DE2740991B2 - Hydrodynamisches Wendegetriebe - Google Patents

Description

a) daß während der gesamten Übergangsphase von der einen in die andere Betriebsstellung die Anschlußöffnungen (76/77 und 86/87) sowohl für die Fülleitungen (17/27) als auch die Entleerleitungen (18/28) beider Drehmomentwandler (10/20) wenigstens teilweise geöffnet sind; ,_υ

b) daß in der Leerlaufstellung die Anschlußöffnungen (86/87) der beiden Entleerleitungen (18/28) bei gleich großen Wandlern (10/20) gleich weit geöffnet sind;

c) daß dabei, sowie in der gesamten Übergangs- ^ phase die Summe der momentanen Querschnitte der Füll-Anschlußöffnungen (76/77) nicht wesentlich kleiner ist als der Querschnitt einer einzelnen, voll geöffneten Füll-Anschlußöffnung; .

d) daß das Umsteuerventil mit beliebig hoher Geschwindigkeit umschaltbar ist.

2. Hydrodynamisches Wendegetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) das Umsteuerventil (130) weist zwei Steuerkolben (131/132) auf, von denen jeder zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verschiebbar ist;

b) an den einen Steuerkolben (131) ist die Fülleitung (17) des einen Wandlers (10) und die Entleerleitung (28) des anderen Wandlers (20) angeschlossen, während an den anderen Steuerkolben (132) die Fülleitung (27) des anderen Wandlers (20) und die Entleerleitung (18) des einen Wandlers (10) angeschlossen ist;

c) in der Leerlaufstellung befinden sich beide Steuerkolben (131/132) in der ersten Endstellung;

d) in der einen Betriebsstellung des Umsteuerventils (130) befindet sich der eine Steuerkolben (131) in der zweiten Endstellung und der andere Steuerkolben in der ersten Endstellung;

e) in der anderen Betriebsstellung des Umsteuerventils (130) befindet sich der eine Steuerkolben (131) in der ersten Endstellung und der andere Steuerkolben (132) in der zweiten Endstellung: f) die Anordnung ist derart getroffen, daß ein In der zweiten Endstellung befindlicher Steuerkol ben (131 oder 132) den anderen Steusrkolben in der ersten Endstellung festhält

3. Hydrodynamisches Wendegetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkolben (131/132) koaxial zueinander angeordnet sind mit einer zwischen die beiden Steuerkolben eingespannten und diese in die Aus-Stellung auseinanderspreizenden Druckfeder (31), und daß der Verschiebeweg jedes Steuerkolbens durch eine am anderen Steuerkolben befindliche Anschlagfläche (7) begrenzt ist.

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Wendegetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte Wendegetriebe dieser Art (z. B. DE-AS 15 80 952), nachfolgend kurz Turbowendegetriebe genannt, werden mit Erfolg in Diesel-Rangierlokomotiven verwendet, also in Fahrzeugen, die häufig die Fahrtrichtung wechseln müssen. Solche Getriebe haben hierbei den Vorteil, daß das Umschalten in die andere Fahrtrichtung völlig verschleißfrei erfolgt, nämlich durch Füllen und Entleeren der hydrodynamischen Drehmomentwandler. Dabei kann, wenn gewünscht, das Umschalten während der Fahrt stattfinden, wodurch mit dem Wendegetriebe hydrodynamisch gebremst wird. Nachteilig ist aber, daß in den bekannten Turbowendegetrieben die zum Einschalten der hydrodynamischen Drehmomentwandler erforderliche Zeit verhältnismäßig lang ist; d.h. der Getriebeabtrieb bzw. das angetriebene Fahrzeug reagiert auf Befehle des Fahrers verhältnismäßig träge.

Auch Erdbewegungsfahrzeuge, z. B. Schaufellader, müssen beim Aufnehmen des Ladegutes und zum anschließenden Entladen häufig hin- und herfahren. Bisher werden in solchen Fahrzeugen hydrodynamischmechanische Getriebe verwendet (z. B. DE-AS 15 50 705), die nur einen einzigen hydrodynamischen Drehmomentwandler und ein unter Last schaltbares mechanisches Getriebe aufweisen. Der Nachteil solcher Getriebe besteht darin, daß beim Gangwechseln, insbesondere beim häufigen Wechseln der Fahrtrichtung, die Gefahr des Verschleißes in den dort verwendeten Reibungsschalteinrichtungen besteht. Ähnliches gilt z. B. für Wendegetriebe, die zum Antrieb von Hubstaplern verwendet werden.

Es ist daher wünschenswert, auch in Erdbewegungsfahrzeugen, Hubstaplern od. dgl. Getriebe nach der Art der bekannten Turbowendegetriebe anzuwenden, mit denen also Fahrtrichtungswechsel verschleißfrei ausgeführt werden können. Dem steht jedoch der schon erwähnte Nachteil entgegen, daß die bekannten Turbowendegetriebe auf Befehle des Fahrers verhältnismäßig träge reagieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene hydrodynamische Wendegetriebe dahingehend zu verbessern, daß der Getriebeabtrieb auf einen Befehl zur Drehrichtungsumkehr möglichst rasch ein Drehmoment in der umgekehrten Drehrichtung abgibt. In entsprechender Weise soll der Getriebeabtrieb — wenn das Umsteuerventil des Wendegetriebes eine mittlere Leerlaufstel-

lung aufweist — auf einen Umschaltbefehl von Leerlauf auf Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt in möglichst kurzer Zeit ein Drehmoment abgeben.

Es wird nämlich z. B. von Schaufelladern oder ähnlichen Erdbewegungsfahrzeugen wie auch von Hubstaplern verlangt, daß sie mehrmals sehr rasch zwischen zwei nur wenige Meter voneinander entfernten Punkten hin- und herfahren können, wobei also der Fahrer das Wendegetriebe laufend umschalten muß. Ein Intervall zwischen zwei Umschaltungen kann hie^rbei nur wenige Sekunden, unter Umständen z. B. nur 5 Sekunden oder noch weniger, betragen.

Außerdem muß ein Schaufellader, z. B. bsi Arbeiten in einem Steinbruch, sehr rasch vor plötzlich herabstürzendem Material die Flucht ergreifen können (Gefahr für das Fahrzeug und das Leben des Fahrers!).

Die genannte Aufgabe wird durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Es muß nämlich, wie die Erfinder erkannt haben, dafür gesorgt werden, daß während des L'mschaltvorganges (genauer: während des Überganges des Umsteuerventils von der einen in die andere Betriebsstellung) der von der Füllpunipe über das Umsteuerventil zu den Wandlern gelangende Arbeitsflüssigkeitsstrom kontinuierlich weiterfließen kann; d. h. er darf nicht, auch nicht vorübergehend, wie bei bekannten Turbowendegetrieben abgestoppt oder nennenswert gebremst werden. Dies ist eine von trehreren Voraussetzungen dafür, daß der neu einzuschaltende Wandler möglichst rasch gefüllt wird.

Indem für ein kontinuierliches Weiterfließen des von der Füllpumpe gelieferten Arbeitsflüssigkeitsstromes gesorgt wird (wie zuvor erwähnt), wird zugleich erreicht, daß während des Umschaltvorganges keine Druckstöße in den Flüssigkeitsleitungen auftreten (Gefahr der Beschädigung von Leitungen und insbesondere von darin eingebauten Wärmetauschern und dergleichen;. Hierdurch ist es nunmehr — in weiterem Gegensatz zu bekannten Turbowendegetrieben — möglich, das Umsteuerventil mit beliebig hoher Geschwindigkeit von der einen in die andere Betriebsstellung zu verstellen. Dies ist eine weitere Voraussetzung für die Lösung der gestellten Aufgabe.

Ein vorübergehendes gleichzeitiges Füllen beider Wandler hat nun aber zur Folge, daß diese vorübergehend gegeneinander arbeiten. Im Hinblick darauf muß nun noch dafür gesorgt werden, daß zumindest während des wesentlichen Teiles des Umsteuervorganges die Entleerleitungen beider Wandler wenigstens teilweise offen sind. Dadurch wird vermieden, daß das vorübergehende Gegeneinander-Arbeiten der beiden Wandler mit der vollen Leistungsaufnahme erfolgt. Dies hätte eine erhöhte Gesamt-Leistungsaufnahme zur Folge; vor allem aber würde der auszuschaltende Wandter den neu einzuschaltenden Wandler bremsen und somit verhindern, daß dieser so rasch wie möglich ein Drehmoment in der umgekehrten Drehrichtung abgibt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die von den Erfindern vorgeschlagene Maßnahme in dreierlei Hinsicht ein sehr rasches Ansprechen des beim Fahrtrichtungswechsel einzuschaltenden Drehmomentwandlers bewirkt:

1. Durch das kontinuierliche Weiterfließen des von der Füllpumpe gelieferten Arbeitsflüssigkeitsstromes, wobei die Arbeitsflüssigkeit im Umsteuerventil von der einen Fülleitung unmittelbar in die andere Fülleitung umgelenkt wird;

2. durch die Möglichkeit zum plötzlichen, ja ruckartigen Verstellen des Lmsteuerventils;

3. dadurch, daß der einzuschaltend» Wandler durch den anderen Wandler nicht gebremst wird.

Um das Verstehen der Erfindung zu erleichtern, werden nachfolgend zum Vergleich zwei bekannte Turbowendegetriebe erläutert:

In dem aus der Betriebsanleitung 3.2C5-46 bekannten Turbowendegetriebe sind in der Mittelstellung des Umsteuerventils zwar die Entleerleitungen beider Wandler geöffnet d. h. mit einem drucklosen Flüssigkeitssumpf verbunden; dagegen sind aber die Fülleitungen beider Wandler geschlossen, d. h. von der Füllpumpe abgetrennt die übrigens als Verdrängerpumpe ausgebildet ist Dadurch wird beim Übergang des Umsteuerventils von der einen Betriebsstellung über die Leerlaufstellung in die andere Betriebsstellung der von der Füllpumpe gelieferte Flüssigkeitsstrom am Eingang des Umsteuerventils abgestoppt; ein Überströmventil muß sich vorübergehend öffnen und danach muß die Arbeitsflüssigkeit am Eingang des Umsteuerventils wieder beschleunigt werden. Hinzu kommt, wie oben schon erwähnt, daß Druckstöße die Leitungen, Wärmetauscher u. dgl. gefährden können. Es muß deshalb dort dafür gesorgt werden, daß der Kolben des Umsteuerventils nur mit mäßiger Geschwindigkeit verschoben werden kann. Alle diese Umstände führen zu dem oben erwähnten verhältnismäßig trägen Reagieren des bekannten Getriebes auf einen Befehl zur Drehrichtungsumkehr.

