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Hydrodynamischer Drehmomentenwand er mit Überbrückungskupplung Die
Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler für Fahrzeugantriebe
mit mechanischer, hydraulisch betätigter Überbrückungskupplung zwischen Pumpen-
und Turbinenrad sowie mit einem im Antrieb zweig des Pumpenrades angeordneten Druckmittelerzeuger
für einen durch den Drehmomentenwandler führenden Hydraulikkreis, wobei im Hydraulikkreis
ein von der Drehzahl des Turbinenrades abhängig schaltendes Um -schaltventil vorgesehen
ist, mit welchem die Überbrückungskupplung selbsttätig ein- und ausschaltbar ist.
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Bei einem bekannten Drehmomentenwandler dieser Bauart ( DT-OS 1 750
273 ) ist im Ölkreislauf vor dem Wandler ein Druckbegrenzungsventil und ein zweites
Druckbegrenzungsventil im Ölkreislauf hinter dem Wandler ange -ordnet, wobei das
zweite auf die Höhe des erforderlichen Wandlerfüll -druckes eingestellt ist. Vor
dem erstgenannten Druckbegrenzungsventil ist
eine durch ein Ventil
steuerbare, zum Betätigungsorgan der Überbruckungskupplung führende Zweigleitung
vorgesehen.
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Derartige Drehmomen tenwandler sind zumeist Teile von Fahrzeugantrieben,
welche z.B. aus einem Antriebsmotor, dem hydrodynamischen Drehmomentenwandler und
einem mehrgängigen, hydraulisch zu betätigendem Lastschalt -getriebe bestehend Die
dem Drehmomentenwandler vorgeschaltete und hydraulisch zu betätigende Lamellenkupplung
hat die Aufgabe, bei bestimm -ten Fahrzuständen den Wandlerbetrieb durch Betätigung
dieser Kupplung auszuschalten, um dadurch einen direkten Antrieb vom Antriebsmotor
zum Getriebe zu erhalten. Eine Drehmomentenerhöhung durch den Wandleran -trieb ist
in den meisten Fällen für Anfahrvorgänge nach vorwärts und rück -wörts und beim
Fahren unter großen, kurzen Schub- oder Zugbelastungen wünschenswert. Auch während
eines jeden Gangwechsels durch das Last -schaltgetriebe sollte auf Wandlerantrieb
umgeschaltet sein, um durch die dämpfende Wirkung des Wandlers ein Schonen aller
Getriebeteile zu er -reichen, Das Einschalten der Überbrückungskupplung erfolgt
daher bei einem ganz bestimmten Drehzahiverhältnis zwischen Pumpen- und Turbinendrehzahl
des Drehmomentenwondlers, um größere Stufensprünge und Kupplungsverschleiß wehren
der Angleichung beider Drehzahlen zu vermeiden. Das Ausschalten erfolgt bei niedrigeren
Turbinendrehzahlen, um eine Momentenerhöhung des Antriebsmotors durch seine Drehzahidrückung
während des direkten Antriebes noch ausnutzen zu konnen.
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Bei dem bekannten Drehmomentenwandler der eingangs genannten Art ist
das Ventil in der Zweigleitung als ein in Abhängigkeit vom Druck in der Zweigleitung
selbsttätig schaltendes Umschaltventil , vorzugsweise mit
Schalthystherese
ausgebildet, und zwar derart, daß bei hohem Zweig -leitungsdruck die Überbrückungskupplung
geschlossen wird und bei ge -ringem Zweigleitungsdruck das Betätigungsorgan der
Überbrückungs -kupplung mit dem Ölrücklauf verbunden wird.
