DE1555671A1

DE1555671A1 - Steuerung fuer Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einem hydrodynamischen Wandler,der eine UEberbrueckungskupplung aufweist

Info

Publication number: DE1555671A1
Application number: DE19641555671
Authority: DE
Inventors: Siegfried Baumgaertner; Rambausek Dipl-Ing Hugo
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1964-08-06
Filing date: 1964-08-06
Publication date: 1969-10-16

Description

Steuerung für Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einem hydro-

d:,ynaisohen Wandler, der eine ÜberbrÜCkunaskupplung aufweist.

Die ßrfindüng betrifft eine Steuerung für GeschwindIgkeits-Weehsel-

getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit eine<< hydrodyna-

mischen Drehmotentwandler, dessen Piunpe mit der Turbine mittels

einer hydraulisch schaltbaren Überbrückungskupplung vert:iindbar ist,

die einerseits abhängig von der Motorfilllung (Gaspedalstellimg)

und andererseits abhängig vom Quartrat der Turbinendrehzahl geschal-

tot wird. _

ü$aehwindigkeftsweehselgetriebe mit hydrodynamischen Drehmoment-

Wandlern, deren-Primär- und Sekundärteil bei einem vorbestimmten

Verhältnis der Drehzahlen von Primär--und Sekundärteil mit einer

Kupplung direkt miteinander verbunden werden, um somit ohne@Wandler

zu fahren, sind bekannt. Bei derartigen vorgeschalteten Drehmoment-

wandlern ist das abgegebene Drehmoment beim Stillstand der Turbine

am größten; dieses Drehmoment fällt mit> zunehmender Turbinendreh-

zahl. Die erwähnte Direkt- oder Uberbrü'ökungskuppl*ung verbindet

den PrimXrteil mit dem Sekundärteil im sogen. Kupplungspunkt, fas

ist der Fahrzustand, bei dem Pumpen- und Turbinezidrehmonent gleich

sind.

Zweck der Erfindung sind scharf und einwandfrei Pikierte Umschalt-

punkte fUr das Ein- und Ausschalten der ÜberbrUekuügekuppiung,

die beide einer Hysteresis entsprechend um-einen Betreg auseinander '

liegen sollen, um ein pendelndes Hin- und Hersahalten dieser Kupp-

lung zu vermeiden, wenn-'das Getriebe zufällig In einen dem Um-

schaltpunkt (en) entsprechenden Betriebszustand gefahren wird. Das

oder die Steuermittel zum Umschalten sollen eine Art Schnappcharak-

teristik aufweisen, die ohne zusätzliche mechanische.Mittel mög-

liohat einwandfrei hydraulisch hervorgerufen wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird*dadurch gelöst,,

.dai der Druck des Druckmittels in der .Uberbrüokur@gskuprlung (5)

von einem Steuerschieber (9o) gesteuert wird, der einerseits von

. einem durch die Osspedalstelluna gesteuerten Steuerdruck (p.) und

von eine von einem Fliehkraftregler (85) gesteuerten Steuerdruck

(pg) beeinflußten Schaltdruck (p$) und andererseits allein von dem

vom Fliehkraftregler (85) gesteuerten Steuerdruck (p.) beeinflußt

ist und das dieser Steuerschieber mit dem Pliehkraftre.ler In einen

Gehäuse ho angeordnet ist, daß nach Einleiten einer Steuerbewegung

dieses Steuerschiebers mindestens in einer Steuerrichtung die

Steuerbewegung durch die Fliehkraft unterstützt und beschleunigt

wird.

ron besonderer Wichtigkeit ist, daß die Steuerbewegung (9o) beim

Entleeren der Überbrückungalnipplung (5) unterstützt und beschleu-

nigt wird. Besser ist es, wenn die Steuerbewegung in beiden Steuer-

richtungen (9o) durch die Fliehkraft unterstützt und beschleunigt

wird.

Die Erfindung wird hydraulisch auf einwandfreie Weine dann gelöst,

wenn zur Steuerung drei Drücke miteinander vsrglichen weiden, näm-

lieh ein gohaltdrudc,.der in seiner Tendenz etwa proportional ver-

läuft mit dem Drehmomentverhältnin von Primbr-- und Sekundärteil des

Wandlers, zweitens ein Druck, der abhängig ist von der Gaspedal-

stellung, also Motorfüllung, und drittens von einem Druck, der von

der Turbinendrehzahl des Wandlers abhängig ist. Der sogen. Kupplungs-

punkt Ist durch diese Drücke dann bestimmt, wenn sie gleich. sind.

Dieses Kennzeichen ist daher ein weiteres Charakteristikum der Er-

findung.

Der sogen. UmsohaltpäUnkt,an dem die Überbrückungskupplung einzuschal-

ten ist (abgesehen von der Iiysterenis), ist der Punkt der Wandler-

charakteristik,in dm h,#a Pumpenmoment gleich dem Turbinenmoment ist.

