Schraubenfeder 46 entgegen, und bei Überwiegen dieses Druckes wird der Ventilschieber 44 nach unten in F i g. 2 bewegt, wodurch die Hauptnetzleitung 50 gedrosselt wird. Damit wird der Steuerdruck in der Leitung 52 und in der Kammer 36 auf einen der eintretenden Drosselung entsprechenden Wert verringert. Ein Druckabfall in der Steuerkammer 56 gestattet der Schraubenfeder 46, den Ventilschieber 44 nach oben zu bewegen, so daß die Hauptnetzleitung 50 weiter geöffnet wird und in der Kammer 36 ein höherer Steuerdruck eingeregelt wird. Wird die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers durch Einstellung der Leitradschaufeln auf kleinen Anstellwinkel verringert, so nimmt der hydrodynamische Drehmomentwandler nicht die gesamte Leistung der Antriebsmaschine 2 auf, so daß die überschüssige Leistung zum Antrieb des Arbeitsgeräts 6 verwendet werden kann, ohne dem hydrodynamischen Drehmomentwandler Leistung zu entziehen. Die Verringerung der Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers gestattet daher das Aufrechterhalten der Vollastdrehzahl der Antriebsmaschine, wie dies in dem Kurvenbild gemäß F i g. 9 dargestellt ist. In diesem ist über der Antriebsmaschinendrehzahl das Antriebsmaschinendrehmoment dargestellt. Sind beispielsweise die Leitradschaufeln auf einen kleinen Anstellwinkel von 60° eingestellt, so schneidet die Drehmomentkurve C des hydrodynamischen Drehmomentwandlers die Kurve A des maximalen Antriebsmaschinendrehmoments an einer Stelle, der die Antriebsmaschinendrehzahl S₁ zugeordnet ist. Das volle Antriebsmaschinendrehmoment ist im hydrodynamischen Drehmomentwandler verfügbar, da kein anderer Leistungsbedarf besteht. Wird jedoch das Arbeitsgerät 6 angetrieben, so wird ein Teil des An-

5 6

triebsmaschinendrehmoments hierfür benötigt. Wird von Scheiben 58 kann der Steuerdruck des Druckbeispielsweise das halbe Antriebsmaschinendreh- mittels in der Kammer 36 auf eine kleinere Größe moment zum Antrieb des Arbeitsgeräts gebraucht, so vorbestimmt werden, wodurch die Einstellung des bleibt für den hydrodynamischen Drehmomentwand- ringförmigen Kolbens 30 in eine Gleichgewichtslage ler das halbe Antriebsmaschinendrehmoment frei. 5 gelangt, in der die Leitradschaufeln einen unterhalb Dies ist durch die untere Kurve B in F i g. 9 darge- des größten Anstellwinkels liegenden Anstellwinkel stellt. Werden die Leitradschaufeln nicht eingestellt, haben. Da die Kapazität des hydrodynamischen so erfolgt ein Abfall der Antriebsmaschinendrehzahl Drehmomentwandlers eine Funktion des Anstellwinauf den Wert S₀ (entsprechend dem Schnittpunkt der kels der Leitradschaufeln ist und der Anstellwinkel Kurven C und B). io der Leitradschaufeln durch Änderung des Steuer-Werden dagegen die Leitradschaufeln auf hohen druckes des Druckmittels in der Kammer 36 Steuer-Anstellwinkeln von beispielsweise 75° eingestellt, bar ist, kann auf diese Weise die Kapazität des hydroso gilt eine andere Drehmomentkurve D für den dynamischen Drehmomentwandlers geregelt werden, hydrodynamischen Drehmomentwandler, der die Falls gewünscht, können Kolben verschiedener axialer Antriebsmaschinendrehmomentkurve B im Punkt D 15 Länge verwendet werden, ferner ist es möglich, einschneidet, der der Antriebsmaschinendrehzahl S₁ zu- stellbare Anschläge an den Kolben vorzusehen, um geordnet ist. Die Umstellung der Leitradschaufeln die Grenzwerte für den Anstellwinkel der Leitradgewährleistet also, daß die Antriebsmaschinendreh- schaufeln festlegen zu können.

zahl konstant gehalten wird, solange die erwähnte Wie F i g. 2 zeigt, ist die Hauptnetzleitung 50 über

