DE942371C

DE942371C - Hydraulic torque converter, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE942371C
Application number: DEK10210A
Authority: DE
Inventors: Fritz Koehler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-07
Filing date: 1951-06-07
Publication date: 1956-05-03

Description

Hydraulischer Drehmoment-Wandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge Es sind selbsttätige Flüssigkeitsgetriebe bekannt, bei denen das Übersetzungsverhältnis durch Veränderung der Exzentrizität bestimmt wird und bei denen die Exzentrizität durch den Förderdruck, über einen Verstellkolben und eine Gegenfeder mit festgesetzter Federvorspannung beeinflußt wird. Bei diesen bekannten Getrieben fehlt die Möglichkeit zur veränderlichen Übertragungsfähigkeit, wie sie besonders bei Kraftfahrzeugen unerläßlich ist. Außerdem benötigen diese Getriebe, wegen ihres hohen Aufnahmedrehmomentes, eine elastische Zwischenstufe, um sie an die besonderen Eigenarten der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Der den Gegenstand der Erfindung bildende hydraulische Drehmoment-Wandler ist so ausgebildet, daß die Geschwindigkeit .sich in Abhängigkeit vom Lastmoment unter stetiger Angleichung an das Kraftmoment und die Drehzahl der Antriebsmaschine; den unterschiedlichen Betriebsbedingungen entsprechend, selbsttätig ändert, wobei die Größe und der Beginn der Änderung willkürlich beeinflußt werden kann. Zu diesem Zweck wird eine hydrodynamische Kupplung mit einem hydrostatischen Getriebe kombiniert, die in den Fig. I bis 3 und 5 dargestellt sind. Die Fig. 4 zeigt die Drehmomentkurven. Die Kombination ist so ausgebildet, daß die Umlaufkräfte des mit der Antriebsmaschinendrehzahl in dem Ölreservoir 4 umlaufenden Betriebsmittels der Kupplung 1, 2, 3 an dem Schöpfrohr 5 oder; beim Fortfall des Schöpfrohrs, an einem Hebel mit beaufschlagter Fläche eine entsprechende Exzentrizitätsverstellung in der Getriebeeingangsstufe und, in an sich bekannter Weise, mit dem aufgebrachten Förderdruck der Eingangsstufe indirekt oder direkt auf mechanischem Wege auch eine Verstellung der Getriebeaüsgangsstufe durchführen. Eine derartige Regelung das Getriebeaufnahmedrehmomentes ist bei Verbrennungskraftmaschinen notwendig, weil hydrostatische Getriebe ohne eine dem Motordrehmoment angepaßte Regelung des Aufnahmedrehmomentes bei abfallender Antriebsmasschinendrehzahl zum Abwürgen der Antriebsmaschine führen.Hydraulic torque converter, in particular for motor vehicles There are automatic fluid transmission known in which the transmission ratio is determined by changing the eccentricity and in which the eccentricity by the delivery pressure, via an adjusting piston and a counter spring with fixed Spring preload is influenced. With these known transmissions the possibility is absent to the variable transmission capability, as it is especially in motor vehicles is essential. In addition, because of their high absorption torque, these gears require an elastic intermediate stage in order to adapt it to the special characteristics of the internal combustion engine adapt. The hydraulic torque converter forming the subject of the invention is designed so that the speed .depends on the load torque with constant adjustment to the moment of force and the speed of the drive machine; automatically changes according to the different operating conditions, whereby the size and start of the change can be arbitrarily influenced. To this Purpose is a hydrodynamic coupling combined with a hydrostatic transmission, which are shown in Figs. 4 shows the torque curves. the Combination is designed so that the circulating forces of the drive machine speed in the oil reservoir 4 circulating operating means of the coupling 1, 2, 3 on the scoop tube 5 or; if the scoop tube is omitted, on a lever with an acted upon surface a corresponding eccentricity adjustment in the transmission input stage and, in in a manner known per se, indirectly with the applied delivery pressure of the input stage or a direct mechanical adjustment of the transmission output stage carry out. Such a control of the transmission input torque is in internal combustion engines necessary because hydrostatic transmissions are adapted to the engine torque without one Control of the absorption torque when the drive machine speed drops to Lead to stalling of the prime mover.

Wesenstlich und unterschiedlich gegenüber den bekannten. Ausführungen hydrodynamischer und hydrostatischer Art ist hierbei, daß die an dem schwenkbaren Schöpfrohr wirksamen Umlaufkräfte einerseits in an sich bekannter Art die Übertragungsfähigkeit der Kupplung und andererseits durch Verstellen der Exzentrizität die Aufnahmefähigkeit der Getriebeeingangsstufe entsprechend verändern, so daß die Kupplung bei entsprechender Bemessung des Schöpfrohrhebels und des Verstellhebels zu den erforderlichen Verstellkräften des Getriebes nur vom Leerlauf bis etwa zur Hälfte der normalen Betriebsdrehzahl drehmomentenwandelnd und oberhalb dieser Drehzahl unabhängig vom Getriebeabgabedrehmoment nur noch drehmomentenstoßdämpfend wirkt, während die Hauptaufgabe der Drehmomentenwandlung dem nachgeschalteten Getriebe zufällt. Dadurch arbeitet die Kupplung fast ständig im Bereich ihres günstigsten Wirkungsgrades.Essentially and different from the known. Executions hydrodynamic and hydrostatic type is here that the pivotable Scoop tube effective circulating forces on the one hand in a known manner the transmission capacity the clutch and, on the other hand, by adjusting the eccentricity, the absorption capacity change the gear input stage accordingly, so that the clutch is activated when the corresponding Dimensioning of the scoop tube lever and the adjustment lever for the required adjustment forces of the transmission only from idling to about half of the normal operating speed Torque converting and above this speed independent of the transmission output torque only has a torque shock absorbing effect, while the main task is torque conversion the downstream gearbox. As a result, the clutch works almost continuously in the range of their most favorable efficiency.

Um die mit steigendem Betriebsdruck wachsenden Verstellkräfte des Getriebes in einer für die selbsttätige Verstellung verwertbaren Größenordnung zu halten, sind ein entsprechend bemessener Ausgleichkolben 13, mit der zur Druckleitung führenden Bohrung 14, und eine Ausgleichfeder 12; deren Vorspannung beliebig veränderlich ist, vorgesehen. Wesentlich und unterschiedlich gegenüber bekannten Flüssigkeitsgetrieben ist die während des Betriebes veränderliche Vorspannung der Ausgleichfeder 12. Durch diese Feder mit der veränderlichen Vorspannung Werden der Beginn und der Grad der Exzentrizitätsvorstellung der mit der Drehzahl und anderen unterschiedlichen. Betriebsbedingungen. schwankenden Leistungsabgabe der Antriebsmaschine angeglichen.In order to accommodate the adjustment forces of the Transmission in an order of magnitude that can be used for the automatic adjustment hold, are a correspondingly sized compensating piston 13, with the pressure line leading bore 14, and a balance spring 12; their preload can be changed as required is provided. Substantial and different from known fluid gears is the preload of the balancing spring 12, which can be changed during operation this spring with the variable bias will be the beginning and the degree of Concept of eccentricity that varies with the speed and other. Operating conditions. adjusted to fluctuating power output of the prime mover.

Das derart geregelte Aufnahmedrehmoment der Eingangsstufe wird in der bekannten Art durch den aufgebrachten. Betriebsdruck und die Fördermenge auf die Ausgangsstufe übertragen, wobei es dem Belieben überlassen bleibt, ob die Getriebeausgangsstufe baulich mit der verbunden ist oder entfernt, beispielsweise auf mehrere Abgabestellen verteilt, angeordnet wird. Die Verstellung der Exzentrizität E2 durch Lageveränderung des Laufgehäuses 17 in dem Hauptgehäuse 2o verfolgt durch den auf den Ausgleichkalben 23 wirkenden Betriebsdruck in Verbindung mit der Rückholfeder 22, deren veränderliche Vorspannung etwa bis zum mittleren Betriebsdruck den Kleinstwert der Exzentrizität E2 einstellt.The absorption torque of the input stage regulated in this way is shown in of the well-known kind by the applied. Operating pressure and the delivery rate transmit the output stage, whereby it is left to the discretion whether the transmission output stage is structurally connected to or removed, for example to several delivery points distributed, is arranged. The adjustment of the eccentricity E2 by changing the position of the barrel housing 17 in the main housing 2o followed by the on the compensating calves 23 acting operating pressure in connection with the return spring 22, the variable Preload approximately up to the mean operating pressure, the minimum value of the eccentricity E2 sets.

Wesentlich und unterschiedlich gegenüber bekannten Flüssigkeitsgetrieben ist hierbei die beliebig veränderliche Vorspannung der Feder 22, durch die eine bessere Angleichung an die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse, beispielsweise Berg- oder Geländefahrt, gegeben ist. Wesentlich und unterschiedlich gegenüber bekannten Flüssigkeitsgetrieben ist noch, daß bei entsprechendem Hubvolumenverhältnis der Eingangs- zur Ausgangsstufe durch die veränderliche Federvorspannung die Verstellung der Exzentrizität dahingehend durchgeführt wird, daß, beispielsweise bei Teillast und Fahrten in der Ebene, eine übersetzung ins Schnelle, bei Kraftfahrzeugen einem Schon- oder Schnellgang entsprechend, erfolgt.Substantial and different from known fluid gears is here the arbitrarily variable bias of the spring 22, through the one better adaptation to the different operating conditions, for example Mountain or off-road driving is given. Substantial and different from known ones Liquid-driven is still that with a corresponding stroke volume ratio of the Input to output stage through the variable spring preload the adjustment the eccentricity is carried out in such a way that, for example, at part load and journeys on the plane, a translation into high speed, with motor vehicles one Slow or fast gear accordingly takes place.

Der Rotor 6 der Getriebeeingangsstufe ist mechanisch mit der Kupplungsausgangsstufe 2 verbinden. Dabei ist die Kupplung derart bemessen, daß sie ihre volle Übertragungsfähigkeit ohne merklichen Schlupf bereits bei der halben Normaldrehzahl der Antriebsmaschine erreicht. In den Kreislauf des Betriebsmittels der Kupplung 1, 2, 3 ist, beispielsweise in dem Reservoir 4, ein schwenkbares Schöpfrohr 5 oder ein beliebiger anderer Hebel mit einer beaufschlagten Fläche vorgesehen und mit einer Verstelleinrichtung 5a zum Verstellen der Exzentrizität der Getriebeeingangsstufe durch Lageveränderung des Laufringgehäuses 7 zu dem Rotor 6 in dem Gehäuse Io verbunden. Durch diese Hebel-und Verstelleinrichtung wird die Geschwindigkeitsenergie der mit der Antriebsmaschinendrehzahl umlaufenden Betriebsflüssigkeit der Kupplung in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl zur selbsttätigen Verstellung der Exzentrizität und dadurch zur Änderung der Leistungsaufnahme der Getriebeeingangsstufe verwendet. Zur Verminderung der erforderlichen Verstellkräfte Pv ist ein Ausgleichkolben 13 vorgesehen, der in Verbindung mit der veränderlichen Vorspannung der Feder 12 den auftretenden Exzentrizitätskräften entgegenwirkt. Durch die veränderliche Vorspannung der Feder 12 werden der Beginn und der Grad .der Exzentrizitätsverstellung in der Getriebeeingangsstufe und damit die Leistungsaufnahme den jeweiligen Betriebsverhältnissen der Antriebsmaschine angepaßt, so daß für mehrere Motorentypen nur .eine Getriebegröße erforderlich wird.The rotor 6 of the transmission input stage is mechanical with the clutch output stage 2 connect. The coupling is dimensioned in such a way that it has its full transmission capability without noticeable slip at half the normal speed of the drive machine achieved. In the circuit of the operating medium of the clutch 1, 2, 3 is, for example in the reservoir 4, a pivotable scoop tube 5 or any other lever provided with an acted upon surface and with an adjusting device 5a to adjust the eccentricity of the gear input stage by changing the position of the raceway housing 7 connected to the rotor 6 in the housing Io. Through this lever and Adjusting device is the speed energy with the engine speed circulating operating fluid of the clutch as a function of the drive speed for automatic adjustment of the eccentricity and thus for changing the power consumption the gear input stage is used. To reduce the adjustment forces required Pv a compensating piston 13 is provided, which in connection with the variable Bias of the spring 12 counteracts the eccentricity forces that occur. By the variable bias of the spring 12 is the beginning and the degree .der eccentricity adjustment in the transmission input stage and thus the power consumption of the respective operating conditions adapted to the prime mover, so that only one gear unit size for several motor types is required.