Da bei hydrodynamischen Wyadlrrn das Moment eine Funktion des Qua-

draten der Drehzahl ist, wird zuriafacien und sicherer. Durchführung

der Erfindung vorseiohlagen, daß der Steuersehiebür (9o) zwei gegen-

einender wirkende Flächen aufweist, deren Differenz (F' - f-,7 dem

Produkt aua Masse (m) mal Abstand rl des Schieberschwerpunktes vdn

der Rotationsachse in einem Verhältnis steht. das proportional ist

dem Quadrat den Verhältnisses der Turbinendrehzahl zur Pumpendreh-

zahl des Wandlers in Umschaltpunkt.

2

g# - rt .,TK 2

--#! _ @. x , wobei rl der Abstand von

m 111n p

der Rotationsachse isw vor dem =>_ -ha.lten auf den Direktgang:

Die Erfindung kann 1-reiterhin dahinFeöser au@..-a@.Lat°t werden: daß

die aus dem Schaltdruck p. und den einander entgegen wirkenden

. Flächen 86a und 86b des Steuerventils 86 resultierende Kraft

und die Fliehkraft des Fliehgewichtes 89 in ihrer Summe propor-

titnal sind dem Quadrat des Verhältnisses der Pumpendrehzahl zur

Turbinendrehzahl im Betriebszustand des Kuppelpunktes (A)

2 2 .

M (2R ) . ( t K) , .

Mit den Figuren 1 und 2 ist die Erfindung erläutert. 8s zeigen:

Fig. 1 ein Getriebeachema und ein Schaltschema

einer Hydraulikanlage nach der Erfindung und

Fig. 2 Kennlinien eines Wandlers nach der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Antrieb

eines Geschwindigkeitswechsel-Getriebes, das in-äges l

w 4" fün ist, erfolgt ar, der Pumpe 1

(Primärteil) eures hydrodynamischen Wandlers. Da&Leitrad 2 ist .

fast mit dem Gehäuse verbunden und die Turbine 3 '(Sekundärteil)

treibt. au.f eine Antriebswelle 4 eines Planetengetriebes. Der Primär-

teil 1 und der Sekundärteil 3 können mit einer hydraulisch sehalt-

baren Überbrückimgskuppiüng 3 miteinander verbunden werden, Ferner

ist zriachen Primärteil und Sekundärteil eine (I: Einwegkupplung

(II bis v: nicht gezeichnete Einwegkupplung) vorgesehen.

-At@a@Lshawoia .:(I: Dem Wandler ist ein Geschwindigkeits-

wechsel- und Wendegetriebe nachgeschaltet, das aus drei ?laneten-

z adsätzeii l.o, 2o, 3o besteht.) auf der. Antriebswelle 4 sind die-

Inneren Zentralräder 11 und 21 der ersten beiden Planetenradsätze

des nachgeschalteten Geschwindigkeitswechsel- und Wendegetriebes,

befestigt.. Diese greifen 1p Planetenräder 12, 22 ein, die andexWic=._'

seitemit äußeren.Spnnenrädern 13; 23* k"een.. - Die genannten Pia- `..-1 i

netenräder sind in bekannter weine auf PlAnet-unträgern 14, 24 ge-@;.

lagert. Der dritte Planetenradeatz weist ebenfalls'ein inneres

Zentralrad 31 und ein äußeren Sonnenrad 33 auf; ,jedoch sind auf den

,31 34

Planetenträger 34 Planetenräder,J3'a und jlb galagert, die, jeweils ,

entweder in das Innere . Zentralrad 32 oder das äußere Sonnenrad JM i

eingreifen-. Planetenräder, die in verschiedene Räder 31-"X ein-

greifen, kämmen paarweise miteinander, so da$ eine Drehrichtuuge#

Umkehr bezogen. auf die Drehrichtung der JO ren ersten pi anetenrad-

sätze stattfindet.

Der P1anetentr#iger 14 des ersten Pleiletenradsatzes ist mit dem

Sonnenrad 23 des*zweiten Planetenradsatzes fest verbunden, ebenso

der Planetenträger 24 des zweiten Satzes mit dem Planetenträger 34

des dritten Satzes. Das äußere Sonnenrad 33 des dritten Satzes

ist mit einer Abtriebswelle 4o verbunden, mit der die anzutreiben-

de Arbeitsmaschine, in diesem Fall beispielsweise ein Fahrzeug,

angetrieben wird.

Der,Planetenträger 14 des ersten Satzes kann mit der Antriebswelle

@i mittels einer Kupplrung X 1 6 gekuppelt werden. Dar Sonnenrad 13

ist mit einer Bremse B 2 abbremabar. Das Sonnenrad 23 des zweiten

Planetenradeatses kann mit einer Kupplung K 2 mit dem inneren

Zentralrad 31 des dritten Satzes verbunden werden. Ferner kann das

innere Zentralrad des dritten Satzes mit einer Bremse B 1 und der

Planetenträger 34 mit einer Bremse BR abgebremst werden.

Alle Kupplungen und Bremsen werden hydraulisch oder pneumatisch

betätigt. .