Bei der aus der DE-PS 3 54 990 bekannten Steuerung eines Turbowendegetriebes ist mit dem Steuerkolben des Umsteuerventils ein sogenannter Bremszylinder verbunden. Dieser dient dazu, die Geschwindigkeit des Steuerkolbens so zu steuern, daß im Zusammenwirken mit der Lage der Steuerkanten der zu füllende Wandler nahezu voll gefüllt ist, bevor die Entleerung des anderen Wandlers beginnt Dadurch wird dort ein vorübergehendes Gegeneinander-Arbeiten der beiden Drehmomentwandler unter vollem Wandlerdruck (mit doppelter Leistungsaufnahme) bewirkt Dies ist dort durchaus beabsichtigt, um der Gefahr des Durchgehens der Antriebsmaschine vorzubeugen.

Versuche mit einem erfindungsgemäß gestalteten Turbowendegetriebe haben ergeben, daß die Ansprechzeit, das ist die Zeitdauer zwischen einem Schaltbefehl und dem Beginn der Drehmomentabgabe an der Abtriebswelle des Getriebes, verglichen mit dem erwähnten vorbenutzten Turbowendegetriebe, auf mindestens die Hälfte reduziert werden kann. Dieses Ergebnis kann durch flankierende Maßnahmen noch verbessert werden. So kann z. B. das spezifische Fördervolumen der Füllpumpe vergrößert werden.

Insgesamt kann damit erreicht werden, daß die Ansprechzeit des erfindungsgemäßen Getriebes gleich kurz oder sogar noch kürzer ist als diejenige der bisher in Erdbewegungsfahrzeugen verwendeten hydrodynamisch-mechanischen Getriebe, bei denen die Fahrtrichtungsumkehr im mechanischen Getriebeteil stattfindet. Dabei ist zu beachten, daß bei jenen bekannten Getrieben eine Verkürzung der Ansprechzeit ein Stärkerwc-den der dort unvermeidlichen Schaltstöße und der damit verbundenen Verschleißerscheinungen zui Folge hat.

Ein weiteres bekanntes Wendegetriebe (DE-PS 8 42 747) weist an jedem Wandler nur eine einzige Leitung auf, die sowohl zum Füllen als auch zum

Entleeren dient. Dementsprechend sind dort ganz anders gestaltete Umsteuerventile erforderlich. Zwar sind dort unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit beide Wandler gefüllt. Es ist dort aber nicht vorgesehen und auch gar nicht möglich, in diesem Zustand beide Entleerleitungen geöffnet zu halten, weil separate Entleerleitungen fehlen. Erst das Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit löst das Entleeren des jeweils nicht benötigten Wandlers aus. Dadurch haben die Wandler dieses bekannten Getriebes eine um ein Vielfaches höhere Ansprechzeit als diejenigen des Anmeldungsgegenstandes.

Wenn die Füllpumpe des Wendegetriebes eine Verdrängerpumpe ist, dann hat die erfindungsgemäße Bauweise den weiteren Vorteil, daß auf das bisher erforderliche Überströmventil verzichtet werden kann. Es ist nur noch wie üblich ein auf eine hohe Druckgrenze eingestelltes Sicherheitsventil erforderlich, das nur in Notfällen anspricht, z. B. bei Verstopfung des Wärmetauschers oder eines Filters.

Das Umsteuerventil des erfindungsgemäßen Wendegetriebes kann derart ausgebildet sein, daß es nur zwei Ruhestellungen aufweist, nämlich die den beiden Abtriebsdrehrichtungen zugeordneten Betriebsstellungen. In diesem Falle muß zur Erzielung des Leerlaufes in der von der Füllpumpe kommenden Druckleitung ein zusätzliches Ventil (Kurzschluß-Ventil) vorgesehen werden. Wesentlich vorteilhafter ist es aber, das Umsteuerventil gemäß Anspruch 2 derart auszubilden, daß es — wie an sich bekannt — eine zusätzliche mittlere Ruhestellung zum Einschalten des Leerlaufes aufweist. Dadurch wird erreicht, daß in der Leerlaufstellung des Umsteuerventils beide Wandler teilweise — und zwar gleichmäßig — mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt sind. Mit anderen Worten: Die beiden Wandler sind vorgefüllt. Es muß zwar hierdurch in Kauf genommen werden, daß die beiden Wandler eine gewisse Leistung aufnehmen, zusammen etwa 40% der vollen Leistungsaufnahme eines einzelnen Wandlers. Dafür wird aber der entscheidende Vorteil gewonnen, daß sich die Wandler sozusagen in Bereitschaftsstellung befinden und daß somit auf einen Einschaltbefehl der einzuschaltende Wandler unverzüglich anspricht, d. h. Drehmoment abgibt.

