DE1201647B - Fluessigkeitsgetriebe - Google Patents

Fluessigkeitsgetriebe

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DE1201647B
DE1201647B DEA26698A DEA0026698A DE1201647B DE 1201647 B DE1201647 B DE 1201647B DE A26698 A DEA26698 A DE A26698A DE A0026698 A DEA0026698 A DE A0026698A DE 1201647 B DE1201647 B DE 1201647B
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DE
Germany
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turbine
stage
stator
gear
output shaft
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Pending
Application number
DEA26698A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Sven-Olof Kronogaard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volvo AB
Original Assignee
Volvo AB
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Publication date
Application filed by Volvo AB filed Critical Volvo AB
Publication of DE1201647B publication Critical patent/DE1201647B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/48Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic
    • F16H61/50Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit
    • F16H61/58Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit by change of the mechanical connection of, or between, the runners
    • F16H61/62Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit by change of the mechanical connection of, or between, the runners involving use of a speed-changing gearing or of a clutch in the connection between runners

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

  • Flüssigkeitsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsgetriebe mit einer mit einer Antriebswelle verbundenen, radial auswärts durchströmten Pumpe, einer zwei- oder mehrstufigen Turbine und einem ein- oder mehrstufigen, gegenläufigen und festhaltbaren Leitrad, das mit der Turbine über ein Planetengetriebe in Verbindung steht, wobei wenigstens die erste Turbinenstufe radial einwärts durchströmt ist, im wesentlichen denselben Außenradius wie die Pumpe aufweist und im der Antriebswelle zugekehrten Teil des Kreislaufs angeordnet ist.
  • Getriebe dieser Art arbeiten unter sehr verschiedenen Belastungs- und Drehzahlverhältnissen, und um in allen Betriebslagen den höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es erforderlich, daß der hydrodynamische Drehmomentwandler vom Doppelrotationstyp ist, der beim Anfahren und bei niedrigen Drehzahlen mit doppeltem Antrieb arbeiten kann und bei mittleren Drehzahlen mit einfachem Antrieb arbeiten können soll, während der Drehmomentwandler bei hohen Drehzahlen ganz oder teilweise umgangen wird. Außerdem soll es möglich sein, Rückwärtsgang zu erhalten.
  • Um allen diesen Forderungen gerecht zu werden, ist die Verwendung mehrerer oder kombinierter Planetengetriebe vorgesehen worden, die eine große Anzahl mit Verzahnungen versehener Teile, Wellen und Kupplungselemente in einem hinter dem Drehmomentwändler montierten Gehäuse enthalten, was unter anderem einen großen Raumbedarf und ein hohes Gewicht erfordert sowie einen herabgesetzten Wirkungsgrad infolge der Lager- und Zahnreibung bei den oft hoch belasteten Teilen im Getriebe, in dem auch leicht Schwierigkeiten in bezug auf Schmierung und Kühlung entstehen, zur Folge hat.
  • Der Zweck der Erfindung ist es, bei einem Drehmömentwandler des obengenannten Typs die darin enthaltenen Elemente mit einem Getriebe so anzuschließen, daß dieses Getriebe aus einem einzigen Planetengetriebe, durch das drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang erhalten werden, bestehen kann, so daß das Getriebe so einfach wie möglich und gleichzeitig so kompakt konstruiert werden kann, daß es sich in dem Gehäuse des Drehmomentwandlers unterbringen läßt.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferscheibe der ersten Turbinenstufe mit einer Antriebswelle für Vorwärtsgang verbunden ist, daß das Leitrad von einer als Abtriebswelle für Rückwärtsgang dienenden Hohlwelle getragen ist und über das Planetengetriebe mit der zweiten Turbinenstufe in momentübertragender Verbindung steht, welche Stufe ihrerseits mit der ersten Turbinenstufe außerhalb des freien Endes des Leitrades verbunden ist, so daß die Läuferscheibe des Leitrades zwischen den Läuferscheiben der Turbine liegt, und daß die beiden Antriebswellen mit Hilfe einer Kupplung wahlweise an eine Hauptabtriebswelle anschaltbar sind.
  • Durch die Anordnung des Flüssigkeitsgetriebes in der angegebenen Weise ist es möglich geworden, sämtliche wünschenswerten Betriebseigenschaften des Getriebes zu erhalten, nämlich drei Getriebestufen und einen Rückwärtsgang durch ein einziges einfaches Planetengetriebe, weiches außerdem im Gehäuse des Drehmomentwandlers untergebracht werden kann, was viele Vorteile bringt. Zum Beispiel ist es dadurch möglich geworden, mehrere Wellen und Verzahnungen wegzulassen, und infolge seiner Unterbringung wird das Planetengetriebe wirksam durch das im Drehmomentwandler zirkulierende Öl geschmiert und gekühlt, so daß die Belastung der Elemente ohne Herabsetzung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöht werden kann, was noch weiterhin dazu beiträgt, daß die Ausmaße des Getriebes so klein sein können, daß die Zähne des Sonnenrades und die mit dem Leitrad verbundene Hohlwelle aus einem Stück gemacht werden können. Durch die kompakte und aus wenigen Teilen aufgebaute Konstruktion werden der höchstmögliche Wirkungsgrad, ein geringer Raumbedarf, leichte Zugänglichkeit, insbesondere der Bremsen und der Kupplung und niedrige Herstellungskosten erzielt.
  • F i g. 1 steilt ein Flüssigkeitsgetriebe mit einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 dar. Die Antriebswelle 1 ist mit einer Pumpe 3 verbunden. Ferner sind eine Turbine mit einer ersten Stufe 4, einer zweiten Stufe 5 und ein rotierendes Leitrad 6, das zwischen diesen beiden Stufen liegt, vorgesehen. Nach F i g. 1 sind die Schaufeln der Turbine und des Leitrades im Zentripetal durchströmten Abschnitt des Strömungskreislaufes, und die erste Turbinenstufe 4 hat einen Außenradius, der im wesentlichen gleich dem Außenradius der Pumpe 3 entspricht.
  • Die zwei Turbinenstufen 4 und 5 sind mittels eines ringförmigen Elementes 7 unmittelbar miteinander verbunden, das sich außerhalb des freien Randes des Leitrades 6 erstreckt und einen Teil des Kernes des torus-förmigen Kreislaufes für die Arbeitsflüssigkeit bildet. Der Hauptteil des Kernes wird von den inneren Gehäuseschalen der Pumpe und der zweiten Turbinenstufe gebildet, wobei diese Teile auch die Wandelemente tragen, die den überwiegenden Teil der Außenschale des Strömungskreislaufes festlegen.
  • Die Stufen 4 und 5 der Turbinen werden von rotierenden Scheiben 8 bzw. 9 getragen. Die Rotorscheibe 8 ist mit der Abtriebswelle 2 fest verbunden, während die Rotorscheibe 9 mit dem Ringrad 10 eines Planetengetriebes verbunden ist, das außerdem ein Sonnenrad 11 und Planetenräder 12 aufweist, die auf einem Planetenradträger 13' gelagert sind.
  • Die Schaufeln des Leitrades 6 werden von einer Rotorscheibe 14 getragen, die sich zwischen den Scheiben 8 und 9 befindet und an der Hohlwelle 15 befestigt ist, welche das obenerwähnte Sonnenrad 11. trägt. Mit den Wellen 13 und 15 sind Bremstrommeln 16 bzw. 17 verbunden, die mit Bremsbändern 1.8 und 19 zusammenarbeiten. Die Abtriebswelle 2 kann auch direkt mit der Antriebswelle mittels einer Lamellenkupplung 20 verbunden werden, die von der Rotorscheibe 8 getragen ist.
  • Die Bezugszahl 21 bezeichnet den beweglichen Teil einer Klauenkupplung. Dieses Kupplungsglied 21 ist mit dem Kolben 22 eines hydraulischen Servomotors verbunden und läßt sich aus der dargestellten neutralen Stellung für den Vorwärtsgang der Hauptabtriebswelle 23 des Getriebes nach rechts und für den Rückwärtsgang nach links bewegen.
  • Zwischen dem Planetenradträger 13' und dem stationären Gehäuse ist ein Freilauf 24 vorgesehen, der den Planetenradträger an einer Rückwärtsdrehung hindert.
  • Beim Anfahren des Fahrzeuges wird das Kupplungsglied 21 nach rechts bewegt, wobei die Abtriebswelle 2 mit der Hauptabtriebswelle 23 des Getriebes verbunden wird. Beim Beschleunigen der Maschine ruft die Pumpe 3 eine Flüssigkeitsströmung _ im Wandlerkreislauf hervor, so daß die Turbine und das Leitrad zu rotieren beginnen. Diese beiden Teile laufen in entgegengesetzter Richtung um, und das Drehmoment des Leitrades 6 wird in dem Planetengetriebe 10 bis 12 umgekehrt und auf die Schaufeln der zweiten Turbinenstufe 5 übertragen. Das kombinierte Drehmoment des Leitrades 6 und der zweiten Turbinenstufe 5 wird durch das ringförmige Element 7 und die Schaufeln der ersten Turbinenstufe 4 auf die Scheibe 8 dieser zuletzt erwähnten Stufe und folglich auf die Abtriebswelle 2 übertragen.
  • Während des Anfahrens läßt man beide Bremsbänder 19 und 18 locker, und die Kupplung 20 wird nicht eingerückt. Die im Planetengetriebe auftretenden Reaktionskräfte wirken auf den Planetenradträger 13', der gegen Rückwärtslauf durch den Freilauf 24 gesichert ist. Während dieses Arbeitsganges ist die Drehmomentvervielfachung hoch.
  • Wenn das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindig keit erreicht hat, wird das Bremsband 19 angezogen. Hierdurch wird das Leitrad 6 angehalten und der Freilauf 24 entlastet.
  • Bei der Weitersteigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit lockert sich das Bremsband 19, und di@, Kupplung 20 wird eingerückt, so daß sie einen direkten Antrieb ermöglicht. Während dieses dritten Arbeitsstadiums läuft der Drehmomentwandler leer.
  • Manchmal ist es erwünscht, den Wandler und den Motor zum Bremsen zu verwenden. Diesen Bremseffekt erhält man durch Anziehen des Bremsbandes 18 während des ersten Arbeitsstadiums. Dadurch wird der Planetenradträger 13' an einer Rotation, also auch an einer Drehung in Vorwärtsrichtung, gehindert.
  • Um den Rückwärtslauf zu erhalten, wird das Kupplungselement 21 in seine linke Endstellung bewegt. Es bildet dann die rückwärts laufende Welle 15 die Abtriebswelle. Im übrigen wirken die Wandlerelemente in derselben Weise wie während der ersten Arbeitsphase beim Vorwärtslauf.
  • Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist die zweit;. Turbinenstufe 5 gegenüber der Pumpe 3 radial nach innen versetzt angeordnet. Weiterhin ist ein Summengetriebe zwischen der Antriebswelle 1 der Rotorscheibe 8, der ersten Turbinenstufe 4 und der Abtriebswelle 2 angebracht, wobei dieses Summengetriebe aus einem Planetengetriebe besteht, dessen Sonnenrad 11' mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, während das Ringrad 10' mit der Rotorscheibe 8 verbunden ist und der Planetenradträger 13" mit der Abtriebswelle 2. Auf diese Weise erhält man eine Drehmomentaufteilung, die zu einem höheren Gesamtwirkungsgrad und zu einer kleineren Abmessung des Wandlers führt.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen unterliegt die erste Turbinenstufe einer radial nach innen gerichteten Strömung und weist einen Außenradius, der im wesentlichen gleich dem Außenradius der Pumpe entspricht, auf. Nach F i g. 1 liegt das Umkehrgetriebe in dem Zwischenraum zwischen den Elementen des Wandlers, so daß es wirksam geschmiert wird.
  • Bei Gegenrotation dreht sich das Leitrad in einer Umlaufrichtung, die derjenigen der Turbine entgegengesetzt ist, wobei die maximale Drehzahl der Turbine dann etwa die halbe Drehzahl der Pumpe erreicht. Wenn zwei benachbarte Scheiben in entgegengesetzter Richtung umlaufen, entstehen sogenannte Ventilationsverluste, da das zwischen den Scheiben befindliche Medium einem gewissen Pumpeffekt unterliegt. Diese Ventilationsverluste hängen von der dritten Potenz der Relativgeschwindigkeit ab, woraus die Wichtigkeit der Tatsache zu erkennen ist, daß gemäß der Erfindung das Leitrad nur an der Turbine, nicht aber an die Pumpe angrenzt, die mit einer doppelt so großen Drehzahl umläuft.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Flüssigkeitsgetriebe mit einer mit einer Antriebswelle verbundenen, radial auswärts durchströmten Pumpe, einer zwei- oder mehrstufigen Turbine und einem ein- oder mehrstufigen, gegenläufigen und festhaltbaren Leitrad, das mit der Turbine über ein Planetengetriebe in Verbindung steht, wobei wenigstens die erste Turbinenstufe radial einwärts durchströmt ist, im wesentlichen denselben Außenradius wie die Pumpe aufweist und im der Antriebswelle zugekehrten Teil des Kreislaufs angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Läuferscheibe (8) der ersten Turbinenstufe (4) mit einer Abtriebswelle (2) für den Vorwärtsgang verbunden ist, daß das Leitrad (6) von einer als Abtriebswelle für Rückwärtsgang dienenden Hohlwelle (15) getragen ist und über das Planetengetriebe (10 bis 13) mit der zweiten Turbinenstufe (5) in momentübertragender Verbindung steht, welche Stufe (5) ihrerseits mit der ersten Turbinenstufe außerhalb des freien Endes des Leitrads verbunden ist, so daß die Läuferscheibe (14) des Leitrades zwischen den Läuferscheiben (8, 9) des Turbinenteils (4, 5) liegt, und daß die beiden Abtriebswellen (2, 15) mit Hilfe einer Kupplung (21) wahlweise an eine Hauptabtriebswelle (23) anschaltbar sind.
  2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (13) das Reaktionsorgan des Planetengetriebes bildet und durch einen Freilauf (24) an einer Rückwärtsdrehung gehindert ist.
  3. 3. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (10 bis 13), wie an sich bekannt, in das Flüssigkeitsgetriebe eingebaut ist.
  4. 4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein summierendes Getriebe (10' bis 13') zwischen der Antriebswelle (1), der ersten Turbinenstufe (4) und der Abtriebswelle (2) für Vorwärtsgang in bekannter Weise angebracht ist, wobei diese Abtriebswelle (2) mit dem summierenden Organ des genannten Getriebes verbunden ist, während die Turbinenstufe (4) und die Antriebswelle (1) an je eines der beiden übrigen Organe (10',11') des Getriebes angeschlossen sind.
  5. 5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Reibungskupplung (20), die in bekannter Weise zwischen dem Turbinenteil (4, 5) und der Antriebswelle oder der damit verbundenen Pumpe (3) angebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 897 791, 858188; schweizerische Patentschrift Nr. 209 002; französische Patentschrift Nr. 1050 241; USA.-Patentschriften Nr. 2 612 791, 2 657 592, 2 523 907, 2 397 634. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1008 590.
DEA26698A 1956-03-07 1957-03-06 Fluessigkeitsgetriebe Pending DE1201647B (de)

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