DE720821C

DE720821C - Braking device for drive transmissions by means of turbo converters, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE720821C
Application number: DEK145480D
Authority: DE
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1937-02-14
Filing date: 1937-02-14
Publication date: 1942-05-16

Description

Insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte Bremseinrichtung für Antriebsübertragungen mittels Turbowandler Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte Bremseinrichtung für Antriebsübertragungen mittels Turbowandler ohne nachgeschaltete, ins Langsame übersetzende Zahnradschaltstufe, wobei .der Pumpenteil .des Wandlers mit der Antriebswelle über eine beim Bremsen wirksame Kupplung, z. B. eine Freilaufkupplung, verbunden ist.Braking device intended in particular for motor vehicles for drive transmissions by means of a turbo converter The invention relates to a device, in particular for motor vehicles certain braking device for drive transmissions by means of turbo converter without downstream, Gear shift stage that translates into slow speed, whereby .the pump part .of the converter with the drive shaft via an effective coupling during braking, e.g. B. an overrunning clutch, connected is.

Bei Fahrzeugen mit mechanischem Stufengetriebe ist es ohne. weiteres möglich, nach Wegnahme der Brennstoffzufuhr den Motor zum Bremsen heranzuziehen(Motorbremsung). Auf Strecken mit größerem Gefälle, die mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit befahren werden müssen, ergibt der direkte Gang eine zu geringe Bremswirkung. Es ist daher in solchen Fällen üblich, zum Bremsen einen kleineren Gang einzuschalten, damit der Motor trotz der geringen Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine höhere Drehzahl gebracht wird, die eine stärkere Bremswirkung auslöst.In vehicles with a mechanical multi-step transmission, it is without. additional possible to use the engine for braking after removing the fuel supply (engine braking). On routes with steeper gradients, those at a correspondingly lower speed have to be driven on, the direct gear results in insufficient braking effect. It it is therefore common practice in such cases to engage a lower gear to brake, so that the engine revs to a higher speed despite the low vehicle speed is brought, which triggers a stronger braking effect.

Fahrzeuge mit Strömungsgetrieben, die zwar einen direkten mechanischen Gang, aber keine ins Langsame übersetzende Zahnradschaltstufen besitzen, können deshalb bei geringen Gefällen, bei denen das Fahrzeug eine verhältnismäßig große Geschwindigkeit aufweist, den Motor zum Bremsen heranziehen. Ist das Gefälle jedoch größer und muß dementsprechend die Wagengeschwindigkeit geringer sein, so reicht die Drehzahldes Motors zum Bremsen nicht mehr aus. Gänzlich unmöglich ist es aber, bei .den üblichen Turbowandlern ohne besondere Vorkehrungen im hydraulischen Gang eine ausreichende Bremswirkung zu, erzielen.Vehicles with fluid transmissions, although a direct mechanical Gear, but not have any gear shifting steps that translate into slow speed therefore on small gradients, where the vehicle has a relatively large Speed, use the motor to brake. However, is the gradient larger and accordingly the car speed must be lower, so is enough the speed of the motor no longer decelerates. But it is completely impossible with. the usual turbo converters without special precautions in the hydraulic gear to achieve a sufficient braking effect.

Es ist schon vorgeschlagen worden, den Pumpenteil eines Turbowandlers mit der Abtriebswelle über eine Freilaufkupplung zu verbinden. Diese Anordnung ermöglicht, daß nach Abschalten der Brenstoffzufuhr zum Motor die Pumpe des Flüssigkeitsgetriebes über die Treibräder des Fahrzeuges angetrieben wird; außer .der Motorbremsung erhält man .dann eine Bremsung infolge der von der Pumpe aufgenommenen Leistung.It has already been proposed to use the pump part of a turbo converter to be connected to the output shaft via an overrunning clutch. This arrangement enables that after switching off the fuel supply to the engine, the pump of the liquid transmission is driven by the drive wheels of the vehicle; except. the engine braking receives then a braking as a result of the power consumed by the pump.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aüfgabe zugrunde, außer der Motorbremsung nicht nur die von der Pumpe bei der Talfahrt aufgenommene Leistung zum Bremsen auszunutzen, sondern auch in der Turbine Leistung zu verbrauchen und auch sie _ dadurch zum Bremsen heranzuziehen. .In contrast, the invention is based on the task, except for engine braking not only to use the power absorbed by the pump during the descent for braking, but to consume power in the turbine too and thus also to use it for braking. .