In dem Umsteuerventil können in der Leerlaufstellung die beiden steuerbaren Anschlußöffnungen für die Entleerieitungen der beiden Wandler ganz oder auch nur teilweise geöffnet sein, und zwar durch eine entsprechende Anordnung der Steuerkanten. Je weniger weit die Anschlußöffnungen geöffnet sind, um so höher wird der Füllungsgrad der beiden Wandler im Leerlauf. Dementsprechend steigt die Leistungsaufnahme der beiden Wandler; aber die Ansprechzeit des aus dem Leerlauf einzuschaltenden Wandlers wird dadurch um so kurzer. Wichtig ist. daß in der Leerlaufstellung die Anschlußöffnungen der beiden Entleerieitungen stets gleich weit geöffnet sind, damit der Füllungsgrad in beiden Wandlern gleich groß ist und daß somit die Summe der von beiden Wandlern abgegebenen Drehmomente gleich Null ist. Dabei ist vorausgesetzt, daß es sich um zwei Wandler gleicher Größe handelt

Die Anschlußöffnungen für die Fülleitungen der beiden Wandler wird man in der Leerlaufstellung meistens ganz öffnen. Jedoch sind auch hier Variationen möglich, z. B. um die Ansprechempfindlichkeit der Wandler beim Einschalten aas der Leerlaufstellung zu verändern oder um — bei einem unmittelbaren Umschalten vom einen auf den anderen Wandler — die

Überschneidungsphase, in der beide Wandler teilgefüllt sind, zu beeinflussen. Im allgemeinen wird man es vermeiden, die Summe der Querschnitte der beiden Füll-Anschlußöffnungen in der Leerlaufstellung kleiner als den Querschnitt einer einzelnen Füll-Anschlußöffnung zu machen. Sonst wird nämlich wieder der von der Füllpumpe gelieferte Arbeitsflüssigkeitsstrom abgebremst und es besteht wieder die Gefahr von Druckstößen. Jedoch kann natürlich durch Versuche ermittelt werden, wieweit eine Verminderung der genannten Querschnitte doch möglich ist, ohne die Leitungen, Wärmetauscher u. dgl. zu gefährden.

Die in Anspruch 2 beschriebene Bauweise des Umsteuerventils ist besonders vorteilhaft für eine pneumatische Betätigung, d.h. für ein Verschieben des Steuerkolbens mittels Druckluft. Die pneumatische Betätigung wird wegen ihrer Einfachheit den anderen möglichen Betätigungsarten (hydraulisch oder elektrisch) vorgezogen.

Es ist bekannt, ein Umsteuerventil, das nur einen einzigen Steuerkolben mit drei Stellungen aufweist, mittels eines doppeltwirkenden Pneumatikzylinders umzuschalten. Dies hat aber den Nachteil, daß der Pneumatikzylinder in der Mittelstellung seines Kolbens beträchtliche Toträume aufweist, die beim Beaufschlagen mit Druckluft deren Wirkung verzögern. Durch die im Anspruch 2 angegebene Bauweise wird dieser Nachteil vermieden. Danach werden statt eines einzigen Steuerkolbens nunmehr zwei Steuerkolben vorgesehen. Soll nun das Verschieben dieser Steuerkolben von der Aus- in die Ein-Stellung gegen die Kraft einer Feder pneumatisch erfolgen, so sind hierzu zwei einfach wirkende Pneumatikzylinder erforderlich, die in der Aus-Stellung keinen Totraum aufweisen. Dadurch wird beim Beaufschlagen mit Druckluft jegliche Verzögerung vermieden, so daß das Umschalten mit höchstmöglicher Geschwindigkeit erfolgt. Dies trägt, wie oben erläutert, wesentlich zur Lösung der gestellten Aufgabe bei.

Auch bei dem im Anspruch 2 beschriebenen Umsteuerventil können die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen ohne weiteres verwirklicht werden; d. h. auch hier werden beim unmittelbaren Übergang von der einen in die andere Betriebsstellung vorübergehend sowohl beide Fülleitungen mit der Füllpumpe verbunden als auch beide Entleerieitungen geöffnet. Es muß aber dafür gesorgt werden, daß nicht etwa beide Steuerkolben gleichzeitig in die Ein-Stellung gelangen. Sonst wurden gleichzeitig beide Fülleitungen von der Füllpumpe getrennt werden, was die oben beschriebenen Nachteile zur Folge hätte. Um dies zu verhindern, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Eine besonders vorteilhafte Maßnahme dieser Art ist im Anspruch 3 beschrieben. Danach stoßen die beiden Steuerkolben immer dann aneinander an, wenn sich einer der beiden in der Ein-Stellung befindet Wird also der eine Steuerkolben in die Ein-Stellung verschoben, wenn sich der andere Steuerkolben noch dort befindet so wird dieser in die Aus-Stellung verdrängt

