DE1650875C - Hydrodynamisch mechanisches Verbundge triebe - Google Patents

Description

ventil (58) absenkbar ist, einem fliehkraftbetätigten Ventil automatisch

c) die den Anpreßdruck einstellenden Auslaß- gesteuert wird, das im Ausgangsteil der Schei-

steuerventile 80, 81 bzw. 95 bis 99) der benkupplung angeordnet ist;

35 geschaltete Druckregulierventil absenkbar ist;

„ _ . , , _A ,,jj , c) die den Anpreßdruck einstellenden Auslaß-

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- steuerventile der Reibungskupplung und der

zeichnet, daß das Druckregulierventil (58) über Schaltkupplungen von Solenoiden betätigbar

einen Differentialdruckregler (68) an den Servo- _smd

kreislauf (59) angeschlossen ist und einen Dros- 40
selkolben (73) aufweist, dessen Drosseleinstellung

durch die getrennt von den Solenoiden betätig- Es ist bereits bekannt, den Schlupf einer Scheibenbaren Ablaßsteuerventile (80, 81) veränderbar kupplung zur Einstellung einer Ausgangsdrehzahl und dessen Verstellgeschwindigkeit von einem automatisch mittels eines fliehkraftbetätigten Ventils Stufen regelventil (76) bestimmt ist. 45 zu steuern, das im Ausgangsteil der Kupplung ange

ordnet ist (USA.-Patentschrift 2 297 480).

Weiterhin ist es bei einer elektromagnetischen, einem Wandler vorgeschalteten Schlupfkupplung be-

· kannt, den Schlupf derart zu steuern, daß die Wand-

50 lerausgangsdrehzahl konstant bleibt (USA.-Patentschrift 2836271).

Es ist auch allgemein bekannt, den Anpreßdruck

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodyna- einer Reibungskupplung mittels Druckregulierventimisch-mechanisches Verbundgetriebe, dessen aus len zu steuern. Es ist auch weiterhin bekannt, Steuereiner Gasturbine bestehende, mit konstanter Dreh- 55 ventile zum Einleiten eines Schaltvorganges bei zahl umlaufende Kraftmaschine über ein vorgeschal- Wechselgetrieben mittels Solenoiden zu betätiger tetes Getriebe und eine hydraulisch betätigte Schei- (USA.-Patentschrift 2 773 572).
benkupplung mit einstellbarem Schlupf, das Pumpen- Durch die Erfindung wird sichergestellt, daß die

rad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers Drehzahl der Gasturbine nicht unter einen vor treibt, dessen Turbinenwelle mit einem nachgeschal- 60 bestimmten Wert fällt, und es wird bei Aufrecht teten Zahnradwechselgetriebe verbunden ist, das erhaltung der unveränderten Turbinendrehzahl be mehrere hydraulisch zu betätigende Schaltkupplun- einem Gangwechsel im nachgeschalteten Getriebe eii gen aufweist, deren Auslaßsteuerventile ebenso wie stoßfreies Umschalten ermöglicht. Beförderte Lastei die der Scheibenkupplung und der Drehmoment- werden dadurch vor Beschädigungen bewahrt, um wandler vom gleichen Servokreislauf gespeist sind. 65 durch Vermeidung von ruckweisen Geschwindigkeits Bei solchen bekannten Getrieben (USA.-Patent- änderungen beim Gangwechsel werden in Schienen schrift 3 202 018) mit aus einer Gasturbine be- fahrzeugen die Fahrgäste keinen Stoßen ausgesetzt,
stehenden Kraftmaschine muß verhindert werden, In vorteilhafter Weiterbildung ist das Druckregu

lierventil über einen Differentialdruckreglei an den welle 24 des nachgeschalteten Wechselgetriebes GB

Serpkreislauf angeschlossen und ist rc;t einem Dros- verbunden.

sellolben versehen, dessen Drosseleinstellung durch Dieses durch Doppelkupplungen C und Cl bei

di? getrennt von den Solenoiden betätigbaren Ab- Vorwärts- und Rückwärtsgang schaltbare Getriebe

!^steuerventile veränderbar und dessen Versteil- 5 enthält zwei Vorwärts- und zwei Rikkwärtsgang-

gßchwindigkeit von einem Stufenregelventil be- schaltstufen. Die Kupplung C weist zwei einzeln be-

simmtist. tätigbare, nach entgegengesetzten Seiten wirkende

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltkupplungen 34, 35, die Kupplung Cl entspre-

£rfindung näher erläutert. Hierin ist chende Schaltkupplungen 36, 37 auf. Jede dieser

