DE2214648C2

DE2214648C2 - Leistungsverzweigendes, mit einer Bremsschaltung versehenes hydrodynamisch-mechanisches Getriebe

Info

Publication number: DE2214648C2
Application number: DE19722214648
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 7921 Zang Helfer
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1970-05-02
Filing date: 1972-03-25
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE2214648A1

Description

Die Erfindung betrifft ein leistungsverzweigendes, mit einer Bremsschaltung versehenes hydrodynamischmechanisches Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Getriebe ist in dem nicht zum Stand der Technik zählenden Hauptpatent 20 21 543 beschrieben, und die vorliegende Erfindung geht von dem dort ins einzelne gehend erläuterten Getriebe aus.

Aus der DE-AS 10 32 109 ist ein Getriebe bekannt.

welches zwischen dem Wandler und der Ausgangswelle ein Schaltgetriebe mit wenigstens zwei Umlaufrädersätzen aufweist (wenigstens ein Vorwärtsgang und ein Rückwärtsgang), von denen jeder eine hydraulisch betätigbare, zum Festbremsen eines seiner Umlaufglieder diener.de Bremse besitzt. Bei einem solchen Getriebe wirkt während des hydrodynamischen Bremsbetriebes das Turbinenrad des Wandlers unter Einschalten des Rückwärtsganges im Wendegetriebe als Bremsrotor.

Hierzu wird der dem Rückwärts-Umlaufrädersatz zugeordnete Betätigungskolben von dem genannten Wandlerausgangsdruck beaufschlagt. Dieser Wandlerausgangsdruck ist nämlich ein Maß für das vom Turbinenrad aufgenommene Bremsmoment; somit paßt sich die Kolbenkraft selbsttätig diesem Bremsmoment an, d. h. das Ankupplen des Turbinenrades an die abzubremsende Antriebswelle erfolgt verhältnismäßig sanft und ohne harte Stöße. Da aber während des dem Bremsen vorausgehenden Betriebszustandes (Traktionsbetrieb mit Kraftübertragung allein über den zweiten rein mechanischen Zweig) der Wandlerausgangsdruck stets nur gering ist, erfolgt das Einschalten des Rückwärtsganges, d. h. das Stillsetzen eines der Getriebeglieder (in der Regel des Hohlrades) des genannten Rückwärts-Umlaufrädersatzes nur sehr langsam. Dies hat zur Folge, daß die Bremswirkung des Wandlers mit großer Verzögerung einsetzt (große Totzeit). Aus diesem Grund ist dieses bekannte Getriebe in der Praxis nur beschränkt anwendbar; denn bekanntlich müssen Fahrzeugbremsen aus Sicherheitsgründen unverzüglich ansprechen.

Es wäre zwar auch denkbar, den Betätigungskolben der dem Rückwärts-Umlaufrädersatz zugeordneten Bremse nicht mit Druckflüssigkeit aus dem Wandlerarbeitsraum, sondern mit direkt von der Hilfspumpe gelie-

J5 ferter Druckflüssigkeit zu beaufschlagen. Dadurch würde jedoch gerade umgekehrt die Bremswirkung des Wandlers viel zu plötzlich und stoßartig einsetzen; somit wären umständliche Maßnahmen zur Begrenzung der von dem Kolben erzeugten Anpreßkraft erforderlieh. Eine solche Getriebeausführung würde also ebenfalls nicht befriedigen.

Das Merkmal des als Stufenkolben ausgebildeten Betätigungskoibens mit zwei in der gleichen Richtung wirkenden Druckbeaufschlagungsflächen ist aus der DE-AS 12 92 008 bekannt.

Das Hauptpatent lehrt, daß an die vom äußeren Umfang des Arbeitsraumes des hydrodynamischen Getriebeteiles zur zweiten Druckfläche des Stufenkolbens führende Druckflüssigkeitsleitung ein den »Auslaßdruck«

so in Abhängigkeit von einer willkürlich wählbaren Kraft aufweisendes Druckbegrenzungsventil angeschlossen werden soll und daß der Arbeitsraum des hydrodynamischen Getriebeteils eine Einlaßöffnung zum Einführen von Luft in den Arbeitsraum aufweisen soll. Durch diese Maßnahme erzielt man ein Konstantbleiben des vom hydrodynamischen Getriebeteils erzeugten Bremsmomentes bei sich ändernder Drehzahl (Fahrgeschwindigkeit) aber sonst gleichen Bedingungen. Zum Einstellen verschiedener, den jeweiligen Erfordernissen entspre-

bo chender Bremsmomente ist gemäß der Hauptanmeldung vorgesehen, daß die willkürlich wählbare Kraft durch eine mehr oder weniger stark vorgespannte Feder aufgebracht wird, deren Vorspannung durch einen mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Hilfskolben

b5 verstellbar ist, und daß der Druckraum des Hilfskolbens über ein Ein-Ads-Ventil an eine Druckquelle anschließbar ist. Mit einem derartigen Ein-Aus-Ventil — und auch mit einem gemäß der Hauptanmeldung unter Um-

ständen zusatzlich vorzusehenden, das Ein-Aus-Ventil mit hoher Frequenz ein- und ausschaltenden Druckschalter — ist nur ein stufenweises Einstellen des Bremsmomentes möglich.