Drehmomentaufteilung vorhanden ist. In F i g. 9 ist 20 einen eine Drosselstelle 72 enthaltenden Kanal 60 mit

ferner mit E das maximale Drehmomentwandler- einer Druckkammer 62 verbunden, in die das Ende

drehmoment in Bezug zur Eingangsdrehzahl des 47 kleineren Durchmessers des Ventilschiebers 44

hydrodynamischen Drehmomentwandlers dargestellt, ragt. Die Druckkammer 62 ist über eine Leitung 63,

während F die tatsächlich veränderliche Kapazität des die ein als Drossel wirkendes Rückschlagventil 64

hydrodynamischen Drehmomentwandlers andeutet. 25 enthält, mit einer Auslaßleitung 66 verbunden, die

Wenn das Leitrad wirksam ist, leiten die Leit- über einen Kanal 70 zu einem Auslaß 68 führt. Die

radschaufeln Arbeitsflüssigkeit vom Turbinenrad Drosselung am Rückschlagventil 64 ist geringer als

zum Pumpenrad. Die vom Turbinenrad auf die Leit- an der Drosselstelle 72, so daß kein merkbarer Flüs-

radschaufeln gelenkte Arbeitsflüssigkeit übt bei Dreh- sigkeitsdruck in der Druckkammer 62 entsteht, so-

momentverstärkung eine drehende Kraft auf die Leit- 30 lange das Rückschlagventil 64 offen ist. In diesem

radschaufeln aus, deren Richtung unterhalb der Mitte Falle fließt ein geringer Flüssigkeitsstrom zum Aus-

der Kurbelarme 32 in F i g. 5 liegt und daher ver- laß 68.

sucht, den Anstellwinkel der Leitradschaufeln zu Wie die F i g. 2 zeigt, wird das Rückschlagventil 64 verringern. Diese Kraft steht der Kraft des Steuer- durch eine Kugel 74, die durch eine Schraubenfeder druckes des Druckmittels in der Kammer 36 ent- 35 65 normalerweise gegen einen Ventilsitz gedrückt gegen, die den Anstellwinkel der Leitradschaufeln zu wird, gebildet. Diese Kugel verhindert den Abfluß der vergrößern sucht. Werden die Leitradschaufeln ein- Flüssigkeit aus der Druckkammer 62 zum Auslaß 68, gestellt, um den Anstellwinkel zu vergrößern, so ent- so daß in der Druckkammer 62 ein Druck aus der fernt sich die Richtung der Kraft, die den Anstell- Hauptnetzleitung 50 aufgebaut werden kann. Ein winkel zu verkleinern trachtet von der Mitte der 40 in das Ventilgehäuse 40 eingeschraubtes Verbin-Kurbelarme, so daß sich das Kräftemoment ver- dungsglied 88 hat eine Bohrung, in der ein Kolben 86 größert und der Abstand zwischen den Leitrad- gleitet. Der Kolben 86 hat einen Ansatz 86 a, der schaufeln fortschreitend verkleinert wird. gegen die Kugel 74 bewegbar ist. Mit dem Verbin-Wenn die auf den ringförmigen Kolben 30 wir- dungsglied 88 ist ein Druckluft enthaltender Zylinder kende Kraft zur Änderung des Anstellwinkels der 45 78 verschraubt, in dem ein Kolben 84 gleitet. Der Leitradschaufeln gesteuert wird, stellt sich ein Gleich- Kolben 84 hat eine Kolbenstange 85, die gegen den gewicht für die Leitradschaufeln ein, wenn die Flüs- Kolben 86 bewegbar ist. Eine in dem Zylinder ansigkeitskräfte auf die Leitradschaufeln und in der geordnete Schraubenfeder 82 drückt den Kolben 84 Kammer 34 dem Steuerdruck des Druckmittels in der normalerweise von dem Kolben 86 ab, so daß die Kammer 36 die Waage halten. Auf diese Weise kann 50 Kolbenstange 85 nicht gegen den Kolben 86 anliegt, die Kapazität des hydrodynamischen Drehmoment- Eine Kammer 87 unterhalb des Kolbens 84 ist über wandlers gesteuert werden. Die Darstellung in F i g. 8 eine Leitung mit einer Druckluftquelle 81 des Fahrerläutert die Wirkung einer solchen Steuerung durch zeugs verbunden und enthält ein willkürlich betätig-Regelung des Steuerdruckes des Druckmittels in der bares Ventil 80.

