DE1266089B - Introduction of preload pressure for hydrodynamic torque converters - Google Patents

Description

Vorspanndruek-Einführung bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden, vor dem Pumpenrad angeordneten unbeschaufelten Raum und mit einer Füllpumpe zur Erzeugung von Vorspanndruck im Strömungskreislauf.Introduction of the preload pressure in hydrodynamic torque converters The invention relates to a hydrodynamic torque converter with a self extending in the radial direction, arranged in front of the impeller without blading Room and with a filling pump for generating preload pressure in the flow circuit.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Gehäusedrücke zu verringern, so daß die Wandstärke des Gehäuses vermindert werden kann.The object of the invention is to reduce the housing pressures, so that the wall thickness of the housing can be reduced.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Füllleitung für den Vorspanndruck auf einem solchen größeren als dem kleinsten Radius des Kreislaufes in den schaufelfreien Raum mündet, daß bei einem vorgegebenen Lastmoment am kleinsten Radius Unterdruck entsteht.This object is achieved in that the filling line for the preload pressure on such a larger than the smallest radius of the circuit in the vane-free Space leads to a negative pressure at the smallest radius at a given load moment arises.

Es sind hydrodynamische Drehmomentwandler bekannt mit mindestens drei Schaufelrädern, nämlich Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad, die zur Vermeidung von Kavitation, z. B. an den Schaufeln, mit Vorspanndruck betrieben werden. Die Fülleitung für den Vorspanndruck mündet auf dem kleinsten Radius oder unmittelbar in dessen Nähe in den Strömungskreislauf. Alle Wanddrücke des Gehäuses steigen infolgedessen um den Betrag des Vorspanndruckes an. Die Auslegung richtet sich nach den größtmöglichen Gehäusedrücken, die beim Anfahren auftreten.There are known hydrodynamic torque converters with at least three Bucket wheels, namely pump wheel, turbine wheel and stator, which are used to prevent Cavitation, e.g. B. on the blades, operated with preload pressure. The filling pipe for the preload pressure leads to the smallest radius or directly into it Close to the flow circuit. All of the housing wall pressures will increase as a result by the amount of the preload pressure. The design is based on the largest possible Housing pressures that occur during start-up.

Aus der Zeichnung der USA.-Patentschrift 1024 982 ist es weiterhin bekannt, daß eine Füllleitung auf etwas größerem Radius als dem kleinsten Radius des Strömungskreislaufes in den Schaufelbereich des Leitrades mündet. Der Radius der Mündungsstelle dieser Fülleitung ist jedoch nur um weniges größer als der kleinste Radius des Strömungskreislaufes, und die Fülleitung mündet überdies in einen beschaufelten Raum des Leitrades.From the drawing of the USA. Patent 1,024,982 it is further known that a filling pipe opens in a slightly larger radius than the smallest radius of the circulating flow in the blade region of the stator. However, the radius of the opening point of this filling line is only slightly larger than the smallest radius of the flow circuit, and the filling line also opens into a bladed space of the stator.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die nicht hermetisch dichten Dichtstellen zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse und/oder der Abtriebswelle und dem Gehäuse in den Bereich des Wandlers gelegt, wo der Unterdruck auftritt.In an advantageous development of the invention, they are not hermetic tight sealing points between the drive shaft and the housing and / or the output shaft and placed the housing in the area of the transducer where the negative pressure occurs.

Durch diese Maßnahme kann das vom Drehmomentwandler abgegebene Moment mit einfachen Mitteln, die im und/oder am Drehmomentwandler völlig selbsttätig wirken, begrenzt werden.This measure can reduce the torque output by the torque converter with simple means that work completely automatically in and / or on the torque converter, be limited.

Bei üblichen Drehmomentwandlern tritt das höchste vorkommende Drehmoment beim Anfahren auf. Dieses Moment soll im allgemeinen so hoch wie möglich sein. In manchen Fällen ist es aber erwünscht, daß nur bei Teillast des Motors die höchste Momentsteigerung im Wandler erzielt wird, bei Volllast des Motors dagegen eine Momentbegrenzung im Wandler auf einen bestimmten Wert eintritt. Durch die deutsche Patentschrift 1072 856 ist es bekannt, die inneren Drücke des Wandlers als Fühler für das übertragene Drehmoment zu benutzen, wobei die Brennstoffzufuhr des Motors vermindert wird, sobald bei voller Leistung die Sekundärdrehzahl des Wandlers unter einen bestimmten Wert fällt und damit das Sekundärmoment einen Größtwert übersteigt.With conventional torque converters, the highest torque occurs when starting up. This moment should generally be as high as possible. In some cases, however, it is desirable that the highest torque increase is achieved in the converter only when the engine is under partial load, whereas when the engine is at full load, the torque in the converter is limited to a certain value. From the German patent specification 1072 856 it is known to use the internal pressures of the converter as a sensor for the transmitted torque, the fuel supply of the engine being reduced as soon as the secondary speed of the converter falls below a certain value at full power and thus the secondary torque is one Exceeds maximum value.

Für die Drehmomentbegrenzung nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Mündungsstelle der Fülleitung bezüglich ihres radialen Abstandes von der Drehachse verstellbar ist, da dann die Drehmomentbegrenzung während des Betriebes von Hand oder mit Steuer- oder Regelmitteln stetig oder in Stufen veränderbar ist. Eine Beeinflussung der Drehmomentbegrenzung kann in vorteilhafter Weise auch dadurch erreicht werden, daß der radiale Abstand der Mündungsstelle der Fülleitung in Kombinationen zusammen mit dem einstellbaren Vorspanndruck geändert wird oder daß der Vorspanndruck allein einstellbar ist.For the torque limitation according to the invention, it is particularly advantageous if the opening point of the filling line with respect to its radial distance from the The axis of rotation is adjustable, because then the torque limit during operation can be changed continuously or in stages by hand or with control or regulating means. This can also advantageously influence the torque limitation can be achieved that the radial distance from the mouth of the filling line in combinations is changed together with the adjustable preload pressure or that the preload pressure is adjustable alone.

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und erläutern deren Wirkungsweise.The figures show exemplary embodiments of the invention and explain their mode of action.

F i g. 1, 2 zeigen verschiedene im Kreislauf auftretende Drücke in Abhängigkeit von der Drehzahl n2 der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers; F i g. 3 bis 6 zeigen bei einem schematisierten Drehmomentwandler verschiedene Arten der Vorspanndruckeinführung.F i g. 1, 2 show various pressures occurring in the circuit in Dependence on the speed n2 of the output shaft of the torque converter; F i g. 3 to 6 show various types of FIG. 3 in a schematic torque converter Preload pressure introduction.

Wird der Vorspanndruck gemäß F i g. 1, Kurve 10 konstant gehalten und auf einem entsprechend großen Radius des Strömungskreislaufes eingeführt, so verläuft der Druck in Achsnähe, d, h. auf kleinstem Kreislaufradius, nach Kurve 11. Oberhalb der Drehzahl 12 herrscht in Achsnähe Überdruck, der jedoch mit wachsendem Drehzahlabfall der Abtriebswelle bis auf Null bei der Drehzahl 12 abnimmt. Unterhalb dieser Drehzahl entsteht Unterdruck. Der Verlauf der Kurve 11 in F i g. 1 ist auf folgende Gesetzmäßigkeiten zurückzuführen: Ist ein Drehmomentwandler voll gefüllt, völlig dicht abgeschlossen und ohne Vorspanndruck in Betrieb, so bildet sich je nach durchgesetzter Leistung und je nach Schlupf zwischen Turbinenrad und Pumpenrad ein ganz bestimmtes Druckfeld aus. Der Druck nimmt an jedem Punkt des Strömungskreislaufes einen bestimmten Wert an. Wegen der Rotation der Betriebsflüssigkeit ist der statische Druck in der Achsnähe nur gering. Bringt man an dieser Stelle einen konstanten Vorspanndruck x auf - das liegt nahe, weil dort der geringste Gegendruck herrscht -, so steigt der Druck an jeder Stelle des Strömungskreislaufes um die Größe x. Legt man die Mündungsstelle der Fülleitung zur Erzeugung des Vorspanndruckes auf einen größeren Radius des unbeschaufelten Raumes des Strömungskreislaufes, so treten Verschiebungen des Druckfeldes auf. Insbesondere ergibt sich, daß der statische Druck an der Achse beim Anfahren um so stärker sinkt, je größer die übertragene Leistung ist. Dieser Effekt wächst mit steigendem Radius der Einführungsstelle. Die Druckabsenkung kann bei Vergrößerung des Radius der Mündungsstelle so weit gehen, daß an der Achse der Druck Null erreicht oder sogar, wie im Fall der F i g. 1 dargestellt, unterschritten wird.If the preload pressure according to F i g. 1, curve 10 kept constant and introduced on a correspondingly large radius of the flow circuit, so the pressure runs close to the axis, i.e. on the smallest circular radius, following a curve 11. Above speed 12 there is overpressure in the vicinity of the axis, which, however, increases as it increases The drop in speed of the output shaft down to zero at speed 12 decreases. Below this speed creates negative pressure. The course of the Curve 11 in F i g. 1 is based on the following principles: Is a torque converter fully filled, completely sealed and in operation without pre-tensioning pressure, so forms depending on the performance achieved and depending on the slip between the turbine wheel and Impeller from a very specific pressure field. The pressure increases at every point of the Flow circuit to a certain value. Because of the rotation of the operating fluid the static pressure near the axis is only low. Bring you at this point a constant preload pressure x - this is obvious, because this is where the lowest counter pressure prevails - the pressure rises at every point in the flow circuit by the Size x. If you place the opening point of the filling line to generate the preload pressure to a larger radius of the unbladed space of the flow circuit, see above shifts of the pressure field occur. In particular, it turns out that the static The pressure on the axis when starting up decreases the greater the transmitted Performance is. This effect increases as the radius of the insertion point increases. The pressure drop can go so far with an increase in the radius of the muzzle, that on the axis the pressure reaches zero or even, as in the case of FIG. 1 shown, is fallen below.

In F i g. 2, in der verschiedene im Drehmomentwandler auftretende Drücke als Funktion seiner Abtriebsdrehzahl aufgetragen sind, sind die Drücke, die bei der bekannten Vorspanndruckeinführung in Achsnähe auftreten, durch gestrichelte Kurvenzweige angedeutet. Wird der Vorspanndruck gemäß Kurve 13 konstant gehalten, so wachsen mit abnehmender Abtriebsdrehzahl der an einer bestimmten Stelle im Kreislauf auftretende Druck 14, beispielsweise ein Gehäusedruck, und der Druck 15 vor dem Turbinenrad sehr stark an. Entsprechende Drücke treten natürlich auch bei zunächst noch stillstehender Abtriebswelle auf. Erfolgt die Vorspanndruck-Einführung auf einem entsprechend großen Radius, also nicht in größtmöglicher Nähe der Wandlerachse, dann ändert sich das Verhalten des Drehmomentwandlers im Anfahrzustand und bei hoher Drehmomentbelastung derart, daß der Druck, der sich bei diesem Betriebszustand an der Mündungsstelle ausbildet, nicht höher als der Vorspanndruck an dieser Stelle werden kann. Sämtliche Wanddrücke im Kreislauf sind um den Betrag der Druckdifferenz von Vorspanndruck und Druck in Achsnähe des Strömungskreislaufes verringert. Die Kurven 16, 17 und 18 zeigen die in diesem Fall in Achsnähe, an einer bestimmten Stelle im Drehmomentwandler und vor der Turbinenscheibe auftretenden Drücke. Es ist ersichtlich, daß sich die Gehäusedrücke am stärksten bei der Drehzahl Null der Abtriebswelle voneinander unterscheiden und daß sich etwa dementsprechende Verringerungen der Gehäusewandstärken ergeben.In Fig. 2, in which various occurring in the torque converter Pressures are plotted as a function of its output speed, are the pressures that occur in the known preload pressure introduction near the axis, by dashed Curve branches indicated. If the preload pressure is kept constant according to curve 13, so, with decreasing output speed, they grow at a certain point in the circuit occurring pressure 14, for example a case pressure, and the pressure 15 before Turbine wheel very strongly. Corresponding pressures naturally occur at first output shaft still standing still. The preload pressure is introduced on a correspondingly large radius, i.e. not as close as possible to the transducer axis, then the behavior of the torque converter changes in the starting state and at high Torque load such that the pressure that is applied in this operating state the mouth, not higher than the preload pressure at this point can be. All wall pressures in the circuit are by the amount of the pressure difference of preload pressure and pressure in the vicinity of the axis of the flow circuit is reduced. the Curves 16, 17 and 18 show in this case in the vicinity of the axis, at a certain Location of pressures occurring in the torque converter and in front of the turbine disk. It it can be seen that the housing pressures are strongest at zero speed Output shaft differ from each other and that there are approximately corresponding reductions the housing wall thicknesses result.

F i g. 3 zeigt einen einfachen dreikränzigen Wandler. Die Antriebswelle 19 treibt das Pumpenrad 20, das die Betriebsflüssigkeit im Strömungskreislauf beschleunigt, die dann das Turbinenrad 21 beaufschlagt. Das gewandelte Drehmoment wird an der Abtriebswelle 22 abgenommen. Das Leitrad 23 ist der Reaktionsteil des Drehmomentwandlers. Die Dichtungen 25 und 35 dichten die beiden Wellen 19, 22 gegen das feststehende Gehäuse 26 ab. Die Dichtung 35 liegt auf dem gleichen Radius wie die Mündungsstelle 36 der Fülleitung 28, durch die die z. B. von einer Zahnradpumpe gelieferte und etwa durch ein überdruckventil auf konstanten Vorspanndruck gesteuerte Betriebsflüssigkeit zugeführt wird. Damit herrscht an der Mündungsstelle immer der ,konstante Vorspanndruck.F i g. 3 shows a simple three-ring converter. The drive shaft 19 drives the impeller 20, which accelerates the operating fluid in the flow circuit, which then acts on the turbine wheel 21. The converted torque is applied to the Output shaft 22 removed. The stator 23 is the reaction part of the torque converter. The seals 25 and 35 seal the two shafts 19, 22 against the stationary one Housing 26 from. The seal 35 lies on the same radius as the opening point 36 of the filling line 28 through which the z. B. supplied by a gear pump and Operating fluid controlled to a constant preload pressure by a pressure relief valve, for example is fed. This means that there is always a constant pre-tensioning pressure at the point of opening.

Bei Verlegung der Mündungsstelle der Fülleitung von der Wandlerachse weg kann Unterdruckbildung in Achsnähe auftreten. F i g. 4 zeigt einen dreikränzigen Wandler, bei dem die Fülleitung 28 an der Stelle 27 in den Strömungskreislauf mündet. Die Dichtstelle 24 dichtet die Antriebswelle 19 gegen das Gehäuse 26 im Bereich der Zone des Strömungskreislaufes ab, in der der Unterdruck entsteht. Diese Dichtstelle 24 soll in üblicher Weise, d. h. also nicht hermetisch dicht ausgebildet sein, so daß der Unterdruck Luft in den Kreislauf saugt. Infolge der Leckflüssigkeit, die beispielsweise durch die Dichtstelle 25 abströmt, sinkt das Füllungsgewicht des Drehmomentwandlers und damit sein übertragungsvermögen. Das Übertragungsvermögen hängt bekanntlich von dem spezifischen Gewicht der Füllung, 'die nun aus einem Gemisch von Betriebsflüssigkeit und Luft besteht, ab, und das übertragene Drehmoment ist bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen auf einen bestimmten Wert begrenzt.When relocating the opening point of the filling line from the transducer axis away, vacuum formation can occur in the vicinity of the axis. F i g. 4 shows a three-crowned one Converter in which the filling line 28 opens into the flow circuit at point 27. The sealing point 24 seals the drive shaft 19 against the housing 26 in the area the zone of the flow circuit in which the negative pressure occurs. This sealing point 24 should be done in the usual way, i. H. therefore not be hermetically sealed, like that that the negative pressure sucks air into the circuit. As a result of the leakage fluid that for example flows through the sealing point 25, the filling weight of the decreases Torque converter and thus its transmission capacity. The transferability is known to depend on the specific weight of the filling, 'which is now made of a mixture of operating fluid and air, and the transmitted torque is limited to a certain value at low output speeds.

Mit dem Radius der Mündungsstelle der Fülleitung lassen sich also der Beginn und die Größe der Drehmomentbegrenzung verändern. Der Radius kann für eine Konstruktion einmal versuchsweise ermittelt und dann für immer festgelegt werden, er kann aber auch zur Justierung oder zur beliebigen Verstellbarkeit veränderbar bleiben, so daß sich das Füllungsgewicht und damit das Anfahrmoment während des Betriebes von Hand oder mit Steuer- oder Regelmitteln stetig oder in Stufen verändern lassen.With the radius of the mouth of the filling line can be change the beginning and the size of the torque limit. The radius can be for a construction can be tried out once and then fixed forever, but it can also be changed for adjustment or for any adjustability remain so that the filling weight and thus the starting torque during the Operation by hand or with control or regulating means continuously or in stages permit.

F i g. 5 zeigt einen in die Wand des Drehmomentwandlers eingelassenen Zylinder 32, dessen Achse parallel zur Wandlerachse liegt und bei dem die Mündungsstelle 33 für die Betriebsflüssigkeit exzentrisch am äußersten Rand des Zylinders 32 im ünbeschaufelten Raum des Strömungskreislaufes mündet. Durch Verdrehen des Zylinders 32 mit dem Hebel 34 von Hand oder durch ein Stellglied gelangt die Mündungsstelle 33 auf verschiedene Radien. Damit kann jeder beliebige Zwischenwert eingestellt werden.F i g. 5 shows one embedded in the wall of the torque converter Cylinder 32, the axis of which is parallel to the transducer axis and in which the opening point 33 for the operating fluid eccentrically at the outermost edge of the cylinder 32 in the Unbladed space of the flow circuit opens. By twisting the cylinder 32 with the lever 34 by hand or by an actuator reaches the muzzle point 33 on different radii. Any intermediate value can be set with it will.

In F i g. 6 wird die Betriebsflüssigkeit über eine flexible Leitung 29 einem in radialer Richtung verschiebbaren Rohr 30 zugeführt, dessen Wandung an einer Stelle durchbohrt ist, so daß eine Mündungsstelle 31 zum Strömungskreislauf entsteht. Durch Verschieben des Rohres 30 nach außen kann der Radius vergrößert und damit der Druck an der Dichtstelle 24 herabgesetzt werden.In Fig. 6 is the operating fluid via a flexible line 29 fed to a tube 30 displaceable in the radial direction, the wall of which on one point is pierced, so that an opening point 31 to the flow circuit arises. By moving the tube 30 outwards, the radius can be increased and thus the pressure at the sealing point 24 can be reduced.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind mehrere Mündungsstellen auf verschiedenen Radien vorhanden, denen je nach der gewünschten Drehmomentbegrenzung wechselweise Betriebsflüssigkeit zugeführt wird. Ein Schieber kann die Betriebsflüssigkeit auf die einzelnen Mündungsstellen verteilen. Insbesondere ist es damit möglich, eine Betriebsflüssigkeitszuführung auf kleinstem Radius und eine zweite Betriebsflüssigkeitszuführung auf größerem Radius vorzusehen, so daß der Drehmomentwandler wahlweise mit vollständiger Füllung und vollem Moment oder teilweise entleert und mit begrenztem Moment betrieben werden kann. Außerdem ist es möglich, bei einem Drehmomentwandler gemäß der Erfindung das Übertragungsvermögen zu beeinflussen, indem der Vorspanndruck eingestellt wird. Es lassen sich dadurch bzw. zusammen mit der Veränderung des Radius der Mündungsstelle einfache Steuermittel verwenden.In a further embodiment of the invention, there are several orifice points available on different radii, depending on the desired torque limit alternately operating fluid is supplied. A slide can control the operating fluid distribute to the individual mouths. In particular, it is thus possible an operating fluid supply on the smallest radius and a second operating fluid supply to be provided on a larger radius, so that the torque converter can be selected with more complete Filling and full torque or partially emptied and operated with limited torque can be. It is also possible with a torque converter according to the invention to influence the transmission capacity by the preload pressure is set. It can thereby or together with the change in the radius the muzzle use simple control means.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden, vor dem Pumpenrad angeordneten unbeschaufelten Raum und mit einer Füllpumpe zur Erzeugung von Vorspanndruck im Strömungskreislauf, d a -durch gekennzeichnet, daß die Füllleitung(28) für den Vorspanndruck auf einem solchen größeren als dem kleinsten Radius des Kreislaufes in den schaufelfreien Raum mündet, daß bei einem vorgegebenen Lastmoment am kleinsten Radius Unterdruck entsteht. Claims: 1. Hydrodynamic torque converter with a self extending in the radial direction, arranged in front of the impeller without blading Room and with a filling pump to generate preload pressure in the flow circuit, d a -characterized in that the filling line (28) for the preload pressure on a those larger than the smallest radius of the circuit in the vane-free Space leads to a negative pressure at the smallest radius at a given load moment arises. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtstellen (24, 25), die nicht hermetisch dicht sind, zwischen der Antriebswelle (19) und dem Gehäuse (26) und/oder der Abtriebswelle (22) und dem Gehäuse in dem Bereich liegen, wo der Unterdruck auftritt. 2. Converter according to claim 1, characterized in that sealing points (24, 25), which are not hermetically sealed, between the drive shaft (19) and the housing (26) and / or the output shaft (22) and the housing in the area where the Negative pressure occurs. 3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstelle (33) der Fülleitung (28) bezüglich ihres radialen Abstandes von der Drehachse verstellbar ist. 3. Converter according to claim 1 or 2, characterized in that that the opening point (33) of the filling line (28) with respect to its radial distance is adjustable from the axis of rotation. 4. Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspanndruck einstellbar ist. 4. Converter according to claim 2 or 3, characterized in that that the preload pressure is adjustable. 5. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mündungsstellen auf verschiedenen Radien vorhanden sind, durch die dem Kreislauf wechselweise Betriebsflüssigkeit zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1072 856, 1035 492, 1021252, 1015 701, 882163, 835 839, 612 031; deutsche Patentanmeldung K 2504 XII/47 h (bekanntgemacht am 17. 7. 1952); französische Patentschrift Nr. 583 803; USA.-Patentschrift Nr. 1024 982.5. Converter according to one of claims 2 to 4, characterized in that there are several orifice points on different radii through which operating fluid is alternately fed to the circuit. Considered publications: German Patent Nos. 1072 856, 1035 492, 1021252, 1015 701, 882163, 835 839, 612 031; German patent application K 2504 XII / 47 h (published on July 17, 1952); French Patent No. 583 803; U.S. Patent No. 1024,982.