Das erfindungsgemäße Getriebe kann bevorzugt in Erdbewegungsgeräten, z. B. Schaufelladern, sowie in Hubstaplern und ähnlichen Fahrzeugen verwendet werden. Jedoch kommt durchaus auch die Verwendung in Rangierlokomotiven in Betracht

Mit dem erfindungsgemäßen Wendegetriebe kann durch eine einfache Maßnahme auch noch erreicht werden, daß sich das anzutreibende Fahrzeug bei Bedarf im Kriechgang bewegen kann. Dies kommt häufig vor

ζ. B. bei Hubstaplern und bei Rangierlokomotiven. Dabei ist das abzugebende Drehmoment besonders feinfühlig einstellbar, weil es aus der Differenz zwischen den Drehmomenten gebildet wird, die die beiden gegeneinander arbeitenden Wandler abgeben.

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

F i g. 1 ein hydrodynamisches Wendegetriebe, kurz Turbowendegetriebe genannt, in schematischer Darstellung, IU

Fig.2 eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,

F i g. 3 eine konstruktive Darstellung des Umsteuerventils des in F i g. 1 gezeigten Turbowendegetriebes,

Fig.4 ein Umsteuerventil, im Längsschnitt, für ein hydrodynamisches Wendegetriebe.

Das in Fig. 1 dargestellte Turbowendegetriebe weist zwei unter sich gleiche hydrodynamische Drehmomentwandler 10 und 20 auf. Von diesen umfaßt jeder eine Eingangswelle 11/21 mit Zahnrad 12/22 und Pumpenrad 13/23, eine Ausgangswelle 14/24 mit Turbinenrad 15/25 und Zahnrad 16/26, ferner eine Fülleitung 17/27, eine Entleerleitung 18/28 und schließlich einen symbolisch dargestellten Auslaß 19/29 für Leckflüssigkeit.

Jedes der Zahnräder 12/22 kämmt mit einem 2ϊ Antriebszahnrad 9, das auf einer Antriebswelle 8 ruht. Dadurch laufen die beiden Eingangswellen 11/21 mit den Pumpenrädern 13/23 stets in der gleichen Drehrichtung um. Die beiden Zahnräder 16/26 kämmen miteinander, so daß die beiden Wandlerausgangswellen 14/24 mit den Turbinenrädern 15/25 stets in einander entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen. Eine dieser beiden Wellen, nämlich die mit 24 bezeichnete, ist zugleich die Getriebe-Abtriebswelle.

Die Füll- und Entleerleitungen 17/27, 18/28 sind an ein Umsteuerventil 30 angeschlossen, das zwei Betriebsstellungen aufweist, nämlich eine Betriebsstellung V für die eine Abtriebsdrehrichtung (Vorwärtsfahrt) und eine Betriebsstellung R für die andere Abtriebsdrehrichtung (Rückwärtsfahrt). Ferner ist eine dritte mittlere Stellung w 0 vorgesehen, nämlich für Leerlauf. In dieser Stellung ist das Umsteuerventil 30 gezeichnet. Anstelle des Umsteuerventils 30 kann jedoch auch ein solches vorgesehen werden, das die Leerlaufstellungen 0 nicht aufweist, sondern nur die beiden Betriebsstellungen Vund R. αί

Das Umsteuerventil 30 besitzt einen Füllanschluß 32 für die Druckleitung 36 einer Füllpumpe 37, die als Zahnradpumpe ausgebildet ist. Sie saugt Arbeitsflüssigkeit aus dem Getriebesumpf 38 an und wird von der Eingangswelle 21 aus über ein Kegelradgetriebe 39 und >o eine Welle 40 angetrieben. In die Druckleitung 36 ist in der üblichen Weise zum Kühlen der Arbeitsflüssigkeit ein Wärmetauscher 42 eingebaut. Außerdem ist an die Druckleitung ein Sicherheitsventil 41 angeschlossen. Dessen Druckgrenze ist so hoch eingestellt, daß es im normalen Betriebsdruckbereich geschlossen bleibt und sich nur im Notfall bei irgendwelchen Störungen öffnet. Das Umsteuerventfl 30 weist ferner Entleeranschlüsse 34 und 35 auf, die in den Getriebesumpf 38 münden.

