DE2021334A1

DE2021334A1 - Hydraulische Kupplung bzw. hydraulischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE2021334A1
Application number: DE19702021334
Authority: DE
Inventors: Poignart Leger Lucien
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1970-11-05
Also published as: GB1243616A; DE7016398U; ES379214A1; FR2041614A5

Description

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SOCIETE ANONYME FRANOAISE DU FERODO, Paris, Frankreich

Hydraulische Kupplung bzw. hydraulischer Drehmomentwandler

Priorität: 2. Mai 1969 Frankreich

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Kupplung bzw. einen Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge (im folgenden wird der Einfachheit halber nur von "hydraulischer Kupplung" gesprochen). Diese hydraulische Kupplung umfaßt einen hydraulischen drehfest mit einer Motorwelle verbundenen Arbeiboraum, der ein Impulsrad definiert, während ein Turbinen» rad in dieser Arbeitskammer oder diesem Gehäuse vorgesehen ist und. hydraulisch mit dem Impulsrad zusammenwirkt, wobei das Turbinenrad mit einer -angebriebenen Welle über eine ¥erbin-■duagselnrichbung verbunden ist, die einen Hing aufweist, der mLtte'Uj Verschraubung mit dem Turbinenrad Ätmammenwirkt and der kl^;iuenart:i.g in die arigebn'iebene V/ell,e ei.ngi^%eifb.

Xm allgemeinen ißb bei be kann beil ,Anordnungen dieser Art der in. einer Richtung wirkende Verbindungsring in aurwin (x8ti'it;l: ogehäuse imtergebracht, welches sich an die Kupplung aiiBchließt

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und Steuereinrichtungen für dieses Getriebe zugeordnet ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Kupplung der oben genannten Bauart, bei der die Verbindung im Innern der Kupplung vorgesehen ist, was es ermöglicht, ein beliebiges Getriebe an die Kupplung anzuschließen, während Einrichtungen vorgesehen sind, um die Motorbremswirkung, insbesondere nach Geschwindigkeitsrückstufungen aufrechtzuerhalten.

Eine hydraulische Kupplung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß dieser King mitten in der hydraulischen Kupplung angeordnet ist und daß ein Steuerkolbeii ebenfalls mitten in der Kupplung vorgesehen und drehfest mit dem Turbinenrad verbunden und so ausgebildet ist, daß er unter Klauenwirkung mit diesem Ring zusammenwirkt» Die Kolbenbetätigt^ kann so erfolgen, daß sie für den Benutzer, beispielsweise mittels eines ilaridzuges am Armaturenbrett betätigt wird. Vorzugsweise 1st diese Steuerung oder Betätigung dem Betätigungshebel für das Gebriebe derart angeordnet, daß die Betätigung oder Steuerung dieses Kolbens einer Greifbedingung dieses Hr.-beis zur Gangänderung zugeordnet ist.

Diese Ausbildung enuöglieht es einerseits, die angetriebene Welle der Motorwelle während Geschwindigkeitsänderungen zu lösen und andererseits selbsttätig die Hotorbremst: anschließend an Geschwindigkeitsäridemngen beizubehalten, ins besondere bei Gasenwindigkeitorücks bufungen.

Im übrigen weist die 3i.ch drehende hydraul.U;οIu; 'ϊ.<-^e its kammer nach !1'M.' ErfiiKkmg VenUilu auf, die Kenbrif iiy-ü V ■■■■ ,fbbe^ät; ι ..:- .--U.I..I. üiuör gög^nl.äui'.uien elastischen Wirkung -k¹ = -a. ■■ - αιιβ^αβ^ι,;: t, iiind, dail iLu Kriinniar ^dfüllt gehalten vri.i-d", wunu .\\v. hy-aVu--uc-hv/triiiL^kHLt dos- h-._>'orwelle grötler- ax.:3 ein vorbe.jl Lmro^iU' ^l.l rl '-Lrd, wüboi cl.j..-i kri. - -i fcisicafluiier enbLtiiä-L t-fii.'d. i-mtv.. die ;.·;.ν(·.·.-;~ achwind Lt, te oil do'.¹ h·...- -,.u'-virlle klein^x ala dis-üjo¹..- vorbei.;; \ju->': Wert wird.

