DE2247725A1

DE2247725A1 - Hydrodynamische einheit

Info

Publication number: DE2247725A1
Application number: DE19722247725
Authority: DE
Inventors: Harry Fackenthal
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-10-22
Filing date: 1972-09-26
Publication date: 1973-05-03
Also published as: FR2157614A5; JPS4850163A; US3724209A; IT966157B; GB1345090A; CA966757A; SE374175B; JPS5143147B2

Description

Patentanwalt \ 22A7725 Dipl.-Ing. K. Waither

_w 1 BERLIN 19

^vi Bolivaraliee 9

* Tel. 804 42 85

¥/Vh-2898 26.9.72

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Hydrodynamische Einheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrodynamische Einheit mit einem angetriebenen umlaufenden Gehäuse, einem Pumpenrad und einem mit einer Ausgangswelle verbundenen Tür- ^: binenrad, die beide in einem toroiden Arbeitskreis liegende Ein- und Austrittsöffnungen für das Arbeitsmittel haben, wobei eine Arbeitsmittel-Zuleitung eine Druckmittelquelle mit der Eintrittsöffnung des Pumpenrades verbindet und das !Turbinenrad mehrere von seinen Schaufeln gebildete Kanäle enthält, die mit einer Rücklaufleitung für das Arbeitsmittel zur Druckmittelquelle verbunden sind.

Pur Fahrzeugantriebe sind hydrodynamische Einheiten in verschiedener Form bekannt, deren Schluckvermögen zwischen

309818/0227

NuIl und einem Höchstwert veränderlich ist. Bei einer Bauart sind die Schaufeln/Elemente der hydrodynamischen Einheit in ihrem Anstellwinkel veränderlich, um damit das Schluckvermögen zu ändern, wodurch der Anteil des Kraftflussee vom Fahrzeugantrieb zu einem Hilfsgeräteantrieb wahlweise einstellbar ist. Bekannt ist ferner, hydrodynamische Einrichtungen füll- und entleerbar auszubilden, um den Antrieb unterbrechen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Einheit der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, dass bei einem einfachen und gedrängten Aufbau eine verbesserte Charakteristik des veränderlichen Schluckvermögens erzielt wird und hierbei insbesondere eine kontinuierliche Änderung des Schluckvermögens bis herab zum Wert Null ermöglicht wird.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis,aus, dass hierzu ein schnelles Entleeren und schnelles füllen des Arbeitskreises der hydrodynamischen Einheit anzustreben ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens einer der Kanäle im Turbinenrad eine zwei benachbarte Schaufeln verb-indende Terscblusswand enthält, die den Strom zu der Eintrittsöffnung des Pumpenrades ver-r sperrt.und dieser Kanal über einen im wesentlichen radial einwärts gerichteten Auslasskanal mit der Bücklaufleitung verbunden ist, um Arbeitsmittel aus dem Arbeitskreis abzuziehen und

309818/0227

mindestens einen Teil des Arbeitsmittels aus dem umlaufenden Gehäuse in Abhängigkeit von einer Verringerung des von der Druckmittelquelle über die Arbeitsmittel-Zuleitung zugespeisten Arbeitsmittels zur Änderung des Schluckvermögens entfernt.

Auf diese Weise wird Arbeitsmittel aus dem Arbeitskreis der hydrodynamischen Einheit abgezapft, wenn die Zufuhr von Arbeitsmittel verringert wird, so dass durch Steuerung der Zufuhr des Arbeitsmittels das Schluckvermögen gesteuert wird.

Die erfindungsgemässe Ausbildung hat den wichtigen Vorteil, dass bei einem Fahrzeugantrieb mit einem Hilfsgeräteantrieb, wie er beispielsweise in der US-PS 3 358 444 beschrieben ist, die Antriebsleistung bei völliger Unterbrechung des Antriebes zu den angetriebenen !"ahrzeugrädern zum «Antrieb der Hilfsgeräte zur Verfügung steht und das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit allmählich erhöht werden kann, ; bis sie ihr volles Schluckermögen erreicht.