F i g. 1 ein Längsschnitt durch das Verbund- io Schaltkupplungen ist mit einem Zahnrad 38, 39, 40

getriebe, bzw. 41 verbunden. Auf der mit der Lastseite ver-

F i g. 2 ein Schaltschema der Getriebeteile, bundeaen Getriebeausgangswelle 42 sind zwei Zahn-

F i g. 3 ein elektrisches Schaltschema zur Steue- räder 43 und 44 fest angeordnet. Ein auf der Ge-

rung der Solenoide, triebeeingangswelle 24 sitzendes Zahnrad 27 steht

Fig. 4 ein in größerem Maßstab gehaltener Quer- 15 einerseits mit einem Zahnrad 30, andererseits über

schnitt durch das fliehkraftbetätigte Ventil, ein Zwischenrad 28 mit einem Zahnrad 29 ständig

Fig. 5 ein zu Fig. 4 rechtwinkliger Querschnitt im Eingriff. Die Zahnräder30 bzw. 29 sind auf WeI-

längs der Linie 5-5 in Fig. 4. len 33 bzw. 32 angeordnet. Auf der Welle 33 sind

Das hydrodynamsch-mechanische Verbundgetriebe ferner, verbunden durch die Kupplung C die erumfaßt, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, eine Gas- 20 wähnten Zahnräder 38 und 39, auf der Welle 32, turbine GT als Kraftmaschine, deren Ausgangs- verbunden durch die Kupplung C1, die Zahnräder welle 2 mit einem Getriebe 1 mit anschließendem 40 und 41 angeordnet. Die Zahnräder 38, 40 sind in j Untersetzungsgetriebe^/? gekuppelt ist. Deren Aus- ständigem Eingriff mit dem Zahnrad 43, die Zahn- j gangswelle 3 treibt über eine hydraulisch betätigte räder 39, 41 mit dem Zahnrad 44. Durch Betätigung j Scheibenkupplung MC mit einstellbarem Schlupf das 25 der Schaltkupplungen C bzw. C1 lassen sich somit ·] Pumpenrad eines hydrodynamischen Drehmoment· jeweils zwei Schaltstufen im Vorwärtsgang und im Wandlers TC an, dessen Turbinenwelle 14 mit einem Rückwärtsgang einschalten. Die Schaltkupplungen nachgeschalteten Zahnradwechselgetriebe GB ver 34, 35, 36, 37 stehen hydraulisch über nicht veranbunden ist, welches zwei Schaltstufen für Vorwärts- schaulichte Durchflußkanäle in den Achsen 32, 33 gang und für Rückwärtsgang und für die Richtungs- 30 mit Kanälen 46, 47, 48 bzw. 49 in Verbindung,
umkehr Doppelkupplungen C und Cl enthält. Die Der Flüssigkeitskreislauf ist in Fig. 2 dargestellt. Ausgangsdrehzahl der Gasturbine soll bei voller Be- Die Pumpe P saugt über Leitungen 50, 51 Flüssiglastung nicht unter 40 000 U/min abfallen, da keit aus einem im Boden des Wechselgetriebes GB andernfalls Beschädigungen auftreten. Diese hohe befindlichen Sammelbehälter S und fördert sie über Drehzahl wird im Untersetzungsgetriebe SR auf etwa 35 Filter 52 und einen Kühler 53 zu einem Verteil-2500 U/min herabgesetzt. ventil 54, das einen stets offenen Durchflußkanal 55

Die Reibungskupplung MC besteht aus ineinander- aufweist. An dieses Ventil 54 schließt einerseits eine greifenden Reibscheiben 5, die teils in einem sie um- Leitung 56 an, die sich in der zum Drehmomentgebenden Gehäuse 4 angeordnet, teils mit dem Aus- wandler TC führenden Leitung 20 fortsetzt, und gangsteil 6 verbunden sind. Gegen die Reibscheiben 4° andererseits ein Servokreislauf 59, der zu einem liegt verschiebbar eine ringförmige Druckplatte 8 an, Druckregulierventil 58 führt und die mit einer Leidie eine mit einem Druckflüssigkeitskreislauf in Ver- tung 60 verbunden ist, die zu einem Hauptregulierbindung stehende Druckkammer veränderlichen Vo- ventil 62 führt.