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Aufgrund dieser Anordnung erhält man selbsttätig eine Unterbrechung in der Transmission, wenn der Motor im Langsamlauf, insbesondere Leerlauf, dreht.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Ig. 1 eine Teilansicht einer hydraulischen Kupplung nach der Erfindung zeigt, wobei Ring und Kolben beide eine linke Stellung einnehmen}

Fig. 2 ist eine Teildarstellung analog Fig. 1, hierbei ist jedoch der Kolben nach rechts geführt} , ■■»■■■.

Fig. 3 ist eine Darstellung analog Fig. 2, in der der Ring sich ebenfalls in rechter Lage befindet}

!Fig. 4 ist eine Darstellung analog Fig. 3* wobei der Kolben eine linke Stellung einnimmt}

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform für ein Zentrifugalkraftventil}

Fig. 6 ist eine schematische allgemeine Darstellung einer Kraftfahrzeugtransmission mit einer hydraulischen Kupplung nach der Erfindung}

Fig. 7 ist eine Darstellung analog Fig. 1, betrifft . jedoch eine abgeänderte Ausführungsform und

Fig. 8 eine Teildarstellung im Schnitt liängs der Linie VIII-?!!! in Fig. 7.

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Es soll zunächst auf Fig. 6 Bezug genommen werden. Eine Kraft-■ fahrzeugtransmission umfaßt eine hydraulische Kupplung (Drehmomentwandler) 10, die durch die Kurbelwelle 11 eines Motors angetrieben ist} anschließend an die hydraulische Kupplung 10 ist ein Getriebe 15 mit einem Hebel 14 für den Geschwindigkeitswechsel vorgesehen. Die Ausgangswelle 15 des Getriebes 13 treibt die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges.

Die hydraulische Kupplung 10 umfaßt (Fig. 1 und 6) eine hydraulische Arbeitskammer 16, deren Impulsrad 17 drehfest mit der Antriebswelle 11 ist. Eine Antriebsturbine 18 ist im Innern der α Kammer 16 angeordnet und wirkt hydraulisch mit dem Impulsrad zusammen. Das Turbinenrad 18 ist über eine Einrichtung 19 mit einer angetriebenen Welle 20 verbunden, welche das Getriebe 13 treibt. Die Vorrichtung 19 wird im folgenden beschrieben.

Das Turbinenrad 18 (Fig. 1) ist durch Schrauben 21 gegen eine Nabe 22 befestigt, die durch ein Lager 23 gegenüber der Kammer 16 zentriert ist und in der die angetriebene Welle 20 mittels Eingen 24 zentriert ist.

Die Nabe 22 weist einen vorstehenden Teil 25 in Form eines Kranzes oder dergleichen auf, der mitten in. der Kupplung angeordnet ist und der unter Abstand die Welle 20 umgibt. Ein eben-φ falls mitten in der Kupplung angeordneter Ring 26 umgibt den Kranz 25 und wirkt mit ihm unter Verschraubung mittels schraubenförmiger Kannelierungen 27 des Ringes 26 zusammen, welche in Eingriff mit schraubenförmigen Kannelierungen des Kranzes kommen. Der Ring 26 nimmt über Schrauben 29 ein fest angesetztes Teil 30 auf. Dieses wirkt durch klauenartigen Eingriff mit der angetriebenen Welle 20, und zwar mittels einer Verzahnung 31 des Teiles 30 zusammen, der mit einer Verzahnung J2 der angetriebenen Welle 20 kämmt. Bei 33 erkennt man Synchronisationseinrichtungen, die den klauenartigen Eingriff der Verzahnungen 31 und 32 erleichtern sollen.

