DE1625049A1 - Getriebe - Google Patents

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PATENTANWÄLTE 8?02 augsburg-göggingen, den ¹ ° · 5.1967

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Eaton Tale & lowne, Inq., 100 Erieview Plaza, Cleveland, -Ohio, Ver. St. ν. Ά*

Getriebe

Die Erfindxing bezieht si oh auf &etriebe und insbesondere auf ein Getriebe für eine als Gasturbine ausgebildete Antriebsmaschine, bei welcher zvvangs— .schlüssig ineinandergreifende Zahnräder als Übersetzungsverhältniselemente verwendet werden, wobei sie jedoch geschaltet werden, ohne daß die Belastung von der Antriebsmaschine zu irgendeinem Zeitpunkt * , überhaupt

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überhaupt aufgehoben wird.

Bei einer fleihe von Verwendungszwecken für Gas- bzw. Dampfturbinen ist es wesentlich, daß die vom System abgegebene Kraftleistung innerhalb eines großen Drehzahl- oder Geschwindigkeitebereiches wirkt. Dies trifft insbesondere für Kraftfahrzeuge zu. Da jedoch die Turbinen nur dann wirkungsvoll und in manchen Fällen sogar wirkungsvoller sind, wenn sie innerhalb eines verhältnismäßig kleinen .'Geschwindigkeitsbereiches wirken, müssen zwischen der Antriebsmaschine und den Abtriebsm&iteln bzw. den Mitteln,, durchweiche die Belastung ausgeübt und welche durch die Kraftleistungsabgabemaschine angetrieben adhd, Schaltmittel für das Übersetzungsverhältnis vorgesehen werden. Dadurch entsteht ein Problem, welches bei der Schaffung von Übersetzungsverhältnismitteln für Maschinen mit hin- und hergehender Bewegung bzwi Kolbenmaschinen nicht besteht, nämlich das Problem der konstantem Aufrechterhaltung einer Belastung auf die Turbine. Die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Belastung auf dem Turbinenkraftleistungsabgabeteil entsteht aufgrund der allgemein bekannten Eigenschaft der Turbine, nämlich, daß sieh infolge des auf die angetriebenen Schaufeln ausgeübten Konstantdruckes zusammen mit dem verhältnismäßig niedrigen Trägheitsmoment des Turbinenrotors die Drehgeschwindigkeit der Turbine außerordentlich erhöhen kann, wenn ihre Belastung sogar für eine sehr kurze Zeit aufgehoben wird. So erfolgt z.B. bei einer ' Turbine

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■ -' 3

Turbine für Kraftfahrzeuge und insbesondere für lastkraftwagen,

sich, norpaleiweise :

die/bei etwa 50 000 tf/Min unter Vollast dreht und'-bei welcher kein Regler vorgesehen* ist aufgrund der Aufhebung der Belastung oder Beaufschlagung > wenn auch);nur für sehr kurze zeit; -■ eine derartige Erhönung der Türbinengeschwindigkeit, daß inmanchen Fällen die Turbine zerstört wird. * "

Daher is/t angenommen worden, daß ein Stirnrädergetriebe _# bei welehem die Zahnräder während eines Sehaltvorganges kurzzeitig in Ruhestellung gehen* ohne Verwendang eines Reglers^ bei einer Turbine nicht verwendbar ist* wobei so ein Begier zusätzlich die Kosten erhöht und das Getriebe unpraktisch gestaltet. Demgemäß wurde 'nach bestem Wissen und Gewissen gefunden* daß ungeachtet der anerkannt besseren Leistungsfähigkeit eines Zahnradantrielies gegenüber einem Kraftübertragungssystem mit einem Drehpuüktwandler als iibersetzuiigsverhältnisregler zur ■Veränderung des Übersetzungsverhältnisses die meisten versuche zur ₀ Schaffung von Mitteln zur änderung des Über Setzungsverhältnisses im Zusammenhang Btit Turbinen auch Drehmomentwandler, Motörgetteratoreinheiten oder andere kostspielige und/oder unwirksame Mittel erfordern.

