-
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der
-
japanischen Patentanmeldung 59-37657 vom 28.02.1984 in Anspruch genommen.
-
Die Erfindung betrifft einen Kraftübertragungsmechanismus mit einem
Zweiphasen-Drehmomentwandler, insbesondere für Baumaschinen und dergleichen, die
ein hohes Drehmomentverhältnis erfordern.
-
Bei einem Zweiphasen-Drehmomentwandler, bei welchem ein erster Stator
an eine Ausgangswelle angeschlossenund ein zweiter Stator ortsfest angeordnet ist,
weiß man, daß durch Nutzung der Reaktion des ersten Stators ein größeres Drehmomentverhältnis
als bei einem Einphasen-Drehmomentwandler erreicht werden kann, wodurch die Leistungsfähigkeit
von Baumaschinen oder dergleichen gesteigert und der Schaltbetrieb für den Geschwindigkeitswechsel
erleichtert wird.
-
Figur 1 zeigt eine herkömmliche Ausbildung eines Zweiphasen-Drehmomentwandlers,
wobei die Turbine 12 des Wandlers 11 über eine zentrale Welle 13 und Getrieberäder
14,15 an eine Ausgangswelle 16 angeschlossen ist.
-
Ein erster Stator 17 ist über eine Einwegkupplung 18 mit einer zur
zentralen Welle 13 konzentrisch angeordneten Hohlwelle 19 verbunden, die ihrerseits
über Getrieberäder 20,21 mit der Ausgangswelle 16 verbunden ist. Ein zweiter Stator
22 ist an einem Getriebegehäuse 23 befestigt.
-
Wenn unter Einsatz der Motorbremse ein starkes Strassengefälle überfahren
wird, treten jedoch bei dieser herkömmlichen Ausbildung folgende Nachteile auf.
Zum
einen wird die Motorbremse unwirksam, wenn die Ausgangsdrehzahl
aufgrund der Trägheitskraft des Fahrzeugs ansteigt und die Einwegkupplung 18 automatisch
ausgerückt wird, und zum anderen können durch das Umschalten des inaktiven und aktiven
Betriebszustands der Einwegkupplung 18 Geschwindigkeitsschwankungen verursacht werden.
Darüberhinaus wird bei der herkömmlichen Ausbildung zwar ein hohes Drehmomentverhältnis
erreicht, doch kann es zu einer Verringerung der Übertragungsleistung im inaktiven
Bereich (das heißt im Bereich eines hohen Drehzahlverhältnisses) des ersten Stators
17 kommen.
-
Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftübertragungsmechanismus
mit einem Zweiphasen-Drehmomentwandler derart auszubilden, daß die Motorbremsleistung
bei gleichzeitiger Vermeidung von Schwankungen der Fahrzeuggeschwindigkeit verbessert
sowie ein hohes Drehmomentverhältnis bei hoher Übertragungsleistung erreicht wird.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
-
Dazu weist der erfindungsgemäße Kraftübertragungsmechanismus mit einem
Zweiphasen-Drehmomentwandler, dessen erster Stator an die Ausgangswelle angelenkt
und dessen zweiter Stator unbeweglich bzw. ortsfest angeordnet ist, nach seinen
kennzeichnenden Merkmalen eine Bremse für das Festlegen des ersten Stators und eine
Kupplung für die Verbindung des ersten Stators mit der Ausgangswelle bei in ihrem
freigegebenen bzw. gelösten Zustand befindlicher Bremse auf.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
-
Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
-
Es zeigt: Figur 1 einen Teil eines herkömmlichen Kraftübertragungsmechanismus
in schematischer Darstellung; Figur 2 einen Teil des erfindungsgemäßen Kraftübertragungsmechanismus
in schematischer Darstellung; Figur 3 ein Diagramm, in welchem die Relation zwischen
Drehzahlverhältnis und Übertragungsleistung dargestellt ist.
-
In Figur 2, in der ein Pfeil F die Vorwärtsrichtung kennzeichnet,
ist ein Gehäuse 31 eines Drehmomentwandlers 30 mit der Motorseite (nicht dargestellt)
verbunden, und ein konzentrisches Pumpenlaufrad 32 ist an dem rückseitigen Ende
des Drehmomentwandlergehäuses 31 befestigt. In dem zwischen dem Drehmomentwandlergehäuse
31 und dem Laufrad 32 gebildeten Innenraum ist eine Turbine 33 in konzentrischer
Lage derart angeordnet, daß diese dem Laufrad 32 gegenüberliegt. Ein erster Stator
34 und ein zweiter Stator 35, deren Radien annähernd identisch sind, sind konzentrisch
und Seite an Seite zwischen dem Laufrad 32 und der Turbine 33
angeordnet,
wobei der zweite Stator 35 an der Seite eines Getriebegehäuses 36 befestigt ist.