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Versucht die Turbine 18 schneller als die Welle 20 zu laufen, so neigt der Ring 26 dazu, aufgrund der Schraubenausbildung in die linke Stellung (E¹Ig-. 1 oder 2) zurückgedrängt zu werden, wo die Verzahnungen 31 und 32 in Eingriff miteinander sind und, neigt die Turbine 18 dazu, langsamer als die Welle 20 zu laufen, so wird der Ring 26 leicht aufgrund des entgegengesetzten Schraubensinnes in die rechte Stellung (Fig. 3 oder 4-) zurückgedrückt, wo die Verzahnungen 31 und 32 voneinander gelöst sind. . . . ■

Die Verbindungsvorrichtung 19 umfaßt im übrigen einen hydraulischen Hingsteuerkolben 3^· Dieser umgibt die Welle 20 und ist (Λ selbst vom Kranz 25 umgeben. Die angetriebene Welle 20 umfaßt zwei aufeinanderfolgende zylindrische Lagerflächen 35 und 36 unterschiedlichen Durchmessers, während der Kolben.34- .zwei Bohrungen 37 und 38 entsprechenden Durchmessers auf v/eist, die über die Lagerflächen 35 und 36 greifen, derart, daß eine hydraulische Arbeitskammer 39 zwischen zwei Dichtungen 4-0 und 41 definiert wird. . .-

Der Kolben 34 weist auf seinem Außenumfang in Längsrichtung verlaufende Kännelierungen 4-2 auf, die axial verschiebbar in Kännelierungen 43 eingreifen, die innen im Kranz 25 vorgesehen sind. Die Kernel ierung en 42 wirken infolge Klauenwirkung mit _m Kanrielierun^gen 44 des Teiles 30 des Ringes 26 zusammen. "7

Eine Feder 45 wirkt zwischen Nabe 22 und Kolben 3^ und versucht, den Kolben 34 in die rechte Stellung (Fig. 2 und 3) zu drängen.

Wird die Betäbigungskammer 39 unter Druck gesetzt, so versuchb jjie, gegen die Wirkung der Feder 45, den Kolben 34 in die linke Stellung (Fig. 1 und 4) zu führen.

Der Ring 26 und der Kolben 34 können so insgesamt sowohl der eine wie der andere die vier Jeweils in den Fig. 1 bis 4 dar-

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gestellten Stellungen einnehmen. Die Verzahnungen 31 und 32 kämmen nach den Fig. 1 und 2 miteinander und sind nach den Fig. 3 und 4 voneinander getrennt. Die Verzahnungen 42 und 44 kämmen erst in Fig. 2 und sind in den Fig. 1, 3 und 4 gelöst voneinander.

Die Arbeitskammer 39 ist begrenzt durch einen Kanal 46, der in der angetriebenen Welle 20 (Fig. 1) ausgespart ist und der (Fig. 6) über eine sich drehende Dichtung 47 mit einem Steuerverteiler 48 verbunden ist.

Der Verteiler 48 ist einer Druckleitung 49 und einer zu einem Speicher 51 gehenden Rückführleibung 50 zugeordnet·. Die Leitung 49 wird über eine Pumpe 52 gespeist, die in den Speicher 51 fördert und die mit einem Auslaßventil 53 versehen ist. Der Schieber des Verteilers 48 ist zwischen zwei Stellungen beweglich gelagert. In einer dieser Stellungen wird der Kanal 48 der Kammer 49 in Verbindung mit der Druckleitung 49 gesebat, während in der anderen Stellung der Kanal 46 in Verbindung mit der Rückführleitung 50 gesetzt wird.

Der Schieber des Verteilers 48 wird durch einen Elektromagneten 5^ betätigt, der über eine Stromquelle 55 über einen Unterbrecher 56 gespeist wird. Dieser wirkt mit dem Geschwindigkeitswechsel- oder Gangschalthebel 14 zusammen und isb einem Zustand zugeordnet, wo der Hebel 14 für die Gang» oder Geschwindigkeibswechsel erfaßt wird.

Die hydraulische sich drehende Arbeitskammer 16 umfaßt Yen bile ¹T? (ffig· 5 und 6), die der Zentrifugalkraft und einer Gegenfeder 58 derart ausgesetzt sind, daß sie gegen ihre außen angeordneben Sitze gedrückt werden, um die Kammer gefüllt su halten, wenn die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle über einem bestimmten Wert liegt, beispielsweise einem Wort, der geringfügig größer als die Langsamlaufgeschwindigkeit dos Motor« 12 ist, während die Ventile 57 von ihren Sitzen durch die Federn

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58 entfernt sind (Fall der Fig. 5) und die die Kammer 16 leeren können, wenn die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 11 kleiner als dieser vorbestimmte Wert wird.

Dreilt der Motor im Langsamlauf, so wird die Kupplung 16 entleert und der Benutzer kann einen Gang einlegen, um ohne Gefahr von Stößen anfahren zu können. Beschleunigt der Fahrer, so schließen die Ventile 57 und übliche Mittel zum Speisen der Kupplung 10 mit öl füllen diesen. Das Fahrzeug fährt an.

Sobald der Hebel 14- freigegeben wird, wird die Kammer 39 in Verbindung mit dem Speicher 51 gesetzt und die Federn 45 drücken den Kolben 34 nach rechts (Fig. 2 oder 3)· Zieht der Motor 12 das Fahrzeug, so nimmt der Hing 26 seine linke Stellung an und die Klauen y% und 32 greifen ineinander und man befindet sich in der Stellung der Fig. 2, wo ein Eingriff der Verzahnungen sowohl bei 42, 43 wie bei 31? 32 erfolgt. Die Vorrichtung wirkt dann wie eine bidirektionelle Verbindungsvorrichtung und, gibt der Benutzer das Beschleunigerpedal frei, so hindert der Eingriff bei 42, 43 den Hing 26 daran, sich zu verschieben, was die Ausnutzung des Motorbremsmomentes möglich macht. ·

Ändert der Fahrer die Geschwindigkeit, so wird der Unterbrecher 56 betätigt und stellt den Verteiler 48 in eine Stellung, in der die Kammer 39 in Verbindung mit der Druckleitung 49 gesetzt istj der Kolben 34 nimmt die linke Stellung (Fig. 1 oder 4) ein, in der die Kannelierungen 42 von der Verzahnung 44 freikommen.

Da bei Beginn des Geschwindigkeitsänderungsvorganges der Benutzer intuitiv das Gaspedal freigibt, so wird der Ring 26 veranlaßt, sich in die Stellung der Fig. 4 zu verschieben oder kann sich in diese Stellung verschieben, was zu einer Unterbrechung ^wischen Motorwelle 11 und angetriebener Welle dO führt, wodurch wiederum der Gangwechsel eben möglich W⁴^i. So-

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bald der neue Gang eingelegt ist, betätigt die Freigabe des Hebels 14 in entgegengesetzter Richtung den Unterbrecher 56 und dieser gibt den Verteiler 48 in der Richtung frei, in der die Kammer 39 in Verbindung mit der Rückführleitung ^O gesetzt ist; der Kolben 34 kehrt in seine rechte Stellung (Fig. 2 oder 3) zurück. Sobald der Fahrer wieder beschleunigt, nimmt die Vorrichtung ihre Stellung nach Fig. 2 wieder ein und behält sie, wie vorher angedeutet, und wirkt wie eine bidirektionelle Verbindungseinrichtung.

Die Ausbildung nach der Erfindung ermöglicht es, mit einer sehr einfachen selbst im Innern der Kupplung 10 vorgesehenen Konstruktion mit einem beliebigen Getriebe Geschwindigkeitsänderung in Abwesenheit eines Auskupplungspedals vorzunehmen.

Das gerade Gesagte bezieht sich auf ein übliches Kraftfahrzeug. In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei Müllfahrzeugen, kann es notwendig sein, das Fahrzeug im entkuppelten Zustand zu halten, wobei Jede Freiheit bezüglich der Drehgeschwindigkeit des Motors beibehalten wird, der zu diesem Augenblick beliebig HilfsSteuerungen, entweder direkt oder hydraulisch auslösen können muß. Diese Möglichkeit wird leicht erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß das federtarierte Ventil durch ein gesteuertes Ventil ersetzt wird, welches sich nach Wunsch des Benutzers öffnet oder schließt, und zwar unter Zwischenschaltung einer beliebigen geeigneten, beispielsweise hydraulischen, pneumatischen, elektromagnetischen oder dergleichen Steuerung, die im übrigen an sich bekannt ist.

Insbesondere umfaßt der Betrieb der Müllfahrzeuge im allgemeinen zwei Stufen:
1.) Straßenlage entsprechend dem Normalbetrieb eines Fahrzeuges, die für Fahrten langer Dauer notwendig ist.

2.) Aufnehmerstellung oder -lage, wo die Motorgescliwindigkeit auf einen beschleunigten Langsamlauf geregelt ist, der beispielsweise 1200 Umdrehungen pro Minute erreichen kann,

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.damit die hydraulische Pumpe die verschiedenen Hilfsfunktionen ausführen kann. Die Steuerung der Hilfsfunktionen kann entweder bei Stillstand des Fahrzeuges oder bei re- , duziertem Fahrzeugverhalten erfolgen, wobei die Motorgeschwindigkeit 1200 Umdrehungen pro Minute beispielsweise nicht überschreitet.

Um diesen Forderungen zu entsprechen, ist die hydraulische Kupplung mit Schnellentleerungsventilen versehen, deren Schliessen durch das Speiseöl der Kupplung und das öffnen durch Unterbrechung der Speisung gesteuert wird. ■ . ■ .-

Während der Ladeperiode steht das Getriebe auf einer niedrigen Stufe im Eingriff. ■

Der Stillstand des Fahrzeuges wird durch öffnen der Ventile (Unterbrechung der Speisung) und Entleerung der Kupplung unabhängig von der Motorgeschwindigkeit erreicht.

Die Hilfsaggregabe können bei der gewünschten Moborgeschwindigkeib gesteuert werden.

Soll das Fahrzeug ach bei verminderter Geschwindigkeit vorwärb'sbewßgen, so wird die Speisung der Kupplung von neuem (beispielsweise über Elektroventil) sichergestellt, die 'Ventile schließen und die Kupplung füllt sich, Mitnahme oder Antrieb den Fahrzeuges sind sichergestellt.

liach Fig. 5 besteht die Unterbrechereinrichtung., die in den akbi'/eü Zustand vernetzb worden ist, wenn die Motorwelle 1/1 im LangBataiuuf dreihb, aus einer gesteigerten; Entleerung dor Ar--bei. bskfuiimer 16 aufgrund dar Ventile 57·

Eo Boil nun auf die F ig.-7 ¹¹^d 8 Bezug gonoium'ur wocclun, v/o dio (inttii'bfcichere inritihbung im LangBamlaui' darin beiitehL, daß die KLaiien böi 51-^2 'Jos"-Rinpjos 26, 30 und dor on^itpLobonan VJhHc

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«AD ORiGINAt

20 versbärkt auseinandergetrieben werden. Dieses Entkuppeln oder Auseinandergehen der Klauen wird vorzugsweise über einen Kolben 60 ermöglicht, der zwischen dem Ring und dem {Turbinenrad 18 zur Wirkung kommt.

In den Fig. 7 und 8 erkennt man bei 33 die die Synchronisabionseinrichturigen bildenden Klinken, die zwischen dem Hing 26 und der angetriebenen Welle 20 wirken und die hier nicht durch die angetriebene Welle 20 wie bei Fig. 1, sondern durch den Ritig" getragen sind.

Der Kolben 60 kann gleichzeitig mit dem Kolben 34-, jedoch vorzugsweise kurze Seit später betätigt oder gesteuert werden,

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Claims

Ansprüche \ , ■■■■■:■■

1. ] Hydraulische Kupplung bzw. hydraulischer-Drehmomentwandler', insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer hydraulischen Arbeitskammer, deren Impulsrad drehfest mit einer Motorwelle verbunden ist, während ein Turbinenrad in dieser Kammer angeordnet ist und hydraulisch mit diesem Impulsrad zusammenwirkt, wobei das Turbinenrad mit einer angetriebenen Welle durch eine Verbindungseinrichtung mit einem Ring verbunden ist, der unter Schrauben mit dem Turbinenrad zusammenwirkt und im Klaueneingriff mit der angetriebenen Welle steht, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Ring (26) mitten in der Kupplung (10) angeordnet und daß ein Steuerkolben ebenfalls mitten in der Kupp- M lung vorgesehen und drehfest mit dem Turbinenrad (18) ausgebildet ist und in Klaueneingriff mit dem Ring (26) steht.

2. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kolben (34) als Ringkolben ausgebildet ist und die angetriebene Welle (20) umgibt und hydraulisch angetrieben wird. -

3. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (26) durch Verschrauben mit einem kranzförmigen vorspringenden Teil (25) einer Nabe (22) zusammenwirkt, an der das Turbinenrad (18) fest sitzt, welche gegenüber dem sich drehenden Gehäuse zentriert ist und die ange- * triebene Welle trägt. ·

4. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Welle (20) zwei aufeinanderfolgende zylindrische Auflager oder Lagerflachen (35; 36) unterschiedlichen Durchmessers trägt, Während der Kolben zwei Bohrungen entsprechenden Durchmessers aufweist, die auf die Lagerflächen greifen, derart, daß eine hydraulische Arbeit.--kammer (16) gebildet wird.

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5· Hydraulische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Eückstelleinrichtungen (45) zwischen getriebene Welle (20) und Kolben (34) zwischengeschaltet sind.

6. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Arbeitskammer (16) gespeist wird über einen Kanal (46), der in der getriebenen Welle (20) vorgesehen und über eine sich drehende Dichtung mit einem Steuerschieber (48) verbunden ist.

7· Hydraulische Kupplung nach Anspruch 5» wobei die angetriebene Welle einem Getriebe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber dem Greiferzustand eines Betätigungshebels dieser Gangschaltung zugeordnet ist.

8. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Uhterbrechereinrichtung zwischen Motorwelle und angetriebene Welle (20) zwischengeschaltet ist und aktiv gemacht wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

9· Hydraulische Kupplung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Ventile, die das Unterbrechermittel zur gesteigerten Entleerung der hydraulischen sich drehenden Arbeitskammer bilden, wobei die Ventile der Zentrifugalkraft und einer elastischen Gegenwirkung ausgesetzt sind, derart, daß diese Kammer gefüllt gehalten wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors höher als ein bestimmter Wert liegt und daß diese Kammer entleert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle kleiner als der vorbestimmte Wert ist.

10. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Unterbrechermittel gebildet wird durch ein verstärktes Auseinandergehen oder Entkuppeln der Klauenausbildung dieses Ringes (26) und der angetriebenen Welle (20),

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11. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zwischen Ring (26) und Turbinenrad (18) wirkenden Kolben, der für das Auseinandergehen der Klauen sorgt.

12. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Synchroniaationseinrichtungen wie Klinken zwischen Ring (26} 30) und angetriebener Welle.

13. Hydraulische Kupplung nach einem der Ansprüche 9 und. 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Synchronisationseinrichtungen von der angetriebenen Welle (20) getragen sind. '

14·" Hydraulische Kupplung nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Synchronisationseinrichtungen vom Ring (26J-30) getragen sind.

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