DE1131062B

DE1131062B - Hydrodynamic torque converter

Info

Publication number: DE1131062B
Application number: DEK38448A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Finsterwalder
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1959-08-13
Filing date: 1959-08-13
Publication date: 1962-06-07

Description

Hydrodynamischer Drehmomentwandier Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, der mit einer Speisepumpe und einer den Abfluß aus dem Wandler zwecks Erzeugung eines Wandlervordruckes begrenzenden Drosselstelle versehen ist.Hydrodynamic Torque Converter The invention relates to a hydrodynamic torque converter that works with a feed pump and a Discharge from the converter for the purpose of generating a throttle point which limits the converter admission pressure is provided.

Wenn in einem hydraulischen Getriebe der Wandler mit einer mechanischen Kupplung für den direkten Gang überbrückt wird, so muß der Wandler mit möglichst einfachen Mitteln derart beeinflußt werden, daß er bei eingeschalteter Kupplung keine Leistung verbraucht. Auch muß bei hydromechanischen Verbundgetrieben, bei denen dem Drehmomentwandler ein mechanisches Untersetzungsschaltgetriebe oder ein Umkehrgetriebe nachgeschaltet ist, der Wandler zwecks Kraftflußunterbrechung während des Schaltvorganges ausgeschaltet werden: Beides erfolgt bei bekannten Drehmomentwandlem durch vollständige Entleerung des Wandlers. Dies hat jedoch den Nachteil, daß nicht nur die Entleerung, sondern insbesondere die Wiederfüllung des Wandlers Zeit sowie die Verwendung einer verhältnismäßig großen Speisepumpe erfordert.If in a hydraulic transmission the converter with a mechanical Clutch for direct gear is bypassed, the converter must with as possible simple means can be influenced in such a way that it occurs when the clutch is switched on no power consumed. Also with hydromechanical compound transmissions, at which the torque converter a mechanical reduction gearbox or a Reverse gear is connected downstream, the converter for the purpose of power flow interruption during of the switching process are switched off: Both are done with known torque converters by completely emptying the converter. However, this has the disadvantage that not only the emptying but especially the refilling of the transducer time as well requires the use of a relatively large feed pump.

Es ist auch bekannt, den Wandler dadurch auszuschalten, daß seine Pumpe vom Antrieb mittels einer schaltbaren Kupplung abgekuppelt und im Abtrieb 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 größerer Leistungen, beispielsweise beim Antrieb schwerer Lokomotiven, bringen derartige Schaltkupplungen und Freiläufe beträchtliche konstruktive und betriebsmäßige Schwierigkeiten mit sich.It is also known to turn off the converter by having its Pump decoupled from the drive by means of a switchable coupling and in the output a freewheel is provided. By the clutch and by the freewheel is a considerable amount of additional work is required, which is often due to spatial reasons alone is not justifiable. Especially when transmitting larger services, for example when driving heavy locomotives, such clutches and freewheels bring them considerable constructive and operational difficulties with it.