Folgende Aufstellung zeigt das Einschalten der Kupplungen und

Bremsen bei den einzelnen Längen:

I. Gang K 2 B 1

II. Gang B 2 B -1

ITI. Gang K 1 B 1

IT. Gang - K 1 K 2

guckwä.ts K 2 BR

Die Drehzahlverhältnisse der inneren Zentraleäder zu den äußeren

Sonnenrädern bti festgehaltenem Ellanetenträger betragen für den

1. Satz : 2

2. Satz : - 3

. . 3. Satz: + 713.

Die hydraulis@ihe Steuerung tür dieses Getriebe ist wie folgt aufge-

baut: Aus einem Vorratsbehälter 6o saugt eine Pumpe 61 Druckmit-

tel an und drtekt es Uber ein bekannten Überdruckventil 62 und einen

Filter 63

die Kolben 64, 65 eines Druckregelschiebers 66.

Beide Kolben sind in einem Abstand fest verbunden. Auf der einen

Seite isst der Druekregelsdhieber mit, einem kleineren Schaltkolben

67 versehen. Wischen den genannten beiden Kolben ist eine Fülleitung

gangeschlosten zum Füllen des Wandlers. Vom Wandler aus verläuft

45 710

eine Abflußleitung.°über ein bekanntes Vorspannventil-6g; das für

einen vorbestimmten Mindestdruck in der Anlage sorgt, und über einen

ölkühler ' in ein Schmierventil #, das eine vorbestimmte Menge

73

öl für Schmiero4ttel dosiert (Leitung a.2') und das übrige öl in den

Yorratsbehältes zurück befördert (Leitung. . Die dem Schaltdruck-

kolben abgewandte. Seite den Druckregelschiebers ist über eine Lei-

tung 75 mit einem Druckregelventil 76 verbunden. Der in der Leitung

75 herrschende Druck wird im folgenden mit pa bezeichnet. Das Druck-

regelventil 76 enthält einen Schieber 77 mit einer Steuernut 78,

. die mit einer axialen Bohrung mit der Kammer 79 verbunden ist, an

die die Leitung 75 angeschlossen ist. Je nach der-Stellung des

Schiebers ist die Steuernut. mit einer Leitung 8o oder dem Rückflu8

' e ~ wvl r~-

81 verbunden, Dia LeitLUlg 8otm Druckregelschieber mrück:

Der in dieser Leitung herrschende.Druck wird mit p. bezeichnet,

das Druckmittel beaufschlagt den Schaltdruckkolben 67. Der Schie-

l t

ber 77 wird von einer Feder 82 belastet, deren Spannung vom Gas-

pedal 83 aus beelnflußt wird. Die Spannung der- Feder 82 ist somit

abhängig von der Motorfüllung. Sine Leitung 84 verbindet die Lei-

tung 8o mit der Drucker Pumpe 61,, so daß in der Leitung 84 und

hinter dem Schaltdruckkolbsn 67 der Hauptdruck (Schaltdruck) herrscht.

Synchron mit der Turbine des Wandlers wird ein Fliehkraftregler 85

angetrieben, in dessen Gehäuse quer zur Drehachse zwei Regelelemente

längsverschiebbar gelagert sind. Das erste dieser Regelelemente

ist ein Steuerventil 86, das aus zwei in einen Abstand voneinander

fest verbundenen Kolben 87i 88 und einem Fliehgewicht 89 besteht.

Die beiden genannten Kolben haben verschiedene Querschnittsflächen.

Das andere Regelelement ist ein Steuerschieber 9o mit zwei in einem

Abstand voneinander verbundenen Steuerkolben 91, 92 und einem

Schaltkolben 93. Der Steuerschieber ist so angeordnet, daB in den

Endstellungen der Schwerpunkt jeweils auf verschiedenen Seiten der

Drehachse liegt. ron der Kammer zwischen de® Kolben 64 buid dem

Schaltdtnickkolben 67 des Druckregelschiebers 66 führt eine Leitung

94 zwischen die Kolben 87, 88 das Steuerventils 86. Der in dieser

Leitung herrschende viiick Wird p. genannt. Je nach Stellung des

Steuerventils wird der Druck P" von einer Steuerkante 95 des Kol-

bens 88 geregelt. Die Leitung 94 wird fortgesetzt mit einer Lei-

Jr&tung 94, (schematisch gestrichelt dang

ilt , d`ie auf die dem

9 3 @-@.c.6..@ .

Schaltkolben@gewendete Seite des Sr .@@'nra--9o führt.

Von der Leitung 8o zweigt eine Leitung 95 ab, die einerseits zwi-

schen die Kolben 91 und 92 führt. In einer EndsLellung des Steuer-

schiebers 9o wird diese Leitung 95 mit einer Leitung 96 verbunden,

.die zur ÜberbrUckungskupplung 5 führt. Andererseits hat die Lei-

tung 95 eine Öffnung zum Steuerventil 86 hin, sie wird je nach

Stellung dieses Steuerschiebers durch die andere Steuerkante des

Kolbens 88 geschlossen oder geöffnet. Ist -die Öffnung sui, so

besteht eine Verbindung zwischen den'Leitungen 94 und 95. Die Lei-

tung 95 ist mit einer Zweigleitung 97 mit-der Kammer unter dem

Schaltkolben 93 verbunden, so daß der Schaltkolben ständig mit

dem Schaltdruck p. beaufschlagt,ist, genauso wie der Schaltdruck-

kolben 67. -

Von der.Leiturig 8o zweigt schließlich noch eine Leitung 98@ab, die

zu einem Gangschaltventil loo führtƒ Die Schaltung des einzelnen

Gänge wird mit Hilfe eines Handhebels lol von einem Drehschieber

gesteuert, der nicht gezeichnet ist. Die Anschlüsse am Gangsehalt-

ventil.sind - bezogen-auf die Zeichnung - von unten nac'ii oben für

folgende Kupplungen oder Bremsen bestimmt K 18 B 2e, K2? (1. Gang),

B 1.1, ]3R9, K 2" (4. Gang). Vom Anschlu3 K 1 ° rührt eine Leittang .

log direkt zur Kupplung K . Am AnschluD B 2° ist eine Leitung lo3

angeschlossen, die über eine Zweigleitung 1o.4 zu einem Schaltschie-

ber 3.0@U @t, densen Kolpen zv:ei Steuerräums 1o6, 107 und einen

Endraum ° bilden. Auf der Seite des j#ndr,Lurnes ist der Schalt-

schieber mit einer Feder log belastet, auf der@entgegengesetzten

Seite ist er mit einem Steilkolben llo versehen. Der Endraum wird

vom Anschluß K 1' aus mit Druckmittel versorgt, vom Steuerraum

111 _

loh führt ein Abfluß ins Freie. In den Steuerraum 107 führt die

Zweigleitung 1o4 und zwischen beiden ist eine Leitung 112 ange-

schlossen, die zur Bremse B 2«führt. Der Steilkolben wird über

eineleitung 113, 113° von Leitung 1o4 her beaufschlagt. An K 2/1a

ist eine Leitung 114 angeschlossen, die in einem weiteren Schalt-

schieber 115 mündet, der wieder einen Endraum 116, zwei Steuer-

räume 117, 118 und einen Steilkolben 119 aufweist. Der Endraum

116-wird von Leitung 113 her beaufschlagt, Steuerraum 117 ver-

fügt über einen AbfluB 12o, im Steuerraum 118 mündet die Leitung

114, dazwischen .ist eine Leitung 121 angeschlossen, die zur Kupp-

lung K 2 führt und der Steilkolben 119 wird von der Leattxng 114

aus über die' Leitung 122, 122° beaufschlagt. An B 1' :Lst eine

Leitung 123 angeschlossen, die zu einem Druckminderelement 124

führt. Das Druckminderelement enthält einen Stufenkolben 125, 126

und einen Steuerraum 127. Von Leitun,3 123 aus w@.rd der kleinere

Kolben 125 des Stufenkolbens beaufscnlagt. Ferner führt von 123

-aus eire Zweigleitung 128 in den Steuerraum 127, aus der eine

weitere Leitung 129 austritt und über eine Zweigleitung 129°

zu einem zweiten Druckminderelement 130 führt, und zwar unter den

kleineren Kolben 131 eines Stufenkolbens, dessen größerer Teil

mit 132 bezeichnet ist. Der Stufenkolben enthält einen Steuer-

raum 133, in den Druckmittel aus Leitung 123 Über eine Leitung

134 eintreten und in eine Leitung 135 austreten können. Die Lei-

tung 135 '#Mhi°t zu einem dritten Schaltschieber 1:3t5, der zwei

Steuerräume 137, 138 und einen Endraum 139 bildet und mit einem

Stellkolben 14o versehen ist. In den Steuerraum 137 mündet die Lei-

tung 135 ein. Steuerraum 138 ist mit einem Abfluß 141 verseheh-,

zwischen beiden ist eine Leitung 142 angeschlossen, die zur Briwmse

B 1 fMrt. Von Leitung 135 aua wird Uber-ewe 'Leitungen 143, 144

der Stellkolben 14o beaufschlagt. Vom AnsahluB K 2/4° führen Lei-

tungen 145, 146 zum Endraum 139 des Schaltschiebers 136. Es iÄt

doch ein drittes Druckminderelement vorgesehen, das einen Stuien-

kolben 148,149 aufweist, in dem ein Steuerraum 150 vorgesehen, Ist.

In den Steuerraum führt von Leitung 145 aus eine Zweigleitung 151.