Daher ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Getriebejsys.tem zu schaffen, bei welchem ein zwangsschlüssig arbeitendes Getriebe -für das Übersetzungsverhältnis ohne weiteres für eine ~

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gas- bzw. dampfbetriebene. Turbine verwendbar ist. Bei dein erfindungsgemlßen' Getriebe wird eine unveränderliche Belastung bzw. Beaufschlagung der Turbine auch während des Schaltens erzielt. Das erfindungsgemäße Getriebesystem weist hintereinander geschaltet einen Drehkraftbegrenzer und einen Zahnrädersatz auf, wobei verhältnismäßig einfache Steuereinrichtungen entweder selbsttätig oder von Hand das maximale Drehmoment zweckmäßig verändern können, das durch den Drehmomentbegrenzer übertragen wird und zwar während des SchaltVorganges bzw. aufgrund des S ehalt vorgange s., um somit das maximale Drehmoment jederzeit nahe dem von der Maschine erzeugten Drehmoment, jedoch größer als dieses, aufrechtzuerhalten. Das erfindungsgemäße Getriebe ■ gibt auch Leistung der herkömmlichen bekannten Getriebe ab. Das erfindungsgemäße Getriebe ist billig herstellbar und braucht wenig-Wartung und ist därüberhinäus geeignet, etliche Abwandlungen innerhalbdes Sehutzumfanges der Erfindung zu erfahren, um somit den verschiedensten Betriebsbedingungen und-«rfordernissen zu genügen. '"-."".. ^v

Während das erfindungsgemäße Getriebe eine große Anzahl besonderer Ausführungsformen sowie verschiedene Kupplungen zwischen den Übersetzungszaharädern und den Wellen, an welchen diese angeordnet sind sowie ferner eine große Mannigfaltigkeit an weiteren Bauteilen umfassen kann, wird hier eine bevorzugte Ausführungsform als Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung des

' . Erfindungsgegenstandes

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Erfindung sgegens t aade s erläutert. Diese Ausfuhr ungsform dient jedoch, nur als Veranschaulichung und soll nicht als Beschränkling der Erfindung aufgefaßt werden, die nur innerhalb des Schutztarif anges der beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.

Weitere Vorteile, und Merkmale der Erfindung erhellen dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen} darin zeigen:

Fig. 1 eine seheinatisohe Ansicht eines-erfindungsgemäßen Getriebes; " .."-."" . ,-.-"."" ;."."-"- ' ·'

Fig. 1A eine der in Fig. 1 gezeigten ähnliche schematische Ansieht des Kraftverlaufes im Getriebe im ersten Sang;

Fig. Ib eine der in Fig. IA gezeigten ähnliche schematische Ansicht des Kraftflussee im zweiten Gang;

Fig. 2 eine Drehmomentgeschwindigkeitslcurve zur Veranschaulichung eines der erfindungsgfmäßen Grundsätze j

Fig. 3 eine Stirnansichteines erfindungsgemäßett Getriebes; Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 5;

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Fig. 5. eine Schnittansicht entlang der linie V-V der Fig. 3;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer der in Fig. 4 und 5 gezeigten im allgemeinen ähnlichen Getriebeanordnung, wobei die das Drehmoment übertragenden Wellen in-einer einzigen Ebene zur leichteren Veranschauliehung dargestellt sindj

Fig. 6A eine Teilansicht der in Fig. 6 gezeigten Anordnung, die nun mit gestrichelten Linien umgeben ist and zur Veranschaulichung etwas vergrößert gezeigt ist;

Fig. T einen Mittelschnitt der Teilansicht nach Fig. 6, worin Einzelheiten einer bevorzugten Kupplung gezeigt sind·

Fig. 8 'eine schematische Ansicht verschiedener Steuervorrichtungen für das erfindungsgemäße Getriebe zur Erzielung eines stoßfreien Schaltens;

Fig. 9 eine Gruppe von Drehmomentgeschwindigkeitskurven für die in Fig. 8 gezeigte Steuervorrichtung; und

Fig. 10 ein Kurvenbild für die Drehmomentgeschwindigkeit, das dem in Fig. 2 gezeigten ähnlich ist, sich aber nun auf eine andere Antriebsmaschine bezieht.

