DE3419355A1

DE3419355A1 - Hydrostatic torque converter

Info

Publication number: DE3419355A1
Application number: DE19843419355
Authority: DE
Inventors: Johann 7336 Uhingen Kallinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-11-28

Abstract

The hydrostatic torque converter contains just one hydraulic pump but this is rotatably mounted and rotationally connected to the input or output shaft of the torque converter. The flow of pressure medium effected by the hydraulic pump can be throttled, down to the shut-off condition if required, by means of a throttling member. An increasing torque is imparted to the pump by virtue of the fact that rotation is imparted to the pump and hence to the output shaft of the torque converter when the countertorque on the output shaft is exceeded. The torque converter has a very high efficiency which increases as the output speed increases. It can be used as a transmission with infinitely variable speed in machine and vehicle construction. <IMAGE>

Description

Hydrostatischer DrehmomentwandlerHydrostatic torque converter

Gegenstand der Erfindung ist ein hydrostatischer Drehmomentwandler mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle und mit einer hydrostatitschen Pumpe, die einen Pumpenkörper und einen drehbaren Nocken aufweist.The invention relates to a hydrostatic torque converter with a drive shaft and an output shaft and with a hydrostatic pump, which has a pump body and a rotatable cam.

Unter dem Pumpenkörper ist hierbei der üblicherweise ortsfest angeordnete Teil der Pumpe verstanden, der die Hohlräume enthält, in denen sich die in bekannter Weise als Kolben, Flügel, Zahnradpaare oder dergl. ausgebildeten Verdrängungskörper der Pumpe bewegen. Unter dem Nocken wird der Pumpenteil verstanden, der die Verdrängungskörper relativ zum Pumpenkörper bewegt und je nach Ausführungsform der Pumpe als Taumelscheibe, als Kurbel, als Exzenter oder dergl. ausgeführt sein kann.In this case, the one which is usually arranged in a stationary manner is under the pump body Understood part of the pump that contains the cavities in which the in known Way as a piston, wing, gear pairs or the like. Displacement body move the pump. The cam is understood to be the pump part, which is the displacement body moved relative to the pump body and depending on the design of the pump as a swash plate, Can be designed as a crank, an eccentric or the like.

Hydrostatische Drehmomentwandler üblicher Bauart weisen eine angetriebene Hydropumpe und einen mit Druckmedium verbundenen, antreibenden Hydromotor auf. Durch Verändern der Fördermenge der angetriebenen Pumpe und der Schluckmenge des antreibenden Motors kann das Verhältnis der Drehzahlen und der Drehmomente zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle des Drehmomentwandlers verändert werden.Hydrostatic torque converters of the usual type have a driven one Hydraulic pump and a hydraulic drive connected to the pressure medium. By Changing the delivery rate of the driven pump and the displacement of the driving one Motor can change the ratio of the speeds and the torques between drive shaft and output shaft of the torque converter are changed.

Bei höchster Abtriebsdrehzahl ist bei derartigen Drehmomentwandlern die Fördermenge und die Umlaufgeschwindigkeit des Druckmediums am größten. Dies führt in diesem Betriebszustand zu starker Erwärmung des Druckmediums und drückt auch infolge von Strömungsverlusten den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers.At the highest output speed is with such torque converters the delivery rate and the circulation speed of the printing medium at the greatest. this leads in this operating state to strong heating of the pressure medium and presses the efficiency of the torque converter also as a result of flow losses.

Der Erfindung war demgemäß die Aufgabe gestellt, einen Drehmomentwandler anzugeben, der bei einem Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb von 1:1 einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist. Sie löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale.The invention was accordingly set the task of a torque converter specify the speed ratio between input and output of 1: 1 has a particularly high efficiency. It solves this task through the im Characteristics of claim 1 mentioned features.

Bei der geläufigen Hydropumpe bringt das Widerlager des Pumpenkörpers das Reaktionsmoment auf, das dem durch die Antriebswelle in die Pumpe eingeleiteten Drehmoment entgegenwirkt und dieses Drehmoment in den Druck des Druckmediums umzusetzen gestattet. Wenn dabei der Druckmediumdurchsatz bis zum Stillstand gedrosselt wird, kommt die Antriebswelle zum Stehen es sei denn, der Antrieb ist so stark, daß der Druckmediumstrom sich Nebenwege bzw. durch ein Leck sucht.With the common hydraulic pumps, this brings the pump body to an abutment the reaction torque that is introduced into the pump by the drive shaft Counteracting torque and converting this torque into the pressure of the pressure medium allowed. If the media throughput is throttled to a standstill, the drive shaft comes to a standstill unless the drive is so strong that the Pressure medium flow is looking for secondary routes or through a leak.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Hydropumpe beginnt bei Drosselung des Druckmediumdurchsatzes das mit der Antriebswelle verbundene Teil, also je nach Ausführungsform der Pumpe der Pumpenkörper oder der Nocken, zu rotieren. Dabei rotiert bei gleichbleibender Eintriebsdrehzahl durch die Antriebswelle dieses Teil und damit die Abtriebswelle um so rascher, je geringer das dieser Drehung entgegenstehende Widerstandsmoment und je stärker die Drosselung des Druckmediumdurchsatzes ist.In the hydraulic pump designed according to the invention, throttling begins of the pressure medium throughput the part connected to the drive shaft, i.e. depending on Embodiment of the pump, the pump body or the cam, to rotate. It rotates with constant input speed through the drive shaft this part and thus the faster the output shaft, the less the opposite of this rotation Moment of resistance and the stronger the throttling of the pressure medium throughput.

Durch veränderliche Drosselung des Druckmediumdurchsatzes kann demgemäß das Drehzahlverhältnis zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle und damit das Drehmoment zwischen diesen Wellen verändert werden.By variable throttling of the pressure medium throughput can accordingly the speed ratio between input shaft and output shaft and thus the torque can be changed between these waves.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten und verwendeten Hydropumpe kann der drehbare Pumpenkörper mit der Abtriebswelle oder der Antriebswelle verbunden sein, das die veränderliche Abtriebsdrehzahl bewirkende Teil kann also der Pumpenkörper oder der Nocken sein.In the hydraulic pump designed and used according to the invention, can the rotatable pump body is connected to the output shaft or the drive shaft be, the part causing the variable output speed can be the pump body or be the cam.

Ein derartiger Drehmomentwandler ist dann von besonderem Vorteil, wenn das Übersetzungsverhältnis während eines großen Teiles der Betriebszeit des Drehmomentwandlers vorliegt oder wenn es das Normalübersetzungsverhältnis ist.Such a torque converter is then of particular advantage, if the gear ratio during a large part of the operating time of the Torque converter is present or if it is the normal gear ratio.

Solche Umstände liegen insbesondere bei Drehmomentwandlern vor, die beim Beschleunigen von Maschinen oder Fahrzeugen auf eine normale Betriebsdrehzahl bzw. Geschwindigkeit Verwendung finden. Ein derartiger Drehmomentwandler weist auch eine besonders einfache Bauweise auf, weil er nur noch eine Pumpe, aber keinen Motor mehr aufweist. Da im Übersetzungsverhältnis 1:1 kein Druckmitteldurchsatz gegeben ist, erhellt ohne weiteres ein sehr hoher-Wirkungsgrad besonders in diesem Betriebszustand - Messungen an einem Handmuster eines erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers ergaben einen Wirkungsgrad von 98,6 %.Such circumstances are particularly present with torque converters that when accelerating machines or vehicles to normal operating speed or speed can be used. Such a torque converter also has a particularly simple design because it only has a pump but no motor has more. Since there is no pressure medium throughput in the transmission ratio 1: 1 is, clearly illuminates a very high efficiency, especially in this operating state - Measurements on a hand-held sample of a torque converter according to the invention resulted an efficiency of 98.6%.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims disclosed.

