DE1625009B1 - Hydrodynamischer drehmomentwandler mit einer dem w andler vorgeschalteten lamellen reibungskupplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydro- den Wandler umgebenden Umlaufgehäuse und dem dynamischen Drehmomentwandler mit einer dem abtriebsseitig angeordneten Pumpenrad nahe der Wandler vorgeschalteten, von einem Stellkolben be- Drehachse angeordnet ist, so daß bei geöffneter tätigten Lamellen-Reibungskupplung, deren Stell- Kupplung die Getriebeteile mit großem Trägheitsdruck mittels eines in der Stelldruckleitung angeord- 5 moment von der Getriebeausgangswelle getrennt sind, neten Abflußdrosselventils einstellbar ist. wobei in der Stelldruckleitung zum Drosseln des

Derartige bekannte Wandler mit Trennkupplung Stelldrucks zwischen dem einstellbaren Abflußdrosermöglichen es, im Bedarfsfalle die Last vom An- selventil und dem Stellkolben der Reibungskupplung trieb zu trennen. Die Trennkupplung sollte dabei ein automatisches Steuerventil mit einem Steuerkolmöglichst so angeordnet sein, daß möglichst alle Teile io ben vorgesehen ist, dessen Lage bestimmt ist vom mit hohem Trägheitsmoment von der Ausgangswelle Gleichgewicht zwischen einer dem Kupplungsstellabschaltbar sind, damit sie ohne Verzug und ohne druck proportionalen, an der einen Steuerkolbenfläche schlagartige Beanspruchungen stillgesetzt werden wirkenden Kraft und einer dem statischen Wandlerkann, druck proportionalen, an der Gegenfläche des Steuer-

Durch die USA.-Patentschriften 3 213 988 und 15 kolbens wirksamen Kraft, die von der Kraft einer

3 235 043 ist es bekannt, die Trennkupplung so in Feder unterstützt wird.

das Wandlergehäuse einzubauen, daß das schwere In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungs-Wandlergehäuse vom Abtrieb abgekuppelt wird. Hler- gedankens erfolgt der Druckaufbau an der Steuerbei weist die Kupplung allerdings selbst schwere um- kolbenfläche verzögert über eine Bohrung des stelllaufende Teile auf. Diese schwere Konstruktion wird 20 druckseitigen Kolbenteiles des Steuerkolbens,
dabei teilweise dadurch bedingt, daß die Drücke zum Nach einem weiteren Erfindungsgedanken weist die Schließen und Öffnen der Kupplung dem Wandler Steuernut, die im automatischen Steuerventil am Ein- ^ selbst entnommen werden. laß der zum Stellkolben führenden Stelldruckleitung f

Bei einem bekannten Getriebe (deutsche Auslege- angeordnet ist, eine in bezug auf die Steuerkanten

schrift 1136 586), das einerseits über einen Dreh- 25 des Steuerkolbens schräg verlaufende Steuerkante auf.

momentenwandler eine erste Ausgangswelle und über Hierdurch ist eine progressive Stelldrucksteuerung

eine direkte mechanische Verbindung eine zweite möglich.

Ausgangswelle antreibt, ist das an jede der beiden Dabei ist erfindungsgemäß der Stellkolben der Rei-

Ausgangswellen abgegebene Drehmoment wahlweise bungskupplung auf seiner Löseseite vom statischen

aufteilbar, indem z. B. die Schaufeln des Leitkranzes 30 Druck des Wandlers beaufschlagt,

des Wandlers verstellt werden. Dieser Vorgang wird In einer weiteren Ausbildung des Erfindungs-

durch einen Fliehkraftregler automatisiert. gedankens ist die vom Antriebsaggregat abgegebene

Weiterhin ist es möglich, das dem Wandler ent- Leistung in an sich bekannter Weise auf zwei Ab-

nommene Drehmoment dadurch zu varriieren, daß triebseinrichtungen aufgeteilt, wobei die automatische

man die Trennkupplung schlupfen läßt. Man kann so- 35 Steuerung des Stelldruckes für die Reibungskupplung

gar erreichen, daß mit einem einzigen Ventil gleich- selbsttätig diese Aufteilung vornimmt,

zeitig der Kupplungsschlupf wie auch der Druck im Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen

Wandler geregelt wird (USA.-Patentschrift insbesondere darin, daß in aus der USA.-Patentschrift

3 202 018). Der Druck zum Betätigen der Kupplung 2 453 811 bekannter Weise die nach dem Öffnen der

und der Wandlerdruck werden hier nebeneinander 40 Trennkupplung mit dem Abtrieb noch umlaufenden

geregelt. . Massen ein geringes Trägheitsmoment haben. Dabei

Um die nach Öffnen der Trennkupplung mit dem aber wird im Gegensatz zu dieser bekannten Ausfüh-Abtrieb noch umlaufenden Massen möglichst zu ver- rung die Trennkupplung hydraulisch so betätigt, daß ringern, ist es auch bekannt (USA.-Patentschrift sie selbsttätig alle unzulässigen Laständerungen, ins- i 2453 811), eine als Trennkupplung wirkende Lamel- 45 besondere ruckartige Laständerungen auf der Ablen-Reibungskupplung zwischen dem abtriebsseitig triebsseite, von dem Antriebsaggregat fern hält. Der angeordneten Pumpenrad und dem Abtrieb so nahe wirksame Stellkolbendruck der Kupplung bei Normalan der Abtriebsachse anzuordnen, daß nach dem Ent- betrieb ist dabei mit einer eingebauten Druckfeder kuppeln nur noch die Laufräder der hydrodynami- genau einzustellen. Durch die besondere Gestaltung sehen Einheit mit dem Abtrieb mitlaufen. Bei dieser 50 des Steuerventils ist in vorteilhafter Weise dafür gebekannten Anordnung ist eine elektromagnetische Be- sorgt, daß die Trennkupplung weich einsetzt und daß tätigung vorgesehen. Die feuchtigkeitssichere Einfüh- sich auch die Regelvorgänge mit weichen Übergänrung der Anschlußleitungen für den Elektromagneten gen vollziehen. Von großem Vorteil ist insbesondere erfordert einen erhöhten Aufwand. Eine lastabhängige auch die Möglichkeit, die Drehmomentenverzweigung Betätigung der Kupplung ist nicht vorgesehen. 55 auf eine zweite Abtriebseinheit vorzunehmen, da sich

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- hierbei die automatische Lastregelung des Drehsteht darin, ein Getriebe der eingangs aufgeführten momentenwandlers so auswirkt, daß ein entsprechen-Gattung zu schaffen, bei dem die Trennkupplung der Teil des Antriebsmomentes jeweils dem zweiten derartig angeordnet ist und mittels eines einzigen Aggregat zugeführt wird.

Steuerkreislaufes derart steuerbar ist, daß willkürlich 60 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den

der Kupplungsschlupf zur Veränderung der vom Zeichnungen dargestellt.

Wandler übertragenen Leistung eingestellt werden F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch das Getriebe;

kann und daß gefährliche Belastungen des Getriebes Fig. 2 zeigt eine hydraulische Steuerschaltung der

infolge Überlastung der Getriebeausgangswelle durch Trennkupplung;

entsprechende automatische Betätigung der Trenn- 65 Fig. 3 ist ein hydraulisches Gesamtschema,

kupplung vermieden ist. Das Getriebe besteht aus dem Antrieb A, der mit

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in be- dem umlaufenden Gehäuse 20 des Drehmomen-

kannter Weise die Reibungskupplung zwischen dem tenwandlers verbunden ist, dem Turbinenrad B und

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dem Pumpenrad B-I. Das Pumpenrad B-I kann über und gegen den Ring 50, der sich gegen eine Schulter die Trennkupplung C mit dem umlaufenden Gehäuse der Antriebsnabe 41 abstützt.

des Drehmomentenwandlers und dadurch mit dem Der Weg der Druckflüssigkeit zur Betätigung der

Antriebsaggregat verbunden werden. Integraler Be- Kupplung entlang den bei 47 beginnenden Pfeilen standteil des Getriebes ist die hydraulische Steue- 5 v/ird dadurch vervollständigt, daß mit einer Schraube rung D der Trennkupplung und des Wandlers. 51 eine Nabe 52 mit den mit dem Antrieb verbunde-

Das Drehmoment des Antriebsaggregates wird dem nen Teilen, Gehäuseteil 20 b und Nabe 41, fest ver-Getriebe,über das Zahnrad 15 übertragen. Dieses ist bunden ist, wobei der Gehäuseteil 20 b Bohrungen 53 mit der Nabe 16 des umlaufenden Gehäuses des Pum- trägt, die in die Kammer 43 führen. Dabei bleibt zwipenrades des Wandlers fest verbunden. Ein Kugel- io sehen den Naben 52 und 41 ein Spalt 54, der mit lager 17, das in die Bohrung 18 α der Vorderwand einer Ringnut der Nabe 38 in Verbindung steht. 18 des festen Getriebegehäuses 19 eingesetzt ist, bil- Die Nabe 52 trägt gleichzeitig einen Zahnkranz 55.

det das vordere Lager des umlaufenden Gehäuses 20 Er treibt das Zahnrad 56 an, das ein weiteres Hilfsdes Pumpenteiles des Wandlers. Der hintere Teil 20 b getriebe 57 antreibt. Dieses Getriebe — ein mechadieses Gehäuses ist auf der Wellenanordnung 21 im 15 nisches oder ein Flüssigkeitsgetriebe — kann zum Kugellager 22 gelagert, das in der Hinterwand des Antrieb eines weiteren Gerätes benutzt werden, festen Gehäuses 19 angebracht ist. Der mechanische Teil des Getriebes wirkt so, daß

Das Turbinenrad 23 und der Leitschaufelkranz 24 das Gehäuse 2© und das Hilfsaggregat 57 von dem vervollständigen den Drehmomentenwandler zu der Antriebsaggregat dauernd in Umlauf gehalten werüblichen toroidförmigen Kammer 25. Die Wellen- 20 den. Erst wenn die Kupplung betätigt wird, beginnt anordnung 21 besteht aus der Antriebswelle 26. Auf das Pumpenrad B-I mitzulaufen. Sobald also aus- ^ ihr vorderes Ende ist die Nabe 27 des Turbinen- gekuppelt ist, belastet das Trägheitsmoment des um- ψ rades 23 aufgekeilt. Eine Eindrehung 27 α dieser laufenden Gehäuses und des schweren Teiles der Nabe trägt das Kugellager 28, auf dem sie in der Kupplung, nämlich der Betätigungskammer, mit den Nabe 16 des umlaufenden Gehäuses 2® läuft. Mit der 25 Lamellen, die Antriebsseite nicht mehr. Diese wird Antriebswelle 26 ist eine Kupplung 29, im vorliegen- mit dem verhältnismäßig leichten Pumpenrad also den Fall eine Klauenkupplung, verbunden. ohne schweres Bremsen entsprechend schnell ihre

Mit dem festen Gehäuse 19 fest verbunden ist eine Drehzahl vermindern.

Hohlwelle 30, welche die Wellenanordnung 21 ein- Zur hydraulischen Steuerung dieses Getriebes dient

schließt. Auf dieser Hohlwelle läuft die Nabe 31 des 30 die in F i g. 2 und 3 schematisch gezeichnete Steuer-Pumpenrades B-I auf zwei Kugellagern 32. Der hin- schaltung. Da sie die einzelnen Getriebeteile nicht nur tere Teil 2© b des umlaufenden Gehäuseteiles des einzeln in Tätigkeit treten läßt, sondern auch in ihrer Wandlers trägt bei 33 eine Eindrehung. Wirkung sich gegenseitig automatisch beeinflussen

Der Leitschaufelkranz 24 hat eine Nabe 34, die läßt, ist diese Steuerschaltung ein integraler Bestandsich mit einem Axialkugellager 35 gegen die Nabe 35 teil des Getriebes.

27 des Turbinenrades und mit einem Axialkugellager Aus einer Wanne 65 fördert eine Pumpe 60, die

36 gegen die Nabe 31 des Pumpenrades abstützt. beispielsweise eine Zahnradpumpe sein kann, in die

Um die Ringnut 33 bilden zu können, ist das um- Druckleitung 66. Diese führt zur Regulierventilanordlaufende Gehäuse 20 mit einer Abstufung 37 ver- nung 92, die beispielsweise in bekannter Weise aus sehen. Diese läuft im inneren Teil mit einer Ein- 40 einer Regelventilkaskade bestehen kann. Sie dient zur drehung abgedichtet auf einer Schulter der Hohlwelle wahlweisen Einstellung von Druckstufen für den 30. Die Eindrehung 33 bildet bei 39 die zylindrische Wandler einerseits, für die Trennkupplung anderer-Wand einer Ringkammer, deren Boden durch den seits. Der Rückfluß zur Wanne erfolgt über Leitung } Boden der Eindrehung 40 gebildet wird. Ein Teil 94. Über Leitung 93 wird Hydraulikflüssigkeit mit einer über Gehäuse 2© mit dem Antrieb verbundenen 45 einem bestimmten Druck zum Wandler 35 geleitet. Nabe 41 bildet die andere zylindrische Wandung 42 Nachdem sie dort ihre Arbeit geleistet hat, fließt sie der Ringkammer 43. In ihr gleitet abgedichtet der über einen Kühler 91 zur Wanne 65 zurück. Ringkolben 44. Die ganze Anordnung liegt zentral Ein zweiter Flüssigkeitsstrom mit einem anderen,

zur Achse 45 des gesamten Getriebes. in der Regulierventilanordnung 92 eingestellten

Mit der Nabe 31 des Pumpenrades verbunden ist 50 Druck fließt über Leitung 92 zum handbetätigten die äußere Kupplungsschale 46. Sie ist so ausgebildet, Abflußdrosselventil 61. Dieses trägt einen Schieber daß sie gegenüber dem umlaufenden Gehäuseteil 20 81 mit zwei Stegen 83 und 94. In der gezeichneten einen Ringspalt frei läßt, durch den hindurch die im Stellung ist die an die Druckleitung angeschlossene Wandler befindliche Druckflüssigkeit zu der Kupp- Ringnut §© mit der Ringnut 85 verbunden, so daß die lung Zutritt hat. Diese hat das Bestreben, den Ring- 55 Leitung 62 unter vollen Druck gesetzt v/ird. Beim kolben 44 nach rechts zu drücken. Außerdem Verschieben des Schiebers nach links wird schrittschmiert und kühlt sie das Innere der Ringkammer weise der Flüssigkeitsstrom von der Druckleitung 62 43. Entlang den bei 47 beginnenden Pfeilen kann der in die an die Ringnut 83 angeschlossene Rückfluß-Ringkolben 44 von der rechten Seite mit Druck- leitung zur Wanne 65 abgelenkt und dadurch der flüssigkeit beaufschlagt werden, die ihn nach links zu 60 Druck in der Druckleitung 62 stufenlos vermindert, drücken versucht. Die Druckleitung 62 führt zum automatischen

Mit der äußeren Kupplungsschale 46 sind in be- Steuerventil 63, 72. Dieses trägt einen Schieber mit kannter Weise bei 48 α axial verschiebbar, aber in drei Stegen 69, 70 und 71. Eine Schraubenfeder 77, Umfangsrichtung fest verbunden, die Kupplungs- die sich an den Steuerkolbenflächen 77 α und 77 b lamellen 48. In gleicher Weise bei 49 α axial ver- 65 gegen die Ventilwandung einerseits, gegen den Schieschiebbar sind auf der Antriebsnabe 41 die Gegen- ber andererseits, abstützt, versucht den Schieber nach lamellen 49 angeordnet. Der Druck des Kolbens 44 rechts zu drücken, preßt die Kupplungslamellen 48 und 49 zusammen Der in der Leitung 62 entstehende Druck wird

ORfGIWAL INSPECTED

über die Ringnut 72 α in das Ventilinnere gebracht. Die Flüssigkeit strömt durch Nuten 78 des Steges 70 in die Kammer 76 am Ende des Zylinders. Die Kolbenfläche 70 b ist größer als die Gegenfläche auf der anderen Seite des Steges 70, daher wird bei gleichem Flüssigkeitsdruck auf beiden Seiten eine Kraft ausgeübt, die den Schieber gegen den Druck der Feder 77 nach links schiebt. Dabei sind die Nuten 78 so bemessen, daß der Vorgang sich mit einer gewissen Verzögerung vollzieht.

Mit der Bewegung des Steges 70 nach links wird die direkte Verbindung zum Druckrohr 62 abgesperrt. Es verbleibt eine gedrosselte Verbindung über die Nuten 78 dieses Steges. Der Raum zwischen Steg 70 und Steg 69 stellt aber über Ringnut 73 α die Verbindung zur Leitung 96 dar. Über diese Leitung wird in der Ringkammer 43 der Kupplungskolben 44 betätigt. Wird also das von Hand betätigte Abflußdrosselventil 61 geschaltet, so folgt der Steuerkolben zunächst ohne Verzögerung der Stellung des Handventils. Dann setzt aber allmählich die Verzögerung ein, womit die Kupplung beginnt, dem Handventil nur noch träge zu folgen.

In diesem Augenblick steht aber auch der Wandler 25 unter Druck. Eine Abzweigleitung 79 überträgt diesen Druck auf die linke federbelastete Seite des Schiebers des automatischen Steuerventils 63. Die Ringnut 73 α hat eine schräge Steuerkante 73 b. Die Rückwirkung des Kolbens drosselt daher allmählich den auf den Kolben 43 ausgeübten Druck, so daß die Kupplung anfängt, zu rutschen, wenn im Wandler ein zu hoher Druck entsteht. Wenn insbesondere das dem Wandler entnommene Drehmoment schlagartig steigt, beispielsweise weil ein durch ihn angetriebenes Fahrzeug gegen ein plötzliches Hindernis stößt, so wird über das Ventil 63 automatisch die Kupplung geöffnet, so daß auf das Antriebsaggregat keine schädliche Wirkung ausgeübt wird.

Die Regelmöglichkeit der Kupplung durch das Handventil 61 hat den Vorteil, daß bei Benutzung des direkt mit dem Antrieb verbundenen Hilfsgetriebes 57 das auf dieses ausgeübte Teildrehmoment nach Wunsch dadurch gesteigert werden kann, daß das dem Drehmomentwandler entnommene Drehmoment auf den Hauptabtrieb verringert wird. Ist das Getriebe 57 beispielsweise eine Hydraulikpumpe, mit der die Erdschaufel eines Traktors betätigt wird, dessen Antrieb an den Drehmomentwandler angekuppelt ist, so kann das beim Anheben der gefüllten Schaufel notwendige vergrößerte Drehmoment auf diese Weise aus dem Getriebe gewonnen werden.

Bei der Betätigung der Trennkupplung wird die Ringfläche des Ringkolbens 43 beaufschlagt. Sie ist größer als die Ringfläche, die dauernd unter dem Druck der Hydraunkflüssigkeit im Wandler steht. Der hier ausgeübte Gegendruck hat also nur eine geringe Auswirkung auf den Einkupplungsvorgang. Vielmehr hängt dieser nahezu ausschließlich von dem äußeren Hydraulikkreis ab. Der Druck aus dem Wandler reicht aber aus, die Kupplung zu lösen, wenn die Leitung 96 drucklos gemacht wird. Rückzugfedern oder sonstige Vorrichtungen zum Lösen der Kupplung sind daher nicht notwendig.

Andererseits bewirkt die Tatsache, daß die Kupplungslamellen dauernd von der Flüssigkeit im Wandler umspült werden, daß diese in optimaler Weise geschmiert und gekühlt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydrodynamischer Drehmomentenwandler mit einer dem Wandler vorgeschalteten, von einem Stellkolben betätigten Lamellen-Reibungskupplung, deren Stelldruck mittels eines in der Stelldruckleitung angeordneten Abflußdrosselventils einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Reibungskupplung (C) zwischen dem den Wandler umgebenden Umlaufgehäuse (20) und dem abtriebsseitig angeordneten Pumpenrad (B-I) nahe der Drehachse angeordnet ist, so daß bei geöffneter Kupplung die Getriebeteile mit großem Trägheitsmoment von der Getriebeausgangswelle abgetrennt sind, wobei in der Stelldruckleitung (96) zum Drosseln des Stelldrucks zwischen dem einstellbaren Abflußdrosselventil (61) und dem Stellkolben (44) der Reibungskupplung ein automatisches Steuerventil (63, 72) mit einem Steuerkolben (68) vorgesehen ist, dessen Lage bestimmt ist vom Gleichgewicht zwischen einer dem Kupplungsstelldruck proportionalen, an der einen Steuerkolbenfläche (70 b) wirkenden Kraft und einer dem statischen Wandlerdruck proportionalen, an der Gegensteuerkolbenfläche (71 a) wirkenden Kraft, die von der Kraft einer Feder (77) unterstützt wird.

2. Hydrodynamischer Drehmomentenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau an der Steuerkolbenfläche (70 b) verzögert über eine Bohrung (78) des Kolbenteiles (70) des Steuerkolbens (68) erfolgt.

3. Hydrodynamischer Drehmomentenwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernut (73 d), die im automatischen Steuerventil (63) am Einlaß der zum Stellkolben führenden Stelldruckleitung (96) angeordnet ist, eine i in bezug auf die Steuerkanten des Steuerkolbens " (68) schräg verlaufende Steuerkante (73 b) aufweist.

4. Hydrodynamischer Drehmomentenwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (44) der Reibungskupplung auf seiner Löseseite vom statischen Druck des Wandlers: beaufschlagt ist.

5. Hydrodynamischer Drehmomentenwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Antriebsaggregat abgegebene Leistung in an sich bekannter Weise auf zwei Abtriebseinrichtungen (26 bzw. 57) aufgeteilt wird, wobei die automatische Steuerung des Stelldruckes für die Reibungskupplung selbsttätig diese Aufteilung vornimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen