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Einrichtung zur Herabsetzung des Drehmoments in Strömungswandlern,
insbesondere solchen für Motorfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zur Herabsetzung des Drehmoments in Strömungswandlern, insbesondere solchen für
Motorfahrzeuge, mit im Wandlerabfluß angeordnetem, den Wandlervordruck beeinflussendem
Steuerventil, mittels in bekannter Weise fernbetätigbarem einfachem Ventil mit einem
Einlaß und zwei Auslässen zur wahlweisen Steuerung der von der Füllpumpe geförderten
Arbeitsflüssigkeit.
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Es ist bekannt, daß die Drehmomentübertragung eines Wandlers durch
Veränderung des Fülldruckes wesentlich zu beeinflussen ist. Eine Kraftflußunterbrechung,
z. B. während eines Schaltvorganges, erfolgt bei bekannten Drehmomentwandlern auch
durch vollständige Entleerung des Wandlers. Dies hat jedoch den Nachteil, daß nicht
nur die Entleerung, sondern ebenso die Wiederfüllung des Wandlers Zeit sowie die
Verwendung einer verhältnismäßig starken Speisepumpe erfordert.
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Es ist auch bekannt, den Wandler dadurch auszuschalten, daß seine
Pumpe vom Antrieb mittels einer schaltbaren Kupplung abgekuppelt und im Antrieb
ein Freilauf vorgesehen wird. Durch die Schaltkupplung und durch den Freilauf ist
ein beträchtlicher Mehraufwand bedingt, der häufig allein schon aus räumlichen Gründen
nicht vertretbar ist. Insbesondere bei der Übertragung großer Leistungen, beispielsweise
beim Antrieb schwerer Motorfahrzeuge, bringen derartige Schaltkupplungen und Freiläufe
beträchtliche konstruktive und betriebsmäßige Schwierigkeiten mit sich.
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Ferner ist es bei hydrodynamischen Verbundgetrieben, die aus einem
mechanischen Schaltgetriebe und einem diesem dauernd vorgeschalteten hydrodynamischen
Drehmomentwandler bestehen, bekannt, zur Kraftflußunterbrechung und zur Drehzahlangleichung
beim Schalten des mechanischen Getriebeteiles das Turbinenrad des Wandlers auszurücken.
In manchen Fällen erhält die den Turbinenschaufelkranz tragende Radscheibe auch
zusätzlich einen Rückwärtsschaufelkranz, der beim Ausrücken des Vorwärtsturbinenschaufelkranzes
in den Arbeitskreislauf eingerückt wird. Da sich bei solchen Ausrückwandlern infolge
unsymmetrischer Strömungen und ungleicher Spaltwirkungen verschiedene statische
Drücke auf den beiden Seiten des verschiebbaren Laufrades einstellen, sind zur Verschiebung
des Turbinenrades erhebliche Kräfte erforderlich. Von der Erkenntnis ausgehend,
daß die Strömung in der Vorwärts- und vor allem in der Rückwärtsturbinenbeschaufelung
stark vom Wandlervordruck abhängig ist, hat man daher schon versucht, beim Schalten
des dem Wandler nachgeordneten Zahnräderwechselgetriebes selbsttätig den Wandlervordruck
zu vermindern. Die eigentliche Ausschaltung des Wandlers erfolgt aber vorwiegend
durch Ausrücken des Turbinenrades, wozu ein erheblicher baulicher Aufwand und auch
eine längere Schaltzeit bedingt sind.
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Eine Verringerung der Schaltzeit ist auch dadurch nicht herbeiführbar,
daß der Wandlerzufluß, wie bereits versucht worden ist, gesperrt und die von der
Pumpe geförderte Arbeitsflüssigkeit mittels eines Dreiwegehahnes in den Sumpf zurückgefördert
wird, wobei der Querschnitt einer im Wandlerauslauf angeordneten Drossel nicht erweiter-,
sondern verschließbar ist, um einer Entleerung des Wandlergehäuses entgegenzuwirken.
Mittels der bekannten Anordnung eines Dreiwegehahnes im Wandlerzufluß und einer
versperrbaren Drosselstelle im Wandlerauslauf ist ein die Verringerung des Restdrehmoments
bewirkender Unterdruck im Wandler nicht herbeiführbar.
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Nach einem älteren Vorschlag ist bei einer an sich bekannten luftdichten
Ausbildung des Wandlergehäuses ein Wandlerunterdruck dadurch bewirk-bar, daß im
Wandlerauslauf ein Entleerungsventil zur möglichst drosselungslosen Freigabe des
Abflusses
aus dem Wandler bei Vergrößerung des Ablaufquerschnitts
angeordnet ist. Das Entleerungsventil wird nach dem älteren Vorschlag von Hand betätigt,
wobei gegen die Kraft einer Feder ein Steuerschieber anhebbar ist, dessen oberer
Teil in dem in der Ventilkammer vorgesehenen Ventilsitz aufliegt. Der Abbau des
Wandlervordruckes ist jedoch auch nach diesem älteren Vorschlag noch nicht ausreichend
schnell vollziehbar.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Leistungsübertragung
eines Wandlers bei niedriger Motordrehzahl zur Erleichterung der Gangschaltung in
kürzester Zeit auf ein Mindestmaß zu verringern und die Herstellung der vollen Leistungsübertragung
in ebenso kurzer Zeit mit einfachsten Mitteln zu bewerkstelligen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem Drosselventil
ein durch umsteuerbare Arbeitsflüssigkeit wie bereits vorgeschlagen gegen die Kraft
einer Feder anhebbarer Steuerschieber angeordnet ist, dessen schaftartiges Unterteil
in dem in der unteren Ventilkammer im Wandlerabfluß befindlichen Drosselventilsitz
aufliegt und einen zum Sumpf dauernd offenen Kanal aufweist, dessen dem Sumpf abgewandtes
Ende bei nicht angehobenem Steuerschieber durch eine den unteren Ventilzylinderraum
von dem oberen Ventilzylinderraum trennenden Zwischenwand überdeckt ist, wodurch
bei angehobenem Steuerschieber, durch Auslösen eines Ejektoreffektes im Wandlerabfluß,
Arbeitsflüssigkeit in den Sumpf abströmt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das im Ventilzylinderraum
verschiebliche Oberteil des Steuerschiebers mit einer den oberen mit dem unteren
Ventilzylinderraum verbindenden Drosselbohrung versehen und im Steuerventilgehäuse
ein den Sumpf mit dem oberen Ventilzylinderraum verbindender Kanal angeordnet. Der
in der Zuführleitung zwischen Füllpumpe und dem Wandler nachgeordneten Drosselventil
bestehende Steuerdruck ist auch zur Betätigung einer Wandlerbremse heranziehbar.
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Durch die vorgesehene Maßnahme ist der Wandlervordruck in kürzester
Frist abbaubar, so daß dem Wandler nachgeordnete Zahnräderwechselgetriebe sauber
schaltbar sind, und in der Kraftübertragung kann die bisher übliche Trennkupplung
vor oder hinter dem Wandler in Wegfall kommen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Wahl des den wirklichen Verhältnissen nicht entsprechenden Größenverhältnisses
der Schaltorgane gegenüber dem Wandler wurde im Interesse eines besseren Verständnisses
getroffen.
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Von dem nicht näher bezeichneten Strömungswandler wird die mit
1 bezeichnete Füllpumpe angetrieben und über eine Ansaugleitung das Öl durch
die Leitung 2 über ein hand- bzw. elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch
fernbetätigtes Steuerventil 3 durch die Leitung 4 dem Strömungswandler zugeführt,
aus dem sie durch die Leitung 6 über das Steuerventil 7 und Abflußleitung
8 in den Ölsumpf des Wandlers zurückfließt. Der Fülldruck im Wandler wird
durch die Stellung eines im Wandlerabfluß angeordneten, unter Federdruck im Steuerventil
7 befindlichen Steuerschiebers als Drossel bestimmt. Diese Drossel kann feststehend
sein, es ist auch denkbar, die Drosselwirkung stufenweise oder stufenlos zu variieren.
Das Steuerventil 3 weist zwei Arbeitsstellungen auf. Im dargestellten Zustand ist
der freie Durchfluß des Öles zum Wandler gegeben. Im Steuerventi17 steht der den
Wandlerabfluß bei voller Leistungsübertragung drosselnde Steuerschieber 9 unter
dem Druck der Feder 10. Der Schaft des Steuerschiebers 9 ist in Richtung Ölsumpf
mit einer in Längsrichtung bis zu einer Querbohrung 14 reichenden Bohrung 15 versehen,
die bei voller Leistungsübertragung des Wandlers durch das Schiebergehäuse
11 des Steuerventils 7 verschlossen ist. Bei freiem Durchlauf des Öles durch
das Steuerventil 3 von Leitung 2 nach Leitung 4 ist das Oberteil des Steuerschiebers
9 über Raum 12 nicht beaufschlagt. Wird der im Steuerventil 3 angeordnete Schieber
derart bewegt, daß die Leitung 4 zum Wandler verschlossen ist, wird die zum
Steuerventil 7 führende Leitung 5 freigegeben, und das von der Zahnradfüllpumpe
1 geförderte Öl dringt in den Raum 12 des Steuerventils 7 und hebt den Steuerschieber
9 gegen den Druck der Feder 10 bis zum Anschlag 13 an. Dadurch wird die Querbohrung
14 frei, und das von der Zahnradfüllpumpe 1
geförderte Öl strömt durch
die Bohrung 14,15 unter Auslösung eines Ejektoreffektes und damit Bewirkung
eines Unterdruckes im Wandler in den Ölsumpf.
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Damit sich durch Lecköl ein die Leistungsübertragung unkontrollierbar
beeinflussender Druck im Raum 12 nicht aufbauen kann, ist im Steuerschieberoberteil
9 eine Drosselbohrung 16 und im Gehäuse des Steuerventils 7 ein den Raum 12 mit
dem Ölsumpf 19 verbindender Kanal 17 angeordnet.
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Der in der Leitung 5 bei Sperrung der Leitung 4 herrschende Druck
kann durch eine von dieser abzweigenden Leitung 18 zur Betätigung einer Wandlerbremse
herangezogen werden.