-
Der innere Umfangsbereich der Turbine 33 ist mit einer in der Mitte
angeordneten Welle 37 verbunden, die ihrerseits über Getrieberäder 38,39 mit einer
Ausgangswelle 40 verbunden ist. Der innere Umfangsbereich des ersten Stators 34
ist über eine Keilverbindung oder dergleichen mit einer Hohlwelle 41 verbunden,
die in konzentrischer Erstreckung zur Welle 37 an deren äußerem Umfangsbereich angeordnet
und über eine Einwegkupplung 42 an ihrem rückseitigen Ende mit einer weiteren konzentrischen
Hohlwelle 43 verbunden ist. Das rückseitige Ende der Hohlwelle 43 ist über eine
Kupplung 44 mit einer dritten konzentrischen Hohlwelle 45 verbunden, die ein Getrieberad
trägt, das über Getrieberäder 46,47 mit der Ausgangswelle 40 verbunden ist. Eine
an der Außenseite der Hohlwelle 41 angeordnete Bremsscheibe 48 wird durch eine an
dem Getriebegehäuse 36 befestigte Bremse 49 betätigt oder freigegeben.
-
Bei Verwendung als Zweiphasen-Drehmomentwandler ist im Betriebszustand
die Bremse 49 zunächst abgeschnitten (freigegeben bzw. gelöst) und die Kupplung
44 eingerückt (angeschlossen). Das über das Drehmomentwandlergehäuse 31, das Laufrad
32 und eine Betriebsflüssigkeit in dem Drehmomentwandler 30 von dem Motor in Pfeilrichtung
A auf die Turbine 33 übertragene Drehmoment wird von letztgenannter über die Welle
37 und die Getrieberäder 38,39 weiter auf die Ausgangswelle 40 übertragen. Im niedrigen
Drehzahlverhältnisbereich wird das aus der Gegenrichtung des Pfeils A auf den ersten
Stator 34 wirkende Drehmoment über die Hohlwelle 41, die Einwegkupplung 42, die
Hohlwelle 43, die Kupplung 44,
die Hohlwelle 45 und an letzterer
angeordnete Getrieberäder 46,47 auf die Ausgangswelle 40 übertragen.
-
Wenn das Drehzahlverhältnis in diesem Zustand größer wird, wird das
durch die Betriebsflüssigkeit auf den ersten Stator 34 wirkende Drehmoment umgekehrt,
doch ist der Betrieb aufgrund des inaktiven Zustands der Einwegkupplung 42 in diesem
Fall derselbe wie bei dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Kraftübertragungsmechanismus.
-
Bei Verwendung als Einphasen-Drehmomentwandler dagegen ist die Kupplung
44 ausgerückt und die Bremse 49 im Einsatz. Das sich der Stator 34 in diesem Falle
im festgelegten bzw. arretierten Zustand befindet und das im niedrigen Drehzahlverhältnisbereich
auf den Stator 34 wirkende Drehmoment nicht auf die Ausgangswelle 40 übertragen
wird, kann ein hohes Drehmomentverhältnis bei hoher Übertragungsleistung - wie dies
bei dem Zweiphasen-Drehmomentwandler zutrifft - nicht erreicht werden. Da sich der
erste Stator 34 hier aber im hohen Drehzahlbereich nicht im inaktiven Zustand befindet
bzw. leerläuft, ist die Drehmomentübertragungsleistung hoch. Bei Überfahren eines
steilen Gefälles unter Einsatz der Motorbremse wird die Einwegkupplung 42 wegen
der Trägeheitskraft des Fahrzeugs nicht automatisch abgeschnitten bzw. abgeschaltet,
so daß die Motorbremse also wirksam bleibt. Darüberhinaus entstehen auch keine auf
Wechsel zwischen dem aktiven und inaktiven Zustand der Einwegkupplung beruhenden
Schwankungen der Fahrzeuggeschwindigkeit.
-
Der erfindungsgemäße Kraftübertragungsmechanismus verfügt also über
zwei Funktionen, die je nach Arbeits-und Betriebsbedingungen wahlweise manuell oder
automatisch ausgeführt werden können.
-
Für die automatische Steuerung stehen elektrische, hydraulische oder
pneumatische Steuerverfahren zur Verfügung sowie das nachstehend beschriebene Steuerverfahren,
das sich in diesem Fall als besonders zweckmäßig erweist.