Die vorher bereits erwähnte Leitung 122 führt über eine Zweiglei-

tung 152 in den gleichen Steuerraum 15o. Von 122 wird auch der

größere Kolben 149 des Stufenkolbens beaufachlagt. In der Hydr¢u-

likanlage ist noch ein Drucksteuerachieber 151 vorgesehen, der

zwei Steuerräume 15, 353 und einen Endraum 154 bildet; auf der

den Endraum abgewendeten Seite ist der Drucketeuerachleber mit

einer Feder 155 belastet, deren Sps@@@.ng gewählt oder eingestellt-

werden kann. Der eine Steuerraurtt 152 verfüg ü#-gGr- einen Abtl%iß.

156 und 4 .st bei entspannter Feder über eine Leitung 157 üi@l@ A e

Zylinderraum hinter den großen Kolben 132 des Stufenkolbens des

Dru®kminderelements 130 verbundene In den Steuerraum 153 mündet

über eine Leitung 158 die Leitung 143, die an die Leitung 135 an-

geschlossen ist und der Endraum 1'4 ist mittels einer Leitung 159

mit Leitung log verbunden. Ein zweiter Drrseksteuerschieber 16o

bildet zwei Steuerräume 161, 162, einen Endraum 163. und ist auf

der dem Endraum abgewendeten Seite mit einer Feder 164 belastet.

In den Endraum mundet die bereits vorher erwähnte Leitung 103.

Der Steuerraum 162 ist mit der Leitung 123 verbu:lden und der an-

dere Steuerraum 161 mit dem Zylinderraum hinter dem großen Kolben

126 des Dr@ackminderelementes 124. Vom_lnschluß BR ' aus führt

eine Leitung 165 direkt zur Bremse BR,

Die Funktion der Gesamtanlage geht aus der vorstehenden Beschrei-

bung hervor, so daß in den folgenden Ausführungen nur die unmittel-

bare Erfindung beschrieben wird. Es bedeuten: .

. 1i P - Pumpenleistung

= Turbinenleistung

nP - Pumpendrehzahl

rT - Turbinendrehzahl ,

Mp = Pumpendrehmoment ,

MT = Turbinendrehmoment .

rIT

ap

T MT

. . m @. m o a . im Anfahrzugtand

" P P

wgrkungegrad s w . .

p3 - ein zum Schalten der Gangkupplungen not-

wendiger Druck

e pp s ein vom Fliehkraftregler gesteuerter Druck

pG - ein von der Motoxtüllung (Gaspedalstellung)

abhängiger Druck -

Indizes o = auf Anfahrpunkt bezogen

k = auf Kupplungspunkt bezogen

Beiden hydrodynamischen Wandlern ist

m - f ( ) (1)

Im Anfahrzustanda also wenn

sind, ist das Momentenverhältnis

a m =M

o .

Im allgemeinen ist _

m® = 2 bis 3.

Beim Wert m = 1

wird von Wandlerbetrieb auf rein mechanischen Betrieb umgeschaltet,

also die Überbrückungskupplung 5 eingeschaltet. (siehe Punkt A im

Diaramm der Fig. 2) Die Drehmomentehaufnahme der Wandlerpumpe

ist abhängig vom Quadrat der Pumpendrehzahl"also der Motordreh

I P

zahl, also isst

In erster Annäherung soll, 4ngenommen Urerden, daß die Konstante.. o

r

in allen BetriebeZubtänden des Wandlers gleich bleibt, also bei-

spielsweise 0o = ck ist. ..

Das Turbinenmoment ist dann

. - .`M = C r#2 P m (3)

In Gleichung (1) isst ,die Funktion _ f (f) enthalten.

Aus Gleichung (2) ist das Teillasstverhalten des Wandlers ableitbar.

Wird z.B. die Pumpendrehzahl auf die Hälfte vermindert-, dann ist

2

Mp ( #) _ g des Ausgangswertes. Es kann jetzt beispielsweise

geschrieben werden:

a) p = i. @k = 0,8, m = 1 : tT = c@,8

b) n@ =-0.,'5k _ 0,8, M = 1 : ZIT = 0s$ n,5 = o,4

. a) riT = o, 8, tsk = o, 8 : Mp l j 14T _ 1

b) nT = 0, 4, fk = 0,8 : Mp = 0,25 MT = 0,25 - .

Die Teillast stellt sich ein, wenn der Motor eine kleinere Füllung

erhält. Im Beispiel hat sich das Pumpenmoment ünd damit das Motor-

. .. .

Moment auf reduziert. Gibt man umgekehrt dem. Motor der Voll- .

lastfüllung, so stellt sich automatisch an der wandlerpumpe und

damit an der des Motors die halbe-Drehzahl ein: Die Erfindung be-

nutzt die Motorfüllung als Steuermittel. Das Druckregelventil-76, .-

das mit dem Füllverstellorgan, $.B. dem Gaspedal 83, gekuppelt ist,

steuert, einen von der Füllung abhängigen Rsgeldruck pG. Also ist

nach Gleichung (2) _

. .. pü @s Mp np2. . . . .:

Durch den mit der Turbinendreh$ahl umlaufenden Regler 85 wird an-

dererseits ein Druck pP, geateüert, der dem Quadrat der Turbinen-, .

drehzahl proportioa#iÜ ist. Beide Drücke werden dem Druckregelaehie-

ber 66 zugeführt, der so ausgebildet ist, daß die genannten D ücke

und der Schaltdruck p. in folgender Besiehüng. stehen:

PS " pG F pF (f - 1) ($)

wobei F die Fläche des Kolbens 65 und fdie des Kolbens 67 ist.

-

Der Schaltdruck p3 soll bei der Turbinendrehzahl Null so hoch sein, t*

,.M a,U_f 4m W&t#UNrw@Gt@.tts, 44;#rM4Z«is" p«

daß das Anfahrdrehmoment md- MP MToyübertragen wird. Andererseits

soll der Schaltdruck am Kuppelpunkt A (Fig. 2) so groß sein, daB

das Turbinenmoment = M gerade noch übertragen wird, um ein

weiches Schalen` zu rm8g hen. Bei allen anderen Tu-rbinendreh-

zahlen unterhalb des Kuppelpunktes muß der Schaltdruck so groß'sein,

daß das abgegebene Turbinenmoment von den Kuhgen @ dJes nach e

schalteten Wechselgetriebes übertragen werden kann.

Diese Forderung witd dadurch erfüllt, daß das Flächenverhältnis

im Druckregelschieber 66 F : f dem Wert mo entspricht.

Ferner ist in der Anlage nach der Erfindung in dem dem Kuppelpunkt

A (Fig. 2) entsprechenden Betriebszustand der Druck p. am Kupplungs-

punkt gleioh dem füllungsabhängigen Druck p. und. gleich dem ';ruck p.,

der zum übertragen des Drehmomentes benötigt wird. baß Biese Gei

sichtapunkte tatsächlich durch die Erfindung erfüllt sind- geht aus

folgendem Rechnungsgang hervor.

Am Druckregelschieber 66.üst im Anfahrzustand

F F

pso c PO PFo (` 1 )

' mit PF = K nT

K #@ Konstruktionakonstänte des Ste#ierventils 85

mit Fliehgewicht 89

_ pß @ »p2. @ MP

Für nT a Q ist pF M 0.

. -`Also ist in Anfahrzustand '

F 2 F F@, .

PSo ` PG @f ~ np "@ Mp f "To. .

Da MTo = Mp. mo ist, ist = mo (3)

Aus den Bedingungen im Kuppelpunkt kann abgeleitet werden

MTK Mp , da m c 1

2.

PFK = K , nTK

PSK PG. mo _ h , n.r2 (mo

pSK w "TK ` M,@ np °@rkP

PU v np

Also ist '

np = np.mo K nTK (m p - 1)

2 n2 + n2 mo 2 mo - 1

K K m np m -@

0

K# nt, 2 2

K np

. np ^. PSK "w PO iv P FK

Das bedeutet, daß am Kuppelpunkt

PO a PX Pg ! K . .

aaaezae=aas=ss=aa

Ist.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daB

2

' ' 1f -- # 1 ist, oder

np

. x =. --J2ff n2. = t ,

k

nTK

d.h. die Bedingungen, daß alle Drücke pSK, PG und pFK am Kuppel-

punkt gleich sind, ist für jede Drehzahl np und für jeden Wert

n2 und-damit für jede Last erfüllt, wenn die Konstante K gleich

dem Kehrwert von F , gewählt wird. K ist dabei eine Konstruktions-

konstante, die die Flächendifferenz im Steuerventil 85 und das ße -,

wicht des Fliehkraftreglers 89 enthält.

Da der Druck PF nie größer Herden kann als der Druck p., von dem

# J

das Steuerventil 86 ausgeht, ist sichergestellt, daß auch bei

einem Drehzahlverhältnis größer als,-'K,# also während des Direkt-

ganges das nachgeschaltete Geschwindigkeitswechsel und/oder Wende-

getriebe stets .einen Schaltdruck erhält, der zum Übertragen des

Drehmomentes ausreicht.

Der Steuerschieber 9o ist in dem Gehäuse des mit der Turbinenwelle

umlaufenden Steuerventils $5 untergebracht und ist so angeordnet,

daß in seineibeiden Extrematellungen der Schwerpunkt auf verschie-

denen Seiten der Drehachse liegt. Dadurch wirkt auf den Steuersehie-

bar »eini Fliehkraft, * die seine Steuerbewegung mit einer Art Schnapp--. "

Charakteristik unterstützt und die ihn in den genannten Extrempo-

sitionen gegen einen Anschlag drückt." .

Bei angenäherter Gleichheit von pg.und p@ im Kuppelpunkt A (Fig. 2)

aoll,.wie vorher ausgeführt, die Umschaltung von Wandlerbetrieb

auf rein mechanischen Betrieb und umgekehrt erfolgen. Beide Drücke

beaufschlagen die Endflächen des Steuerschiebers 9o. Eine Umschaltung

auf mechanischen Betrieb (Direktgang findet statt, wenn folgende

Bedingerfüllt .ist:

. pp. gar 7pS,, f' +'m.:, r T @. (5)

worin F' und fr die Endflächen des Steuerschiebers bedeuten, m seine

Masse ist, r1 den erägheitsradius bedeutet und mit u7 die Winkel-

geschwindigkeit der Turbine bezeichnet ist. Mit Einsetzen derbe-

wegurig verringert ,siah der Trägheitaradius, so daß der Überschub-@»

der Kraft p. P's ständig wächst. Während dieses Vorganges wird die

Fliehkraft zunächat.zü Null und nimmt dann einen wachsenden nega-

tiVen Wert an, wodurch die erwünschte Sdhnapp-Charakteristik ent--

eteht. s

Beim Schalten vom Direktgang auf Wandlerbetrieb ist folgende

Bedingung erfüllt

. pi . f = pt, . g'_ + m. r@cJT ., (6 )

r2 = Trägheitaradius auf der anderen Seite

Der Schaltdruck kann durch die Beziehung

' l) ..

ps" prie 'o , pD ' --(BO

2

ps m pj(mo _ @ (o. _ 1).!

gx _

ausgedrUckt werden für jedes Z' unter£ x.

Wird beim Aufwfirtsäohalten exakt-im Kuppelpunkt geschhltet, so

wird mit .

t''r`TK ' i# p und

' , w@ g Pß und mit

PS . pQ =. p? aus Gleichung (5)

- - pga p= * rl, £ " p oder ,

F .v

m rL - ` K (7)

wobei

,.- . F

eine

,fUr den

. m r1 .

Steuerschieber 9o ist, die charakteristisch für die Erfindung ist.

Um vor einem pendelnden Schalten sicher zu sein, wird bei einem

kleineren

R K Index R auf Rückschaltg.

' bezogen.

Dann ist

PS - PC (mo _ R (m0.- 1)).

f#c

Die Rückschaltbedingung (6) lautet dann

2 2 . . 2

P0 f Mo @ (Mo , 1) r - PC '2 F 9 + m r2 Pß ß

f -K f K

worin der Augdruck p,-£R dem Wert rr° T entspricht.

PC fällt heraus und es ergibt sich

R2 # R 2

_ f {

- C mo ## t@o - 1) f a 2 F + m r AR

`=K K

K = h , wird.: Hifsteresiskonstante bezeichnet.

- %m - h2 (m - i )r ° _ in " - . m r22

. o 0

daraus ergibt sich

h2 =- . Mo . f l

g' + m r2 f K + f" mo

Daraus ergibt sich unter Berücksichtigung von (7):

P Mo F'

2 f ( = -#-_mo+ 1) F) - ff

K m 0 112 m 111 .91

Gleichung (9) charakterisiert die Dimensionierung für den Steuer- schieber bei vorgegebenem Wandler mit den Daten m0 und @ Kund bei gewählter Hys-teresiskonstante h. Die Gleichung (9,# vereinfacht sich, wenn r1 = r2 gewählt wird:

m r' + 1) i a

m F _ f

Setzt man f' =,r, so ergibt sich

mo ( h 2 (F@ (lo)

P' bei f' - 4 .

Die genannten Drucke ps, Po und p. sind in das Momenten-Drehzahl-

Diagramm eines Wandlers eingetragen. Dort ist als Beispiel mit

170 - 1, 176 - 0,5 und 170 - o;25 jeweils die Charakteristik einen

Wandlers bei Vollast, halber und viertel Last eingetragen. Die

Punkte A,°A' und A" bezeichnen die Betriebszustände, bei denen

vom Wandlerbetrieb auf mechanischen Betrieb umgeschaltet (mit Kupp-

lung 5) und mit dem Motormoment (MT. .% 1, MT ,e o, 5, MT m o.25)

je nach dem Lästzuetand weitergefahren wind. Der Punkt A zeigt

den Umschaltpunkt bei wachsender Turbinendrehzahl nT an. Die

B'ateresis kommt dadurch zustande,*daß bei Drehzahlsenkung die

.

Umaehaltung auf Wandlerbetrieb im. Punkt B erfolgt, der niedriger

liegt als A. Die Linien 171/l und 171/2 stellen Beispiele den

Fahrwiderstandes eines Fahrzeuges dar. Von B aus fährt die Anlage

also gewiasermagen die Linie 171/2 hoch, bis wieder Gleichgewicht

hergestellt ist, wonach dann weiter beispielsweise auf der Charakte-

ristik 17o-1 gefahren wird.

Die vorstehenden Gedanken werden im wesentlichen mit den Steuer=

elementen 85 und 9o teilweise in Zusammenwirken mit dem Drückre-

gelschieber 66 und dem Druckregelventil 76 verwirklicht. Die Dar-

stellung der Fig. 1 zeigt einen Steuerschieber 9o in de:. Stellung

bei einem. Fahrzustand links vom Kuppelpunkt A (Fig. 2). Auf den

Steuerschieber wirkt der. Schaltdruck p., von c.er Leitung 95, 97.aus.