Bei der erfindungsgemässen Bauweise kann das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit in einfacher Weise kontinuierlich durch Steuerung derMasse des Arbeitsmittels im Arbeitskreis beherrscht werden. Diese Masse kann verringert werden, indem die Ölzufuhr zum Arbeitskreis verringert wird und das dadurch fehlende Ölvolumen durch zugeleitete Luft er-

3 0 9 8 18/0227

124?725

setzt wird, wodurch das spezifische Gewicht des Arbeitsmittels UQd damit das Schluvfcüermögen der hydrodynamischen Einheit verringert werden. Soll das Schlidcvermögen wieder erhöht werden, so wird zusätzlich Öl zugeleitet, das die Luft ganz oder teilweise verdrängt. Da die Zuspeisung des Öls kontinuierlich vorgenommen werden kann, ergibt sich auch eine kontinuierliche Regelung des Schluakvermögens.

Zum schnellen Entleeren des Arbeitskreises wird die Zufuhr des Arbeitsmittels durch ein einfaches Ventil abgesperrt, wodurch das im Arbeitskreis verbliebene Arbeitsmittel mit sehr hohen Geschwindigkeiten vom Pumpenrad in die von seiner Eintrittsöffnung getrennten Kanäle des Turbinenrades fördert, durch die das Arbeitsmittel aus dem Arbeitskreis abgeleitet wird. Die hydrodynamische Einheit wird hierdurch entleert, so dass der Antrieb unterbrochen wird. Soll das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit schnell erhöbt werden, so genügt es, erneut Arbeitsmittel über die Zuleitung dem Arbeitskreis zuzuspeisen.

Nach einem weiteren Mefkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Turbinenrad mehrere mit einer im wesentlichen quer zwischen zwei benachbarten Schaufeln liegenden 'Verschlusswand versehene Kanäle enthält und jedem dieser Kanäle ein Auslasskanal zugeordnet ist. '

-5-

3 09818/0227

Mach einem weiteren Merkmal der Erfindung I

ist vorgesehen, dass das Arbeitsmittel von der Druckmittel- ;

quelle zur Zuleitung durch eine Steuereinrichtung mit wahlweise j

veränderlicher Menge zugespeist wird, um das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit zu ändern, wobei "bei Absperren ; der Zufuhr durch völliges Entleeren des Arbeitskreises das Schluckvermögen Null erzielt wird.

Schliesslich ist vorgesehen, dass das Pumpenrad _; und das Turbinenrad mehrere zur Drehachse konzentrische Schaufeln

enthalten, die zusammen mit radialen Schaufeln zur Drehachse i ringförmig nebeneinander liegende Kanäle für das Arbeitsmittel bilden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel

der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ze-^igen

Pig. 1 einen teilweisen senkrechten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer hydrodynamischen Einheit nach der Erfindung und

Pig. 2 einen Teilquerschnitt nach der linie 2-2 in Pig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen.

Eine Plussigkeitskupplung 10 hat einen umlaufenden vorderen Deckel 12 mit einer Eingangsnabe 14, die über eine Innenkeilverzahnung 16 mit der Ausgangswelle einer nicht

-6-

309818/0 227

■Γ ■ :

dargestellter] Antriebsmaschine verbunden ist· Der vordere Deckel 12 ist mit einem umlaufenden Kupplungsgehäuse 18 verschraubt, das im wesentlichen halbkreisförmige Schaufeln 20 trägt. Diese Schaufeln sind nebeneinander in dem Gehäuse an einer inneren Hülle 22 und an der Innenseite dee Gehäuses 13 befestigt und bilden ein Pumpenrad 24 mit mehreren voneinander getrennten, das Arbeitsmittel führenden Kanälen, die Ein- und Austrittsöffnungen aufweisen. Das Kupplungsgehäuse 1Θ ist mit Schrauben 25, die sich durch eine ringförmige Habe 26 des Gehäuses erstrecken, mit einer zylindrischen ortsfesten Büchse 27 verbunden, in der (^Zuleitungen 28 vorgesehen sind. Durch diese erfolgt eine Zufuhr von druckgeregeltem öl von einer Steuereinrichtung 30 zu einem Einlasskanal 32 in der Nabe 26, der sich zu den Einlassöffnungen des Pumpenrades 24 erstreckt.

Die Steuereinrichtung 30 enthält nicht dargestellte Ventile zur Steuerung des Ölstroms zur hydrodynamischen

Einheit, wobei eine Regelung von Hull bis zu einem Höchstwert vorgesehen ist, um das Schluckvermögen der hydrodynamischen ■ Einheit zu regeln. Die Büchse 27 ist mit einer zylindrischen Hohlwelle 34 verbunden, die eine übliche Flüssigkeitspumpe innerhalb der Steuereinrichtung 30 antreibt und eine Ausgangswelle 35 der hydrodynamischen Einheit koaxial umgibt·

3 098 18/022 7

Axial vor dem Pumpenrad 24 ist ein !Turbinenrad 36 angeordnet, das zwischen einer äusseren Hülle 38 und einer inneren Hülle 40 liegende Schaufeln 42 aufweist, die in ähnlicher Weise wie die Schaufeln des Pumpenrades angeordnet sind, so dass mehrere Arbeitsmittel führende Kanäle 44 gebildet sind. Der grösste Teil dieser Kanäle 44 hat Auslassöffnungen 46, um Arbeitsmittel, das das Turbinenrad verlässt, den Einlassöffnungen des Pumpenrades 24 zuzuleiten. Ein Teil dieser Kanäle, beispielsweise 3 von 36, sind jedoch durch eine im wesentlichen in Querrichtung liegende, zwei benachbarte Schaufeln verbindende Yerschlusswände 48 so ausgebildet,dass das ihnen zuströmende Arbeitsmittel zu radialen Auslasskanälen 50 in der äusseren Hülle 38 und einer Habe 52 der äusseren Hülle geleitet wird. Die Nabe 52 ist über eine Keilverzahnung : 53 mit dem Ende der Ausgangswelle 35 verbunden.

Das durch die radialen Kanäle 50 abgeleitete j Arbeitsmittel gelangt in Längskanäle 54 innerhalb der Habe und aus diesen in eine Rücklaufleitung 55, die zwischen der Hohlwelle 34 und der Ausgangswelle 35 gebildet ist. Die Rücklaufleitung 55 ist mit einem nicht dargestellten Kühler und einem Sumpf innerhalb der Steuereinrichtung 30 verbunden.

Reibungsarme Lager 58 sind zwischen einer zentralen innen liegenden Schulter 60 des vorderen Deckels 12 und dem Ende der Ausgangswelle 35 vorgesehen, um das Pumpenrad

-8-

3098 18/0227

22A7725

drehbar auf der Antriebswelle 35 zu lagern. Am äusseren Band der Schulter 60 und konzentrisch zum Lager 58 ist eine ringförmige Flüssigkeitsdichtung 62 vorgesehen, die gegen eine innere ringförmig vorstehende Eläche der Nabe 52 anliegt, um Arbeitsmittelverluste aus dem Baum 2wLschen dem vorderen Deckel und der äusseren Hülle 38 des Turbinenrades zur Bücklaufleitung 55 zu verhindern. Die Nabe 52<des Turbinenrades trägt einen Kranz vonDrucklagern 64, die gegen eine ringförmige LaufHache 66 an der Nabe 26 des Pumpenrades 24 abgestützt ist.

Bei normalem Betrieb, also vollem Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit, wird unter Druck stehendes Arbeitsmittel von der Steuereinrichtung 50 über die Zuleitung 28 und den Einlasskanal 32 in den toroiden Arbeitskreis der hydrodynamischen Einheit eingespeist, der durch das Pumpenrad und das Turbinenrad gebildet wird und in Pig. I durch Pfeile gekennzeichnet ist. Das Arbeitsmittel läuft in dem Arbeitskreis in bekannter Weise um und wird durch die Bücklaufleitung 55 über die radialen Kanäle 50 in der äusseren Hülle 38 und der Nabe 52 des Turbinenrades abgeleitet, wobei die ringförmige Dichtung 62 einen Rückstrom in den Arbeltskreis verhindert. Unter diesen Bedingungen ist die zugeleitete Menge des Arbeitsmittels der abgeführten Menge gleich, so dass die hydrodynamische Einheit im Arbeitskreis gefüllt bleibt.

-9-

3Ü98 1 8/0227

Um das gesamte Arbeitsmittel schnell -aus dem Arbeitskreis zu entfernen, wird- durch ein einfaches Ventil in der Steuereinrichtung 30 die Zufuhr von Arbeitsmittel zum Arbeitskreis abgesperrt. Das im Arbeitskreis befindliche Arbeitsmittel wird durch das Pumpenrad mit grosser Geschwindigkeit in die Kanäle des Turbinenrades gefördert und das in die drei Kanäle 44, die mit einer Yerschlusswand versehen sind, geförderte Öl wird über die Auslasskanäle 50 zum Sumpf abgeleitet. Das aus diesem abgeleitete Arbeitsmittel wird schnell aus dem Arbeitskreis wieder ersetzt, so dass ein schnelles-Ableiten des gesamten Arbeitsmittels aus der hydrodynamischen Einheit erfolgt. Diese bleibt dann leer, wobei der Antrieb von dem Eingangsteil 12 zur Abtriebswelle 35 bzw. von dieser zum Heil 14 völlig unterbrochen ist.

Soll das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit wieder erhöht werden, so ist lediglich die Zuleitung von Arbeitsmittel ζAm Arbeitskreis durch Öffnen des Yentils in der Steuereinrichtung 30 wieder herzustellen.

Durch Regelung der in den Arbeitskreis zugespeisten Menge an Arbeitsmittel ist es ferner möglich, das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit wahlweise zu regeln. Soll das Schluvkvermögen der hydrodynamischen Einheit verringert werden, so wird die Zufuhr von Arbeitsmittel zum Arbeitskreis kleiner eingestellt und das fehlende Arbeitsmittel durch luft

-10-

309818/0227

-ίο -

und Öl ersetzt) so dass also über die Zuleitung 28 und den Einlasskanal 32 ein Öl-Luft-Gemisch als Arbeitsmittel zugeleitet wird. Da das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit von der Masse des im Arbeitskreis befindlichen Arbeitsmittels abhängt, wird durch das verringerte spezifische Gewicht des Arbeitsmittels das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit verringert. Durch wahlweise Änderung des spezifischen Gewichts des Arbeitsmittels kann auf diese Weise eine kontinuierliche Regelung des Schluckvermögens erreicht werden.

Die hydrodynamische Einheit nach der Erfindung kann als flüssigkeitskupplung oder als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet sein.

30981 8/0227

Claims

-11 Patentansprüche :

Γ ΐΛ Hydrodynamische Einheit mit einem angetriebenen umlaufenden Gehäuse, einem Pumpenrad und einem mit einer Ausgangszeile verbundenen Turb-inenrad, die beide in einem toroiden Arbeitskreis liegende Ein- und Austrittsöffnungen für das Arbeitsmittel haben, wobei eine Arbeitsmittel-Zuleitung eine Druckmittelquelle mit der Eintrittsöffnung des Pumpenrades . verbindet und das Turbinenrad mehrere von seinen Schaufeln gebildete Kanäle enthält, die mit einer Rücklaufleitung für das Arbeitsmittel zur Druckmittelquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kanäle (44) im !Turbinenrad (36) eine zwei benachbarte Schaufeln (42) verbindende Yerschlusswand (48) enthält, die den Strom zu der Eintrittsöffnung des Pumpenrades (24) versperrt und dieser Kanal über einen im wesentlichen radial einwärts gerichteten Auslasskanal (50) mit der Rücklaufleitung (55) verbunden ist, um Arbeitsmittel aus dem Arbeitskreis abzuziehen und mindestens einen Teil des Arbeitsmittels aus dem umlaufenden Gehäuse (18) in Abhängigkeit von einer Verringerung des von der Druckmittelquelle über die Arbeitsmittel-Zuleitung (28) zugespeisten Arbeitsmittels zur Änderung des Schluckvermögens entfernt.

-12-

309818/0227
2. Hydrodynamische Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (36) mehrere mit einer im wesentlichen quer zwischen zwei benachbarten Schaufeln (42) liegenden Verschlusswand (4-8) versehene Kanäle (44) enthält, und jedem dieser Kanäle ein Auslasskanal (50) zugeordnet ist.
3. Hydrodynamische Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel von der Druckmittelquelle (30) zur Arbeitsmittel-Zuleitung (28) durch eine Steuereinrichtung mit wahlweise veränderlicher Menge zugespeist wird, um das Schluckvermögen der hydrodynamischen Einheit zu ändern, wobei bei Absperren der Zufuhr durch völliges Entleeren des Arbeitskreises das Schluckermögen Null erzielt wird.
4. Hydrodynamische Einheit nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (24) und das Turbinenrad (36) mehrere zur Drehachse konzentrische: Schaufeln enthalten, die zusammen mit radialen Schaufeln (20,42) zur Drehachse ringförmig nebeneinander liegende Kanäle für das Arbeitsmittel bilden.

309818/0227