-
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.