In den Figuren der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler; Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 im Querschnitt; Fig. 3 eine weitere Einzelheit der Fig. 1 in teilweise geschnittener Ansicht.In the figures of the drawing is an embodiment of the invention 1 shows a longitudinal section through a torque converter according to the invention; FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 in cross section; 3 shows a further detail of Fig. 1 in a partially sectioned view.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der Drehmomentwandler 1 ein Gehäuse 2 mit zwei Endschilden 3 und 4 auf. Im Endschild 3 ist ein einem Lager 5 eine Welle 6 drehbar gelagert, die eine Taumelscheibe 7 trägt und mit einem Lager 8 in einer später näher beschriebenen Welle 15 gelagert ist. Die Welle 6 weist radiale und axiale Durchlässe 9, 10 und 11 für das Druckmedium auf, das durch einen Zulauf 12 im Schild 3 eintritt.As FIG. 1 shows, the torque converter 1 has a housing 2 two end shields 3 and 4. In the end shield 3, a bearing 5 is a shaft 6 rotatably mounted, which carries a swash plate 7 and with a bearing 8 in a Shaft 15 described in more detail later is mounted. The shaft 6 has radial and axial passages 9, 10 and 11 for the pressure medium, which through an inlet 12 enters in shield 3.

Im Endgestell 4 ist mittels eines Lagers 14 eine Welle 15 drehbar gelagert, die mit einem mittels des Lagers 16 im Endschild 3 drehbar gelagerten Pumpenkörper 17 einstückig ist.In the end frame 4, a shaft 15 can be rotated by means of a bearing 14 stored with a rotatably mounted by means of the bearing 16 in the end shield 3 Pump body 17 is in one piece.

Die Welle 15 weist ebenfalls radiale und axiale Durchlässe 18, 19 für das Druckmedium auf, die in einen Auslaß 20 im Endschild 4 münden.The shaft 15 also has radial and axial passages 18, 19 for the pressure medium, which open into an outlet 20 in the end shield 4.

Im Auslaß 20 ist auf der Welle 15 ein ein Drosselglied bildender Nutring 22 über die radialen Durchlässe 19 verschiebbar - Dichtungen 23 in der Welle 15 dichten die radialen Durchlässe 19 ab, wenn sie durch den Nutring 22 überdeckt sind. In die Nut des Nutrings 22 greift ein Bolzen 24 ein, der an einem in einer Bohrung 25 geführten Schlitten 26 mittels eines Knebels 27 verschiebbar ist.In the outlet 20 on the shaft 15 there is a groove ring forming a throttle member 22 slidable via the radial passages 19 - seals 23 in the shaft 15 seal off the radial passages 19 when they are covered by the U-ring 22. In the groove of the U-ring 22 engages a bolt 24 which is attached to a hole 25 guided carriage 26 is displaceable by means of a toggle 27.

Das Pumpengehäuse 17 enthält mehrere im Kreis angeordnete Zylinder 28, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind und in denen Kolben 29 bewegbar sind. Die Kolben 29 werden durch Federn 30 gegen die Taumelscheibe 7 gedrückt.The pump housing 17 contains several cylinders arranged in a circle 28, of which only two are shown in the drawing and in which pistons 29 are movable. The pistons 29 are pressed against the swash plate 7 by springs 30.

Die Böden der Zylinder 28 weisen Ventile 31 in Form federbelasteter Kugeln auf. Der Raum hinter diesen Ventilen 31 ist durch radiale Durchlässe 32 mit dem axialen Durchlaß 18 in der Welle 15 verbunden. Ein Axiallager 33 zwischen Taumelscheibe 7 und Pumpengehäuse 17 nimmt die durch das Bewegen der Kolben 29 auf die Taumelscheibe wirkenden Axialkräfte auf.The bottoms of the cylinders 28 have valves 31 in the form of spring-loaded Bullets on. The space behind these valves 31 is provided by radial passages 32 the axial passage 18 in the shaft 15 connected. A thrust bearing 33 between the swash plate 7 and pump housing 17 takes place by moving the piston 29 on the swash plate acting axial forces.

