DE2656669B1 - Lastschaltgetriebe mit einer hydrodynamischen Einheit und einem hydrodynamischen Retarder - Google Patents

Lastschaltgetriebe mit einer hydrodynamischen Einheit und einem hydrodynamischen Retarder

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Description

Die Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit einer hydrodynamischen Einheit (hydrodynamischen Kupplung, Wandler), einem dieser nachgeschalteten Zahnräderweehselgetriebe und einem auf der Eingangsseite des Zahnräderwechselgetriebes angeordneten hydrodynamischen Retarder, wobei ein das Zahnräderwechselgetriebe und den Retarder enthaltender erster Gehäuseabschnitt durch ein deckelartiges, eine Zwischenwand bildendes Gehäuse-Abschlußteil gegenüber einem zweiten, die hydrodynamische Einheit enthaltenden Gehäuseabschnitt abgegrenzt ist und wobei in dem axial unmittelbar neben der hydrodynamischen Einheit angeordneten Gehäuse-Abschlußteil eine zur Druckmittelversorgung der Druckmittelverbraucher des Last-Schaltgetriebes dienende Druckmittelpumpe, ein Hauptdruckventil sowie mehrere, die Pumpe, die Druckmittelverbraucher und das Hauptdruckventil verbindende Druckmittelkanäle aufweist.
In einem derartigen Lastschaltgetriebe werden insbesondere für die hydrodynamische Einheit (Wandler) und den Retarder relativ große Fördermengen an Druck- bzw. Strömungsmittel benötigt.
Bei den bekannten Lastschaltgetrieben ist eine Zwischenwand oder ein Gehäusedeckel als Gehäuse-Abschlußteil zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt (Getrieberaum), der als Naßraum gilt und dem zweiten Gehäuseabschnitt (Wandlerraum), der trocken bleiben muß, eingebaut. Dieses Gehäuse-Abschlußteil enthält eine — überlicherweise achsversetzt zur Eingangswelle angeordnete — Druckmittelpumpe, während die Steuerventile in einem unterhalb des Zahnräderwechselgetriebes im ersten Gehäuseabschnitt angeordneten Steuergehäuse untergebracht sind. Bei einer solchen Anordnung ergeben sich lange Strömungsmittelkanäle von der Pumpe über die entsprechenden Steuerventile bis zum Wandler und Retarder, die relativ große Strömungsverluste verursachen und beim Retarder zu einer störend langen Füllzeit führen. Ferner läßt sich eine große Zahl von Übertrittsstellen der Druckmittelkanäle zwischen den einzelnen Gehäuseteilen nicht vermeiden. Diese Nachteile bestehen auch dann weiter, wenn das Hauptdruckventil im Gehäuse-Abschlußtteil angeordnet ist.
Es ist ferner bekannt (DT-AS 1134 903), einen hydrodynamischen Wandler durch eine den Antrieb für eine Druckmittelpumpe enthaltende Zwischenwand von einem nachgeschalteten Retarder zu trennen, wobei der Stator des Retarders unmittelbar an diese Zwischenwand angrenzt. Da auch dort die Steuerventile getrennt von dem den Wandler und den Retarder enthaltenden Gehäuse angeordnet sind, ergeben sich auch bei dieser bekannten Anordnung die oben beschriebenen Nachteile.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Lastschaltgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so zu gestalten, daß die Strömungs- und Leckverluste der Strömungswege von der Druckmittelpumpe über die Steuerventile zu den hydrodynamischen Elementen (Wandler bzw. Strömungskupplung und Retarder) so
so gering wie möglich sind und außerdem eine kurze Füllzeit des Retarders ermöglichen wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben Merkmalen gelöst.
Bei einem derartigen Lastschaltgetriebe ist wesent-Hch, daß im Gehäuse-Abschlußteil nicht nur die Pumpe und das Hauptdruckventil, sondern alle für die Strömungsmittelversorgung des Wandlers und Retarders notwendigen Steuerventile — mit Ausnahme eines pneumatisch betätigten Retarderregelventils — angeordnet sind, so daß im Steuergehäuse (unterhalb des Zahnräderwechselgetriebes) nur noch die den Reibungskupplungen zugeordneten Steuerventile untergebracht sind. Ferner ist eine Anordnung des Retarders gewählt, bei der dessen Stator axial unmittelbar an das Gehäuse-Abschlußteil angrenzt. Damit ist es möglich, die Steuerventile zentral um die Pumpe anzuordnen und so lange Kanäle — die Strömungsverluste zur Folge haben — und viele Übertrittsstellen an Gehäuseteilen
— die zu hohen Leckverlusten führen — zu vermeiden. Ferner sind auch kurze Strömungswege vom Gehäuse-Abschlußteil zum axial unmittelbar angrenzenden Retarder möglich, so daß sich kurze Füllzeiten ergeben und der Retarder im Bedarfsfall in kürzerer Zeit bremsbereit ist.
Das Gehäuse-Abschlußteil benötigt meist keinen zusätzlichen axialen Bauraum, da der Axialbereich eines üblicherweise vorzusehenden Nebenabtriebes mitbenutzt werden kann. ι ο
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Je nach den konstruktiven bzw. räumlichen Gegebenheiten kann es Vorteile bringen, auch ein dem Wandler vorgeschaltetes Sicherheitsventil innerhalb des Gehäuse-Abschlußteiles anzuordnen.
Die Merkmale nach Anspruch 3 erhöhen die Wirksamkeit des Kühlkreislaufs des Retarders und vermindern die Füllzeit des Retarders.
Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Gehäuse-Abschlußteiles.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in
F i g. 1 ein Lastschaltgetriebe im achsparallelen Schnitt
Fig.2 ein Schema des Druckmittelkreislaufs für dieses Lastschaltgetriebe und
F i g. 3 ein Gehäuse-Abschlußteil dieses Lastschaltgetriebes im achssenkrechten Schnitt mit einer Druckmittelpumpe und Steuerventilen des Druckmittelkreislaufs.
Das in F i g. 1 dargestellte Lastschaltgetriebe besteht aus einem lastschaltbaren Zahnräderwechselgetriebe 50 mit einer Eingangswelle 51 und einer Ausgangswelle 52, einem dem Zahnräderwechselgetriebe vorgeschalteten hydrodynamischen Wandler 17 sowie einem Retarder 25, dessen Rotor ebenso wie das Turbinenrad Γ des Wandlers 17 mit der Eingangswelle 51 des Zahnräderwechselgetriebes 50 verbunden ist. Mit dem Pumpenrad P des Wandlers ist ein Zahnrad 53 verbunden, von dem ein motorabhängiger, lastschaltbarer Nebenabtrieb 54 über eine Räderkette 55 und 56 angetrieben wird. Ebenfalls über das Zahnrad 53 wird das Antriebszahnrad 57 einer Druckmittelpumpe 12 für die Druckmittelversorgung des Lastschaltgetriebes angetrieben.
Das Gehäuse 58 besteht aus einem ersten Gehäuseabschnitt 58a, der das Zahnräderwechselgetriebe 50 und den Retarder 25 enthält sowie einem zweiten Gehäuseabschnitt 58Zj für den Wandler 17, der im Gegensatz zum ersten Gehäuseabschnitt trocken bleiben muß. Beide Gehäuseabschnitte 58a und 586 sind durch ein Gehäuse-Abschlußteil 59 druckmitteldicht voneinander getrennt, in dessen Axialbereich die Räderkette 53, 55, 56 und die Druckmittelpumpe angeordnet sind. Unmittelbar neben dem Gehäuse-Abschlußteil 59 ist der Retarder 25 angeordnet, so daß das Stator-Schaufelrad 25a des Retarders direkt an das Gehäuse-Abschlußteil 59 angrenzt Das Gehäuse-Abschlußteil enthält außer der Druckmittelpumpe 12 ein (in Fig.3 gezeigtes) Hauptdruckventil 14, ein Wandler-Gegendruckventil 19, ein Schmierdruckventil 60 und ein Kühlerumschaltventil 30 sowie zahlreiche Druckmittelkanäle zwischen den genannten Ventilen, den zugeordneten Druckmittelverbrauchern und der Druckmittelpumpe. Das Gehäuse-Abschlußteil ist als Druckgußteil ausgebildet, wobei die Druckmittelkanäle überwiegend im Gußverfahren fertig erzeugt sind. Die hydraulische Funktion der genannten Ventile wird nachfolgend anhand des in F i g. 2 dargestellten Schemas des Druckmittelkreislaufs erläutert.
Die Druckmittelpumpe 12 fördert aus dem unteren Teil 10 des ersten Gehäuseabschnitts über einen Filter 11 Druckmittel in eine Hauptdruckleitung 13, in der ein konstanter Druck durch ein Hauptdruckventil 14 eingestellt wird. Von der Hauptdruckleitung führt eine Druckleitung 15 zu den nicht gezeigten Schaltventilen der Schaltkupplungen des Lastschaltgetriebes. Das vom Hauptdruckventil 14 abströmende überschüssige Strömungsmittel, das zum Schließen der Kupplungen nicht benötigt wird, wird in einer Speiseleitung 16 dem Wandler 17 zugeführt. Ein Wandlerdruckbegrenzungsventil 18 begrenzt den in der Speiseleitung 16 möglichen Druck auf einen Wert, der etwas höher liegt als der im normalen Betrieb auftretende Druck, indem es die Speiseleitung 16 bei Überschreiten dieses Druckes gegenüber dem Abfluß öffnet. Ein Wandlergegendruckventil 19 steuert den am Ausgang des Wandlers 17 in der Wandlerausgangsleitung 20 herrschenden Druck auf einen für den Wandlerbetrieb geeigneten Wert und beeinflußt so gleichzeitig den Druck in der Speiseleitung 16. Das vom Wandlergegendruckventil in eine Leitung 21 abfließende Strömungsmittel soll im Zugbetrieb (Normalbetrieb ohne Retarder) durch einen Wärmetauscher 22 fließen und über eine Schmierdruckleitung 23, in der ein Schmierdruckventil 60 einen konstanten Druck einstellt, Schmierstellen 24 des Getriebes zugeführt werden.
Auch der Retarder 25 wird aus dem vorstehend beschriebenen Versorgungskreislauf gespeist. Von der vor dem Wandler 17 liegenden Speiseleitung 16 führt eine Druckleitung 26 zu einem Steuerventil 27. Das Füllen bzw. Entleeren des Retarders erfolgt durch das Steuerventil 27 in Verbindung mit dem Umschaltventil 30.
Beim Befüllen strömt das Druckmittel vom Steuerventil 27 über den Leitungsstrang 29a, 29£> zum Umschaltventil und von dort über die Leitung 28 zum Retarder. Die Leitung 28 mündet im radial inneren Bereich des torusförmigen Arbeitsraumes in den Retarder. Am äußeren Durchmesser des Retarderarbeitsraumes, an dem das Druckmittel im Retarderbetrieb gegenüber dem inneren Durchmesser einen höheren Druck hat, ist eine Retarderrücklaufleitung 29 vorgesehen, die zu den Leitungssträngen 29a und 296 führen und im Bremsbetrieb das Druckmittel über das Umschaltventil 30 dem Wärmetauscher zuführt, zum Entleeren über den Leitungsstrang 29a am Ventil 27 dem Sumpf bzw. Vorratsbehälter zuführt. Das Umschaltventil 30 ist ein Schaltventil, wobei eine Schaltstellung dem Zugbetrieb und die andere dem Bremsbetrieb zugeordnet ist. Die im drucklosen Zustand eingenommene (und in der Zeichnung dargestellte) Schaltstellung des Umschaltventils 30 ist dem Bremsbetrieb zugeordnet.
Das Umschaltventil 30 steuert die Anschlußleitungen 31 und 32 des Wärmetauschers 22, die vom Wandler kommende Leitung 21, die Schmierdruckleitung 23, die zum Retarder führende Leitung 28 und die Rücklaufleitung 29 in einer Weise, daß in der dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung der Leitung 28 abgeschlossen, die Anschlußleitung 32 des Wärmetauschers mit der Schmierdruckleitung 23 und die vom Wandler kommende Leitung 21 mit der Anschlußleitung 31 des Wärmetauschers verbunden und die Rücklaufleitung 29 des Retarders abgeschlossen ist.
In der dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstel-
lung des Umschaltventils 30 ist die zum Retarder führende Leitung 28 mit der Anschlußleitung 32 des Wärmetauschers, die Anschlußleitung 31 des Wärmetauschers mit der Rücklaufleitung 29 und die vom Wandler kommende Leitung 21 mit der Schmierdruckleitung 23 verbunden.
Auf diese Weise leitet das Umschaltventil in der dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung das von der hydrodynamischen Einheit 17 abfließende Strömungsmittel in den Wärmetauscher 22 und von dort dem Schmiersystem zu, während der Zufluß 28 und Abfluß 29 des Retarders abgeschlossen sind; und leitet in der dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstellung allein das vom Retarder 25 abfließende Strömungsmittel in den Wärmetauscher 22 und in einem geschlossenen Kreislauf wieder zurück in den Retarder, während das vom Wandler abfließende Strömungsmittel unter Umgehung des Wärmetauschers direkt dem Schmiersystem 24 zugeführt wird.
Das Umschaltventil 30 wird über die Leitung 35 durch einen vom Steuerventil 27 erzeugten Steuerdruck, der gegen eine Feder wirkt, geschaltet. Im Zugbetrieb (d. h. Normalbetrieb ohne Retarder) ist das Steuerventil 27 in der Schaltstellung, die in der Zeichnung dargestellt ist. Das Umschaltventil dagegen hat infolge des in der Leitung 35 wirkenden Steuerdruckes die andere, d. h. die nicht dargestellte Schaltstellung eingenommen. Damit sind die Retarderanschlußleitungen 28 und 29 verschlossen, während das vom Wandler abströmende Strömungsmittel über die Leitung 21, Umschaltventil 30, Leitung 31, Wärmetauscher 22, Leitung 32 und wiederum das Umschaltventil 30 der Schmierdruckleitung 23 und dem Schmiersystem 24 zugeführt wird.
Bei Betätigung der Fahrzeugbetriebsbremse wird das Umschaltventil 30 auf die Stellung »Retarderbetrieb« umgeschaltet. Durch das Umschaltventil 30 wird ein Kurzschlußkreislauf über die Anschlußleitungen 31 und 32 und die Leitungen 28 und 29 zwischen dem Retarder und dem Wärmetauscher freigegeben, der von dem als Pumpe wirkenden Retarder aufrechterhalten wird und infolge relativ großer Leitungsquerschnitte das Strömungsmittel rasch zirkulieren läßt.
Das Gehäuse-Abschlußteil 59 nach F i g. 3 enthält die achsversetzt zur Getriebeachse angeordnete Druckmittelpumpe 12, die über eine Saugleitung 61 Druckmittel aus dem Gehäuse über einen (in Fig.3 nicht dargestellten) Filter 11 ansaugt und in die Hauptdruckleitung 13 fördert. Unmittelbar neben dem Druckausgang 62 der Pumpe, der mit der Hauptdruckleitung 13 verbunden ist, ist das Hauptdruckventil 14 angeordnet, dessen Steuerkolben 63 in der Hauptdruckleitung 13 unter der Wirkung der Kraft der Feder 64 durch Öffnen eines Strömungsquerschnittes zur Wandler-Speiseleitung 16 einen konstanten Druck einstellt.
Während die Hauptdruckleitung 13 mit einem Druckkanal 15 zum Schaltgerät im unteren Teil des Getriebegehäuses führt, in dem die den Schaltkupplungen zugeordneten Steuerventile angeordnet sind, wird das am Hauptdruckventil überströmende Druckmittel auf kürzestem Wege über die Leitung 16 und die Öffnung 65, die durch eine am Gehäuse-Abschlußteil angeflanschte Hohlwelle für das Leitrad Tdes Wandlers führt, dem Wandler zugeführt. Über die Leitradhohlwelle wird das vom Wandler kommende Druckmittel wieder über die Öffnung 66 in das Gehäuse-Abschlußteil zurückgeführt, um durch das Wandler-Gegendruckventil 19 und die Leitung 21 im Gehäuse-Abschlußteil parallelachsig hierzu liegenden Kühlerumschaltventil 30 und die Leitung 31 auf kürzestem Wege dem Wärmetauscher zugeführt werden zu können. Das Kühlerumschaltventil 30 ist an derjenigen Seite des Gehäuse-Abschlußteiles angeordnet, an der am Gehäuse Anschlüsse 31, 32 zum Wärmetauscher bzw. für den Rückfluß vom Wärmetauscher vorgesehen sind, so daß auch hier der kürzestmögliche Weg vom Ventil 30 zum Wärmetauscher erreicht wird.
Während des Bremsvorganges des Retarders schaltet das Kühlumschaltventil 30 um und das Druckmittel wird vom Kühlerumschaltventil über eine Leitung 28 dem Retarder zugeführt und durchströmt das Gehäuse-Abschlußteil in axialer Richtung auf kürzestmöglichem Wege vom Kühlerumschaltventil 30 durch eine Öffnung 67 über den unmittelbar an das Gehäuse-Abschlußteil angrenzenden Stator 25a des Retarders in den Arbeitsraum des Retarders 25 und von dort über eine öffnung 68 und eine Leitung 29 wieder zurück zum Kühlerumschaltventil, um auf kürzestem Wege über die Leitungen 31 und 32 durch den Wärmetauscher geleitet zu werden.
Parallelachsig zum Kühlerumschaltventil und — in diesem Falle — gleichachsig zum Wandler-Gegendruckventil 19 ist im Gehäuse-Abschlußteil das Schmierdruckventil 60 angeordnet, durch das das Druckmittel über die Leitung 23 den Schmierstellen des Getriebes zugeführt bzw. überschüssige Druckmittel über die Entlüftung E in das Gehäuse zurückgeführt wird.
Das Retarderregelventil 27 ist außerhalb des Gehäuseabschlußteils angeordnet, weil dieses Steuerventil mit Druckluft betätigt wird und ein Druckluftanschluß das Gehäuse-Abschlußteil unnötig komplizieren würde. Da das Retarderregelventil über die Leitung 26 bereits mit dem vor dem Wandler liegenden Abschnitt 16 des Versorgungskreislaufs Verbindung hat, wird dort auch das Wandlerdruckbegrenzungsventil 18 untergebracht, obwohl es auch im Gehäuse-Abschlußteil angeordnet werden könnte.
Bei dem dargestellten Lastschaltgetriebe mit Nebenabtrieb erfolgt die Lagerung der Zwischenräder im Gehäuse-Abschlußteil und einer diesem zugeordneten wandlerseitigen Abdeckplatte, die auch die im Gehäuse-Abschlußteil offen gegossenen Kanäle abdeckt Diese Kanäle verteilen das öl zu den verschiedenen Ventilen. Getriebeseitig werden die offen gegossenen Kanäle durch den Stator des Retarders abgedeckt
Die derart gebildete Einheit aus Gehäuse-Abschlußteil mit Abdeckplatte und Stator beinhaltet die gesamte Ölversorgung und kann komplett montiert werden. Die wichtigsten Ventile sind ohne Demontage der Gehäuse-Abschlußteile aus dem Getriebegehäuse zugänglich.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Lastschaltgetriebe mit einer hydrodynamischen Einheit (z. B. Wandler), einem dieser nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebe und einem auf der Eingangsseite des Zahnräderwechselgetriebes angeordneten hydrodynamischen Retarder, wobei ein das Zahnräderwechselgetriebe und den Retarder enthaltender erster Gehäuseabschnitt durch ein deckelartiges, eine Zwischenwand bildendes Gehäuse-Abschlußteil gegenüber einem zweiten, die hydrodynamische Einheit enthaltenden Gehäuseabschnitt abgegrenzt ist und wobei in dem axial unmittelbar neben der hydrodynamischen Einheit angeordneten Gehäuse-Abschlußteil eine zur Druckmittelversorgung der Druckmittelverbraucher des Lastschaltgetriebes dienende Druckmittelpumpe, ein Hauptdruckventil sowie mehrere, die Pumpe, die Druckmittelverbraucher und das Hauptdruckventil verbindende Druckmittelkanäle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (25a) des Retarders in an sich bekannter Weise unmittelbar an das Gehäuse-Abschlußteil (59) angrenzt und daß im Gehäuse-Abschlußteil (59) noch ein Wandler-Gegendruckventil (19), ein Schmierdruckventil (60) sowie weitere Ventile (30) für die Steuerung der Druckmittelströme der hydrodynamischen Einheit (17) bzw. des Retarders (25) angeordnet sind.
2. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuse-Abschlußteils (59) ferner noch ein Wandler-Sicherheitsventil (18) angeordnet ist.
3. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlerumschaltventil (30) mit zwei Schaltstellungen, das in einer Schaltstellung einen durch die Pumpwirkung des Retarders (25) unterhaltenen, zwischen dem Retarder und einem Wärmeaustauscher (22) in sich geschlossenen Strömungskreislauf (Leitungen 28,29, 31, 32) herstellt, derart innerhalb des Gehäuse-Abschlußteils (59) angeordnet ist, daß die Abfluß- und Zuflußöffnung des Retarders (67, 68) und die nach außen zu einem Wärmetauscher führenden Anschlüsse (31,32) sowie das Kühlerumschaltventil (30) unmittelbar benachbart angeordnet sind.
4. Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Abschlußteil — wie an sich bekannt — als Druckgußteil ausgebildet ist und die zu den Ventilen (14,19,30,60) führenden Druckmittelkanäle (6!, 13,15,16, 20, 21, 23, 26, 28, 29, 39a, 31, 32, 35) überwiegend im Gußverfahren fertig erzeugt sind.
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