Kammer 36. In der F i g. 8 ist der die Leitradschau- 55 Ist das Ventil 80 geschlossen, so drückt die

fein betätigende Steuerdruck des Druckmittels über Schraubenfeder 65 die Kugel 74 gegen ihren Ventil-

dem Druck einer Druckluft aufgetragen, wobei α den sitz, so daß in der Druckkammer 62 ein Druck des

eingeschalteten und b den ausgeschalteten Bereich Druckmittels aus der Hauptnetzleitung 50 aufgebaut

dieser Druckluftsteuerung darstellt und mit c die Wir- werden kann. Hierdurch wird der Ventilschieber 44

kung der Einstellung angedeutet ist. Im einzelnen 60 des Steuerventils gegen die Kraft der Schraubenfeder

kann durch Zufügen von Scheiben 58 (F i g. 2) 46 nach unten bewegt, bis er gegen die als Anschlag

zwischen einer Schraube 59 und dem einen Ende der dienende Schraube 59 anfährt. In dieser Stellung des

Schraubenfeder 46 der Steuerdruck des Druckmittels Ventilschiebers ist die Leitung 52 und damit die

in der Kammer 36 höher vorbestimmt werden, so daß Kammer 36 entlastet, da der Steuerbund 48 die

der ringförmige Kolben 30 in seine linke Endlage be- 65 Hauptnetzleitung 50 absperrt und die Leitung 52 mit

wegt wird, in der sein Anschlag 37 gegen die Seiten- dem Auslaß 68 über einen Kanal 89 verbindet. Bei

platte 31a anliegt. Die Leitradschaufeln haben druckentlasteter Kammer 36 bewegt der verhältnis-

dann ihren größten Anstellwinkel. Durch Entfernen mäßig hohe Drehmomentwandlerauslaßdruck den

ringförmigen Kolben 30 nach rechts in F i g. 2, so daß die Leitradschaufeln 20 in die Stellung kleinen Anstellwinkels bewegt werden. Das gleiche würde eintreten, wenn die .Druckluftquelle 81 bei geöffnetem Ventil 80 ihren Druck verlieren würde.

Um den hydrodynamischen Drehmomentwandler auf Betrieb mit kleiner Kapazität umzuschalten, wird das Ventil 80 geöffnet. Durch die Druckluft wird über den Kolben 84 der Kolben 86 nach oben bewegt, so daß sein Ansatz 86 α die Kugel 74 von ihrem Ventilsitz gegen die Kraft der Schraubenfeder 65 abhebt. Hierdurch wird die Druckkammer 62 druckentlastet, so daß durch Umstellen des Ventilschiebers 44 Druckmittel mit Steuerdruck der Kammer 36 zugeführt wird. Dieser bewegt den ringförmigen Kolben 30 nach links, wodurch die Leitradschaufeln 20 auf großen Anstellwinkel eingestellt werden. Dem Steuerdruck des Druckmittels in der Kammer 36 steht der Drehmomentwandlerauslaßdruck in der Kammer 34 entgegen und die Kraft, die die Arbeitsflüssigkeit auf die Leitradschaufeln 20 ausübt. Wie bereits erwähnt, kann durch Einstellung des Steuerdruckes des Druckmittels in der Kammer 36 die Stellung des ringförmigen Kolbens 30 innerhalb der Nabe kontinuierlich verändert werden, so daß eine stufenlose Einstellung des Anstellwinkels der Leitradschaufeln und damit der Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers möglich ist.

In Fig. 2a ist eine abgewandelte Bauart dargestellt, wobei sich entsprechende Teile mit gleichem Bezugszeichen und Beifügen eines Indexstriches bezeichnet sind. Die abgewandelte Bauform betrifft im wesentlichen das Absperren der Verbindung zwischen der Druckkammer 62 und dem Auslaß 68. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 a kann eine Kugel 74' eine Leitung 63' durch Schließen einer Drosselstelle 64' absperren. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach F i g. 2 ist die Kugel 74' jedoch auf der anderen Seite der Drosselstelle 64' angeordnet. Wird Druck von der Druckluftquelle 81 zur Kammer 87 geleitet, indem das Ventil 80 geöffnet wird, so bewegt sich der Kolben 84 gegen die Kraft der Schraubenfeder 82, wodurch eine Kolbenstange 85' einen Kolben 86' bewegt, der die Kugel 74' gegen ihren Sitz drückt. Bei Verschließen der Drosselstelle 64' durch die Kugel 74' arbeitet der Ventilschieber 44 wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2, so daß die Leitradschaufeln in ihre Stellung kleinen Anstellwinkels bewegt werden. Wird die Druckluftzufuhr von der Druckluftquelle 81 abgesperrt, so drückt die Schraubenfeder 82 den Kolben 84 in die in F i g. 2 gezeigte Lage zurück, wodurch die Kugel 74' die Drosselstelle 64' öffnet und die Entlastung der Kammer 62 über die Auslaßleitung 66' erfolgt. Der Ventilschieber 44 steuert dann Steuerdruck zur Kammer 36, um die Leitradschaufeln in ihre Stellung großen Anstellwinkels zu bewegen, wie dies im Zusammenhang mit F i g. 2 bereits beschrieben ist.

