-
Hydromechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein hydromechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem hydrodynamischen, aus Turbinen-, Pumpen-und Leitrad bestehenden Drehmomentwandler
und einem diesen nachgeschalteten, einzigen Planetenrädersatz.
-
Es ist bereits bekannt, im Kernraum eines hydrodynamischen Getriebes
Fliehgewichte vorzusehen, die eine relative Verstellung des Turbinengehäuses gegenübereinem
Steuerring in Umfangsrichtung bewirken. Hierdurch wird es möglich, die elastischen
Schaufelenden des eigentlichen hydrodynamischen Getriebes mehr oder weniger zu verstellen,
um so die Geschwindigkeit .der Flüssigkeitsströmung zu steuern. Hierdurch werden
lediglich die Übersetzungsverhältnisse bei dem Turbinenrad, jedoch nicht beim Leitrad
oder dem Pumpenrad verändert. Hier wird keine Kupplung geschaffen, die die Drehzahlverhältnisse
beim Anschleppen des Wagens berücksichtigt. In ähnlicher Weise ist es bekannt, den
Anstellwinkel der Schaufeln einer hydrodynamischen Kupplung zu verändern.
-
In einem weiteren bekannten hydrodynamischen Getriebe ist zwar eine
Lamellenkupplung im Kernraum vorgesehen, ihre Aufgabe besteht jedoch darin, für
eine Drehrichtung (Vorwärtsgang) eine schlupflose, starre 1:1-Übersetzung zu schaffen.
Sie ist also nicht drehzahlabhängig und dient zum Erzielen eines hohen Übersetzungsverhältnisses,
während beim Anschleppvorgang aber niedrige Geschwindigkeiten benötigt werden.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei selbsttätigen, hydromechanischen
Getrieben günstige Übersetzungsverhältnisse für das Anschleppen des Kraftfahrzeuges
zu schaffen, indem der in der hydrodynamischen. Kupplung auftretende Schlupf ausgeschaltet
wird. Erst hierdurch wird es möglich, das Anschleppen des Wagens aus dem Stand heraus
bei z. B. leerer oder kalter Batterie schnell und sicher. durchzuführen. Bei hydromechanischen
.Getrieben mit einer hydrodynamischen Kupplung war es bisher relativ schwierig,
Mittel zum Anschleppen des stehenden Wagens derart zu schaffen, daß diese -eine
einfache Gestalt annehmen und trotzdem voll wirksam sind.
-
Die Erfindung bei einem hydromechanischen Getriebe der eingangs genannten
Art besteht darin, daß in- an sich bekannter Weise im Kernraum des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers eine das Turbinen-, Pumpen- und Leitrad .fest und schlupf los
verbindende Kupplung angeordnet ist und die Kupplung als Fliehkraftkupplung ausgebildet
ist, die nur beim Anschleppen des Kraftfahrzeuges bzw-. der niedrigen Drehzahlen
das Turbinen-, Pumpen- und Leitrad miteinander kuppelt.
-
Beim Anschleppen treibt das Differential über die Kardanwelle und
das Getriebe sowie über das hydrodynamische Getriebe das Schwungrad an. Bei kleinen
Drehzahlen ist die Kupplungswirkung zwischen dem Turbinen- und dem Pumpenrad fast
Null. Es ist also erforderlich, das von den Hinterrädern über Zwischenglieder angetriebene
Turbinenrad derart mit dem Pumpengehäuse zu verbinden, daß möglichst Drehzahlgleichheit
herrscht.- Dies erfolgt also gemäß der Erfindung durch eine starre Kupplung von
Turbinen-, Pumpen- und Leitrad. Zweckmäßig wird hierzu eine Fliehkraftkupplung vorgesehen,
die am Pumpengehäuse starr befestigt ist und mit entsprechenden Rastnocken in Kupplungskränze
am Leitrad und am Turbinenrad eingreift und alle drei Teile starr miteinander verbindet.
Springt dann der Motor an, wird beim Erreichen einer vorbestimmten höheren Drehzahl
durch die Flehkraftkupplung selbsttätig die Verbindung gelöst. Andererseits ist
die Verbindung von Pumpen, Turbinen- .und Leitrad bei niedrigen Drehzahlen schlupflos.
- -Das hydromechanische Getriebe wird weiter so ausgebildet, daß am Umfang des Kernraumes
starr am Pumpenrad bzw. Pumpenradgehäuse befestigten Haltesockeln Fliehgewichte
schwenkbar angeordnet sind. Eine weitere Ausführungsform kann so getroffen werden,
daß die Fliehgewichte um die zum Pumpenrad ortsfeste Achse bzw. Achsen;schwenkbar
und mit ihren Kupplungsnasen an Rastnöcken des Turbinen- und Leitrades bei Stillstand
bzw. sehr niedriger Drehzahl des Pumpenrades kuppelbar- sind. Aus Bearbeitungs-und
Montagegründen wird die Schwenkachse zweckmäßerweise aus einem in Nuten der mit
dem Pumpenrad
fest verbundenen Haltesockel eingelegten endlosen
Stahldraht oder einer endlosen, aus bolzenförmigen Einzelgliedern mit zylindrischem
Querschnitt bestehenden Gliederkette gebildet. Die Flichkraftkupplung -ist zweckmäßig
mit starr am Turbinenrad und Leitrad befestigten, an ihrem Umfang mit Rastnocken
versehenen; Kupplungskränzen. ausgelbll&t. Vornehmlich sind die Rastnocken des
Leitrades radial niedriger als die Rastnocken; des Turbinenrades, und die Turhinenrastnocken
sind untereinander durch relativ lange, ebene Gleitflächen an; dem Kupplungskranz
für die Kupplungsnasen getrennt.
-
Durch eine .derartige Anordnung einer Fliehkraftkupplung im Kernraum
des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird mit relativ einfachen Mitteln das Anschleppen
von Wagen mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern so gestaltet, daß ein sicheres
Anspringen des Motors gewährleistet ist. Bei Erreichen einer höheren Drehzahl wird
in einfacher -Weise die starre Kupplung wiederum aufgehoben.
-
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Abb. 1 ist eine seitliche Darstellung der wesentlichsten Teile des
hydromechanischen Getriebes nm Schnitt; Abb. 2 ist eine stirnseitige Ansicht anf
den Planetenrädersatz und zeigt die Anordnung des Sonnenrades und der Planetenräder
im Hohlrad; Abb. 3 ist ein Teilschnitt nach Linie F-F im Drehmomentwandler; Abb.
4 und 5 zeigen. den Kraftverlauf im Getriebe für zwei Vorwärtsgänge; Abb. 6 veranschaulicht
den Kraftverlauf im Getriebe beim Leerlauf; Abb. 7 gibt den Kraftverlauf beim Rückwärtsgang
an.
-
Die nicht dargestellte Motorkurbelwelle treibt über ein Schwungrad
10 und ein. mit diesem starr verbundenes Pumpenradgehäu.se 11 ein Pumpenrad 13 an.
Das Pumpenradgehäüse 11 ist zweckmäßig mit Gebläserippen 12 versehen, .die einen-
kühlenden Luftstrom im Getriebe bewirken. In an sich bekannter Weise ist ein Turbinenrad
14 vorhanden, das mit dem motorseitigen Endre einer Getriebewelle 18 verzahnt ist.
Zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad ist ein übliches Leitrad 15 angeordnet
:und. über einem Freilauf 16 mit einer in ein Sonnenrad 19 auslaufenden Zwischenwelle
41 kuppelbar. Im vorderen Teil des Getriebegehäuses 17 ist eine Trockenscheibenkupplung
30 mit ihrer Nabe auf einer Welle 31 aufgesetzt und läuft an ihrem radialen Umfang
in Kegelkupplungsflächen 32 aus. Die Kegelkupplungsflächen 32 bzw. die ihr gegenüberliegenden
Flächen an einem Ringkolben 35 bzw. an dem mit der Schwungscheibe staxr verbundenen.
Wandlergehäuse sind mit - Reibringen 33 und 34 versehen. Der -motorseitige Ringkolbens
35 :ist zentrisch zur Trockenscheibenkupplung 30 angeordnet und kann über :den Druckflüssigkeitsraum
36 hydraulisch betätigt werden. Der Ringkolben 35 ist mit bekannten Dichtungsringen
am radialen Umfang versehen.
-
Das einzige Planetenrädergetriebe bzw. der Planetenrädersatz besteht
aus dem Sonnenrad 19, mit dem ein Planetenräderpaar 23 bzw. 23' sich im Einsgriff
befindet. Ein weiteres Planefienräderpaar 21 bzw. 21' ist mit dem Hohlrad29 und
dem ersten Planetenräderpaar 23 bzw. 23' im Eingriff. Die Planetenräder werden durch
den Planetenrädderträger 20 über Planebenräderachsen 22 gehalten. Es ist
hieraus ersichtlich, daß jeweils zwei Planetenräder nicht mit dem Sonnenrad im Eingriff
sind, sodaß beim fesüstehen.den.Planetenräderträger, also im Rückwärtsgang, eine
Umkehrung des Drehsinnes an den Planetenrädern erfolgt. Das Hohlrad 29 ist zweckmäßig
axial außen verzahnt und mit einem Hohlradträger gekuppelt, der seinerseits starr
mit,der Abtrieb.swelle 31' verbunden .ist. Das Hohlrad und die Hohl radträger können
aber auch als einheitliches Teil ausgeführt sein. Die Abtriebswel.le 31' ist dann
über .die Kreuzstifte od. dgl. mit der Welle 31 starr verbunden.
-
Der Planetenräderträger 20 und die Planetenräderachsen 22 können über
eine .durch eine Tellerfeder 25 belastete Bremse24 .gebremst werden, die eine kegelige
Bremsfläche .aufweist. Diese Bremsfläche ist als eine Kreisringfläche 27 ausgebildet,
so: -daß nach Zuleitung von Druckflüssigkeit in den Ringraum 28 an der Stirnseite
eines Ringkolbens 26 .dieser Ringkolben eine axiale Bewegung in Richtung des Motors
ausführt. Da der .Ringkolben 26 ebenfalls kreisringförmige Kegelflächen. aufweist
und. diese Flächen bzw. die Kreisringflächen 27 am Planetenräderträger mit einem
Bremsstoff ausgekleidet sind, wird hierdurch der Planetenräderträger 20 .abgebremst
bzw. zum Stillstand gebracht. .
-
Zum Schalten des langsamen Vorwärtsganges ist eine weitere Kupplung
ibzw. Kupplungsbremse 37 vorgesehen, die alsKegelkupp:lung-ausgebildet sein kann.
Sie trägt an ihrem radial äußeren Umfang Ringe aus Reibstoff. Entsprechende Reibringe
können auch an den Gegenflächen des Getriebegehäuses 17 oder an entsprechenden Gegenflächen
eines Ringkolbens 39 angeordnet werden. Wird der stirnseitige Druckflüssi:gkeitsramm
des Ringkolbens 39 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so wird dieser axial rückwärts
bewegt, wobei ein kreisringförmiger Kolbenflansch 38 fest an die Kegelfläche der
Kupplungsbremse 37 angedrückt wird. Auch der Kolbenflansch 38 kann mit einem an
ihm starr befestigten,-Reübring versehen. sein. Durch Einrücken des Ringkolbens
39 wird die Kupplungsbremse an das Getriebegehäuse angedrückt und bremst die Zwischenwelle
41 ab:. Eine an sich bekannte ölpumpe 40 ist im mittleren Teil des Getriebes angeordnet.
-
Um beim Anschleppvorg -ana über das Differential, die Kardanwelle,
die Abtriebswelle und den Planetenrädersatz .die Drehbewegung kraftschlüssig auf
das Pumpenrad 13 übertragen zu können, ist gemäß der Erfindung eine starre Kupplung
von Pumpenrad 13, Leitrad 15 und-Turbinenrad d 14 über eine Fliehkraftkupplung 50
vorgesehen. Wesentliche Bestandteile der Fliehkraftkupplung sind. nm mittleren Kernraum
59 angeordnete Fliehgewichte 53; die um eine im Haltesockel 52 beispielsweise
starr angeordnete Achse 51 schwenkbar sind. Die Haltesockel 52 sind über
den Umfang des Kernraumes 59 im Wandher verteilt und an einem inneren Teil des Pumpenrad
acelhäuses starr befestigt. Die Fliehgewichte 53 weisen sperrklinkenartig ausgebildete
Kupplungsnasen 54 auf, die beim stillstehenden Fahrzeug bzw. niedrigen Drehzahlen
hinter die Rastnocken 58 eines am Turbinenrad starr befestigten Kupplungskrarmzzes
55 eingreifen. Die Fliehgewichte werden .auf einem in Nuten der mit dem Pumpenrad
fest verbundenen Haltesockel eingelegten endlosen Stahldraht oder einer endlosen,
aus bolzenförmigen Einzelgliedern mit zylindrischem Querschnitt bestehenden. Gliederkette
gelagert. In ähnlicher Weise ist am Leitrad 15 ein Kupplungskranz 57 für die Rastnocken
56 vorhanden. Es ist aus Abb. 3 ersichtlich, .daß eine feste Kupplung von Turbinen-,
Leit- und Pumpenrad erfolgt. Wenn jedoch die
Drehzahl des Pumpenradgehäuses
11 nach Anspringen des Motors relativ stark erhöht wird, werden die Kupplungsnasen
54 der Fliehgewichte 53 zum Außenumfang des Kernraumes aus den KuppJungskränzen
55 und 57 nach außen herausgeschwenkt. Die Kupplungsnasen 54 wenden hierbei an den
Gleitflächen 60 entlanggeführt, da das Turbinenrad dann eine höhere Drehzahl aufweist
als das Leitrad. Wird der Wagen abgestellt, fallen die Fliehgewichte 53 wieder auf
die Kupplungskränze 54 und 57 und kommen hierbei entweder direkt oder gleich nach
Beginn des Anschleppvorganges mit den Rastnocken 58 und 56 in Eingriff.
-
Das hydromechanische Getriebe arbeitet folgendermaßen: Langsamer Vorwärtsgang:
Die Kupplungsbremse 37 ist eingerückt, und somit wird über die Zwischenwelle 41
dass Leitrad 15 festgehalten. Über das Pumpenrad 13 wind, das Turbinenrad 14 mitgenommen
und der Kraftfluß auf den Planetenräderträger 20 und die Planeteniräderachsen 22
übertragen und diese in Drehung versetzt, wobei das Hohlrad 29 mitgenommen wird
und de Abtri.ebswelle 31' gleichsinnig mitdreht. Das mit der Zwischenwelle 41 starr
verbundene Sonnenrad 19 liegt fest (Abb. 4).
-
Schneller Vorwärtsgang: Der motorseitige Ringkolben 35 wird hydraulisch
eingerückt und das Schwungrad 10 über das Wandlergehäuse mit der Trockenscheibenkupplung
30 starr verbunden, so daß das Drehmoment über die Welle 31 direkt auf die
Abtriebswelle31' übertragen wird (Abb. 5).
-
Leerlauf: Sämtliche mechanischen Kupplungen und Bremsen sind nicht
eingerückt. Das Pumpen-, Turbinen- und Leitrad sowie auch das Sonnenrad und der
Planetenräderträger laufen frei um. Das Hohlrad29 erhält hierbei keine Leistung,
so daß kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 31' übertragen werden kann. Im Wandler
erfolgt eine Aufteilung des Drehmomentes, indem der Kraftfluß vom Pumpenrad einmal
über das Tubinenrad und von hier auf den Planetenräderträger 20 und das zweite Mal
vom Pumpenrad über das entgegengesetzt drehende Leitrad 15 auf das Sonnenrad übertragen
wird, das ebenfalls mit umläuft (Abb.6).
-
Rückwärtsgang: Laie Bremse 24 ist eingerückt, die anderen mechanischen
Kupplungen sind nicht eingerückt. Die Bremse 24 bremst den Planetenräderträger 20
ab. Da der Pl.anetenräderträger 20 über die Getriebewelle 18 mit dem Turbinenrad
14 verbunden ist, wird auch dieses ortsfest abgebremst und arbeitet jetzt als Leitrad.
Das eigentliche Leitrad 15 wird zum Pumpenrad 13 im umgekehrten Drehsinn angetrieben
und nimmt über die Zwischenwelle 41 das Sonnenrad 19 mit. Der Kraftverlauf erfolgt
von hier weiter über die Planetenräderpaare auf das Hohlrad29, wobei die Planetenräder
die Drehrichtung nochmals verändern, so daß die Abtriebswelle umgekehrt zur Drehrichtung
des Pumpenrades und gleichsinnig mit dem Leitrad 15 und der Zwi@schenwelle41 umläuft
(Abb. 7).