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Hydrodynamischer Drehmomenten-Wandler Das Hauptpatent bezieht sich
auf einen hydrodynamischen Drehmomenten-Wandler mit einer Pumpe zum Fördern der
Arbeitsflüssigkeit von einem Druckölbehälter über eine Zuflußleitung, die von der
Pumpe zum Wandlerkern führt, sowie einer Abflußleitung, die den Wandlerkern mit
dem Niederdruckbehälter der Anlage über einen Kühler verbindet und welcher sich
dadurch kennzeichnet, daß die Abflußleitung in an sich bekannter Weise ein federbelastetes
Kolbenventil aufwdist, das durch den in der Zuflußleitung herrschenden Druck geöffnet
wird, der entgegen einer das Ventil beaufschlagenden Feder wirkt, wobei eine solche
Anordnung getroffen ist, daß der Druck in der Zuflußleitung bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses
im Drehmomenten-Wandler ebenfalls ansteigt oder abfällt, so daß die über das Ventil
vom Drehmomenten-Wandler zum Kühler strömende Flüssigkeitsmenge, entsprechend dem
im Wandler herrschenden übersetzungsverhältnis, größer oder kleiner wird. Das hierbei
zwischen der Eintrittsöffnung des Kühlers und dem mit dieser verbundenen Teil des
hydraulischen Kreislaufes eingeschaltete Kolbenventil ist im wesentlichen dazu bestimmt,
eine nur teilweise Entleerung des Drehmomenten-Wandlers vom Arbeitsmittel durch
Ab-
fließen der hydraulischen Flüssigkeit aus dem Drehmomenten-Wandler in
den Kühler zu verhindern.
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Es ist nun festgestellt worden, daß es in bestimmten Anwendungsfällen
vorteilhaft ist, im Gegensatz zu einer vollständigen Entleerung des Drehmomenten-Wandlers
nur eine teilweise Entleerung herbeizuführen, um auf diese Weise ein besonders niedriges
Drehmoment von dem Antriebselement, d. h. der Pumpe des Strömungsgetriebes,
auf das Turbinenelement übertragen zu können.
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Ein derartiger Anwendungsfall liegt beispielsweise vor, wenn der Drehmomenten-Wandler
Teil einer Kraftübertragungseinrichtung einer Lokomotive oder eines anderen Fahrzeuges
bildet, bei denen es darauf ankommt, auch bei sehr niedriger Geschwindigkeit eine
genaue bzw. präzise Manöverierung zu ermöglichen, beispielsweise dann, wenn die
Lokomotive von rückwärts an den Zug herangesetzt werden soll.
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Ein anderer Anwendungsfall besteht im Antrieb von Apparaten oder Einrichtungen,
welche während des Anlaufens oder bei Reparaturarbeiten mit sehr geringem Drehmoment
bei sehr kleinen Geschwindigkeiten angetrieben werden müssen.
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Im Falle des Hauptpatents ist zwischen der Austrittsöffnung der Pumpe
und dem hydraulischen Kreislauf innerhalb des Drehmomenten-Wandlers ein Ventil eingeschaltet,
welches in bekannter Weise dazu dient, den Zufluß der Arbeitsflüssigkeit, z. B.
den ölzufluß von der Pumpe zum Drehmornenten-Wandler, abzusperren und hierdurch
die vollständige Entleerung des Drehmomenten-Wandlers über ein Entleerungs- bzw.
Entlastungsventil zu ermöglichen.