lumens 7 begrenzt. Die Druckflüssigkeit wird von Das Druckregulierventil 58, durch welches der einer Pumpe P gefördert, die über ein Zahnrad- 45 Steuerdruck für die Reibungskupplung MC absenk- , getriebe 9 a, 9 b von einem mit dem Kupplungs- bar ist, ist dem fliehkraftbetätigten Ventil 10 vorgegehäuse 4 verbundenen Zahnrad 9 angetrieben wird. schaltet und ist mit diesem über eine Leitung 63 und Im Ausgangsteil 6 der Scheibenkupplung ist ein flieh- über eine im Ausgangsteil 6 vorgesehene Anschlußkraftbetätigtes Ventil 10 angeordnet, das den Schlupf leitung 66 verbunden. Es enthält einen Differentialder Reibungskupplung MC zwecks Konstanthaltung 50 druckregler 68 mit einem durch eine Feder 71 vorder Wandlereingangsdrehzahl bei konstantem Steuer- gespannten Stellkolben 70, der die vom Servokreisdruck zusätzlich automatisch steuert. lauf 59 zuströmende Flüssigkeit entsprechend seiner

Der Drehmomentwandler TC besteht aus einem Stellung über einen Kanal 69 an einen eine Einmit dem Ausgangsteil 6 verbundenen Gehäuse 11, in drehung 72 aufweisenden, gleichfalls durch eine in dem ein Pumpenrad 12 und ein Turbinenrad 13 an- 55 einer Kammer 78 angeordnete Feder 74 vorgespanngeordnet sind. Mit dem Turbinenrad ist über Keil- ten Drosselkolben 73 weiterleitet, dessen Verstellnuten 14 a die in Wälzlagern 16, 17 abgestützte geschwindigkeit von einem Stufenregelventil 76 be-Wandlerausgangswelle 14 verbunden. Das Lager 17 stimmt ist.

ist in einem den Wandler TC und die Reibungskupp- Wenn der Drosselkolben 73 entgegen dem Druck

lung MC umschließenden Gehäuse F angeordnet. 60 der Feder 74 (in der Darstellung der Fig. 2) nach

Das zum Wandler gehörende Leitrad 18 ist über rechts gedrückt wird, steigt der Druck in der Rei-

eine Einwegkupplung 19a auf einer Nabe 19 ange- bungskupplung MC stufenweise an. Das Stufenregel-

ordnet. Ein im Wandlergehäuse 11 vorgesehener ventil 76 weist eine Drosselöffnung 77 auf, welche

Kanal 20 dient für den Zulauf der Druckflüssigkeit ein schnelles Einströmen der Flüssigkeit aus der

zum Wandler. Der Abfluß der Druckflüssigkeit er- 65 Kammer 78 in eine Kammer 79 des Stufenregel-

folgt über einen Kanal 21 und über ein dort ange- ventils 76 verhindert. Zur Steuerung des Drossel-

ordnetes Druckregelventil 22. Die Wandlerausgangs- kolbens 73 und damit des Anpreßdruckes der Rei-

welle 14 ist über eine Kupplung 23 mit der Eingangs- bungskupplung sind Auslaßsteuerventile 80 und 81

vorgesehen, die je eine öffnung 80 a bzw. 81a auf- einer Feder 95 d bewirkter Verschiebung des Kolweisen, die mit einer zum Sammelbehälter führen- bens nach links der Zufluß zur Kupplung 34 freiden Leitung in Verbindung stehen und die von gegeben wird. Außerdem ist ein auf die Druck-Solenoiden betätigt werden. Bei Erregung des das anstiegsgeschwindigkeit ansprechendes, gleichfalls Ventil 80 betätigenden Solenoids wird die öffnung 5 durch ein Solenoid 99 α betätigbares Ventil 99 vor-80 a geschlossen, wodurch sich eine vor dem Drossel- gesehen, das über eine Leitung 99 b auf einen im kolben 73 liegende Kammer 84 mit Druckflüssigkeit Hauptregulierventil 62 angeordneten Kolben 99c anfüllt und den Kolben nach rechts verschiebt. Als und über diesen auf einen Schieber 62 ο in diesem Folge hiervon kann durch den Kanal 69 mehr Flüs- Ventil einwirkt.

sigkeit zur Reibungskupplung strömen und diese io Die Pumpenförderleitung weist eine Abzweigung

einrücken, in gleicher Weise wirkt das Auslaßsteuer- auf, in der ein Umgehungsventil 100 angeordnet ist,

ventil 81. Wird dessen Solenoid erregt, schließt die über welches zur Verminderung der hydraulischen

öffnung 81 α, bewirkt dadurch einen Druckanstieg Punipenleistung und zur Erleichterung des Starts der

in der Kammer 84, verlagert den Drosselkolben 73 Gasturbine Druckflüssigkeit zum Sammelbehälter ab-

nach rechts, so daß auch in diesem Fall die Rei- 15 fließen kann. Ein dem Hauptregulierventil 62 nach-

bungskupplung durch die zuströmende Druckflüssig- geschaltetes, bekanntes Schmieröl-Regulierventil 102

keil eingerückt wird. Die Öffnungen 80 und 81 α versorgt über nicht dargestellte Leitungen andere

haben unterschiedliche Weiten, um verschieden hohe Teile der Anlage mit Schmieröl.