Für die Beschreibung der Funktion des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers 1 sei angenommen, daß die Welle 6 die mit normalerweise gleichbleibender Drehzahl angetriebene Antriebswelle ist. Die von ihr gedrehte Taumelscheibe 7 bewegt die Kolben 29, die das durch den Zulauf 12 und die Durchlässe 9, 10, 11 der Welle 6 angesaugte Druckmedium durch die Ventile 31 und die Durchlässe 32 im Pumpenkörper 17 sowie die Durchlässe 18, 19 in der Welle 15 in den Auslaß 20 pumpen, wobei zunächst angenommen sei, daß der Nutring 22 entgegen der gezeichneten Darstellung die Auslässe 19 freigibt. Es stellt sich ein Druckmediumfluß durch den Drehmomentwandler 1 ein, der über die Leitung 34 zu einem Kreislauf geschlossen sein kann. Dieser Druckmedium-Kreislauf kann bei 35 Behandlungsstationen für das Druckmedium wie Filter, Speicher, Kühler usw. aufweisen.For the description of the function of the torque converter according to the invention 1 it is assumed that the shaft 6 is running at a normally constant speed driven drive shaft is. The swash plate 7 rotated by it moves the Pistons 29, which pass through the inlet 12 and the passages 9, 10, 11 of the shaft 6 sucked pressure medium through the valves 31 and the passages 32 in the pump body 17 and the passages 18, 19 in the shaft 15 pump into the outlet 20, initially it is assumed that the groove ring 22, contrary to the illustration shown, the outlets 19 releases. There is a pressure medium flow through the torque converter 1, which can be closed via line 34 to form a circuit. This pressure medium cycle can be used at 35 treatment stations for the pressure medium such as filters, accumulators, coolers etc. have.

Der durch den Strömungswiderstand des Druckmediums bewirkte Widerstand der Kolben 29 gegen die ihnen von der Taumelscheibe 7 aufgezwungene Hubbewegung übt auf den Pumpenkörper 17 ein Drehmoment aus, das den Pumpenkörper 17 und die mit ihm bewegungsverbundene Abtriebswelle 15 zu drehen versucht.The resistance caused by the flow resistance of the pressure medium the piston 29 against the stroke movement imposed on them by the swash plate 7 exerts a torque on the pump body 17, which the pump body 17 and the tries to rotate with it motion-connected output shaft 15.

Bei ganz geöffnetem Durchlaß 19 und dementsprechend geringem Strömungswiderstand des Druckmediums genügt jedoch schon ein geringes Gegenmoment an der Abtriebswelle 15, um den Pumpenkörper 17 festzuhalten - es wird keine Drehung übertragen.When the passage 19 is fully open and the flow resistance is correspondingly low of the pressure medium, however, a slight counter-torque on the output shaft is sufficient 15 to hold the pump body 17 in place - no rotation is transmitted.

Mit zunehmender Drosselung des Druckmedium-Durchsatzes durch allmähliches Verschieben des Nutringes 22 über die Durchlässe 19 nimmt der Strömungswiderstand des Druckmediums und damit der Widerstand der Kolben 29 gegen ihre Hubbewegung zu - damit wächst auch das durch die Taumelscheibe 7 über die Kolben 29 auf den Pumpenkörper 17 übertragene Drehmoment. Bei unverändertem Gegenmoment an der Abtriebswelle 15 beginnt sich demgemäß der Pumpenkörper 17 und mit ihm die Abtriebswelle 15 zu drehen.With increasing throttling of the pressure medium throughput by gradual Moving the grooved ring 22 over the passages 19 increases the flow resistance of the pressure medium and thus the resistance of the piston 29 to their stroke movement - This also grows through the swash plate 7 via the pistons 29 on the pump body 17 transmitted torque. With an unchanged counter-torque on the output shaft 15 Accordingly, the pump body 17 and with it the output shaft 15 begins to rotate.

Das auf den Pumpenkörper 17 ausgeübte Drehmoment ist um so größer, je größer der Strömungswiderstand und damit geringer der Durchsatz des Druckmediums durch den Drehmomentwandler ist. Die sich an der Abtriebswelle 15 einstellende Drehzahl hängt von dem an dieser Welle wirkenden Gegenmoment ab und kann durch Verändern der Drosselung des Druckmedium-Durchsatzes, nämlich durch Verändern des Durchtrittsquerschnittes an den Durchlässen 19 mittels des Nutringes 22 beeinflußt werden.The torque exerted on the pump body 17 is all the greater, the greater the flow resistance and thus the lower the throughput of the pressure medium through the torque converter. The speed set at the output shaft 15 depends on the counter-torque acting on this shaft and can be changed by changing the throttling of the pressure medium throughput, namely by changing the passage cross-section be influenced at the passages 19 by means of the groove ring 22.

