DE1780586C3

DE1780586C3 - Hydrodynamisch-mechanisches Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Ausscheidung aus: 1480002

Info

Publication number: DE1780586C3
Application number: DE19641780586
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Srm Hydromekanik Stockholm AB
Current assignee: Srm Hydromekanik Stockholm AB
Priority date: 1964-07-09
Filing date: 1964-07-09
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE1780586B2; DE1780586A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisch-mechanisches W. ehscigetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Ein^angswelle des Wechselgetriebes angetriebenen Speisepumpe mit unabhängig von der Drehzahl regelbarem Fördervolumen zur Aufrechterhaltung des benötigten Flüssigkeitsdruckes in der Arbeitskammer des hydrodynamischen Wandlers und zur Versorgung von Schaltservos des mechanischen Wechselgetriebes mit Druckflüssigkeit.

Derartige Getriebe haben einen sehr großen Geschwindigkeits- und Drehzahlbeieich zu bewältigen, während gleichzeitig, besonders bei Personenkraftwagen und anderen leichten Fahrzeugen, der durchschnittliche Belastungsfaktor verhältnismäßig niedrig ist. Unter diesen Umständen wächst die Bedeutung bestimmter Verlustquellen, nämlich der geschwindigkeitsabhängigen Verluste, zu denen auch der Leistungsverbrauch der Speisepumpe zählt. Hinsichtlich dieser besteht das Problem, daß das Föruervolumen und der Druck einer von einer Getriebewelle angetriebenen Speisepumpe normalerweise von der Drehzahl abhängig ist. Die Kapazität der Pumpe muß deshalb ausreichend groß auch für den Anfahrbereich und den Betrieb mit niedriger Drehzahl bemessen werden, fördert dann aber bei hoher Drehzahl zu viel, so daß Verluste entstehen. Es ist zur Behebung dieses Mangels bekannt, eine Speisepumpe mit unabhängig von der Drehzahl regelbarem Fördervolumen zu verwenden (deutsche Auslegeschrift 1 149 622).

Das Problem, die Verluste der Speisepumpe klein zu halten, wird außerdem dadurch erschwert, daß verschiedene Kupplungs- und Schaltvorgänge unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit durch die Getriebeautomatik sehr schnell ausgeführt werden müssen, wozu ein hoher Flüssigkeitsdruck erforderlich ist. Dieser hohe Druck muß ebenfalls bereits bei niedriger Drehzahl vorhanden sein. Entsprechend hoch ist der Leistungsverzehr bei hoher Geschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Schaftservos sehr schnell ansprechen, während die erforderlichen Pumpen nur sehr geringe Verluste verursachen.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß

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dadurch gelöst, daß in der zu den Schaltservos füh- eine uxial^nachgiebige Kupplungsscheibe 22 mit dem

renden Druckleitung der regelbaren Speisepumpe mit rotierenden Gehäuse 24 eines hydrodynamischer,

großer Kapazität, aber verhältnismäßig niedrigem Drehmomentwandlers verbunden, der mi: einer h>-

Fürderdruck hinter der Abzweigung der Drucklei- roidförrnigen Arbeitskammer 26 versehen ist, die nut

lung zur Arbeitskammer des WandVrs eine weitere 5 einer Arbeitsflüssigkeit unter Druck gefüllt ist. Dlis

! ,'irderpumpe mit kleiner Kapazität aber verhältnis- Gehäuse 24 trägt einen Wellenstumpt 28, mit dem cn

inuijig hohem Fürderdruck angeordnet ist, und daß in der Antriebswelle 20 gelagert ist, sowie ferner

ein durch die unterschiedlichen Drücke der be,den Kühlrippen 30, einen Zahnring 32, in den das Ritzel

Pumpen ausbalanciertes Überströmventil vorgesehen eines Andrehmotors (nicht dargestellt) eingreifen

is·, durch welches bei niedrigem Druck in der Aus- io kann, sowie eine Nabe 34. welche mittels eines radiu-

»aügsleitung der Hochdruckpumpe diese Ausgangs- lon Nadellagers 36 und eines Axialdrucklagers 38

leitung mit der Ausgangsleitung der Speisepumpe auf dem rohrförmigen Ansatz 40 eines feststehenden

verbunden ist. Gehäuses 42 gelagert ist, welches den Drehmoment-

Durch die neue Kombination der beiden zusam- wandler umgibt. Auf der Nabe 34 sitzt ein Zahnring

menwirkenden Pumpen wird erreicht, daß die Speise- 15 44. welcher über ein im feststehenden Gehäuse 42

pumpe infolge ihrer großen Kapazität schon beim gelagertes Zwischenrad 46 ständig in Eingriff ist mit

Anfahren zu einer schnellen Füllung der Schaltservos einem Zahnrad 48. das drehfest auf der Antriebs-

führt. Die weitere, kleinere Förderpump; übernimmt welle 50 einer erfindungsgemäß vorgesehenen, regel-

dabei die Funktion, den erforderlichen hohen Druck baren Speisepumpe 52 sitzt. Die letztere wird also

zu erzeugen. Es muß also nicht nur wegen der 20 ständig mit einer in einem bestimmten Verhältnis zur

Schaltservos die Speisepumpe für die dort benötigten Drehzahl der Antriebswelle 20 stehenden Drehzahl

hohen Drücke ausgelegt werden. angetrieben.

Es ist in diesem Zusammenhang zwar bekannt, zur Die Speisepumpe 52 hat die doppelte Funktion, Erzeugung eines bestimmten Druckes zwei Pumpen erstens über eine Leitung 54 und daran angeschlqshintereinander zu schalten und dadurch den Druck a·, sen einen Kanal 56 (vglTFig. 5) innerhalb der Gestufenweise aufzubauen (britische Patent- triebewellen Druckflüssigkeit in die Arbeitskammer schrift 558 770). Im vorliegenden Fall spielt jedoch 26 des hydraulischen Drehmomentwandlers zu pumder stufenförmige Aufbau des Drucks eine unter- pen und zweitens, über verschiedene Leitungen, von geordnete Rolle, da der für die Schaltservos b°nö- denen nur zwei Leitungen 58 und 60 in F i g. 1 angetigte Druck auch durch eine einzige Hochdruck- 30 deutet sind, verschiedene Schaltservos, Kupplungen pumpe erzeugt .werden könnte. Wesentlich ist viel- und Betätigungseinrichtungen des mechanischen mehr der Gedanke, die für die Füllung der Arbeits- Teils des Getriebes schnell mit Drucköl zu versorgen, kammer des hydrodynamischen Wandlers erforder- Auf Einzelheiten des mechanischen Getriebes, wellichc große Volumen-Förderkapazität der einen ehes im wesentlichen aus einem Planetenradgelricbe Pumpe und die Druckerzeugung für die Schaltservos 35 62 und Kupplungen 64 besteht, braucht hier nicht einer zweiten Pumpe zu übertragen und die beiden näher eingegangen zu werden. Es ist detailliert beauf Förderung und Druckerzeugung ausgerichteten schrieben im deutschen Patent 1 480 002.
Funktionen sich in der gezeigten Weise vorteilhaft Zum Aufbau der Speisepumpe 52 sei auf die ergänzen zu lassen. Fig. 2 bis 4 verwiesen. Es handelt sich um eine Bei einer praktischen Ausführung des erfindungs- 40 Zahnradpumpe. Auf der Antriebswelle 50, welche gemäßen Getriebes wurde gefunden, daß in einem fest im Gehäuse gelagert ist, sitzt als erstes das Anbestimmten Anwendungsfall, wo die Maschine im triebszahnrad 66. Dieses kämmt mit einem mitrotie-Leerlauf mit 400UpM, bei Höchstgeschwindigkeit renden Zahnrad 68, dessen Achsabstand vom Zahnmit 4000 UpM lief, während des normalen Fahrbe- rad 66, und damit die Förderkapazität der Pumpe, triebs im Schnitt Einsparungen des Leistungsver- 45 wie nachfolgend beschrieben, veränderbar ist.
brauchs der Pumpe von bis zu 80*/o erhalten wur- Das mitrotierende Zahnrad 68 ist gelagert auf den. Für den Wirkungsgrad des gesamten Getriebes einer Achse 70, die einen exzentrischen Teil einer ergeben sich dabei Verbesserungen von ungefähr 5 drehbar im Gehäuse gelagerten Welle 72 bildet. Es bis 10⁰Zo im Vergleich mit Getrieben, bei denen in ist ersichtlich, daß eine Winkelverstellung der Welle herkömmlicher Weise die Pumpendrehzahl der Dreh- 5^ 72 eine Veränderung des Achsabstandes der beiden zahl der Eingangswelle entspricht. Zahnräder 66 und 68 zur Folge hat, wodurch auch

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der die Förderkapazität der Pumpe 52 verändert wird.
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Um die Funktionsfähigkeit der Speisepumpe 52 in Fig. 1 ein hydrodynamisch-mechanisches Wech- jeder Stellung des Zahnrades 68 zu erhalten, muß die selgetriebe gemäß der Erfindung mit einer regelbaren 55 Dichtung zwischen dem Radumfang und dem GeSpeisepumpe, ' häuse gewahrt bleiben. Zu diesem Zweck ist die zy-F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1, lindrische Dichtungsfläche des Gehäuses, welche mit F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in F i g. 2, dem Zahnrad 68 zusammenwirkt, nicht nur mit F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in F i g. 2, einem, sondern übergängig mit mehreren Radien her-F i g. 5 ein Schaltschema der erfindungsgemäß vor- 60 gestellt. In F1 g. 2 ist zunächst angedeutet eine ringgesehenen Speisepumpe, förmige Oberfläche 74, deren Zentrum mit dem Zen-F i g. 6 in Abweichung von F i g. 5 ein weiteres trum des Zahnrades 68 zusammenfällt, wenn sich Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Schaltung dieses in einer Stellung maximaler Pumpenkapazität der Speisepumpe, befindet. Die Oberfläche 74 hat einen Radius, der Fig. 7 eine Einzelheit aus Fig^6 im Querschnitt. 65 abgesehen von der notwendigen Lagerluft, gleich Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines dem äußeren Radius des Zahnrades 68 ist. Der hydrodynamisch-mechanischen Wechselgetriebes ge- Oberflächenteil 74 geht in einen zweitev; ringförmimäß der Erfindung ist eine Antriebswelle 20 über gen Wandungsteil 76 über, dessen Zentrum mit dem

Zentrum der einstellbaren Welle 72 zusammenfällt wird eine SchnellfüUung erreicht und hierdurch eine

und dessen Radius, abgesehen von der notwendigen Schnellverschiebung der Servomotoren trotz der ge-

Lagerluft, gleich dem äußeren Radius des Zahnrades ringen Kapazität der Hochdruckpumpe 88. Es ergibl

68 zuzüglich des Abstandes zwischen den Mittelach- sich damit eine beträchtliche Einsparung an Leistung

sen der Weile 72 und der Achse 70 ist. Der Wan- 5 im Vergleich zu einem Getriebe, bei dem das ge-

dungsteil 76 setzt sich schließlich in einer dritten samte zu den Servomotoren fließende Druckmittel

ringförmigen Oberfläche 78 fort, deren Zentrum mit von der Hochdruckpumpe gefördert wird, denn diese

dem Zentrum des Zahnrades 68 zusammenfällt, muß im letzteren Fall so groß bemessen sein, daß sie

wenn sich dieses in der Stellung kleinster Pumpenka- allein den oder die Zylinder von Servomotoren ge-

pazität befindet, und deren Radius, von der notwen- io nügend schnell füllen kann, um die Zeit zur Schal-

digen Lagerluft abgesehen, gleich dem äußeren Ra- tung oder Verschiebung vor Gewährleistung eines si

dius des Zahnrades 68 ist. cheren Betriebes des Getriebes ausreichend kurz zu

Durch Verstellung der Welle 72 kann das Ver- halten.

drängungsvolumen der Pumpe 52 bei ansteigender Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 versorgt

Drehzahl herabgesetzt werden, was bedeutet, daß die 15 die Speisepumpe 52 über Leitungen 108, 110, 112

Kapazität praktisch unabhängig von der Drehzahl und 56 die Arbeitskammer 26 des hydraulischen

konstant gehalten werden kann. Die Pumpe fördert Drehmomentwandlers mit Druckflüssigkeit. Die an

also bei hohen Drehzahlen nicht unnötigerweise zu den Auslaß der Speisepumpe 52 angeschlossene

viel, nur weil sie so groß bemessen sein muß, daß be- Hochdruckpumpe 88 liefert Drucköl über eine Lei-

reits bei niedriger Drehzahl die Kapazität zur schnei- ao tung 114 und verschiedene Ventile zu mehreren

len Füllung der Zylinder der Servomotoren ausreicht. Schaltservos und Betätigungseinrichtungen des Ge-

Mit der Welle 72 ist außerhalb des Pumpengehäu- triebes, welche im einzelnen im deutschen Patent

ses ein Hebel 80 (vgl. Fig.5) drehfest verbunden, 1 480002 beschrieben sind.

welcher durch eine Feder 82 in der Richtung vorbe- In Fig.6 ist die Regelung einer Speisepumpe 116

lastet ist, daß die Welle 72 dazu neigt, die Winkel- as dargestellt. Ebenso wie bei dem vorbeschriebenen

stellung maximaler Förderkapazität der Pumpe 52 Ausführungsbeispiel besteht die Pumpe aus einem

einzunehmen. In entgegengesetzter Richtung wirkt Antriebszahnrad 118 und einem mitrotierenden

der Rückdruck von der Hochdruckseite der Pumpe Zahnrad 120, das mit Hilfe eines Hebels 122 in ver-

52 auf das Zahnrad 68. Ein steigender Druck hat die schiedene Stellungen mit unterschiedlichem Achsab-

Tendenz, die Pumpe 52 zu ihrem minimalen Ver- 30 stand zum Gegenrad 118 verstellbar ist, wodurch die

drängungsvolumen hin zu regeln, im Ausführungs- Förderkapazität verändert werden kann. Gegen den

beispiel nach F i g. 2 greift an dem Hebel 80 weiter- Hebel 122 wirken in der einen Richtung eine Feder

hin die Kraft einer zweiten Feder 84 an, welche 124 und in der anderen Richtung ein in einem Zylin-

ebenfalls in Richtung maximaler Förderkapazität der 126 verschieblicher Kolben 128. Der Zylinder

wirkt. Die Druckkraft der letzteren Feder wird mit- 35 126 steht mit der Hochdruckseite der Pumpe 116

tels eines Elektromagneten'86 während der Fahrt des über einen Kanal 130 mit einer Drosselstelle 132 m

Kraftfahrzeuges ausgeglichen. Verbindung und weiterhin mit einer Leitung 134, die

Wie aus Fig.3 und 5 hervorgeht, ist die erfin- zu einer weiteren, nachfolgend in Zusammenhang dungsgemäß vorgesehene Speisepumpe 52 als mit F i g. 7 beschriebenen Drosselstelle 136 führt. Niederdruckpumpe mit großem Fördervolumen aus- 4° In F i g. 7 ist ein verschwenkbarer Block 138 gegebildet und mit einer Hochdruckpumpe mit kleinem zeigt, der an einem Vorsprung 140 des feststehenden Fördervolumen kombiniert In diesem Fall ist es vor- Gehäuses 42 angeordnet ist. Dieser Vorsprung entteilhaft, die Hochdruckpumpe, welche nachfolgend hält als Drosselstelle 136 einen mehr oder weniger in ihrer Gesamtheit mit 88 bezeichnet wird, ebenfalls verschließbaren Kanal. Eine Feder 142 dient zum als Zahnradpumpe auszubilden und ihr Antriebs- 45 Verschwenken des Blocks 138 in eine solche Stelzahnrad 90 auf derselben Welle 50 anzuordnen wie lung, in der die Drosselbohrung 136 geschlossen ist, das Antriebszahnrad 66 der Speisepumpe 52. Das während die Oberfläche des Blocks 138, die gegen mitrotierende Zahnrad 92 der Hochdruckpumpe 88 die Abtriebswelle 144 des Getriebes anliegt, derart ist ortsfest im Gehäuse gelagert. ausgebildet ist, daß der Block der Oberfläche der

In Verbindung mit den beiden Pumpen 52 und 88 5° Abtnebswelle mit nur sehr geringem Spiel folgt, so

sind drei Rückschlagventile vorgesehen. Eines davon, daß der Ölfilm zwischen der Abtriebswelle 144 und

das Rückschlagventil 94, ist in einer Leitung 96 zwi- dem Block 138 bei hohen Drehzahlen der Abtriebs-

schen dem Auslaß der Speisepumpe 52 und einem welle versucht, den Block entgegengesetzt zur Wir-

Flüssigkeitssumpf 98 angeordnet. Es dient als Maxi- kungsrichtung der Feder 142 mitzunehmen. Je nach-

maldruckventil für die Speisepumpe. Ein zweites 55 dem, wieweit der Block 138 von der Abtriebswelle

Rückschlagventil 100 in einer Leitung 102 zwischen 144 in Drehrichtung mitgenommen wird, wird auch

dem Auslaß der Hochdruckpumpe 88 und dem Aus- die Drosselbohrung 136 mehr oder minder zu einem

laß der Speisepumpe 52 arbeitet als Maximaldruck- Kanal 146 hin geöffnet. Dadurch ist die Kapazität

ventil für die erstere. Das dritte Rückschlagventil der Pumpe 116 in Abhängigkeit von der Drehzahl

104 ist in einer zweiten Leitung 106 zwischen dem ^6o der Abtriebswelle 144 geregelt, denn bei zunehmen-

Auslaß der Speisepumpe 52 und dem Auslaß der der Drehzahl dieser Welle kann mehr Druckflüssig-

Hochdruckpumpe 88 angeordnet und dient als Über- keit aus dem Zylinder 126 über den Kanal 134 und

laufventil zur Leitung von Druckflüssigkeit vom die Drosselbohning 136 abfließen, was bewirkt,

Auslaß der Speisepumpe 52 zum Auslaß der Hoch- daß der Druck in dem Zylinder 126 abfällt und die

druckpumpe 88, wenn die Kapazität der letzteren zu 65 Feder 124 das mit umlaufende Zahnrad 120 in eine

klein ist, um Zylinder eines oder mehrerer Servomo- Lage verstellt, in der die Kapazität der Pumpe gerin-

toren genügend schnell zu füllen. Auf diese Weise ger ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisch-mechanisches Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Eingangswelle des Wechselgetriebes angetriebenen Speisepumpe mit unabhängig von der Drehzahl regelbarem Fördervolumen zur Aufrechterhaltung des benötigten Flüssigkeitsdruckes in der Arbeitskammer des hydrodynamischen Wandlers und zur Versorgung von Schaltservos des mechanischen Wechselgetriebes mit Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu den Schaltservos führenden Druckleitung (114) der regelbaren Speisepumpe (52) mit großer Kapazität, aber verhältnismäßig niedrigem Förderdruck hinter der Abzweigung der Druckleitung (108) zur Arbeitskammer (26) des Wandlers eine weitere Förderpumpe (88) mit kleiner Kapazität aber verhältnismäßig hohem Förderdruck angeordnet ist und daß ein durch die unterschiedlichen Drücke der beiden Pumpen (52, 88) ausbalanciertes Überströmventil (104) vorgesehen ist, durch welches bei niedrigem Druck in der Ausgangsleitung (114) der Hochdruckpumpe (88) diese Alisgangsleitung (114) mit der Ausgangsleitung (108) der Speisepumpe (52) verbunden ist.

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem mit einem hydraulisehen Kolben (128) zur Einstellung der regelbaren Speisepumpe zusammenwirkenden Zylinder (126) von der Hochdruckseite der Speisepumpe (116) durch eine Drosselbohrung (130, 132) Druckflüssigkeit zuführbar ist, und daß diese Druckflüssigkeit aus dem Zylinder (126) durch ein Ventil (136, 138, 146) ableitbar ist. dessen· Querschnitt in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle (144) des Wechselgetriebes veränderbar ist.

3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das veränderbare Ventil (136, 138, 146) einen schwenkbar angeordneten und in einer Richtung von einer Feder (142) und in der anderen Richtung vom Ölfilm um die Abtriebswelle (144) beeinflußbaren Ventilkörper (138) aufweist.

4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Speisepumpe (52) als Zahnradpumpe ausgebildet ist, wobei der Achsabstand der zusammenwirkenden Zahnräder (66, 68 bzw. 118, 120) während des Betriebes veränderbar ist, gleichzeitig aber die Dichtung zwischen den Zahnrädern und dem Pumpengehäuse erhalten bleibt.

5. Wechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Achse (70) eines der zusammenwirkenden Zahnräder exzentrisch und drehbar gelagert ist und die dichtende Wandung (74, 76, 78) des Pumpengehäuses entsprechend der Lageveränderung des Zahnrades (68) während der Exzenterverstellung ausgeführt ist.

6. Wechselgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Pumpeneinstellung mittels eines an der exzentrisch gelagerten Zahnradachse (70, 72) angreifenden Hebels (80 bzw. 122) erfolgt.

7. Wechselgetriebe nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Hebel (80) durch eine Feder (82) in Richtung maximaler Förderleistung der Pumpe belastet ist während der auslaßseitige Rückdruck der Speisepumpe, welcher am Zahnrad (68) angreift, der Feder (82) entgegenwirkt.

8. Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch «^kennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise auf den Hebel (122) eine Feder (124) und ein durch den auslaßseitigen Pumpendruck beaufschlagter, der Feder (124) entgegenwirkender hydraulischer Kolben (128) wirkt.

9. Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch «^kennzeichnet, daß in an sich bekannter Weist eine zweite, in gleicher Richtung wie die erste wirkende Feder fS4) an dem Hebel (80) angreift, welcher ein steuerbarer Elektromagnet entgegenwirkt.