DK163446B - Hydrodynamisk-mekanisk gear - Google Patents

Description

i

DK 163446 B

Opfindelsen angår et hydrodynamisk-mekanisk gear, fortrinsvis til køretøjer, af den art, som er angivet i krav l's indledning. Momentomformere anvendes især med fordel i automatiske gear i køretøjer, som hyppigt må igangsæt-5 tes og bremses, altså omnibusser og andre erhvervs- og offentlige køretøjer, da momentomformere udmærker sig ved at kunne igangsættes slidfrit og ved også at kunne anvendes til opbremsningen.

10 Et sådant gear kendes fra DE-patentskrift nr. 20 21 543, som tilsvarer US-patentskrift nr. 3 749 209. I dette patentskrift beskrives et hydrodynamisk-mekanisk gear, som har en momentomformer, hvis turbinehjul er forsynet med en omstyringsindretning, der er indrettet som et planet-15 gear, og som tjener til at ændre omdrejningsretningen for herved at opnå en ønsket bremseeffekt. I patentskriftet gives der yderligere anvisninger på, hvorledes omstyringen fra fremadkørsel til opbremsningstilstand kan finde sted hurtigst muligt og alligevel stødfrit.

20

Fra DE-patentskrift nr. 25 37 431, som tilsvarer US-pa-tentskrift nr. 4 099 426 kendes desuden et gear, som især anvendes til jordflytningsmaskiner, og som har mindst en momentomformer til hver kørselsretning. Pumpehjulene i 25 samtlige af gearets momentomformere er forbundet med motoren og drives i samme omdrejningsretning. Turbinehjulene har tildels modsatte omdrejningsretninger.

Når gearet arbejder, løber pumpehjulet og turbinehjulet i 30 mindst én af momentomformerne således med modsatte omdrejningsretninger. Momentomformeren kobles ind og ud ved henholdsvis påfyldning og udtømning af driwæske. Tilføres der nu driwæske til en momentomformer, hvor turbinehjulet i det pågældende øjeblik løber i modsat retning af 35 pumpehjulet, vil der udvikles en bremsekraft, som via motoren kan påvirkes over det respektive pumpehjuls omdrejningstal .

DK 163446 B

2

Fra DE-patentskrift nr. 25 18 186, som svarer til US-pa-tentskrift nr. 4 077 502, kendes et hydrodynamisk-meka-nisk køretøjsgear, som har en momentomformer, hvis turbinehjul under fremadkørsel løber i modsat retning af pum-5 pehjulet. Dette patentskrift bygger på, at den til grund for denne omformerkonstruktion liggende karakteristik med fordel kan udnyttes til den hydrauliske bremsning med omløbende pumpehjul, idet dettes omdrejningstal afhænger af slippet i indgangsfriktionskoblingen. Som følge af den 10 nævnte omformerkarakteristik belastes indgangsfriktions-koblingen i dette tilfælde kun i ringe grad ved den hy-drodynamiske bremsning.

De kendte gear, som anvender momentomformeren til at 15 bremse med, har vist sig at fungere udmærket. Den bremse-kraft, som den fra DE-patentskrift nr. 20 21 543 kendte momentomformer kan udvikle, er imidlertid som følge af den begrænsede størrelse af momentomformeren, som gearets konstruktion medfører, ikke altid tilstrækkelig stor, til 20 at gearet kan anvendes til alle formål. Den forøgelse af bremsekraften, der opnås ved at sætte pumpehjulets omdrejningstal i vejret i den fra DE-patentskrift nr.

25 37 431 kendte momentomformer, sker imidlertid på bekostning af en økonomisk drift af motoren.

25

Det er formålet med opfindelsen i et gear med momentomformer af den indledningsvis nævnte art, hvor turbinehjulet med henblik på at bremse køretøjet får vendt sin omløbsretning, at øge bremsemomentet, uden af gearets virk-30 ningsgrad herved nedsættes.

Dette opnås ved, at gearet er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

35 Pumpehjulene i det fra DE-patentskrift nr. 25 37 431 kendte gear er konstant, dvs. også under bremsningen, forbundet med motoren og roterer altid i fællesskab. Da 3

DK 163446 B

indgangseffekten i dette tilfælde overføres via to pumpehjul i paralleldrift, er det tvingende nødvendigt, at den momentomformer, som ikke er i funktion, tømmes for drivvæske, hvorved den indesluttede luft i denne momentomfor-5 mer dog fortsat er i stand til at overføre en vis del af indgangseffekten. En skadelig opvarmning af den tomme momentomformer som følge af den opståede luftcirkulation forhindres ved at klappe de bevægeligt indrettede sta-torskovle sammen.

