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Turbomeehanisehes Verbundgetriebe.
Die Erfindung bezieht sich auf ein turbomechanisches Verbundgetriebe, bei welchem der Primärteil des Turbogetriebes durch ein mechanisches Getriebe angetrieben wird, welches einen Teil der Antriebsleistung ohne Zwischenumformung in Strömungsenergie auf den Sekundärteil oder die Sekundärwelle des Turbogetriebes mittelbar oder unmittelbar überträgt. Das mechanische Getriebe ist dabei als leistungteilendes Planetengetriebe ausgebildet, dessen Planetenräder von der Eingangswelle angetrieben werden.
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des auf hydraulischem Wege übertragenen Leistungsanteiles verkleinert werden.
Die bisher bekannten Ausführungen dieser Getriebe sind so aufgebaut, dass z. B. bei Verwendung von Turbowandlern nur Wandler mit mehr als einem Turbinenteil benutzt werden können. Diese Eigenart ergibt sich im wesentlichen aus dem bisher gewählten Aufbau des vorgeschalteten Planetengetriebes und aus der vorgesehenen Verbindung desselben mit dem Turboteil.
Die Erfindung zeigt zwei Wege, wie man mit einfachen Mitteln auch ein turbomechanisches Verbundgetriebe mit einfachem Aufbau des Turboteiles schaffen kann. Diese Wege bestehen darin, dass entweder der Antrieb der Planetenräder von der Eingangswelle mittels eines im Sinne des Kraftflusses rückgreifenden Verbindungsgliedes erfolgt oder dass ein Planetengetriebe verwendet wird, bei welchem jedes Planetenrad zwei starr miteinander verbundene Zahnkränze aufweist, die mit zwei entsprechenden, nicht direkt miteinander verbundenen Innenrädern in Eingriff stehen. Auf diese Weise werden Getriebeanordnungen ermöglicht, welche sonst nur unter Zuhilfenahme zusätzlicher Zahnräder und Turbinenkränze durchführbar sind.
Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche im übrigen weitere Merkmale der Erfindung erkennen lassen.
Bei allen Ausführungsbeispielen bezeichnen stets 1 die Eingangs-und die Ausgangswelle des Getriebes. 3 ist das im Sinne des Kraftflusses vorgeschaltete Planetengetriebe, während 4 das Turbogetriebe darstellt. Das Planetengetriebe 3 besteht in bekannter Weise aus dem Innenrad 5, den Planetenrädern 6 und dem Aussenrad 7. Das Turbogetriebe 4 wird von einem Wandler gebildet.
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keiten für die gemäss dem einen Vorschlage der Erfindung benutzte Anordnung eines rüekgreifenden Verbindungsgliedes. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist die Eingangswelle 1 durch das Innenrad 5 des Planetengetriebes 3 hindurchgeführt. Hinter dem Innenrad 5 verzweigt sie sich alsdann und stellt rückgreifend die Verbindung mit dem Träger der Planetenräder 6 her.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ver-
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ist. Das Aussenrad 7 ist mit der Ausgangswelle 2 verbunden, auf welcher gleichzeitig das Turbinenrad 9 des Wandlers befestigt ist. 10 ist das Leitrad des Wandlers, welches im festen Gehäuse sitzt. 11 ist eine Direktkupplung, mittels derer es möglich ist, die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 2 unter Überbrückung des Wandlers 4 direkt zu verbinden.
Fig. 4 und 5 der Zeichnung zeigen die Vereinigung des gemäss der Erfindung ausgebildeten Planetengetriebes mit einem Turbogetriebe, welches in einem Kreislauf Wandler und Kupplung vereinigt. Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist das Planetengetriebe nach dem Schema der Fig. 1 und bei der Ausführung nach Fig. 5 nach dem Schema der Fig. 2 aufgebaut. Bei beiden Ausführungen ist der Träger der Planetenräder 6 mittels eines rückgreifenden Verbindungsgliedes mit der Eingangswelle 1 gekuppelt. Das Innenrad 5 des Planetengetriebes ist mit dem umlaufenden Pumpengehäuse 8'verbunden und treibt so das Pumpenrad 8 des Turbogetriebes ins Schnelle an, während das Aussenrad 7 wiederum mit der Ausgangswelle 2 und mit dem Turbinenrad 9 in Verbindung steht. 10 ist das Leitrad, welches mittels der angedeuteten Bremse 12 festgehalten werden kann.
