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Kennwort: "FUllstoß IV??
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Hydrodynamische Drehmoment-Übertragungseinheit, insbesondere hydrodynamische
Bremse Zusatz zu Patentanmeldung P 30 40 790.0 Die Erfindung geht aus von einer
hydrodynamischen Drehmoment-Übertragungseinheit nach der obengenannten Patentanmeldung,
die ihrerseits ein Zusatz zu-der Hauptanmeldung P 29 48 400.2-12 ist. Die wesentlichen
Merkmale dieser hydrodynamischen Einheit sind im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben.
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Der Hauptanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische
Drehmoment-Übertragungseinheit, insbesondere eine hydrodynamische Bremse derart
zu gestalten, daß sie ein möglichst großes Verhältnis zwischen dem größten und dem
kleinsten übertragbaren Drehmoment aufweist, und daß sie dennoch auch dann sehr
rasch reagiert, wenn ÇrinUsbcenrangefvegE Xeerlauf auf ein kleines Drehmoment befohlen
wird/.Zur lösung dieser Aufgabe ist in der Hauptanmeldung vo-rgesehen, daß auf einen
solchen Einschaltbefehl dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Einheit ein kurzer,
vorübergehender Füllstoß zugeführt wird.
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Dieser Füllstoß wird durch die in der Hauptanmeldung angegebene und
das Einlaßventil betätigend Stellvorrichtung automatisch ausgelöst, wobei die Zeitdauer
des Füllstoßes präzise einstellbar und an die jeweiligen Erfordernisse anpaßbar
ist.
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Man kann hierdurch im Arbeitsraum der hydrodynamischen Einheit sehr
rasch einen bei Bedarf nur sehr kleinen Füllungsgrad einstellen. Dies bedeutet,
daß man sowohl eine hohe Ansprechempfindlichkeit als auch ein sehr kleines Mindestdrehmoment
(im Falle einer Bremse ein sehr kleines Mindestbremsmoment erzielen kann.
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Gemäß der Patentanmeldung P 30 40 790.0 ist die Steuerung des Einlaßventiles
der hydrodynamischen Einheit derart gestaltet, daß der Schaltbefehlgeber nur einen
einfachen Einschaltbefehl abzugeben braucht. Mit anderen Worten: Es soll die Anwendung
einer einfachen Ein-Aus-Steuerung ermöglicht werden; dies im Gegensatz zu anderen
Anordnungen, bei denen der Schaltbefehlgeber (z.3. Bremspedal i bei geringem Niedertreten
einen Einschalt befehl "StuSe I und bei weiterem Niedertreten einen Einschaltbefehl
"Stufe II" abgibt.
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Die oben schon erwähnte, das Einlaßventil steuernde Stellvorrichtung
hat zwei Druckräume, die auf einen Einschaltöefehl zunächst beide mit Druckmittel
beaufschlagt werden. Danach wird jedoch der erste Druckraum mit Hilfe einer Umsteuereinrichtung
mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Einheit verbunden.
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Dort hat sich zu diesem Zeitpunkt, insbesondere wenn mit Hilfe
des
Schaltbefehlgebers und mit Hilfe einer ebenfalls stets vorhandenen Ä.usla3-Regeleinrichtung
'*Õemaß DE-OS 28 55 c54) ein nur kleines Drehmoment eingestellt worden ist, nur
ein Jerhältnismäßig niedriger Druck aufgebaut. Deshalb wird nun der erste Druckraum
in den Arbeitsraum der hydrodynamischen Einheit hinein entlastet. D.h. es ist nur
noch der zweite Druckraum mit Druckmittel beaurschlagt, so daß das Einlaßventil
von der voll geöffneten Stellung in die nur teilweise geöffnete Stellung zurückgeht.
Das Ergebnis ist der obengenannte Füllstoß.
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Wenn danach mit Hilfe des Schaltbefehlgebers und mit Hilfe der Auslaß-Regeleinriohtung
ein höheres Drehmoment eingestellt wird, dann pflanzt sich der im Arbeitsraum entstehende
höhere Druck fort bis in den ersten Druckraum der Stellvorrichtung und bewirkt dort
ein erstellen des Sinla2ventils zurück aus der nur teilweise geöffneten Stellung
in die voll geöffnete Stellung.
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Insoweit hat die beschriebene Anordnung (gemäß ?atentanmeldung P 30
40 790.C) zu durchaus befriedIgenden Ergebnissen geführt.
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Schwierigkeiten sind jedoch aufgetreten, wenn zunächst ein hohes Drehmoment
eingestellt und somit das minlaßventil voll geöffnet ist und wenn aus diesem Zustand
heraus nunmehr ein sehr kleines Drehmoment befohlen wird. Auch hierbei ist ein rasches
und zuverlässiges Reagieren der hydrndynamischen Einheit erwünscht.
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Dies soll dadurch erzielt werden, daß sich auf den genannten Befehl
sowohl die Auslaß-Regeleinrichtung in Richtung offenen verstellt als auch das Einlaßventil
von der voll geöffneten Stellung in die nur teilweise geöffnete Stellung zurückgeht.
Letzteres erfolgt jedoch manchmal nur zögernd, mitunter überhaupt nicht, insbesondere
wenn die hydrodynamische Einheit im Bereich hoher Drehzahlen arbeitet. Dies bedeutet
folgendes: Will man das Drehmoment sehr rasch von einem hohen auf einen kleinen
Wert abbauen, dann ist man gezwungen, den Sohaltbefehlgeber kurzzeitig vollkommen
los zulassen und dann auf ein kleines Drehmoment einzustellen. Dies erfordert vom
Fahrer erhöhte Aufmerksamkeit und große Geschicklichkeit.
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Der vorliegenden Zusatzerfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
den vorbeschriebenen Nachteil zu vermeiden. Die Steuerung des Einlaßventils soll
dahingehend verbessert werden, daß die hydrodynamische Drehmoment einheit dem Steuerbefehl,
von einem großen auf ein kleines Drehmoment überzugehen, unverzüglich folgt.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Merkmalskombination
gelöst. Hierbei ist wiederum Voraussetzung das Vorhandensein der Auslaß-Regeleinrichtung
gemaß DE-CS 28 55 654. Gemäß der Erfindung ist der erste Druckraum der Stellvorrichtung
nicht mehr direkt mit dem torusförmigen Arbeitsraum der hydrodynamischen Einheit
(oder mit deren Auslaßkanal) verbunden, sondern mit der (innerhalb der Auslaß-Regeleinrichtung
befindlichen) Verbindungsleitung (Steuerleitung) zwischen dem Überströmventil und
dem Regelventil. Es wurde erkannt, daß der in dieser Verbindungsleitung herrschende
variable Druck für das Beaufschlagen des ersten Druckraumes der 3tellvorrichtung
viel besser geeignet ist als der Druck im Arbeitsraum. Offenbar folgt der in der
Verbindungsleitung herrschende Druck erheblich rascher einer Änderung der Stellung
des Schaltbefehlgebers. enn nämlich ein Übergang von einem hohen Drehmoment auf
ein niedriges Drehmoment befohlen wird, dann wird der erste Druckraum der Stellvorrichtung
über die genannte Verbindungsleitung und über das Regelventil sehr rasch entlastet.
Die Folge ist, daß das Einlaßventil unverzüglich von der voll geöffneten Stellung
in die nur teilweise geöffnete Stellung gelangt, so daß sich das gewünschte kleine
Drehmoment sehr rasch einstellt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung beschrieben. Diese zeigt das Steuerschema einer hydrodynamischen Bremse
10, die ein Gehäuse 7, einen Rotor 11 und einen Stator 12 aufweist. An einen Hochbehälter
13 für Arbeitsflüssigkeit ist eine Niederdruckleitung 14, 15 angeschlossen. Von
dieser zweigt ab eine zur Bremse 1 führende Ein laß leitung 16, in der ein Einlaßventil
17 angeordnet ist. An die Bremse 10 ist
eine Auslaßleitung 18,18b
angeschlossen mit einem vorzugsweise gemäß Patentanmeldung P 28 55 654.9-21 ausgebildeten
Auslaß-Regelventil 19. Dieses erhält als Sollwert von einem Bremspedal 20 ein Signal,
das der Größe des jeweils geforderten Bremsmomentes entspricht, außerdem als Istwert
ein Signal, dessen Größe von dem momentanen Bremsmoment abhängt (Meßdruckleitung
21). Die Auslaßleitung 18bendet in einen Sumpf 9; von dort kann die Arbeitsflüssigkeit,
was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, über einen Kühler in den Hochbehälter
13 zurückgefördert werden.
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Um eine gute Wärmeabfuhr aus der Bremse 10 sicherzustellen und damit
die Bremse auf Steuerbefehle möglichst rasch reagiert, weisen die Leitungen 14,
16, 18 und die Ventile 17, 19 große Strömungsquerschnitte auf. Das Verschlußteil
des Einlaßventils 17 kann als drehbare Klappe, als Ringschieber (gemäß DE-PS 27
57 204) oder in anderer Weise ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, daß es zwischen
der geschlossenen und der voll geöffneten Stellung eine Zwischenstellung einnehmen
kann, in der es nur einen Teil des Strömungsquerschnittes freigibt.
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Die auf das Ventil 17 einwirkende Kolbenstange 29 einer zweistufigen
hydraulischen Stellvorrichtung 30 kann drei verschiedene Stellungen einnehmen. Hierzu
weist die Stellvorrichtung einen ersten mit der Kolbenstange 29 starr verbundenen
Kolben 31 und einen zweiten Kolben 32 auf. Der erste Kolben 31, der einen großen
Hub b ausführen kann und dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des zweiten
Kolbens 32, ist im Inneren des Kolbens 32 angeordnet (in einer dort vorgesehenen
Zylinderbohrung 32') und schließt mit diesem einen ersten Druckraum 34 ein. Der
Kolben 32, der einen kle-inen Hub a ausführen kann, schließt mit dem Gehäuse 33
einen zweiten Druckraum 35 ein.
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wenn kein Druck vorhanden ist, sorgt eine Feder 17a dafür, daß das
Einlaßventil 17 geschlossen ist und dementsprechend die Kolben 31, 32 ihre Ruhelage
einnehmen; d.h. der Kolben 32 liegt am Gehäuse 33 an und der Kolben 31 am Kolben
32. Dieser Zustand ist dargestellt.
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Der zweite Kolben 32 weist auf seiner äußeren Mantelfläche eine Ringnut
36 auf, die über Querbohrungen 37 mit dem ersten Druckraum 34 in Verbindung steht.
In der zur Führung des Kolbens 32 dienenden Gehäusebohrung 33' sind zwei Ringnuten
38 und 39 eingearbeitet. Wie man aus der Zeichnung erkennt, ist also der Druckraum
34 über die Querbohrungen 37 und die Ringnut 36 entweder mit der Ringnut 38 verbunden,
sofern sich der Kolben 32 in der Ruhelage befindet, oder mit der Ringnut 39, sofern
sich der Kolben 32 in der entgegengesetzten Stellung ("Arbeitsstellung") befindet.
Auf diese Weise bildet der zweite Kolben 32 zusammen mit dem Gehäuse 33 eine Umsteuereinrichtung.
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Zum Beaufschlagen der Druckräume 34 und 35 mit Druckmittel ist eine
Pumpe 40 vorgesehen, die Druckmittel aus der Niederdruckleitung 15 in eine Hochdruckleitung
41 fördert. Diese mündet in ein Vorsteuerventil 42, das durch Niedertreten des'Bremspedals
20 verstellt werden kann, beispielsweise mittels einer Schaltstange 43. An das Vorsteuerventil
42 sind eine Druckmittelleitung 44 und eine zur Niederdruckleitung 15 zurückführende
Entlastungsleitung 46 angeschlossen. Solange das Bremspedal 20 nicht niedergedrückt
wird, hält eine Feder 42a das Vorsteuerventil in seiner Ruhelage (Stellung 0). Hierbei
ist die Druckmittelleitung 44 mit der Entlastungsleitung 46 verbunden und die Hochdruckleitung
41 ist abgesperrt. Schon bei geringem Niedertreten des Bremspedals gelangt das Ventil
42 in die Stellung I. Hierbei ist die Druckmittelleitung 44 mit der Hochdruckleitung
41 verbunden. Von der Druckmittelleitung 44 führt eine Zweigleitung 47 direkt in
die Ringnut 38. Eine weitere Zweigleitung 48, in die eine Drossel 49 eingebaut ist,
verbindet die Druckmittelleitung 44 mit dem zweiten Druckraum 35. Diese Verbindung
ist die ständig vorhanden. In eineRYDrossel 49 umgehenden Entlastungsleitung
50
ist ein Rückschlagventil 51 eingebaut. 3ieses öffnet sich, wenn in der Schaltstufe
0 der zweite Druckraum 35 entlastet wird; es erlaubt somit ein rasches Zurücklaufen
des zweiten Kolbens 32 in seine Ruhestellung.
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Wenn ein Bremsbefehl erteilt wird (Stellung I des Vorsteuerventils
42), dann wirkt die Anordnung wie folgt: Druckmittel gelangt über die Leitungen
44- und 47 über die Ringnuten 38/36 und die Kanäle 57 in den ersten Druckraum 54,
so daß der erste Kolben 51 rasch seinen vollen Hub b ausführt und das Einlaßventil
17 ganz öffnet. Zugleich gelangt Druckmittel über die Drossel 49 in den zweiten
Druckraum 35, so daß sich der zweite Kolben 52 langsam in seine Arbeitsstellung
bewegt. Er trennt hierdurch den ersten Druckraum 54 von der Ringnut 38 und von der
Druckmittelleitung 44, 47 ab und verbindet ihn statt dessen mit der Ringnut 59.
Diese ist über eine Leitung 45 mit dem Bremsen-Auslaßregelventil 19 verbunden.
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Hierzu gehört ein Überströmventil 151, das in der Auslaßleitung 18,
18b angeordnet ist. Durch eine Steuerleitung 18a ist symbolisch dargestellt, daß
auf die eine Stirnseite des beweglichen Ventilkörpers 154 des Überströmventils 151
der im Teil 18 der Auslaßleitung herrschende Flüssigkeitsdruck einwirkt, und zwar
in Richtung 'offenen". Die gegenüberliegende Stirnseite wird in Richtung 'tSchließen"
durch ein über eine Steuerleitung 152 zugeführtes Druckmittel beaufschlagt, bei
Bedarf zusätzlich durch eine Feder 22. In Wirklichkeit ist im Bereich dieser Stirnseite
zwischen dem Ventilkörper 154 und einem Ventilgehause ein Druckraum vorhanden. Die
Versorgung der Steuerleitung 152 mit Druckmittel erfolgt über ein Regelventil 150.
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In dieses mündet eine Einspeisleitung 27a, die einerseits über eine
Druckleitung 24 an eine Hilfspumpe 25 und andererseits über eine Leitung 27 (in
der ein Rückschlagventil 26 eingebaut ist) an die Bremsen-Auslaßleitung 18 angeschlossen
ist.
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Durch eine mehr oder weniger starke Auslenkung des Bremspedals 20
wird ein bestimmter Sollwert vorgegeben. Diese Auslenkung wird durch eine am Regelventil
150 angreifende Feder 155 in eine Sollkraft umgesetzt. Auf einen Bremsbefehl hält
die Feder 155 das Regelventil 150 zunächst in derjenigen Stellung, in der die Einspeisleitung
27a mit der Steuerleitung 152 verbunden ist.
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Somit herrscht in der Steuerleitung 152 ein bestimmter Druck, der
das Überströmventil 151 zunächt geschlossen hält. Somit nimmt der Füllungsgrad in
der Bremse 10 zu und es steigen die Drücke in der Bremse. Eine Meßdruckleitung 21
führt einen konstant zu haltenden Druck aus der Bremse 10 auf das Regelventil 150,
an dessen beweglichem Ventilglied 155 dieser Druck gegen die Kraft der Feder 155
wirkt. Je nachdem, wie weit die aus diesem Druck gebildete Kraft die durch den Bremshebel
20 eingestellte Federkraft (Sollkraft) übersteigt, wird die Steuerleitung 152 mehr
oder weniger mit der Entlastungsleitung 156 verbunden, die in einen Sumpf 9 mündet.
Hierdurch wird der Druck in der Steuerleitung 152 so weit verringert, daß sich durch
ein geregeltes Öffnen des Überströmventils 151 gerade derjenige Druck in der Bremse
10 einstellt, der notwendig list, um den gewünschten Meßdruck in der Leitung 21
und damit das gewünschte Bremsmoment zu erreichen. Ist jedoch die aus dem Meßdruck
gebildete Kraft kleiner als die Kraft der Feder 155, so verbindet das Regelventil
150 die Steuerleitung 152 mehr oder weniger mit der Einspeisleitung 27a.
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Wesentlich ist nun, daß die Ringnut 59 der Stellvorrichtung 50 über
die schon genannte Leitung 45 mit der Steuerleitung 152 verbunden ist. Angenommen,
das Bremspedal 20 werde nur wenig niedergetreten (Befehl "kleines Bremsmoment"),
so baut sich in der Steuerleitung 152 nur ein verhältnismäßig geringer Druck auf.
Gleichzeitig gelangt das Einlaßventil 17, wie oben schon erläutert, zunächst in
die voll geöffnete Stellung. Sobald jedoch der zweite Kolben 32 in seine Arbeitsstellung
gelangt ist, kann sich der Druckraum 74 in die Steuerleitungl52 hinein entlasten.
Hierdurch geht der erste Kolben 31 in seine Mittelstellung
und
das Einlaßventil 17 in die etwa halb geöffnete Stellung. Der soeben beschriebene
Vorgang kann sich innerhalb sehr kurzer Zeit abspielen, so daß die Bremse 10 auf
einen Befehl "kleines Bremsmoment" einen zeitlich begrenzten Füllstoß erhält. Die
Zeitdauer des Füllstoßes und damit seine Intensität kann durch Verstellen der Drossel
49 variiert werden. Man verändert hierdurch die Laufgeschwindigkeit des zweiten
Kolbens 32.
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Wird jedoch mit dem Bremspedal 20 und mit dem Auslaß-Regelventil 19
ein höheres Bremsmoment eingestellt, so stellt sich in der Steuerleitung 152 ein
höherer Druck ein. Dieser gelangt über die Leitung 45 und über die Ringnuten 39/)6
in den ersten Druckraum 54. Sobald nun hier der Druck auf einen solchen Wert ansteigt,
daß die Druckkraft die Kraft der Feder 17a überwinden kann, wandert der erste Kolben
31 aus der Mittelstellung in seine Arbeitsstellung, wodurch er das Einlaßventil
wieder voll öffnet. Es versteht sich, daß durch ein starkes Niedertre-20 ten des
Bremspedalsiaus der Stellung 0 auch ein unmittelbarer Übergang vom ausgeschalteten
Zustand der Bremse 10 in den zuvor beschriebenen Zustand mit voll geöffnetem Einlaßventil
17 stattfinden kann.
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Wesentlich ist nun noch die Wirkung der beschriebenen Steuereinrichtung,
falls zunächst ein hohes Bremsmoment eingestellt ist und aus diesem Zustand auf
ein kleines Bremsmoment übergegangen werden soll. Dieser Vorgang ist vor allem dann
von Interesse, wenn der Fahrer das Bremspedal 20 sehr rasch um einen gewissen Betrag
(jedoch nicht vollkommen) entlastet.
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Hierbei bewirkt das Regelventil 150 ein sehr rasches Absinken des
Druckes in der Steuerleitung 152 und somit auch des Druckes im ersten Druckraum
54. Hierdurch geht das Einlaßventil 17 ebenfalls sehr rasch aus der voll geöffneten
Stellung in die halb geöffnete Stellung über.
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Somit verringert sich der Füllungsgrad der Bremse 10 nicht nur aufgrund
einer Verstellung des Überströmventils 151 in
Richtung "Öffnen",
sondern auch dadurch, daß das Einlaßventil 17 den Einlaßstrom verringert. Das Bremsmoment
geht also sehr rasch auf den gewünschten kleineren Wert zurück.