DE1052768B

DE1052768B - Hydromechanisches Verbundgetriebe

Info

Publication number: DE1052768B
Application number: DEZ3762A
Authority: DE
Inventors: Hugo Rambausek
Original assignee: ZAHNRAEDERFABRIK AUGSBURG
Current assignee: ZAHNRAEDERFABRIK AUGSBURG
Priority date: 1953-10-30
Filing date: 1953-10-30
Publication date: 1959-03-12

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein mehrgängiges hydromechanisches Verbundgetriebe mit vorgeschalteter hydraulischer Kupplung oder hydraulischem Drehmomentenwandler für schwere Antriebe, wie z. B. Schienenfahrzeuge, oder den Antrieb von Erdbohrgestängen. Solche Antriebe erfordern ein besonders weiches stoßfreies Anfahren und beim Schalten der Gänge während des Betriebes keinerlei Unterbrechung in der Zugkraftübertragung. Mit den bisher bekannten Getrieben war nur die eine oder andere Forderung zu erfüllen; mit einem hydromechanischen Verbundgetriebe üblicher Bauart wohl ein großer Schlupf mit verhältnismäßig langer Rutschzeit, aber keine Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung beim Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes; mit einem mit Reibungs-Überholungskupplungen ausgerüsteten Zahnräderwechselgetriebe andererseits wohl ein Schalten sämtlicher Gänge ohne Zugkraftunterbrechung, aber ein weiches stoßfreies Anfahren unter schwerer Last fand seine Grenze an der Bemessung der Reibelemente, an der zwangläufigen großen Wärmeentwicklung und der Notwendigkeit intensiver Kühlung dieser Kupplungen.

Gemäß der Erfindung gelingt es nun, beide, bei schweren Antrieben der genannten Art, gestellten Anforderungen gemeinsam zu erfüllen u. z. durch die Vereinigung eines an sich bekannten Zahnräderwechselgetriebes mit willkürlich schaltbaren an sich ebenfalls bekannten Reibungs-Überholungskupplungen zur Schaltung sämtlicher Gänge ohne Zugkraftunterbrechung mit einer hydraulischen Kupplung oder einem hydraulischen Getriebe ebenfalls an sich bekannter Art. Durch diesen Zusammenbau ergeben sich außer der Vereinigung der eingangs genannten Funktionen vor allem für die Dimensionierung der Reibungs-Überholungskupplungen überraschende Vorzüge, weil diese nunmehr nur noch für die Übertragung geringer, für die Beschleunigung von einer zur nächsten Geschwindigkeitsstufe benötigter Drehmomente ausgelegt zu werden brauchen, nachdem die sehr großen Anfahrwiderstände von den hydraulischen Vorschaltelementen aufgefangen werden. Dadurch gelingt es, die Vereinigung aller Anforderungen mit einem hydromechanischen Verbundgetriebe in einer Baugröße zu erfüllen, die noch unter derjenigen eines hydromechanischen Verbundgetriebes bisher bekannter Bauart, das also ohne Zugkraftunterbrechung nicht schaltbar war, liegt. Durch die erfindungsgemäße Kopplung mit dem hydraulischen Vorschaltteil werden gerade für die Reibelemente der Reibungs-Überholungskupplungen besonders wirkungsvolle Vorteile insbesondere bezüglich der Dimensionierung erreicht.

Als hydraulische Kupplung oder hydraulisches Getriebe können grundsätzlich im Rahmen der Erfindung Hydromechanisches Verbundgetriebe

Anmelder:

Zahnräderfabrik Augsburg

vorm. Joh. Renk (Act.-Ges.),

Augsburg

Hugo Rambausek, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

alle bekannten Typen Verwendung finden, also z. B. auch Anordnungen hydrostatischer Bauart. Vorzugsweise werden jedoch hydrodynamische Kupplung oder Getriebe (Föttinger-Kupplung oder -Wandler) verwendet, weil sie besonders weich arbeiten, vor allem aber, weil sie es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens besonders leicht ermöglichen, daß deren getriebener Teil mit dem Antriebsteil oder der Antriebswelle selbst über eine Reibungskupplung direkt kuppelbar ist. Damit läßt sich nämlich das hydraulische Getriebe kurz schalten, sobald es seine nur kurzfristig bemessene Aufgabe erfüllt hat, so daß der volle Wirkungsgrad eines reinen Zahnräderwechselgetriebes erreicht wird.

Ein weiterer Erfindungsgedanke ist gekennzeichnet durch Anordnung einer Reibungs-Überholungskupplung mit Kurzschlußeinrichtung für die Überholungsmöglichkeit zum Zwecke des Bremsens in dem nur auf die Räder des ersten Ganges des Schaltgetriebes treibenden Wellenzug des Flüssigkeitsgetriebes.

Die Bremslast des Motors kann zu einem Teil auch von einem Föttinger-Wandler übernommen werden, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dessen getriebener Teil, die Turbine, mit den Zahnrädern des ersten Ganges oder einem Eintriebszweig des Wechselgetriebes über eine Reibungs-Überholungskupplung mit Blockiereinrichtung verbunden ist, während die Antriebswelle mit Pumpe mit den Zahnrädern der übrigen Gänge oder des anderen Eintriebszweiges des Schaltgetriebes direkt verbunden ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen jeweils im Längsschnitt schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Föttinger-Kupplung mit nachgeschaltetem Zahnradwechselgetriebe und Reibungs-Überholungskupplungen,

Fig. 2 ein hydromechanisches Verbundgetriebe mit Doppelreibungs-Überholungskupplung,

839 769/307

Fig. 3 eine Getriebeanordnung nach Fig. 1 mit Reibungskupplung zwischen An- und Abtrieb des hydraulischen Teils,

Fig. 4 das Getriebe nach Fig. 1, mit vorgeschaltetem Föttinger-Drehmomentwandler,

Fig. 5, 6 ähnliche Ausführungen entsprechend der Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 7 eine weitere Abwandlung ähnlich Fig. 5.

In Fig. 1 sind 1 die Antriebswelle, 2 die Pumpe und 3 die Turbine einer Föttinger-Kupplung, 4 die Antriebswelle des hydraulischen Teils, 5 die damit verbundene Antriebswelle des Wechselgetriebes, mit der über je eine besondere Reibungs-Überholungskupplung 6 an sich bekannter Bauart (mit Reiblamellen r, Mutter mit Steilgewinde s, Schaltmuffe m) Zahnräder7 kuppelbar sind, die mit Gegenzahnrädern 8 ständig in Eingriff stehen, die auf der Ausgangswelle 9 fest angeordnet sind.

In Fig. 2 sitzt auf der Welle 4 des hydraulischen Teils die Trommel 10 als gemeinsamer Antriebsteil von zwei Reibungs-Überholungskupplungen 6, von denen die eine auf die Innenwelle 11, die andere auf die Hohlwelle 12 treibt. Durch wechselweises Schalten der einen oder der anderen Reibungs-Überholungskupplung erfolgt der Antrieb des Wechselgetriebes entweder über die Welle 11 und die Räder 13, 14 oder über die Hohlwelle 12 über die Räder 15, 16. Eine gemeinsame Synchronisierung wird über die Zusatzräder 17, 18 bzw. die Haupträder 13, 14 durch nur zwei Synchronisierungseinrichtungen 19, 20 erreicht.

Fig. 3 zeigt, im Gegensatz zu der mit Fig. 1 übereinstimmenden Ausführung, die im Antriebsteil 2 der hydraulischen Kupplung vorgesehene Anordnung des äußeren Lamellenpaketes einer Reibungskupplung 21, deren Innenlamellenpaket mit der Welle 4 in Verbindung steht. Nach annähernd erreichtem Gleichlauf zwischen Pumpe und Turbine 2, 3 kann die Kupplung 21 über die Muffe m geschlossen werden, so daß die Welle 4 ohne Schlupf mit der Antriebswelle umläuft.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform nach Fig. 1 mit vorgeschaltetem Drehmomentwandler, bestehend aus Pumpe 2', Turbine 3' und einer ortsfesten Leitvorrichtung L.

Fig. 5 stellt insofern eine Sonderausführung dar, als die Turbine 3' eines Föttinger-Wandlers über eine mittels Muffe schaltbare Reibungs-Überholungskupplung 21' mit Blockiereinrichtung (mit ihren Einzelelementen r, s, b) und über eine Hohlwelle 22 mir mit dem Räderpaar 23, 24 des ersten Ganges verbunden ist, während die Antriebswelle 1 mit der Pumpe 2' mit den Zahnrädern 7 der übrigen Gänge direkt, d. h. natürlich im Sinne der Erfindung, unter Zwischenschaltung ihrer jeweiligen Reibungs-Überholungskupplungen 6 verbunden ist. Der hohe Anfahrwiderstand wird hierbei also nur im ersten Gang über das Flüssigkeitsgetriebe 2', L, 3' überwunden. Die Beschleunigungsdrehmomente für die übrigen Gänge können ohne weiteres von den Reibelementen der Einzelkupplungen 6 getragen werden. In diesen Gängen überholt der über die Räder 24, 23 mitgenommene Innenteil der Reibungs-Überholungskupplung 21' infolge Selbstauslösung über das Steilgewinde ^. Der Leistungsfluß verläuft von der Welle 1 ohne Schlupf auf die Einzelräder 7, also mit bestem Wirkungsgrad.

Bei Talfahrt im ersten Gang treibt die Hohlwelle 22 über die blockierte Reibungs-Überholungskupplung 21' die Turbine 3', die außer über den Pumpenteil 2' und die Welle 1 von dem Motor auch durch den Widerstand gebremst wird, der der Flüssigkeit durch das ortsfeste Leitrad L aufgezwungen wird. Der Motor braucht also . nur einen Teil der Bremslast aufzunehmen.

Bei Talfahrt in höheren Gängen wird bei Blockierung der Reibungs-Überholungskupplung 21' die Turbine 3' über die mitlaufenden Räder 24, 23, Hohlwelle 22 schneller gedreht als die von der vom Wechselgetriebe angetriebenen Welle 1 mitgenommene Pumpe 2', so daß hier parallel zur Bremswirkung des Motors eine Bremslast vom Flüssigkeitsgetriebe mitübernommen wird. Während also in dem zuerst behandelten Fall der

ίο Talfahrt im ersten Gang die vom Motor und vom Flüssigkeitsgetriebe übernommenen Bremslastteile hintereinander im Leistungsfluß liegen, liegen sie in dem zuletzt erwähnten Fall parallel, so daß unter gewissen Umständen der Motoranteil überhaupt entfallen kann.

Fig. 6 zeigt dieselbe Wirkungsweise wie beim Getriebe nach Fig. 5 bei einer Getriebeausbildung entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unter entsprechender Umgestaltung des Eintriebszweiges.

In Fig. 7 ist ähnlich wie bei Fig. 4 auf der Antriebswelle 1 das Pumpenrad 2' eines Föttinger-Wandlers gelagert, während auf der Welle4 die Räder 7 mit Einzelreibungs-Überholungskupplungen 6 angeordnet sind. Zwischen der auf der Welle 4 fest sitzenden Turbine 3' und der Pumpe 2' ist eine schaltbare Reibungskupplung 30 angeordnet. Das Leitrad L ist nicht ortsfest, sondern lose drehbar auf der Welle 1 gelagert und über das Steilgewinde ί einer schaltbaren Reibungs-Überholungskupplung 31 mit einer ortsfesten Abstützung 32 in Verbindung.

Wird die Reibungskupplung 30 offen gelassen, so treibt die Welle 1 über das Pumpenrad 2' das Turbinenrad 3', wobei die in dem Leitrad L auftretende Reaktionswirkung bei entsprechendem Drehsinn der Welle 1 und des Steilgewindes ^ gegenüber dem ortsfest abgestützten Gehäuse 32 durch Schließen der Mutter (Innenlamellenträger) der Reibungs-Überholungskupplung 31 nach links fest abgestützt wird. Das Anfahrmoment wird rein hydraulisch durch das Turbinenrad 3' eingeführt.

Nach annähernd erreichtem Gleichlauf zwischen Pumpe 2' und Turbine 3' wird die Reibungskupplung 30 geschlossen. Der Antrieb erfolgt ohne Schlupf rein mechanisch. Da die Turbine 3' mit dem Pumpenrad 2' mitläuft, entfällt die Reaktionswirkung auf das Leitrad L; dieses beginnt im Drehsinn des Motors infolge des besseren Wirkungsgrades der Reibungskupplung schneller zu laufen gegenüber der bisherigen Drehzahl der Turbine, löst sich von seiner ortsfesten Abstützung 32 und läuft leer mit.

Bei Talfahrt oder sonstiger Umkehr des Antriebs sind folgende drei Bremsmöglichkeiten gegeben:

a) Ist Kupplung 30 offen, wird Kupplung 31 nach links geschlossen. Dadurch wird rein hydraulisch gebremst durch den Widerstand am orstfest gehaltenen Leitrad L.

b) Ist Kupplung 30 durch die Einrückscheibe geschlossen, wird Kupplung 31 geöffnet. Dadurch bremst der Motor.

c) Sind beide Kupplungen, 30 und 31, letztere durch Verschieben des Einschaltringes nach rechts, geschlossen, wird sowohl hydraulisch als auch durch Motor selbst in Parallelwirkung zwecks Schonung des Motors gebremst.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydromechanische Verbundgetriebe, bestehend

aus einem mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebe mit vorgeschalteter hydraulischer Kupplung oder hydraulischem Drehmomentwandler für schwere Antriebe, wie z. B. Schienenfahrzeuge, oder den

Antrieb von Erdbohrgestängen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Getriebeelemente: a) eines Zahnräderwechselgetriebes mit willkürlich schaltbaren Reibungs-Überholungskupplungen zur Schaltung sämtlicher Gänge ohne Zugkraftunterbrechung mit b) einer hydraulischen Kupplung oder einem hydraulischen Getriebe.

2. Hydromechanisches Verbundgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulische Kupplung oder Getriebe eine hydrodynamische Kupplung oder Getriebe der Föttinger Bauart verwendet wird und daß der getriebene Teil des Wandlers mit dem Antriebsteil oder der Antriebswelle selbst über eine Reibungskupplung wie an sich bekannt direkt kuppelbar ist.

3. Hydromechanisches Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Anordnung einer Reibungs-Überholungskupplung (21') mit Kurzschluß-Einrichtung für die Überholungsmöglichkeit — Blockier-Einrichtung — zum Zwecke des Bremsens in dem nur auf die Räder (23) des ersten Ganges des Wechselgetriebes treibenden Wellenstrang des Flüssigkeits-Getriebes (Fig. 5, 6).

4. Hydromechanisches Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (3') des Föttinger-Wandlers mit den Zahnrädern (23) des ersten Ganges (Fig. 5) oder eines Eintriebszweiges über eine Reibungs-Überholungskupplung mit Blockier-Einrichtung verbunden ist, während die Antriebswelle (1) mit Pumpe (2') mit den Zahnrädern der übrigen Gänge (7) oder des anderen Eintriebszweiges des Wechselgetriebes (Fig. 6) direkt verbunden ist.

5. Hydromechanisches Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrad (L) eines Föttinger-Wandlers über das Steilgewinde (s) einer schaltbaren Reibungs-Überholungskupplung (31) mit einer ortsfesten Abstützung (32) in lösbarer Verbindung steht und mit dieser nicht nur als hydrodynamischer Drehmomentwandler und Kupplung, sondern auch parallel mit dem Motor als Bremse gegen eine ortsfeste Abstützung verwendet werden kann (Fig. 7).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 736 791, 891 779,
992, 883 842, 876 646, 635 606;
USA.-Patentschriften Nr. 2 620 908, 2 482 573.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen