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Strömungswandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem nachgeschalteten
mechanischen Wechselgetriebe Die übliche Verbindung eines Strömungswandlers mit
einem zusätzlichen Wechselgetriebe weist verschiedene Nachteile auf. Diese treten
besonders bei Bergabfahrten störend in Erscheinung, da der Wandler an sich nur ein
geringes Bremsmoment liefert und die Radbremsen infolgedessen zu oft in Anspruch
genommen werden müssen. Das an sich mögliche Zurückschalten an einen kleineren Gang
macht bei den bekannten Kombinationen, selbst bei kraftschlüssig, z. B, durch Reibkupplungen,
geschalteten Getrieben erhebliche Schwierigkeiten. Bei formschlüssig geschalteten,
synchronisierten Getrieben ist eine einfache Hintereinanderschaltung eines Strömungswandlers
und eines Getriebes aus Schaltgründen praktisch ohnehin nicht möglich.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf Strömungswandler, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einem nachgeschalteten mechanischen Wechselgetriebe, mit
einem zwischen der Turbinenwelle des Strömungswandlers und der Eingangswelle des
Wechselgetriebes angeordneten Vo@rgelege und mit einer den Strömungswandler umgehenden
Überbrückungskupplung. Das Vorgelege kann hierbei dazu dienen, vor dem Einschalten
der Überbrückungskupplung die Differenz auszugleichen, welche infolge des Schlupfes
des Strömungswandlers zwischen der Drehzahl der Turbinenwelle und derjenigen der-Eingangswelle
besteht.
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Die Erfindung bezweckt vor allem die Ausnutzung eines solchen Vorgeleges,
um das Schalten des Wechselgetriebes praktisch völlig stoßlos zu gestalten, und
besteht im wesentlichen darin, daß die überbrückungskupplung bei Drehzahlgleichheit
ihrer Kupplungshälften in Abhängigkeit von einem auf die Drehzahl der Motorwelle
ansprechenden Primärgeber sowie einem auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle
ansprechenden Sekundärgeber selbsttätig einschaltbar ist. Das Schalten ist infolgedessen
nicht mehr davon abhängig, daß es von dem Fahrer im richtigen, häufig jedoch verfehlten
Augenblick vorgenommen wird, da es selbsttätig, unabhängig vom Willen, in Abhängigkeit
vom Eintritt der Drehzahlgleichheit erfolgt. Gleichzeitig wird der Vorteil erzielt,
daß die Kupplungsteile praktisch, keiner Abnutzung unterliegen. Das zusätzliche
Wechselgetriebe braucht infolgedessen auch bei geeigneter Übersetzung des Wandlervo:rgeleges
kein kraftschlüssig schaltbares Getriebe zu sein; vielmehr kann auch ein formschlüssiges
Getriebe Verwendung finden. Die Schaltung kann derart vorgesehen sein, daß innerhalb
desselben Getriebeganges bei Gleichheit von Motorwelle und Getriebeeingangswelle
vom Wandlerbetrieb auf direkten Betrieb umgeschaltet wird. Durch entsprechende Auslegung
des Wandlers und des Vorgeleges kann die Drehzahlgleichheit und damit die selbsttätige
Umschaltung bei ,günstigstem Schlupf erzielt werden.
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Zur Durchführung eines besonders vorteilhaften Schaltvorganges sieht
die Erfindung des weiteren eine Wandlerkupplung und eine Wandlerbremse vor derart,
daß der Primärgeber und der Sekundärgeber das Pumpenrad des Strömungswandlers mit
der Motorwelle durch die Wandlerkupplung dann kuppeln, wenn die Drehzahl der Motorwelle
größer ist als die der (ietriebeeingangswelle, und durch die Wandlerbremse dann
abbremsen, wenn die Drehzahl der Motorwelle kleiner ist als die der Getriebeeingangswelle.