Druckanstiege in der Kammer 84 zu bewirken. Ein Die Solenoide werden erregt, wenn ein nicht dar-

dritter Druckanstieg läßt sich dadurch erzielen, daß 20 gestellter Regelschalter eine der beiden Vorwärts-

beide Solenoide erregt und dadurch beide Auslaß- oder Rückwärtsgangschaltstufen auswählt. Dadurch

steuerventile betätigt werden. Ein noch weiterhin werden Kupplungssolenoide 95 a, 96 a, 97 a und 98 a

vorgesehenes Auslaßsteuerventil 85 öffnet bei Über- unter Spannung gesetzt und die Reibplattenpakete

lastung und läßt Druckflüssigkeit in den Sammel- unter niedrigem Druck voll eingeschaltet, behälter abfließen. 25 Wenn die Scheibenkupplung MC, der Dreh-

Das Druckregulierventil 58 weist noch ein mit momentwandler TC und die Auslaßventile der zum

Fliehgewichten 87 versehenes Ventil 86 auf, das auf Schalten des Wechselgetriebes vorgesehenen Doppel-

die Geschwindigkeit der Reibungskupplung anspringt. kupplungen C, Cl in den gleichen Servostromkreis

Bei normaler Geschwindigkeit halten die Flieh- eingeschlossen sind, würden Schaltstöße beim Schalgewichte 87 das Ventil geschlossen und halten da- 30 ten des Wechselgetriebes auftreten. Dadurch, daß die

durch den Druck in der Kammer aufrecht. Sinkt Auslaßventile durch Solenoide gesteuert werden,

jedoch die Drehzahl ab, bewegen sich die Flieh- kann dieser Schaltvorgang stoßfrei durchgeführt

gewichte nach innen, wonach das Ventil unter dem werden. Ein solches stoßloses Umschalten der me-

Druck einer Feder 88 öffnet und Flüssigkeit durch chanischen Gänge ist nur durch eine spezielle Folge

eine Öffnung 86 a zur Auslaßöffnung 89 und von 35 von bestimmten Steuerdruckänderungen an der

dort zum Sammelbehälter abfließen kann. Reibungskupplung MC und den beim Umschalten

Das den Schlupf der Reibungskupplung MC zu- betätigten Schaltkupplungen C, Cl möglich,

sätzlich steuernde Ventil 10, das an das Druckregu- Ein Schaltvorgang geht demnach in folgender

lierventil 58 angeschlossen ist, enthält einen Kolben Weise vor sich:

90, der durch Fliehkraft nach außen bewegt werden 40

kann. Übersteigt die Geschwindigkeit der Kupplung 1. Die Rutschkupplung AiC wird ausgeschaltet; einen vorbestimmten Wert, wird eine öffnung 91 der Steuerdruck in der Leitung 63 wird durch verschlossen und dadurch der Druckflüssigkeit der Betätigung der Auslaßventile 80 bzw. 81 auf Zulauf zur Druckkammer 7 versperrt. Der Anpreß- NuJl oder auf einen geringen Wert abgesenkt; druck auf die Reibscheiben der Kupplung wird da- 45 2. die Schaltkupplung für große Ausgangsdrehzahl durch vermindert und die Drehzahl des Ausgangs- WJ_nJ _mj_t geringem Anpreßdruck eingeschaltet teils 6 herabgesetzt. Wird dem Ventil durch das _un(j _{nacn emer} bestimmten Verzögerung mit Druckregulierventil 58 genügend Flüssigkeit züge- vollem Anpreßdruck belastet · führt wird der Ventilkolben entgegen der Kraft einer 3 _hierau{ ^ _{dje Rutschku} , _MC ^_edef auf ihn wirkenden Feder 92 zuruckgedruckt, dadurch 50 _vo]1 eingeschaltet die Öffnung freigegeben und die Reibscheiben der
Kupplung MC unter zusätzlichem Anpreßdruck gesetzt. Die Kraft der Feder 92 ist ausreichend groß, Während der Betätigung der Schaltkupplung für um die öffnung 91 beim Leerlauf der Kupplung ge- große Ausgangsdrehzahl wird die bisher eingeschalschlossen zu halten. Das durch das Druckregulier- 55 tete Schaltkupplung für niedrige Ausgangsdrehzahl ventil 58 fliehkraftbetätigte Ventil 10 sorgt also da- ausgerückt Die Reibungskupplung AfC wird erst für, daß die Reibungskupplung MC eine stets gleich- dann wieder in Tätigkeit gesetzt, wenn die Schaltbleibende Ausgangsgeschwindigkeit hat. kupplung des gewählten Ganges voll eingeschaltet ist. An das über die Leitung 60 mit dem Verteiler- Bei dieser Umschaltung findet somit der Gangventil 54 verbundene Hauptregulierventil 62 schließt 60 wechsel im mechanischen Stufengetriebe grundsatzeine Leitung 94 an, die zu vier einander gleichen, lieh in einem Betriebszustand statt, in dem die Gasdurch Solenoide betätigbaren Auslaßsteuerventflen turbinenwelle vom Wandlereingang getrennt ist. 95. 96, 97, 98 führt, die den Schaltkupplungen 34, Hierdurch ist es beim Umschalten des Wechsel-35, 36 und 37 zugeordnet sind. Wie das im Längs- getriebes möglich, die Eingangswelle 14 des Wechschnitt wiedergegebene Ventil 95 zeigt, weist dessen 65 sclgetriebes, die mit der Turbinenwelle identisch ist, Kolben 95 h zwischen seinen Stirnseiten eine ring- und somit auch die Pumpcnwelle 6 der durch das förmigc Umdrehung 95 r auf, über welche bei Erre- Umschalten der Übersetzung geänderten Drehzahl gung des Solenoids 95 α und dadurch gegen die Kraft anzupassen. Die Getricbeausgangswclle 42 behält

während des Schaltvorganges ihre Drehzahl im wesentlichen unverändert bei.

Die Pumpenwelle 6 muß während des Schaltvorganges ihre Drehzahl zwangläufig ändern. Nach Einschalten des Betriebssteuerdruckes wird sich ihre Drehzahl jedoch auf Grund des Fliehkraftventils 10 wieder der vorgeschriebenen Drehzahl anpassen. Während dieser Anpassung wird die Getriebeausgangswelle nach dem zuvor erwähnten Gangwechsel auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1 2 daß bei variabler Getriebeausganpwellendrehzahl Patentansprüche: die Drehzahl der Getriebeeingangswelle unter eine Mindestdrehzahl sinkt. Da Turbinen sehr schnell

1. Hydrodynamisch-mechanisches Verbund- umlaufen, muß die Drehzahl im nachgeschalteten getriebe, dessen aus einer Gasturbine bestehende, 5 Getriebe herabgesetzt werden. Ist zu diesem Zweck mit konstanter Drehzahl umlaufende Kraft- die Turbine unmittelbar mit einem Drehmomentmaschine über ein vorgeschaltetes Getriebe und wandler verbunden, so treten nicht nur große Vereine hydraulisch betätigte Scheibenkupplung mit luste durch Kavitation, durch Leckage und durch einstellbarem Schlupf das Pumpenrad eines hohe Temperaturen, sondern vor alleni höchst unerhydrodynamischen Drehmomentwandlers treibt, io wünschte Stöße bei einem Gangwechsel auf. Sind dessen Turbinenwelle mit einem nachgeschalteten Kräne oder Aufzüge mit solchen Verbundgetrieben Zahnradwechselgetriebe verbunden ist, das meh- versehen, können solche Stöße zu Beschädigungen rere hydraulisch zu betätigende Schaltkupplungen der beförderten Last führen; beim Einbau in Schieaufweist, deren Auslaßsteuerventile ebenso wie nenfahrzeugen wirken sich die beim Gangwechsel die der Scheibenkupplung und der Drehmoment- 15 ausgelösten Stöße in ruckweisen Geschwindigkeitswandler vom gleichen Servokreislauf gespeist änderungen aus, die von den Fahrgästen als höchst sind, dadurchgekennzeichnet, daß unangenehm empfunden werden.

Es wird daher angestrebt, dieses bekannte, ein-

a) der Schlupf der Reibungskupplung (MC) g^an8^s beschriebene Getriebe derart auszugestalten, zwecks Konstanthaltung der Wandlerein- ^{20 daß bei emem} Gangwechsel im nachgeschalteten gangsdrehzahl bei konstantem Steuerdruck Wechselgetriebe ein stoßloses Umschalten möglich zusätzlich von einem fliehkraftbetätigten ^ist> ^{wobei die} Turbinendrehzahl grundsätzlich unver-Ventil (10) automatisch gesteuert wird, das ^ändert aufrechterhalten werden kann,
im Ausgangsteil (6) der Scheibenkupplung ^Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

angeordnet ist; »5 gelöst, daß