SE461868B - Hydrodynamisk vridmomentomvandlare med foerbikoppling - Google Patents

Description

461 868 2 10 15 20 25 30 35 40 tryckrummet hindrar oföränderliga tryckförhállanden axiellt pà bada sidor om ringkolven och hindrar därmed ett definierat jämnviktsviloläge hos ringkolven. Vid vridmomentomvandlarens drift utcentrifugeras luft, vars densitet är mindre än hyd- rauloljans densitet, radiellt inàt i tryckrummet, medan ring- kolvens mot omvandlarrummet vända yta påverkas med fluidtryc- ket i omvandlarrummet, övertäcker hydrauloljan endast en del av kolvytan i tryckrummet. För inkoppling av förbikopplingen måste därför hos konventionella vridmomentomvandlare, i vilkas tryckrum har inträngt luft, först uppbyggas ett statiskt tryck för uppnàende av tryckjämvikt, innan kolven förskjutes vid yt- terligare tryckökning. Denna oönskade övergående tryckökning medför hos konventionella vridmomentomvandlare en av luftinne- hållet beroende inkopplingstid hos förbikopplingen.

Inom ramen för uppfinningen undanröjes denna nackdel ge- nom att i fluidtryckrummet mynnar en avluftningskanal, vilken är styrbar medelst en normalt öppen, av manövertrycket i fluidrummet spärrbar ventil. Sá länge tryckrummet ej utsättss för något styrtryok, är ventilen öppnad och tillåter en snabb avluftning av tryckrummet till tank. Det för inkoppling av förbikopplingen i tryckrummst páförda styrtrycket stänger ven- tilen, sa att tryckförluster och bortflöde av hydraulolja till omvandlarrummet undvikas.

För minskning av framställningskostnaden leder avluft- ningskanalen exempelvis såsom en borrning genom ringkolven från tryckrummet till omvandlingsrummet.

I en synnerligen enkel utföringsform hos ventilen, vil- ken kan användas vid såsom friktionslamellkopplingar utbildade förbikopplingar, utnyttjas den intill ringkolven belägna frik- tionslamellen för styrning av ventilen. Avluftningskanalen mynnar i omradet för friktionslamellen, sa att dess mynning förslutes vid inkoppling av förbikopplingen från friktions- lamellen.

I en annan utföringsform är ventilen utbildad som back- ventil, närmare bestämt så att dess ventilkropp är anordnad pa ventilsätets mot fluidtryckrummet vända sida. Backventilen kan vara en plattventil eller även en kägel-backventil, vara ven- tilsäte med stympad konform är förslutbart medelst en kula.

Ventilplattan resp, det koniskt stympade ventilsätet som styr kulan är härvid så anordnade, att ventilkroppen ej pâverkas av 10 15 20 25 30 35 40 461 centrifugalkrafter. Plattventilens plattplan sträcker sig här- för väsentligen vinkelrätt till rotationsaxeln. Vid fallet med kägel-backventilen sträcker sig ventilsätets koniska axel lu- tande till rotationsaxeln och närmare bestämt sa, att den ra- diellt ytterst sig sträckande koniska mantellinjen är anordnad parallellt till rotationsaxeln. Kulan understödjes därmed i varje läge mot en yta med lika avstånd till rotationsaxeln.

För att förbättra ventilens styrförhallande, särskilt vid ett utförande såsom backventil, innefattar avluftningska- nalen vid den fràn fluidtryckrummet vända änden en strypning, vilken underlättar backventilens öppnande efter tryckavlast- ning av tryckrummet.

Utföringssxempel av uppfinningen beskrivas närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig, 1 är en schematisk framställning av en hydrodynamisk vridmomentomvand- lare med förbikoppling; fig, 2 är ett diagram med fördelningen av det tryck p som verkar på förbikopplingens kolv till följd av hydrauloljans centrifugalacceleration i beroende av avstän- det r fràn rotationsaxeln; fig. 3 är ett diagram motsvarande fig. 2 över tryckfördelningen vid i tryckrummet innesluten luft; fig, 4 är ett axiellt delsnitt genom en vridmomentom- vandlare med en genom kolven sig eträckande och av en ventil styrd avluftningskanal; fig, 5 är en delvy av en vid vridmo- mentomvandlaren enligt fig. 4 användbar variant av avluft- ningskanal och ventil; fig, 6 är en planvy av ventilen betrak- tad i planvy mot ett plan VI-VI; och fig, 7 är en delsnittvy av en andra, vid vridmomentomvandlaren enligt fig. 4 användbar variant av avluftningskanal och ventil.

