Hydromechanische Kraftübertragungsvorrichtung für Landfahrzeuge. Es ist bekannt, bei Landfahrzeugen mit Antriebsmaschinen von konstantem oder an nähernd konstantem Drehmoment durch ein der Antriebsmaschine nachgeschaltetes Zahn radwechselgetriebe den Drehmomentbedarf beim Anfahren und bei Bergfahrt zudecken.
Zur Überbrückung der Stufen in der Zug kraft ist hierbei bereits vorgeschlagen wor den, dem mechanischen Getriebe noch einen hydraulischen Drehmomentwandler derart vorzuschalten, dass .die Triebkraft stets den Wandler und .das Zahnradwechselgetriebe der Reihe nach durchfliesst. Der Wandler hat hierbei also .die Aufgabe, die Stufen so wohl im Drehmoment auf .der Abtriebseite als auch in der Motordrehzahl zu überbrük- ken und einen möglichst stetigen Verlauf derselben zu erreichen.
Die für diesen Zweck entwickelten Wandler mit grossem Wand lungsgrad weisen jedoch einen Wirkungs grad in der Grössenordnung von nur 80 bis 85 % auf und beeinträchtigen daher ganz er- heblich den Gesamtwirkungsgrad des Ge triebes, dessen mechanischer Teil, das Zahn radwechselgetriebe, bekanntlich einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist. Diese Wir- kungsgradversohlechterung ist besonders des halb unerwünscht, weil nach diesem Vor schlag,der Wandler zur Stufenüberbrückung über die gesamte Fahrstrecke im Betrieb sein soll.
Man hat zwar versucht, Wandler mit einem sehr hohen Wirkungsgrad zu bauen, diese weisen aber dann nicht den erforder lichen Wandlungsgrad auf.
Die Erfindung betrifft eine derartige Kraftübertragung mit hydromechanischem, aus einem hydrodynamischen Drehmoment- wandler und einem in Reihe hierzu ange ordneten Zahnradwechselgetriebe bestehen den Verbundgetriebe und bezweckt eine Ver besserung des Übertragungswirkungsgrades über .einen möglichst grossen Fahrbereich.
Die Erfindung besteht in der zusätzlichen An ordnung eines Leistungsteilergetriebes zu dem aus hydrodynamischem Drehmoment- wandler und Zahnradwechselgetriebe beste henden hydraulisch-mechanischen Verbund getriebe, derart, dass ein Teil der von der Antriebsmaschine abgegebenen Leistung auf rein mechanischem Wege und ein Teil über den hydraulischen Wandler dem Zahnrad- wechse4getriebe zugeführt werden kann, so dass nur ein Teil der übertragenen Leistung eine Einbusse von.
mehr als Mo' im hydrau lischen Wandler erfährt, während der übrige Teil mit dem guten Wirkungsgrad der rein mechanischen Übertragung weitergeleitet wird.
Es ist zwar schon verschiedentlich vor geschlagen worden, den Verwendungsbereich eines für sich allein arbeitenden Drehmo- mentwandlers durch die zusätzliche Anord nung eines Leistungsteilergetriebes zu erhö hen, aber die hierdurch erreichte Verschie bung der Wirkungsgrad- und Momentkurve reicht im allgemeinen für einen Fahrbetrieb mit in weiten Grenzen schwankenden Ge schwindigkeiten nicht aus.
Es können Mittel vorgesehen sein, um das Leistungsteilergetriebe erforderlichen falls, beispielsweise bei erwünschter beson ders grosser Momentwandlung, auszuschalten.
Zu diesem Zweck muss ein das Leistungs- teilergetriebe umgebender Kraftweg von der Antriebswelle zum hydraulischen Getriebe vorgesehen werden, der beim Einschalten des Leistungsteilergetriebes unterbrochen wird. Diese Unterbrechung kann zwangsläufig mit dem Einschalten der Leistungsteilung vorge nommen werden, indem beispielsweise zwei Kupplungsvorrichtungen in geeigneter Weise miteinander in Verbindung gebracht werden, oder eine im Umgehungskraftweg angeord nete Kupplung als :selbsttätige Kupplung, etwa als Freilauf, ausgebildet wird.
Durch geeignete Wahl der Mittel zur Ausschaltung des Leistungsteilergetriebes können diese gleichzeitig zur Durchführung oder Unterstützung der Umschaltung der Gänge des Zahnradwechselgetriebes durch Zugkraftverminderung oder Zugkraftunter brechung dienen bezw. kann die an und für sich zum Schalten der Gänge erforderliche mechanische Schaltkupplung gleichzeitig auch. zum Ausschalten der Leistungsteilung ausgebildet werden. Sie kann auch als syn chronisierte Klauenkupplung ausgeführt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Abb. 1 und 2 zeigen je ein Beispiel einer Kombination von Wandler, Leistungs- teilergetriebe und Zahnradwechselgetriebe, die Abb. 3 und 4 zwei Ausführungen, hei, welchen das Leistungsteilergetriebe aus schaltbar ist und die Abb. 4 und 5 zwei Ausführungen, bei denen ein Drehmomentwandler besonderer Art, nämlich mit zwei entgegengesetzt lau fenden Turbinenrädern, verwendet ist.
Nach Abb. 1 ist die Antriebswelle 1 .mit dem Umlaufräderträger 2 verbunden. Der Aussenkranz 3 des Leistungsteilergetriebes ist mit dem Pumpenrad 5 und das Sonnenrad 4 zusammen mit dem Turbinenrad 6 mit der Zwischenwelle 8 verbunden. Das Leitrad des Wandlers ist mit 7 und das Zahnrad wechselgetriebe mit 9 bezeichnet.
Die Ausführung nach Abb. 2 weist die selben Einzelteile auf, jedoch ist das Lei- stungsteilergetriebe hinter dem Drehmoment- wandler angeordnet. Hierbei ist das Pumpen rad 5 und das Sonnenrad 4 mit der Antriebs- we44e 1, der Aussenkranz 3 mit dem Tur- i binenrad 6 und der Umlaufräderträger 2 mit der Zwischenwelle 8 verbunden.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist das Leistungsteilergetriebe durch eine Kupplung 10, 11 ausschaltbar. i Bei ausgeschalteter Kupplung wird die ge samte Kraft von der Antriebswehe 1 über den Kupplungsteil 10 und die Freilaufkupp- lung 12 unmittelbar auf das Pumpenrad 5 des Wandlers und von diesem zum Turbinen- 1 rad 6 und zur
Zwischenwelle 8, also rein hy- drauE-sch übertragen. Bei eingeschalteter Kupplung 10; 11 geht der Kraftfluss über den Kupplungsteil 10 auf den Kupplungsteil 11, von diesem auf den Umlaufräderträger 2 und teilt sich in den Umlaufrädern,
in einen hydraulischen und einen mechanischen Teil-. Der eine Teil geht über den Aussen kranz 3 zum Pumpenrad des Wandlers und der andere über das Sonnenrad 4 unmittelbar zur Zwischenwelle B. Der unmittelbare Kraftfluss vom Kupplungsteil 10 zum Pum penrad wird dabei durch die als Freilauf wirkende Kupplung 12 unterbrochen.
Ähnlich ist die Ausführung nach Abb. 4, wo das Leistungsbeilergetriebe, entsprechend Abb. \?, hinter dem Wandler sitzt. Bei aus geschalteter Kupplung 10, 11 geht hierbei der Kraftfluss wiederum vom Kupplungsteil <B>10</B> ungeteilt und unmittelbar zum Pumpen rad des Wandlers:
, während bei eingeschal teter Leistungsteilung die - zu übertragende Kraft teils über den Wandler zum Aussen kranz 3 und von diesem zu den Umlauf rädern und teils unmittelbar vom Kupplungs teil 11 zum Sonnenrad und von diesem zu den Umlaufrädern geleitet wird, von denen aus die Kraft über den Umlaufräderträger auf die We'l'le 8 übertragen wird.
Eine besonders günstige Lösung der er findungsgemässen Kraftübertragungsvorrich tung erreicht man dadurch, dass man einen Wandler verwendet, bei dem mindestens zwei Turbinenläufer mit einander entgegengesetz ter Drehrichtung verwendet werden und die Leistung beider Läufer auf die Achsen des Fahrzeuges übertragen wird.
Um dabei die Leistung des rückwärts umlaufenden Turbinenrades (6' in Abb. 5 und, 6) auf die vorwärts., also in entgegen gesetzter Richtung umlaufende Zwischen welle zu übertragen, muss zwischen diesen beiden Teilen ein Umkehrgetriebe vorgesehen werden. Gegebenenfalls können auch noch ein oder mehrere feste Leiträder in,den Kreis lauf eingefügt werden.
Der besondere Vorteil der zuletzt be schriebenen Anordnung liegt darin, dass in folge des ihr innewohnenden grösseren Wand lungsvermögens, mit wesentlich weniger Stu fen des nachgeordneten mechanischen Wech seIgetriebes auszukommen ist.
Ein solche Ausführung ist in den Abb. 5 fand 6 in zwei Beispielen dargestellt. Hierin bedeuten die. eingetragenen in Frage kom menden Ziffern die gleichen; Teile, wie für die Abb. 1 bis 4 bereits. beschrieben. Der Un terschied gegenüber den ersten Ausführungs beispielen besteht darin., dass an Stelle des festen Leitrades 7 nunmehr ein zweites Tur binenrad 6' tritt, dass eine der Primärwelle 17 bezw. 1 des Wandlers sowie dem Turbinen rad 6 entgegengesetzte Drehrichtung hat.
Um die Leistung des, Turbinenrades 6' auf die entgegengesetzt :laufende Welle 8 zu übertragen, ist es alsdann erforderlich, zwi schen diesen -beiden Teilen ein Wendege triebe einzuschieben, das auf,den Abb. 5 und 6 beispielsweise durch die Räder 13, 14 und 15 gebildet wird.
Über die Bestimmung der Richtungsum kehr hinaus kann das Wendegetriebe 13, 14, 15 noch zur Erreichung von Schaltmöglich keiten verwendet werden, indem nämlich der für die Richtungsumkehr massgebende ge meinhin feste Abstützpunkt (Lager des Zahnrades 14) etwa durch eine Bremse 16 wahlweise festgehalten und losgelassen wer den kann. Durch,den beim Lösen der Bremse sieh ergebenden Übersetzungswechsel. wird das vom Turbinenrad 6' übertragene Moment und damit das gesamte vom Wandler abge gebene Moment kleiner, was das Schalten mechanischer Gänge erleichtert.
Diese Mög lichkeit kann bei der vorliegenden Erfindung noch weiterhin dadurch verbessert werden, dass sie mit .der in den Abb. 3 und 4 dar gestellten Schaltkupplung 10, 11 für die Leistungsteilung kombiniert wird.
Hydromechanical power transmission device for land vehicles. It is known to cover the torque requirement when starting and driving uphill in land vehicles with prime movers of constant or almost constant torque through a gear change gear connected downstream of the prime mover.
In order to bridge the stages in the train force, it has already been proposed to connect a hydraulic torque converter upstream of the mechanical transmission in such a way that the driving force always flows through the converter and the gear change transmission in sequence. The converter has the task of bridging the stages both in the torque on the output side and in the engine speed and to achieve the most constant possible progression of the same.
The converters developed for this purpose with a high degree of conversion, however, have an efficiency in the order of magnitude of only 80 to 85% and therefore have a considerable impact on the overall efficiency of the transmission, whose mechanical part, the gear change transmission, is known to be very high Has efficiency. This reduction in efficiency is particularly undesirable because, according to this proposal, the converter for step bridging should be in operation over the entire route.
Attempts have been made to build converters with a very high degree of efficiency, but then they do not have the required degree of conversion.
The invention relates to such a power transmission with hydromechanical, consisting of a hydrodynamic torque converter and a gear change gear arranged in series, the compound transmission and aims to improve the transmission efficiency over the largest possible driving range.
The invention consists in the additional arrangement of a power divider transmission to the existing hydraulic-mechanical compound transmission consisting of hydrodynamic torque converter and gear change transmission, in such a way that part of the power output by the prime mover is purely mechanical and part via the hydraulic converter Gear change gear can be supplied so that only part of the transmitted power is lost.
more than Mo 'experiences in the hydraulic converter, while the remaining part is passed on with the good efficiency of the purely mechanical transmission.
It has been proposed several times before to increase the range of use of a torque converter that works by itself through the additional arrangement of a power divider transmission, but the shift in the efficiency and torque curve achieved in this way is generally sufficient for driving with a wide range Limits fluctuating speeds.
Means can be provided in order to switch off the power divider transmission if necessary, for example when particularly large torque conversion is desired.
For this purpose, a power path surrounding the power divider transmission must be provided from the drive shaft to the hydraulic transmission, which is interrupted when the power divider transmission is switched on. This interruption can inevitably be made when the power sharing is switched on by, for example, bringing two coupling devices into connection with one another in a suitable manner, or a coupling angeord designated in the bypass force path as: automatic coupling, for example as a freewheel.
By suitable choice of the means for switching off the power divider transmission, these can be used at the same time to carry out or support the switching of the gears of the gear change transmission by reducing traction or traction interruption. can also use the mechanical clutch that is required to shift gears at the same time. be trained to switch off the power sharing. It can also be designed as a synchronized dog clutch.
In the drawing, the invention is shown in some exemplary embodiments. Fig. 1 and 2 each show an example of a combination of converter, power divider gearbox and gear change gearbox, Figs. 3 and 4 show two versions, that is, which the power divider gearbox can be switched off and Figs. 4 and 5 show two versions in which a torque converter of a special type, namely with two oppositely running turbine wheels, is used.
According to Fig. 1, the drive shaft 1 is connected to the planetary gear carrier 2. The outer ring 3 of the power divider gear is connected to the pump wheel 5 and the sun wheel 4 together with the turbine wheel 6 is connected to the intermediate shaft 8. The stator of the converter is designated with 7 and the gear change gear with 9.
The design according to Fig. 2 has the same individual parts, but the power divider gearbox is arranged behind the torque converter. Here, the pump wheel 5 and the sun wheel 4 are connected to the drive shaft 1, the outer rim 3 to the turbine wheel 6 and the planetary gear carrier 2 to the intermediate shaft 8.
In the further exemplary embodiment according to FIG. 3, the power divider gear can be switched off by a clutch 10, 11. When the clutch is switched off, the entire force from the drive shaft 1 via the clutch part 10 and the overrunning clutch 12 is transmitted directly to the pump wheel 5 of the converter and from this to the turbine wheel 6 and to the
Intermediate shaft 8, that is, transmitted purely hydraulically. With the clutch 10 engaged; 11 the power flow goes via the coupling part 10 to the coupling part 11, from there to the planetary gear carrier 2 and divides into the planetary gears,
into a hydraulic and a mechanical part. One part goes via the outer ring 3 to the converter pump wheel and the other via the sun gear 4 directly to the intermediate shaft B. The direct power flow from the coupling part 10 to the pump wheel is interrupted by the clutch 12 acting as a freewheel.
The design according to Fig. 4 is similar, where the power transmission, according to Fig. \ ?, is located behind the converter. When the clutch 10, 11 is disengaged, the power flow again goes undivided and directly from the clutch part <B> 10 </B> to the converter pump wheel:
, while with switched on power sharing the - to be transmitted power partly via the converter to the outer wreath 3 and from this to the planetary gears and partly directly from the coupling part 11 to the sun gear and from this to the planetary gears, from which the power is passed the rotating gear carrier is transferred to the shaft 8.
A particularly favorable solution of the power transmission device according to the invention is achieved by using a converter in which at least two turbine rotors are used with opposite directions of rotation and the power of both rotors is transmitted to the axles of the vehicle.
In order to transfer the power of the backward rotating turbine wheel (6 'in Figs. 5 and 6) to the forward intermediate shaft, i.e. in the opposite direction, a reverse gear must be provided between these two parts. If necessary, one or more fixed guide wheels can also be inserted into the circuit.
The particular advantage of the arrangement described last is that, as a result of the greater conversion capacity inherent in it, significantly fewer stages of the downstream mechanical changeover gear can be managed.
Such an embodiment is shown in Fig. 5 found 6 in two examples. Here they mean. registered digits in question are the same; Parts as for Figs. 1 to 4 already. described. The difference compared to the first embodiment is that instead of the fixed stator 7 now a second tur binenrad 6 'occurs that one of the primary shaft 17 respectively. 1 of the converter and the turbine wheel 6 has opposite direction of rotation.
In order to transmit the power of the 'turbine wheel 6' to the oppositely running shaft 8, it is then necessary to insert a reversing gear between these two parts, which is shown in Figs. 5 and 6, for example by the wheels 13, 14 and 15 is formed.
In addition to determining the direction reversal, the reversing gear 13, 14, 15 can still be used to achieve switching options, namely by holding and releasing the generally fixed support point (bearing of gear 14), which is decisive for the direction reversal, for example by a brake 16 can be. Due to the change in gear ratio when the brake is released. the torque transmitted by the turbine wheel 6 'and thus the entire torque given by the converter is smaller, which makes it easier to shift mechanical gears.
This possibility can be further improved in the present invention in that it is combined with the clutch 10, 11 shown in Figs. 3 and 4 for the power sharing.