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WO2018086822A1 - Hydrodynamischer kreislauf - Google Patents

Hydrodynamischer kreislauf Download PDF

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WO2018086822A1
WO2018086822A1 PCT/EP2017/076273 EP2017076273W WO2018086822A1 WO 2018086822 A1 WO2018086822 A1 WO 2018086822A1 EP 2017076273 W EP2017076273 W EP 2017076273W WO 2018086822 A1 WO2018086822 A1 WO 2018086822A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
valve
line
working space
shut
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2017/076273
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Brockmann
Mike Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2018086822A1 publication Critical patent/WO2018086822A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D33/00—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/06—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type controlled by changing the amount of liquid in the working circuit
    • F16D33/16—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type controlled by changing the amount of liquid in the working circuit by means arranged externally of the coupling or clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2048/0209—Control by fluid pressure characterised by fluid valves having control pistons, e.g. spools
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2048/0257—Hydraulic circuit layouts, i.e. details of hydraulic circuit elements or the arrangement thereof
    • F16D2048/0266—Actively controlled valves between pressure source and actuation cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0257—Hydraulic circuit layouts, i.e. details of hydraulic circuit elements or the arrangement thereof
    • F16D2048/0269—Single valve for switching between fluid supply to actuation cylinder or draining to the sump

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic gear unit comprising a primary bladed impeller and a secondary bladed impeller, which are designed such that the two wheels are rotatably mounted and form a working space can be filled with oil, in which by forming a flow torque from the one impeller on the Other impeller can be transferred, further comprising an oil circuit with an oil reservoir, a supply line and a drain line, wherein the working space can be supplied via the supply line with oil and wherein the drain line oil can be removed from the working space.
  • Such hydrodynamic gear units are known for example as turbo couplings or as a retarder or as a converter.
  • the working space In order to control the torque transmission, the working space must be controlled filled with oil and emptied.
  • an emptying valve is provided in the drain line or in a connecting line between drain line and oil reservoir in the prior art.
  • DE 102004015706 A1 a hydrodynamic coupling is described, which can be emptied via an emptying valve in an additional connecting line between drain line and oil reservoir.
  • the disadvantage is that the time for emptying with such an arrangement is relatively long and that an additional line is necessary.
  • the object of the invention is now to develop such a transmission unit so that the emptying is faster and easier.
  • the object of the device is achieved by a gear unit according to claim 1. Further advantageous features of the embodiment according to the invention, which additionally improve the device, can be found in the corresponding subclaims.
  • the transmission unit according to the invention is characterized in that there is a shut-off valve in the supply line is that, and that the drain line and the supply line are connected to each other so that oil can circulate from the working space without having to be guided through the oil reservoir, wherein a control device is provided which is designed so that the shut-off valve is closed when The oil should be emptied from the working space in the oil reservoir.
  • shut-off valve between the connection point of the drain line is positioned with the supply line and the working space. This guarantees trouble-free emptying without the need for an additional line or valve.
  • the main advantage of the solution according to the invention is that is prevented by the closed shut-off valve in the supply line during the emptying process that further oil from the line and from the oil circuit is sucked by the rotation of the primary impeller in the working space.
  • the rotation also forces the oil out of the working space into the drainage pipe to the oil reservoir.
  • the work space is emptied much faster than it is possible via a commonly used additional line with quick drain valve on the drain side. In addition, this creates a short closed cycle.
  • Oil is understood here to mean any operating fluid, which can also be, for example, coolant or water.
  • the process is referred to, in which the empty or only partially filled working space is filled further and the amount of oil in the oil circuit is increased by additional oil from the oil reservoir.
  • the process is referred to, in which the level is reduced in the working space and oil is discharged from the oil circuit into the oil reservoir.
  • a fast emptying is particularly necessary if the braking effect of the retarder is no longer needed after use. This can be a existing brake element that fixes the secondary impeller, be spared. If the hydrodynamic gear unit is used as a clutch before a subsequent automated manual transmission, it is also advantageous if the hydrodynamic clutch can be emptied again as quickly as possible after the upshift to relieve the friction elements in the transmission.
  • a heat exchanger is present in the drain line and the oil circuit is designed so that the oil flows through the heat exchanger when emptying the working space.
  • the heat exchanger is necessary in order to dissipate the heat generated during operation from the circulation.
  • the heat exchanger must be bypassed during emptying and the oil is discharged directly into the oil reservoir via an additional line, which is released by the emptying valve.
  • a common riser is present, which connects both the supply line and the drain line - ie the closed circuit - with the oil reservoir.
  • a common riser is present, which connects both the supply line and the drain line - ie the closed circuit - with the oil reservoir.
  • the supply line and the drain line in the region of the primary Lauftrades open into the working space, in particular so that the supply line in the radially inner region of the working space, ie approximately on the inner circumference and the drain line in the radially outer region of the working space opens at the outer periphery.
  • the pumping action is used by the rotation of the primary impeller for emptying and also for the oil circulation in a closed circuit.
  • the oil reservoir is designed so that the oil in an air pressure (py) can be impressed so that oil is pressed into the oil circuit.
  • the air pressure py determines the amount of oil in the oil circuit and thus the level in the working area. This makes it possible to regulate the function of the gear unit well.
  • the primary impeller is rotatably connected to an input shaft and the secondary impeller rotatably connected via a freewheel with an output shaft in a rotational direction.
  • a clutch is preferably present, which can connect the input shaft and the output shaft in the closed state.
  • the hydrodynamic gear unit in the load path can be bypassed when it is not needed - for example, when the starting or shifting process has been completed.
  • the transmission unit may be designed as a start-up clutch-retarder unit for a vehicle. Where there is a brake element that can lock the secondary impeller on the housing. Especially with such arrangements, a fast emptying is important.
  • shut-off valve In order to control the shut-off valve as well as possible and quickly, it is preferably designed as a pneumatically actuated valve.
  • the shut-off valve is designed with a valve piston which has at least two, spaced one behind the other with spaced seals for separating oil and air.
  • the valve piston can be moved quickly and yet ensure a safe separation of air and oil.
  • the sealing effect is better and the valve piston still easy to move, so that the shut-off valve can close very quickly.
  • gaskets are: O-ring, radial shaft seal, quadring or piston ring.
  • the shut-off valve preferably has a cylinder liner or a valve housing, which encloses the valve piston and a Has oil discharge opening which is arranged so that it is closed and when the shut-off valve between the two seals.
  • the oil outlet opening is connected via a leakage line with the oil reservoir, so the leakage oil remains in the oil circuit. Furthermore, it is advantageous to carry out the shut-off valve with a valve piston which is wholly or at least predominantly made of plastic, and in particular has a piston surface made of plastic. The low weight allows the piston to move faster and also easier and cheaper to manufacture.
  • FIG.1 Schematic representation of a transmission unit according to the invention with oil circuit
  • FIG. 2 Schematic of another transmission unit according to the invention as a start-up clutch retarder unit for a vehicle
  • 1 shows a hydrodynamic transmission unit 1 which can be used, for example, as a clutch, in particular as a starting clutch for a vehicle.
  • the primary impeller 2 and the secondary impeller 3 form an approximately toroidal working space in which blades are arranged in the respective impellers so that when filled with oil torque can be transmitted from one to the other impeller.
  • the oil is supplied via the feed line 4 and the oil discharge via the drain line 5.
  • oil is forced out of the oil reservoir 7 via the riser 6 and the feed line 4 into the working space.
  • a pressure py is applied to the compressed air line 9, which acts on the oil sump in the oil reservoir 7.
  • the oil circulates through the closed circuit between inlet line 4 and outlet line 5 and is cooled in the heat exchanger 8.
  • the quick-stop valve 20 is pneumatically actuated via the compressed air line 22 so that it closes. This prevents that further oil is sucked from the line 4 and passes into the working space by the rotation effect of the impeller. Due to the rotation, the oil is simultaneously removed from the working space via the drain line 5 and the riser 6 into the oil reservoir. Thus, a fast and reliable emptying is possible even at higher speeds of the wheels.
