DE2132144A1 - Fahrzeugantriebsanlage - Google Patents
FahrzeugantriebsanlageInfo
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Description
ap/A 3090 Voith Getriebe KO
Kennwort: "Hubstapler-Inchen" Heidenheim (Brenz)
Pahrzeugantriebsanlage
Die Erfindung betrifft eine Pahrzeugantriebsanlage mit einer durch ein Druckmedium betätigten Reibungskupplung und mit einer
der Zuführleitung für das Druckmedium zugeordneten Steuereinrichtung
zum Verstellen des Druckes und/oder der Durchflußmenge des Druckmediums in Abhängigkeit von der Stellung eines
Bedienungshebels, z.B. eines Kupplungspedals, ferner mit einem der Reibungskupplung nachgeschalteten, ein Pumpen- und ein Turbinenrad
aufweisenden hydrodynamischen Getriebe.
Bekannte Antriebsanlagen dieser Art (Prospekt der Voith Getriebe KG
Nr. G 517) finden bevorzugt Anwendung in Hubstaplern-oder ähnlichen
Fahrzeugen, bei denen der Pahrzeugmotor nicht nur die Treibräder, sondern über einen sogenannten Nebenantrieb auch irgendwelche
Hilfseinrichtungen, z.B. ein Hubwerk, antreibt. Dabei tritt häufig der Fall ein, daß der Fahrantrieb und der Nebenantrieb gleichzeitig in Betrieb sind, so daß die Motorleistung auf
beide Antriebe verzweigt werden muß. Die stets nach der Verzweigungsstelle angeordnete Reibungskupplung wird, wie in Kraftfahrzeugen
üblich, über ein Kupplungspedal betätigt, derart, daß sie
bei durchgetretenem Kupplungspedal völlig oder nahezu völlig geöffnet und bei entlastetem Kupplungspedal geschlossen ist. In
Zwischenstellungen des Kupplungspedals kann die Reibungskupplung im Rutschbetrieb verschieden große Drehmomente übertragen. Dieser
Rutschbetrieb wird vorzugsweise dann angewandt, wenn über den
Nebenantrieb bei hoher Motordrehzahl z.B. eine Last schnell gehoben werden soll, wobei das Fahrzeug gleichzeitig mit sehr kleiner
Fahrgeschwindigkeit zentimetergenau an einen bestimmten Punkt heranfahren muß. Im Fachjargon wird eine solche Fahrweise mit
"Inchen" bezeichnet.
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Gerade beim Inchen haben aber die bekannten Antriebsanlagen den
Nachteil, daß bei einer Änderung der Motordrehzahl zwecks Änderung
der Hubgeschwindigkeit eine ungewollte Änderung des vom Fahrantrieb abgegebenen Drehmoments und damit eine Änderung der Fahrgeschwindigkeit
eintritt, wodurch das Inchen sehr erschwert ist. Eine solche Änderung der Motordrehzahl hat nämlich, wie weiter
unten erläutert wird, nicht nur bei völlig geschlossener Reibungskupplung, sondern auch beim Rutschbetrieb eine Änderung des Abtriebsmomentes
der Reibungskupplung zur Folge. Es ist somit häufig erforderlich, durch Ändern der Stellung des Kupplungspedals
das vom Fahrantrieb abgegebene Drehmoment wieder auf den gewünschten
Wert zurückzuführen. Dies erfordert vom Fahrer erhöhte Aufmerksamkeit, da dieser ja gleichzeitig sein ganzes Augenmerk
" dem Hubvorgang zuwenden muß.
Wird beim Rutschbetrieb der Reibungskupplung die Motordrehzahl geändert,
so hat dies deshalb eine Änderung des abgegebenen Drehmomentes zur Folge, weil in einer durch eine Druckflüssigkeit gesteuerten
Reibungskupplung der den Betätigungskolben und die Druckflüssigkeit,
aufnehmende Druckraum mitrotiert, und weil somit die dort befindliche Druckflüssigkeit der Fliehkraft ausgesetzt ist;
d.h. der Flüssigkeitsdruck wird nicht allein durch die Stellung des Kupplungspedals, sondern auch durch die jeweilige Motordrehzahl
bestimmt. Mit anderen Worten: Mit zunehmender Motordrehzahl erhöht sich das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment
und umgekehrt.
Eine bekannte Konstruktion versucht diesen unerwünschten Einfluß der Motordrehzahl dadurch auszuschalten, daß dem genannten Kolben
auf beiden Seiten Flüssigkeit zugeführt wird, und zwar auf der einen Seite, wie üblich, eine Druckflüssigkeit, deren Druck sowohl
von der Stellung des Kupplungspedals als auch von der Größe der Fliehkraft abhängt, und auf der anderen Seite eine drucklos
zugeführte Flüssigkeit, deren Druck also allein durch die Fliehkraft bestimmt ist. Dadurch heben sich die gegenelnanderwirkenden
von der Fliehkraft erzeugten Drücke gegenseitig auf.
+ auf den Kolben wirkender
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Diese bekannte Konstruktion ist jedoch sehr aufwendig und auch schon deshalb sehr ungünstig,· weil sie ein Vergrößern der Baulänge
der Reibungskupplung erfordert. Außerdem ist festgestellt worden, daß beim Rutschbetrieb der Reibungskupplung das Verhältnis
zwischen der Pedalstellung und dem abgegebenen Drehmoment offensichtlich auch noch durch andere Störungen verändert wird,
die durch die vorerwähnte bekannte Konstruktion nicht ausgeschaltet werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei der eingangs beschriebenen
Pahrzeugantriebsanlage Maßnahmen zu treffen, durch die während des Rutschbetriebes der 'Reibungskupplung das von der Pahrzeugantriebsanlage
abgegebene Drehmoment - bei gleichbleibender Stellung des Bedienungshebels - konstant gehalten wird, wobei die hierbei
verwendeten Regeleinrichtungen derart gestaltet werden sollen, daß sie einfach herstellbar sind und gleichzeitig zuverlässig
und vor allem verzögerungsfrei arbeiten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die genannte Steuereinrichtung
als eine an sich bekannte Regeleinrichtung zum Konstanthalten des von der Pahrzeugantriebsanlage abgegebenen
Drehmomentes ausgebildet ist, und daß als die der Regeleinrichtung zuzuführende Meßgröße die vom Pumpenrad des hydrodynamischen
Getriebes in der Arbeitsflüssigkeit erzeugte Druckdifferenz oder eine von dieser Druckdifferenz abhängige Größe
benutzt ist.
Gemäß der Erfindung wird also ein Regelkreis vorgesehen zum Konstanthalten des von der Pahrzeugantriebsanlage beim Rutschbetrieb
der Reibungskupplung abgegebenen Drehmomentes, wobei in der Regeleinrichtung in an sich bekannter Weise die genannte
Meßgröße mit einer durch den Bedienungshebel einstellbaren SoIlßröße
vorglichen und - bei einem Abweichen der Meßgröße von der ooll^rößo - der Druck und/oder die Durchflußmenge des Druckmediums
verstellt wird. Dabei liegt der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen darin, daß für das Gewinnen der Meßgröße,
nämlich des von der Antriebsanlage abgegebenen Drehmomentes, nicht besondere komplizierte Meßeinrichtungen benötigt wer-
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den, sondern daß lediglich die vom Pumpenrad des hydrodynamischen
Getriebes in der Arbeitsflüssigkeit erzeugte Druckdifferenz abgegriffen
zu werden braucht, die ein hinreichend genaues Maß für das abgegebene Drehmoment darstellt. Das üblicherweise nur mit
großem Aufwand zu lösende Problem der Drehmomentmessung wird also durch die Erfindung in besonders einfacher Weise gemeistert.
Durch die Erfindung ist somit eine Fahrzeugantriebsanlage geschaffen
worden, deren Abtriebsdrehmoment beim Rutschbetrieb der Reibungs· kupplung allein von der Stellung des Bedienungshebels abhängt. Hierbei
ist nun nicht lediglich der Einfluß unterschiedlicher Motordrehzahl ausgeschaltet; vielmehr können durch die Erfindung auch
alle anderen Störeinflüsse unschädlich gemacht werden, die z.B-darin
bestehen, daß sich der Reibwert der Kupplungs-Reibflächen oder die Viskosität der zur Schmierung und Kühlung der Reibflächen
dienenden Flüssigkeit ändert, oder auch darin, daß sich die Viskosität der Arbeitsflüssigkeit des hydrodynamischen Getriebes
ändert.
Ein weiterer, mit bekannten Fahrzeugantriebsanlagen nicht ohne weiteres erzidbarer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
mit einfachen Mitteln, z.B. mit Hilfe eines den maximalen Ausschlag des Bedienungshebels begrenzenden Anschlages ein kleinstes
erforderliches Abtriebsdrehmoment eingestellt und das Fahrzeug bei diesem Betriebszustand ohne weiteres mittels einer Bremse
zum Stillstand gebracht werden kann, wonach es außerdem ohne jegliche Verzögerung wieder abfahrbereit ist. Denn während eines
solchen Stillstandes mit laufendem Motor bleibt die Drehmomentübertragung in der Reibungskupplung und damit auf das mit der
Abtriebswelle gekuppelte Turbinenrad des Wandlers unverändert aufrechterhalten. Dieser Vorteil ist bei Hubstaplern und ähnlichen
Fahrzeugen, die häufig sehr kurze Fahrbewegungen ausführen
müssen, von besonderer Bedeutung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die genannte Regeleinrichtung als ein in der Zuführleitung für das
Druckmedium angeordnetes Steuerventil auszubilden mit einem Steuerkolben, der eine erste, in Richtung "öffnen" der Reibungs-
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kupplung wirkende Druckfläche und eine zweite in Richtung "Schließen" der Reibungskupplung wirkende Druckfläche aufweist,
wobei die erste Druckfläche durch eine Kraft beaufschlagbar ist, die mit der genannten Druckdifferenz (Meßgröße) zunimmt,
und wobei die zweite Druckfläche durch eine Kraft beaufschlagbar ist, die bei zunehmendem Ausschlag des Bedienungshebels
(d.h. mit abnehmender Sollgröße) abnimmt.
Es ist zwar auch möglich, daß die beiden genannten Kräfte nicht in der vorerwähnten V/eise von der Meßgröße bzw. der Sollgröße
abhängen, sondern gerade umgekehrt. Mit anderen Worten: Man erzielt die gleiche Wirkung, wenn die erste Druckfläche durch
eine Kraft beaufschlagbar ist, die bei zunehmender Druckdifferenz abnimmt, und wenn die zweite Druckfläche durch eine Kraft beaufschlagbar
ist, die mit dem Ausschlag des Bedienungshebels zunimmt. Man wird jedoch im allgemeinen die ruerst genannte Ausführung
bevorzugen.
Im übrigen sind bei beiden Ausführungen zwei Fälle zu unterscheiden:
a) Das Druckmedium wirkt, entgegen einer die Reibungskupplung öffnenden Federkraft, in Richtung "Schließen" der Reibungskupplung.
In diesem Fall muß die genannte erste Druckfläche des Steuerkolbens in Richtung "Schließen" des Steuerventils
und die genannte zweite Druckfläche in Richtung "öffnen"
des Steuerventils wirken. Dies ist bei Hubstaplern und ähnlichen Fahrzeugen der Regelfall.
b) Das Druckmedium wirkt, entgegen einer die Reibungslcupplung schließenden Federkraft, in Richtung "öffnen" der Reibungskupplung.
Dann müssen die unter a) genannten Wirkrichtungen der Druckflächen des Steuerkolbens vertauscht werden.
Vorausgesetzt ist in beiden Fällen, wie schon eingangs angedeutet,
daß der Bedienungshebel (z.B. das Kupplungspedal), wie in Kraft-
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fahrzeugen üblich, im entlasteten Zustand durch eine Feder in
seiner Ausgangsposition gehalten wird, und daß ein zunehmender Ausschlag des Bedienungshebels in Richtung "öffnen" der Reibungskupplung
wirkt.
Grundsätzlich ist die Erfindung in beiden genannten Fällen a) und b) anwendbar. Die weiteren Ausführungen betreffen jedoch
nur den Fall a).
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch erzielbar, daß - wie an sich bekannt - in der Zuführleitung
für das Druckmedium ein durch den Bedienungshebel verstellbares Druckreduzierventil vorgesehen ist, daß dem Druckre-
w duzierventil das genannte Steuerventil nachgeschaltet ist, und
daß im Steuerventil die auf die genannte zweite Druckfläche wirkende Kraft durch den auf der Austrittsseite des Druckreduzierventils
herrschenden Druck aufgebracht wird. Zunächst wird also der Druck des Druckmediums durch das Druckreduzierventil
auf einen vom Ausschlag des Bedienungshebels abhängenden Wert reduziert; d.h. mit zunehmendem Hebelausschlag nimmt der Druck
ab. Dieser Druck kann somit in dem genannten, dem Druckreduzierventil nachgeschalteten Steuerventil die auf die zweite Druckfläche
wirkende Kraft aufbringen; denn dieser Druck repräsentiert in der geforderten V/eise die Sollgröße des abgegebenen Drehmomentes,
entsprechend dem Ausschlag des Bedienungshebels. Diese Aus-
k führung erlaubt eine platzsparende Anordnung des Druckreduzierventils
und des Steuerventils in einem gemeinsamen Gehäuse und ein sicheres Abstimmen der durch beide Ventile auszuübenden
Funktionen.
Damit bei entlastetem Bedienungshebel, d.h. bei völlig geschlossener
Reibungskupplung, eine Verringerung des Druckes des Druckmediums durch das Steuerventil vermieden wird, ist eine um das
Steuerventil geführte Umgehungsleitung vorgesehen, in der ein
Auf-Zu-Ventll angeordnet ist, welches bei entlastetem Bedienunßs-
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hebel geöffnet und bei Hebelausschlägen oberhalb etwa 15 bis
35 % des vollen Hebelausschlages geschlossen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wie an sich bekannt - das hydrodynamische Getriebe als Drehmomentwandler
ausgebildet ist, bei dem - in Strömungsrichtung
der Arbeitsflüssigkeit - dem Pumpenrad das Leitrad und diesem das Turbinenrad nachgeschaltet ist. Ein solcher Wandler ist
zur Verwirklichung der Erfindung besonders gut geeignet,'weil er feststehende Arbeitsraumwände aufweist, und weil gleichzeitig
der Abstand vom Pumpenradaustritt (in Strömungsrichtung) bis zum Turbinenradeintritt sehr groß ist, so daß das Anschließen
einer Meßleitung zur Ermittlung des Druckes der Arbeitsflüssigkeit auf der Austrittsseite des Pumpenrades keinerlei Schwierigkeiten
bereitet. Demgegenüber müßte bei einem Wandler, dessen Turbinenradeintritt vom Pumpenradaustritt nur durch einen
kleinen Spalt getrennt ist oder bei einem Wandler mit rotierenden Arbeitsraumwänden oder bei einer Strömungskupplung, die
stets nur rotierende Arbeitsraumwände aufweist für das Anschließen der Meßleitung ein wesentlich höherer Aufwand getrieben
werden.
Eine besonders einfache Anordnung ist dadurch erzielbar, daß wie an sich bekannt - eine Zuflußleitung zum kontinuierlichen
Zuführen von Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum des Wandlers vorgesehen ist, und daß an die Zuflußleitung ein Druckbegrenzungsventil
zum Konstanthalten des Flüssigkeitsdruckes in der Zuflußleitung angeschlossen ist. Da nämlich der Druck in der Zuflußleitung
in guter Annäherung gleich dem Druck auf der Eintrittsseite des Pumpenrades ist, genügt es infolge der Anordnung des
genannten Druckbegrenzungsventils, als Maß für das vom Wandler
abgegebene Drehmoment allein den Flüssigkeitsdruck auf der Austrittsseite des Pumpenrades abzugreifen, und es erübrigt sich
somit, die Differenz zwischen den Drücken beidseitig des Pumpenrades zu bilden.
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Häufig erfolgt das Zuführen der Arbeitsflüssigkeit zum Arbeitsraum
des Wandlers über eine zentral durch den Wandler hindurchgeführte Hohlwelle. Dabei kann der durch das vorgenannte Druckbegrenzungsventil
auf einen konstanten Wert geregelte Druck der Arbeitsflüssigkeit beim übertritt von der feststehenden Zuflußleitung
auf die rotierende Hohlwelle wieder verfälscht werden. Um dem vorzubeugen, wird vorgeschlagen,' das Druckbegrenzungsventil
innerhalb der Hohlwelle anzuordnen. Dieser Vorschlag ist dadurch konstruktiv sehr leicht zu verwirklichen, daß man am einen
Ende der Hohlwelle eine Eintrittsöffnung und im mittleren Bereich,
d.h. in der Nähe des Pumpenradeintrittes, eine Austrittsöffnung für die Arbeitsflüssigkeit vorsieht, und daß das Druckbegrenzungsventil
am anderen Ende der Hohlwelle angeordnet 1st, wobei der Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils zweckmäßigerweise achsparallel
zur Hohlwelle geführt ist und eine zentrische Austrittsöffnung für die überströmende Arbeitsflüssigkeit aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der
Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 das Schema einer Pahrzeugantriebsanlage mit den
zur Betätigung der Reibungskupplung erforderlichen Steuereinrichtungen;
Fig. 2 das Schema einer gegenüber Fig. 1 geänderten Anordnung der Steuereinrichtungen;
Fig. 5 das Schema einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten
Fahrzeugantriebsanlage mit den dazugehörigen Steuereinrichtungen;
Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt durch die zentral durch den
Wandler nach Fig. 3 hindurchgeführte Hohlwelle.
In allen Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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ORfQfNAL INSPECTED
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Die in Fig.l dargestellte Fahrzeugantriebsanlage weist einen
Motor 10 auf, dessen Abtriebswelle 11 mit einer Reibungskupplung 20 verbunden ist; dieser ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler
30 nachgeschaltet, dessen Abtriebswelle 31 in bekannter
Weise mit den in der Zeichnung nicht sichtbaren Treibrädern des
+/
Fahrzeuges verbunden ist. Mit der Abtriebswelle 11 des Motors 10 ist noch ein Nebenantrieb 12 gekoppelt mit einer über Zahnräder 13, 14 angetriebenen Hydrostatikpumpe 15. Diese dient zur Versorgung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Hubwerkes mit Druckflüssigkeit.
Fahrzeuges verbunden ist. Mit der Abtriebswelle 11 des Motors 10 ist noch ein Nebenantrieb 12 gekoppelt mit einer über Zahnräder 13, 14 angetriebenen Hydrostatikpumpe 15. Diese dient zur Versorgung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Hubwerkes mit Druckflüssigkeit.