In den Fig. 3 und 6 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 90 mit zwei Turbinenrädern dargestellt, der an Stelle des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 in F i g. 1 verwendet werden kann. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 90 hat ein Gehäuse 91, das drehbar in einem Lager 91 α gelagert ist und von einer Eingangswelle 94 angetrieben wird. Der hydrodynamische Drehmomentwandler enthält ein Pumpenrad 92, ein erstes Turbinenrad 96, das mittels eines Lagers 96 a drehbar angeordnet ist und mit einer ersten Antriebswelle 98 verbunden ist, ein zweites Turbinenrad 100, das eine zweite Antriebswelle 102 antreibt und ein Leitrad 104, das zwischen dem zweiten Turbinenrad 100 und dem Pumpenrad 92 angeordnet ist und mit Kurbelarmen 103 verbundene Leitradschaufeln 108 aufweist. Die Kurbelarme 103 sind drehbar in einer Nabe 105 gelagert, wobei ihre einen Enden drehbar in einer äußeren Hülle 107 und die anderen Enden in einer

ίο Ringnut in einem ringförmigen Kolben 106 liegen. Der Kolben 106 ist in einem Ringzylinder 114 verschieblich, der in der Nabe 105 gebildet ist. Der Kolben 106 unterteilt den Ringzylinder in zwei Kammern 112 und 112 a. Durch die Bewegung des Kolbens 106 werden die Kurbelarme 103 gedreht und bewirken ein Schwenken der Leitradschaufeln, wie dies in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist.

Der Kolben 106 wird nach links durch die Wirkung des Drehmomentwandlerdruckes und die Kraft einer Tellerfeder 110 bewegt, wodurch die Leitradschaufeln 108 in ihre Stellung großen Anstellwinkels bewegt werden, die in F i g. 7 in strichpunktierten Linien gezeichnet ist. Bei dieser Stellung des Kolbens 106 liegt ein Anschlag 111 des Kolbens gegen eine Wand der Nabe 105 an. Bei einer Bewegung des Kolbens 106 nach rechts nehmen die Leitradschaufeln die in F i g. 7 in vollen Linien gezeichnete Stellung kleinen Anstellwinkels ein. Diese Bewegung des Kolbens nach rechts wird durch Zuführung eines vollen Steuerdruckes zur Kammer 112 bewirkt, der die entgegenstehenden Kräfte infolge des Drehmomentwandlerdruckes in der Kammer 112 α und der Kraft der Tellerfeder 110 überwindet. Der Steuerdruck wird der Kammer 112 durch eine Öffnung im Kolben, eine Öffnung 115 im Ringzylinder, einen Kanal 113 im hydrodynamischen Drehmomentwandler zugeleitet. Der Kanal 113 ist über eine Leitung 119 mit einem Steuerventil 116 verbunden.

Das Steuerventil 116 ähnelt im Aufbau dem Steuerventil 40 der Ausführungsförm gemäß F i g. 2. An das Steuerventil 116 ist eine Hauptnetzleitung 118 angeschlossen. Das Steuerventil 116 enthält in einem Ventilgehäuse 120 eine Ventilbohrung 122, in der verschieblich ein Ventilschieber 124 gleitet. Der Ventilschieber 124 hat Steuerbunde 126 und 128 und einen Anschlagbund 130. Wie F i g. 3 zeigt, wird eine Eintrittskammer 121 im Bereich der Hauptnetzleitung 118 durch den Steuerbund 128 gesteuert. Steuerdruck kann von der Kammer 112 zu der Leitung 119 geleitet werden, wobei- die Regelung durch das Öffnen der Eintrittskammer 121 durch den Ventilschieber 124 bewirkt wird, wie dies in ähnlicher Weise auch bei der ersten Ausführungsform geschieht. Wird eine Kammer 136 in der Ventilbohrung durch eine Drosselstelle 137 im Steuerbund 128 unter Druck gesetzt, so steht der Flüssigkeitsdruck auf die Stirnfläche 138 des Steuerbundes 128 der Kraft einer Schraubenfeder 140 entgegen, die sich an dem Anschlagbund 130 des Ventilschiebers 124 abstützt.

Wenn diese einander entgegenwirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind, regelt der Ventilschieber 124 in der Leitung 119 einen Steuerdruck ein, der dem Drehmomentwandlerdruck und der Kraft der Tellerfeder 110 das Bewegen des Kolbens 106 nach links in F i g. 3 ermöglicht, wodurch die Leitradschaufeln 108 in die Stellung großen Anstellwinkels bewegt werden, die bei Betrieb des Arbeitsgeräts 6 erforderlich ist. Steigt der Druck in der Hauptnetzleitung 118, so

109 532/101

bewegt sich der Ventilschieber 124, um den ger wünschten niedrigen Steuerdruck in der Leitung 119 aufrechtzuerhalten. Der erhöhte Druck in der Kammer 136 bewegt den Ventilschieber 124 nach unten gegen die Kraft der Schraubenfeder 140, so daß die Hauptnetzleitung 118 zum Teil geschlossen wird und damit der Steuerdruck in der Leitung 119 und in der Kammer 112 abgesenkt wird. Ebenso sinkt der Druck in der Kammer 136 ab, wenn der Druck in der Hauptnetzleitung 118 abfällt. Dann bewegt die Schraubenfeder den Ventilschieber in die in F i g. 3 gezeigte Stellung, in der die Öffnung der Hauptnetzleitung 118 am größten ist. Auf diese Weise wird der Steuerdruck in der Kammer 112 niedrig eingeregelt, so daß der hydrodynamische Drehmomentwandler mit geringer Kapazität läuft und genügend Leistung für den Hilfsantrieb zur Verfügung steht.

Die Leitradschaufeln können maximal auch auf einen weniger großen Anstellwinkel eingestellt werden, indem die Schraubenfeder 140 im Steuerventil wie bei der ersten Ausführungsform veränderlich eingestellt wird. Soll die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verringert werden, so sind zusätzliche Scheiben 152 zwischen einer Schraube 151 und der Schraubenfeder 140 anzuordnen, wodurch der Druck in der Kammer 112 entsprechend erhöht wird. Der Gleichgewichtszustand am ringförmigen Kolben 106 tritt dann bei einem etwas kleineren Anstellwinkel der Leitradschaufeln ein, bevor der Anschlag 111 gegen die Wand zur Anlage kommt.

Da der Drehmomentwandlerdruck niedrig und in gewissen Grenzen veränderlich ist, sollte die Federkraft in der Praxis größer als die von der Flüssigkeit ausgeübte Kraft auf die Leitradschaufeln sein, um eine Bewegung des ringförmigen Kolbens 106 durch die Flüssigkeitskräfte aHein zu verhindern.

Zur Einstellung verschiedener Lagen des ringförmigen Kolbens 106 im Ringzylinder 114 und entsprechender Einstellung des Anstellwinkels der Leitradschaufeln muß die Summe der durch die Flüssigkeit auf die Leitradschaufeln 108 ausgeübten Kraft, die vom Drehmomentwandlerdruck ausgeübte Kraft und die Kraft der Tellerfeder 110 einen Kurvenverlauf ergeben, der bei der Einstellung der Leitradschaufeln aus der Stellung großen Anstellwinkels in die Stellung kleinen Anstellwinkels zunimmt. Unterschiedliche geregelte Steuerdrücke in der Kammer 112 ergeben dann verschiedene Gleichgewichtslagen des ringförmigen Kolbens 106 und damit verschiedene Anstellwinkel der Leitradschaufeln, um die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in Abhängigkeit von dem Steuerdruck zu ändern.