Die Aufgabe der Erfindung wird deshaib darin gesehen, Abwandlungen der im Hauptpateni beschriebenen Anordnung zu schaffen, welche den Gegenstand des Hauptpatents in vorteilhafter Weise weiterbilden, so daß ein stufenloses Einstellen des Bremsmomentes möglich ist.

Erfindungsgemäß wird ein stufenloses Einstellen des »Aus'aßdruckes« und damit des Bremsmomentes dadurch erzielt, daß zum Verändern der genannten willkürlich wählbaren Kraft ein Elektromagnet mit veränderbarer Magnetkraft verwendet wird, dessen Magnetkraft stufenlos veränderbar ist. Es sind hierbei zwei verschiedene Bauformen möglich: im einen Fall wird die willkürlich wählbare, auf den Steuerkolben des Druck btgrenzungsventils wirkende Kraft direkt durch einen solchen Elektromagneten mit veränderb^/er Magnetkraft aufgebracht. Im anderen Fall geht man aus von demjenigen Druckbegrenzungsventil, bei dem die willkürlich wählbare Kraft durch eine mehr oder weniger stark vorgespannte Feder aufgebracht wird, deren Vorspannung durch ein mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Hilfskolben verstellbar ist, und gestaltet diese Einrichtung dadurch weiter aus, daß der Druckraum des Hilfskolbens über ein Druckventil, welches durch den genannten Elektromagneten mit veränderbarer Magnetkraft gesteuert ist, an eine Druckquelle angeschlossen ist. Die beiden vorbeschriebenen Bauformen können unabhängig davon, ob der hydrodynamische Getriebeteil als Drehmomentwandler oder als Bremse ausgebildet ist, in gleicher Weise vorteilhaft angewandt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 ein kombiniert hydrodynamisch-mechanisches Getriebe, dessen hydrodynamischer Getriebeteil als Wandler ausgebildet ist, und das dazugehörende Steuersystem;

Fig.2 ein gegenüber Fig. 1 geändertes, jedoch für das gleiche Getriebe bestimmtes Steuersystem;

F i g. 3 ein kombiniert hydrodynamisch-mechanisches Getriebe, dessen hydrodynamischer Getriebeteil als Bremse ausgebildet ist, und das dazugehörende Steuersystem.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht im wesentlichen demjenigen der Hauptanmeldung; nur das Steuersystem weist einige unterschiedliche Merkmale auf.

Die Hauptteile des Getriebes und der vom Motor 1 angetriebene Verteilplanetenradsatz, der Drehmomentwandler 3 und das Wendeschaltgetriebe 4, 5. Am äußeren Umfang des Arbeitsraumes 3,7 des Wandlers 3 befindet sich eine Auslaßöffnung 21 für die Arbeitsflüssigkeit. An dieser Stelle herrscht sowohl beim Traktions- als auch beim Bremsbetrieb der höchste Druck im Wandlerinnern (»Auslaßdruck«). An die Auslaßöffnung 21 ist ein in seiner Druckgrenze willkürlich einstellbares Druckbegrenzungsventil 28 angeschlossen; dieses besitzt einen in der Zeichnung symbolisch dargestellten Steuerkolben, der einerseits von einer Feder 41 mit über einen Hilfskolben 42 willkürlich einstellbarer Federkraft und andererseits über die Leitung 28;i und das Umstcuerventil 29 von dem genannten und einzustellenden »Auslaßdruck« beaufschlagbar ist; dabei wirkt die Federkraft in Richtung »schließen« und der Auslaßdriiek in Richtung »offnen«.

Beim Traktionsbetrieb im Anfahrgang (in Richtung »vorwärts«) erfolgt die Kraftübertragung, ausgehend von dem Verteilplanetenradsatz 2, teilweise über den hydrodynamischen Kraftweg (Wandler 2. Wendeschalt getriebe 4, 5) und teilweise über den mechanischen Kraftweg (Welle 7) zur Vereinigungsstelle 22 und von hier über die Abiriebswelle 6 zur Treibachse 6a des Fahrzeuges. Hierbei sind sämtliche Um.neuerventile 29,

ίο 30,31,40 und 43 in Ruhestellung, d. h. die Ventile 30, 31 und 43 befinden sich in der in F i g. 1 dargestellten Position, während sich die Ventile 29 und 40 in ihrer gegenüber der dargestellten Position entgcgengesetz-ten Stellung befinden. Dadurch ist der Druckraum des Hilfskolbens 42 drucklos und die Kraft der Feder 41 auf ihrem Kleinstwert. Da ferner das Ventil 29 geschlossen ist. kann die Feder 41. obwohl ihre Federkraft auf den Kleinstwert eingestellt ist, das Druckbegrenzungsventil 28 geschlossen halten. Dadurch ist beim Anfahrgang der Wandler-»Auslaßdruck« auf seinen Höchstwert eingestellt.