Die als Lamellenkupplung ausgebildete Reibungskupplung 20 besitzt in bekannter Weise einen Primärteil 21 und einen Sekundärteil
22. Mit dem Primärteil ist ein ringförmiger Zylinderraum verbunden, in dem sich ein ebenfalls ringförmiger üruckkolben 24
befindet zum Zusammenpressen der Reiblamellen der Kupplung entgegen der Kraft der Federn 25. Die hierfür erforderliche Druckflüssigkeit
gelangt über eine Leitung 26 in den Zylinderraum 23 und von dort über eine Drossel 27 zurück in den ölsumpf.
Der Wandler 30 weist, wie üblich, ein Gehäuse 32 mit einem torusförmigen
Arbeitsraum 33 auf. Das mit dem Sekundärteil 22 der Reibungskupplung 20 verbundene Pumpenrad 3^ ist von der Arbeitsflüssigkeit
zentrifugal durchströmt, während das fest mit dem Gehäuse 32 verbundene Leitrad 35 im wesentlichen zentripetal durchströmt
ist. Das mit der Abtriebswelle 3I verbundene Turbinenrad 36 ist
im radial inneren Bereich des Arbeitdraumes 33 auf der Saugseite
des Pumpenrades 34 angeordnet und axial durchströmt. Die Arbeitsflüssigkeit strömt dem Wandler 30 über die Leitung 37 mit der
Drossel 38 zu und verlässt ihn wieder über die Drossel 39.
Zur Versorgung der Fahrzeugantriebsanlage mit Druck- und Arbeitsflüssigkeit dient eine Pumpe 40, deren mit dem Motor 10 gekuppelter
Antrieb in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Auf der Druckseite der Pumpe 40 ist ein Druckbegrenzungsventil 41 zum Einstellen
·+/ Auch ein in der Regel vorhandenes, dem Wandler 30 nachgeso'-ialtetes
Wendegetriebe 1st in der Zeichnung nicht da,·, ijstelit.
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eines konstanten Flüssigkeitsdruckes vorgesehen.
Zur Steuerung des der Reibungskupplung 20 über die Leitung 26
zuzuführenden Flüssigkeitsstromes dienen ein Kupplungspedal 50,
ein über das Kupplungspedal steuerbares Druckreduzlervent.il 52,
ein diesem nachgeschaltetes Steuerventil 60 und ein über das Kupplungspedal 50 zu betätigendes Absperrventil 56, das in einer
um das Steuerventil 60 geführten Umgehungsleitung 44 angeordnet
ist.
Im entlasteten Zustand wird das Kupplungspedal 50 durch die Feder 51 in der mit ausgezogenen Linien dargestellten und mit a
bezeichneten Stellung gehalten. Hierbei strömt die Druckflüssigkeit von der Pumpe 40 über die Leitung 42 und durch dao durch
eine Feder 53 völlig geöffnete Druckdeduzierventil 52, sodann über
die Umgehungsleitung 44 durch das geöffnete Absperrventil 56 und
schließlich über die Leitung 2ό in die Reibungskupplung 20.
Wird das Kupplungspedal 50 aus der Stellung a in die mit gestrichelten
Linien dargestellte Stellung b gedrückt, so wird das Absperrventil 56 geschlossen, so daß die Druckflüssigkeit nunmehr
über die Leitung 43, 46 durch das steuerventil 60 fließen muß.
Dieses 1st zweckmäßig als ein verstellbares Drosselventil ausgebildet, welches schon im völlig geöffneten Zustand den Flüssigkeitsstrom
derart drosselt, daß auch dann, wenn das Druckreduzierventil 52 noch völlig geöffnet ist, die Reibungskupplung 20 zu rutschen
beginnen kann.
Im Bereich zwischen den Stellungen b und c des Kupplungspedale^
bleibt das Absperrventil 56 stets geschlossen, und der Steuerkolben 54 des Druckreduzierventils 52 wird über die Feder 55 mehr
oder weniger nach rechts gedrückt, so daß der Druck auf der Austrittsseite des Ventils 52 mehr oder weniger stark reduziert wird.
Dieser Druck ist somit ein Maß für die Stellung des Kupplungspedals 50 oder, genauer gesagt, für den Abstand der jeweiligen Pedalstellung
von der Stellung b. Dieser Abstand ist hier auch mit
,;:::·: :2Ό9883/0
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"Ausschlag" bezeichnet.
Dass Steuerventil 60 dient zu einer weiteren Korrektur des Flüssigkeitsdruckes
j es besitzt einen Steuerkolben 64 mit einer ersten Druckfläche 6l und mit einer dieser gegenüberliegenden zweiten
Druckfläche 62. Auf die erste Druckfläche βΐ drückt ein Hilfskolben
65, der beidseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist,
und zwar auf der dem Ventil 60 zugewandten Seite über die Leitung
66 von dem auf der Eintrittsseite des Wandlerpumpenrades ~$K
herrschenden Druck und a.uf der Gegenseite über die Leitung 67 von
dem auf der Austrittsseite des Wandlerpumpenrades 34 herrschenden
Drück. Die vom Hilfskolben 65 auf die erste Druckfläche 6l ausgeübte
Kraft entspricht also der vom Pumpenrad 3^ in der Arbeiteflüssigkeit
des Wandlers 30 erzeugten Druckdifferenz und somit dem vom Wandler über die Abtriebswelle 31 abgegebenen Drehmoment.
Auf die zweite Druckfläche 62 des Steuerkolbens 64 wirkt über die Steuerleitung 45 der obengenannte, auf der Austrittsseite des
Druckreduzierventils 52 herrschende und den jeweiligen Auesohlag
des Kupplungspedals 50 repräsentierende Flüssigkeitsdruck. Außerdem kann hier noch eine Ausgleichsfeder 63 angreifen.
Die Wirkungsweise des Steuerventils entspricht somit derjenigen einer Regeleinrichtung» Die Meßgröße ist die auf die erste Druckfläche
6l und die Sollgröße die auf die zweite Druckfläche 62 ausgeübte Kraft. Durch das Gegeneinanderwlrken der beiden Kräfte
werden diese miteinander verglichen, wobei ein Abweichen der Meßgröße von der Sollgröße ein entsprechendes Verschieben des Steuerkolbens
64 bewirkt. Wird der Gleichgewichtszustand z.B. dadurch gestört, daß sich die Motordrehzahl und damit das an der Welle 31
abgegebene Drehmoment erhöht, so steigt die auf die erste Druokfläche 6l wirkende Kraft an und bewirkt ein Verschieben des Steuerkolbens
64 nach links, d.h. in Richtung "Schließen" des Steuerventils 60. Dadurch verringert sich der Druck im Zylinderraum 23
der Reibungskupplung 20 und somit das übertragbare Drehmoment solange,
bis am Steuerkolben 64 wieder Gleichgewicht herrscht, d.h.
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solange, bis das von der Abtriebswelle 31 abgegebene Drehmoment
wieder der durch den jeweiligen Ausschlag des Kupplungspedals vorgegebenen Sollgröße entspricht.
Bei sehr hohen Motordrehzahlen und bei einem sehr kleinen zu übertragenden
Drehmoment kann der Fall eintreten, daß der Zylinderraum 23 der Reibungskupplung 20 nur noch teilweise (im äußeren Bereich)
mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, und daß demzufolge der Druck in den Leitungen 26 und 46 auf Atmosphärendruck oder sogar
darunter absinkt. In diesem Falle findet also im Steuerventil bei Regelvorgängen nicht mehr ein Verstellen des Druckes der Druckflüssigkeit,
sondern nur noch ein Verstellen der Durchflußmenge statt. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, das Ventil 52 als +/
In Figur 2 ist eine gegenüber Figur 1 geänderte Anordnung der Steuereinrichtungen gezeigt. Die Fahrzeugantriebsanlage selbst
(Motor 10, Reibungskupplung 20, Wandler ^O) ist die gleiche wie diejenige
in Figur 1; sie ist deshalb in Figur 2 nicht dargestellt. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Anordnung nach Figur 1
besteht darin, daß die auf die beiden Druckflächen I61 und 162 des
Steuerkolbens 164 des Steuerventils I60 wirkenden Kräfte im umgekehrten
. Sinne von der Meßgröße bzw. von der Sollgröße abhängen. Während in Figur 1 die auf die erste Druckfläche 6l wirkende Kraft
bei zunehmender vom Pumpenrad ^4 erzeugter Druckdifferenz zunimmt,
ist die Anordnung in Figur·2 derart getroffen, daß.die auf die
erste Druckfläche I6I wirkende Kraft bei zunehmender Druckdifferenz
abnimmt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Hilfskolben 65 auf ein Druckreduzierventil I52 wirkt, und zwar in Richtung "Schließen".
Somit wird ein über die Leitung IO8 zugeführter Steuerdruck entsprechend
dem f.nwachsen der Druckdifferenz reduziert. Der in dieser
Welse das von der Abtriebswelle 31 abgegebene Drehmoment repräsentierende
Steuerdruck gelangt über die Leitung I09 auf die genannte
erste Druckfläche Ιοί des Steuerventils I6.0. Während außerdem in
Figur 1 die auf die zweite Druckfläche 62 des Steuerventils 60
+/ Druckregelventil auszubilden (Steuerleitung 59)* damit (bei
gleichbleibendem Pedalauaschlag) der Druck auf der Eintrittsseite des Steuerventils 60 konstant gehalten wird.
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wirkende Kraft bei zunehmendem Ausschlag des Kupplungspedals 50
abnimmt, ist die Anordnung in Figur 2 derart getroffen, daß die auf die zweite Druckfläche I62 wirkende Kraft bei zunehmendem
Pedalausschlag zunimmt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Kupplungspedal 30 über die Feder 155 direkt auf den Steuerkolben 164
einwirkt.
Die mit dieser Anordnung erzielte Wirkung ist die gleiche wie
beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur Ij Ist z.B. das von der
Abtriebsweile ^l abgegebene Drehmoment höher als durch das Kupplungspedal
50 vorgegeben , so wird der Kolben des Druckreduzierventils 152 in"Richtung Schließen" verschoben, wodurch sich die
auf die erste Jruckfläche lol des Steuerventils 160 wirkende Kraft
(1.64)
verringert. Demzufolge wird der Steuerkolben/ebenfalls in Richtung
"Schließen", d.h. nach rechts, verschoben, wodurch sich der Druck und/oder die Durch!lußmenge in der zur Reibungskupplung 20
führenden Leitung 26 verringert, und zwar solange, bis am Steuerkolben 104 wieder Gleichgewichtszustand herrscht.
Bei der in B'igur j5 dargestellten Fahrzeugantriebsanlage, die sich
gegenüber derjenigen nach Figur 1 nur in wenigen Details unterscheidet, ist die Abtriebswelle IjU als Hohlwelle ausgebildet. Die
Arbeitsflüssigkeit wird dem Wandler 30 über diese Hohlwelle zugeführt.
Die Zuführleitung IJf ist an das eine Ende der Hohlwelle
131 angeschlossen. Im Bereich der Eintrittsseite des Pumpenrades
34 des Wandlers 30 weist die -Hohlwelle IjJl eine radiale Öffnung
auf zum Übertritt der Arbeitsflüssigkeit aus der Hohlwelle in den
Wandlerarbeitsraum 33. Am anderen ;inde der Hohlwelle 1J51 ist ein
Druckbegrenzungsventil 70 vorgesehen (siehe auch Fig.4), das den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Hohlwelle und damit auf der Eintrittsseite
deo Pumpenrades $K konstant hält. Dadurch braucht als
Maß für das abgegebene Drehmoment nur noch der auf der Pumpenaustrittsoeite
herrschende Druck abgegriffen zu werden (Leitung I67). jjs entfallen die Leitung öd und der Hilfskolben o5, die bei der
Ausführung gemäi3 Figur 1 noch erforderlich sind. Die Leitung I67
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kann somit direkt auf die erste Druckfläche 6l des oteuerkolbens
60 geführt werden. Eine besondere einfache Anordnung kann hierbei dadurch erzielt werden, daß man das Steuerventil OO
direkt an das Wandlergehäuse 32 anbaut). Auch die anderen Ventile 52 und 56 können in unmittelbarer Nachbarschaft des Steuerventils.
60 am Wandlergehäuse 32 angeordnet werden.
Ein weiterer Unterschied zwischen den Ausführungen nach Figur 1 und 3 besteht darin, daß in Figur 3 das von der Reibungskupplung
20 abgegebene Drehmoment in an sich bekannter Weise durch ein Planetengetriebe 80 auf 2 Kraftwege aufgeteilt wird, nämlich einerseits
auf einen über den Wandler 30 führenden hydrodynamischen Kraftweg und andererseits auf einen über die Hohlwelle 13I führenden
rein mechanischen Kraftweg. Durch ein Sammelgetriebe 85 werden die beiden Kraftwege wieder vereinigt.
Das abtrlebseitige Ende der Hohlwelle 13I mit dem darin eingebauten
Druckbegrenzungsventil 70 ist in Figur 4 im Längsschnitt
dargestellt. An die zentrische, durch die gesamte Welle hindurchgeführte Bohrung 71 schließt sich ein als Zylinder 72 ausgebildeter
Hohlraum an, In dem ein Kolben 73 hin- und herbewegbar
angeordnet ist. Durch eine Feder 74 wird der Kolben 73 gegen
die radiale Übergangsfläche 78 zwischen Bohrung 71 und Zylinder
angedrückt und dadurch das Innere der Hohlwelle nach außen abgeschlossen. Unweit der Übergangsfläche 78 ist im Zylinder 72
eine Ringnut 75 vorgesehen, die mit einer im Kolben 73 eingearbeiteten
Querbohrung Jo und einer daran anschließenden nach außen mündenden Längsbohrung 77 in Verbindung steht. Beim Überschreiten
des Flüssigkeitsdruckes im Innern der Hohlwelle I31 weicht der
Kolben 73 in an sich bekannter Weise entgegen 'der Vorspannkraft der Feder 74 aus; dadurch strömt Arbeitsflüssigkeit aus dem
Inneren der Hohlwelle nach außen, bis der Druck den gewünschten Wert erreicht hat.
Allen Ausführungsbeispielen nach Fig.1 bis 3 gemeinsam ist der
symbolisch dargestellte Anschlag 57, durch den die .!teilung c
209>?83/01ü3
SAD ORIGINAL
2 1 321 AA AS
des Kupplungspedale bestimmt wird. Diener Anschlag 57 wird
zweckmäßig verstellbar ausgebildet, z.B. mittels eines Gewindes; dadurch kann day kleinste von der Abtriebswelle J51
abgegebene Drehmoment auf einen beliebigen Wert festgelegt werden.
Heidenheim, den 25.Juni 1971
Üh/MRö/Rä
Üh/MRö/Rä
209883/01G3
Claims (7)
1. Fahrzeugantriebsanlage mit einer durch ein Druckmedium betätigten
Reibungskupplung und mit einer der Zuführleitung für das Druckmedium zugeordneten Steuereinrichtung zum Verstellen des
Druckes und/oder der Durchflußmenge des Druckmediums in Abhängigkeit von der Stellung eines Bedienungshebels, z.B.
eines Kupplungspedals, ferner mit einem der Reibungskupplung
" nachgeschalteten, ein Pumpen- und ein Turbinenrad aufweisenden
hydrodynamischen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuereinrichtung als eine an sich bekannte Regeleinrichtung
(60, 160) zum Konstanthalten des von der Fahrzeugantriebsanlage abgegebenen Drehmomentes ausgebildet ist, und daß
als die der Regeleinrichtung zuzuführende Meßgröße die vom Pumpenrad (j54) des hydrodynamischen Getriebes (JO) in der Arbeitsflüssigkeit
erzeugte Druckdifferenz oder eine von dieser Druckdifferenz-abhängige Größe benutzt ist.
2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Regeleinrichtung als ein in der Zuführleitung
für das Druckmedium angeordnetes Steuerventil (60, I60) ausgebildet
ist mit einem Steuerkolben (64, 164), der eine erste,
in Richtung "öffnen" der Reibungskupplung (20) wirkende Druckfläche
(61, 161) und eine zweite in Richtung "Schließen" der Reibungskupplung (20) wirkende Druckfläche (62, l62) aufweist,
wobei die erste Druckfläche (61, I6I) durch eine Kraft beaufschlagbar
ist, die mit der genannten Druckdifferenz (Meßgröße) zunimmt, und wobei die zweite Druckfläche (62, l62) durch eine
Kraft beaufschlagbar ist, die bei zunehmendem Ausschlag des Bedienungshebels (50) (d.h. mit abnehmender Sollgröße) abnimmt.
209883/0 163
" 1T " 21321U
3· Antriebsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß - wie an sich bekannt - in der Zuführleitung (26) für das
Druckmedium ein durch den Bedienungshebel (50) verstellbares Druckreduzierventil (52) vorgesehen ist, daß dem Druckreduzierventil
(52) das genannte Steuerventil (βθ) nachgeschaltet ist, und dafi im Steuerventil (60) die auf die genannte/Druckfläche
(62) wirkende Kraft durch den auf der Austrittsseite des Druckreduzierventils (52) herrschenden Druck aufgebracht
wird.
4. Antriebsanlage nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet,
daß eine um das Steuerventil (60) geführte Umgehungsleitung (44) vorgesehen ist, in der ein Auf-Zu-Ventil (56) angeordnet ist,
welches bei entlastetem Bedienungshebel (50) geöffnet und bei Hebelausschlägen oberhalb etwa 15 bis 35 % des vollen Hebelausschlages
geschlossen ist.
5· Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß - wie an sich bekannt - das hydrodynamische Getriebe als Drehmomentwandler (30) ausgebildet ist, bei dem - in
Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit - dem Pumpenrad (3*0
das Leitrad (35) und diesem das Turbinenrad (36) nachgeschaltet ist.
6. Antriebsanlage nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß wie
an sich bekannt - eine Zuflußleitung (137) zum kontinuierlichen
Zuführen von ArbeitsflUssigkeit in den Arbeitsraum (33) des Wandlers (30) vorgesehen ist, und daß an die Zuflußleitung
(137.) ein Druckbegrenzungsventil (70) zum Konstanthalten
des Flüssigkeitsdruckes in der Zuflußleitung (137) angeschlossen ist.
7. Antriebsanlage nach Anspruch 6, mit einer zentral durch den Drehmomentwandler (3Ö) hindurchgeführten Hohlwelle (131)» dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (70) innerhalb der Hohlwelle (131) angeordnet ist.
Heldenheim, den 25. Juni 1971-
Sh/MRö 209 ') 83/0163
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