Das derart geregelte Abgabedrehmoment der Eingangsstufe wird in der bekannten Art durch die Fördermenge und den Förderdruck auf die Ausgangsstufe übertragen. Die Getriebeausgangsstufe erhält Nebenfalls einen Ausgleichkolhen 23, der die durch den Betriebsdruck hervorgerufenen. und auf den Rotor 16 wirkenden Exzentrizitätskräfte aufhebt und der veränderlichen Vorspanmung der Feder 22 entgegenwirkt. Durch die veränderliche Federvorspannung werden der Beginn und der Grad der Exzentrizitätsverstellung entsprechend unterschiedlich beeinflußt und damit das Abgabedrehmoment, im Zusammenhang mit der Abgabedrehzahl, den unterschiedlichen Betriebsverhältnissen, beispielsweise den Berg- oder Geländefahrten, selbsttätig oder willkürlich angepaßt. Durch die veränderliche Vorspannung der Federn 12 und 22 wird das derart ausgebildete Getriebe jeder im Fahrzeugbetrieb vorkommenden und sehr unterschiedlichen Übersetzungsanforderung selbsttätig regelnd gerecht. Wird das Lastmoment kleiner als das aufgebrachte Drehmoment der Eingangsstufe, so erfolgt bei entsprechendem Verdrängervolumenverhältnis der Eingangsstufe zur Ausgangsstufe eine Übersetzung ins Schnelle bei Kraftfahrzeugen, einem Schon- oder Schnellgang entsprechend.The output torque of the input stage regulated in this way is in the known type by the delivery rate and the delivery pressure transferred to the output stage. The transmission output stage also receives a compensating piston 23, which by the operating pressure caused. and eccentricity forces acting on the rotor 16 cancels and counteracts the variable bias of the spring 22. Through the variable spring preload will be the beginning and the degree of Eccentricity adjustment influenced differently and thus that Output torque, in connection with the output speed, the different Operating conditions, for example mountain or cross-country driving, automatically or adjusted arbitrarily. Due to the variable bias of the springs 12 and 22, the transmission designed in this way is used in every vehicle operation and automatically regulating very different translation requirements. Will the load torque is less than the applied torque of the input stage with a corresponding displacement volume ratio of the input stage to the output stage a translation into speed in motor vehicles, a slow or fast gear corresponding.

Für Talfahrten, bei denen der innere Widerstand der Antriebsmaschine zur Verzögerung ausgenutzt werden soll, wirkt die Ausgangsstufe bei entsprechend veränderter Federvorspannung als Eingangsstufe für das Schiebedrehmoment, so daß die gleiche Wirkung wie bei einem mechanischen Getriebe, das stufenlos geregelt ist, erreicht wird. Wesentlich und unterschiedlich gegenüber bekannten Getrieben ist, daß dieser Vorgang nur durch die Veränderung der Federvorspannung möglich ist, bei den bekannten Getrieben mit fest eingestellter Federspannung jedoch nicht erreicht wird. Um bei diesem umgekehrten Kraftfluß die Momentenübertragung der hydrodynamischen Kupplung im gesamten Drehzahlbereich von der Drehzahl unabhängig zu halten, wird eine schaltbare mechanische Überbrückung zwischen der Kupplungseingangs- und der -ausgangsstufe vorgesehen, mittels der auch ein Notstart durch Anschleppen oder Bergabrollen möglich ist.For downhill travel where the internal resistance of the drive machine is to be used for the delay, the output stage acts accordingly at changed spring preload as the input stage for the sliding torque, so that the same effect as with a mechanical transmission that is continuously regulated is achieved. Substantial and different from known gearboxes is that this process is only possible by changing the spring preload, but not achieved in the known transmissions with a fixed spring tension will. In order to reduce the torque transmission of the hydrodynamic To keep the clutch independent of the speed in the entire speed range a switchable mechanical bridge between the clutch input and the -output stage provided, by means of which an emergency start by towing or Downhill rolling is possible.

Wesentlich und unterschiedlich ist hierbei daß diese mechanische Überbrückung der hydraulischen Kupplung, entgegengesetzt zu den bekanntgewordenen Freilaufanwendungen im Kraftfahrzeug, das Schiebedrehmoment an der Kupplungsausgangsstufe gegen das Moment des inneren Widerstandes der Antriebsmaschine an der Kupplungseingangsstufe kraftschlüssig überträgt, jedoch beim Beschleunigen der Antriebsmaschine die kraftschlüssige Verbindung, freilaufwirkend, aufhebt.What is essential and different here is that this mechanical bridging the hydraulic clutch, contrary to the popular freewheeling applications in the motor vehicle, the sliding torque at the clutch output stage against the Moment of internal resistance of the prime mover at the clutch input stage transmits frictionally, but when accelerating the prime mover the frictional Connection, acting freely, cancels.

Fig. I ist ein Längsschnitt und zeigt die Kombination der hydrodynamischen Kupplung mit dem hydrostatischen Getriebe; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Getriebeeingangsstufe; Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Getriebeawsgangsstufe; in Fig. 4 ist der Verlauf der Drehmomentenkurven eines Getriebes nach der Erfindung dargestellt. K zeigt den Verlauf der Drehmomentenkurve der Kupplung vom Leerlauf bis etwa zur Hälfte der Normaldrehzahl. Die Drehzahlen entsprechen den Werten auf der Abszisse. M zeigt die Drehmomentenkurve der Antriebsmaschine. Die Drehzahlen entsprechen ebenfalls den Werten auf der Abszisse. Aufn zeigt die Kurve der Getriebeeingangsstufe. Die Exzentrizitätsverstellung E1 ist auf der Abszisse abgetragen. Abg zeigt den Verlauf der Drehmomentenabgabe der Getriebeausgangsstufe. Die Exzentrizitätsverstellung E2 ist ebenfalls auf der Abszisse abgetragen.Fig. I is a longitudinal section and shows the combination of hydrodynamic Clutch with the hydrostatic transmission; Fig. 2 is a cross section through the Gear input stage; Fig. 3 is a cross section through the transmission output stage; in Fig. 4 is the course of the torque curves of a transmission according to the invention shown. K shows the course of the torque curve of the clutch from idling up to about half of normal speed. The speeds correspond to the values on the abscissa. M shows the torque curve of the prime mover. The speeds also correspond to the values on the abscissa. Aufn shows the curve of the transmission input stage. The eccentricity adjustment E1 is plotted on the abscissa. Abg shows the Course of the torque output of the transmission output stage. The eccentricity adjustment E2 is also plotted on the abscissa.

Umeinen hohen Wirkungsgrad zu erhalten, wird, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, die Betriebsflüssigkeit zur Verminderung der Strömungswiderstände durch entsprechend ausgebildete Zu- und Abflußkanäle tangential zur Gehäusebohrung geleitet.In order to obtain high efficiency, as in Figs shown, the operating fluid to reduce the flow resistance through appropriately designed inlet and outlet channels guided tangentially to the housing bore.

Die Zellenschieber 8 und 18 werden zur Vermeidung der durch die Fliehkräfte hervorgerufenen Anpreßdrücke an die Gehäusewandungen 7 und 17 durch eine Wälzlager- oder Rollenführung mit geringem Spiel zur Gehäusewandung gehalten.The cell slide 8 and 18 are to avoid the centrifugal forces caused contact pressures on the housing walls 7 and 17 by a roller bearing or roller guide held with little play to the housing wall.

Der Drehsinnwechsel der Getriebeausgangsstufe wird in der bei hydrostatischen Getrieben bekannten Art durchgeführt, wobei die selbsttätige Regelung des Abgabedrehmomentes voll erhalten bleibt.The direction of rotation of the transmission output stage is changed in the hydrostatic Gears known type carried out, with the automatic control of the output torque is fully preserved.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Hydraulic torque converter, in particular for motor vehicles, characterized in that a hydrodynamic transmission element (Clutch) (I, 2, 3) and a hydrostatic transmission part connected in series are and that a pivotable scoop tube (5) or another as a lever with acted upon Area formed device with the adjusting lever (5a) for eccentricity adjustment of the hydrostatic. Gear part is connected, so that with the drive engine speed circulating operating fluid through the swiveling scoop tube (5) or the acted upon Surface via an adjusting lever (5a) the eccentricity adjustment and thus the Power consumption of the gearbox as a function of the clutch input speed influenced.

2. Hydraulic torque converter according to claim I, characterized in that that the eccentricity forces occurring due to the eccentricity and the operating pressure an appropriately sized equalizing piston that is under operating pressure (13) counteracts and reduces the required adjustment forces so that the Eccentricity of the input stage by a spring (12) with variable preload in cooperation with the forces acting on the adjusting lever (5a) of the variable The bias of the spring (12) is changed accordingly differently.

3. Hydraulic Torque converter according to claims i and 2, characterized in that in the Output stage a compensating piston (23) under the operating pressure the eccentricity forces counteracts and is dimensioned such that the piston force adjusts the eccentricity depending on the variable bias of the spring (22) or another performs any regulating device, the beginning and the degree of adjustment can be determined by the variable bias of the spring (22).

4. Hydraulic torque converter according to claims I to 3, characterized in that a non-positive freewheel against the viewing torque is provided between the clutch input and clutch output stage such that it mechanically bypasses the clutch when a sliding torque occurs and the engine when the power output Override. Referenced publications: German patent specification No. 482258.