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Bei dieser bekannten Ausführung ist jedoch als nachteilig der große
Aufwand an hydraulischen Schaltelementen und die komplizierte Steuerung dieser Teile
anzusehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln
für einen Wandler der beschriebenen Bauart eine Schaltvorrichtung zu schaffen, welche
die Überbrückungskupplung in Abhängigkeit der Turbinendrehzahl selbsttätig ein-
und ausschaltet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Umschaltventil
durch einen unter Federspannung stehenden Steuerkolben mit Ge -häuse gebildet ist,
wobei der Steuerkolben entgegen der Federvorspannung durch von der Turbinendrehzahl
gesteuerte Fliehgewichte eines Fliehkraftreglers verschi ebbar ist. Erreicht die
Fliehkraft infolge ansteigender Turbinendrehzahl die Kraft, die der der vorgespannten
Feder entspricht, wandern die Fliehgewichte schlagartig nac h außen, und zwar soweit,
bis Endanschläge die Fliehgewichte in dieser Lage festhalten. Die Fliehkraft selbst
hat sich dabei ohne weiteren Drehzahlanstieg um den Wert erhöht, der sich durch
die Änderung der Abstände der Fliehgewichte von der Drehachse ergibt. Mit der gleichzeitigen
Verschiebung des Steuerkolbens hat sich die Kraft der Feder nur unwesentlich erhöht
und der Steuerschieber hat eine Verbindung von einer Konstantdruckleitung zum Zylinderraum
der Überbrückungskupplung hergestellt und somit einen direkten Antrieb eingeschaltet.
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Mit zunehmender Belastung des Fahrzeuges wird über den direkten Antrieb
der
Motor soweit in seiner Drehzahl gedrückt, bis diese Fliehkraft wieder Gleichgewicht
mit der Kraft der Steuerschieber erreicht hat. Auch jetzt geschieht das Umschalten
des Reglers schlagartig, da die Fliehkraft ohne weitere Drehzahisenkung durch die
Änderung der Fliehgewichtsabstände von der Drehachse infolge konstanter Kraft der
Rückstellfeder abnimmt.
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Der hierdurch wieder in seine Ausgangslage verschobene Steuerkolben
verbindet die Überbrückungskupplung wieder mit dem Rücklauf und sperrt die Leitung
des Konstantdruckes ab. Der Antrieb über den Drehmoment -wandler ist damit wieder
hergestellt worden.
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Um bei Verwendung eines Lastschaltgetriebes bei jedem Gangwechsel
ein Ausschalten der Überbrückun gskupplung zu erreichen ist erfindungsgemäß in der
Konstantdruckle itung zum Fliehkraffregler ein Umschalter angeordnet, der infolge
Abfallen des Systemdruckes im Druckkreis des Lastschaltgetriebes die Druckzufuhr
zur Überbrückungskupplung absperrt und die Leitung zur Überbrückungskupplung mit
dem Rücklauf verbindet. Die Einschaltung dieser Kupplung erfolgt erst dann wieder,
wenn der Druck in der neu zugeschalteten Lamellenkupplung des Lastschaltgetriebes
ca, 2/3 seines vollen ISaltedruckes erreicht hat. Mit der Unterbrechung der Druckölzufuhr
zu diesem Umschalter dulcíl einen einfachen Steuerschieber kann der Antrieb auf
reinen Wandlertrieb beschränkt werden.
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Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der
beize liegenden Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt Fig. 1 in einem Schaltschema
den Antrieb bei gcscl,lQssener Überbrückvngskupp luny.
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Fig. 2 in gleicher Darstellung den Antrieb bei göff -neter Überbrückungsl'.upp
lung
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 und 2 mit dem Umschaltventil
während eines Gangwechsels und Fig. 4 ebenfalls einen Ausschnitt aus Fig. 1 und
2 bei Umschaltung des Steuerschiebers auf reinen Wand lerantrieb.
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Gemäß Fig. 1 treibt der Antriebsmotor 1 über den Steg 2 die Pumpe
3 des Wandlers 4 an. Die Turbine 5 wird über die geschlossene Überbrückungskupplung
10 mit dem Steg verbunden, so daß der direkte Antrieb über die Welle 6, die Zahnräder
7 und 8 zum Lastschaltgetriebe 9 erfolgen kann.
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Über die Zahnräder 2 und 11 werden die beiden Druckmittelpumpen 12
und 13 als Druckmittelerzeuger für das hydraulische System angetrieben.
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Die erste Pumpe 12 saugt ihr Druckmittel über die Saugleitung 14 aus
dem Sumpf 15 an und drückt dieses in die Druckleitung 16. Das Druck -halteventil
17 hält in den Leitungen 16, 18, 20 , 22, 23 und damit auch im Zylinderraum 24 der
Überbrückungskupplung 10 einen konstanten Druck aufrecht. Das abgesteuerte Druckmittel
fließt dann weiter über die Leitung 27 durch den Wandler 4 und die Leitung 28 zum
Rückdruckventil 29 welches einen bestimmten Druck im Wandler 4 aufrecht erhält,
ehe das Druckmittel im Anschluß über die Leitung 30 in den Sumpf 15 abfließt.
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Die zweite Druckmittelpumpe 13 fördert Druckmittel in die Druckleitung
3t des Lastschaltgetriebes 9. Ein Druckregelventil 32 regelt die Drücke zum Schalten
der hydraulischen Lamellenkupplungen des Lostschaltgetriebes 9 und laßt überschüssiges
Druckmittel über die Leitung 34 in den Sumpf ab -fließen.
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Die Fliehgewichte 37 des Fliehkraftreglers 40 haben sich infolge angestiegener
Drehzahl
der Turbinenwelle 6 zu diesem Zeitpunkt schlag -artig nach außen bis an ihre Endanschläge
41 verschoben als die Fliehkraft der Größe der Kraft der vorgespannten Rückstellfeder
entsprach.
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Die schlagartige Verschiebung wurde durch unwesentliche Zunahme an
Federkraft und durch sprunghafte Erhöhung der Fliehkraft infolge der Abstandsänderung
von der Drehachse ohne Drehzahlsteigerung ermöglicht.
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Der Steuerkolben 38 hat eine Verbindung der beiden Leitungen 22 und
23 hergestellt und den Zylinderraum 24 der Überbrückungskupplung 10 mit Drucköl
aufgefüllt.
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Wird gemäß Fig. 2 durch Belastung des Fahrzeuges die sich im direkten
Antrieb befindliche Turbinenwelle 6 in ihrer Drehzahl gedrückt nimmt die Fliehkraft
des Fliehkraftreglers 40 mit dem Quadrat der Drehzahländerung ab, Ein schlagartiges
Zurückklappen der Fliehgewichte 37 bis zum Anschlag 36 erfolgt wieder dann, wenn
die Fliehkraft den Wert der gespannten Rückstellfeder 39 erreicht hat, und zwar
ohne weitere Drehzahlsenkung der Turbinenwelle 6. Mit der gleichzeitigen Verschiebung
des Steuerkolbens 38 wird die Druckölzufuhr aus der Leitung 22 abge -sperrt. Die
Leitung 23 bekommt damit Verbindung mit dem Sumpf 42.
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Mit der Druckentlastung des Zylinderraums 24 und anschließendem Ausschieben
des Fülivolumens durch die Feder 36 ist die Überbrückungskupplung 1-0 ausgesc haltet
und der Antrieb vom Motor her ist auF reinen Wandlerantrieb umgeschaltet worden.
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Gemäß Fig. 3 fällt beim Gangwechsel des Lastschaltg -etriebes 9 durch
Betätigung des Steuergerätes 35 zunächst der Druck in den Leitungen 31 und 43 und
damit auch in der Steuerleitung 33 r auf den Fülldruck der neu zugeschalteten Lamellenkupplung
zusammen. Die Rückstellfeder 44 des Umschaltgetriebes 21 verschiebt seinen Steuerkolben
45 in seine Ausgangslage
. Mit der Absperrung der Leitung 20 wird
die Leitung 22 mit dem Sumpf 46 verbunden und die eingeschaltete Überbrückungs -kupplung
10 ausgeschaltet. Diese Ausschaltung wird dann über das Umschaltventil 21 wieder
aufgehoben, wenn der Druck in den Lei -tungen 31, 43 und 33 durch das Druckregelventil
32 auf ca. 2/3 des vollen Haltedruckes angestiegen ist.
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Gemäß Fig. 4 wird mit der Betätigung des Steuerschiebers 19 die Druckleitung
18 abgesperrt und die Leitung 20 mit dem Sumpf 47 verbunden. Die Oberbrückungskupplung
10 kann somit augenblicklich ausgeschaltet und der Antrieb auf reinen Wandlerantrieb
umgeschaltet werden.