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Füll- und Entleersteuerung von Flüssigkeitskreisläufen Bei Flüssigkeitsgetrieben,
bei denen Kreisläufe durch Füllen und Entleeren in und außer Betrieb gesetzt werden,
sind verschiedene Steuervorrichtungen bekanntgeworden, welche durch An- und Abstellen
des Flüssigkeitsumlaufes zum zu schaltenden Kreislauf die am äußeren Umfang der
Kreisläufe angebrachten Entleerungskanäle steuern. Diese Steuerungsvorrichtungen
bestehen im wesentlichen aus zwei Kammern, von denen die eine mit dem zu steuernden
Kreislauf, die andere, die Steuerkammer, durch besondere Kanäle mit der Fülleitung
des Kreislaufes verbunden ist. Als Absperrmittel sind drehbare Klappen, Schieber
oder lose geführte Platten vorgeschlagen worden. Die Anordnung wurde dabei immer
so getroffen, daß nach Abstellen des Flüssigkeitszulaufes und Entleerung des Kreislaufes
die Absperrmittel die Entleerungskanäle des Kreislaufes freigeben. Bei Verwendung
dünner Eisen- oder Metallplatten als Absperrmittel ist es bekanntgeworden, die Anordnung
so zu treffen, daß die Platte zugleich die Steuerkammer und den mit dem Kreislauf
verbundenen Raum abschließt und nach Abstellen des Flüssigkeitszulaufes und Leerlaufen
des Steuerraumes durch eine kleine Bohrung unter dem Überdruck des Kreislaufes und
der Einwirkung ihrer eigenen Fliehkraft sich nach außen bewegt und in dieser Stellung
auch der geleerte Kreislauf mit den Entleerungskanälen in Verbindung bleibt. Soll
nun der Flüssigkeitskreislauf wieder gefüllt werden und wird zu diesem Zweck dem
Kreislauf Öl zugeführt, dann wird sich zuerst der Steuerraum auffüllen und die Platte
in ihrer losen Führung nach innen drücken. Das Öl des Steuerraumes kann aber in
dem Augenblick, in dem die Platte sich von ihrem äußeren Anschlag abhebt, zwischen
dem Umfang dieser
Platte und der äußeren Führung hindurch und durch
die Entleerungskanäle des Kreislaufes ins Freie treten. Abgesehen von dem eintretenden
Druckverlust muß dieses Lecköl durch die Steuerkanäle wieder ersetzt werden. Da
man die Steuerkanäle, um ein rasches Ansprechen der Ventile zu gewährleisten, möglichst
klein halten will, ergibt sich als Nachteil einer solchen Ausführung, daß diese
Ventile sich dann nicht schließen und der Kreislauf nicht voll gefüllt werden kann.
Dem könnte man begegnen, indem man den Spalt zwischen Führung und Plattendurchmesser
möglichst klein hält, wobei man aber ein gewisses Maß nicht unterschreiten darf,
damit die Platten nicht hängenbleiben können. Oder man könnte die Abspritzbohrung
am Steuerkanal verkleinern, was den Nachteil hat, daß dann die Verschmutzungsgefahr
dieser Bohrung größer, die Betriebssicherheit des Ventils in Frage gestellt wird
und das Öffnen der Ventile beim Entleerungsvorgang entsprechend länger dauert.
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Diese Nachteile ergeben sich auch bei solchen Konstruktionen dieser
Art, die aus Ventil- und Plattenkörper zusammengesetzte Absperrmittel verwenden.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung werden die oben geschilderten
Nachteile, insbesondere jeder Druck- und Leckverlust während des Füllvorgangs mit
Sicherheit dadurch vermieden, daß die abschließbaren Öffnungen der Ableitungskanäle
der Achse des Kreislaufes zugekehrt angeordnet sind, so daß das Absperrmittel unter
dem Einfluß der Fliehkraft die Ableitungskanäle schließt.
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Es sind zwar schon Entleerungsventile für Strömungskreisläufe bekannt,
bei denen die abschließbaren Öffnungen der Ableitungskanäle der Achse des Kreislaufes
zugekehrt angeordnet sind, so daß das Absperrventil unter dem Einfluß der Fliehkraft
die Ableitungskanäle schließt. Dabei muß aber die Fliehkraft den Druck einer zwischengeschalteten
Feder überwinden, und außerdem sind neben diesen durch Fliehkraft gesteuerten Ventilen
noch flüssigkeitsgesteuerte Ventile der oben geschilderten Art vorgesehen, bei denen
die Fliehkraft die Ableitungskanäle zu öffnen sucht. Hierbei liegt der Zweck der
im Sekundärteil des Getriebes angeordneten und durch Fliehkraft gesteuerten Ventile
darin, daß sie sich erst bei hinreichender Verringerung der Drehzahl des Sekundärteiles
unter dem Druck der zwischengeschalteten Feder öffnen und dadurch ein schnelleres
und vollständiges Leerlaufen des Kreislaufes gewährleisten.