Dieser Druck wird unterstützt durch die auf den Schieber wirkende

Fliehkraft. Auf der anderen Seite wirkt der Druck p., der seinen

Ursprung in Leitung 95 hat, durch den Fliehkraftregler 85, 89 und

insbesondere von der Steuerkante 86a geregelt wird, und über die

Leitung y4° zum Steuerschieber geführt wird. Der Schaltdruck wird

mit Hilfe des Druclcregelschiebers@66 geregelt. Dieser wird einer-

seits von einem Druck p. beaufschlagt und andererseits von dem be- .

reits genannten Dr-sek p. und dem Schaltdruck p., der von der Pumpe

61 erzeugt und.von dem Kolben, bzw. seiner Steuerkante, 65 geregelt*

wird. Wenn PS» PC und pg gleich sind, ist am Steuerschieb;@: 9o

ein Zustand eingetreten, der ihn einschaltet, so da8 das Druckmit-

tel mit dem Schaltdruck von 95 aus über Leitung 96 in die Über-

brückungskupplung 5. gelangt, so daß das Getriebe in Gen Betriebs-

zustand rechts vom Punkt@A (Fig.'2), d.h. ohne Wandler, weiterfährt.

Das Zurückschalten verläuft sirnge:näB mit einer der vorhergehenden

Rechnung entsprechenden Hysteresis.

Dadurch daß der Druck p0 im Druekregelventll 76 vom Oas-@edal 83

(oder einem analogen glepent) gesteuert wird, erfolgt die Umsobal-

tung vom Wandler auf den Direkt-betrieb auch,bei allen Teillast-

zuständen in den entsprechenden Kuppelpunkten A", A"*und bei Dreh-

zahlminderung bei den dem Punpct B entsprechenden Punkten.

Claims

P a tu e n t, n_etas : r il c -h e

1.) teuarung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Pumpe mit der Turbine mittels einer hydraulisch schalt-,

baren @Uberbrtlclr!ngsk.inplung verbindbar ict, die einerseits ab- hängig von der Motorfüllung (üaspedalstellung) und andererseits abhängig vom Quadrat der Turbirieridrehzahl gcschLltet- wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckmittels 1n der Uberbrückungskupplung (5) von einem Steuerschieber (9o) gesteuert wird, der e-<<-eraeita von einem durch die ßespedalstellung gesteuerten Steuerdruck . (,pG., %nd von einem von einem Fliehkraftzegler (85) gesteuerten Steuerdruck `(p.): beeinflußten Schaltdruck (p.) und andererseits allein von dem vom Fliehkra:tregler (85) gesteuerten Steuerdruck (p) beeinflußt ist und daB dieser Steuerschieber mit dem Flieh-' kraftregter in einem Gehi#t:se so angeordnft ist, daß nach Ein- leiten einer Steuerbewegung dieses Steuerschiebers mindestens ' in'Idiner@ die Steuerbewegung durch dir Fliehkraft unterstützt_ und beschleunigt wird. S nach Anspruch, 1, 2r-,. Steuerg dadurd^r,.S°W$nn'elchnet,

daß die Steuerbewegung (9o) beim Entleeren der Überbrgekungs- kupplung (5) unterstützt und beschleunigt wird..

3.) Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbeviegung in beiden -Steuerricht--mgen (9o) durch die Fliehkraft unterstützt und beschleunigt wird.

.) Torrichtung nach Anspruch.l, dadurch gekennzeichnet, . daß die Überbrückungskupplung (5) eingeschaltet wird, wenn der Schaltdruck (p.), der vom Fliehkraftregler.gesteuerte Druck (PP,) und der von der Notorftülung (ßaspedalstelliing) abhängige Druck (pß) gleich sind. _ 5.) Vorrichtung nach Anspruch 1I und 4, dadurch gekennzeichnet,

das der Steuerschieber (0o) zwei gegeneinjnder wirkende Flächen autlNist, deren Differenz (g° - rl) zu dem Produkt aus Masse (m) mal Abstand rl des Schieberschwerpunktes von der Rotationsachse in einem Verhältnis steht, das proportional ist dem Quadrat des rerhältnissea der Turbinendrehzahl zur funipendreizahl des Wand- lers n 2 -n rl i.p wobei rl der Atstand von der Rot:.:ioiigachse ist vor dem Umschal-,

ten auf den Direktgang. 6.) Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß-die-aua dem Schaltdruck-p. und den einander entgegen Plgchen (86a) und (86b) des Steuerventils (86) resultierende -]Kraft und die Fliehkraft des Fliehgewichtes (8g) in ihrer äume proportional sind dem Quadrat des werhältnisses der Pumpendreh- zahl zur Turbinendre'jzahl im Betriebszustand Eies ICuppelpunktes (A)

# 2 2 ' Steuerung nach Anspruch 1, . dadurch gekonnzeiohnet, dad der Fliehkraftregle,r (85) agah#den Schaltdruck der Kupplun- gen (!C 1, X 2) und/oder dei° Hremseii (B 1; B 2, BRC- des nachge- schalteten Stufengetriebes tieeinflußt.