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Es ist jetzt gefunden worden, daß eine teilweise Entleerung des Drehmomenten-Wandlers
(ira Gegensatz zu einer vollständigen Entleerung) dadurch ermöglicht wird, daß das
zwischen der Austrittsöffhung der Pumpe und dem hydraulischen Kreislauf angeordnete
Füllungsventil mit dem zwischen dem Drehmomenten-Wandler und dem Kühler angeordneten
Entleerungsventil arbeitsmäßig in der Weise verbunden wird, daß ein für den vorstehend
beschriebenen Zweck ausreichendes 'verringertes Drehmoment auf die Turbine des Drehmomenten-Wandlers
übertragen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ebenfalls einen hydrodynamischen
Drehmomenten-Wandler, bei dem für die Zuführung der hydraulischen Flüssigkeit eine
Förderpumpe vorgesehen ist, deren Einlaß- und Auslaßöffnungen mit Teilen des hydraulischen
Kreislaufes innerhalb des Drehmomenten-Wandlers verbunden sind, und welcher
ein
Entleerungs-Kontrollventil aufweist, welches in den hydraulischen Kreislauf zwischen
dem Drehmomenten-Wandler und der Einlaßöffnung eines Kühlers für die Druckflüssigkeit
eingeschaltet ist, dessen Auslaßöffnung mit der Einlaßöffnung der Pumpe in Verbindung
steht und bei welchem ferner zwischen der Auslaßöffnung der Pumpe und dem an die
Pumpe angeschlossenen Teil des hydraulischen Kreislaufes ein Füllungsventil vorgesehen
ist und kennzeichnet sich dadurch, daß zur Steuerung des Füllungsventils und des
Entleerungsventils ein regelbares, druckmittelbetätigtes Kontrollventil vorgesehen
ist, dessen verstellbares Ventilglied mit dem verstellbaren Ventilglied des Füllungsventils
und mit dem verstellbaren Ventilglied des Entleerungsventils mechanisch derart gekuppelt
ist, daß einerseits, wenn das Füllungsventil in seine geschlossene Stellung rückt,
das Entleerungsventil in Richtung seiner Offenstellung bewegt wird, während andererseits
das Entleerungsventil unter dem auf sein Ventilglied ausgeübten Druck in Richtung
der Offenstellung frei beweglich ist, ohne hierdurch eine Verschiebung des Füllungsventils
gegen seine geschlossene Stellung zu verursachen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist als mechanische Kupplung
zwischen dem verstellbaren Ventilglied des Kontrollventils und dem verstellbaren
Ventilglied des Entleerungsventils ein Gestänge vorgesehen, welches eine öffnung
aufweist, in welche die Ventilstange des Ventilgliedes des Entleerungsventils mit
radialem Spiel geführt ist, wobei das freie Ende der Ventilstange einen Anschlag
aufweist, welcher sich bei einer Verschiebung des Ventilgliedes des Kontrollventils
in Richtung auf die Offenstellung des Entleerungsventils gegen das Gestänge zur
Erzielung einer zwangsweisen Mitnahme des Ventilgliedes des Entleerungsventils abstützt,
während diesem zum Zwecke seiner Verstellung bei einer Verschiebung des Ventilgliedes
des Kontrollventils in entgegengesetzter Richtung in an sich bekannter Weise eine
gegen den von der Pumpe ausgehenden öffnungsdruck in Schließrichtung des Entleerungsventils
wirksame Druckfeder zugeordnet ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der übertragungsanlage,
wobei das Füllungsventil und das Entleerungsventil in der vollständig geschlossenen
bzw. in der vollständig geöffneten Stellung dargestellt sind, und F i
g. 2 einen Querschnitt eines Teiles der in F i g. 1 dargestellten
Konstruktion, wobei das Füllungsventil in einer teilweise geschlossenen Stellung
und das Entleerungsventil in einer teilweise geöffneten Stellung dargestellt sind.
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Die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsforrn ist für die Kraftübertragung
in Lokomotiven bestimmt und umfaßt zwei axial mit seitlichem Ab-
stand angeordnete
Drehmomenten-Wandler 11, 12. Die Ausführungsforrn der beiden Drehmomenten-Wandler
entspricht derjenigen gemäß dem Gegenstand dem Hauptpatent. Jeder der beiden Drehmomenten-Wandler
besteht aus je einem Pumpenrad 11 a bzw. 12 a,
je einem Turbinenrad 11 b bzw. 12 b
und je einem
Leitrad 11 c bzw. 12 c.
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Die beiden Pumpenräder werden durch den Motor der Lokomotive mittels
der Antriebswelle 13 betrieben, welche in bekannter Weise die Pumpe 14 antreibt.
An der Pumpe 14 befinden sich Eintritts-und Austrittsöffnungen 36 und
38, welche mit verschiedenen Teilen des durch die beiden Drehmomenten-Wandler
gebildeten hydraulischen Kreislaufes verbunden sind.
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Die beiden Turbinenräder der Wandler sind mit einer Sekundärwelle
21 verbunden.
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Die Kraftübertragungsanlage weist einen Kühler 34 für die hydraulische
Flüssigkeit auf, welcher mit Eintritts- und Austrittsöffnungen 34 a und 34
b versehen ist, von denen die Austrittsöffnung 34 b mit der
Eintrittsöffnung 36 der Pumpe 14 in Verbindung steht.
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Für das automatische Füllen und Entleeren der beiden Wandler ist ein
Ventil 53 vorgesehen, das als Plattenventil ausgebildet sein kann.
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Die Austrittsöffnung 38 der Pumpe 14 ist für das Füllungsventil
39 mit der zu den Wandlern führenden Zufuhrleitung 41 verbunden, so daß die
Flüssigkeit unter dem von der Pumpe 14 herrührenden Druck in die Wandler gefördert
werden kann.
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Das Füllungsventil 39 ist als Kolbenventil ausgebildet und
besteht aus einem in dem Gehäuse 39b
verschieblich geführten Ventilglied
39 a, welches mit zwei Kolben 39 c und 39 d ausgerüstet
ist. Das Ventil besitzt eine Zuflußöffnung 39e und eine Ausströmöffnung 39f, welche
mit der Förderleitung 41 verbunden ist.
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Zur Kontrolle der Entleerung des hydraulischen Kreislaufes der beiden
Drehmomenten-Wandler weist die Einrichtung ferner ein Entleerungs- bzw. Entlastungsventil
30 auf.
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Das Füllungsventil 39 entspricht dem als Drosselventil ausgebildeten
Druckventil 39 und das Entleerungsventil 30 dem Kolbenventil
30 des Gegenstandes des Hauptpatents, wobei jedoch im Falle der vorliegenden
Erfindung das Entleerungsventil 30
dazu dient, sowohl eine teilweise als auch
eine vollständige Entleerung des hydraulischen Kreislaufes der beiden Drehmomenten-Wandler
über den Kühler 34 zu bewirken.
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Das Entleerungsventil 30 ist ebenfalls als Kolbenventil ausgebildet
und besteht aus dem Gehäuse 31,
in welchem das kolbenartige Ventilglied
32 geführt ist, welches zwei Kolben 32 a und 32 b aufweist.
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Das Entleerungsventil 30 weist eine Zuströmöffnung 30a auf,
welche durch den Kanal 40 mit der Ausströmöffnung 39f des Füllungsventils
39 verbunden ist und dazu dient, den Zustrom der Arbeitsflüssigkeit auf die
Stimfläche 47 des Kolbens 32a des Ventilgliedes 32 zu ermöglichen, wenn sich
das Füllungsventil in geöffneter Stellung befindet, um das Entleerungsventil
30 hierdurch in seine vollständig geöffnete Stellung zu bewegen, wie sie
in F i g. 1 dargestellt ist.
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Das Entleerungsventil 30 ist weiterhin mit einer Eintrittsöffnung
29 und einer Austrittsöffnung 33
versehen. Die Eintrittsöffnung
29 ist durch die Bohrung 28 in gleicher Weise mit dem Teil des hydraulischen
Kreislaufes der beiden Drehmomenten-Wandler verbunden, wie im Falle der Hauptanineldung
beschrieben. Die Austrittsöffnung 33 ist durch die Leitung 33
a mit der Eintrittsöffnung 34a des Kühlers 34 verbunden.
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Um das Ventilglied 32 aus der in der F i g. 1 dargestellten
geöffneten Stellung in die (in der Zeichnung oben) Schließstellung zu bringen, ist
eine Druckfeder 49 vorgesehen, die derart angreift, daß
in der vollständig
geschlossenen Stellung die Eintrittsöffnung29 durch den Kolben32b, an welchem das
eine Ende der Druckfeder 49 anliegt, abgedeckt ist.
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Das Ventilghed 39a des Füllungsventils 39 ist mit dem Ventilglied
32 des Entleerungsventils 30 mechanisch gekuppelt. Diese Verbindung
besteht aus einem an dem einen Ende des Ventilgliedes 39a befestigten Schaft
60, dessen freies Ende starr mit dem Ende eines Gestänges 61 verbunden
ist. Das gegenüberliegende Ende des Gestänges 61 ist mit einer Bohrung bzw.
Öffnung 62 versehen, durch welche ein an dem Ventilglied 32 des Entleerungsventils
30 vorgesehener Schaft 51 mit radialem Spiel hindurchgeführt ist.
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Das sich an der von dem Entleerungsventil 30
abgekehrten Seite
der Öffnung 62 befindende freie Ende des Schaftes 51 ist mit einem
Ansatz 51 a versehen, welcher an der angrenzenden Außenseite
des Gestänges 61 anliegt. Hierdurch ist es möglich, das Ventilglied
32 in die in F i g. 1 dargestellte Offenstellung (in der Zeichnung
nach unten) zu rücken, während es gleichzeitig möglich ist, das Gestänge
61
mit dem zugeordneten Ventilglied 39a in die entgegengesetzte Richtung zu
bewegen, ohne daß hierbei notwendigerweise das Ventilglied 32 in gleiche
Richtung, d. h. in die geschlossene Stellung mitgenommen würde. Das Schließen
des Ventilgliedes 32 wird lediglich durch den von der Feder 49 ausgeübten
Druck bewirkt, und zwar so weit, wie es der in der Zuströmöffnung 30a herrschende
und von der Pumpe herrührende Druck erlaubt.
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Das Gestänge 61, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
beide Ventilgheder miteinander verbindet, ist in seinem mittleren Längenbereich
mit dem Ende des Ventilgliedes 63 eines Kontrollventils 65 befestigt.
Das gegenüberliegende Ende des Ventilgliedes 63 weist einen Kolben 64 auf,
welcher in einem dem Kontrollventil 65 zugeordneten Zylinder verschieblich
geführt ist. Im Bereich der äußeren Stimfläche des Kolbens 64 ist eine öleinlaßöffnung
66 vorhanden, wobei der ölzufluß zu dieser öffnung durch ein an sich bekanntes,
von Hand oder automatisch betätigtes Steuerventil, welches nicht den Gegenstand
der Erfindung bildet, derart reguliert wird, daß, wenn das Öl unter Druck
in die Öffnung 66
eintritt, der Kolben 64 in die in der Zeichnung dargestellte
Aufwärtsrichtung gegen den von der Rückstellfeder 67 ausgeübten Druck bewegt
wird, um auf diese Weise das Füllungsventil 39 zu öffnen und gleichzeitig
das Schließen des Entleerungsventils 30
unter dem Druck der Feder 49 zu ermöglichen.
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Wenn keine Kraftübertragung durch den Drehmomenten-Wandler erfolgt,
befindet sich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Füllungsventil
39 (wie in F i g. 1 dargestellt) in vollständig geschlossener Stellung,
wobei die vollständige Entleerung des Wandlers sowohl durch das in der Hauptanmeldung
beschriebene Ventil 53 als auch durch das vollständig geöffnete Entleerungsventil
30
erreicht wird. Diese in Fig. 1 dargestellte Lage der Teile, in welcher
das Füllungsventil 39 vollkommen geschlossen und das Enleerungsventil 40
vollkommen geöffnet ist, entspricht dem Zustand vor Aufnahme einer Kraftübertragung.
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Wenn eine Kraftübertragung erfolgen soll, wird über das Steuerventil
durch die Öffnung 66 Öl auf die Außenfläche des Kolbens 49 gegeben, so daß.der
Ventilkolben 39 a des Füllungsventils 39 in eine teilweise geöffnete
Stellung gerückt wird, wie sie z. B. in F i g. 2 veranschaulicht ist und
in welcher die Zuflußöffnung 39 e teilweise geöffnet ist. Hierdurch wird
der Zufluß der Arbeitsflüssigkeit (beispielsweise Öl)
von der Pumpe 14 mit
einem reduzierten Druck durch die Ausströmöffnung 39f in die Zuströmöffnung
30 a des Entleerungsventils 30 ermöglicht, welches zwischenzeitlich
unter dem Druck der Feder 49 in die in F i g. 2 dargestellte, teilweise geschlossene
Stellung bewegt worden ist.
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Hierdurch wird ein gewisser Druck auf die Stirnfläche 47 des Kolbens
32 a gegen den Schließdruck der Feder 49 ausgeübt, welcher das Ventilglied
32-,
des Entleerungsventils 30 in der in F i g. 2 dargestellten,
teilweise geöffneten Stellung hält, in welcher die Eintrittsöffnung 29 lediglich
teilweise, jedoch nicht vollständig durch den Kolben 32 b abgedeckt wird.
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Dadurch, daß nur eine im voraus bestimmte Menge der Flüssigkeit unter
Druck auf die äußere Stirnfläche des Kolbens 64 gegeben wird und auf diese Weise
ein teilweises Öffnen des Füllungsventils 39 erfolgt, wird das Entleerungsventil
30 - unter der Voraussetzung, daß die Zustromöffnung 39 e nur teilweise
geöffnet ist - ebenfalls in einer nur teilweise geöffneten Stellung gehalten
und hierdurch das teilweise Entleeren des Wandlers von der Flüssigkeit bewirkt.
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Unter diesen Umständen wird erreicht, daß nur eine beschränkte Menge
an Arbeitsflüssigkeit von der Pumpe 14 dem hydraulischen Kreislauf des Drehmomenten-Wandlers
zugeführt wird, und zwar gleichzeitig in übereinstimmung mit der teilweisen Entleerung
des Drehmomenten-Wandlers durch das Entleerungsventil 30. Hierdurch erfolgt
eine sehr geringe Kraftübertragung auf die beiden Turbinenräder llb und
12b, wie sie insbesondere zum Manövrieren der Lokomotive beim bzw. während
des Ankuppelns an den Zug oder beispielsweise beim Rangieren notwendig ist.
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Dadurch, daß zwischen dem Ventilglied 32 des Entleerungsventils
30 und dem Ventilglied 39 a des Füllungsventils 39 eine
lose Kupplung besteht sowie daß durch den Gegendruck der Feder 49 und den über die
Zuströmöffnung 30 a ausgeübten öffnungsdruck eine teilweise schließende Bewegung
des Ventilgliedes 32 bewirkt wird, ist sichergestellt, daß das Ventilglied
32 sich einerseits nicht in eine vollständig geschlossene Stellung bewegt,
wenn das Füllungsventil 39 bereits offen ist, und andererseits die gewünschte
teilweise Entleerung des Drehmomenten-Wandlers durch den Kühler 34 unabhängig von
einer bestimmten, teilweise offenen Stellung, in welche das Ventilglied 39a durch
den Kolben 64 gerückt wird, erfolgt.
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Wenn das Ventilglied 39 a über die in der F i g. 2 dargestellte
Stellung in die vollständige Offenstellung gerückt ist, wodurch über die Zuströmöffnung
30a der Höchstdruck auf die Kolbenstirnfläche 47 des Entleerungsventils
30 ausgeübt wird, verhindert dieser Druck, daß das Ventilglied
32 sich in die vollständig geschlossene Stellung bewegt und gewährleistet
ferner, daß - obwohl das Füllungsventil 39 vollständig geöffnet ist
- immer noch eine gewisse ölzirkulation über den Kühler 34 erfolgt, welche
erwünscht ist, um eine überhitzung des öls zu verhindern.
Durch
die überführung des Ventilgliedes 39 a in die vollständig offene Stellung
über die in F i g. 2 dargestellte Lage hinaus kann sich das Ventilglied
32 von der in Fig. 2 dargestellten, teilweise geschlossenen Stellung etwas
in Richtung der Offenstellung bewegen, wobei die genaue Bewegung des Ventils von
dem Gegendruck der Feder 49 abhängt, deren Rückstellkraft so gewählt ist, daß die
gewünschte teilweise öffnung des Entleerungsventils 30 unter Berücksichtigung
des von der Pumpe 14 über die Zuströmöffnung 30a ausgeübten Druckes gewährleistet
wird.