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Des weiteren sind auch schon federlose Vorrichtungen zum Steuern von
Flüssigkeitskreisläufen durch Füllen und Entleeren bekannt, bei welchen die Steuerung
über eine besondere Steuerkammer und ein unter Einfluß der Fliehkraft abschließendes
Absperrmittel mit einer als Platte ausgebildeten Dichtfläche erfolgt, wobei die
abschließbaren Öffnungen der die Getriebeflüssigkeit aus dem Kreislauf ableitenden
Kanäle der Achse des Kreislaufes ebenfalls zugekehrt sind.
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Bei allen diesen bekannten Ausführungen ist es jedoch nicht möglich,
daß das Ventil beim Abstellen der Zufuhr der Steuerflüssigkeit sofort geöffnet,
am Ende des Entleerungsvorganges jedoch geschlossen wird, während das Ventil beim
Füllen des Kreislaufes von vornherein vollständig geschlossen bleibt. Ein schnelles
und sicheres Füllen des Kreislaufes ist somit nicht möglich.
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Auch diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, welche
demgemäß in einer Vorrichtung zum Steuern von Flüssigkeitskreisläufen - Strömungskupplungen
oder Wandlern - durch Füllen und Entleeren besteht, bei welchen Entleerungskanäle
am Umfang des umlaufenden, umschließenden Kreislaufteiles vorgesehen sind, die durch
An-und Abstellen des Flüssigkeitszulaufes und dadurch bedingten Füllens und Leerlaufens
einer besonderen Steuerkammer über ein unter Einfluß der Fliehkraft abschließendes
Absperrmittel mit einer als Platte ausgestalteten Dichtfläche gesteuert werden mit
der Achse des Kreislaufes zugekehrten abschließbaren Öffnungen der die Getriebeflüssigkeit
aus dem Kreislauf ableitenden Kanälen und bei denen auch die Dichtfläche der Steuerkammer
der Achse des Kreislaufes zugekehrt ist. Durch diese letztere Maßnahme wird es erst
möglich, daß das an sich bekannte federlose Absperrorgan, nachdem es beim Abstellen
der Steuerflüssigkeit sofort öffnet und am Ende des Entleerungsvorganges schließt,
auch beim Wiederauffüllen des Kreislaufes in seiner Absperrstellung verharrt und
somit ein schnelles und sicheres Füllen des Kreislaufes erreicht wird. Außerdem
bietet das Ventil nach der Erfindung beste Sicherheit gegen Verschmutzungsgefahr.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. I eine Füll- und Entleerungseinrichtung
mit zweiteiligem Absperrmittel, flachem Anschluß der Ableitungskanäle aus dem Kreislauf
und Abspritzbohrung für die Steuerkammer und ihre Zuführungskanäle dicht neben dem
Sitz der federnden Absperrmittelplatte, Abb.2 eine ähnliche Füll- und Entleerungseinrichtung,
jedoch mit kegeligem Abschluß der Ableitungskanäle aus dem Kreislauf und Abspritzbohrung
für die Steuerkammer und ihre Zuführungskanäle in der Verlängerung des radialen
Zuführungskanals, Abb.3 eine Füll- und Entleerungseinrichtung ähnlich Abb. 2, jedoch
mit einteiligem, nur aus einer federnden Platte bestehendem Absperrmittel, Abb.
4 die Anordnung nach Abb. 2 in kleinerem Maßstab mit dem zugehörigen Strömungskreislauf.
In das umlaufende Gehäuse i eines Strömungskreislaufs 2, 3 ist das Ventilgehäuse
4 mit dem Absperrventil 5, 6 bzw. 7 (Abb. 3) eingebaut. Von dem Strömungskreislauf
2, 3 führen die Ableitungskanäle 8 zu dem durch das Absperrmittel 5, 6 bzw. 7 abschließbaren
Raum 9, dessen Ventilöffnung i i der Achse io des Kreislaufes zugekehrt ist. Die
Schließung der Ventilöffnung ii durch das Absperrventil 5, 6 bzw. 7 erfolgt unter
dem Flüssigkeitsdruck in den Zuführungskanälen 14, 15 über die Steuerkammer 18
auf die elastische Platte 6 bzw. 7 des Absperrmittels,
welche also
etwa die Funktion eines Kolbens hat.