Die Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, daß jede Turbine eines Turbowandlers eine sogenannte Durchgangsdrehzahl aufweist. Als Durchgangsdrehzahl bezeichnet man diejenige Drehzahl der Turbine, mit der sie sich trotz Antrieb der Pumpe durch den Motor leer, d. h. ohne Leistungsabgabe dreht. Die ganze Leistung, welche die Turbine aufnimmt, wird dann also lediglich zur Wirbelung verwendet und schließlich in Wärme umgesetzt. Ferner besteht die Beziehung, daß jeder Durchgangsdrehzahl eine bestimmte Pumpendrehzahl zugeordnet ist; Pumpendreh7ahl np und Durchgangsdrehzahl nD stehen also in direkter Proportionalität (nD = const. np).The invention is based on the fact that each turbine is one Turbo converter has a so-called run-through speed. As a run-through speed is the speed of the turbine with which it moves despite the drive Pump empty by the motor, d. H. turns without power output. The whole achievement, which accommodates the turbine is then only used for turbulence and finally converted into heat. Furthermore, there is a relationship that each pass speed a specific pump speed is assigned; Pump speed np and runaway speed nD are therefore in direct proportionality (nD = const. np).

Die Erfindung nutzt diese Erkenntnisse bei der Lösung der obigen Aufgabe insofern aus, als sie vorschlägt, zur Heranziehung des Turbinenteils des Wandlers zum Bremsen die Durchgangsdrehzahl % des Turbinenteiles, der beim Bremsen gemeinsam mit dem Pumpenteil von der Abtriebswelle angetrieben wird, kleiner als die Pumpendrehzahl np zu wählen. An sich ist es bei Turbowandlern bekannt, der Turbine eine Durchgangsdrehzahl zu geben, die gleich, kleiner oder größer als die Pumpendrehzahl ist. Gerade dadurch, daß bei einem Turbowandler die Durchgangsdrehzahl kleiner als die Pumpendrehzahl gewählt und eine lösbare Kupplung zwischen Pumpe und Turbine angeordnet wird, die bei Antrieb von der getriebenen Welle aus .die Pumpe mit der Turbine zu gemeinsamer Drehung verbindet, kann auch die Turbine zusätzlich Bremsleistung aufnehmen.The invention uses this knowledge in solving the above problem in so far as it proposes to use the turbine part of the converter for braking the run-through speed% of the turbine part that is common during braking with the pump part is driven by the output shaft, less than the pump speed np to choose. It is known per se in turbo converters that the turbine has a run-through speed which is equal to, less than or greater than the pump speed. Precisely because of that that with a turbo converter the run-through speed is less than the pump speed selected and a releasable coupling is arranged between the pump and turbine, which when driven by the driven shaft, the pump and the turbine become common Rotation connects, the turbine can also absorb additional braking power.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele erläutert. Abb. i stellt sinnbildlich das erste, Abb. 2 das zweite Beispiel dar. Abb. 3 ist ein Schaubild, das die Beziehungen zwischen Durchgangsdrehzahl np, Pumpendrehzahl np, Pumpenleistung Np und Turbinenleistung Nt zeigt.In the drawing, the invention is represented by two exemplary embodiments explained. Fig. I symbolically represents the first, Fig. 2 the second example. Fig. 3 is a graph showing the relationships between runaway speed np, pump speed shows np, pump power Np and turbine power Nt.

