Flüssigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Gegenstand .der Erfindung ist ein Flüs sigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit treibendem und getrie benem Schaufelrad. Gemäss Erfindung sind die Schaufelräder mit verstellbaren Schau feln versehen. Diese können willkürlich für Vorwärtsgang mit verschiedenen Geschwin digkeiten, für Rückwärtsgang oder Bremsung und für Stillstand des getriebenen Schaufel rades eingestellt werden.
Die willkürliche Verstellung kann aufgehoben werden, und es kann alsdann durch Verdrehen des getriebe nen Schaufelrades gegen die getriebene Welle entgegen der Wirkung von Federn das Über setzungsverhältnis des Getriebes dem jeweils zu überwindenden Fahrwiderstande selbst tätig angepasst werden. Die verstellbaren Schaufeln können entweder starr sein und ge dreht werden, oder sie können elastisch sein und gebogen werden oder teils gedreht, teils gebogen werden.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 den halben Längsschnitt einer beispielsweisen Ausfüh rung des Getriebes durch die Rotationsachse A-A <I>;</I> Fig. 2 bis 6 zeigen die verschiedenen Schaufeleinstellungen in schematischer Dar stellung; Fig. 7 veranschaulicht die Anord nung, Fig. 8 die Verstellung elastischer Schaufeln; Fig. 9 zeigt eine nur durch die Anordnung der Schaufeln von Fig. 1 ver schiedene Ausführung.
Im. besondern gibt Fig. 1 zunächst ein Beispiel der allgemeinen Anordnung des Ge triebes: Durch die Seitenwände 2, 5 und 7 eines Primärrades, Sekundärrades und Ge häuses wird ein kreisringförmiger Hohlraum eingeschlossen, dessen Querschnitt in Achsen richtung sich als ein längliches Oval dar stellt und in dem die Treibflüssigkeit um läuft. Daran schliesst sich links die Einrich tung für die Schaufelverstellung und weiter hin ein Hebel zur willkürlichen Schaltung auf Vorwärtsgang, Nullstellung, Rückwärts gang und Bremsen.
Die primäre, mit dem i4Totor festzukuppelnde -Welle 1 tritt rechts, die sekundäre Welle 6, an welcher die Kraft entnahme erfolgt, links mit Bonusstutzen aus dem Getriebe heraus. In den beiden Kugel- lagern 41, 42 rotiert das ganze Getriebe. Diese Lager sind an geeigneten Traversen im Fahr zeugTahmen befestigt und tragen somit das Getriebe. Mit der treibenden Welle 1, auf welcher sich alles zentriert, ist der Körper 2 des primären Schaufelrades verkeilt, dessen Schaufeln mit 3 bezeichnet sind. d sind die Schaufeln des sekundären oder getriebenen Schaufelrades, welch letzteres mit dem Ge häuse 5 verbunden ist.
Die Treibflüssigkeit, z. B. Wasser oder Petrol, füllt den ganzen Apparat an mit Ausnahme des Hohlraumes in Körper 7, welcher zwecks Gewichtserspar nis leer bleibt. Das primäre Schaufelrad 2, 3 setzt diese Flüssigkeit in Pfeilrichtung in Umlauf. Dabei wird die Flüssigkeit durch das sekundäre Schaufelrad 4, 5 getrieben, wo durch dieses in Bewegung gesetzt wird und die vom Primärrad an die Flüssigkeit abge gebene Energie aufnimmt, um sie dann in ver änderter Form wieder abzugeben. Die äussere Seitenwandung des Sekundärrades wird vom Gehäuse 5, die innere von dem ringförmigen Hohlkörper 7 gebildet, welcher durch Bolzen 15, deren mehrere auf dem Umfang angeord net sind, mit Gehäuse 5 fest verbunden ist.
Das Gehäuse 5 wie auch der Hohlkörper 7 laufen also mit dem Sekundärrad um. Der Hohlkörper 7 bildet auch den innern bezw. rechtsseitigen Abschluss des daselbst offenen Primärrades. Natürlich besteht keine Ver bindung mit diesem, vielmehr laufen die Pri märschaufeln 3 meist mit grösserer Geschwin digkeit am Körper 7 entlang.
Sowohl die primären wie die sekundären Schaufeln sind bei diesem Ausführungsbei spiel als starr und um die bezüglichen Zap fen 8, 9 vierdrehbar angenommen. Mit diesen Zapfen verkeilt sind die Zahnrädchen 10, 11, welche mit den um die Hauptachse A-A vierdrehbaren grossen Verstellscheiben 12, 13, welche am Umfang ebenfalls eine Verzahnung tragen, im Eingriff stehen, derart, class durch Verdrehen einer dieser Scheiben alle Schau feln des zugehörigen Schaufelrades gleich zeitig um den gleichen Winkel verstellt wer den.
Verdreht man beispielsweise die Scheibe 12, so werden damit alle Schaufeln 3 des pri- mären Schaufelrades verstellt, ebenso durch Verdrehen der Scheibe 13 alle Schaufein 4 des sekundären Schaufelrades.
Die primäre Verstellscheibe 12 ist im Körper 2 des Primärrades, die sekundäre Ver- stellscheibe 13 in der Nabe 16 des Gehäuses 5 drehbar gelagert, beide sind jedoch gegen achsiale Verschiebung gesichert. Die Ab schlussglocke 14 dient lediglich zur Verscha lung der primären Zahnrädchen 10 zwecks Verminderung der Flüsigkeitsreibung. Inner halb der zylindrischen Naben der Verstell scheiben 12 und 13 befinden sich die walzen förmigen Körper 17 und 18. Der Körper 17 ist auf der Primärwelle 1 gelagert und durch Keil 19 gegen Verdrehen gesichert.
Der Kör per 18 ist in der Nabe 16 des Gehäuses 5 gelagert und durch Keil 20 am Verdrehen ge hindert. Körper 17 muss also mit dem Pri- mä.rrade 2, 3, Körper 18 mit dem Sekundär- rade 16, 5, 4 umlaufen. Ferner sind die bei den Körper durch Lagerbüchse 21 und Mutter 22 so verbunden, dass sie zwar unabhängig voneinander rotieren können, jedoch in a.ch- sialer Richtung sich nur gemeinsam verschie ben lassen, wobei Körper 17 auf Welle 1, Körper 18 in der 'Tabe 16 gleitet. Beide Kör per sind mit je einer gewundenen Nut 23, 24 versehen, in welche die Schraubzapfen 25, 26 eingreifen.
Zapfen 25 sitzt in der Verstell scheibe 12, Zapfen 26 in der Verstellscheibe 13. Durch eine achsiale Verschiebung der bei den Körper 17, 18 wird somit trotz unab hängiger Rotation von Primärrad und Sekun därrad gegeneinander die Primärv erstell- scheibe 12 gegen das Primärrad 2, 3, die Se kundärverstellscheibe 13 gegen das Sekundär rad 16, 5, 4 verdreht. Wie weiter oben erör tert, werden durch diese Verdrehung mittelst der Zahnräder 10, 11 die Schaufeln 3, 4 im Primär- und Sekundärrad verstellt.
Durch entsprechende I'irahl der Steigung der Nuten 23, 24, welche gleichbleibend oder veränder lich sein oder auch die Gangrichtung wech seln kann, kann gleichzeitig beliebige Ein stellung der Primär- und Sekundärschaufeln 3, 4 durch gemeinsame achsiale Verschiebung der Körper 17, 18 erzielt werden. Der Körper 18 besitzt einen Flansch 39, welcher durch zwei oder mehrere auf dem Umfang verteilte Stellstangen 27 mit der Stellmuffe 28, die sich ausserhalb des Ge häuses auf der Sekundärwelle 6 führt, ver bunden ist. An der Muffe 28 greift mittelst Stellring 29 der Hebel 30 an.
Durch Bewe gung desselben lassen sich also die Schaufeln 3, 4 willkürlich verstellen und mittelst Sek tors 38 in einer gewünschten Stellung fest halten, indem der Hilfshebel 56 in die punk tiert gezeichnete Stellung gebracht und los gelassen wird, wodurch die Verriegelungs- stange 55 in den Sektor 38 eingreift.
Das Gehäuse 5 überträgt das Drehmoment des Sekundärrades mittelst Feder 31 auf den glockenförmigen Flansch 32 der Sekundär welle 6. Der Einfachheit wegen ist nur eine einfache schraubenförmige Biegungsfeder dargestellt, Jedoch können dafür in der Pra xis sehr verschiedenartigeFedersysteme, sowie Luftkolben, Gummifedern oder :dergleichen, unter Umständen auch in Verbindung mit einem Hebelwerk in Frage kommen. Das Se kundärrad 5, 4 wird sich also je nach der Grösse des Widerstandes der Welle 6 mehr oder weniger entgegen der Spannung der Fe der 31 im Sinne einer Vorauseilung gegen die Sekundärwelle 6, bezw. gegen Flansch 32 verdrehen.
Die Abschlussglocke 33, sowie die sie durchdringenden Stellstangen 2 7 mit Kör per 18 verdrehen sich mit dem Gehäuse 5, wobei die Stellstangen 27 sich in Kreisbogen schlitzen 34 des Flansches 32 bewegen, so dass also Gehäuse 5 und Flansch 32 sich unge hindert um einen gewissen Winkel -bei An ordnung von zwei Stellstangen 2 7 zum Bei spiel bis etwa<B>150'</B> - gegeneinander verdre hen können. Nun ist die Nabe 16 des Ge häuses 5 aussen mit einem Gewinde 35 ver sehen, in das eine Mutter 36 eingreift.
Die Mutter 36 ist im Flansch 32 achsial verschieb- ]ich gelagert, jedoch durch Keil 3 7 gegen Verdrehen gesichert. Verdreht sich daher Ge häuse 5 gegen Flansch 32, so muss die Mutter 36 eine achsiale Bewegung ausführen. Die Gangrichtung des Gewindes 35 ist so ge wählt, dass beim Voreilen des Gehäuses 5 -e- gen Flansch 32 sich die Mutter 36 nach links verschiebt.
Nun wird aber durch die Feder 40, solange der Hebel 30 nicht durch eine äussere Kraft festgehalten wird oder in eine der Ra sten des Sektors 38 eingeklinkt ist, der Kör per 18 ständig nach rechts gedrückt und legt sich mit seinem Flansch 39 gegen die Mutter 36. Der Körper 18 und mit ihm Körper 17 machen also alle achsialen Bewegungen der Mutter 36 mit, nach links durch die Mutter 36 gedrückt, nach rechts durch den Druck der Feder 40. Es erfolgt also durch wechselnde Verdrehung :des Sekundärrades 16, 5, 4 gegen die getriebene Welle 6, 32 selbsttätig eine Verstellung der Schaufeln 3, 4 im Primär und Sekundärrad.
Diese selbsttätige Verstellung kann jeder zeit mittelst des Hebels 20 durch Abheben des Flansches 39 von .der Mutter 36 entgegen dem Druck der Feder 40 in eine willkürliche Verstellung umgewandelt werden. Wenn das Gewinde 35 nicht selbsthemmend ist, könnte die Verstellung auch entgegen den Bewegun gen der Mutter 36 erfolgen.
Primäre und sekundäre Schaufeln weisen solche .Krümmungen auf, die sich für alle Übersetzungen wie auch für den Rückwärts- gang eignen. Je nach der gegenseitigen Ein stellung der primären und sekundären Schau feln ergeben.sich verschiedene Übersetzungs verhältnisse zwischen Primär- und Sekundär welle bei Vorwärtslauf, oder aber Rückwärts lauf bezw. Bremswirkung oder Stillstand des jSekundärrades.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Einstellung für schnellen Vorwärtsgang, also etwa Über setzung 1,5:1, Fig. 3 eine solche für lang samen Vorwärtsgang, also etwa Übersetzung 5:1. Fig. 4 lässt erkennen, wie die Kraftüber tragung ausgeschaltet, also gewissermassen der Motor entkuppelt werden kann.
Die ra diale Flüssigkeitsströmung wird hier schon durch das Primärrad fast völlig unterbunden, aber auch die unbedeutende Strömung, die etwa durch die primären Schaufellücken hin durch stattfinden könnte, kann die sekun dären Schaufeln nicht bea_ufschlagen. Eine geringe mitnehmende Wirkung auf das Se kundärrad könnte allerdings durch die Flüs sigkeitsreibung ausgeübt werden, jedoch kann auch diese, wie weiter unten beschrieben wird, aufgehoben werden.
Fig. 5 zeigt die Schaufelstellung für den Rückwärtslauf des Sekundärrades. Diese Schaufelstellung kann auch während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges eingeschaltet werden, um dadurch eine elastische, aber starke Bremswirkung durch Motorkraft her vorzubringen. Eine ganz ähnliche Einstellung wie für den Rücklauf zeigt Fig. 6. Hier ste hen die Sekundärschaufeln in Rücklaufstel- lung, während die Primärschaufeln nahezu die Nullstellung der Fig. 4 aufweisen, jedoch ganz wenig im Sinne des Rücklaufes geöffnet sind.
Durch diese Stellung wird bei ganz ge ringer Kraftentnahme eine schwache Rück wärtsreaktion auf das Sekundärrad ausgeübt. Durch geeignete Einstellung in dieser Art kann erreicht werden, dass bei Leerlauf des Motors die mitnehmende Wirkung der Flüs sigkeitsreibung gerade ausgeglichen und so mit das Sekundärrad absolut zum Stillstand kommt, wie weiter oben erwähnt wurde.
Die Gangrichtung und Steigung der Nu ten 23, 24 in den Körper 17, 18 ist nun der art gewählt, dass innerhalb des Verstellberei- ches P des Hebels 30 die Schaufeln 3, 4 für Vorwärtsgang (Fug. 2 und 3), in der Hebel stellung 0 für Entkupplung des Motors (Fug. 4 oder 6), in der Hebelstellung R für Rück wärtsgang oder Bremsen (Fug. 5) eingestellt sind. Ferner ist innerhalb des Vorwärtsgan ges bei Hebelstellung S der schnellste Gang (Fug. 2) und bei Stellung L der langsamste Gang (Fug. 3) eingestellt.
Damit im Bereich P für Vorwärtsgang einerseits die Möglich keit besteht, bestimmte Übersetzungen zu fi xieren, anderseits für gewöhnlich selbsttätige Einstellung erfolgen kann, ist der mit der Verriegelungsstange 55 verbundene Hilfs hebel 56 zum Umklappen derart eingerichtet, dass in der punktiert gezeichneten Stellung der Hebel 56 der Stange 55 den Eingriff in die Rasten: des Sektors 38 freigibt, während er in der ausgezogenen gezeichneten. Stellung dies 'verhindert. In der punktierten Stellung genügt das Herandrücken des Hebels 56 an den Griff des Hebels 30, um die Verriegelung aufzuheben.
Die Übertragungsfeder 31 ist so bemessen; dass ein Nachgeben unter Einfluss des Sekun därrades erst dann eintritt, wenn die Motor leistung nahezu ihren Höchstwert, beispiels weise 90 % der Volleistung, erreicht hat. Dei Vorgang der selbsttätigen Anpassung des Übersetzungsverhältnisses an den zu über windenden Fahrwiderstand ist folgender:
An genommen, ein Wagen mit dem beschriebenen Wechselgetriebe fahre in der Ebene mit mitt lerer Geschwindigkeit, der Motor arbeite etwa mit 60 % seiner Höchstleistung. Das sekun däre Schaufelrad liegt gegenüber der getrie benen Welle in Anfangsstellung, die Schau feln sind demgemäss für schnellsten Gang ein gestellt. Der Führer gibt jetzt Vollgas: da aber- der Fahrwiderstand nicht gross genug ist, um ein Anspannen der Übertragungsfeder zu ermöglichen, kann auch keine Schaufel verstellung eintreten.
Auf das Sekundärrad wird eine grössere Leistung übertragen, daher beschleunigt sich die Geschwindigkeit des Wagens entsprechend der Umdrehungszahl des Motors. Inzwischen kommt der Wagen auf eine Steigung, seine Bewegung verzögen sich. Der Motor, der ja nicht durch starre Triebe mit den Hinterrädern des Wagens ver bunden ist, sönderii nur durch die Flüssigkeit seine Kraft überträgt, folgt der Verzögerung der Wagengeschwindigkeit nicht sofort nach, sondern sucht infolge des Beharrungsvermö gens seiner bewegten Massen seine Umdre hungszahl beizubehalten.
Infolgedessen er höht sieh vorübergehend die Relativdrehzahl des primären gegen das sekundäre Schaufel rad, und damit erhöht sich auch sofort das Drehmoment des sekundärer' Schaufelrades auf Kosten der aufgespeicherten kinetischen Energie des Motors.
Jetzt auf der Steigung ist nun genügend sekundärer Widerstand vor handen, so dass die Übertragungsfeder, welche bisher das Sekundärrä.d'-immer noch in der Anfangslage gehalten hatte, nachgeben muss und die Schaufeln für langsameren Gang ein gestellt werden. Damit verringert sich auch wieder die erforderliche Motorleistung, der Motor kann rasch wieder die verlorene leben dige Kraft ersetzen und auf .seine vorherige Urndrehungszahl kommen. Die neue Schaufel stellung bleibt nun bestehen, solange die Stei gungsverhältnisse sich nicht ändern.
Wird die Fahrstrasse noch steiler, so wiederholt sich der beschriebene Vorgang, indem die Schaufeln für noch langsamere Fahrt mit noch grösserer Kraft eingestellt werden. Wird dagegen die Strasse weniger steil und demnach der Fahr widerstand geringer, so entspannt sich auch die Übertragungsfeder im gleichen Masse, wo bei wieder die Schaufeln für schnelleren Gang eingestellt werden. Geht die Fahrt wieder eben, so tritt wieder der schnellste Gang in Wirkung. Gelangt der Wagen auf ein Ge fälle, so kann der Führer zwecks Bremsens allmählich den Rückwärtsgang einschalten.
Statt der Zahnrädchen 10, 11 können He bel auf den Schaufelzapfen 8, 9 angebracht sein und in . entsprechende Schlitze der Ver- stellscheiben 12; 13 eingreifen, oder die Schaufelzapfen 8, 9 können nach links ver längert und mit Nuten oder steilgängigem Gewinde versehen und an den Verstellschei- ben 12, 13 entsprechende Gewindepatronen befestigt sein, wobei dann die Verstellschei- ben nicht mittelst Körper 17. 18 verdreht, sondern -direkt mit ihnen verbunden - achsial verschoben werden müssten.
Das Ge winde 35 könnte in diesem Falle durch eine Nut mit veränderlicher Steigung ersetzt wer den, wenn der Verlauf der Schaufeleinstel lung einen ungleichmässigen Verlauf der a.ch- sialen Verschiebung erfordern sollte. Weiter könnte das Sekundärrad vom Gehäuse ge trennt ausgeführt, die Sekundärwelle mit dem Gehäuse verbünden und das Sekundärrad ge gen das Gehäuse verdreht -werden usw. Es ist selbstverständlich, dass auch die Haupt organe des Getriebes auf die verschiedensten Arten angeordnet werden können.
So zeigt beispielsweise Fig. 9 noch eine Anordnung, bei der der Durchgang der Treibflüssigkeit durch die Schaufel. 3, 4 parallel zur Rota- tionsachse <B>A-!</B> erfolgt. Im übrigen sind die Wirkungsweise und die Bezeichnung der Teile die gleichen, wie bei Fig. 1.
Fig. 7 und 8 zeigen ferner im teilweisen Schnitt beispielsweise eine Ausführung des Getriebes, bei der die Schaufeln 3, 4 in Pri mär- und Sekundärrad durch biegsame ela stische Platten, z. B. aus Stahlblech, gebildet werden. Jede Platte hat vier seitliche An sätze 43, mittelst deren sie. in geschlitzte Zap fen 44, 45 eingenietet ist. Die beiden der Hauptachse näheren Zapfen 45 jeder Schaufel sind nach aussen durchgeführt und tragen da selbst kleine Hebel, welche die Endstellung der Schaufeln begrenzen, bezw. dazu dienen, eine gewünschte Krümmung der Schaufeln zu erzielen.
Die Hebelzapfen 45 der Primär schaufeln 3 sind im Körper 2 des Primärrades gelagert, welcher diesmal aus zwei Teilen besteht, die die Schaufeln beidseitig einschlie ssen und durch Bolzen 47 verbunden sind. Die äussern Zapfen 44 der primären Schaufeln 3 gleiten in Schlitzen 50 der Ringe 48, welche unter sich durch Bolzen 49 und ausserdem mit der primären Verstellscheibe 12 fest verbun den sind.
Wird nun die Verstellscheibe 12 gegen Körper 2 verdreht, so ergeben sich, wie aus Fig. 8 ersichtlich, nacheinander die mit S, <I>L;</I> 1i', 0 bezeichneten Primärschaufelstel- lungen. Die Schaufel 3 besitzt im unbeein- flussten Zustand die leicht rückwärts. ge krümmte Form der Stellung B. In Stellung 0 liegt der Hebel 45 an dem rechts gezeichneten Anschlag 46 an und bewirkt in Verbindung mit der sehr weit nach links gedrehten Stel lung des Ringes 48
eine etwas stärkere Krüm mung nach rückwärts wie in Stellung B. Bei Stellung L und S liegt Hebel 45 am linken Anschlag 46 an, während der Ring 48 nach rechts verdreht wird, so dass sich jetzt eine nach rechts offene, zur vorherigen entgegen gesetzte Krümmung der Schaufel 3 ergibt.
In ähnlicher Weise sind die innern Hebel zapfen 45 der Sekundärschaufeln 4 in Ringen 51 gelagert, welche beidseitig mit Gehäuse 5 bezw. Körper 7 fest verbunden sind. Die äussern Zapfen 44 gleiten wieder in Schlitzen 52 der zwei Ringe 54, welche unter sich durch Bolzen 53, und ausserdem mit der Sekundär verstellscheibe 13 fest verbunden sind.
Beim Verdrehen der letzteren gegen Ring 51 bezw. Gehäuse 5 ergeben sich die aus Fig. 8 ersicht lichen Sekundärschaufelstellungen S, <I>L, 0,</I> R. Die Schaufel 4 hat im unbeeinflussten Zu stand die leicht rückwärts gekrümmte Form der Stellung L. Bei Stellung S liegt Hebel 45 links am Anschlag 46 an und Ring 54 ist ganz nach links verdreht. Die Krümmung ist im gleichen Sinne wie bei Stellung L, jedoch etwas stärker ausgeprägt.
Bei Stellung 0 und R liegt der Hebel 45 rechts am Anschlag 46 an und Ring 54 ist nach rechts verdreht, wo- -11 rch sieh eine entgegengesetzte Krümmung zu vorher ergibt, bei 0 weniger, bei R mehr gebogen.
Die Schaufelstellungen S, L, 0, R ent sprechen den gleichbezeichneten Stellungen des Hebels 30, also S schnellste Gangart, L langsamste Gangart, 0 Entkupplung, R Rücklauf. Betrachtet man die gleichbezeich neten Schaufelstellungen primär und sekun där zusammen, so ergeben sich die gleichen Sehaufelbilder wie früher. Es entspricht näm lich Stellung S der Fig. 2, Stellung L der Fig. 3, Stellung 0 der Fig. 6. Stellung R der Fig. 5.
Die Verstellung der elastischen Schaufeln kann natürlich auch in verschiedener Art und Weise erfolgen. Die beschriebene Art ist nur eine von mehreren Möglichkeiten. Es können beispielsweise die Hebelzapfen 45 nach aussen verlegt oder auch die Schaufeln an einem Ende fest eingespannt werden oder derglei chen.