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Wird zwecks Entleerung des gefüllten Kreislaufs der Zustrom der Getriebeflüssigkeit
nach dem Kreislauf 2, 3 - meist ab einer in der Nähe der Getriebeachse liegenden
Stelle, z. B. bei 13 in Ab). 4. -unterbrochen, so wird der Flüssigkeitsrest aus
den Zuführungskanälen 14, 15 unter der Wirkung der Fliehkraft aus den Abspritzbohrungen
16 bzw. 17 herausgeschleudert. Während dieses Vorganges überwiegt der Flüssigkeitsdruck
im Kreislauf 2, 3 selbst und wirkt durch die Ableitungskanäle 8 auf das Absperrmittel
5, 6 bzw. 7, so daß es entgegen der Richtung der Fliehkraft nach innen auf die Steuerkammer
18 zu bewegt wird, so daß nun der Inhalt des Kreislaufs unter der Einwirkung der
Fliehkraft über die Ableitungskanäle 8 ihren Absperraum 9 und die Entleerungskanäle
12 durch relativ große Querschnitte sehr rasch nach außen austreten kann.
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Ist die Entleerung vollzogen, so wird das Absperrmittel 5, 6 bzw.
7 unter dem Einfluß der Fliehkraft sofort wieder in seine Absperrstellung zurückbewegt
und bleibt in dieser gezeichneten Stellung auch während des Füllvorganges, so daß
irgendeine Verzögerung durch Überströmverluste während des Schließens des Absperrmittels
beim Füllen des Kreislaufs nicht entstehen kann.
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Während nach Abb. I die Entleerung des Steuerraumes 18 durch eine
kleine Bohrung 16 unmittelbar neben dem Absperrmittel 5, 6 erfolgt, wird sie bei
den Anordnungen nach den Abb. 2 bis 4 durch eine Düse 17 am Ende des radialen
Zuführungskanals 15 vorgenommen, die den Ablauf ins Freie aus den Zuführungskanälen
14, 15 und dem Steuerraum 18 drosselt.
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Da das Absperrmittel bei der Anordnung nach der Erfindung unter der
Einwirkung der Fliehkraft die Entleerungskanäle des Kreislaufs geschlossen halten
will, muß, wie gesagt, die Entleerung entgegen dieser Fliehkraft vorgenommen werden.
Um eine völlige Entleerung des Kreislaufs sicherzustellen, wird die Anordnung so
getroffen, daß der Druck der Flüssigkeitssäule in den Ableitungskanälen 8, 9 vom
Kreislaufaußendurchmesser bis zur Entleerungsöffnung der Ableitungskanäle 8, 9 auf
das Absperrmittel der Fliehkraft desselben das Gleichgewicht hält. Voraussetzung
für das Funktionieren der Gesamtanordnung ist dabei natürlich, daß in üblicher Weise
diejenige Fläche des Absperrmittels, auf welche die Steuerflüssigkeit nach ihrer
Zuschaltung drückt, um ein entsprechendes Maß größer ist als diejenige Fläche, welche
sich dem Zentrifugaldruck der im Kreislauf umlaufenden Flüssigkeit darbietet.
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Bei Verwendung von Leichtmetall und/oder dünner Eisen- oder Metallplatten
ist jedoch die Masse des Absperrmittels so gering, daß insbesondere bei entsprechend
großem Durchmesser der Entleerungsöffnung i i die Flüssigkeitssäule so klein gehalten
werden kann, daß eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Kreislaufs, soweit
sie nicht schon durch die konstruktiven Forderungen des Einbauens des Steuerventils
4, 5, 6 bzw. 4, 7 gegeben ist, nicht notwendig wird.
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Wie erwähnt, sollen die Zuführungskanäle zum Steuerraum möglichst
klein gehalten werden, um durch Kleinhalten des Volumens ein rasches Öffnen und
Schließen der Ventile zu sichern. Andererseits soll die Bohrung am Steuerraum, durch
die beim Abstellen des Flüssigkeitszulaufs der Steuerraum 18 entleert wird, möglichst
groß ausgeführt werden, um einerseits nicht verschmutzen zu können und andererseits
ein möglichst rasches Öffnen des Absperrmittels zu gewährleisten. Aus diesem Grunde
muß die in der Nähe der Kreislaufmitte liegende Eintrittsöffnung i9 (Abb. 4) der
Steuerkanäle i5, 14 so groß gemacht werden, daß auf jeden Fall genug Öl nachfließen
kann, um das unter hohem Druck abspritzende Lecköl bei gefülltem Kreislauf zu ersetzen.
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Um der Forderung nach raschem Ansprechen der Ventile bei Abschluß
des Ölzulaufs noch weiter Rechnung zu tragen, können Bohrungen :2o von dem mit dem
Kreislauf über die Ableitungskanäle 8 verbundenen Raum 9 des Ventils direkt ins
Freie geführt werden, durch die einmal bei Zuführung des Öles durch Hohlwellen das
Öl zwischen den Wellen, das sonst auch durch die Abspritzbohrung 16 bzw. 17 des
Steuerraumes 18 und der Steuerkanäle 14, 15 ablaufen müßte, abgeführt werden, und
zum andern das Öl in dem mit dem Kreislauf verbundenen Raum .9 des Steuerventils
restlos abspritzen kann.