Ist die Bremse angezogen, so arbeitet das Turbogetriebe als Wandler, ist die Bremse gelöst, so arbeitet es als Kupplung. Im letzteren Falle kann das Leitrad gegebenenfalls mit dem Turbinenrad verbunden werden, wie es bei dem bekannten Trilok-Getriebe vorgesehen ist. Eine andere Aussehaltungsmögliehkeit des Leitrades besteht darin, dass man das Leitrad durch Axialschiebung aus dem Kreislauf entfernt.
Neuere Überlegungen haben gezeigt, dass die Verbindung eines leistungteilenden mechanischen Getriebes schlechthin mit einem Turboteil der letztgenannten Art, d. h. mit einem Wandler, bei welchem die Reaktionswirkung des Leitrades in bekannter Weise ausschaltbar ist und gegebenenfalls das Leitrad selbsttätigoder vonHandan das Turbinenradgekuppeltwird, vongTosser Bedeutungist. Die Ausschaltung der Reaktionswirkung hat bekanntlich den Sinn, dem Wandler seine momentsteigernde Eigenschaft zu nehmen und so den Wandler in eine Kupplung umzuschalten. Man hat also mit einem einzigen Kreislauf die Möglichkeit, entweder mit einem momentsteigernden Wandler oder mit einer leitradlosen Kupplung zufahren.
Trotz dieses Vorzuges habensieh diese Turbogetriebe jedoch bisher niehtim weitgehenden Masse einzufuhren vermocht, was im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, dass die Übertragungsverluste derartiger Getriebe verhältnismässig hoch sind. Wird nun vor ein derartiges Turbogetriebe ein leistungteilendes mechanisches Getriebe geschaltet, so ist es möglich, diese Übertragungsverluste auf etwa ein Drittel herabzusetzen. Die Schwierigkeiten, welche einer weitgehenden Einführung dieser Turbogetriebe entgegenstanden, werden also behoben.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist in Abweichung von den bisher behandelten Ausführungen das
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flusses vorgeschalteten Planetengetriebe'3 angeordnet. Die Eingangswelle 1 ist zu diesem Zwecke durch das Turbogetriebe 4 hindurchgeführt und erst nach der Durchführung rückgreifend mit dem Träger der Planetenräder 6 verbunden. Das Turbogetriebe ist als einfacher Wandler mit nur drei Rädern 8, 9, 10
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angetrieben wird, während das Turbinenrad 9 mit dem Aussenrad 7 und mit der Ausgangswelle 2 verbunden ist und das Leitrad 10 im festen Gehäuse sitzt.
In den Fig. 7 bis 9 der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele für den zweiten durch die Erfindung vorgeschlagenen Lösungsweg dargestellt. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen bezeichnen 1 die Eingangswelle, 2 die Ausgangswelle, 3 das Planetengetriebe mit den beiden Innenrädern 5 und 5'und den Planetenrädern 6 und 6'. 4 ist wiederum das Turbogetriebe mit dem Pumpenrad 8, dem Turbinenrad 9 und dem Leitrad 10.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht jedes der Planetenräder aus zwei Zahnkränzen 6 und 6', die starr miteinander verbunden sind. Ebenso sind zwei Innenräder 6 und 5'vorgesehen, die jedoch nicht starr miteinander, sondern nur über die Planetenräder 6 und 6'in Verbindung stehen.