Der Wandler kann in diesem 1=- alle als Bremse benutzt werden. Die Wandlerbremse
schaltet sich hierbei z. B. selbsttätig ein, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine
diejenige der Getriebeeingangswelle um einen bestimmten Betrag, vorzugsweise 30
%, übersteigt. Durch das Einschalten der auf das Pumpenrad wirkenden Wandlerbremse
arbeitet der Wandler als Wirbelbremse und erzeugt auf diese Weise ein hohes Bremsmoment.
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Um den Umschaltvorgang nicht vorzeitig zu beeinflussen bzw. zu stören,
ist die Wandlerbremse zweckmäßig mit zeitlicher Verzögerung nach dem Schalten der
Überbrückungskupplung und der Wandlerkupplung anziehbar. Auch kann eine Wechselschaltvorrichtung
vorgesehen sein, die das gleichzeitige Einschalten der Wandlerkupplung und der Überbrückungskupplung
verhindert, sowie ferner eine Einrichtung, durch welche die Automatik wirkungslos
gemacht werden kann, In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
ist ferner ein durch den Primärgeber und den Sekundärgeber steuerbarer Umschalter
vorgesehen, welcher mit relativ zur Drehzahl der Getriebeeingangswelle steigender
Drehzahl der Motor-
@velle in einer ersten Stellung der W andlerkupplung
ein-, die Überbrückungskupplung sowie die Wandlerbremse dagegen ausschaltet, in
einer zweiten Stellung die Wandlerkupplung sowie die Wandlerbremse aus-und die Überbrückungskupplung
einschalt°t und in c,iner dritten Stellung die Wandler- sowie die Überbrückungskupplung
aus- und die Wandlerbremse ein-:chaltet.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines aus einem Strömungswandler und
einem nachgeschalteten mechanischen Wechselgetriehe bestehenden Getriebeaggregates
mit elektrischer Schaltautomatik des @@-andlers, Fig. 2 ein gleiches Getriebeaggregat,
jedoch mit einer anderen Ausführung der Wandlerkupplung bzw. der Überbrückungskupplung,
und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Getriebeaggregates mit vom Wandler und
vom Voxgelege getrenntem nachgeschaltetem Wechselgetriebe, wobei in Fig.2 und 3
der Einfachheit halber die Schaltautomatik für die Kupplungen bzw. die Wandlerbremse
fortgelassen, das Getriebeaggregat jedoch in Verbindung mit einer entsprechenden
Schaltautomatik zu denken ist.
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In Fig_ 1 ist die Motorwelle 10 durch eine kraftschlüssig wirkende,
elektromagnetisch steuerbare Kupplung 48 (Wandlerkupplung) mit dem Pumpenrad oder
der Primärschale 12 des Wandlers gekuppelt. Eine Wandlerbremse 13 kann die Primärschale
ab= bremsen. Innerhalb der Primärschale 12 befindet sich das Turbinenrad oder die
Sekundärschale 14, welche auf die di e Motorwel 1e umschl ieß ende Hohlwelle 15
aufgekeilt ist, sowie das z. B. fest mit dem Gehäuse verbundene Leitrad 17. Die
Hohlwelle 15 steht über das @"orgelege 16, 16 ca, 16 b mit der Vorgelegewelle 18
in Antriebsverbindung. Auf der Vorgelegewelle 18 befinden sich jeweils die einen
Zahnräder 122a, 124a,
125a. und 126a der die Übersetzungen des 3.,
2. und 1. Ganges vermittelnden Getriebezahnradpaare, deren Gegenzahnräder mit
122 b, 124 b, 125 b und 126 b bezeichnet sind. Die letztgenannten
Zahnräder sind auf einer Getriebeausgangswelle 127 lose drehbar gelagert und durch
Kupplungen 128, 129, 130 und 131, welche z. B. formschlüssig mittels Klauen od.
dgl. geschaltet werden, mit der Welle 127 kuppelbar. Eine als Überbrückungskupplung
dienende elektromagnetische Kupplung 51 für den 4. Gang kann die Motorwelle 10 mit
der Getriebeeingangswelle 120 kuppeln.