10

Den fra DE-patentskrift nr. 20 21 543 kendte momentomformer er derimod altid fyldt med drivvæske. Momentomformerens pumpehjul bremses ved rent mekanisk fremadkørsel ned, indtil det står fuldstændigt stille. Også under 15 bremsning står pumpehjulet stille, mens turbinehjulet virker som pumpe. Pumpehjulet overtager i denne forbindelse rollen som statorhjul og bestemmer væsketilstrømningen til turbinehjulet og hermed bremsekraftens størrelse, hvorved drivvæsken i omformeren cirkulerer i mod-20 sat retning af den, som væsken cirkulerer i under fremadkørsel. Pumpehjulets beskovling er imidlertid kun optimalt indrettet til fremadkørsel og den strømningsretning, som findes i dette tilfælde. Derfor kan der ikke med denne kendte momentomformer opnås fuldt ud tilfredsstillende 25 bremseydelser. Bremseforsøg, som har fundet sted med udkoblet pumpehjul, er slået fejl, da det herved har vist sig, at der, når pumpehjulsbremsen er udløst og pumpehjulet herved løber i fuldt friløb, opstår ikke stationære strømninger i omformeren. Dette medfører, at turbinens 30 bremsekraft fuldstændigt forsvinder.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den erkendelse, at turbinehjulets bremsekraft kan forøges, når gearet er således indrettet, at ikke alene turbinehjulet, men også 35 pumpehjulet i modsætning til det fra DE-patentskrift nr.

25 18 186 kendte gear under opbremsning roterer modsat omdrejningsretningen ved fremadkørsel. Ændringen af pum-

DK 163446 B

4 pehjulets omdrejningsretning kan i denne forbindelse finde sted hydraulisk (ved begyndelsen af en bremseproces) ved at vende turbinehjulets omdrejningsretning og hermed drivvæskens cirkulationsretning i omformeren, dvs. at 5 pumpehjulet nu arbejder som turbine. Under opbremsningen er det imidlertid af afgørende betydning, at det baglæns løbende pumpehjul ved styret afbremsning holdes på et bestemt omdrejningstal, som turbinehjulets bremsekraft afhænger af. En anden mulighed beskrives i nedenstående 10 detaljerede beskrivelse.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, 15 hvor fig. 1 og 2 skematisk viser to forskellige udførelsesformer set i længdesnit.

Ens dele er i de to figurer angivet med samme henvisningstal .

20

Fig. 1 viser et gear, som transmitterer drivmomentet fra en ikke vist motor via en drivaksel 1, et i og for sig kendt differentialgear 2, en momentomformer 3 og et i og for sig kendt efterkoblet gear 4. Køretøjets ikke viste 25 hjul drives via en udgangsaksel 5. Momentomformeren 3 består af et pumpehjul 6, et ledehjul 7, som er fast forbundet med omformerhuset 8, samt et turbinehjul 9, som er anbragt i det radialt indre område af momentomformeren 3 og gennemstrømmes aksialt af drivvæsken. Turbinehjulet 9 30 er forbundet med udgangsakslen 5 via en turbinehjulsaksel 10 samt to til det efterkoblede gear 4 hørende planetsæt 11 og 12. Gearet trækkes af motoren via det som planetgear indrettede differentialgear 2, hvorved indgangsmomentet overføres via ringhjulet 2a, og den mekaniske del 35 heraf føres videre til udgangsakslen 5 via planetsætholderen 2b, mens den hydrauliske del overføres til pumpehjulet 6 via solhjulet 2c, en kobling 14 og en pumpe- 5

DK 163446 B

hjulsaksel 13. Solhjulet kan fastholdes ved hjælp af en differentialbremse 2d, hvorved drejningsmomentet fra motoren overføres rent mekanisk til udgangsakslen. Samtidigt hermed bringes også pumpehjulet 6 til stilstand, da 5 koblingen 14 normalt er tilkoblet, når gearet arbejder. Planet-differentialgearets tandhjul er nemlig arrangeret således, at solhjulet 2c og hermed pumpehjulet 6 roterer i modsat retning af indgangsakslen 1 og udgangsakslen 5. Turbinehjulet 9 løber under fremadkørsel i modsat retning 10 af pumpehjulet 6, dvs. via henholdsvis det efterkoblede gear 4 og planetsættet 11 i samme retning som udgangsakslen 5. Den strømningsretning, som herunder findes i omformeren, er i fig. 1 vist med pilen T.

15 Ved opbremsning aktiveres en lamelbremse 12d til planetsættet 12's ringhjul 12a, hvorved turbinehjulet 9 under samtidig kraftoverføring gennem planetsættet 11 bringes til at rotere i modsat retning. Turbinehjulet arbejder i denne driftstilstand som en pumpe, der i momentomformeren 20 skaber en kredsløbsstrøm, der, som vist med pilen B, løber modsat strømretningen under fremadkørsel, således at pumpehjulet 6 virker som en turbine med en omdrejnings-retning modsat turbinehjulets og samtidigt i modsat retning af omdrejningsretningen ved fremadkørsel. Ved styret 25 løsning af koblingen 14, dvs. en sådan indregulering af den, at den arbejder med et bestemt slip, begynder pumpehjulet at rotere. Ved den radialt inderstliggende ende af pumpehjulsskovlene vil der opstå hvirvling, som fører til en betydelig forøgelse af det bremsemoment, som turbine-30 hjulet 9 udvikler.

En detalje af gearstyringen er angivet med henvisnings-tallet 16. Denne styring omfatter to ventiler 17 og 18, som tjener til at tilføre trykmediet (som regel gearets 35 drivvæske) fra en pumpe 19 til de cylinder s templer, der aktiverer differentialbremsen 2d og koblingen 14. Modtager ventilen 17 et signal til aktivering af differential-

DK 163446 B

6 bremsen 2d (omskiftning til mekanisk drift), skifter ventilen fra hvile- til arbejdsposition, hvorved trykmediet bringes til at påvirke diffentialbremsen 2d's aktiveringsstempel. Samtidigt strømmer trykmediet til ventilen 5 18, som holdes i åben stilling af en fjeder, således at koblingen 14's aktiverings stempel også påvirkes af trykket. Ved den foreliggende udførelsesform er koblingen 14's inderlameller forbundet med pumpehjulet. Yderlamellerne befinder sig på den konstruktionsdel, som bærer 10 differentialbremsen 2d's inderlameller. På denne måde vil solhjulet 2c og pumpehjulet 6 standse samtidigt. Et signal "bremsning", som stammer fra gearstyringen, kan desuden bringe ventilen 18 ind i en mellemstilling, hvor der finder en sænkning sted af trykket foran koblingen 14's 15 aktiveringsstempel. Pumpehjulet 6 kan herved opnå en styret omdrejningsbevægelse under påvirkning af det af væskestrømningen tilvejebragte drejningsmoment som ovenfor beskrevet. Differentialbremsen 2d er herunder trukket til. Når bremsningen er slut, åbnes ventilen igen helt, 20 således at pumpehjulet 6 standser. Samtidigt må lamelbremsen 12d naturligvis løsnes.

Fig. 2 viser en anden udførelsesform, hvor pumpehjulet 6 sættes i modrotation. Gearets konstruktion svarer til den 25 i fig. 1 viste. Herudover findes der imidlertid en kobling 15, som er skudt ind mellem en kobling 14a og udgangsakslen 5. Denne kobling 15 kan ligeledes være indrettet som en lamelkobling, som kan aktiveres af et trykmedium. I en gearstyring 16a er der også i dette tilfælde 30 anbragt en ventil 17, som ved aktivering foruden til differentialbremsen 2d tilfører trykmedium til en omstyringsventil 20 med to arbejdsstillinger. I den af disse stillinger, som svarer til fremadkørsel, strømmer trykmediet til koblingen 14a's aktiveringsstempel. Når ventilen 35 17 modtager signalet "bremsning", indtager den sin anden arbejdsstilling, hvor koblingen 14a kobles ud, samtidigt med at koblingen 15 aktiveres. Pumpehjulet 6 kobles her-

DK 163446 B

7 ved sammen med udgangsakslen 5 og kommer til at rotere i modsat retning af omdrejningsretningen ved fremadkørsel.

Da pumpehjulet som nævnt arbejder som turbine, overfører det et lille drejningsmoment til udgangsakslen 5. For-5 øgeisen af dét af turbinehjulet 9 udviklede bremsemoment som følge af den under modrotationen opståede hvirvling ved udstrømningen fra pumpehjulet 6 har dog en anseelig størrelse, selv om bremsemomentet samtidigt nedsættes i ringe grad på grund af det turbinemoment, som pumpehjulet 10 6 udvikler. Når bremseprocessen er slut, udkobles koblin gen 15 atter, og i stedet indkobles koblingen 14a.

Differentialbremsen 2d, koblingen 14a, samt koblingen 15 kan anbringes i ét plan i gearet, altså koncentrisk inden 15 i hinanden, eller også aksialt efter hinanden, alt efter hvorledes gearet rumligt er udformet, eller de disponible dimensioner. Trykmediet til koblingen 14a's aktiveringsstempel kan tilføres enten via solhjulet 2c's aksel eller pumpehjulsakslen 13, og tilsvarende kan trykmediet til 20 koblingen 15’s aktiveringsstempel tilføres via pumpehjulsakslen 13 eller udgangsakslen 5. Både koblingen 14a og koblingen 15 er ved den foreliggende udførelsesform udformet som lamelkoblinger. I stedet kan også andre udførelsesformer anvendes. Gearet, hvori momentomformeren 25 ifølge opfindelsen er anbragt, kan, alt efter hvorledes det er konstrueret, omfatte andre indretninger til ved bremsning at bringe pumpehjulet til at løbe den modsatte vej af turbinehjulet. Trykket til at aktivere koblingen 14a eller koblingen 15 kan desuden ved hjælp af en tryk-30 regulator varieres således, at pumpehjulet 6 som følge af forskellige slip i lamelaggregaterne kan komme til at rotere med vilkårlige omdrejningstal, således at bremse-kraften herved yderligere kan reguleres.

35

Claims (6)

1. Effektdelende, med en bremsekobling forsynet hydrody-5 namisk-mekanisk gear til køretøjer og med flere udvekslingstrin med et første planetgear (2) til opdeling af indgangseffekten til en første gren indeholdende en hydrodynamisk omformer (3) og en anden, rent mekanisk gren, som er koblet til gearets udgangsaksel (5), samt med et 10 som vendegear virkende, omkobleligt andet planetgear (11, 12), som er anbragt mellem en med turbinehjulet (9) forbunden aksel (10) og gearets udgangsaksel (5), idet turbinehjulet (9) ved fremdrift roterer modsat pumpehjulet (6), samt med et organ til reversering af turbinehjulets 15 omdrejningsretning til bremsning af køretøjet og med en bremse (2d), som standser omformer-pumpehjulet (6) til tilvejebringelse af en drivforbindelse alene via den mekaniske gren, idet momentomformerens aksialt gennemstrøm-mende turbinehjul (9) er således indrettet og anbragt, at 20 drivvæsken ved fremdrift først strømmer gennem pumpehjulet (6), så gennem ledehjulet (7) og til sidst gennem turbinehjulet (9), kendetegnet ved et regulerbart element (kobling) (14, 14a) til tilvejebringelse af en styrbar rotationsbevægelse af pumpehjulet (6) i den af 25 strømningerne i momentomformeren (3) bevirkede omdrej ningsretning .

2. Gear ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pumpehjulet (6) ved hjælp af en mekanisk kobling (15) kan 30 sammenkobles med turbinehjulet (9) under opbremsning (fig. 2).

3. Gear ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der mellem pumpehjulet (6) og en med turbinehjulet (9) for- 35 bundet aksel (5) er indskudt en ind- og udrykkelig kobling (15) til indledning af pumpehjulets (6) modrotation under opbremsning. DK 163446 B 9

4. Gear ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at den indbyrdes modrotation mellem pumpehjulet (6) og turbinehjulet (9) under bremsning tilvejebringes ved hjælp af et i gearet indeholdt omkobleligt planetgear 5 dl, 12).

5. Gear ifølge ét eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at det har et styrearrangement (16a), som ved igangsætning af bremseoperationen udkobler en 10 kobling (14a), som under fremadkørsel driver pumpehjulet (6), og samtidigt indkobler den ind- og udrykkelige kobling (15) for at vende pumpehjulets (6) omdrejningsretning. 15

6. Gear ifølge krav 5, kendetegnet ved, at dif- ferentialgearets (2) solhjul (2c) kan bremses ved hjælp af en differentialbremse (2d), og at koblingen (14, 14a) er anbragt på denne differentialbremses (2d) roterende del. 20 25 30 35