Bei allen Ausführungen sitzt das Innenrad 6 des Planetengetriebes 3 auf der Eingangswelle 1 des Getriebes. Die Verbindung der übrigen Räder ist hingegen bei den einzelnen Ausführungsbeispielen verschieden.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 sind die Planetenräder 5 mit dem Pumpenrad 8 verbunden, während das Innenrad J'mit dem Turbinenrad 9 gekuppelt ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 ist die Verbindungsweise umgekehrt, d. h. das Innenrad 6'ist nicht mit dem Turbinenrad 9, sondern mit dem Pumpenrad 8 verbunden, während die Planetenräder 6 und 6' mit dem Turbinenrad 9 gekuppelt sind. Bei einer solchen Ausführung ist es notwendig, die vom Getriebe übertragene Leistung über ein nachgeschaltetes Vorgelege 13, 14 an die Ausgangswelle 2 weiterzuleiten, da andernfalls die Festhaltung des Leitrades 10 Schwierigkeiten bereitet.
Die Ausführung nach Fig. 9 der Zeichnung weicht von den übrigen Ausführungen zunächst insofern ab, als das Turbogetriebe 4 nicht auf der Abtriebseite, sondern auf der Motorseite angeordnet ist. Das Innenrad 5 ist wiederum mit der Eingangswelle 1 verbunden, während das Innenrad 5'bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel mit dem Pumpenrade 8 gekuppelt ist. Die Eingangswelle 1 ist dabei durch das Innenrad 5'zum Innenrad 5 lose hindurchgeführt.
Die Planetenräder 6, 6'stehen einerseits mit dem Turbinenrad 9 und anderseits mit der Ausgangswelle 2 in Verbindung.
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Das Verbundgetriebe besteht wiederum aus einem Turboteil 4 und einem diesem vorgeschalteten leistungteilendenPlanetengetriebe 3, das für das Pumpenrad 8 des Turboteiles gleichzeitig eine Übersetzung ins Schnelle ergibt. Zusätzlich zu diesem aus Turboteil und leistungteilendem Vorschaltgetriebe bestehen- den Verbundgetriebe ist ein Übersetzungsgetriebe ins Langsame in Form eines Umlaufräderwechsel- getriebes M vorgesehen, welches in der Kraftrichtung dem Turboteil 4 nachgeschaltet ist.
Die Vorschaltung einer mechanischen Übersetzung ins Schnelle und die Nachschaltung einer mechanischen Übersetzung ins Langsame sind bei einem Turbogetriebe an sich bekannt. Die Erfindung bestehtin der gleichzeitigen Anwendung dieser beiden Übersetzungen bei Verwendung eines vorgeschalteten leistungteilenden und ins Schnelle übersetzenden Planetengetriebes und Verwendung eines Umlaufräderwechselgetriebes für das nachgeschaltete Übersetzungsgetriebe ins Langsame.
Durch die vorgeschaltete Übersetzung ins Schnelle kann man die Pumpe des Turboteiles mit einer höheren Drehzahl als die der Antriebsmasehine betreiben. Infolge einer Erhöhung dieser Drehzahl können die Abmessungen des Turboteiles wesentlich kleiner gehalten werden, so dass z. B. bei Kraftfahrzeugen die Unterbringung des Getriebes in dem zur Verfügung stehenden beschränkten Raum erleichtert wird.
Die von der Antriebsmaschine kommende Leistung wird auch hier in der bei den iibrigen Ausführungen üblichen Weise geteilt, u. zw. so, dass ein Teil derselben direkt an die Abtriebswelle weitergeleitet wird, während der andere Teil zuerst durch den Turboteil in Strömungsenergie umgewandelt und erst dann auf die Abtriebswelle übertragen wird. Das Turbogetriebe hat also nur einen Teil der Leistung durch Umformung in Strömungsenergie zu verarbeiten, so dass auch die mit der Zwischenumformung verbundenen Übertragungsverluste auf einen Bruchteil vermindert werden.
Das nachgeschaltete Umlaufräderwechselgetriebe ermöglicht in Verbindung mit dem vorge- schalteten Turboteil die bequeme Einstellung einer grösseren Anzahl von Schaltstufen, womit ein zusatz- licher wesentlicher Vorteil für den besonderen Verwendungszweck der Kraftfahrzeuge erreicht wird.
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Die Ausgangswelle des Turboteiles 4 führt zu den Sonnenrädern 18 und J9, während die Planeten- räder 20 und 21, die durch eine Hohlwelle ? miteinander verbunden sind, zu der Ausgangswelle 2 führen.
2B und 21- sind die beiden Aussenkränze, welche nach Wahl durch die zugehörigen Bremsen 25 und 26
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müsste. Eine Entleerung bedingt aber eine Vorrichtung zum Wiederfüllen des Turboteiles und hat einen Zeitverlust beim Anfahren zur Folge.
Diese Nachteile werden nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch behoben, dass dem turbomechanischen Verbundgetriebe eine abschaltbare Kupplung vorgeschaltet ist, so dass man ohne Zeitverlust sofort aus dem Leerlauf des Motors anfahren kann. Ist dem turbomechanischen Verbund-
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nachgeschaltet, so ergibt sich der weitere Vorteil, dass dieses nachgeschaltete Getriebe beim Schalten völlig entlastet werden kann. Die Schaltkupplung kann wie bei Zahnradsehaltgetrieben entweder von Hand oder selbsttätig durch Steigerung. der Motordrehzahl bzw. Betätigung des Gashebels eingerückt werden.
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9 und 10. Auf dem linken Ende der Eingangswelle 1 liegt die vorgeschaltete Schaltkupplung 27.
Diese Kupplung 27 ist im vorliegenden Falle als Lamellenkupplung ausgebildet, wobei der eine Teil 28 der Kupplung auf der Eingangswelle 1 des Getriebes steht, während der andere Teil 29 mit der nicht dargestellten Motorwelle verbunden ist. Durch eine Kupplungsmuffe 30 kann die Kupplung nach Belieben ein-und ausgeschaltet werden.
Die Erfindung ist auf die angegebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt. Es ist vielmehr in mannigfacher Weise eine Änderung bzw. eine Ergänzung möglich.
So können beispielsweise an Stelle der bei den Ausführungsbeispielen vorgesehenen Wandler als Turboteile auch hydraulische Kupplungen allein oder in Vereinigung mit Wandlern treten. Bei einer Vereinigung können die Kupplungen und Wandler entweder in einem gemeinsamen Kreislauf oder in
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Die an Hand der Fig. 4 und 5 gezeigte Verbindung eines vorgeschalteten leistungteilenden Planetengetriebes mit einem Turbowandler, dessen Leitapparat aussehaltbar ist, kann naturgemäss auch dann vorgesehen werden, wenn das Planetengetriebe in der nach dem zweiten Lösungsweg der Erfindung angegebenen Weise, also mit zwei doppelkränzigen Planeten-und Innenrädern, aufgebaut ist.
Das gleiche gilt sinngemäss für die in Fig. 10 gezeigte Verbindung mit einem nachgeschalteten Umlaufräderwechsel- getriebe und schliesslich für die in Fig. 11 angegebene Vorschaltung einer Schaltkupplung.
Darüber hinaus sind die soeben nochmals kurz erläuterten Erfindungsmerkmale der Fig. 4 und 5 bzw. 10 und 11 auch dann anwendbar, wenn das leistungteilende Planetengetriebe abweichend von dem Hauptgedanken der Erfindung aufgebaut ist, d. h. wenn das Planetengetriebe weder mittels eines rückgreifenden Verbindungsgliedes angetrieben wird noch so aufgebaut ist, dass jedes Planetenrad aus zwei starr miteinander verbundenen Rädern besteht, welche mit nicht verbundenen Innenrädern in Eingriff stehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Turbomechanisehes Verbundgetriebe, bei welchem dem Turboteil des Getriebes ein leistungteilendes Planetengetriebe vorgeschaltet ist, dessen Planetenräder von der Eingangswelle angetrieben werden, wobei nur ein Teil der Antriebsenergie unter Umformung in Strömungsenergie übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Planetenräder von der Eingangswelle mittels eines im Sinne des Kraftflusses rüekgreifenden Verbindungsgliedes erfolgt oder dass ein Planetengetriebe benutzt wird, bei welchem jedes Planetenrad zwei starr miteinander verbundene Zahnkränze aufweist, die mit zwei entsprechenden, nicht direkt miteinander verbundenen Innenrädern in Eingriff stehen.