-
Das Diagramm in Figur 3 zeigt die Relation zwischen dem Drehzahlverhältnis
R und der Übertragungsleistung E, wobei die Kurve L1 die Relation in einem verhältnismäßig
niedrigen Drehzahlverhältnisbereich bei eingerückter Kupplung 44, abgeschalteter
Bremse 49 und positiver Übertragung des auf den ersten Stator 34 wirkenden Drehmoments
auf die Ausgangswelle 40 und die Kurve L2 die Relation in einem relativ hohen Drehzahlverhältnisbereich
bei denselben Bedingungen zeigt. Der Schnittpunkt P1 der Kurven L1 und L2 kennzeichnet
den Umkehrpunkt des durch die Betriebsflüssigkeit auf den ersten Stator 34 wirkenden
Drehmoments, wobei sich der Stator 34 in einem höher als der Punkt P1 liegenden
Drehzahlverhältnis R im inaktiven Zustand befindet.
-
Die Kurve L3 zeigt die Relation in einem relativ hohen Drehzahlverhältnisbereich
bei ausgerückter Kupplung 44 und im Einsatz befindlicher Bremse 49.
-
Wie aus Figur 3 deutlich hervorgeht, wird die höchste Leistung mit
einer Steuerung erreicht, mit welcher bei einen Drehzahlverhältnis R, das kleiner
als das dem Schnittpunkt P2 der Kurven L1 und L3 entsprechende ist, die Kupplung
44 in den AN-Zustand und die Bremse 49 in den AUS-Zustand überführt ist, und mit
welcher bei einem Drehzahlverhältnis R, das größer als das dem Schnittpunkt P2 entsprechende
ist, der erste Stator 34 in den arretierten Zustand überführt ist, indem die Kupplung
44 abgeschaltet und die Bremse 49 aktiviert wurde. In diesem Fall wird ein hohes
Drehmomentverhältnis
bei ausgezeichneter Übertragungsleistung
im niedrigen Drehzahlverhältnisbereich und eine hohe Übertragungsleistung im hohen
Drehzahlverhältnisbereich erreicht.
-
Mit vorliegender Erfindung, bei welcher eine Bremse 49 für das Festlegen
des ersten Stators 34 und eine Kupplung 44 für die Verbindung des Stators 34 mit
der Ausgangswelle 40 bei gelöster Bremse 49 vorgesehen sind, werden folgende Vorteile
erreicht.
-
(a) Ein Kraftübertragungsmechanismus mit einem Zweiphasen-Drehmomentwandler,
bei welchem die Motorbremsleistung verbessert und eine Schwankung der Fahrzeuggeschwindigkeit
gleichzeitig verhindert wird.
-
(b) Ein Kraftübertragungsmechanismus mit einem Zweiphasen-Drehmomentwandler
mit einem hohen Drehmomentverhältnis und einer hohen Übertragungsleistung.
-
Im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung sind folgende Abwandlungen
möglich: (a) Die Einwegkupplung 42 kann entfallen, doch muß eine Steuerung für das
Ausrücken der Kupplung 44 erfolgen, wenn das durch die Betriebsflüssigkeit auf den
ersten Stator 34 wirkende Drehmoment im hohen Drehzahlbereich umgekehrt wird.
-
(b) Die Kupplung 44 und Bremse 49 sind nicht auf eine scheibenförmige
Ausgestaltung begrenzt. Vielmehr kann auch eine planeträderförmige Ausbildung gewählt
werden.
-
11 ... Drehmomentwandler 12 ... Turbine 13 ... zentrale Welle 14 ...
Getrieberad 15 ... Getrieberad 16 ... Ausgangswelle 17 ... Stator 18 ... Einwegkupplung
19 ... Hohlwelle 20 ... Getrieberad 21 ... Getrieberad 22 ... Stator 30 ... Drehmomentwandler
31 ... Drehmomentwandlergehäuse 32 ... Turbinenlaufrad 33 ... Turbine 34 ... erster
Stator 35 ... zweiter Stator 36 ... Getriebegehäuse 37 ... zentrale Welle 38 ...
Getrieberad 39 ... Getrieberad 40 ... Ausgangswelle 41 ... Hohlwelle 42 ... Einwegkupplung
43 ... Hohlwelle 44 ... Kupplung 45 ... Hohlwelle 46 ... Getrieberad 47 ... Getrieberad
48 ... Bremsscheibe 49 ... Bremse
- - Leerseite - -