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An Stelle der formschlüssig schaltbaren Kupplungen 128 bis 131 können
gegebenenfalls auch kraftschlüssig schaltbare Kupplungen verwendet werden.
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Ebenso können an Stelle der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungen
48 und 51 mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in sonstiger Weise schaltbare
Kupplungen vorgesehen sein, wie auch die Wandlerbremse 13 in beliebiger geeigneter
Weise betätigt werden kann.
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In dem Schaltschema nach Fig. 1 sind der Einfachheit halber elektrisch
schaltbare Kupplungen als Wandler- und Überbrückungskupplung sowie eine elektrisch
schaltbare Wandlerbremse angenommen. Als Schaltfühler dienen hierbei einerseits
ein von der Motorwelle 10 angetriebener Generator 33, der sogenannte Primärdrehzahlgeber,
und andererseits ein von der Getriebeeingangswelle 120 angetriebener Generator oder
Sekundärdrehzahlgeber 34. Der Geber 33 z4 irkt auf die Spule 35, der Geber 34 auf
die Spule 36. Die Spule 35 enthält einen verschiebbaren Magnetkern 37, die Spule
36 einen Magnetkern 38. Die beiden Magnetkerne 37 und 38 sind über einen um eine
Achse 39 drehbar gelagerten waagebalkenartigen Hebel 40 miteinander verbunden, welcher
die beiden weiteren Hehela.rme 41 und 42 trägt. Der Hebelarm 41 kann mit dem Anschlagkontakt
43 und dem Schleifkontakt 44, der Hebelarm 42 mit dem Anschlagkontakt 45 in Berührung
gebracht werden. Von der Batterie 46 führt eine Leitung 47 zu der als Wandlerkupplung
dienenden Magnetkupplung 48 und von dieser eine Leitung 49 zum Anschlagkontakt 43
zurück. Von der Batterieleitung 47 zweigt ferner eine Leitung 50 ab zu der als Überbrückungskupplung
dienenden Magnetkupplung 51, von welcher eine Leitung 52 zum Schleifkontakt 44 zurückführt.
Von der Batterie führt außerdem eine Leitung 53 zur Magnetspule 54 und von dieser
eine Leitung 55 zum Anschlagkontakt 45. Der Magnet 54 betätigt mittels seines Ankers
56 die Wandlerbreinse 13. Der Waagebalken 40 mit seinen Armen 41 und 42 ist ferner
über die Leitung 57 mit dem anderen Pol der Batterie verbunden.
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Ist die Motordrehzahl gegenüber der Getriebeeingarngsdrehzahl sehr
groß bzw. steht die Getriebeeingangswelle 120 still, so. überwiegt die Kraft des
Solenoides 35. Der Hebel 40 nimmt die Stellung <-1 ein, und der Arm 41 steht
mit dem Kontakt 43 in Berührung, schließt also über die Leitung 49 den Stromkreis
der Kupplung 48. Bei steigender Drehzahl der Getriebeeingangswelle 120 liefert der
Generator 34 in steigendem Maße Strom, so daß schließlich der Hebel 40 entgegen
der Wirkung des Solenoides 35 im Uhrzeigerdrehsinn gedreht wird, bis durch den Arm
41 über den Schleifkontakt 44 und die Leitung 52 die Magnetkupplung 51 ein- und
die Kupplung 48 ausgeschaltet wird (Stellung B des Hebels 40).
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Die Generatoren 33 und 34 bzw. die Solenoide 35 und 36 sind nun derart
ausgelegt, daß dieses Umschalten stattfindet, wenn der Wandler - etwa in Übereinstimmung
mit der später erwähnten Formel -in seinem günstigsten Bereich arbeitet. Wird in
diesem Augenblick z. B. vom 1. auf den 2. Gang umgeschaltet, kann der 2. Gang stoßlos
eingerückt werden. Das Einschalten des 2. Ganges kann hierbei entweder von Hand
erfolgen, indem z. B. eine an den Schleifkontakt 44 angeschlossene Anzeigevorrichtung
den Umschaltzeitpunkt anzeigt, oder es kann auch halb-oder vollautomatisch erfolgen.
Der erstere Fall liegt z. B. dann vor, wenn der neue Gang bereits von Hand vorgewählt
wurde, das Umschalten jedoch erst mit dem Eintreten der Schaltbedingungen selbsttätig
erfolgt, beispielsweise durch eine Gangschaltvorrichtung, welche vom Hebel 40 bedient,
z. B. an den Schleifkontakt 44 angeschlossen ist. Bei vollautomatischer Schaltung
bedient der Hebel 40 oder ein entsprechendes Organ zweckmäßig einen Stufenschalter,
welcher nacheinander die einzelnen Gänge des Getriebes schaltet.
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Infolge der Automatik ist dadurch vom Wandlerbetrieb in einem unteren,
z. B. 1. Gang auf Überbrückungsbetrieb in einem höheren, z. B. 2. Gang übergeschaltet
worden.
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Ist trotz der Automatik, z. B. infolge Vorwahl oder durch Betätigen
einer Vorrichtung zum Ausschalten der Automatik, eine Überdrehzahl der Getriebeeingangswelle
120 möglich, so erzeugt der mit derselben verbundene Generator 34 (z. B. infolge
Compound-Charakteristik) so viel Strom, daß sich der Hebel 40 weiter im Uhrzei:gerdrehsinn
bewegt. Dadurch wird über den Arm 41 auch der Schleifkontakt 44 wieder ausgeschaltet
und in der Stellung des Hebels 40 über
den Arm 42, den Kontakt 45
und die Leitung 55 der Magnetspule 54 der Wandlerbremse 13 Strom zugeführt. Hierdurch
wird die Primärschale 12 des Wandlers stillgesetzt, wodurch der Wandler als Flüssigkeitswirbelbremse
wirkt und ein kräftiges Bremsmoment erzeugt. Infolge der Unterbrechung des Stromes
am Schleifkontakt 44 wird gleichzeitig die Isupplung 51 ausgerückt; der Motor läuft
somit leer und ist vor einem Überdrehen geschützt. Er sinkt dann sofort in der Drehzahl
ab, während gleichzeitig auch durch die Wandlerbremse die Drehzahl der Getriebeeingangswelle
120 sinkt, so daß sich rasch Drehzahlgleichheit einstellt. Nach dem Absinken der
Wagenfahrgeschwindigkeit kann nun gefahrlos geschaltet und infolge des durch den
Wandler und das Vorgel.ege 16 bzw. 19 erzielten Synchronlaufes die Kupplung 21 stoßfrei
eingerückt werden.
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Gegebenenfalls kann eine Verriegelung vorgesehen sein, welche bei
Überdrehzahlen ein Herausnehmen des Ganges verhütet. Dies könnte beispielsweise
durch den Sekundärgeber 34 erfolgen.
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Wird an Stelle einer elektrischen Automatik eine hydraulische oder
pneumatische Automatik verwendet, so können als Primär- und Sekundärdrehzahlgeber
Pumpen und statt der Solenoide Druckkolben vorgesehen sein.
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Das Wandlervo-rgelege kann dem Wandler statt nach- auch vorgeschaltet
sein, oder es kann gleichzeitig ein dem Wandler vor- und ein dem Wandler nachgeschaltetes
Vorgelege vorgesehen sein. Auch kann eine Einrichtung vorgesehen sein, durch welche
die Automatik unwirksam gemacht werden kann, z. B. ein Schalter in der Leitung 57,
welcher gegebenenfalls zugleich bei Unterbrechung dieser Leitung die Batterie 46
wechselweise unmittelbar mit den Erregerwicklungen der Kupplungen 48 bzw. 51 zu
verbinden gestattet.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
nach F ig. 1 lediglich dadurch, daß an Stelle der elektromagnetischen Kupplungen
48 bzw. 51 andere kraftschlüssig schaltbare Kupplungen 11 bzw. 21, z. B. hydraulisch
betätigte Lamellenkupplungen od. dgl., vorgesehen sind.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 sind im Gegensatz zu
den Ausführungsbeispielen nach Fig.1 und 2 das Vorgelege und das Wechselgetriebe
voneinander getrennt in den Antrieb eingeschaltet. Die Vorgelegewelle 18 steht in
diesem Falle über ein vom Wechselgetriebe gesondertes Vorgelege 19, 19
a, 19 b
mit der Getriebeeingangs.wel.le 20 in Verbindung. Eine kraftschlüssig
geschaltete Überbrückungskupplung 21 kann die Wellen 10 und 20 unmittelbar miteinander
verbinden. An die Welle 20 schließt sich ein Wechselgetriebe an, welches aus den
Zahnradpaaren 22, 24, 25 und 26 besteht, wobei jeweils die Zahnräder 22 a,
24 a, 25 a und 26 a dieser Zahnradpaare fest auf der Vorgelegewelle 23 des
Wechselgetriebes angeordnet sind. Das auf der Welle 20 fest angeordnete Zahnrad
22 b ist durch eine Kupplung 28 mit der Getriebeausgangswelle 27 zum Erzielen eines
direkten oder 4. Ganges kuppelbar, während zum Erzielen eines 3., 2. und 1. Ganges
die auf der Welle 27 lose gelagerten Zahnräder 24 b, 25 b und 26 b durch Kupplungen
29; 30 und 31 mit der Welle 27 verbunden werden können.
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Die Kupplungen sind vorzugsweise als keibkupplungen oder andere kraftschlüssige
Kupplungen ausgebildet, können jedoch, ebenfalls w:e in den vorerläuterten Ausführungsbeispielen,
als formschlüssige Kupplungen vorgesehen werden. Im Falle von kraftschlüssigen Kupplungen
kann das Schalten in der nachfolgend beschriebenen Weise vor sich gehen, wobei vorausgesetzt
wird, daß die Getriebeeingangswelle mit der gleichen 20 im Drehzahl günstigsten
wie s die Wandler- Motorwelle 10 umläuft.
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Zum Anfahren wird die Motorwelle 10 über die Kupplung 11 mit der Primärschale
oder dem Primärrad:12 verbunden, wodurch das Turbinenrad 14 mit einer sehr hohen
Anfahrw andlung über die Hohlwelle 15, das Vorgelege 16, die Vorgelegewelle 18 und
das Zahnradpaar 19 auf die Welle 20 zu wirken beginnt. Die Kupplung 21 ist vorläufig
noch geöffnet. Hierdurch ergibt sich eine Übersetzung ins Schnelle, die vorzugsweise
entsprechend dem günstigsten Wandlerverhältnis mit 30% gewählt ist.
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Läuft daher - nach dem Hochfahren des Motors und des Wandlers bei
sich allmählich verringerndem Schlupf und bei einem Anfahrvorga rig entsprechend
der Wandlerkennlinie - die Hohlwelle 15 im günstigsten Wandlerbereich
(in = 0,7) etwa um 30 0/0 langsamer als die Motorwelle, so ist infolge der
Übersetzung des Vorgeleges 16,19 ins Schnelle die Drehzahl der Welle 20 ungefähr
gleich derjenigen der Motorwelle 10. Die Kupplung 21 kann infolgedessen ohne Relativdrehung
der beiden Kupplungshälften stoßfrei eingerückt werden.. Hierauf wird die Kupplang
11 gelöst. Der Wandler läuft leer mit, und der Wagen fährt ohne Wandl.erverluste
mit direktem Antrieb zwischen dem Motor und dem Abtrieb: (z. B. der Antriebswelle
eines Kraftfahrzeuges).
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Bei nachgeschaltetem Wechselgetriebe kann hierbei das Ausschalten
des bisherigen und das Einschalten des neuen Ganges unmittelbar nach dem Ausrücken
der Überbrückungskupplung 21 und dem Einrücken der Wandlerkupp.lung 11 stattfinden.
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Währenddas Aufwärtsschalten im allgemeinen keine Schwierigkeitenbereitet,sdnd
dieVerbältnissebeimAbwärtsschalten wesentlich komplizierter. Die Wandlerbremse 13
wird zweckmäßig so an die Automatik angeschlossen, daß sie - bei gleichzeitiger
Lösung der-Wandlerkupplung und der Überbrückungskupplung -stets dann in Tätigkeit
tritt, wenn die Getriebedrehzahl - z. B. bei Bergabfahrt - einen bestimmten Betrag
über der Motordrehzahl liegt. Die Größe dieses Betrages richtet sich nach der Elastizität
des Motors und dürfte in der Regel etwa 30 °/o betragen.
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Die angezogene Wandlerbremse hält das Pumpenrad fest und bremst dadurch
das vom Getriebe bzw. von den Fahrzeugrädern angetriebene Turbinenrad hydraulisch.
Die Turbinenraddrehzahl sinkt daher sehr schnell ab, bis Gleichgewicht zwischen
dem Antriebsmoment und dem Bremsmoment herrscht. Vorzugsweise wird jedoch die Automatik
derart vorgesehen, daß bereits vor Erreichen dieses Gleichgewichtes, und zwar dann,
wenn die Motorwelle und die Getriebeeingangswelle gleiche Drehzahl haben, die Wandlerbremse
13 wieder gelöst und -die Überbrückungskupplung 21 eingerückt wird. Es wird alsdann
mit dem :Motor weitergebremst, während bei angezogener Wandlerbremse der Motor abgekuppelt
ist und im Leerlauf läuft.
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Durch eine solche Automatik wird erreicht, daß jederzeit zurückgeschaltet
und der Motor nicht überdreht werden kann. Das ist vor allem auch für Dieselmotoren
von Vorteil, bei denen eine Drehzahlbegrenzung besonders notwendig ist. Die Bedienung
ist sehr einfach, was an zwei Beispielen erläutert sei.
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Bei Bergauffahrt laufe der Motor mit Vollgas. Stellt nun der Fahrer
fest, daß der eingelegte Gang
zum Überwinden der Steigung nicht
ausreicht, schaltet er zurück, d. h., es wird zunächst lediglich die Überbrückungskupplung
21 gelöst und die Wandlerkupplung 11 eingerückt, also auf Wandl-erbetrieb umgeschaltet.
Die Stellung des Leistungsregelgliedes, z. B. eines Gasfußhebels, kann hierbei unverändert
bleiben. Hierauf wird mit geringer zeitlicher Verzögerung der niedrigere Gang mittels
der zugehörigen kraftschlüssigen, Kupplung eingeschaltet, was durch den gleichen
Schalthebel wie das wechselweise Schalder Kupplungen 21 und 11 erfolgen kann. Dadurch
wird die Drehzahl desTurbinenrades 14 erhöht. Gleichzeitig hat jedoch der während
des Schaltvorganges praktisch ohne Last laufende Motor inzwischen seine Drehzahl
so gesteigert, daß er nahezu die Drehzahl des Turbinenrades erreicht hat. Außerdem
wird durch den Fahrwiderstand die Drehzahl des Turbinenrades vermindert, bis wieder
Drehzahlgleichheit zwischen der Motorwelle 10 und der Getriebeeingangswelle 20 herrscht,
Die Wandl.erbremse 13 wird infolgedessen normalerweise nicht in Funktion treten,
da die Drehzahl der Getriebeeingangswelle während des beschriebenen Schaltvorganges
bei Aufwärtsfahrt in der Regel nicht über den vorbestimmten Grenzbetrag von z. B.
30°/o über die Drehzahl der Motorwelle steigen wird.
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Der Fahrer braucht hierbei also nur den das Vorwählen der Gänge bewirkenden
Schalthebel umzulegen, wodurch die Kupplung 21 aus-, die Kupplung 11 ein- und hierauf
der vorgewählte niedere Gang eingerückt wird. Das Angleichen der Drehzahlen, sowie
das Wiedereinrücken der Überbrückungskupplung 21 (bei gleichzeitigem Ausrücken der
Wandlerz> 11) erfolgt alsdann automatisch.
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Etwas anders verläuft der Schaltvorgang bei Bergabfahrt. Der Motor
arbeite hierbei im oberen Drehzahlbereich. Gelingt es dem Fahrer trotz der Motorbremse
nicht, die Geschwindigkeit züi halten, so wird er durch Betätigen des Vorwärtshebels
zurückschalten. Hierbei spielen sich im einzelnen folgende Vorgänge ab Zunächst
wird wieder die Überbrückungskupplung 21 aus- und die Wandlerkupplung 11 eingerückt,
der Motor also mit dem Pumpenrad des Wandlers verbunden. Beim weiteren Verstellen
des Vorwähl hebels wird der niedrigere Gang eingelegt. Dadurch wird die Drehzahl
des Turbinenrades wesentlich erhöht, so daß die Drehzahl der Getriebeeingangswelle
diejenige der Motorwelle so weit übersteigt, daß die Wandlerbrem:se zu wirken beginnt.
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Zweckmäßig ist jedoch die Wandlerbremse unter Zwischenschalten einer
Verzögerungseinrichtung an die Automatik angeschlossen, damit nicht die normale
Ausgleichsbewegung durch die Automatik übertrumpft wird. Die NTerzögerungszeit beträgt
hierbei vorteilhaft etwa 1 bis 2 Sekunden.
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Die Automatik trennt nun den Motor ab und bremst das Pumpenrad des
Wandlers ab. Dadurch verringert sich die Fahrgeschwindigkeit, was so lange geschehen
kann, wie es der Fahrer für richtig hält. Ist die gewünschte Geschwindigkeit erreicht,
gibt der Fahrer zügig Gas. Infolgedessen wird der Motor, der in der Zwischenzeit
im Leerlauf arbeitete, beschleunigt. Sobald c? ie Motorwelle 10 gleich schnell wie
die Getriebeeingai2gswelle 20 umläuft, wird die Wandlerhremse 13 gelöst und der
Motor direkt mit dem Getriebe verbunden.
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Der Fahrer braucht also nur den Gangwählschalter zu betätigen, Gas
wegzunehmen und nach Erreichen der gewünschten Geschwindigkeit wieder Gas zu geben.
Der Motor kann nicht überbeansprucht werden. Eine Fehlschaltung ist unmöglich. Im
Gefahrenfall kann der Fahrer unmittelbar z. B. von einem 4. Gang auf einen 1. Gang
zurückschalten. Dadurch wird ein sehr großes Bremsmoment wirksam, das den Wagen
in kürzester Zeit abbremst. Die gesamte Bremsenergie wird dabei vom Hydrauliköl
aufgenommen und in Wärme umgesetzt. Bei Fahrzeugen, bei denen mit häufigem Bremsen
gerechnet werden maß, ist daher unter Umständen ein Ölkühler notwendig. Die hydraulische
Bremsung hat dabei den Vorteil, daß sie sehr weich und zügig einsetzt.
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Das Betätigen der Automatik kann in gleicher Weise wie im Falle des
Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 erfolgen. Die hierbei verweiIdeten Drehzahlgeber
können, wie auch im Falle des ersten Ausführungsbeispiels, WechseIstromgeneratoren
sein, die eine der Drehzahl proportionale Spannung liefern, oder Ölpumpen, deren
Fördermenge proportional der Drehzahl ist. Diese Drehzahlgeber betätigen den Schalter
der Automatik so, daß sie bei einer Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20, welche
niedriger als diejenige der Motorwelle 10 ist, die Wandlerkupplung 11 einschalten,
die Bremse 13 und die Kupplung 21 dagegen lösen, bei Drehzahlgleichheit die Überbrückungskupplung
21 einrücken, die Kupplung 11 und die Bremse 13 dagegen lösen und. bei z. B. mehr
als 30(1/o voreilender Getriebeeingangswelle die Wandlerbremse 13 einschalten und
gleichzeitig die Kupplungen 11 und 21 ausrücken.
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Die vorerwähnte Schaltweise kommt im allgemeinen nur für kraftschlüssig
schaltbare Getriebe in Frage, da das Schalten vom Wandlerbetrieb auf den Überbrückungsbetrieb
innerhalb des bereits vorher eingeschalteten neuen Ganges erfolgt, die Angleichung
der Drehzahlen also erst nach dem Einschalten desselben erfolgt.
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Soll jedoch das Getriebe formschlüssig, z. B. durch Verschieberäder,
Klauen. Synchronkupplungen od. dgl., geschaltet werden, so ist es in der Regel notwendig,
das Einschalten des neuen Ganges erst nach erfolgtem Angleichen, also vorzugsweise
zusammen mit dem Übergang vom Wandlerbetrieb auf den Überbrükkungsbetrieb vorzunehmen.
Dies kann zweckmäßigerweise derart geschehen, daß zunächst #ri einem niederen Gang
im Wandlerbetrieb gefahren und alsdann im günstigsten Wandlerbereich auf den nächstfolgenden
Gang unter Überbrücken des Wandlers übergeschaltet wird. Grundsätzlich besteht hierbei
kein Unterschied, ob das Getriebe nach Fig.3 (mit nachgeschaltetem Wechselgetriebe)
oder nach Fig. 1 und 2 ausgebildet ist, wobei in letzterem Falle die in Fig. 3 vorgesehenen
Zahnradpaare 19 und. 22 im Zahnradpaar 122 (122a., 122 U) vereinigt sind.
Bei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen der Zahnradpaare 19 i.nd 22 in Fig.
3 wären diese in der nachfolgenden Berechnung natürlich zu berücksichtigen.
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Ist hierbei (entsprechend. Fig. 1 und 2) in = Drehzahlverhältnis
zwischen Pumpenrad und Turbinenrad des Wandlers, a", = Übersetzung des Wandlervomgeleges
16, io = Übersetzung des Getriebevorgeleges 122, i1 = Übersetzung des 1. Ganges
126, i2 = Übersetzung des: 2. Ganges 125, i = Übersetzung des 3. Ganges 124, so
gilt bei gleichem Stufensprung
Der Schaltvorgang spielt sich nun grundsätzlich wie folgt ab:
Im
Leerlauf sind sämtliche Kupplungen geöffnet und die Getriebegänge ausgerückt.
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Vor dem Anfahren werde der 1. Gang (Übersetzung 126 mittels Kupplung
131) und zum Anfahren zunächst wieder die Kupplung 11 eingerückt.
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Die Übersetzung des Wandlervorgeleges 16 sei nun so gewählt, daß bei
einem günstigsten Drehzahlverhältnis i" apt des Wandlers in einem unteren Gang,
also z. B. im 1. Gang, nach dem Ausrücken der Kupplung 11 und gleichbleibenden Drehzahlen
der Motorwelle 10 sowie der Getriebeausgangswelle 127 die Getriebeeingangswelle
120 sich nach dem Umschalten auf den nächsthöheren, also z. B. den 2. Gang (Zahnradpaar
125), mit gleicher Drehzahl wie die Motorwelle 10 dreht. Sind n," = Drehzahl der
Motorwelle 10, ne = Drehzahl der Getriebeeingangswelle 120, nY = Drehzahl
der Vorgelegewelle 123, na = Drehzahl der Getriebeausgangswelle 127, und
zwar nal, nag, zta3 im 1., 2. bzw. 3. Gang, so ergibt sich formelmäßig ein Umschaltpunkt
als Abtriebsdrehzahl der Welle 127 im 1. Gang mit Wandler: IZal = lZe ' 20
# 22.
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Da nun voraussetzungsgemäß na, = nag und ne = n," sein
soll, erhalten wir die Bedingung: 20 22 2" a't i' il oder
Wählt man also die Übersetzung nach der obigen Gleichung, so erhält das Fahrzeug
im 1. Gang mit Wandler die Geschwindigkeit, die es, im 2. Gang ohne Wandler bei
gleicher Motordrehzahl erhalten würde.