Beim Umschalten vom Anfahrgang auf den Marschgang wird das Ventil 40 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Motordrehzahl gesteuerten Schalter in die in der Zeichnung dargestellte Position umgeschaltet. Dadurch wird das Pumpenrad 10 mittels des Ringkolbens 13 abgebremst; demzufolge findet nunmehr die Kraftübertragung allein über den mechanisehen Kraftweg (Welle 7) statt. Das genannte Umschalten des Ventiles 40 hat auch zur Folge, daß das Ventil 29 über die Steuerleitung 29a umgeschaltet wird; dadurch wird das Druckbegrenzungsventil 28 geöffnet, so daß der »Auslaßdruck« einen dem Kleinstwert der Federkraft 41 entsprechenden untersten Wert annimmt. Dieser in F i g. 1 dargestellte Betriebszustand liegt stets vor, wenn eine Bremsung beginnen soll; denn in der Praxis wird das Getriebe nur im oberen Geschwindigkeitsbereich (Marschgang) zum Bremsen benutzt.

Bei Bremsbeginn werden mittels des Stufenschalters 44 die Ventile 30 und 31 gleichzeitig betätigt; die Ventile 40 und 29 bleiben in der gezeichneten Stellung. Dadurch wird, da im Druckstutzen der Pumpe 25 (Leitung 33) ständig ein relaiiv hoher Druck vorhanden ist. dieser Druck sofort auf der kleinen Kolbenfläche 38 des Stufenkolbens 36 der Bremse 32 wirksam und bringt diese sehr rasch zum Anliegen. Infolge der geringen Größe der Kolbenfläche 38 und da auf der anderen, großen, mit dem »Auslaßdruck« beaufschlagten Kolbenfläche 37

so zunächst noch kein Überdruck herrscht, sondern vorübergehend sogar Unterdruck (wie in der Hauptanmeldung ausführlich erläutert), erfolgt das Abbremsen des Hohlrades 5a nicht stoßartig, sondern mir einer Verzögerung von etwa ¹A₀ bis Vi₀ Sekunden. Dadurch erzielt man das gewünschte sanfte Ansteigen des vom Turbinenrad 16 aufgenommenen Bremsmomentes.

In Fig. 2 ist ein gegenüber Fig. 1 abweichendes Steuersystem dargestellt; das hydrodynamische Getriebe, dem dieses Steuersystem zugeordnet ist, ist das glei-

bo ehe wie in F i g. 1 und ist daher in F i g. 2 weggelassen. Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beiden Steuersysteme unterscheiden sich im wesentlichen nur dadurch, daß das Ein-Aus-Magnei-Venlil 43 (Fig. 1) ersetzt ist durch ein

b) Druckregelventil 53, welches durch einen mit Hilfe des Steuergerätes 54 steuerbaren Elektromagneten 52 mit veränderbarer Magnetkrall gesteuert ist. Mit dem genannten Druckregelventil 53 wird der Druck im KoI-

benraum des Hilfskolbens 42 eingestellt und damit — wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 — die Kraft der Feder 41, der »Auslaßdruck« und das Bremsmoment. Bei ßremsbeginn ist der Schalter 55 zu schließen und das Steuergerät 54 auf das gewünschte Brems- ^r, moment einzustellen.

Die in F i g. 3 dargestellte hydrodynamische Bremse 50 umfaßt ein feststehendes Gehäuse 58 und einen Bremsrotor 59. die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 57 bilden. Mit dem Bremsrotor 59 ist das ι ο Sonnenrad 61 eines Planetenradsatzes 60 starr verbunden, dessen Planelenträger 62 auf der abzubremsenden Welle 56 befestigt ist und dessen Hohlrad 63 abbremsbar ist. Die hierfür vorgesehene und erfindungsgemäß ausgebildete Reibungsbremse 70 weist einen ringförmigen Stufenkolben 66 mil einer kleinen und einer großen Druckfläche 68,67 auf.

Das Steuersystem dieser hydrodynamischen Bremse umfaßt eine von der abzubremsenden Welle 56 angetriebene Hilfspumpe 75, die zum Füllen des Arbeitsraunies 57 mit Arbeiisflüssigkeit und zum Zuführen von Druckmittel über ein Magnetventil 91 zu der genannten kleinen Druckfläche 68 des Stufenkolbens 66 dient. Die Fülleitung 77 weist ein Druckbegrenzungsventil 78, ein Rückschlagventil 79, einen Kühler 76 und ein Ein-Aus-Magnetventil 81 auf und mündet über den Einlaß 82 in den Arbeitsraum 57. Das Bremsgehäuse 56 besitzt einen ersten Auslaß 83, an den ein den »Auslaßdruck« und damit das Bremsmoment einstellendes Druckbegrenzungsventil 88 sowie über eine Leitung 88a und ein Magnetventil 90 der Kolbenraum über der großen Druckfläche 67 des Stufenkolbens 66 angeschlossen sind. Ein zweiter Auslaß 84 ist über die Leitung 85 und das Rückschlagventil 86 mit der Fülleitung 77 verbunden zur Bildung eines Kühlkreislaufes.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Betriebszustand ist die hydrodynamische Bremse ausgeschaltet. Bei Bremsbeginn werden die Ventile 90 und 91 betätigt, wodurch dem Arbeitsraum 57 Betriebsflüssigkeit zugeführt, die Reibungsbremse in der oben beschriebenen Weise stoßfrei angezogen und somit der Bremsrotor 57 in Bewegung gesetzt wird. Die in dem Druckbegrenzungsventil 88 den »Auslaßdruck« bestimmende willkürlich wählbare Kraft wird direkt durch einen mit Hilfe des Steuergerätes 94 gesteuerten Elektromagneten 87 mit veränderbarer Magnetkraft aufgebracht.

Ein derart ausgebildetes Druckbegrenzungsventil kann auch in dem Steuersystem gemäß Fig. 2 angewandt werden; dabei würden die Feder 41, der Hilfskolben 42 und das Druckregelventil 53 entfallen.

In dem Steuersystem gemäß Fig.3 kann das Ventil Si entfaiien. Dadurch bleibt der Arbeitsraum 57 auch im ausgeschalteten Zustand gefüllt, wodurch ein sofortiges Ansprechen der hydrodynamischen Bremse erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsverzweigendes, mit einer Bremsschaltung versehenes hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge mit einem ersten Umlaufrädergetriebe zur Aufteilung der Eingangsleistung auf einen ersten einen hydrodynamischen Wandler aufweisenden Zweig und auf einen zweiten mit der Getriebeausgangswelle gekoppelten rein mechanischen Zweig sowie mit einem Umlaufrädersatz, der zwischen dem Wandler und der Ausgangswelle angeordnet ist und eine hydraulisch betätigbare, zum Festbremben eines seiner Umlaufglieder dienende Bremse aufweist, deren Betätigungskolben mit einem dem Wandler am äußeren Umfang entnommenen Arbeitsflüssigkeitsdruck (Wandlerausgangsdruck) beaufschlagt ist, ferner mit einer Hilfspumpe zur Versorgung des Getriebes mit Arbeits- und Steuerflüssigkeit und mit einer das Wandlerpumpenrad zwisches Herstellung einer ausschließlichen Triebverbindung über den rein mechanischen Zweig stillsetzenden Bremse, wobei der Betätigungskolben des Umlaufrädersatzes als Stufenkolben mit zwei in der gleichen Richtung wirkenden Druckbeaufschlagungsflächen ausgebildet ist und die beiden Druckflächen hydraulisch voneinander völlig getrennt sind und die erste Druckfläche und die zweite Druckfläche mit dem Wandlerausgangsdruck beaufschlagbar ist, wobei an eine vom äußeren Umfang des Arbeitsraumes zum Kolben führende Druckflüssigkeitsleitung ein den »Auslaßdruck« in Abhängigkeit von einer willkürlich wählbaren Kraft bestimmendes und eine Einrichtung zum Verstellen der genannten Kraft aufweisendes Druckbegrenzungsventil angeschlossen und eine Einlaßöffnung zum Einführen von Luft in den Arbeitsraum vorgesehen ist, nach Patent 20 21 543, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich wählbare Kraft mittels eines Elektromagneten (52, 87) mit stufenlos veränderbarer Magnetkraft einstellbar ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich wählbare Kraft durch den Elektromagneten (87) unmittelbar aufgebracht wird(Fig. 3).

3. Getriebe nach Anspruch 1, bei dem die willkürlich wählbare Kraft durch eine mehr oder weniger stark vorgespannte Feder aufgebracht wird, deren Vorspannung durch einen mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Hilfskolben verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum des Hilfskolbens (42) über ein Druckregelventil (53), welches durch einen Elektromagneten (52) mit stufenlos veränderbarer Magnetkraft gesteuert ist, an eine Druckquelle (25) angeschlossen ist (F i g. 2).