Ein weiterer Weg zur Unterbrechung des Kraftflusses durch den Wandler ist das Lösen des Leitapparates mittels einer Bremse, die bei eingeschaltetem Wandler den Leitapparat festhält. Hierbei kann der Kreislauf gefüllt bleiben. Diese Maßnahme ist aber nur bei dem sogenannten Trilokgetriebe durchführbar, nicht aber beispielsweise bei Wandlern mit einem zweiteiligen Leitapparat, bei dem die beiden Teilleitapparate über Zahnradvorgelege miteinander gekuppelt sind und mittels eines Freilaufs derart gelagert sind, daß sich der Leitapparat bei Unterschreitung eines bestimmten Schlupfes löst und der Wandler mit höherem Wirkungsgrad als reine Kupplung weiterarbeitet. Bei einem solchen Wandler ist es, im Gegensatz zum Trilokgetriebe, nicht möglich, daß .die Pumpe, der Leitapparat und die Turbine zusammen mit der Flüssigkeitsfüllung des Wandlers ohne nennenswerten Durchsatz gemeinsam rotieren. Ferner ist es bei hydromechanischen Verbundgetrieben, die aus einem mechanischen Schaltgetriebe und einem diesen 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 Verschiebekräfte erforderlich. Von der Erkenntnis ausgehend, daß die Strömung in der Vorwärts- und vor allem in der Rückwärtsturbinenbeschaufelung stark vom Wandlervordruck abhängig ist, wurde daher schon vorgeschlagen, beim Schalten des dem Wandler nachgeordneten Zahnradwechselgetriebes selbsttätig den Wandlervordruck zu vermindern. Die eigentliche Ausschaltung des Wandlers erfolgt aber nach wie vor durch Ausrücken des Turbinenrads, wozu ein erheblicher baulicher Aufwand und auch eine nicht gerade geringe Schaltzeit bedingt sind.Another way to interrupt the power flow through the converter is the release of the guide apparatus by means of a brake that is activated when the converter is switched on holds the diffuser in place. The circuit can remain filled here. This measure but can only be carried out with the so-called Trilok transmission, but not for example in the case of converters with a two-part diffuser, in which the two partial diffusers are coupled to each other via gear transmission and by means of a freewheel in such a way are stored that the diffuser when falling below a certain slip releases and the converter continues to work with a higher degree of efficiency than a pure clutch. With such a converter, in contrast to the Trilok transmission, it is not possible that .the pump, the distributor and the turbine together with the liquid filling of the converter rotate together without significant throughput. It is also at hydromechanical compound transmissions consisting of a mechanical manual transmission and consist of a hydrodynamic torque converter permanently connected upstream of this, known to interrupt the power flow and to adjust the speed when switching the mechanical transmission part to disengage the turbine wheel of the converter. In some In cases, the wheel disk carrying the turbine blade ring is also given an additional feature a reverse vane shroud that occurs upon disengagement of the forward turbine vane shroud is included in the working cycle. Since with such release converters as a result asymmetrical flows and unequal gap effects different static Pressures on both sides of the sliding impeller are used to adjust the adjustment the turbine wheel requires considerable displacement forces. Starting from the knowledge that the flow in the forward and especially in the backward turbine blading is strongly dependent on the converter admission pressure, has therefore already been proposed when switching of the gear change transmission downstream of the converter automatically increases the converter pressure to diminish. The actual deactivation of the converter still takes place by disengaging the turbine wheel, for which a considerable structural effort and also a not exactly short switching time are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Wandlern mit zweiteiligem Leitapparat ohne Entleerung des Wandlers ein einfaches und schnelles Ausschalten desselben zu ermöglichen.The invention is based on the object, even with converters with two-part Distributor can be switched off quickly and easily without emptying the converter to enable the same.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch an sich bekannte luftdichte Ausbildung des Wandlergehäuses und durch die Verwendung eines Entlastungsventils zur möglichst drosselungslosen Freigabe des Abflusses aus dem Wandler unter Abbau des Vordruckes ohne Entleerung des Wandlers. Die luftdichte Ausbildung des Wandlergehäuses wird als an sich bekannt bezeichnet, weil man die Gehäuse hydrostatischer Flüssigkeitsgetriebe bereits luftdicht ausgebildet und unter Unterdruck gesetzt hat, um die Reibungsverluste zwischen den umrufenden Getriebeteilen und der im Gehäuse enthaltenen Luft möglichst klein zu halten. Die Gehäuse von hydrodynamischen Wandlern sind dagegen im allgemeinen nur flüssigkeitsdicht, nicht aber luftdicht ausgebildet.According to the invention, this is achieved by airtightness which is known per se Formation of the converter housing and through the use of a relief valve for releasing the outflow from the converter with as little throttling as possible and reducing it of the form without Emptying the converter. The airtight training of the converter housing is known per se because the housing is more hydrostatic Fluid transmission already designed airtight and placed under negative pressure has to reduce the frictional losses between the revolving gear parts and those in the housing to keep contained air as small as possible. The housings of hydrodynamic converters are, however, generally only liquid-tight, but not airtight.

Bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler ist es also zur Ausschaltung wie auch zur Einschaltung desselben lediglich erforderlich, ein Ventil zu verstellen. Infolgedessen erfolgt sowohl die Ausschaltung wie auch die Einschaltung des Wandlers schneller als bei bisher bekannten Wandlern.In the case of the hydrodynamic torque converter according to the invention, it is therefore only required for switching off and switching on the same, to adjust a valve. As a result, the deactivation takes place as well the switching on of the converter faster than with previously known converters.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß es zur Ausschaltung eines Wandlers keinesfalls erforderlich ist, den gesamten Kreislauf zu entleeren; vielmehr genügt es, den Wandlervordruck möglichst weitgehend abzubauen. Durch diese Maßnahme wird der Strömungsverlust bei durchgekuppeltem Wandler sowie das bei Leerlauf übertragene Drehmoment klein; der mittels eines Freilaufs lösbare Leitapparat dreht sich bei durchgekuppeltem Wandler nur mit mäßiger Drehzahl, was für die Lagerabnutzung wichtig ist. Durch die gleiche Maßnahme geht das Anfahrdrehmoment, das auch bei verminderter Antriebsdrehzahl normalerweise noch so groß ist, daß das Schalten eines dem Wandler nachgeschalteten mechanischen Schaltgetriebes stark erschwert wird, auf einen Bruchteil des sonst auftretenden Moments zurück.It has been shown that it is necessary to turn off a converter it is never necessary to empty the entire circuit; rather it is sufficient it to reduce the converter admission pressure as much as possible. This measure will the flow loss when the converter is coupled and that transmitted when idling Torque small; the diffuser, which can be released by means of a freewheel, rotates coupled converter only at a moderate speed, which is important for bearing wear is. The starting torque goes through the same measure, even when the Drive speed is normally still so high that switching one of the converter downstream mechanical gearbox is made much more difficult to a fraction of the otherwise occurring moment.

Diese Erscheinung läßt sich dadurch erklären, daß bei Unterschreitung eines bestimmten, von der Wandlerbauart abhängigen Vordruckes die Strömung am Eintritt der Pumpe ganz oder teilweise abreißt und der Durchsatz und damit die Leistungsübertragung stark herabgesetzt werden.This phenomenon can be explained by the fact that if the value falls below a certain pre-pressure, which depends on the type of converter, controls the flow at the inlet the pump completely or partially breaks off and the throughput and thus the power transmission can be greatly reduced.

Zur Vereinfachung des hydraulischen Systems ist es gemäß der Erfindung zweckmäßig, den Ventilkörper des Entlastungsventils selbst mit einem dauernd offenen Durchflußkanal zu versehen, die als Drosselstelle für den Ab$uß aus dem Wandler im eingeschalteten Zustand dient.To simplify the hydraulic system it is according to the invention expedient, the valve body of the relief valve itself with a permanently open To provide a flow channel that acts as a throttle point for the outflow from the converter when switched on.

Da je nach Dimensionierung der hydraulischen Leitungen sowie des Entlastungsventils im Abfluß aus dem Wandler auch bei Öffnen des Entlastungsventils unter Umständen noch ein verhältnismäßig großer Strömungswiderstand herrscht, der einen möglichst vollständigen Abbau -des Wandlervordruckes unmöglich macht, kann der Abbau des Vordruckes erfindungsgemäß im Bedarfsfall dadurch verstärkt werden, daß gleichzeitig mit dem Öffnen des Entlastungsventils die von der Speisepumpe zum Wandler führende Speiseleitung mit einer drucklosen Rückflußleitung verbunden wird, wobei aber der Wandler gefüllt bleibt. Beispielsweise kann der Ventilkörper des Entlastungsventils mit dem die Verbindung zwischen der Speiseleitung und der Rückflußleitung steuernden Ventilkörper zu gemeinsamer Bewegung verbunden bzw. mit ihm einteilig ausgebildet werden. Bei Öffnen des letztgenannten Ventils läuft ein Teil der von der Speisepumpe geförderten Flüssigkeit unter Umgehung des Wandlers unmittelbar im Kurz- i schluß zum Ölsumpf zurück, so daß auch von der Speiseseite her der im Wandler sich einstellende Vordruck herabgesetzt wird. Bei hydrodynamischen Wandlern werden häufig in oder am Wandler, beispielsweise in einem Zahnradvorgelege, vorhandene Lager, die einer Schmierung bedürfen, über vom Wandlerinnenraum nach außen führende Schmierleitungen mit Schmiermittel versehen. Auch ist es vielfach üblich, an der tiefsten Stelle des Wandlergehäuses nach außen führende, dauernd offene Reinigungskanäle vorzusehen, durch die im Wandlergehäuse sich sammelnder Schmutz, Späne od. dgl. nach außen in den Ölsumpf abgeleitet werden. Um die zur Verwirklichung der Erfindung erforderliche Luftdichtigkeit des Wandlergehäuses zu erreichen, ist es zweckmäßig, in derartige Schmierleitungen und Reinigungskanäle nach außen öffnende Rückschlagventile einzubauen, durch die die Schmierung und Abfuhr von Verunreinigungen nicht behindert werden, ein Eintreten von Luft bei Auftreten eines Unterdruckes im Wandlergehäuse jedoch vermieden wird.Because depending on the dimensioning of the hydraulic lines and the relief valve in the outflow from the converter even when the relief valve is opened there is still a relatively large flow resistance, which is one as possible Complete reduction of the converter admission pressure makes it impossible to reduce the admission pressure be reinforced according to the invention, if necessary, that at the same time with the Open the relief valve, the feed line leading from the feed pump to the converter is connected to an unpressurized return line, but the transducer is filled remain. For example, the valve body of the relief valve with the Connection between the feed line and the return line controlling valve body connected to common movement or formed in one piece with it. at When the last-mentioned valve opens, part of the amount supplied by the feed pump runs Liquid, bypassing the converter, is immediately short-circuited to the oil sump back, so that the pre-pressure established in the converter from the feed side as well is reduced. In hydrodynamic converters, often in or on the converter, For example, in a gear reduction, existing bearings that require lubrication require lubricant via the lubrication lines leading from the inside of the converter to the outside Mistake. It is also common in many cases to be at the lowest point of the converter housing Provide permanently open cleaning channels leading to the outside through the ones in the converter housing dirt, chips or the like that collects are discharged to the outside into the oil sump. To achieve the airtightness of the converter housing required to implement the invention To achieve, it is useful in such lubrication lines and cleaning channels to install outward-opening check valves through which the lubrication and discharge are not hindered by impurities, an entry of air if occurring however, a negative pressure in the converter housing is avoided.

Um die Bedienung des Wandlers möglichst weitgehend zu automatisieren, ist es zweckmäßig, in weiterer Ausbildung der Erfindung das Entlastungsventil und gegebenenfalls das die Verbindung zwischen der Speiseleitung und der Rückflußleitung steuernde Ventil bei Einschalten der den Wandler überbrückenden Kupplung und/oder bei Einstellung des den Wandler antreibenden Motors auf Leerlauf selbsttätig zu öffnen. Die Umschaltung dieser Ventile kann auf beliebige Weise, beispielsweise mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch erfolgen: In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und durch das zum Abbau des Wandlervordruckes vorgesehene Ventil, das gegenübendem Wandler stark vergrößert gezeigt ist.In order to automate the operation of the converter as much as possible, it is useful in a further embodiment of the invention, the relief valve and possibly the connection between the feed line and the reflux line controlling valve when switching on the clutch bridging the converter and / or automatically closes when the motor driving the converter is set to idle to open. The switching of these valves can be done in any way, for example be done mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically: in the drawing an embodiment of the invention is shown. The drawing shows one Section through a hydrodynamic torque converter and through the Converter pre-pressure provided valve, which greatly increases the opposite converter is shown.

In dem feststehenden Gehäuse 1 des Wandlers sind die Pumpe 2, die Turbine 3, der Hauptleitapparat 4 und ein mit diesem über ein Zahnradvorgelege 5, 6 verbundener Steuerleitapparat 7 angeordnet. Das Zahnradvorgelege 5, 6 ist im Wandlergehäuse gelagert. Der Steuerleitapparat 7 liegt in Strömungsrichtung hinter dem Hauptleitapparat 4 und wird von dem Hauptleitapparat mit erhöhter Drehzahl angetrieben: Der Hauptleitapparat 4 ist im Wandlergehäuse 1 mittels eines Freilaufes 8 gelagert, daß bei Unterschreitung eines bestimmten Schlupfes der Leitapparat sich löst und der Wandler im Anschluß daran als reine Kupplung arbeitet. Der Steuerleitapparat 7 verhindert dabei eine zu hohe Drehzahl des Hauptleitapparats.In the stationary housing 1 of the converter, the pump 2, the Turbine 3, the main nozzle 4 and one with this via a gear train 5, 6 connected control diffuser 7 is arranged. The gear reduction 5, 6 is in the converter housing stored. The control diffuser 7 is located behind the main diffuser in the direction of flow 4 and is driven by the main nozzle with increased speed: The main nozzle 4 is stored in the converter housing 1 by means of a freewheel 8 that if the value falls below a certain slip, the diffuser is released and the converter in the connection works on it as a pure clutch. The control diffuser 7 prevents one too high speed of the main nozzle.

Die Pumpe 2 wird von der Eingangswelle 9 über Zahnradvorgelege 10, 11 und die Welle 12 angetrieben. Der Abtrieb von der Turbine 3 erfolgt über ein Zahnradvorgelege 13, 14 zur Ausgangswelle 15. Das den gesamten Wandler und die Vorgelege umschließende und den Ölsumpf aufnehmende Gehäuse ist mit 16 bezeichnet. Durch Aufschieben der Schaltmuffe 17 auf das Zahnrad 11 können die Pumpe 2 und die Turbine 3 unmittelbar mechanisch miteinander gekuppelt werden, um den direkten Gang einzuschalten. Die Bewegung der Schaltmuffe 17 erfolgt mittels einer Schaltgabel 18. The pump 2 is driven by the input shaft 9 via gear train 10, 11 and the shaft 12. The output from the turbine 3 takes place via a gear train 13, 14 to the output shaft 15. By sliding the shift sleeve 17 onto the gear wheel 11, the pump 2 and the turbine 3 can be mechanically coupled directly to one another in order to engage the direct gear. The shift sleeve 17 is moved by means of a shift fork 18.

Zur Kühlung des im Wandler enthaltenen Öls und zur Ausbildung eines Wandlervordruckes im Gehäuse 1 wird der Wandler von einer von der Welle 12 über Zahnräder 19, 20 angetriebenen Speisepumpe aus über die Speiseleitung 22, in die ein Kühler 23 eingeschaltet ist, mit Öl gespeist. Der Abfluß aus dem Wandler erfolgt über eine Leitung 24, in die ein Zweifachventil25 eingeschaltet ist. Der Ventilkörper ist mit 26 bezeichnet. Er ist mittels eines lediglich beispielsweise dargestellten Handknopfes 27 gegen die Kraft einer Feder 28 nach unten verschiebbar, wobei sich der Ventilkegel 29' von seinem Sitz abhebt und einen praktisch ungedrosselten Durchfluß von der Leitung 24 durch den Innenraum 29 des Ventilkörpers 26 und die drucklose, zum Ölsumpf führende Rückflußleitung 30 freigibt. Im Ventilkegel 29' ist ein auch bei geschlossenem Ventil offener Kanal 31 vorgesehen, der als Drosselstelle den Abfluß aus dem eingeschalteten Wandler begrenzt und die Ausbildung eines Wandlervordruckes bewirkt. Selbstverständlich muß die Feder 28 des Ventilkegels 29' so bemessen sein, d'aß das Ventil durch den gewünschten Wandlervordruck nicht aufgedrückt werden kann.To cool the oil contained in the converter and to create a converter admission pressure in the housing 1, the converter is fed with oil from a feed pump driven by the shaft 12 via gears 19, 20 via the feed line 22 in which a cooler 23 is switched on. The outflow from the converter takes place via a line 24 into which a double valve 25 is connected. The valve body is designated by 26. It can be displaced downward against the force of a spring 28 against the force of a spring 28 by means of a hand knob 27 shown only as an example, the valve cone 29 'being lifted from its seat and a practically unthrottled flow from the line 24 through the interior 29 of the valve body 26 and the pressureless, for Oil sump leading return line 30 releases. In the valve cone 29 'there is provided a channel 31 which is open even when the valve is closed and which, as a throttle point, limits the outflow from the converter that is switched on and causes a converter admission pressure to develop. Of course, the spring 28 of the valve cone 29 'must be dimensioned so that the valve cannot be pushed open by the desired converter admission pressure.

Der Abbau des Wandlervordruckes bei Öffnen des Entlastungsventils 26, 29' wird begünstigt und beschleunigt, indem bei Öffnen dieses Ventils eine an die Speiseleitung 22 angeschlossene Zweigleitung 32 über die Steuernut 33 ebenfalls mit dem Innenraum 29 des Ventilkörpers 26 und damit mit der drucklosen Rückflußleitung 30 verbunden wird. Dadurch fließt ein Teil des von der Speisepumpe 21 geförderten Öls unter Umgehung des Wandlers unmittelbar in den Ölsumpf zurück, aus dem die Speisepumpe 21 über eine Leitung 34 ansaugt.The reduction of the converter admission pressure when the relief valve is opened 26, 29 'is promoted and accelerated by an on when this valve is opened the feed line 22 connected branch line 32 via the control groove 33 also with the interior 29 of the valve body 26 and thus with the unpressurized return line 30 is connected. As a result, part of the amount conveyed by the feed pump 21 flows Oil returns directly to the oil sump, bypassing the converter, from which the feed pump 21 sucks in via a line 34.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Hydrodynamic torque converter with two-part Distributor, a feed pump and a discharge from the converter for the purpose of generation of a converter admission pressure limiting throttle point, characterized by per se known airtight design of the converter housing (1) and a relief valve (26, 29 ') for releasing the outflow from the converter with as little throttling as possible while reducing the pre-pressure without emptying the converter.

2. Torque converter after Claim 1, characterized in that the valve body (26, 29 ') of the relief valve with a continuously open flow channel (31) as a throttle point for the drain the converter is provided.

3. Torque converter according to claim 1 or 2, characterized in that that simultaneously with the opening of the relief valve (26, 29 ') from the feed pump (21) to the transducer leading feed line (22) with an unpressurized return line (30) is connected.

4. Torque converter according to claim 3, characterized in that that the valve body (26) of the relief valve with which the connection between the feed line (22) and the return line (30) controlling valve body to common Movement is connected or formed in one piece with it.

5. Torque converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the transducer interior Outwardly leading lubrication lines, cleaning channels and outwardly opening check valves are built in.

6. Torque converter according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the relief valve (26, 29 ') and possibly the connection between the feed line (22) and the return line (30) controlling valve when switched on the clutch (17) bridging the converter and / or when setting the converter driving motor is automatically opened to idle. Considered Publications: German Patent Nos. 495 495, 874 545; German interpretation document No.1031600.