In der in der Zeichnung dargestellten Leerlaufstellung m> 0 des Umsteuerventils 30 ist der Füllanschluß 32 mit beiden Wandler-Fülleitungen 17 und 27 verbunden. Zugleich sind beide Wandler-Entleerleitungen 18 und 28 über den Entleeranschluß 34 mit dem drucklosen Getriebesumpf 38 verbunden. Dadurch sind zwar beide t>5 Wandler bis zu einem gewissen Grade mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt; jedoch kann sich der normale Arbeitsdruck in den Wandlern nicht aufbauen. Es arbeiten somit die beiden Wandler 10 und 20 zwar gegeneinander, jedoch mit nur geringer Leistungsaufnahme. Wird das Unisteuerventil 30 z. B. in die Betriebsstellung V verschoben, so ist nur noch die Fülleitung 17 des Wandlers 10 mit dem Füllanschluß 32 und dadurch mit der Füllpumpe 37 verbunden, während die Fülleitung 27 des anderen Wandlers 20 nunmehr von der Füllpumpe 37 getrennt und zur Entlastung mit dem Entleeranschluß 35 verbunden ist. Die Entleerleitung 28 dieses Wandlers 20 ist nach wie vor offen, d. h. mit dem Getriebesumpf 38 verbunden, während die Entleerleitung 18 des Wandlers 10 geschlossen ist. Dadurch ist nunmehr der Wandler 10 in seinem normalen Betriebszustand und überträgt Drehmoment von der Eingangswelle 11 auf die Ausgangswelle 14. Das Abgeben von Drehmoment durch den Wandler 10 erfolgt sehr rasch nach dem Verschieben des Umsteuerventils 30 in die Stellung V, und zwar deshalb, weil der Wandler 10 in der Leerlaufstellung 0 schon teilweise gefüllt war und weil der von der Füllpumpe 37 dem Umsteuerventil 30 zugeführte Arbeitsflüssigkeitsstrom nicht beschleunigt werden muß.

In Fig. 2 sind die hydrodynamischen Drehmomentwandler sowie die Getriebewellen und Zahnräder weggelassen. Die Füll- und Entleerleitungen sind wie in Fig. 1 mit 17/27 und 18/28 bezeichnet. Unverändert geblieben ist auch die Füllpumpe 37 mit ihrer Druckleitung 36 und dem Sicherheitsventil 41. Der Getriebesumpf ist wiederum mit 38 bezeichnet.

Im Unterschied zu F i g. 1 weist das insgesamt mit 130 bezeichnete Umsteuerventil zwei je zwischen zwei Stellungen verschiebbare Steuerkolben 131 und 132 auf. Zwischen diese beiden koaxial angeordneten Steuerkolben ist eine Druckfeder 31 eingespannt. In dem dargestellten Zustand befinden sich beide Steuerkolben 131 und 132 unter der Wirkung der Feder 31, die die Steuerkolben auseinandergespreizt hat, in der sogenannten Aus-Stellung. Dieser Zustand entspricht der Leerlaufstellung 0 des Steuerventils 30 gemäß Fig. 1; d. h. der Füllanschluß 32 ist mit beiden Fülleitungen 17/27 verbunden, und beide Entleerleitungen 18/28 stehen mit dem Getriebesumpf 38 in Verbindung.

Außer dem in F i g. 2 dargestellten Zustand sind noch zwei weitere Slellungskombinationen möglich: Entweder gelangt der in der Zeichnung auf der linken Seite angeordnete Steuerkolben 131 nach rechts in die sogenannte Ein-Stellung, in der er am anderen Steuerkolben 132 anschlägt. Oder der in der Zeichnung auf der rechten Seite angeordnete Steuerkolben 132 wird bis zum Anschlag am Steuerkoiben 131 nach links verschoben. Im zuerst genannten Fall wird die Entleerleitung 28 des Wandlers 20 geschlossen und die Fülleitung 17 des Wandlers 10 wird zwecks Entlastung mit dem Sumpf 38 verbunden. Dadurch wird der Wandler 20 voll eingeschaltet. Im anderen Fall wird die Entleerleitung 18 des Wandlers 10 geschlossen und die Fülleitung 27 des Wandlers 20 entlastet wodurch der Wandler 10 voll eingeschaltet wird.

Das Verschieben der Steuerkolben 131 und 132 erfolgt bei der Anordnung gemäß F i g. 2 pneumatisch. Hierzu ist in der üblichen Weise ein Vorsteuerventil 50 vorgesehen mit drei Stellungen V, 0 und R. In der Stellung Vwird Druckluft von einer Druckluftquelle 49 über die Steuerleitung 51 auf die Stirnseite des Steuerkolbens 131 geführt, in der Stellung R dagegen Ober die Steuerleitung 52 auf die Stirnfläche des Steuerkolbens 132. Die jeweils nicht beaufschlagte Steuerleitung ist entlastet. In der mittleren Leerlaufstel-

lung 0 trifft dies für beide Steuerleitungen 51 und 52 zu.

Die F i g. 3 zeigt das Umsteuerventil 30 des Getriebes gemäß F i g. 1 in konstruktiver Darstellung im Längsschnitt. Ein Steuerkolben 30a ist in einer Bohrung 30c eines Ventilgehäuses 30b verschiebbar angeordnet; er s weist eine Kolbenstange 33 auf, mit der er verschoben werden kann. Der Steuerkolben 30a wird in den drei Stellungen V, 0 und R durch eine übliche Haltevorrichtung 45 gehalten. Dargestellt ist die Leerlaufstellung 0.

In die Bohrung 30cmünden die Fülleitungen 17 und 27 ι« sowie die Entleerleitungen 18 und 28, entsprechend der schematischen Darstellung nach Fig. 1. Ebenso wie dort sind der Füllanschluß 32 und die Entleeranschlüsse 34 und 35 vorgesehen. Die Anschlußöffnungen der Leitungen 17/27 und 18/28 sind mit 76/77 bzw. 86/87 _!5 bezeichnet. Jeder dieser Anschlußöffnungen ist ein Bund des Steuerkolbens 30a zugeordnet. Diese Bunde sind mit 73/74 bzw. 83/84 bezeichnet. Jeder Bund hat eine Steuerkante 71/72 bzw. 81/82. Zwischen den Bunden befinden sich Ringnuten 75,78 und 85.