Ist die Kammer 136 im Steuerventil drucklos, so wird der Leitung 119 voller Netzdruck zugeleitet, der über den Kanal 113 und die Öffnung 115 zur Kammer 112 gelangt. Dann werden die Leitradschaufeln 108 auf kleinen Anstellwinkel eingestellt, so daß der hydrodynamische Drehmomentwandler hohe Kapazität aufweist und zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, wenn das Arbeitsgerät 6 nicht im Betrieb ist. Diese hohe Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ermöglicht, daß das gesamte Antriebsmaschinendrehmoment vom hydrodynamischen Drehmomentwandler aufgenommen wird, so daß ein Antrieb der Antriebsräder des Fahrzeugs mit gutem Wirkungsgrad gegeben ist.

Zur Steuerung des Druckes in der Kammer 136 des Steuerventils 116, ist mit dessen Ventilgehäuse ein Gehäuse 141 mit einem Gewinde 141a eingeschraubt. In dem Ventilgehäuse 120 ist ein Sitz.145 vorgesehen, der durch eine Kugel 144 verschließbar ist, so daß eine Leitung 146 zwischen der Kammer 136 und dem Gehäuse 141 verschlossen ist. Das Ventilgehäuse 120 enthält eine Bohrung 147, in der eine Feder 148 liegt, die sich an einem Ende an einer Scheibe 153 abstützt. Gegen die Scheibe 153 kann ein Kolben 154 anfahren, der mit einem Ansatz 160 die Kugel 144 gegen ihren Sitz drückt.

Eine Druckleitung 162 ist mit ihrem einen Ende an ein in das Gehäuse 141 eingeschraubtes Kuppelglied 164 angeschlossen. Die Leitung 162 kommt von einer Leitung 166, die einen Teil des hydraulischen Antriebskreises ist, der die Pumpe 8 veränderlicher Fördermenge und den hydrostatischen Motor 9 konstanten Schluckvermögens sowie eine Rücklaufleitung 172 umfaßt. Erfordert der Betrieb des Arbeitsgeräts 6 eine erhöhte Leistung des hydrostatischen Motors, so kann die Fördermenge der Pumpe 8 durch Betätigung des Stellhebels 182 erhöht werden, wodurch gleichzeitig der Druck in der Kammer 142 des Steuerventils erhöht wird. Überwindet dieser Druck die Kraft der Feder 148, so wird die Kugel 144 durch den Ansatz 160 des Kolbens 154 gegen den Sitz 145 gehalten. Es erfolgt dann in der Kammer 136 über die Drosselstelle 137 ein Druckanstieg, der bewirkt, daß der Ventilschieber 124 in der Kammer 112 einen niedrigen Steuerdruck einregelt, so daß die Leitradschaufeln 108 in ihre Stellung für großen Anstellwinkel geschwenkt werden. Der hydrodynamische Drehmomentwandler ist dann auf kleine Kapazität umgeschaltet, wie er bei Betrieb des Arbeitsgeräts erforderlich ist.

Wie sich am besten aus F i g. 1 ergibt, können das Arbeitsgerät 6 und die Antriebsräder 5 gleichzeitig von der Antriebsmaschine 2 angetrieben werden. Der willkürlich betätigbare Stellhebel 182 kann entweder ein Ein- und Ausschaltventil für die Pumpe 8 konstanter Fördermenge betätigen oder den Pumpenhub ändern, wenn eine Pumpe veränderlicher Fördermenge verwendet wird, wie dies der bevorzugten Ausführungsform entspricht. Durch die Änderung des Pumpenhubes wird die Fördermenge zum hydrostatischen Motor 9 gesteuert. Je größer die dem hydrostatischen Motor von der Pumpe zugeführte Flüssigkeitsmenge ist, um so schneller läuft die von dem hydrostatischen Motor 9 angetriebene Welle 10. Das Arbeitsgerät 6 kann somit mit veränderlichen Drehzahlen angetrieben werden. Falls gewünscht, kann eine umsteuerbare Pumpe oder ein Umsteuerventil im hydraulischen Arbeitskreislauf eingeschaltet werden, um die Antriebsrichtung am Arbeitsgerät 6 umzukehren. Wird das Arbeitsgerät 6 nicht benötigt, so kann der Stellhebel 182 in die Neutralstellung gebracht werden, so daß der hydrostatische Motor 9 und damit das Arbeitsgerät 6 nicht angetrieben werden.

Treibt die Pumpe 8 den hydrostatischen Motor 9 an und erfordert dieser zum Antrieb des Arbeitsgeräts 6 ein größeres Drehmoment, so erhöht sich der Druck auf der Förderseite des hydraulischen Arbeitskreislaufs. Dieser Druck erhöht sich, bis er ausreicht, um die Kraft der Feder 148 zu überwinden, wodurch die Kammer 136 vom Auslaß 135 getrennt wird. Als Folge wird der Kolben 106 nach links in Fig. 3 bewegt, um die Leitradschaufeln 108 in ihre Stellung großen Anstellwinkels zu bewegen. Hierdurch wird

die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verringert, so daß die Antriebsmaschine 2 das Arbeitsgerät und die Antriebsräder 5 weiterhin antreiben kann, ohne daß die Drehzahl der Antriebsmaschine absinkt.

Ist das Hilfsgerät 6 außer Betrieb oder nimmt es nur geringes Drehmoment auf, so ist der Druck im hydraulischen Arbeitskreis auf der Förderseite der Pumpe 8 zwischen der Pumpe 8 und dem hydrostatischen Motor 9 nicht ausreichend, um die Feder 148 zu überwinden, so daß die Feder 148 den Kolben 154 in der gezeichneten Stellung gemäß F i g. 3 hält. Die Kammer 136 ist nicht fiüssigkeitsdicht, da die Flüssigkeit durch die Drosselstelle, die im Bereich des Sitzes 145 besteht, zum Auslaß 135 abfließen kann. Der Ventilschieber 124 gestattet daher die Zuführung des vollen Netzdruckes zur Kammer 112, so daß der Kolben 106 nach rechts bewegt die Leitradschaufeln auf kleinen Anstellwinkel einstellt. Aus der Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele ergibt sich, daß die Steuervorrichtung des im Fahrantrieb liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandlers in wirkungsvoller Weise bei Fahrzeugen mit einem Arbeitsgerät, beispielsweise einer Räumschaufel, verwendbar ist, wobei die Antriebsmaschine das Arbeitsgerät ohne Abfall ihrer Drehzahl anzutreiben vermag. Bei beiden Ausführungsformen nach den F i g. 2 oder 3 kann die Leistung bevorzugt dem Arbeitsgerät oder dem Fahrzeugantrieb zugeleitet werden, die beide von der gleichen Antriebsmaschine ihren Antrieb erhalten. Bei der zweiten Ausführungsform ist zusätzlich ein selbsttätiges Ansprechen auf einen Impuls vom Arbeitsgerät vorgesehen, durch den das Einstellen der Leitradschaufeln auf großen Anstellwinkel veranlaßt wird, während bei Fortfall des Impulses die Leitradschaufeln selbsttätig auf kleinen Anstellwinkel eingestellt werden. Bei der ersten Ausführungsform wird der Impuls willkürlich gesteuert durch Betätigen eines Ventils, um die Stellung der Leitradschaufeln und damit die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zu wählen.

In beiden Ausführungsformen bewirkt die Einstellung des geregelten Steuerdruckes die Einstellung der Anstellwinkel der Leitradschaufeln, um die Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zu steuern.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuereinrichtung für die Einstellung der Leitradschaufeln eines im Fahrantrieb liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandlers eines Kraftfahrzeuges mit einem zusätzlichen Antrieb eines Arbeitsgerätes, wobei eine auf konstante Drehzahl geregelte Antriebsmaschine sowohl das Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers, dessen Turbinenrad auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges wirkt, als auch rein mechanisch eine Zapfwelle für Arbeitsgeräte antreibt und das Leitrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mittels eines Stellmotors zwischen einer Stellung mit kleinem Anstellwinkel und hoher Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einer Stellung mit großem Anstellwinkel und geringer Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers einstellbar ist, wozu der Kolben des Stellmotors mit Steuerdruckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30 bzw. 106) des Stellmotors in an sich bekannter Weise auf seiner einen Seite durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (4 bzw. 90) beaufschlagt und auf seiner Gegenseite durch den Druck des Steuerdruckmittels beaufschlagbar ist, so daß bei Beaufschlagung durch den Druck des Steuerdruckmittels der Kolben die Leitradschaufeln (20 bzw. 108) in Richtung großer Anstellwinkel der Leitradschaufeln und geringe Kapazität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers einstellt und der Druck des Steuerdruckmittels durch ein Steuerventil (38 bzw. 116) geregelt wird, dessen Ventilschieber (44 bzw. 124) durch eine den Ansprechdruck des geregelten Steuerdrucks bestimmende Schraubenfeder (46 bzw. 140) belastet ist, deren Federsitz zum Ändern des Ansprechdruckes. einstellbar ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen