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Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler
für Fahrzeuge, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, bestehend aus einem in einem
Wandlergehäuse angeordneten Pumpenrad und durch von diesem hydraulisch antreibbaren
Turbinenrädern, wobei die Turbinenräder mit koaxialen Wellen verbunden sind, die
nach gegenüberliegenden Seiten als Abtrieb dienen und zu den Achswellen einer Fahrzeugachse
führen.
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Hydrodynamische Drehmomentenwandler - sogenannte FöttingerrGetriebe
- sind an sich bekannt und auch für Kraftfahrzeugantriebe bereits angewendet worden.
So ist nach der deutschen Patentschrift 947 676 ein Föttinger-Getriebe mit einem
Föttinger-Wandler ausgerüstet, bei dem ein Schaufelrad angetrieben ist und zwei
andere Schaufelräder auf zwei voneinander unabhängige Abtriebe arbeiten, die gegenläufig
umlaufen und die mit einer zusätzlichen Föttinger-Kupplung oder einem zweiten Föttinger-Wandler
verbunden sind. Damit wird ein Anfahren mit zwei Triebachsen erreicht, wonach bei
einer bestimmten Geschwindigkeit mit einer Achse weitergefahren werden kann. Es
sind hier jeweils zwei nebeneinander angeordnete Drehmomentenwandler erforderlich,
die technisch aufwendig sind, viel Platz einnehmen, die beide nicht durch Verstelleiträder
eine Regelung der Drehmomente und Drehzahlen zulassen, die aber das Gewicht des
Fahrzeugs durch ihre doppelte Anordnung ganz beträchtlich erhöhen. Durch die schweizerische
Patentschrift 258 743 ist ein Kraftfahrzeug bekanntgeworden, bei dem man in einem
Gehäuse zwei Föttinger-Wandler symmetrisch zur Mittelebene angeordnet hat. Sie arbeiten
mit der in dem gemeinsamen Raum untergebrachten Flüssigkeit, die sich in zwei Kreisläufe
zerlegen muß. Auch bei dieser Ausführung sind alle Elemente doppelt vorhanden und
in einem entsprechend breiten Gehäuse untergebracht.
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Durch die deutsche Patentschrift 843 940 sind schließlich Strömungsgetriebe,
die in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, bekanntgeworden, bei denen zwei
über Zahnradgetriebe angetriebene Pumpenräder vorhanden sind, die jeweils auf ein
Turbinenrad wirken, wobei das eine Pumpenrad und Turbinenrad linkslaufend, das andere
rechtslaufend beschaufelt ist. Durch Nachordnen eines Zahnradgetriebes sind beide
Abtriebe gleichlaufend gemacht. Die Zahnradgetriebe für An- und Abtrieb sind notgedrungen
in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht, welches ein zweites um seine Achse
drehbares ; Gehäuse umgibt, in welchem die Pumpen- und Turbinenräder angeordnet
sind. Diese Ausgestaltung macht den Föttinger-Antrieb schwer zugänglich, er ist
sehr schwer an Masse und belastet infolge der Zahnradgetriebe das Fahrzeug zusätzlich
in beträchtlichem Maß.
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Diesem Bekannten gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler zu schaffen, der ein Ausgleichgetriebe
entbehrlich macht, einfach aufgebaut ist und nur geringes Gewicht hat, wobei gegenläufige
Turbinenräder und entsprechende Umkehrgetriebe vermieden werden.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einem einzigen Pumpenrad
im Arbeitskreislauf des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers zwei gleichlaufende
Turbinenräder nachgeschaltet sind und aus dem zweiten Turbinenrad die Arbeitsflüssigkeit
über ein Leitrad, das verstellbare Leitradschaufeln aufweisen kann, dem Pumpenrad
zugeführt wird.
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Vorteilhaft ist, daß zwischen den beiden Turbinenrädern ein Leitrad
eingeschaltet ist, das verstellbare Leitradschaufeln haben kann, wobei die verstellbaren
Leitradschaufeln dieses Leitrades von der Drehzahldifferenz der Turbinenräder steuerbar
sind.
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Erfindungsgemäß sind die mit den Turbinenrädern verbundenen Wellen
mittels einer schaltbaren Kupplung miteinander verbindbar.
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Vorteilhaft ist, daß das Pumpenrad durch einen innerhalb des Wandlergehäuses
liegenden Winkeltrieb antreibbar ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß den von den
Turbinenrädern angetriebenen Wellen Endübersetzungsgetriebe nachgeschaltet sind.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers nach der Erfindung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Längsschnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler
nach der Erfindung mit symmetrisch zur Gehäusemittelebene angeordneten Turbinenrädern,
F i g. 2 den Längsschnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler mit einseitig
angeordneten Turbinenrädern, F i g. 3 den Längsschnitt durch einen Drehmomentenwandler
mit außerhalb des Wandlergehäuses liegendem Antrieb, F i g. 4 zeigt die Anordnung
des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers nach der Erfindung in einem Fahrzeug,
z. B. in einem Traktor.
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In einem Wandlergehäuse 1 nach F i g. 1, das seitlich durch Lagerschilde
2 und 3 abgeschlossen ist, befindet sich ein Pumpenrad 4, symmetrisch zur Wandlergehäusemittelebene
angeordnete Turbinenräder 5 und 6 sowie ein Leitrad 7; das feste oder verstellbare
Leitschaufeln 8 haben kann. Das linke Turbinenrad 5 ist fest mit einer Welle 9 verbunden.
Es kann an einem Bund 10 der Welle 9 angeflanscht sein. Das rechte Turbinenrad 6
ist an einer Hohlwelle 11 befestigt, die achsengleich das Ende 9 a der Welle 9 umgibt.
Die Welle 9 führt zur linken, die Hohlwelle 11 jedoch zur rechten Fahrzeugseite.
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In der Anordnung nach F i g. 2 liegen die Turbinenräder 12 bzw. 13
auf ein und derselben Wandlergehäuseseite, wobei wiederum das eine Turbinenrad
12 mit der Welle 9, das andere Turbinenrad 13 aber mit der Hohlwelle
11 verbunden ist. Zwischen den Turbinenschaufeln 12 a bzw. 13 a der Turbinenräder
12 bzw. 13 befindet sich ein gehäusefest angeordnetes Leitrad 14, dessen Leitschaufeln
14 a gegebenenfalls verstellbar sein können.
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Das Pumpenrad 4 weist in beiden beschriebenen Bauarten ein fest mit
ihm verbundenes Tellerrad 15 auf, das mit einem ortsfest im Wandlergehäuse gelagerten
Kegelritzel 16 kämmt. Dieses Kegelritzel 16 ist fest auf einer Antriebswelle 17
angeordnet, die ihrerseits mittelbar oder unmittelbar mit dem Abtrieb der Antriebsmaschine
in Verbindung steht.
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Nach F i g. 3 kann der Antrieb des Pumpenrades 4 aber auch außerhalb
des Wandlergehäuses 1 liegen. Zu diesem Zweck ist das Pumpenrad 4 mit einer auf
der Welle 9 drehbaren Hülse 18 verbunden, die aus einem der Lagerschilde 2 herausragt
und dort ein Kegelrad 19 trägt, das mit dem auf der Antriebswelle 17 befestigten
Kegelritzel im Eingriff steht.
Die Wirkungsweise eines hydrodynamischen
Drehmomentenwandlers ist bekannt. Sie ändert sich grundsätzlich nicht durch die
Anordnung von zwei getrennten Turbinenrädern in ein und demselben Arbeitskreislauf.
Die Anordnung ersetzt aber das normale Achsausgleichgetriebe auf folgende Weise:
Wird ein mit dem hydrodynamischen Drehmomentenwandler nach der Erfindung ausgestattetes
Fahrzeug durch seine Lenkeinrichtung in eine Kurve gezwungen, so wird das an der
Kurveninnenseite liegende Triebrad in seiner Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der
Geradeausfahrt verzögert, das außenliegende Triebrad aber beschleunigt. Durch die
Verzögerung nimmt der Schlupf und damit der Kraftschlußbeiwert zu, damit steigt
auch die am Radumfang abgesetzte Umfangskraft an, was bedeutet, daß die Abtriebsdrehzahl
im hydrodynamischen Drehmomentenwandlerkennfeld zurückgeht, während beim beschleunigten
Triebrad der Schlupf sogar negativ wird, was den Kraftschlußbeiwert verringert und
einen in umgekehrter Richtung verlaufenden erwünschten Effekt zur Folge hat. Im
Gegensatz zum bekannten Kegelräderausgleich, bei dem für unterschiedliche Kraftschlußbeiwerte
immer das Drehmoment aus dem niedrigsten Beiwert auch für das andere Rad maßgebend
ist, arbeiten hier beide Seiten praktisch unabhängig voneinander. Sie übernehmen
damit die Funktion des Achsausgleichgetriebes, das als besonderen Vorteil aus Gründen
der Zugkraftverringerung bei unterschiedlichen Kraftschlußbeiwerten keine Sperrung
des Ausgleichgetriebes erfordert. Für den Fall, die Ausgleichwirkung aus bestimmten
anderen Gründen auszuschalten, kann zwischen der Welle 9 und der Hohlwelle
11 eine Kupplung eingefügt sein.
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In den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen ist
eine solche Kupplung als außen- und innenverzahnte Schiebemuffe 20 dargestellt,
deren Zähne in die Lücken entsprechender Gegenverzahnungen 21 und
22 der Welle 9 bzw. der Hohlwelle 11 eingreifen und dadurch
die Drehbewegungen beider Wellen zu einer einzigen vereinigen. Durch eine nicht
dargestellte Schaltgabel, die in die Ringnut eines durch einen Schlitz in der Hohlwellenwandung
hindurchgreifenden Schaltringes 23 eingreift, kann gekuppelt oder entkuppelt
werden.
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Der Einbau des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers in ein Fahrzeug
ist in der F i g. 4 schematisch dargestellt. Von der Antriebsmaschine
24 des Fahrzeugs aus wird die Drehbewegung über eine mit verhältnismäßig
hoher Drehzahl laufenden Kardanwelle 25 dem hydrodynamischen Drehmomentenwandler
zugeführt, wobei Nebenantriebe für Anhängegeräte bei Traktoren von der Kardanwelle
mittels einfacher Vorgelege 26 abgenommen werden können. Zweckmäßig ist zwischen
der Kardanwelle 25 und einer Zapfwelle 31 eine Schaltkupplung
27 eingesetzt. Die Welle 9 und die Hohlwelle 11 des Drehmomentenwandlers
bilden Teile der Antriebsachse des Fahrzeugs, die Schaltkupplungen 28, Schaltbremsen
29 im zusätzlichen Endübersetzungsgetriebe 30 aufnimmt.
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Der hydrodynamische Drehmomentenwandler läßt sich in der Hauptachse
bei Schwerlast-Fahrzeugen, wie Traktoren, Omnibussen, Erdbewegungsmaschinen u. ä.,
anwenden, doch ist die Anwendung auch bei leichteren Fahrzeugen oder bei stationären
Kraftanlagen möglich, bei denen Abtriebe mit unterschiedlichen Drehzahlen erwünscht
sind. Im letzteren Fall ist eine entsprechende Auslegung der Beschaufelung der beiden
Turbinenräder sowie der Leiträder erforderlich.