  • FIG. 2 shows a structural sketch for a hydrodynamic transmission unit according to the invention, which is designed as a start-up clutch retarder unit.
  • the existing oil circuit is not shown here and can for example be designed as in the embodiment in Figure 1.
  • the primary impeller 2 is rotatably connected to the input shaft 14.
  • the secondary impeller 3 is connected via a freewheel with the output shaft 15.
  • the freewheel locks a rotational direction, so that there is a rotationally fixed connection, and releases the other direction of rotation, so that shaft and impeller can rotate independently of each other.
  • a coupling 1 1 and a torsion damper 13 is provided.
  • the clutch 1 1 serves as a lock-up clutch and connects input shaft 14 and output shaft 15, bypassing the hydrodynamic unit.
  • a brake element 10 is provided that the secondary impeller 3 can lock on the housing 16.
  • an automated manual transmission is usually present on the output side, which is not shown here. On the input side there is a connection to the drive motor.
  • the valve piston 23 has inter alia a piston surface 23a and a sealing surface 23b.
  • the sealing surface 23b closes the valve in the closed state; in the illustrated embodiment, it is conical.
  • the valve piston 23 is preferably made of plastic. Alternatively, only the sealing surface 23b may be made of plastic. This is particularly advantageous over the known valve piston made of steel or other metal with a rubberized sealing plate, as it is easier and cheaper to manufacture.
  • the piston 23 has two seals 24 and 25.
  • the two seals 24,25 are designed as round seals and spaced from each other, arranged one behind the other on the valve piston 23. They separate the air and the oil side particularly effectively.
  • the cylinder liner 27 serves as a valve housing. It has an oil discharge opening 26 which is positioned so that it always in the valve mounted in both the closed position and in the open position between the two seals 24, 25 is located. As a result, oil that has penetrated past the seal 24, be discharged without it can get on the air side. In operation, a leakage line is preferably connected to the oil outlet bore 26, which discharges the leakage oil into the oil reservoir.
  • the inventive design of the check valve 20 a reliable sealing effect can be achieved with good mobility of the piston 23 at the same time. Thus, a particularly good media separation between the oil side and air side can be realized on the shut-off valve.

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Abstract

Hydrodynamische Getriebeeinheit (1) aufweisend ein primäres beschaufeltes Laufrad (2) und ein sekundäres beschaufeltes Laufrad (3), die derart gestaltet sind, dass die beiden Laufräder (2,3) rotierbar gelagert sind und einen mit Öl befüllbaren Arbeitsraum bilden, in dem durch Ausbildung einer Strömung Drehmoment von dem einen Laufrad auf das andere Laufrad übertragen werden kann, weiterhin aufweisend einen Öl-Kreislauf mit einem Ölreservoir (7), einer Zulaufleitung (4) und einer Ablaufleitung (5), wobei der Arbeitsraum über die Zulaufleitung (4) mit Öl versorgt werden kann und wobei über die Ablaufleitung (5) Öl aus dem Arbeitsraum abgeführt werden kann, wobei in der Zulaufleitung (4) ein Absperrventil (20) vorhanden ist, und wobei die Ablaufleitung (5) und die Zulaufleitung (4) so miteinander verbunden sind, dass Öl aus dem Arbeitsraum umlaufen kann, ohne dass es durch das Ölreservoir (7) geführt werden muss; wobei das Absperrventil (20) zwischen dem Verbindungspunkt der Ablaufleitung (5) mit der Zulaufleitung (4) und dem Arbeitsraum positioniert ist und wobei eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die so ausgeführt ist, dass das Absperrventil (20) geschlossen wird, wenn das Öl aus dem Arbeitsraum in das Ölreservoir (7) entleert werden soll.

Description

Hydrodynamischer Kreislauf
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Getriebeeinheit aufweisend ein primäres beschaufeltes Laufrad und ein sekundäres beschaufeltes Laufrad, die derart gestaltet sind, dass die beiden Laufräder rotierbar gelagert sind und einen mit Öl befüllbaren Arbeitsraum bilden, in dem durch Ausbildung einer Strömung Drehmoment von dem einen Laufrad auf das andere Laufrad übertragen werden kann, weiterhin aufweisend einen Öl-Kreislauf mit einem Ölreservoir, einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung, wobei der Arbeitsraum über die Zulaufleitung mit Öl versorgt werden kann und wobei über die Ablaufleitung Öl aus dem Arbeitsraum abgeführt werden kann.
Solche hydrodynamischen Getriebeeinheiten sind beispielsweise als Turbokupplungen oder als Retarder oder als Wandler bekannt. Um die Drehmomentübertragung steuern zu können, muss der Arbeitsraum kontrolliert mit Öl befüllt und entleert werden können. Zum Entleeren wird im Stand der Technik ein Entleerventil in der Ablaufleitung oder in einer Verbindungsleitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir vorgesehen. In DE 102004015706 A1 ist eine hydrodynamische Kupplung beschrieben, die über ein Entleerventil in einer zusätzlichen Verbindungsleitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir entleert werden kann. Nachteilig ist, dass die Zeit zum Entleeren mit einer solchen Anordnung relativ lang ist und dass eine zusätzliche Leitung nötig ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine solche Getriebeeinheit so weiter zu entwickeln, dass die Entleerung schneller und einfacher möglich ist.
Die Aufgabe für die Vorrichtung wird erfindungsgemäß durch eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung, die die Vorrichtung zusätzlich verbessern, finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Getriebeeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass in der Zulaufleitung ein Absperrventil vorhanden ist, und dass die Ablaufleitung und die Zulaufleitung so miteinander verbunden sind, dass Öl aus dem Arbeitsraum umlaufen kann, ohne dass es durch das Ölreservoir geführt werden muss, wobei eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die so ausgeführt ist, dass das Absperrventil geschlossen wird, wenn das Öl aus dem Arbeitsraum in das Ölreservoir entleert werden soll.
In dieser Ausführung ist das Absperrventil zwischen dem Verbindungspunkt der Ablaufleitung mit der Zulaufleitung und dem Arbeitsraum positioniert. So ist eine einwandfreie Funktion beim Entleeren gewährleistet, ohne dass eine zusätzliche Leitung oder eine weiteres Ventil nötig ist.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass durch das geschlossene Absperrventil in der Zulaufleitung während des Entleervorganges verhindert wird, dass weiteres Öl aus der Leitung und aus dem Öl-Kreislauf durch die Rotation des primären Laufrades in den Arbeitsraum nachgesaugt wird. Durch die Rotation wird das Öl außerdem aus dem Arbeitsraum in die Ablaufleitung zum Ölreservoir gedrückt. So wird der Arbeitsraum deutlich schneller entleert, als es über eine üblicherweise verwendete zusätzliche Leitung mit Schnellentleerventil auf der Ablaufseite möglich ist. Zudem entsteht so ein kurzer geschlossener Kreislauf.
Unter Öl wird hier jede Betriebsflüssigkeit verstanden, das kann beispielsweise auch Kühlmittel oder Wasser sein. Als Füllen wird der Vorgang bezeichnet, bei dem der leere oder nur teilgefüllte Arbeitsraum weiter gefüllt wird und die Ölmenge im Ölkreislauf durch zusätzliches Öl aus dem Ölreservoir erhöht wird. Als Entleeren wird umgekehrt der Vorgang bezeichnet, bei dem der Füllstand im Arbeitsraum reduziert wird und Öl aus dem Ölkreislauf in das Ölreservoir abgeführt wird.
Eine schnelle Entleerung ist insbesondere notwendig, wenn die Bremswirkung des Retarders nach dem Einsatz nicht mehr benötigt wird. Dadurch kann ein vorhandenes Bremselement, das das sekundäre Laufrad fixiert, geschont werden. Falls die hydrodynamische Getriebeeinheit als Kupplung vor einem nachfolgenden automatisierten Schaltgetriebe eingesetzt wird, ist es ebenso von Vorteil, wenn die hydrodynamische Kupplung nach dem Hochschalten möglichst schnell wieder entleert werden kann, um die Reibelemente im Schaltgetriebe zu entlasten.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführung ist in der Ablaufleitung ein Wärmetauscher vorhanden und der Öl-Kreislauf ist so ausgeführt, dass das Öl beim Entleeren des Arbeitsraumes durch den Wärmetauscher fließt. Der Wärmetauscher ist notwendig, um die beim Betrieb entstehende Wärme aus dem Kreislauf abführen zu können. Bei bisherigen Lösungen muss der Wärmetauscher beim Entleeren umgangen werden und das Öl wird direkt über eine zusätzliche Leitung, die durch das Entleerventil freigegeben wird, in das Ölreservoir abgeführt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn weder in der Ablaufleitung noch in einer zusätzlichen Leitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir ein Entleerventil vorhanden ist.
Bevorzugt ist eine gemeinsame Steigleitung vorhanden, die sowohl die Zulaufleitung als auch die Ablaufleitung - also den geschlossenen Kreislauf - mit dem Ölreservoir verbindet. Beim Befüllen wird Öl durch diese Steigleitung in die Zulaufleitung gedrückt und beim Entleeren wird Öl aus der Ablaufleitung ins Ölreservoir abgeführt. Dadurch ist eine sehr einfache Anordnung möglich. Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Zulaufleitung und die Ablaufleitung im Bereich des primären Lauftrades in den Arbeitsraum münden, insbesondere so, dass die Zulaufleitung im radial inneren Bereich des Arbeitsraumes, also in etwa am Innenumfang und die Ablaufleitung im radial äußeren Bereich des Arbeitsraumes also am Außenumfang mündet. So wird die Pumpwirkung durch die Rotation des primären Laufrades für das Entleeren und auch für den Ölumlauf im geschlossenen Kreislauf genutzt. Bevorzugt ist das Ölreservoir so ausgeführt, dass dem Öl darin ein Luftdruck (py) aufgeprägt werden kann, so dass Öl in den Ölkreislauf gedrückt wird. Durch den Luftdruck py wird die Ölmenge im Ölkreislauf und damit der Füllstand im Arbeitsraum bestimmt. So lässt sich die Funktion der Getriebeeinheit gut regeln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das primäre Laufrad mit einer Eingangswelle drehfest verbunden und das sekundäre Laufrad über einen Freilauf mit einer Ausgangswelle in eine Rotationsrichtung drehfest verbunden. Zusätzlich ist bevorzugt eine Kupplung vorhanden, die im geschlossenen Zustand die Eingangswelle und die Ausgangswelle miteinander verbinden kann. Durch die Überbrückungskupplung kann somit die hydrodynamische Getriebeeinheit im Lastpfad umgangen werden, wenn sie nicht gebraucht wird - zum Beispiel wenn der Anfahr- oder Schaltvorgang abgeschlossen ist. Noch zusätzlich kann die Getriebeeinheit als Anfahrkupplung-Retarder-Einheit für ein Fahrzeug ausgebildet sein. Wobei ein Bremselement vorhanden ist, das das sekundäre Laufrad am Gehäuse arretieren kann. Gerade bei solchen Anordnungen ist ein schnelles Entleeren wichtig.
Um das Absperrventil möglichst gut und schnell ansteuern zu können, ist es bevorzugt als pneumatisch angesteuertes Ventil ausgeführt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Absperrventil mit einem Ventilkolben ausgeführt, der mindestens zwei, hintereinander mit Abstand angeordnete Dichtungen zur Trennung von Öl und Luft aufweist. So kann der Ventilkolben schnell bewegt werden und doch eine sichere Trennung von Luft und Öl gewährleistet werden. Die Dichtwirkung ist besser und der Ventilkolben dennoch gut beweglich, so dass das Absperrventil besonders schnell schließen kann. Als Dichtungen kommen beispielsweise in Frage: Runddichtring, Radialwellendichtring, Quadring oder Kolbenring.
Weiterhin hat das Absperrventil bevorzugt eine Zylinderbuchse oder ein Ventilgehäuse, welche oder welches den Ventilkolben umschließt und eine Ölaustrittsöffnung aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Absperrventil zwischen den beiden Dichtungen liegt. Dadurch kann Öl, das an der ölseitigen Dichtung durchgekommen ist, abgeführt werden, ohne dass es auf die Luftseite kommt. Die Dichtwirkung ist noch weiter verbessert.
Von Vorteil ist es, wenn die Ölaustrittsöffnung über eine Leckageleitung mit dem Ölreservoir verbunden ist, so bleibt das Leckage-Öl im Ölkreislauf. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Absperrventil mit einem Ventilkolben auszuführen, der ganz oder zumindest überwiegend aus Kunststoff hergestellt ist, und der insbesondere eine Kolbenfläche aus Kunststoff aufweist. Durch das geringe Gewicht lässt sich der Kolben schneller bewegen und zudem einfacher und günstiger fertigen.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig.1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit mit Ölkreislauf
Fig.2 Schematische einer weiteren erfindungsgemäßen Getriebeeinheit als Anfahrkupplungs-Retarder-Einheit für ein Fahrzeug
Fig.3 Detaildarstellung des Absperrventils für eine erfindungsgemäße
Getriebeeinheit
Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche beziehungsweise analoge Bauteile oder Komponenten. In Fig.1 ist eine hydrodynamische Getriebeeinheit 1 dargestellt, die beispielsweise als Kupplung insbesondere als Anfahrkupplung für ein Fahrzeug eingesetzt werden kann. Das primäre Laufrad 2 und das sekundäre Laufrad 3 bilden eine in etwa torusförmigen Arbeitsraum, in dem in den jeweiligen Laufrädern Schaufeln so angeordnet sind, dass bei Füllung mit Öl Drehmoment von einem auf das andere Laufrad übertragen werden kann.
Die Ölzufuhr erfolgt über die Zulaufleitung 4 und die Ölabfuhr über die Ablaufleitung 5. Zum Füllen des Arbeitsraumes wird Öl aus dem Ölreservoir 7 über die Steigleitung 6 und die Zulaufleitung 4 in den Arbeitsraum gedrückt. Dazu wird an der Druckluftleitung 9 ein Druck py angelegt, der auf den Ölsumpf im Ölreservoir 7 wirkt. Im Betrieb läuft das Öl über den geschlossenen Kreislauf zwischen Zulaufleitung 4 und Ablaufleitung 5 um und wird im Wärmetauscher 8 gekühlt.
Soll nun der Arbeitsraum entleert werden, wird das Schnell-Absperrventil 20 pneumatisch über die Druckluftleitung 22 betätigt, so dass es schließt. Dadurch wird verhindert, dass durch die Rotationswirkung des Laufrades noch weiteres Öl aus der Leitung 4 angesaugt wird und in den Arbeitsraum gelangt. Durch die Rotation wird gleichzeitig das Öl aus dem Arbeitsraum über die Ablaufleitung 5 und die Steigleitung 6 in das Ölreservoir abgeführt. So ist ein schnelles und zuverlässiges Entleeren auch bei höheren Drehzahlen der Laufräder möglich.
Fig.2 zeigt eine Strukturskizze für eine erfindungsgemäße hydrodynamische Getriebeeinheit, die als Anfahrkupplungs-Retarder-Einheit ausgeführt ist. Der vorhandene Ölkreislauf ist hier nicht dargestellt und kann beispielsweise so wie im Ausführungsbeispiel in Fig.1 ausgeführt sein.
Das primäre Laufrad 2 ist mit der Eingangswelle 14 drehfest verbunden. Das sekundäre Laufrad 3 ist über einen Freilauf mit der Ausgangswelle 15 verbunden. Der Freilauf sperrt eine Rotationsrichtung, so dass eine drehfeste Verbindung besteht, und gibt die andere Rotationsrichtung frei, so dass sich Welle und Laufrad unabhängig voneinander drehen können. Weiterhin ist eine Kupplung 1 1 und ein Torsionsdämpfer 13 vorgesehen. Die Kupplung 1 1 dient als Überbrückungskupplung und verbindet Eingangswelle 14 und Ausgangswelle15 unter Umgehung der hydrodynamischen Einheit. Um die Retarderfunktion zu ermöglichen ist ein Bremselement 10 vorhanden, dass das sekundäre Laufrad 3 am Gehäuse 16 arretieren kann. Bei der Anwendung in Fahrzeugen ist üblicherweise auf der Ausgangsseite ein automatisiertes Schaltgetriebe vorhanden, das hier nicht dargestellt ist. Auf der Eingangsseite besteht eine Verbindung mit dem Antriebsmotor. Besonders beim Hochschalten im Schaltgetriebe, wenn die Drehzahl in der hydrodynamischen Getriebeeinheit reduziert wird, ist eine besonders schnelle Entleerung des Arbeitsraumes wichtig, um die Reibelemente im Schaltgetriebe zu schonen. Ebenso ist die schnelle Entleerung wichtig, wenn nach dem Bremsen über den Retarder geschaltet werden soll. Dadurch wird das Bremselement 10 geschont.
Fig.3 zeigt das Absperrventil 20 für eine erfindungsgemäße Getriebeeinheit in Explosionsdarstellung. Der Ventilkolben 23 weist unter anderem eine Kolbenfläche 23a und eine Dichtfläche 23b auf. Die Dichtfläche 23b verschließt das Ventil im geschlossenen Zustand; in der dargestellten Ausführung ist sie konisch ausgebildet. Der Ventilkolben 23 ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Alternativ kann auch nur die Dichtfläche 23b aus Kunststoff hergestellt sein. Das ist besonders vorteilhaft gegenüber den bekannten Ventilkolben aus Stahl oder anderem Metall mit einer gummierten Dichtplatte, da es einfacher und günstiger herzustellen ist. Der Kolben 23 weist zwei Dichtungen 24 und 25 auf. Die beiden Dichtungen 24,25 sind als Runddichtungen ausgeführt und mit Abstand zueinander, hintereinander am Ventilkolben 23 angeordnet. Sie trennen die Luft- und die Ölseite besonders effektiv. Weiterhin zu sehen ist die Abdeckscheibe 29 und die Feder 28, die als Rückstellfeder dient. Die Zylinderbuchse 27 dient als Ventilgehäuse. Sie weist eine Ölaustrittsöffnung 26 auf, die so positioniert ist, dass sie beim montierten Ventil sowohl in der geschlossenen Stellung als auch in der geöffneten Stellung immer zwischen den beiden Dichtungen 24, 25 liegt. Dadurch kann Öl, das an der Dichtung 24 vorbei eingedrungen ist, abgeführt werden, ohne dass es auf die Luftseite gelangen kann. Bevorzugt ist im Betrieb an der Ölaustrittsbohrung 26 eine Leckageleitung angeschlossen, die das Leckageöl in das Ölreservoir abführt. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Absperrventils 20 kann eine zuverlässige Dichtwirkung bei gleichzeitig guter Beweglichkeit des Kolbens 23 erreicht werden. Somit lässt sich eine besonders gute Medientrennung zwischen Ölseite und Luftseite am Absperrventil realisieren.
Bezugszeichenliste
1 Getriebeeinheit
2 primäres Laufrad
3 sekundäres Laufrad
4 Zulaufleitung
5 Ablaufleitung
6 Steigleitung
7 Ölreservoir
8 Wärmetauscher
9 Druckluftleitung für py
10 Bremselement
1 1 Kupplung
12 Freilauf
13 Torsionsdämpfer
14 Eingangswelle
15 Ausgangswelle
16 Gehäuse
20 Absperrventil
21 Leckageleitung
22 Pneumatikleitung
23 Ventilkolben
23a Kolbenfläche
23b Dichtfläche
24 erste Dichtung
25 zweite Dichtung
26 Ölaustrittsöffnung
27 Zylinderbuchse
28 Feder
29 Abdeckscheibe

Claims

Patentansprüche
1 . Hydrodynamische Getriebeeinheit (1 ) aufweisend ein primäres beschaufeltes Laufrad (2) und ein sekundäres beschaufeltes Laufrad (3), die derart gestaltet sind, dass die beiden Laufräder (2,3) rotierbar gelagert sind und einen mit Öl befüllbaren Arbeitsraum bilden, in dem durch Ausbildung einer Strömung Drehmoment von dem einen Laufrad auf das andere Laufrad übertragen werden kann, weiterhin aufweisend einen Öl-Kreislauf mit einem Ölreservoir (7), einer Zulaufleitung (4) und einer Ablaufleitung (5), wobei der Arbeitsraum über die Zulaufleitung (4) mit Öl versorgt werden kann und wobei über die Ablaufleitung (5) Öl aus dem Arbeitsraum abgeführt werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Zulaufleitung (4) ein Absperrventil (20) vorhanden ist, und dass die Ablaufleitung (5) und die Zulaufleitung (4) so miteinander verbunden sind, dass Öl aus dem Arbeitsraum umlaufen kann, ohne dass es durch das Ölreservoir (7) geführt werden muss, wobei das Absperrventil (20) zwischen dem Verbindungspunkt der Ablaufleitung (5) mit der Zulaufleitung (4) und dem Arbeitsraum positioniert ist und wobei eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die so ausgeführt ist, dass das Absperrventil (20) geschlossen wird, wenn das Öl aus dem Arbeitsraum in das Ölreservoir (7) entleert werden soll.
2. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Ablaufleitung (5) ein Wärmetauscher (8) vorhanden ist und dass der Öl-Kreislauf so ausgeführt ist, dass das Öl beim Entleeren des Arbeitsraumes durch den Wärmetauscher (8) fließt.
3. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass weder in der Ablaufleitung (5) noch in einer zusätzlichen Leitung zwischen Ablaufleitung (5) und Ölreservoir (7) ein Entleerventil vorhanden ist.
4. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass nur eine gemeinsame Steigleitung (6) vorhanden ist, die die Zulaufleitung (4) und die Ablaufleitung (5) mit dem Ölreservoir (7) verbindet.
5. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zulaufleitung (4) und die Ablaufleitung (5) im Bereich des primären Lauftrades (2) in den Arbeitsraum münden, insbesondere so, dass die Zulaufleitung (4) im radial inneren Bereich des Arbeitsraumes und die Ablaufleitung (5) im radial äußeren Bereich des Arbeitsraumes mündet.
6. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ölreservoir (7) so ausgeführt ist, dass dem Öl darin ein Luftdruck (py) aufgeprägt werden kann, so dass Öl in den Ölkreislauf gedrückt wird.
7. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass das primäre Laufrad (2) mit einem Motor oder Antrieb, insbesondere über eine Antriebswelle (14), drehfest verbunden ist und das sekundäre Laufrad (3) über einen Freilauf (12) mit einer Ausgangswelle (15) in eine Rotationsrichtung drehfest verbunden ist.
8. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kupplung (1 1 ) vorhanden ist, die im geschlossenen Zustand die Eingangswelle (14) und die Ausgangswelle (15) miteinander verbinden kann.
9. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (1 ) als Anfahrkupplung-Retarder-Einheit für ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei eine Bremselement (10) vorhanden ist, das das sekundäre Laufrad (3) am Gehäuse (16) arretieren kann.
10. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass das Absperrventil (20) als pneumatisch angesteuertes Ventil ausgeführt ist.
1 1 . Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet,
dass das Absperrventil (20) einen Ventilkolben (23) umfassst, der mindestens zwei, hintereinander mit Abstand zueinander angeordnete Dichtungen (24, 25) zur Trennung von Öl und Luft aufweist.
12. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 1
dadurch gekennzeichnet,
dass das Absperrventil (20) eine Zylinderbuchse (27) oder ein Ventilgehäuse umfasst, welche oder welches den Ventilkolben umschließt und eine Ölaust ttsöffnung (26) aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Absperrventil (20) zwischen den beiden Dichtungen (24,25) liegt.
13. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 12
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ölausthttsöffnung (26) über eine Leckageleitung (21 ) mit dem Ölreservoir (7) verbunden ist.
14. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass das Absperrventil (20) einen Ventilkolben (23) umfasst, der ganz oder zumindest überwiegend aus Kunststoff hergestellt ist, und der insbesondere eine Kolbenfläche (23a) aus Kunststoff aufweist.
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