Fig. 1 visar schematiskt en hydrodynamisk vridmomentom- vandlare.1, vars omkring en rotationsaxel 3 roterande hus 5 tätt omsluter ett med hydraulolja fyllt omvandlarrum 7. Med huset 5 är fast förbundet ett pumphjul 9. Axiellt mittemot pumphjulet 9 är anordnat ett omkring rotationsaxeln 3 relativt pumphjulet 9 roterbart turbinhjul 11, vilket är förbundet med en utgående axel 13. Axiellt mellan pumphjulet 9 och turbin- hjulet 11 är relativt dessa hjul omkring rotationsaxeln 3 ro- terbart anordnat ett ledhjul 5, vilket är kopplat till en ur huset 5 styrd halaxel 17. Vridmomentomvandlaren 1 är förbunden med en automatisk växlingsanordning och styres på konventio- nellt sätt av en fluidstyrning 19 hos växlingsanordningen. 461 10 15 20 25 30 35 40 868 4 Vridmomentomvandlarens 1 arbetssätt och dess styrning är kända och kommer därför ej att närmare avhandlas.

För att i manga driftsituationer eliminera slirningen mellan turbinbjulet 11 och pumphjulet 9, är anordnad en förbi- koppling 21, vilken i slutet eller inkopplat tillstànd förbin- der turbinhjulet 11 vridfast med huset 5 och därmed med pump- hjulet 9. Förbikopplingen 21 styres av en ringkolv 23, vilken är förskjutbart styrd i en ringformig kammare 25 i rotations- axelns 3 riktning och tillsammans med huset 5 pà den till om- vandlarrummet 7 bcrtvända sidan bildar ett avtätat tryckrum 27. Ringkolvens 23 mot omvandlarrummet 7 vända ände är uttsatt för omvandlarrummets 7 fluidtryck. Den normalt urkcpplade eller öppnade förbikopplingen 21 slutes eller inkopplas genom påverkan av tryckrummet 27 med styrtryck.

Förbikopplingen 21 styres likaså av växelanordningens fluidstyrning 19. Ledningen 29 är inloppet för omvandlarrummet 7. Fluidstyrningen 19 styr trycket i tryckrummet 27 via en 3/2-riktningsventil 31, vars utgång via en tryckbegränsnings- ventil 33 är förbunden med en tryckrummet 27 ledande styrled- ning 35. Styrledningen 35 är vidare förbunden med en kolvacku- mulator 37 för den långsamma tryckuppbyggnaden i tryckrummet 27. Kolvackumulatorn 37 är via en strypning 39 likasä ansluten till ventilens 31 utgång. Ventilsn 31 är sä kopplad att dess utgång växelvis är förbunden med en utgång 41 som styr förbi- kcpplingens 21 inkopplingsförlopp eller med en tank 43 för hydraulolja. I ventilens 31 visade kopplingsläge är tryckrum- met 27 via strypningen 39 förbunden med tanken 43. Tryckrummet 27 befinner sig väsentligen pa trycket i omvandlarrummet 7 och förbikopplingen 21 är urkopplad eller öppen. Om ventilen 31 omkopplas till det andra läget, påverkas tryckrummet 27 via tryckbegränsningsventilen 33 och strypningen 39 med styrtryc- ket och kolven 23 inkopplar eller sluter förbikopplingen 21.

För uppbyggnad av trycket i tryckrummet 27 erfordras en bestämd tid, vilken bl.a. beror av utgängstrycket i tryckrum- met 27 och av mottrycket i omvandlarrummet 7. Oberoende av styrtrycket påverkas kolven 23 pa bada sidor av hydrauloljans centrifugaltryck. Fig. 2 visar centrifugaltryckets p fördel- ning i beroende av avståndet r frän rotationsaxeln 3. Fig. 2 visar härvid det rena centrifugaltrycket utan avseende på ett genom omvandlardriften i omvandlarrummet 7 alstrat tryck eller 10 15 20 25 30 35 40 461 868 ett eventuellt styrtryck i tryckrummet 27. För enkelhets skull antages att kolvytorna är lika pà de båda axiella sidorna, att areaminskningen hos en kolvstàng är försumbar eller att, som är vanligt i praktiken, ingen kolvstàng är förhanden. Om, så- som förutsättes i fig. 2, båda kolvytorna är fullständigt täckta av hydraulolja, är de av centrifugalkrafterna framkal- lade trycken lika pà bada sidor, varvid kolven 23 befinner sig i jämvikt.

Det genom centrifugalkraften i drift alstrade trycket p följer formeln p = (D/2)w2r2 I denna formel betecknar Q deneiteten, w den vinkelhastighet med vilken vridmomentomvandlaren 1 roterar omkring rotations- axeln 3 och r betecknar_det radiella avståndet från rotations- axeln 3. Eftersom densiteten p för luft är mindre än densite- ten för hydrauloljan, medför en luftinneslutning i tryckrummet 27 till en minskning av det genom centrifugalkraften i tryck- rummet framkallade trycket. Den specifikt lättare luften ut- centrifugeras radiellt inat, varvid tryckrummets 2? hydraul- oljefyllning endast täckar ett delomrade 45 av kolvens mot tryckrummet vända yta, medan kolvens 23 mot omvandlarrummet 7 vända yta fullständigt påverkas av det av hydrauloljans densi- tet bestämda trycket. På kolvens 23 mot tryckrummet 27 vända sida följer tryckförloppet radiellt innanför det av hydraul- oljan täckta området 45 det av luftens densitet bestämda kurv- förloppet, såsom detta antydes i ett område 47. I fig. 3 fram- ställes med en streckprickad linje 49 tryckförloppet vid kol- vens 23 tryckrumssida, vilken står mittemot tryckförloppsts 51 omvandlarsida motsvarande fig. 2. Som framgår av fig. 2 vid en jämförelse med det vid tryckrumssidan rådande, vid 53 streckat utritade jämviktstrycket, befinner sig kolven 23 ej i jämvikt vid avseende uteslutande på centrifugaltrycken. För att bringa kolven 23 till jämvikt, mäste fluidstyrningen 19 (fig. 1) ut- över det för jämviktsfallet erforderliga styrtrycket, upp- bringa ett statiskt tryck po. Uppbygganden av det statiska trycket po förlänger den för inkoppling av förbikopplingen 21 erforderliga tiden, vilket med hänsyn till fluidstyrningens 19 efterföljande kopplingssteg ej är önskvärt.

I vridmomentomvandlaren kan vid vissa driftstillstànd ansamlas luft; särskilt tömmer den sig delvis självt vid 461 10 15 20 25 30 35 40 868 stillestànd. Avluftningsledningen 55 innefattar en normalt öp- pen ventil 57, vilken vid paläggning av styrtrycket pa tryck- rummet 27 stänger och möjliggör tryckuppbyggnaden i tryckrum- met 27. Vid ventilens 57 från tryckrummet 27 vända sida inne- fattar avluftningsledningen 55 en strypning 59. Denna stryp- ning 59 tillser att det fran omvandlarrummet bortströmmande oljeflödet förblir begränsat i mängd.

Via avluftningsledningen 55 kan denna luft snabbt ut- strömma, så att under driften kolvens 23 båda sidor likformigt påverkas av hydraulolja och kolven 23, med avseende pa hyd- rauloljans centrifugaltryck, befinner sig i jämvikt.

I det följande skall detaljerat beskrivas konstruktiva enskildheter hos vridmomentomvandlare enligt uppfinningen. De- lar med lika funktion är härmed betecknade med hänvisningsta- len i fig. 1 samt är för åtskillnad försedda med en bokstav.

För närmare förklaring hänvisas till beskrivningen av fig. 1-3. I Vridmomentomvandlarens ia förbikoppling 21a enligt fig. 4 är utbildad sasom lamellfriktionskoppling och inkopplas huset Sa via en torsionssvängningsdämpare 61 med turbinhjulet 11a. med den utgående axeln 13a förbundet nav 65, binhjulet 11a är stelt fäst. Navet 65 uppbär pa inbördes axiellt avstånd tva täckskivor 67, mellan vilka är anordnad en 69. Fläneskivan 69 är roterbart Torsionssvängningsdämparen 61 har ett via en tandning 63 vid vilket tur- navet 65 omslutande flänsskiva lagrad relativt täckskivorna 67 och via fjädrar 71 vridelas- tiskt understödd vid täckskivorna 67. För dämpning av tor- sionssvängningar innefattar torsionssvängningsdämparen 61 ej närmade framställda friktionsanordningar.

Vid dess radiellt yttre kant uppbär flänsskivan 69 en med en yttertandning 73 försedd, axiellt utskjutande fläns 75, vilken med radiellt avstånd ligger radiellt mittför en inner- tandning 77 hos huset Sa. Axiellt mellan kolven 23a och en vid huset 5a fäst ríngfläns 79 är anordnade ett flertal ringskive- formiga kopplingslameller 61, vilka uppvisar tandningar an- tingen vid deras innerperiferi eller vid deras ytterperiferi och vilka i omväxlande följd ingriper vridfast, men axiellt rörligt antingen i flänsskivans 69 yttertandning 73 eller i husets Sa innertandning 77. Den i ringkammaren 25a avtätat axiellt förekjutbara ringkolven 23a är vid innertandningen 77 10 15 20 25 30 35 40 .-.,,..,... ..- f ' 7 461 868 likasà vridfast styrd. Ifall tryckrummet 27a pâverkas med styrtryck, pressar ringkolven 23a kopplingslamellerna 81 mot ringflänsen 79 och inkopplar sålunda huset 5a via torsions- svängningsdämparen 61 med turbinhjulet lla.

Avluftningskanalen 55a har formen av en genom ringkolven 23a sig sträckande stegborrning, vilken utgår från tryckrummet 27a och mynnar i en för anliggning mot den intilliggande kopp- lingslamellen 81 avsedd tryckyta 83 hos ringkolven 23a. Vid urkopplad förbikoppling 21a är ringkolven 23a obetydligt lyft från kopplingslamellerna 81. Luft i tryckrummet 27a kan ut- träda i riktningen mot tanken 43. Vid sluten eller inkopplad förbikoppling 21a försluter den ringkolven 23a intilliggande kopplingslamellen 81 avluftningskanalens 55a mynning och möj- liggör sålunda utan hydrauloljeförlust tryckuppbyggnaden i tryckrummet 27a.

Pig. 5 och 6 visar en variant av vridmomentomvandlaren, vilken skiljer sig fran vridmomentomvandlaren i fig. 4 endast genom utformningen av ventilen som styr avluftningskanalen.

För förklaring hänvisas därför även till beskrivningen av fig. 4, varvid delar med lika verkan är betecknade med lika och en- dast genom en bokstav sig skiljande hänvisningstal.

Avluftningskanalen 55b är åter utförd såsom en genom ringkolven 23b sig sträokande stegborrning 55b, vilken är för- trängd vid omvandlarrummets 7b sida till en strypöppning 85.

Vid sidan för tryckrummet 27b är vid ringkolven 23b fäst en ventilplatta B9 medelst en nit 87. Ventilplattan 89 är med sitt plattplan anordnad väsentligen vinkelrätt till rotations- axeln och övertäcker borrningen 55b som bildar avluftningska- nalen. Ventilplattan 89 är så förspänd, att den i vilotill- ståndet är obetydligt lyft fràn borrningens 55b mynning, så att i tryckrummet 27b befintlig luft kan utströmma till tanken 43. Ventilplattan 89 bildar en platt-baokventil och försluter vid tryckpaverkan av tryckrummet 27b borrningen 55b. Som visas i fig. 6 är ventilplattan 89 för minskning av stängningskraf- terna förminskad mellan borrningen 55b och niten 87.

Fig. 7 visar en ytterligare variant av en medelst en ventil förslutningsbar avluftningskanal för en vridmomentom- vandlare enligt fig. 4. För förklaring hänvisas åter även till fig. 4, varvid delar med lika verkan har lika hänvisningstal som i fig. 4 och är åtskilda med en bokstav. 461 10 15 868 Den som stegborrning utförda, genom ringkolven 23c sig sträckande avluftningskanalen 55c mynnar i omvandlarrummet 7c vid en strypning 91, vilken vidgas i riktning mot tryckrummet 27c i form av ett koniskt etympat ventilsäte 93. Ventilsätet 93 bildar tillsammans med en kula 95 en backventil, vilken stänger vid övertryck i tryckrummet 27c. Ventilsätets 93 stym- pade kon avsmalnar lutande till rotationsaxeln radiellt utàt, närmare bestämt så att dess radiellt ytterst liggande mantel- linje sträcker sig parallellt till rotationeaxeln.

Vid roterande vridmomentomvandlare underetödjes den av centrifugalkrafterna radiellt utåt drivna kulan 95 mot ventil- sätets 93 axelparallella område, varmed centrifugalkrafterna ej har någon inverkan på backventilens stängningskrafter. En säkeringsring 97 häller kulan 95 i avluftningskanalens 55c vidgade del.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 40 461 868 Patentkrav

1. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare, innefattande a) ett omkring en rotationsaxel (3) roterande drivbart hus (5), vilket bildar ett omvandlarrum (7), b) ett i omvandlarrummet (7) anordnat pumphjul (9), vil- ket är fast förbundet med huset (5), c) ett i omvandlarrummet (7) anordnat turbinhjul (11), vilket är likaxligt med pumphjulet (9), roterbart relativt detta samt förbundet med en utáende axel (13), d) en i huset (5) anordnad styrbar förbikoppling (21) med en med huset (5) förbunden ingàngsdel (79), en med turbin- hjulet (11) förbunden utgangsdel (69) och en för ur- och in- koppling av kopplingen (21) i rotationeaxelne riktning rörlig ringkolv (23), vilken tillsammans med huset (5) tätande omslu- ter ett ringformigt fluidtryckrum (27) vid den till turbinhju- let (11) axiellt bortvända sidan och vilken är utsatt för fluidtrycket i omvandlarrummet (7) vid den till fluidtryckrum- met (27) bortvända sidan, k ä n n e t e c k n a d av att i fluidtryckrummet (27) mynnar en avluftningskanal (55), vilken är styrbar medelst en normalt öppen, av manövertrycket i fluidtryckrummet (27) spärrbar ventil (57; 55a, 81; 55b, 89; 93, 95).

2. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att avluftningskanalen (55a, b, c) är förd genom ringkolven (23a, b, c) och förbinder fluid- tryckrummet (27a, b, c) med omvandlarrummet (7a, b, c).

3. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att förbikopplingen är utbildad såsom friktionslamellkoppling (21a) och att avluftningekanalen (55a) mynnar i omradet för friktionslamellen (81), varvid dess mynning är förslutbar av friktionelamellen (81) vid inkoppling av förbikopplingen (21a).

4. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ventilen är utbildad såsom backventil (55b, 89; 93, 95) med ett avluftningskanalen (55b, c) omslutande ventilsäte vid ringkolven (23b, c) och med en vid ventilsätets mot fluidtryckrummet (27b, c) vända sida rör- ligt anordnad ventilkropp (89; 95).

5. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att backventilen är utbildad sa- 10 15 20 10 som plattventil (55b, 89) med en vid ringkolven (23b) fäst, elastisk ventilplatta (89).

6. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att ventilplattans (89) plattplan sträcker sig väsentligen vinkelrätt till rotationsaxeln.

7. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att backventilen är utbildad sa- som kägel-backventil (93, 95), vars ventilsäte (93) i form av en stympad kon är förelutbar medelst en kula (95).

8. k ä n n e t e c k n a d axel sträcker sig lutande till rotationsaxeln pà sådant sätt, Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 7, av att ventilsätets (93) konieka att den radiellt ytterst sig sträckande koniska mantellinjen sträcker sig parallellt till rotationeaxeln.

9. Hydrodynamiek vridmomentomvandlare enligt något av av att avluftningska- kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d nalen innefattar en strypning.(59; 85; 91).,

10. Hydrodynamisk vridmomentomvandlare enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att strypningen (85; 91) är an- ordnad vid avluftningekanalens bort från fluidtryckrummet vän- da ände. _______________