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Selbsttätiges hydromechanisches Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge.
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vorgesehen ist, die durch Flüssigkeitsdruck betätigt wird.
Es sind Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt, bei welchen eine Reihe von angetriebenen Kupplungsscheiben gegenüber antreibenden Scheiben angeordnet ist, die im allgemeinen fest mit dem Motorschwungrad verbunden sind. Ein hydraulischer Fliehkraftantrieb führt die Verschiebung der antreibenden Scheiben in axialer Richtung herbei, bis ihre Kupplung mit den angetriebenen Scheiben
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zahl, so dass jeder Kupplung eine bestimmte Geschwindigkeitsstufe entspricht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe dieser Art, bei welchem jede getriebene Kupplungsscheibe zwischen einem Paar treibender Scheiben gelagert ist, deren eine fest mit der Motorwelle verbunden ist und deren andere axial durch die hydraulische Steuerung bewegt wird.
Ein Hauptmerkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass die bewegliche Antriebsscheibe jedes Scheibenpaares, welche hydraulisch gesteuert wird, sich axial dadurch verschieben kann, dass sie mit einer umlaufenden ringförmigen, vorzugsweise metallischen Membrane verbunden ist.
Jede derartige Membrane bildet eine der Wände einer Druckkammer, während die andere Wand der Kammer durch die feste Antriebskuppelscheibe oder eine zweite Membrane gebildet wird, die an der festen Antriebskupplungsseheibe anliegt.
Da es sich darum handelt, verhältnismässig grosse Kräfte zu übertragen, müssen die Membranen entlastet werden, damit sie nur die Kupplungskraft zu übertragen brauchen, nicht aber auch das Drehmoment. Zu diesem Zwecke ist jede Antriebskupplungsscheibe am äusseren Umfang mit einer Verzahnung oder mit Rippen versehen, welche in entsprechende Verzahnungen oder innere Rippen der festen Antriebskupplungsscheibe des gleichen Scheibenpaares oder der gleichen Gruppe eingreifen können.
Die Zuführung der Druckflüssigkeit zur Druckkammer lässt sich durch Kugeln oder Ventile regeln, welche durch Federn wachsender Stärke im Sinne der wachsenden Geschwindigkeiten belastet sind, wobei die Federkräfte für alle Kugeln oder Ventile einer Kupplungsgruppe gleich sind.
Diese Ventile oder Kugeln sind in der Nähe der Drehachse angeordnet und axial gerichtet, oder sie können in der Nähe des Scheibenumfanges angeordnet und dann radial oder tangential gerichtet sein.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind alle Ventile oder Kugeln in einer einzigen festen Antriebskupplungsscheibe angebracht, welche alsdann als Verteilerscheibe wirkt, wobei die Ventile oder Kugeln mit den verschiedenen Druckkammern durch entsprechende Leitungen in Verbindung gebracht sind. Die Ventile oder Kugeln jeder Kupplungsgruppe können aber auch in der festen Antriebsscheibe jeder dieser Gruppen angeordnet werden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf die besondere Ausführung der Verteilerkugeln oder-ventile, welche, wenn sie radial oder tangential gerichtet und am Scheibenumfang angeordnet sind, eine solche Masse oder ein solches Gewicht erhalten, dass ein Ausgleich des Druckes stattfindet, welcher von der im Betriebe unter Fliehkraftwirkung stehenden steuernden Flüssigkeitssäule herrührt.
Ausserdem betrifft die Erfindung die besondere Anordnung von Zulass und Austrittsöffnungen für die Druckflüssigkeit in die Kammern und aus denselben, wo sich die Kugeln oder Ventile bewegen.
Diese besondere Anordnung ist in der Beschreibung in zwei Ausführungsformen näher erläutert.
Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes für Kraftfahrzeuge. Fig. 1 zeigt, teils in Ansicht und teils im Längsschnitt, eine Kupplungseinrichtung mit Wechselgetriebe für vier Geschwindigkeitsstufen zur Übertragung einer grösseren Motorleistung.
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie D-E der Fig. 1 und eine teilweise Ansicht der gleichen Vorrichtung. Fig. 3 ist ein Längsschnitt in grösserem Massstabe der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerung. Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie F der Fig. 3 und Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie EI der Fig. 3.
Die Motorwelle 22 (Fig. 1) trägt ein Schwungrad in Form einer Trommel 23. Im Innern der Trommel 23 sind die festen Antriebskupplungsscheiben M, 25,26 und 27 befestigt und zentriert, wobei die letzte Scheibe 27 als Verteilungsscheibe wirkt. Zu diesem Zweck besitzt der mittlere Teil dieser Scheibe, welcher eine Ringmuffe bildet, eine dichte Verbindung mit einer Ringnute 29, die in der Wand 30 des Gehäuses vorgesehen ist. Die Druckflüssigkeit wird durch das Rohr 31 und den Kanal 32 zugeführt, um mittels der Ringnute 29 in die sechs Kanäle 33 und von dort in einen ringförmigen Sammelraum 34 zu gelangen, der am Umfang der Scheibe 27 vorgesehen ist.
Der umlaufende Verteiler kann aber auch anders ausgestaltet sein, und die Anzahl der Kanäle 33 kann vermehrt oder vermindert werden, entsprechend der Wahl ihres Querschnitts.
Zwischen jeder Kupplungsstufe sind zwei Membranen eingeschaltet, von denen die eine 35 (Fig. 1 und 3) zwei ringförmige Wellungen besitzt, während die andere 36 eben ist und sich gegen eine
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Seite der benachbarten festen Antriebskuppelscheibe 24, 25, 26 bzw. gegen die Innenfläche des Schwungrades 23 abstützt. Die beiden Membranen 35 und 36 (Fig. 3 und 4) jeder Kupplungsgruppe sind durch Abstandsringe 37 am inneren Rand und 38 am äusseren Durchmesser auseinandergehalten. Auf diese Weise wird zwischen den beiden Membranen eine-ringförmige Ausdehnungskammer von gewissem Fassungsraum gebildet.
Die Abstandsringe 37 sind mit den beiden Membranen 35 und 36 durch Nieten oder andere Mittel verbunden, welche eine genügende Dichtheit gewährleisten. Die Ringe 38 werden zwischen den Membranen 35 und 36 durch Bolzen oder Verbindungsstangen 39 zusammengehalten, welche gleichzeitig die festen Scheiben 24,25, 26 und 27 an dem Schwungrad 23 festlegen. Der ebene Teil der Membran 35, welcher sich zwischen den Wellenringen befindet, legt sich gegen die beweglichen Antriebskupplungsscheiben 40, 41, 42 bzw. 43, welche durch Nuten oder Rippen 44 zentriert und mitgenommen werden, welche einerseits am Innenrand der festen Scheibe 24,25, 26 und 27 und anderseits am äusseren Umfang der beweglichen Scheiben vorgesehen sind.
Federn 45 drücken die Scheiben 40, 41, 42 und 43 gegen die Membran 35 und erzeugen auf diese Weise eine Verminderung des Fassungsraumes der Druckkammer.
Die Membran 36 kann gegebenenfalls auch Wellungen besitzen. In diesem Fall erhält die entsprechend feste Mitnehmerscheibe auf ihrer anliegenden Seite ein gleichartiges Profil.
Jede der festen Antriebskupplungscheiben 24,25, 26 und 27 ist am Umfang mit mehreren Verteilungsventilen 46 versehen. Die Verteilerventile stehen unter der Wirkung der Fliehkraft ebenso wie die Flüssigkeitssäule in jedem zugehörigen Kanal 33. Ihr Gewicht ist so bemessen, dass die Wirkung
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Die Verteilerventile 46 verschliessen die Einlassöffnungen 47 für die Druckflüssigkeit (Fig. 3 und 5), welche mit dem ringförmigen Sammelkanal 34 durch die zur Getriebeachse parallel laufenden Leitungen 48 (Fig. 1 und 3) ständig verbunden sind. Jedes Kolbenventil wird durch eine Feder 49 auf seinen Sitz gedrückt, wobei alle Ventile der gleichen Scheibe durch Federn von gleicher Federkraft belastet sind. Die Federkraft ändert sich von einer Kupplungsscheibe zur andern und nimmt zu im
Sinne der wachsenden Geschwindigkeitsstufen.
Ein Kanal 50 (Fig. 3 und 4),'welcher unterhalb des Sitzes jedes Verteilungsventils liegt, mündet in die Hohlräume 51 in den umfänglichen Abstandsringen 38. Diese Hohlräume 51 stehen in Verbindung mit der durch die Membranen 35 und 36 begrenzten Druckkammer.
Jedes Verteilerventil 46 (Fig. 1 und 5) besitzt eine Einschnürung, welche mit der Wand seiner Kammer einen Ringraum 52 bildet, der einerseits mit dem Aussenraum 62 (Fig. 1) (der durch das die Vorrichtung einschliessende feste Gehäuse begrenzt wird) durch einen Kanal 53 verbunden ist und anderseits, sobald das Verteilerventil auf seinem Sitz gehalten wird, mit dem Hohlraum 51 (Fig. 3) durch den Kanal 50 in Verbindung steht.
Das Verteilerventil 46 ist hiedurch so ausgebildet, dass es beim Öffnen die Kanäle 47 und 50 für die Flüssigkeitseinströmung in Verbindung bringt und gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Kanal 50 und dem Ausströmkanal 53 unterbricht.
Die angetriebenen Kupplungsscheiben 54,55, 56, 57 sind zwischen je zwei treibenden Scheiben auf der Mittelwelle 58 bzw. auf den Hohlwellen 59, 60 und 61 verschiebbar gelagert. Jede der vier Wellen nimmt einen gesonderten Satz Zahnräder mit, um die gewünschten Geschwindigkeitsübersetzungen herzustellen.
Die Wirkungsweise ist folgende : Es sei zuerst angenommen, dass alle Kupplungsgruppen gelöst sind. Die Federn 45 halten die beweglichen Antriebskupplungsscheiben in einem geeigneten Abstand von den zugehörigen angetriebenen Kuppelscheiben. Die Federn 49 anderseits drücken alle Verteilerventile 46 auf ihren Sitz und schliessen hiedurch die Öffnungen 47.
Wenn die Motordrehzahl sich vergrössert und der von der Pumpe erzeugte Öldruck steigt, übt das Öl, welches den beschriebenen Weg verfolgt, auf alle Verteilerventile 46 einen Druck aus, da das Öl gleichzeitig durch alle Leitungen 48 zu den verschiedenen Kupplungsstufen strömt, weil diese Leitungen mit dem Sammelraum 34 in Verbindung stehen. Die am geringsten federbelasteten Verteilerventile, die der Gruppe der ersten Geschwindigkeit 24,40, 54 zugeordnet sind, öffnen sich, wenn der Öldruck eine bestimmte Höhe erreicht, und lassen in die zugehörige Druckkammer das Öl vermittels der Kanäle 50 und der Hohlräume 51 einströmen, welche mit der Kammer in Verbindung stehen.
Unter der Wirkung des Öldruckes dehnt sich die Kammer in axialer Richtung aus, und die zugehörige bewegliche Antriebskupplungsscheibe verschiebt sich gegen die gegenüberliegende feste Antriebskupplungsscheibe. Die angetriebene Kupplungsscheibe der gleichen Gruppe wird dann zwischen den beiden ersten Scheiben eingepresst und durch Reibung mitgenommen.
Wenn sich der Öldruck infolge der Beschleunigung der Maschine weiter vergrössert, wiederholen sich die gleichen Wirkungen bei den folgenden Kupplungsstufen usf., bis die Kupplung der vierten Geschwindigkeit (27, 43, 57) erfolgt ist.
Wenn der Öldruck absinkt, werden die Verteilerventile der mit den stärksten Federn versehenen Gruppe (21, 43, 57) zuerst erneut auf ihren Sitz gedrückt und schneiden hiedurch den weiteren Zutritt des Drucköls ab. Gleichzeitig stellen sie aber die Verbindung des Innenraumes der zugehörigen Druck-
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kammer mit dem Aussenraum 62 durch den Kanal 50, den Ringraum 52 und den Kanal 53 her (Fig. 3 und 5). Das in den durch das die Vorrichtung umgebende feste Gehäuse begrenzten Aussenraum gelangende Öl wird vorteilhafterweise gesammelt und der Ölpumpe zugeführt. Die Fliehkraft, unter- stützt durch die eigene Spannung der Membranen und die Wirkung der Federn 45, bewirkt eine schnelle Leerung der Kammer vom Drucköl, so dass die zugehörige Kupplung gelöst wird.
Bei weiterem Absinken des Öldrucks werden auch die andern Kupplungsstufen in gleicher Weise nacheinander ausgeschaltet.
Aus baulichen Gründen könnte ein Interesse bestehen, alle Verteilerventile in derselben festen Antriebskupplangsseheibe zu lagern, welche sodann als Verteilerscheibe wirkt. Für diesen Fall sind alle Öleintrittskanäle 48 von gleicher Länge, und die Kanäle 50, welche die Druckkammern mit ihren zugehörigen Verteilerventilen verbinden, erstrecken sich axial durch die verschiedenen festen Antriebskupplungsscheiben hindurch.
Bei dieser Ausführungsform werden die Membranen dadurch vom Übertragungsdrehmoment entlastet, dass die beweglichen Kupplungsscheiben, mit welchen sie verbunden sind, durch die Nuten oder Rippen 44 in der Drehung mitgenommen werden. Die Membranen haben daher nur die Kraft der Andrückung der Kupplungsscheiben aufzunehmen.
Die Zahl solcher Kupplungsstufen kann natürlich beliebig sein, je nachdem wieviele Geschwindigkeitsstufen vorgesehen sind.
Auch hinsichtlich der Einzelteile lassen sich die Ausführungen beliebig ändern. Beispielsweise können die Kolbenventile 46 durch Kugeln ersetzt werden, während die Schraubenfedern 45 als Blattfedern ausgeführt werden können. Die Membranen 35 und 36 können ebenfalls ohne Wellungen ausgeführt werden, wenn ihre Biegsamkeit durch andere Mittel erreicht wird.
Anstatt für Kraftfahrzeuge lässt sich das beschriebene Wechselgetriebe auch für andere Verwendungszwecke ausbilden. Die Verteilerventile der zweiten Ausführungsform können anstatt in radialer Richtung auch in tangentialer Richtung gelagert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätiges hydromechanisches Wechselgetriebe mit zwischen umlaufenden Antriebskupp- lungsscheibenpaaren liegenden getriebenen Kupplungsscheiben dadurch gekennzeichnet, dass je eine Kupplungsscheibe (40, 41, 42, 43) der umlaufenden Antriebskupplungsscheibenpaare axial beweglich
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anpresst und deren Mitnahme bewirkt.