Bei der Ausführung nach Abb. i ist ein Motor i über eine Zahnradübersetzung 2, diese könnte auch fehlen, mit einer Welle 3 verbunden, auf der das Pumpenrad ,4 eines Turbowandlers sitzt. In der Strömungsrichtung der Flüssigkeit folgen auf .das Pumpenrad 4 ,ein Leitrad 5 und ein Turbinenrad6. Die Reihenfolge ist jedoch für die Erfindung unwesentlich, auch ist es unbeachtlich, ob die Pumpe 4 oder Turbine 6 oder beide mehrstufig sind. Das Turbinenrad 6 sitzt fest auf einer Welle 7, die über eine Abtriebswelle 8 nach den nicht dargestellten Treibrädern führt. Die Welle 7 ist in Richtung auf die Pumpenwelle 3 verlängert, und die Verlängerung g ist über eine Freilaufkupplung Io mit der Pumpenwelle 3 kuppelbar. Solange die Pumpenwelle 3 treibt, also schneller läuft als die Abtriebswelle 8, verhindert der Freilauf Io eine mechanische Verbindung des Pumpenrades 4 mit dem Turbinenrad 6. Sobald aber die Abtriebswelle 8 treibt, z. B. bei der Talfahrt, stellt die Freilaufkupplung Io eine zwangsläufige Verbindung zwischen Turbinenrad 6 und dem Pumpenrad 4. her.In the design according to Fig. I, a motor i is via a gear ratio 2, this could also be missing, connected to a shaft 3 on which the pump wheel , 4 of a turbo converter is seated. Follow in the direction of flow of the liquid . The pump wheel 4, a stator 5 and a turbine wheel 6. The order is however for the invention insignificant, it is also irrelevant whether the pump 4 or the turbine 6 or both are multi-level. The turbine wheel 6 is firmly seated on a shaft 7, which leads via an output shaft 8 to the drive wheels, not shown. The wave 7 is extended towards the pump shaft 3 and the extension g is over an overrunning clutch Io can be coupled to the pump shaft 3. As long as the pump shaft 3 drives, i.e. runs faster than the output shaft 8, the freewheel prevents Io a mechanical connection of the pump wheel 4 with the turbine wheel 6. But as soon as the output shaft 8 drives, for. B. when going downhill, the overrunning clutch provides Io creates an inevitable connection between the turbine wheel 6 and the pump wheel 4.

Die Durchgangsdrehzahl nD ist kleiner gewählt als .die Pumpendrehzahl np. Abb. 3 zeigt für diesen Fall die Leistungsaufnahme Np der Pumpe und die Leistungsabgabe Nt der Turbine in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl nt bzw. der Fahrgeschwindigkeit v.The runaway speed nD is selected to be lower than the pump speed np. In this case, Fig. 3 shows the power consumption Np of the pump and the power output Nt of the turbine as a function of the turbine speed nt or the driving speed v.

