DE2647117C3

DE2647117C3 - Hydraulisch mechanisches Verbundgetriebe mit hydrodynamischen Bremsschaltungen für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2647117C3
Application number: DE19762647117
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver 8900 Augsburg Zaunberger
Original assignee: Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1981-04-09
Also published as: IT1079561B; SE7700206L; GB1587530A; DE2647117B2; SE434292B; DE2647117A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe mit hydrodynamischen Bremsschaltungen für Fahrzeuge, bei dem zwischen einem mit der Eingangswelle rotierenden Mantelgehäuse und dem Pumpen- sowie Turbinenrad je eine Kupplung angeordnet ist und bei dem das zwischen den beiden Schaufelkränzen des zweistufigen Turbinenrades angeordnete Leitrad durch ein erstes Kupplungselement festhaltbar ist und durch ein zweites Kupplungselement über ein Umkehr-Planetengetriebe mit der Turbinenwelle kuppelbar ist, wobei zur Erzeugung einer Bremskennlinie für niedriges und

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65 hohes Bremsmoment das Wandlergehäuse mit dem Pumpen- und dem Turbinenrad gekuppelt ist, während das Leitrad zur Erzeugung des niedrigen Bremsmomentes festgehalten und zur Erzeugung des hohen Bremsmomentes in Gegenrotation angetrieben ist. Eine derartige Ausbildung ist aus dem Prospekt »Renk Doromat P 316/1.9.75.5« und der den gleichen Gegenstand betreffenden Druckschrift MTZ 35/(1974) 8, Seite 266 bis 268, bekannt. Die dort offenbarte Bremsanordnung weist zwei Getriebebremsstufen auf, die über das Bremspedal geschaltet werden. Bei der ersten Bremsstufe für eine niedrige Bremsmomentkennlinie werden das Leitrad festgehalten und sowohl die Uberbrückungs- als auch die Pumpenradkupplung geschlossen. Dadurch bilden das Wandlergehäuse, das Pumpenrad und das Turbinenrad eine starre körperliche Einheit. Die relativ geringe Bremswirkung entsteht durch die sich bildende Durchwirbelung des hydraulischen Mediums bei der Relatiwerdrehung der genannten körperlichen Einheit gegenüber aem feststehenden Leitrad, so daß der Drehmomentwandler als Strömungsbremse arbeitet. Bei der Bremsstufe für ein hohes Bremsmoment werden die Uberbrückungs- und Pumpenradkupplung geschlossen und das Leitrad in entgegengesetzter Drehrichtung zur Turbine angetrieben. In diesem Falle erfolgt eine wesentlich höhere Turbulenz gegenüber der eingangs erwähnten Bremsstufe für niedere Bremsmomente.

Den Abbildungen dieser Druckschrift kann entnommen werden, daß bei eingeschalteter Überbrükkungskupplung das Pumpenrad als Widerlager des Servokolbens des Pumpenradgehäuses dient. Somit muß das Pumpenrad bei eingeschalteter Überbrükkungskupplung notwendig mit dem Pumpenradgehäuse starr verbunden sein. Ein Einschalten der Überbrückungskupplung bei frei laufendem Pumpenrad ist daher nicht möglich.

Beim Umschalten von der niederen in die hohe Bremsmoment-Kennlinie muß in der Praxis ein Bremsstoß in Verbindung mit einer hohen Erwärmung des hydraulischen Mediums beobachtet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Bremskennlinien mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand zu verwirklichen und im gesamten Geschwindigkeitsbereich ein möglichst konstantes Bremsmoment entsprechend einer gleichmäßigen Bremsverzögerung herbeizuführen.

Ausgehend von der eingangs erwähnten Anordnung besteht die Frfindung darin, daß
a) die zwischen dem Wandlergehäuse und dem Pumpenrad angeordnete Kupplung unabhängig von der das Wandlergehäuse mit dem Turbinenrad verbindenen Kupplung schaltbar ist, und daß für die Erzeugung einer Bremskennlinie für ein mittleres Bremsmoment die Pumpenradkupplung gelöst, die Turbinenradkupplung geschlossen und das Leitrad in Gegenrotation angetrieben ist.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich durch das Auskuppeln des Pumpenrades, während das Wandlergehäuse mit dem Turbinenrad eingekuppelt bleibt und das Leitrad sich entgegengesetzt zum Turbinenrad dreht, der beim Stand der Technik beobachtete Bremsstoß völlig vermieden und gleichzeitig ein mittleres Bremsmoment erzielt werden kann, ohne daß dieser Bremszustand vorhersehbar war. Beim vorbekannten Fahrzeuggetriebe bewirkt nämlich das

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Schließen der Kupplung für das Turbinenrad, daß das Wandlergehäuse mit dem Turbinenrad und Pumpenrad eingekuppelt wird. Der Leerlauf des Pumpenrades wäre bei dieser Konstruktion technisch gar nicht möglich gewesen. Die Erfindung schafft demgegenüber die Möglichkeit, das Pumpenrad unabhängig von der Überbrückungskupplung aus- oder einzukuppeln. Wenn es entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ausgekuppelt ist, bildet sich offenbar eine mittlere Turbulenz aus, deren Wirkung genau zwischen den beiden vorbekannten Bremsstufen liegt. Es war dabei auch überraschend, daß beim Übergang von einer zur anderen erfindungsgemäßen Bremskennlinie kein Bremsstoß mehr erfolgt.

Es ist zwar aus der DE-OS 2505 583 bei einem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe bekannt, die Überbrückungskupplung unabhängig von dem als Kupplungsschaltkolben ausgebildeten Pumpenrad schaltbar anzuordnen, wodurch aber nicht die Aufgabe der Erfindung gelöst oder eine Lösung angeregt wird.

Im Sinne einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine automatische Umschaltung von der niederen in die jeweils nächst höhere Bremskennlinie in Abhängigkeit von der An- oder Abtriebsdrehzahl, vom Drehmoment od. dgl. vorgesehen ist. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß im gesamten Geschwindigkeitsbereich ein möglichst konstantes Bremsmoment erzielt wird. Dabei ist der Fahrer völlig unbelastet.

Er braucht nur das Bremspedal zu betätigen, um in Abhängigkeit von der Pedalstellung die zugeordnete Bremsstufe einzuschalten. Entsprechend der gewählten Bremsstufe wird im hohen Geschwindigkeitsbereich die niedere oder mittlere Bremskennlinie geschaltet. Fällt die Geschwindigkeit, so erfolgt eine automatische Umschaltung auf eine Bremskennlinie mit höherem Bremsmoment, sobald ein günstigerer Geschwindigkei&bereich erreicht ist.

Ein möglichst konstantes Bremsmoment kann auch dadurch erreicht werden, daß zu der jeweils eingeschalteten Bremskennlinie die Bremswirkung einer Motorbremse, insbesondere bei Drehzahlbereichen mit niedrigem Bremsmoment, automatisch zugeschaltet wird. Beide Bremsmaßnahmen überlagern sich, wobei es sich allerdings empfiehlt, beim Umschalten der Bremsstufen die Motorbremse auszuschalten.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In ilr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fahrzeuggetriebe,

Fig. 2 ein Geschwindigkeits-Bremsmoment-Diagramm mit Bremskennlinien,

Fig. 3 ein Diagramm gemäß Fig. 2 mit Darstellung der Bremsstufen sowie der Umschaltbereiche zwischen den einzelnen Bremskennlinien, und

Fig. 4 ein Diagramm gemäß Fig. 2 und 3 mit Darstellung überlagerter Bremsmomente durcn automatische Einschaltung einer Motorbremse.