In der Leerlaufstellung sind die Fülleitungen 17 und 27 über die Ringnut 75 mit dem Füllanschluß 32 verbunden, desgleichen die Entleerleitungen 18 und 28 über die Ringnut 85 mit dem Entleeranschluß 34. Dadurch sind beide Wandler 10 und 20 teilgefüllt oder »vorgefüllu«. Ist der Steuerkolben 30a z. B. nach links verschoben, dann ist die Fülleitung 17 durch den Bund 74 vom Füllanschluß 32 abgetrennt und steht nunmehr über die Ringnut 78 und über Bohrungen 79 und 79a in freier Verbindung mit dem Entleeranschluß 35 und ist dadurch entlastet. Ferner ist die Entleerleitung 28 durch den Bund 84 abgesperrt. Insgesamt wird dadurch über die Fülleitung 27 der Wandler 20 vollends gefüllt und über die Entleerleitung 18 der Wandler 10 vollends entleert. Die umgekehrte Wirkung wird erzielt durch Verschieben des Steuerkolbens 30a nach rechts.

Die Lage der Steuerkanten 71/72 und 81/82 bestimmt den Öffnungsgrad der Anschlußöffnungen 76/77 bzw. 86/87, d. h. wieweit diese in der Leerlaufstellung geöffnet sind. In F i g. 3 ist der Abstand zwischen den in vollen Linien dargestellten Steuerkanten 81 und 82 mit a bezeichnet Er ist so groß gewählt, daß die Anschlußöffnungen 86 und 87 der beiden Entleerleitungen 18 und 28 in der Leerlaufstellung ganz geöffnet sind. Dadurch ergibt sich ein bestimmter Füllungsgrad der im Leerlauf vorgefüllten Drehmomentwandler 10 und 20. Wird im Leerlauf ein größerer Wandler-Füllungsgrad gewünscht, so muß der Abstand zwischen den Steaerkanten 81 und 82 kleiner gewählt werden, etwa wie in F i g. 3 mit strichpunktierten Linien dargestellt, wobei der Abstand nunmehr b beträgt Auch der Abstand zwischen den Steuerkanten 71 und 72 und damit der Öffnungsgrad der Anschlußöffnungen 76 und 77 kann in gewissen Grenzen variiert werden, um hierdurch, wie oben schon erläutert, die Überschneidungsphase beim Fahrtrichtungswechsel und die Ansprechempfindlichkeit beim Einschalten eines Wandlers aus der Leerlaufstellung zu beeinflussen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Steuerung des hydrodynamischen Wendegetriebes ist noch in Fig.2 dargestellt. Danach ist in die von der Füllpumpe 37 zum Umsteuerventil 130 führende Leitung 36 ein Kurzschlußventü 60 eingebaut In der Normalstellung dieses Ventils, wie gezeichnet, stellt es eine durchgehende Verbindung von der Pumpe 37 zum Umsteuerventfl 130 her. In der anderen Stellung, der sogenannten Kurzschliaßstellung, wird die von der Pumpe 37 gelieferte Flüssigkeit in dem Sumpf 38 zurückgeführt und der zwischen den Ventilen 60 und 130 befindliche Teil der Leitung 36 zum Sumpf 38 hin entlastet. Hierdurch wird jeglicher Zufluß von Arbeitsflüssigkoit zu den Wandlern 10 und 20 unterbunden. Diese entleeren sich vollständig; somit kann sich das Fahrzeug in völligem Freilauf bewegen, ohne daß es durch die Wandler gebremst wird.

Das Umschalten des Kurzschlußventils wird durch ein sogenanntes Freilauf-Signal ausgelöst, im dargestellten Beispiel durch Druck in einer pneumatischen Steuerleitung 61, die über ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 62 an die Druckluftquelle 49 anschließbar ist. Es herrscht nur dann in der Steuerleitung 61 Druck, wenn der Elektromagnet des Ventils 62 erregt ist. Hierzu ist eine Stromquelle 63 vorgesehen, von der eine Leitung über einen an der Getriebeabtriebswelle 24 vorgesehenen Drehzahlwächter 64 und über einen am Vorsteuerventil 50 angeordneten Endschalter 65 zum Magnetventil 62 geführt ist. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der Elektromagnet des Ventils 62 nur dann erregt wird, wenn sich das Vorsteuerventil 50 in der Leerlaufstellung 0 befindet und wenn die Getriebeabtriebswelle 24 mit einer bestimmten Mindestdrehzahl umläuft, das Fahrzeug sich also mit einer bestimmten Mindestfahrgeschwindigkeit bewegt.

Aus den oben schon angegebenen Gründen soll das Zuführen des Freilauf-Signals zum Kurzschlußventil 60 mit einer zeitlichen Verzögerung erfolgen, das Wegnehmen des Freilauf-Signals jedoch ohne eine solche Verzögerung. Aus diesem Grunde ist in die Steuerleitung 61 ein sogenanntes Drosselrückschlagventil 66 eingebaut.

In der Fig.4 ist das Umsteuerventil 130 der Fig.2 im Längsschnitt dargestellt. Man erkennt wieder die Steuerkolben 131 und 132. die Druckfeder 31 und die Leitungen 17/27, 18/28 und die zum Sumpf 38 führenden Entleeranschlüsse. Zusätzlich ist das Ventilgehäuse 133 dargestellt. Dieses bildet an seinen beiden Enden einseitig wirkende Pneumatikzylinder 138 und 139, deren Kolben 136 und 137 mit den Steuerkolben 131/132 zu einstückigen Bauteilen zusammengefaßt sind. In die Pneumatikzylinder 138/139 münden die Steuerleitungen 51 bzw. 52 ein. Die hydrodynamischen Drehmomentwandler sind in Fig.4 nur symbolisch durch Kreise 10 und 20 dargestellt

Gezeichnet ist wieder die Leerlaufstellung, in der die Steuerleitungen 51 und 52 drucklos sind, so daß die Feder 31 die Steuerkolben 131/132 in ihre äußeren Endlagen gedrückt hat. Dadurch sind die Entleerleitungen 18/28 mit dem Sumpf 38 verbunden und die Fülleitungen 17/27 mit dem Füllanschluß 32. Wie im Falle der F i g. 3 ist die Lage der von den Bunden 173/183 und 174/184 gebildeten Steuerkanten maßgeblich für den Öffnungsgrad der Anschlußöffnungen der Leitungen 17/27 und 18/28.

Ein Verschieben z. B. des Steuerkolbens 131 nach rechts (durch Druck in der Leitung 51) hat zur Folge, daß die Entleerleitung 28 durch den Bund 184 verschlossen wird und daß die Fülleitung 17 vom Füllanschluß 32 abgetrennt und dafür mit dem Sumpf 38 verbunden wird. Damit erreicht man: Füllen des Wandlers 20 und vollständiges Entleeren des Wandlers 10.

Durch geeignetes Bemessen der Federkennlinie der Feder 31 und durch Variieren des Druckes in der Steuerleitung 51 (oder der Steuerleitung 52) kann erreicht werden, daß der Steuerkolben 131 (oder 132) nicht den vollen Weg bis zum Anschlagen am anderen

Steuerkolben 131 am rechten Steuerkolben 132 angeschlagen ist, kann durch rasches Verstellen des Vorsteuerkolbens 50 (Fig. 2) von V nach R erreicht werden, daß beide Steuerkolben 131/132 gemeinsam in die andere Betriebsstellung verschoben werden, so als ob sie ein einziger Steuerkolben wären. Auch während eines derartigen Umschaltvorganges ist durch die Lage der Steuerkanten dafür gesorgt, daß in jeder Zwischenstellung eine offene Verbindung vom Füllanbchluß 32 zu mindestens einer der Fülleitungen 17 oder 27 besteht. Während des größten Teiles des gemeinsamen Verschiebeweges sind sogar beide Fülleitungen 17/27 mit dem Füllanschluß 32 verbunden. Gleiches gilt für die Verbindung von den Entleerleitungen 18/28 zum Sumpf 38.

Steuerkolben zurücklegt, sondern nur einen Teil dieses Weges. Dadurch wird bewirkt, daß sich der Wandler 20 (oder der Wandler 10) noch nicht vollständig füllt und der andere Wandler sich nicht vollständig entleert. Es können hierdurch — stufenweise oder auch stufenlos — verschiedene sehr kleine Abtriebsdrehzahlen bzw. Abtriebsdrehmomente eingestellt werden (Kriechgang). Das Abtriebsdrehmoment kann zwar auch durch bekannte Maßnahmen, z. B. durch Verstellen der in der Zeichnung nicht dargestellten Leitschaufeln variiert werden. Jedoch kann es auch dann, wenn der Leitschaufelkranz geschlossen ist, noch notwendig sein, durch die vorbeschriebene Maßnahme das Getriebeausgangsdrehmoment noch weiter zu verringern.

Aus der Betriebsstellung, in der z. B. der linke

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisches Wendegetriebe mit je einem hydrodynamischen Drehmomentwandler für die beiden Abtriebsdrehrichtungen, worin das Ein- und Ausschalten der Drehmomentwandler durch Füllen derselben mit Arbeitsflüssigkeit bzw. durch Entleeren derselben erfolgt mittels einer Füllpumpe, Fülleitungen und Entleerleitungen sowie mittels κ, eines Umsteuerventils, das zwei den beiden Abtriebsdrehrichtungen zugeordnete Betriebsstellungen aufweist, in denen entweder die Fülleitung des einen Wandlers mit der Füllpumpe verbunden und dessen Entleerleitung geschlossen und die Fülleitung j des anderen Wandlers von der Füllpumpe getrennt und dessen Entleerleitung offen ist oder umgekehrt, und das eine zwischen den Betriebsstcllungen befindliche Leerlaufstellung aufweist sowie steuerbare Anschlußöffnungen für die Füll- und Entleerleitungen der beiden Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet,