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Dreiganggetriebe Gegenstand des Hauptpatents ist ein insbesondere
für den Antrieb von Schienenfahrzeugen bestimmtes hydromechanisches Verbundgetriebe
mit einem Strömungsgetriebe, dessen Leitrad über einen Umlaufrädertrieb, dessen
eines Zentralrad mit dem Leitrad des Strömungsgetriebes und dessen anderes Zentralrad
mit der Ausgangswelle ständig verbunden ist, in der ersten Gangstufe als im Gegenlauf
arbeitende zusätzliche Turbine mit der Hauptturbine des Strömungsgetriebes kuppelbar
und in der zweiten Gangstufe festbremsbar ist, während in der dritten Gangstufe
die Hauptturbine des Strömungsgetriebes mit dem Planetenträger des Umlaufrädertriebes
verbindbar ist.
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Die verschiedenen Wirkungsweisen des Umlaufrädertriebes bedingen,
daß beim Übergang von der zweiten auf die dritte Gangstufe die Hauptturbine des
Strömungsgetriebes von der Ausgangswelle bzw. von dem mit dieser dauernd verbundenen
Zentralrad des Umlaufrädertriebes abgekuppelt und mit dessen Planetenträger verbunden
werden muß. Hierfür ist nach dem Hauptpatent eine Zahn- oder Klauenkupplung vorgesehen,
die eine auf der Turbinenwelle axial verschiebbar angeordnete Schaltmuffe mit einem
druckmittelbetätigten Verstellelement aufweist.
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Das Umschalten zwischen der zweiten und der dritten Gangstufe ist
mit dieser Anordnung ohne weiteres möglich, wenn sie bei stillstehender Turbine
vorgenommen wird. Schwierigkeiten treten aber dann auf, wenn das Umschalten, wie
zumeist erforderlich, bei laufender Turbine erfolgen muß. Aus diesem Grunde ist
bei der Ausführung nach dem Hauptpatent noch eine besondere Hilfskupplung vorgesehen,
die lediglich dazu dient, vor dem Umschalten zwischen der zweiten und der dritten
Gangstufe zunächst einen synchronen Lauf des gesamten Umlaufrädertriebes herbeizuführen.
Erst danach kann das Verschieben der Schaltmuffe ohne Störung vorgenommen werden.
Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß zum Herstellen des synchronen Laufes auch
das mit dem einen Zentralrad des Umlaufrädertriebes ständig verbundene Leitrad des
Strömungsgetriebes, das sowohl in der zweiten als auch in der dritten Gangstufe
festgebremst ist, vorübergehend auf die Drehzahl der Hauptturbine gebracht werden
muß. Der hierdurch bedingte Zeitverlust beim Umschalten zwischen der zweiten und
der dritten Gangstufe ist für die meisten Anwendungsgebiete eines derartigen Getriebes
unerwünscht groß.
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Überdies ist bei der beschriebenen Anordnung noch eine überwachungs-
und Sperreinrichtung erforderlich, die ein Verschieben der Schaltmuffe erst dann
zuläßt, wenn der synchrone Lauf des gesamten Umlaufrädertriebes vollständig erreicht
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Mängel
des den Gegenstand des Hauptpatents bildenden Dreiganggetriebes zu beseitigen, insbesondere
also die erforderliche Zeitspanne zum Umschalten zwischen der zweiten und der dritten
Gangstufe zu verkürzen und die Anordnung durch Fortfall einer besonderen Hilfskupplung
mit Überwachungs- und Sperreinrichtung einfacher und betriebssicherer zu machen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie dadurch gelöst,
daß zur Verbindung der Hauptturbine des Strömungsgetriebes mit dem Planetenträger
des Umlaufrädertriebes in der dritten Gangstufe eine an sich bekannte Reibungskupplung,
vorzugsweise eine Lamellenkupplung, vorgesehen ist. Diese braucht selbstverständlich
nur für die verhältnismäßig kleinen Drehmomente bemessen zu werden, die in der dritten.
Gangstufe auftreten und üblicherweise etwa 20,1/o des zum Anfahren erforderlichen
Drehmomentes betragen. Wie im Strömungsgetriebebau an sich bekannt, ist die Reibungskupplung
zweckmäßig hydraulisch, und zwar vorzugsweise mit der Kreislaufflüssigkeit des Strömungsgetriebes
zu betätigen. Die Beanspruchung dieser Reibungskupplung während des Umschaltgins
zwischen der zweiten und der dritten Gangstufe kann übrigens auch noch dadurch verringert
werden, daß dabei das in beiden Gangstufen festgebremste Leitrad des Strömungsgetriebes
kurzzeitig freigegeben wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Turbinenwelle
des Strömungsgetriebes und der Ausgangswelle eine - im Strömungsgetriebebau ebenfalls
an sich bekannte - Überholkupplung vorgesehen, die zwischen diesen Wellen in der
ersten
und zweiten Gangstufe eine unmittelbare kraftschlüssige Verbindung,
dagegen in der dritten Gangstufe die selbsttätige Aufhebung dieser Verbindung ermöglicht.
Die Überholkupplung, die beispielsweise als Klemmrollenfreilauf ausgebildet sein
kann, braucht nur für den von der Turbinenwelle allein zu übertragenden Teil des
Drehmomentes, d. h. praktisch für höchstens 50°/o des Anfahrdrehmomentes, bemessen
zu werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines hydromechanischen
Getriebes gemäß der Erfindung im axialen Längsschnitt schematisch dargestellt.
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Das Dreiganggetriebe besteht aus einem ais hydraulischer Turbowandler
1 ausgebildeten Strömungsgetriebe und einem nachgeschalteten Umlaufrädertriebes
2. Auf der als Antriebawelle wirkenden Pumpenwelle 3 sitzt das Pumpenrad 4; die
Schaufelkränze 5 und 6 bilden die Hauptturbine, der dazwischen angeordnete Schaufelkranz
7 das Leitrad. Sämtliche Schaufelkränze sind vom feststehenden Gehäuse 8 umschlossen.
Die Schaufelkränze 5 und 6, die durch die Innenhülle 9 miteinander verbunden sind,
sitzen fest auf der Turbinenwelle 10, das Leitrad 7 auf der Hohlwelle 11. Die letztere
ist bei 12 im Gehäuse 8 gelagert und an den weiteren Lagerstellen 13, 14 gegen die
Turbinenwelle 10 abgestützt.
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Mit der Hohlwelle 11 ist das innere Sonnenrad 15 des Umlaufrädertriebes
dauernd verbunden, ebenso die Leitradbremse 18, 19, die durch Anziehen des Bremsbandes
19 zu betätigen ist. Die mit dem inneren Sonnenrad 15 kämmenden Trabanten 16 sind
im Planetenträger 20 gelagert und kämmen außerdem mit dem äußeren Sonnenrad
17, das mit der Abtriebswelle 40 fest verbunden ist. Auch der Planetenträger 20
ist durch ein Bremsband 21 festzubremsen. Die Turbinenwelle 10 ist mit der
Abtriebswelle 40
über eine Überholkupplung 45 kuppelbar, die zwischen den
Lagerstellen 46, 47 liegt. Ferner ist zwischen der Turbinenwelle 10 und dem
Planetenträger 20 eine Lamellenkupplung angeordnet. Diese besteht aus dem
mit der Turbinenwelle 10 verbundenen Innenstück 48 mit den Längsnuten
49 und Innenlamellen 50 sowie aus dem mit dem Planetenträger 20 verbundenen
ebenfalls genuteten Außenstück 51 mit Außenlamellen 52. Das Einrücken der Kupplung
erfolgt dadurch, daß ein normalerweise durch die Lüftungsfeder 53 abgehobener Kolben
54 mit Drucköl beaufschlagt wird und die Lamellen 50, 52 gegen eine am Planetenträger
20 befestigte Druckplatte 55 zusammenpreßt. Das Drucköl hierfür wird durch eine
Bohrung 56 im Gehäuse 8 über das Lager 57 des Planetenträgers 20, durch Bohrungen
58 innerhalb des letzteren und durch die hohlen Achsen 59 der Trabanten 16 hindurch
auf die linke Seite des Kolbens 54 geführt.
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Die Wirkungsweise ist ähnlich der des im Hauptpatent erläuterten Getriebes:
Im ersten Gang ist lediglich das Bremsband 21 angezogen, der Planetenträger 20 also
feststehend. Dann arbeitet die Hauptturbine 5, 6 über die Welle 10 und den Freilauf
45 unmittelbar auf die Abtriebswelle 40; außerdem arbeitet das Leitrad 7 über Hohlwelle
11, inneres Sonnenrad 15, Trabanten 16 auf das äußere Sonnenrad 17 und daher mittelbar
ebenfalls auf die Abtriebswelle 40. Im zweiten Gang ist statt des Bremsbandes 21
das der Leitradbremse 19 angezogen, das innere Sonnenrad 15 steht also still. Die
Hauptturbine 5, 6 arbeitet wieder unmittelbar auf die Abtriebswelle 40; vom Umlaufrädergetriebe
laufen die Räder 16, 17 leer mit.
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Im dritten Gang ist zunächst, ebenso wie im zweiten, das Bremsband
19 angezogen und das Bremsband 21 gelöst, also wiederum das innere Sonnenrad 15
feststehend. Das Einschalten des Ganges erfolgt, indem - gegebenenfalls unter kurzzeitigem
Lösen der Leitradbremse 18, 19 - Drucköl auf die Bohrung 56 gegeben und damit durch
den Kolben 54 die Lamellenkupplung zwischen der Turbinenwelle 10 und dem Planetenträger
20 eingerückt wird. Hierdurch werden die Glieder 10 und 20 miteinander verbunden.
Die Turbinenwelle 10 arbeitet dann über den Planetenträger 20 auf das äußere Sonnenrad
17 und damit im Sinn einer Übersetzung ins Schnelle auf die Abtriebswelle 40. Die
die unmittelbare Verbindung zwischen den Teilen 10 und 40 herstellende Überholkupplung
45 hat sich dabei selbsttätig ausgerückt.