Im Ausführungsbeispiel de· T· <r. 1 ist ein hydrodynamisches Fahrzeuggetriebe mit Drehmomentwandler dargestellt, wie es beispielsweise für den Antrieb von Omnibussen od. dgl. anwendbar ist. Die Schaufelkränze des Drehmomentwandlers sind in einem öldichten rotierenden Wandlergehäuse 1 angeordnet, das mit dem Antriebsmotor drehsteif verbunden ist. Das Pumpenrad ist mit 2, die zweikränzige Turbine 3 und das Leitrad mit 4 bezeichnet. Mit Hilfe der Überbrückungskupplung 5 kann das Wandlergehäuse 1 mit dem Turbinenrad 3 dre^hsteif verbunden werden. Davon unabhängig ist eine Reibkupplung 6 vorgesehen, die das Pumpenrad 2 mit dem Wandlergehäuse 1 drehschlüssig verbinden bzw. von ihm lösen kann. Die Turbinenwelle 7 ist gleichzeitig Abtriebswelle des Getriebes. Das Leitrad 4 ist über eine Hohlwelle 8 mit dem inneren Sonnenrad 9 eines Umkehr-Planern tengetriebes 10 verbunden. Das Leitrad 4 kann mit der Reibkupplung 11 festgehalten oder durch Betätigung der Reibkupplung 12 so mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt werden, daß es in entgegengesetzter Drehrichtung zum Antriebsmotor bzw. zum Turbinenrad 3

is umläuft.

Das Pumpenrad 2 ist axial verschiebbar und gleichzeitig als Druckkolben zur Betätigung der Reibungskupplung 6 ausgebildet. Die Druckdifferenz zwischen dem Wandler-Innenraum 13 und dem ölriicklaufkanal 14 wird durch federbelastete Ventile 15. die am Pumpenrad 2 angeordnet sind, geregelt.

Die Einschaltung der einzelnen Bremsstufen erfolgt auf folgende Weise:

Um ein niedriges Bremsmoment zu erzeugen, wird mit Hilfe der Kupplung 11 das Leitrad 4 festgebremst. Gleichzeitig sind die Überbrückungskupplung 5 und die Pumpenrad-Kupplung 6 geschlossen. Auf diese Weise wird der Wandler als Strömungsbremse in üblicher Weise ausgenutzt.

Um ein mittleres Bremsmoment zu erzielen, wird die Überbrückungskupplung 5 geschlossen, die Pumpenrad-Kupplung 6 jedoch gelöst, während das Leitrad 4 über das Umkehr-Planetengetriebe 10 in einer Turbine 3 entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben wird. Diese Schaltstellung erzeugt eine Turbulenz im Wandler, die unter Meidung von Bremsstößen ein höheres Bremsmoment als das eingangs erwähnte zu erzielen gestattet.

Ein hohes Bremsmoment wird in bekannter Weise durch Schließen der Überbrückungskupplung 5 und der Pumpenradkupplung 6 erreicht, wobei das Leitrad 4 über das Umkehr-Planetengetriebe 10 in entgegengesetzter Drehrichtung zur Turbine 3 angetrieben ist. Auch die Einschaltung dieses höheren Bremsmomentes geschieht ohne Bremsstöße.

Der sich aus den drei verschiedenen Bremskennlinien ergebende Drehmomentverlauf ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die Kurve 16 die Kennlinie für ein niedriges Drehmoment, die Kurve 17 die Kennlinie für ein mittleres Bremsmoment und die Kurve 18 die Kennlinie für das höhere Bremsmoment zeigt. Das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt, daß die der Getriebe-Abtriebsdrehzahl entsprechende Fahrgeschwindigkeit ν mit dem abnehmenden Bremsmoment in einem etwa quadratischen Verhältnis steht.

Es ist jedoch im gesamten Geschwindigkeitsbereich ein möglichst konstantes Bremsmoment entsprechend einer gleichmäßigen Bremsverzögerung erwünscht. Zu diesem Zweck ist eine automatische Umschaltung

(,o von einer niederen zur nächsthöheren Bremskennlinie im jeweils günstigen Drehzahlbereich vorgesehen. Dieser Umschaltvorgang, der mit herkömmlichen Steuermitteln in Abhängigkeit von der An- oder Abtriebs^rehzahl oder vom Drehmoment vorgenommen werden kann, ist in Fig. 3 dargestellt. Es sei angenommen, daß der Fahrer bei hoher Fahrgeschwindigkeit die Bremsstufe für ein niederes Bremsmoment wählt, indem er das Bremspedal nur geringfügig betätigt. Der

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Drehmomentverlauf verläuft dann zunächst entlang der Linie 16, bis im Bereich von etwa 50% der maximalen Abtriebsgeschwindigkeit das Bremsmoment in einen unerwünschten Bereich hineingelangt. Durch eine automatische Steuerung wild in diesem mit a schraffiert dargestellten Drehzahlbereich eine Umschaltung auf dte Kennlinie IT für mittlere Bremsmomente vorgenommen, so daß im wesentlichen ein konstantes Bremsmoment erreicht wird. Durch diesen automatischen Steuervorgang werden die oben dargestellten Umschaltungen der Kupplungen 5, 6,11,12 vorgenommen.

Wird vom Fahrer durch stärkeres Durchtreten des Bremspedals eine Bremsstufe für ein höheres Bremsmoment entsprechend der Kennlinie 17 eingeschaltet, dann erfolgt im Bereiche der schraffierten Fläche b eine automatische Umschaltung von der Kennlinie 17 zur Kennlinie 18, was wiederum ein ungefähr konstantes Bremsmoment zur Folge hat.

Durch Kombination der dreistufigen Wandler-Bremswirkung mit einer Motorbremse (Auspuff-

Staubremse) läßt sich der Bremsmomentverlauf noch weiter verbessern, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. In den beiden Bremsstufen entsprechend den Kennlinien 16, 17 wird nämlich im Drehzahlbereich mit niedrigem Bremsmoment die Motorbremse zur

ίο Wandlerbremse eingeschaltet. Die Erhöhung des Bremsmoments ist durch die kreuzschraffierten Flächen c dargestellt. Beim Umschalten zu nächst höheren Bremskennlinie (vergl. Fig. 3) wird gleichzeitig die Motorbremse ausgeschaltet. Die Änderung des Bremsmoments kann damit relativ klein gehalten und eine gleichmäßige Abbremsung erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe mit hydrodynamischen Bremsschaltungen für Fahrzeuge bei dem zwischen einem mit der Eingangswelle rotierenden Mantelgehäuse und dem Pumpen- sowie Turbinenrad je eine Kupplung angeordnet ist und bei dem das zwischen den beiden Schaufelkränzen des zweistufigen Turbi- i" nenrades angeordnete Leitrad durch ein erstes Kupplungselement festhaltbar ist und durch ein zweites Kupplungselement über ein Umkehr-Planetengetriebe mit der Turbinenwelle kuppelbar ist, wobei zur Erzeugung einer Bremskennlinie für niedriges und hohes Bremsmoment das Wandlergehäuse mit dem Pumpen- und dem Turbinenrad gekuppelt ist, während das Leitrad zur Erzeugung des niedrigen Bremsmomentes festgehalten und zur Erzeugung des hohen Bremsmomentes in Gegenrotation angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zwischen dem Wandlergehäuse (1) und dem Pumpenrad angeordnete Kupplung (6) unabhängig von der das Wandlergehäuse mit dem Turbinenrad verbindenden Kupplung (5) schaltbar ist, und

b) daß für die Erzeugung einer Bremskennlinie (17) für ein mittleres Bremsmoment die Pumpenradkupplung (6) gelöst, die Turbinenradkupplung (5) geschlossen und das Leitrad (4) in Gegenrotation angetrieben ist.

2. Bremsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Umschaltung von der niederen in die jeweils nächsthöhere n Bremskennlinie in Abhängigkeit von der An- oder Abtriebsdrehzahl, vom Drehmoment od. dgl. vorgesehen ist.

3. Getriebe mit Bremsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsschaltungen in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals ausgeführt werden.

4. Bremsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eingeschaltete Bremsstufe die Bremswirkung einer Motorbremse, insbesondere bei Drehzahlbereichen mit niedrigem Bremsmoment, automatisch zuschaltbar ist.

5. Bremsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umschalten von der einen auf die andere Bremskennlinie die Motorbremse ausgeschaltet ist.