Bei vollständigem Unterbrechen des Druckmedium-Durchsatzes in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung des Nutringes 22 wird der Widerstand der Kolben 29 gegen eine Hubbewegung so groß, daß sie sich nicht mehr bewegen lassen und damit eine Relativ-Drehbewegung zwischen Taumelscheibe 7 und Pumpenkörper 17 verhindern - die Drehbewegung der Antriebswelle 6 wird direkt auf den Pumpenkörper 17 und damit auf die Abtriebswelle 15 übertragen. In diesem Falle ist das Übersetzungsverhältnis 1:1, es findet kein energieverzehrender Druckmedium-Durchsatz oder sonstiger Bewegungsablauf im Innern des Drehmomentwandlers statt, sodaß in diesem Betriebszustand ein besonders hoher Wirkungsgrad gegeben ist.If the print medium throughput is completely interrupted in the In Fig. 1 drawn position of the groove ring 22 is the resistance of the piston 29 against a lifting movement so great that they can no longer be moved and thus prevent a relative rotary movement between the swash plate 7 and the pump body 17 - The rotary movement of the drive shaft 6 is directly on the pump body 17 and thus transferred to the output shaft 15. In this case the gear ratio is 1: 1, there is no energy-consuming print medium throughput or other movement inside the torque converter, so that in this operating state a special high efficiency is given.

Um die Drosselung des Druckmediumstromes durch Absperren der Durchlässe 19 mittels des Nutringes 22 feinfühliger vornehmen zu können, können die Steuerkanten dieser Durchlässe gemäß Fig. 2 in der Fläche, in der sie münden, verlaufend ausgebildet sein. Derartige Drossel kerben 36 sind an sich bekannt.To restrict the flow of pressure medium by shutting off the passages 19 to be able to make more sensitive by means of the grooved ring 22, the control edges these passages according to FIG. 2 in the area in which they open, designed to run be. Such throttle notches 36 are known per se.

Um den Zulauf des Druckmediums durch die radialen Durchlässe 9 in der Welle 6 zu erleichtern, können diese Durchlässe als Bohrungen ausgebildet sein, die wie in Fig. 3 dargestellt derart geneigt in der Welle 6 angeordnet sind, daß sie in Drehrichtung der Welle auf deren Außenfläche münden.In order to allow the inlet of the pressure medium through the radial passages 9 in to facilitate the shaft 6, these passages can be designed as bores, which are arranged inclined as shown in Fig. 3 in the shaft 6 that they open in the direction of rotation of the shaft on the outer surface.

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Claims

Claims 1. Hydrostatic torque converter with a drive shaft and an output shaft and with a hydrostatic pump that has a pump body and a rotatable cam, characterized in that the pump body (17) is rotatably mounted and connected to one of the drive shafts (6, 15) and that with a throttle member (22) the pressure medium throughput of the hydraulic pump throttle bar is.

2. Torque converter according to claim 1, characterized in that with the throttle element (22) the pressure medium throughput up to the closure throttle bar is.

3. The torque converter according to claim 1, characterized in that that at least one of the drive shafts (6, 15) passages (9, 10, 11, 18, 19) for the Has pressure medium and is rotatably mounted in a stationary shield (3, 4), and guides (12, 20) to the passages of the drive shaft.

4. Torque converter according to claim 1, characterized in that the hydraulic pump is designed as a piston pump, the pump body (17) the Pistons (29), the cylinders (28) and the pressure medium supply and discharge lines (11, 18) to the cylinders.

5. Torque converter according to claim 1, characterized in that the throttle member is designed as a throttle slide (22).

6. Torque converter according to claim 5, characterized in that the passages (19) which can be shut off by the throttle slide (22) have throttle notches (36).