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Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die
Erfindung bezieht sich auf ein Geschwindigkeitswechselgetriebe. insbesondere für
Kraftfahrzeuge, bei dem das Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis und das Drehstromverhältnis
zwischen der Antriebs-und der Abtriebswelle durch die Kombination eines mechanischen
Zahnradgetriebes mit mindestens zwei Übersetzungsverhältnissen mit einem hydrostatischen
Getriebe zur Überbrückung der Stufen zwischen diesen Übersetzungsverhältnissen regelbar
sind.
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Bei einem bekannten Geschwindigkeitswechselgetriebe der vorgenannten
Art erfolgt die Kraftübertragung entweder hydraulisch oder mechanisch. Die eigentlichen
Geschwindigkeitsstufen werden dabei durch ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe
verkörpert, bei dem die getriebene Welle mit der treibenden Welle auch durch eine
Kupplung verbunden werden kann, während das hydrostatische Getriebe unabhängig von
dieser Kupplung zur Überbrückung der Stufen des mechanischen Getriebes dient.
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Im direkten Gang, d. h. bei direkter Kupplung der Antriebswelle und
Abtriebswelle, tritt bei einem solchen, im wesentlichen mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe
nur ein vernachlässigbar kleiner Schlupf zwischen den beiden Wellen ein. Andererseits
ist es bei hydrokinetischen Geschwindigkeitswechselgetrieben bekannt, eine Kupplung
zur Vermeidung eines wesentlichen Schlupfes zu verwenden.
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Abweichend von den Zielen und der besonderen Art der Kombination der
bekannten Mittel bei Geschwindigkeitswechselgetrieben strebt die Erfindung an, bei
einem Getriebe der eingangs genannten Art in dem hydrostatischen Teil eine Herabsetzung
des Wirkungsgrades zu vermeiden, die durch die hydraulischen Verluste zwischen Pumpe
und Motor des hydrostatischen Getriebes und auch durch Reibungsverluste zwischen
dieser Pumpe, dem Motor und den zugehörigen Dichtungen entstehen.
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Bekannte Vorschläge für rein hydrostatische Getriebe sehen zu diesem
Zweck vor, daß bei mindestens einem der Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnisse,
die einer oder zwei Grenzstellungen des hydrostatischen Getriebes entsprechen, keine
Übertragung von hydraulischem Druckmittel erfolgt und demzufolge die Kraftübertragung
bei dieser speziellen Übersetzung vollständig mechanisch vor sich geht. Jedoch tritt
auch bei dieser Bauweise und in diesem Grenzzustand immer noch ein Verlust an Wirkungsgrad
zufolge des höhen Druckmitteldruckes auf, der in der Pumpe und im Motor des hydrostatischen
Getriebes herrscht und Leckverluste sowie Reibungen an einigen Stellen oder an allen
den Stellen verursacht, an denen eine Relativbewegung zwischen der Pumpe und den
Rotoren des Getriebemotors und deren Gehäusen, Dichtungen oder Taumelscheiben vorliegt,
deren Kolben oder Pumpenkolbenstangen zusammenarbeiten.
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Die Erfindung geht nun von einem Geschwindigkeitswechselgetriebe der
eingangs genannten kombinierten Art aus und behebt die Mängel aller vorgenannten,
auch der letztgenannten Geschwindigkeitswechselgetriebe, wobei die Arbeitsweise
der Kupplung von dem Vorliegen der genannten Grenzstellung, die dem direkten Gang
eines normalen Getriebes entspricht, abhängig ist.
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Demgemäß ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Kraftverlauf bei
einem Teil der Übersetzungsverhältnisse zugleich über das mechanische Zahnradgetriebe
und über das hydrostatische Getriebe erfolgt und die Antriebswelle mit der Abtriebswelle
durch eine mechanische Kupplung, bei dem dem direkten Gang entsprechenden Übersetzungsverhältnis
kuppelbar ist, bei dem keine Flüssigkeitsübertragung zwischen der Pumpe und dem
Motor des hydrostatischen Getriebes stattfindet.
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Die Kupplung wird also vorteilhafterweise nur dann eingeschaltet,
wenn das Geschwindigkeitsverhältnis der Übersetzung unter Last bereits eine Größe
erreicht hat, bei der nur noch ein sehr geringer Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten
der beiden Teile der Kupplung vorliegt, diese also ohne Stoß und Erschütterung eingerückt
werden kann.
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Bei einem bekannten Mehrstufengeschwindigkeitswechselgetriebe mit
Zahnradvorgelege und hydraulischem
Föttinger-Getriebe ist das Flüssigkeitsgetriebe
kein hydrostatisches Getriebe und dient die dabei vorgesehene Kupplung lediglich
für den Wechsel der Geschwindigkeitsstufen und nicht zur Vermeidung von Verlusten
bei dem vorgenannten Grenzzustande. Auch ist die bei dieser bekannten Vorrichtung
verwendete Kupplung ein Strömungsgetriebe, während erfindungsgemäß für die Direktkupplung
nur eine mechanische Kupplung benötigt wird.
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Die Kupplung kann selbsttätig oder willkürlich gesteuert werden, wenn
die kombinierte mechanische und hydrostatische Übersetzung lediglich als mechanisches
Getriebe arbeitet. Die Kupplung ist zweckmäßig als Mehrscbeibenreibungskupplung
ausgebildet und so eingerichtet, daß sie eine direkte Kupplung zwischen der Eingangswelle
und der Ausgangswelle mit direkt durchlaufender Antriebsübertragung und mit einem
Minimum an Reibungsverlusten bei demjenigen Geschwindigkeitsverhältnis herstellt,
das beim Kraftfahrzeug am meisten gebraucht und gewöhnlich als höchster Gang oder
Direktgang bezeichnet wird.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform schematisch
und beispielsweise beschrieben, die in der Zeichnung im Schnitt dargestellt ist.
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Das kombinierte mechanische und hydrostatisch Geschwindigkeitswechselgetriebe
der genannten Bauart für ein Kraftfahrzeug besitzt eine primäre Trommel 1 und eine
sekundäre Trommel t. Beide werden von einer Antriebswelle 3 über ein Zahnradgetriebe
mit den Rädern 4, 5 bzw. 6, 7 angetrieben, und zwar schaffen die Zahnräder 4 und
5 ein Übersetzungsverhältnis 1 :1 und die Zahnräder 6 und 7 ein Übersetzungsverhältnis
4 : 1. Die primäre Trommel 1 und die sekundäre Trommel 2 sind mittels ihrer koaxialen
Wellen 8 bzw. 9 und deren gemeinsame Achse herum drehbar in dem hohlen Ende einer
mit ihnen in axialer Richtung fluchtenden Abtriebswelle 10 gelagert; die Kolben
11 bzw. 12 der Trommeln wirken auf Taumelscheiben 13 bzw. 14, die mittels Zapfen
15 auf der Abtriebswelle 10 gelagert sind. Das hohle Ende der Welle 10 bildet ein
Gehäuse für die Trommeln 1 und 2 und ist mit Lagern für deren koaxiale Wellen 8
und 9 ausgerüstet; es besitzt ferner in der Mitte eine in Form einer Trennwand 16
quer durch den Hohlraum hindurchgehende Steuerscheibe, an deren einander gegenüberliegenden
Stirnseiten sich die Trommeln 1 und 2 abdichtend anlegen und durch die Durchbrechungen
17 hindurchgehen. die in an sich bekannter Weise die Arbeitsräume der zugehörigen
Zylinder der beiden Trommeln miteinander verbinden.
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In der Zeichnung ist die Taumelscheibe 13 mit ihrem Höchstmaß von
Neigung und die Taumelscheibe 14 ohne Neigung dargestellt; bei diesen Stellungen
kann eine Übertragung von hydraulischem Druckmittel zwischen den Zylindern der beiden
Trommeln 1 und 2 nicht stattfinden. Die mit der Übersetzung 4 :1 über die Zahnräder
6, 7 angetriebene Trommel 2 ist dabei gänzlich unwirksam, und die Zahnräder 4, 5
mit der Übersetzung 1 :1 übertragen von der Welle 3 den Antrieb unmittelbar durchlaufend
über die hydraulisch gesperrte Trommel 1 und die Taumelscheibe 13 auf die Welle
10. In dieser Grenzstellung, die dem höchsten Gang entspricht, arbeitet das Geschwindigkeitswechselgetriebe
mindestens theoretisch vollkommen als kraftschlüssige mechanische Übersetzung; in
der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß sich ein Verlust an Wirkungsgrad
wegen des hohen Druckmitteldruckes ergibt, der in dem 'hydrostatischen System herrscht
und der etwas Leckverlust und Schleifen mit sich bringt und ferner Reibung zwischen
den Trommeln 1 und 2 und den Dichtflächen der Steuer- oder Trennscheibe 16 oder
zwischen den Kolben 11 und 12 und der Taumelscheibe 13 bzw. 14 verursacht, mit denen
diese Kolben zusammenarbeiten.
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Um in dieser Höchstganggrenzstellung eine vollständige Entlastung
des kombinierten mechanischen und hydrostatischen Geschwindigkeitswechselgetriebes
herbeizuführen, ist zwischen der treibenden Eingangswelle 3 und der getriebenen
Abtriebswelle 10 eine kraftschlüssige mechanische Antriebsübertragung vorgesehen,
die aus einer Kupplung 18 und einem Zahnradgetriebe 19, 20 mit dem Übersetzungsverhältnis
1 : 1 besteht. Wenn also die genannte Grenzstellung erreicht ist, kann die Kupplung
18 eingerückt werden, um eine direkt durchlaufende rein mechanische Antriebsübertragung
mit einem Minimum an Reibungsverlusten zu bewirken, wenn der Höchstgang bzw. da
Übersetzungsverhältnis 1 :1 vorliegt. Die Kupplung 18, die vorzugsweise eine Mehrscheibenreibungskupplung
ist, kann selbsttätig oder willkürlich betätigt werden.
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Die andere Grenzstellung des kombinierten mechanischen und hydrostatischen
Geschwindigkeitswechselgetriebes liegt vor, wenn die Trommelscheibe 14 ihre größte
Neigung besitzt und die Taumelscheibe 13 Null-Neigung hat; bei dieser Stellung und
in jeglichem Zustand zwischen den beiden Grenzstellungen soll die Kupplung 18 natürlich
in ausgerücktem Zustand bleiben.