Ist bei der Talfahrt die Brennstoffzufuhr zum Motor i abgeschaltet, so nimmt also die Abtriebswelle 8 über die Freilaufkupplung Io das Pumpenrad 4 mit, sobald dieses langsamer läuft als die Turbinenwelle;. Pumpenrad 4 und Turbinenrad 6 laufen mithin gleich schnell, d. h. .das Turbinenrad 6 ist stets gezwungen, mit einer Drehzahl zu laufen, die oberhalb der Durchgangsdrehzahl n» der Turbine liegt. Das hat aber zur Folge, daß nicht nur dem Motor i und der Pumpe 4 durch die Treibräder Leistung zugeführt werden muß, sondern auch der Turbine 6. Denn wären Pumpe 4 und Turbine 6 nicht starr miteinander verbunden, würde die Turbine 6 bei der Pumpendrehzahl np nur mit der geringeren Durchgangsdrehzahl nD laufen. Der Turbine 6 muß also eine zusätzliche, in Abb. 3 negative Leistung - Nt, zugeführt werden, damit sie .die höhere Drehzahl np annimmt. Diese Leistung ist die gewünschte Bremsleistung der Turbine 6. Das vorstehend Gesagte sei an Hand eines Zahlenbeispieles weiter erläutert. Es sei angenommen, daß sich die Pumpendrehzahl zur Durchgangsdrehzahl na wie Io : g verhält. Es verlaufe die Leistungsaufnahme Np der Pumpe und die Leistung Nt der Turbine bei einer konstanten Pumpendrehzahl np = Iooo Umdr./Min. in der aus Abb.3 ersichtlichen Weise in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl zzt. Die Durchgangsdrehzahl der Turbine liegt dann bei nn --- goo C"mdr. ! Min. Wenn :die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise gerade so groß ist, daß sich die Pumpendrehzahl zap = 1000 Umdr.jMin. einstellt, würde die Turbine mit ihrer Durchgangsdrehzahl Izp = goo Umdr./Min. laufen, wenn sie nicht fest mit der Pumpe verbunden wäre. Infolge der starren Verbindung muß die Turbine aber auch mit fap --- iooo Umdr.l Min. laufen. Damit das erreicht wird, muß ihr durch die Treibräder die Leistung- 1jt bei nt=np = Iooo Umdr. /Min. zugeführt werden. Mit gestrichelten Linien sind in Abb.3 die entsprechenden Verhältnisse für eine Pumpendrehzahl von "np = i Ioo Umdr./Min. dargestellt.If the fuel supply to the motor i is switched off during the descent, the output shaft 8 takes the pump wheel 4 with it via the overrunning clutch Io as soon as it runs slower than the turbine shaft. Pump wheel 4 and turbine wheel 6 therefore run at the same speed, i. H. . The turbine wheel 6 is always forced to run at a speed which is above the run-through speed n »of the turbine. However, this has the consequence that not only the motor i and the pump 4 power must be supplied by the drive wheels, but also the turbine 6. Because if the pump 4 and turbine 6 were not rigidly connected to one another, the turbine 6 would be at the pump speed np only run at the lower run-through speed nD. The turbine 6 must therefore be supplied with an additional, in Fig. 3 negative power - Nt, so that it accepts the higher speed np. This power is the desired braking power of the turbine 6. What has been said above will be explained further using a numerical example. It is assumed that the pump speed is related to the runaway speed na as Io: g. The power consumption Np of the pump and the power Nt of the turbine run at a constant pump speed np = Iooo rev / min. in the manner shown in Fig.3 as a function of the turbine speed zzt. The run-through speed of the turbine is then nn --- goo C "mdr.! Min 1000 Umdr.jMin sets., the turbine would run at its runaway speed izp = goo rev./min., if it were not firmly connected to the pump. as a result of the rigid connection must turbine but also with fap --- iooo rev. For this to be achieved, the drive wheels must be supplied with the power 1jt at nt = np = Iooo revolutions / min. The corresponding ratios for a pump speed of "np = i Ioo rev / min. shown.

Die Ausführung nach Abb. 2 unterscheidet sich von .derjenigen nach Abb. i dadurch, daß die vom Motor i kommende Welle i i über eine Schaltkupplung 12 wahlweise mit der hohlen Pumpenwelle 3 oder einer Welle 13 kuppelbar ist, die durch diese hindurchgeführt und mit der Abtriebswelle 8 zwangsläufig verbunden ist. Die Turbinenwelle 7 ist hier gleichfalls hohl und steht über eine Freilaufkupplung 14 mit einer Hülse 15 in Verbindung, die auf der Welle 13 längs verschiebbar, aber undrehbar ist: Die Hülse 15 besitzt eine Zahnung 16, die mit einer Gegenzahnung 17 der hohlen Turbinenwelle 7 in Eingriff gebracht werden kann. Das Wellenstück 13 steht seinerseits über einen dem Freilauf Io nach Abb. i entsprechenden Freilauf 18 mit der hohlen Pumpenwelle 3 in Verbindung.The design according to Fig. 2 differs from that according to Fig. I in that the shaft i i coming from the motor i via a clutch 12 can optionally be coupled to the hollow pump shaft 3 or a shaft 13, which is passed through this and is inevitably connected to the output shaft 8. The turbine shaft 7 is also hollow here and is connected to an overrunning clutch 14 with a sleeve 15 in connection, which is longitudinally displaceable on the shaft 13, but is not rotatable: The sleeve 15 has a toothing 16 with a counter-toothing 17 of the hollow turbine shaft 7 can be brought into engagement. The wave piece 13 in turn stands over a freewheel corresponding to the freewheel Io according to Fig. I 18 with the hollow pump shaft 3 in connection.

Der Freilauf 14 hat den Zweck, beim Fahren mit dem .direkten Gang (über .die Wellen i 1, 13, 8) ein Mitnehmen der Turbine 6 zu verhindern. Der Freilauf 18 soll bei der Talfahrt .das Pumpenrad q. mit der Welle 13 starr verbinden. In diesem Falle wird die Kupplung r6; 17 eingerückt, so daß damit wieder das Pumpenraid q. und das Turbinenrad 6 zu gemeinsamer Drehung verbunden sind. Die Kupplungen 18 und 16, 17 wirken also ebenso wie die Freilaufkupplung nach Abb. i.The freewheel 14 has the purpose of driving with the .direkten gear (via .the waves i 1, 13, 8) to prevent the turbine 6 from being carried along. The freewheel 18 should .the pump wheel q. rigidly connect to the shaft 13. In in this case the clutch r6; 17 indented, so that again the pump raid q. and the turbine wheel 6 are connected to rotate together. The clutches 18 and 16, 17 thus act in the same way as the overrunning clutch according to Fig. i.

An Stelle der erläuterten Freilaufkupplungen Io und 18 können auch Kupplungen anderer Bauart, z. B. übliche Klauenkupplungen, vorgesehen sein. Es ist aber erforderlich, diese Kupplungen Io und 18 sowie die Kupplung 16, 17 selbsttätig derartig zu schalten, daß sie eingerückt werden, sobald der Antrieb des Turbowandlers von der Antriebswelle aus erfolgt. Zu diesem Zwecke empfiehlt es sich, die Kupplungen in zwangsläufige Verbindung mit der Drosselklappe des Motors oder mit seiner Brennstoffzufuhr zu bringen. Sobald z. B. die Drosselklappe die Leerlaufstellung einnimmt, müßten die Kupplungen Io oder 16, 17 und 18 eingerückt sein. Die Übertragung des Steuerimpulses auf .die Kupplungen kann durch mechanische Gestänge, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch erfolgen.Instead of the explained one-way clutches Io and 18 can also Couplings of other types, e.g. B. usual claw clutches may be provided. It is but required, these clutches Io and 18 and the clutch 16, 17 automatically to shift so that they are engaged as soon as the turbo converter is driven takes place from the drive shaft. For this purpose it is recommended to use the couplings in positive connection with the throttle valve of the engine or with its fuel supply bring to. As soon as z. B. the throttle valve is in the idle position, would have to the clutches Io or 16, 17 and 18 must be engaged. The transmission of the control impulse on .the couplings can be made by mechanical linkage, hydraulic, pneumatic or be done electrically.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Braking device intended in particular for motor vehicles for drive transmissions by means of turbo converters without downstream, slow translating gear shift stage, where .the pump part of the converter with the output shaft via a clutch that is effective when braking, e.g. B. overrunning clutch is connected, characterized in that for the use of .des turbine part of the converter for Braking. The run-through speed (nD) of the turbine part (q.), Which is common during braking with the pump part (6) is driven by the output shaft (8), below the pump speed (np). of the converter is located. z. Braking device according to claim i for turbo transmissions, where the turbine part is connected to the output shaft via an overrunning clutch is characterized by a further clutch (16, 17) that can be engaged and disengaged, which this overrunning clutch (i ¢) makes ineffective when braking and the turbine shaft (7) to the output shaft (8) leading to the drive wheels.