Allgemeine Beschreibung

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AiLGEMEIME BESCHREIBIiNG . - ,

Im allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Getriebe mit schaltbaren Zahnrädern» wovon einige durch geeignete einrückbare und ausrückbare Kupplangen mit ihren Wellen verbindbar sind, während andere durch Freilaufkapplungen verbunden werden können, so daß das Übersetzungsverhältnis geändert werden kann* Entweder der Antriebsteil oder der Abtriebsteil des Getriebes weist einen Drehmomentbegrenzer zur ■Übertragung eines Drehmomentes, das aber nicht fiber einem vorbestimmten Wert «ein darf, auf.Dieser Wert liegt über dem Punkt, der zum Antreiben der anderen Maschine erforderlich ist, mit welcher das Getriebe verbundenist, jedoch unter dem Punkt, der zur Verlangsamung der Turbine beim Schalten in einen höheren Gang oder zur Beschleunigung der Turbine beim Schalten in einen niedereren Gang erforderlich ist. Falls erforderlich, #ird dieser Wert proportional zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges in gegebenerSeit verändert^ so daß er im wesentlichen in derselben Pr ©portion "zum Abtriebsdrehmoment der Maschine bei jeder Geschwindigkeit innerhalb: des normalen Schaltbereiches des Fahrzeuges aufrechterhalten wird.. Das erfindungsgeraäSe Getriebesysteit kann insbesondere bei jeder beliebigen Kraftanlage verwendung finden, bei welcher die_:-Leistungsabgabeeigenschaften in Bezug auf das Drehmoment als Funktion der Geschwindigkeit im wesentlichen ähnlich den Charakteristiken des Drehmomentbegrenzers variieren können, wenn diese ähnlicherweise als Funktion der Drehzahl gelten, wobei die^: ähnlich, verlaufenden Kennlinien für

- ■■' --■ ^; '-'■■ ' ·'■■ 'die

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die Drehmomentgeschwindigkeitsfunktionen in beiden Fällen im wesentlichen parallel zueinander liegen, nur daß die Drehmoment-Übertragungskapazität des Drehmoment&egrenzers unter allen Umständ§n etwas größer als das Drehmomentvermögen der Maschine unter sonst gleichen Bedingungen ist.

* E UMGEHENDE;BESCHREIBUNG

Während die vorliegende Erfindung insbesondere bei Schwer- oder Großfahrzeugen Verwendung findet, 1st sie auch bei Nichtstraßenkraftfahrzeugen sowie bei Minen- oder Industriekraftfahrzeugen und dgl. verwendbar* bei welchen unter schweren Belastungen augenblicklich geschaltet werden muß. Das erfindungsgemäße Getriebe 1st fernör insbesondere in seinem breiteren Umfang ungeachtet der Tatsache, obdieKraftquelle eine Gasturbine oder eine DIese!maschineoderein Benzinmotor ist, verwendbar. Jedenfalls wurde die hier zur Veranschaulichung "der Erfindung gewählte bevorzugte erfindungsgemaße Ausführüngsfqrm eigentlich im Zusammenhang mit einer Gasturbine zum Antreiben eines¹ Lastkraftwagens gewählt und dementsprechend in der nachfOlgenden Beschreibung erläutert. . , . _"

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Kraftquelle 1, die im vorliegenden Fall als eine vornehmlich für Kraftfahrzeuge vorgesehene Gasturbine dargestellt -ist"· Eine drehmoment begrenzende Kupplung

treibt

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treibt eine -Antriebswelle 3an, die über eine geräuschlos einrückbare Kupplung wie z.B. eine Reibungskupplung 4»das Antriebszannrad 5 antreibt. Das Antriebsrad 5 kämmt ununterbrochen mit den Zahnrädern 6 und 7. Das Zahnrad 6 treibt über eine Freilaufkupplung6A die Welle." 8 und dann das Zahnrad 9 an. Das Zahnrad treibt über Teil 11A der Welle 11 und über die Freilaufkupplung 12 das Rad 1 3 und dann über Teil 11B -der Welle und eine Reibungskupplung 16 das Zahnrad 17 an. Die Zahnräder 13 und 19 kämmen dauernd miteinander, wobei sich das Rad 19 mit dem Teil 3B der Welle -3 dreht. Beide Räder 9 uad 17 kämmen ständig mit dem Rad 21, welches über eine glatt einrückbare Reibungskupplung 22 die Welle 23 antreibt, die eine Seite eines geeigneten Mittels 24 für die Richtungsumkehr antreibt, in diesem Fall das Kegelrad 26. Das Rad 21 treibt auch die andere Seite der Rückwärtsgangeinrichtung 24, in diesem Fall das Kegelrad 27, ani Die Kegelräder 26 und 27 treiben entgegengesetzte Seiten der Kegelräder 28 und 29 an, die in einem geeigneten Rahmen 31 angeordnet und gelagert sind und je nach Bedarf gedreht oder festgestellt werden kb'nnen, und zwar durch eine Kupplung 32, in Bezug auf einen^:>ge eigne ten Abschnitt des Hahmens 33,· Das Kegelrad 26 treibt die Äbtriebswelle 34 an* Es-ist ersichtlich,- daß Fig. T, 1A und IB als schematische Darstellungen die"^:allgemeine.Anordnung der grundsätzlichen ,Teile des erfindungsgemäßen Getriebes und des Kraftverlaufes durch das Getriebe in mehreren Schaltstellungen und nicht die Relativgrößen der Zahnräder oder Über-

seirzungsverhältnisse

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Setzungsverhältnisse veranschaulichen,. die in einem Getriebe praktisch vorkommen.

ARBEITSWEISE

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Getriebes erhellt aus -der obigen schematischen Erläuterung, wobei die Berücksichtigung dieser Erläuterung auch die weitere und eingehendere Beschreibung der bevorzugten Ausbildung des Erfindungsgegenstandes fördert»

Im ersten Gang (Fig» 1Ä) sind beide Rutschkupplungen 4 und 16 ausgerückt, während die Vorwärtsgangkupplung 22 geschlossen und die Rückwärtsgangkupplung 32 offen ist. Somit wird durch die Kupplung 4 keine Kraft übertragen und die weile 3 treibt unmittelbar das Zahnrad 19 an. Dadurch wird wiederum das Rad 13 und über die Freilaufkupplung 12 der Teil 11A der Welle 11 angetriebene Dadurch wird das Zahnrad 7 angetrieben, welches über das Rad 5, welches zu dieser Zeit freiläuft, das Rad 6 antreibt, wodurch über die Freilaufkupplung 6a die welle 8 und das Rad 9 und dann über das Rad 21 und die Kupplung 22 und die welle 23 das Rad 26 angetrieben wird· Das Rad 21 treibt auch unmittelbar das Rad 27 und somit das Rad 27 und das Rad 26 mit gleicher Drehzahl und ift gleicher Richtung an. ■-Da die Rückwärtsgangkupplung. 32 offen ist, dreht sich auch der Kasten 31 frei und das Rad 26 treibt die Abtriebswelle 34

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an. Die ip.Pig. 1A gezeigten Pfeile zeigen den Verlauf des Kraftflusses in dieser Stellung«,

Beim Schalten in den zweiten Gang wird die Reibungskupplung 4 eingerückt und die Rutschkupplung 16 ausgerückt. Wie durch die Pfeile in Pig* 1B gezeigt, wird somit der Kraftfluß von der Welle 3 über· die Rutschkupplung 4 auf das Rad 5 und von dort über das Rad 6 auf die Abtriebswelle 34, wie zuvor beschrieben, umgeschaltet. In der offenen Stellung der Kupplung 16 spielt das Antreiben des Rades 17 durch das Rad 21 keine Rolle und kann unbeachtet bleiben. Da das Rad 5 größer als das Rad 19 istj wird die Welle 11 schneller durch das Rad 5 gedreht, als in-dem Pallj in welchem sie durch das Rad 19 gedreht würde und die Freilaufkupplung 12rückt praktisch das Glied 13 von' der Welle 11 aus, so daß das Rad 13 in Bezug auf die Welle 11 freiläuft. Somit verläuft:der Kraftflüß wie oben beschriebene Durch diese Anordnung befindet sich das Getriebe in einem Übersetzungsverhältnis, das beim Schalten in einen Aufwärtsgang notwendig macht, daß die Antriebswelle mit niederer Drehzahl umläuft, als zuvor. Somit übt die Turbine ein Trägheitsmoment über ihr nominales oder errechnetes Drehzahlmoment hinaus aus, das unter Herabsetzung der- Geschwindigkeit der Turbine in Verbindung mit einem solchen Sehalten überwunden werden muß. Das zur Verlangsamung der Turbine erforderliche zusätzliche Drehmoment ist größer als das Vermögen des DrehmOmentbegrenzers,

aber 009825/0567

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aber kleiner als das Vermögen der Drehkraftrutsohkupplungen. Daher schlüpft der Drehmomentbegrenzer so lange, bis die Turbinendrehzahl die Anforderung des Übersetzungsverhältnisses erfüllt. Da sämtliche Trägheits-, Umsohalt- und Drehmomentoharakteristiken für eine gegebene Vorrichtung bekannt sind, kann die für eisen solchen Schlupf erforderliche Zeit für ein gegebenes Getriebe errechnet werden, während dieser Schlupfzeit ist Jedoch noch ein Drehmoment auf die hintere Aohse über den Drehmomentbegrenzer mit einem Wert übertragbar, der etwas größer ist als das in Fig. 2 gezeigte Drehmoment für die konstante Drehzahl der Maschine. Somit wird die Kraftübertragung auf die Räder nach Betätigung der Spreizkupplung trotz dem Schlupf des Drehmomentbegrenzers 2 nicht unterbrochen.

Bleibt der Kraftfluß von den Fahrzeugrädsrn infolge der Trägheit im wesentlichen konstant, wird darüber hinaus der Stoß, der sonst der Maschine durch ein momentanes Schalten des Getriebes und die dabei erfolgende rasohe Geschwindigkeitsabnahme der Maschine erteilt wird, auch durch den Schlupf des Drehmomentbogrenzers gedämpft. Mit anderen Worten findet nun die Gesohwindigkeitsabnahme der Maschine beim Aufsohalten normalerweise während der Zeit statt, in weloher der Kraftfluß unterbrochen wurde, wobei der stoß naoh einem in wesentlichen aonentanen Schalten durch Schlupf des Drehmomentbegrenzers verhindert wird. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Grundsätze

werden 009Θ25/0567

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werden in der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Notwendigkeit der Steuereinrichtungen sowie ihrer Beschaffenheit erörtert, die für die oben beschriebene Vorrichtung vorgesehen sind.

Das Schalten im dritten Vorwärtsgang findet statt, indem zunächst die Kupplung 16 eingerückt und dann die Kupplung 4- ausgerückt wird, sobald der Motor zumindest im wesentlichen auf die neue Drehzahl synchronisiert ist. Dadurch, daß sich das Zahnrad 7 und die Wellen 11A und 11B drehen, die alle vorher durch das Rad 5 angetrieben wurden, dreht sich das Rad 21 beim Einrücken der Kupplung 16. Das Rad 21 dreht weiterhin über die Kupplung 22 und die Welle 23 die Abtriebswelle 34, wie oben beschrieben. Die Kupplung 4 ist jetzt offen, woduroh das Rad 5 freigegeben wird und dann der Antrieb über die Räder 19 und 13 auf die Welle 11B und von dort duroh die Räder 17 und .21 und die Welle 23 auf das Abtriebaglied — wie oben besohrieböSl — übertragen wird. Da das Rad 5 etwas größer ist als das Rad 19, ist die Geschwindigkeit des Abtriebgliedeu im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Antriebgliedes größer als bei der zweiten Getriebeanordnung, wobei sioh die Räder des Getriebes nun in ihrer dritten Sohaltstellung befinden. Der Motor überträgt kontinuierlich Kraft durch den Drehmomentbegrenzer 2, wobei die Kraftübertragung von der Maoohine auf die angetriebene Vorrichtung niemals unterbrochen wird.

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-H-

pa dan Rad 17 nun das Rad 21 mit höherer Drehzahl als in dem pnll antreibt, in welchem dasselbe durch das Rad 9 angetriebenwurde, vdrd Infolge der Verbindung des Rades 9 und der Welle 8 mit ihm eine höhere Drehzahl des mit der Welle verbundenen Teils der Kupplung 6A erzielt, als wenn der Antrieb durch die Zahnräder 6 und 5 erfolgen würde, wodurch der Auslös einechanismua der Freilaufkupplung 6A betätigt wird und der oben beschriebene Schaltvorgang erfolgen kann*

Da beim Schalten von zweiten in den dritten Gang — während die Kupplung 1fi eingerückt ist und vor der Ausrückung der Kupplung 5 — kurzzeitig im vierten Gang geschaltet wird, wird ein gewählter Schaltgang für den vierten Gang nachfolgend erläutert, woraus ersichtlich wird, daß das Getriebe nach Wunsoh ohn« weiteres von dem zweiten direkt in den Tierten Gang geschaltet werden kann.

Das Schalten in den vierten Vorwärtsgang erfolgt, indem die Kupplung 4 wieder eingerückt wird, so daß das von ihr angetriebene Rad 5 wieder das Rad 7 und über die Welle 11 und die Rutschkupplung 16 das Rad 17 mit einer etwas höheren Drehzahl antreibt, als es zuvor öurch da» Zahnrad 19 angetrieben wurde. Dadurch wird daa Getriebe in den vierten Vorwärtsgang geschaltet. Die Geschwindigkeitszunahme der Wellen 11A und TIB wird durch die Freilaufkupplung 12 und die weitere Geschwind!^ ..,..-zunähme der Welle 8 durch die Treilauflcupplung 6A ermöglicht.

009323/066 7 Infolge

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Infolge der großen Anzahl von Freilaufkupplungen ist es unmöglich, einen Rückwärtsgang auf die herkömmliche Weise zu erzielen. Daher ist die RUckwärtskupplung 32 vorgesehen, welche in. ihrem eingerückten Zustand die Drehung des Gestellee 31 verhindert. Somit treibt bei offener Kupplung 22 das Rad i?7 über die Zahnräder 28 und 29 das Rad 26 in umgekehrter Richtung an, wodurch die Drehrichtung der Abtriebswelle 34 umge- kehrt .wird. Es ist ersichtlich, daß sämtliche oben beschrie-■ bene Schaltvorgänge auch für die umgekehrte Richtung in gleicher Weise und unter denselben Bedingungen durchführbar sind, wie in Bezug auf das Antreiben der Abtriebswelle 34 in der Vorwärtsrichtung oben begehrieben wurde.

Obwohl der Drehmomentbegrenzer 2 auch am Abtrieboende des Getriebes angeordnet werden kann, wird er vorzugoweise am Antriebsende angeordnet, da nur die Turbine ein Trägheitsmoment auf den am Antriebsende angeordneten Drehmomentbe- grenzer ausübt. Sonst würde ein am Abtriebsende des Getriebes angeordneter Drehmomentbegrenzer dem Trägheitsmoment

• der sich drehenden Getriebeteile und dem Tui^lbir<?n-trägheitsmo:nent und der Übersetzungswirkung ausgesetzt 3ein. Es leuchtet in diesem Zusammenhang ein, daß anstatt die Kupplungen 22

_: und 32 in entgegengesetztem Verhältnis zueinander vollständig

^: ei:a- bzw. ausgerückt bu halten, die Wirkung des Drehmoraentbegranzers 2 durch einen gesteuerten Schlupf in entgegengesetzt

großem 00 9825/0 56 7

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großem Verhältnis in den Kupplungen 22 und 23 ermöglicht wird. Somit wird durch Herbeiführung eines kleinen Schlupfes in die Kupplung 22 und eines großen Schlupfes in die Kupplung 32 die Welle 34 noch in der Vorwärtsrichtung gedreht, jedoch eine maximale Drehmomentübertragung durch das gesamte System erzielt. Die umgekehrte Wirkung kann für den Rückwärtsgang erzielt werden, indem ein kleiner Schlupf in die Kupplung 32 und ein entsprechend großer Schlupf in die Kupplung 22 herbeigeführt wird. Da es jedoch verhältnismäßig schwer ist, die Schlupfwerte genau und insbesondere in Bezug aufeinander zu regeln, ist dieses System zur Zeit nicht bevorzugt.

Es leuchtet ein, daß alle vier Übersetzungsverhältnisse in der -Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung nur durch zwei gesteuerte Kupplungen erzielt werden, nämlich die Kupplungen 4 und 16. Diese Kupplungen können beliebig schrittweise einrückbar —wie z.B. die oben beschriebene Rutschkupplung— oder als stoßfrei erregbare Magnetkupplungeq, ausgebildet sein. Die hier gezeigte Reibungs- oder Rutschkupplung 16 nach Pig. 7 weist eine Hülse 61 auf, die von^j einem geeigneten Zahnrad 17 gestützt und mit ihm antriebsmaßig verbunden ist. Eine innere kreisringförmige Unterlage 62, die vorzugsweise aus wärmeabsorbierendem Material hergestellt ist, ist z.B. durch Keilwellen 63 mit einer Welle 11B (Fig. 1) verbunden, die innen mit Drucköl gespeist ist, das durch die leitung 64 zum Außenkreisumfang der Unterlage 62 strömt. Schalenform!ge Stirnringe 66

009 825/0 56 7 ^und

und "67 sind an der Unterlage 62 befestigt und spannen das dehnbare Glied 68, wobei dieses hier als aus Elastomermaterial bestehend dargestellt ist, obwohl es auch aus einem anderen Material, wie Stahl, bestehen kann. Ein zylindrisches Wärmeabzugsglied 69 ist mit dem dehnbaren Glied 68 .teleskopartig in satter Anlage gehalten und erstreckt sich zwischen den Fleschen der schalenartigen Ringe 66 und 67. Das Glied 69 besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, damit die Wärmekonzentration an seiner Oberfläche neben dem dehnbaren* Glied 68 auf ein Minimum herabgesetzt werden kann, wobei es durch geeignete -.Klebstoffe oder mechanisch am Gehäuse 61 befestigt ist. Sobald ein Druckmittel durch die öffnung 64-in den radial innerhalb des dehnbaren Gliedes 68 befindlichen Baum eingeführt wird, dehnt sich das Glied 68 und kommt fit dem Wärmeabzugsglied 69 in Anlage, so daß die Hülse 61 und somit das Rad 17 in Reibungsverbindung synchron mit der Kupplungsunterlage 62 gebracht wird.

Zurückkommend auf Pig. 3 - 6 mit der Bemerkung, daß die obige Beschreibung des Getriebes als Ganzes nur eine schematische Darstellung war, wird nun eine Aüsführungsform beschrieben. Fig. 3 - 5 zeigen dabei die tatsächliche Einheit, wogegen Fig. 6 teils eine Darstellung und teils eine schematische Ansicht der Arbeitsstellung und -weise des in Fig. 3 - 5 gezeigten Mechanismus ist. Während sich also die Beschreibung selbst unmittelbar auf Fig. 6 bezieht, betrifft sie auch Fig. 3-5. ; :

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Di©

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Die Welle 1 treibt einen Satz Scheiben 2A (Fig. 4) des Drehmomentbegrenzers 2, die auf geeignete Weise mit einem zweigten Satz Scheiben 2B des Drehmomentbegrenzers 2 verbunden sind und durch eine Feder 2G zur Übertragung eines vorbestimmten Drehmoments von einem Scheibensatz auf den anderen dienen, wobei sie so angeordnet sind, daß sie beim Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentwertes schleifen. Der zweite Scheibensatz 2B ist mit dem Teil 3A der Welle 3 verbunden, wel che die Innenteile des Kupplungsmechanismus 4 drehfest stützt, Die Welle 3 ist an ihrem rechten Ende innerhalb des Gehäuses oder Rahmens 76 des Getriebes durch ein Lager .72 gestützt. Der Außenabschnitt 73 der Kupplung 4 umgibt die Welle 3A und ist von dieser Welle drehbar und ferner durch die Lager 74 und 75 getragen, die wiederum auf herkömmliche Weise im Gehäuse 76 gestützt sind· Das Zahnrad 5 ist mit dem rechten Ende des Außenabschnittes 73 zwischen den Lagern 74 und 75 durch Keilnuten verbunden. Das Zahnrad 19 ist am rechten Abschnitt 3B der Welle 3 angebracht und kann gegebenenfallβ zusätzlich durch ein Lager 77 gestützt werden, das ähnlicherweise auf dem Gehäuse 76 auf herkömmliche Weise gestützt ist.

Die Welle 11 ist im Gehäuse 76 auf beliebige Weise von den Lagern 79 und 80 getragen. Das Zahnrad 7 ist fest mit der Welle 11 verkeilt, während das Zahnrad 13 durch die bei 12 schematisch veranschaulichte herkömmliche Freilaufkupplung mit dem Rad 7 verbunden wird. Das Rad 13 ist etwas größer

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als das Rad 7. Die Welle 11 trägt auch drehfest den Innenabschnitt 81 einschließlich der obenbeschriebenen Unterlage 62 der Spreizkupplung 16. Von Hand regelbares Drucköl wird von einer (nicht gezeigten) Druckmittel quelle durch die Öffnung 82 in

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die Leitung 85 der Welle IT zur Betätigung der Kupplung/— wie oben beschrieben —· eingeführt. Der Außenabschnitt 84- dieser Kupplung einschließlich der Hülse 61 ist fest mit dem Zahnrad 17 verbunden und durch Läger 86 und 87 gestützt.

Das Zahnrad 6 ist durch die bei 6A schematiscti angedeutete -( Freilaufkupplung von der Welle 8 getragen, die wiederum auf geeignete Weise im Gehäuse 76 von den Lagern 91, 92 und 93 gestützt ist* Das Zahnrad 9 kann gegebenenfalls unmittelbar an der Welle 8 angebracht sein und sich mit ihr dauernd drehen.

Das Zahnrad 21 ^cämmt mit den Zahnrädern 9 und 17. ■**— wie oben beschrieben — und ist durch die Lageranordnung 94 drehbar vom Gehäuse 76 getragen. Eine öffnung 96 dient als Einlaß für das Druckmittel, das durch die Leitung 97 in das Zahnrad 21 und in die Kammer 98 zur Betätigung des Kolbens 99 der Kupplung 22 strömt. Das -Rad 21 ist auf herkömmliche Weise wie z.B. durch die Schrauben 101 mit einem Flansch 102 antriebsmäßig verbunden, dessen Nabe von der Welle.23 drehbar gestützt ist. Herkömmliche Federn 103 treiben den Kolben 99 und. den Flansch 102 auseinander, wenn der Druckmitteldruck aufgehoben ist.

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Ein Satz 104 ausKupplungsscheiben 106 dreht sich mit dem Zahnrad 21,während sich der andere Satz 107 dieser Platten mit dem Flansch 108 dieht, der sich mit der Welle 23 dreht und bei dieser Ausführungsform mit der Welle aus einem Stück besteht. Die Welle 23 ist von geeigneten lagern 111. und 112 getragen, welche vom Gehäuse 76 des Getriebes gestützt werden.

Das Zahnrad 27 ist mit der Nabe 113 des Flansches 102 durch Keilwellen verbunden. Das Zahnrad26 ist durch Keilwellen mit der Welle 23 verbunden. Die Zehnräder 28 und 29 kämmen mit diesem Rad und sind von einem Armkreuz 114 drehbar gestützt, das wiederum durch die lager 186 und 117 auf dem Rahmen 76 der Vorrichtung drehbar getragen ist. Die Kupplung 32, die in diesem Fall eine Köntrektionskupplung einer beliebigen Art darstellt, dient zum Verhindern einer Drehung des Armkreuzes 114. Die Kupplung 32 ist durch Drucköl betätigt, das auf geeignete Weise durch die öffnung 130 (Fig. 5) der Kammer 130A zugeführt wird.

Drucköl kann gegebenenfalls auch durch die leitungen 121 und 122 in die leitung 125 zum Schmieren der Zahnräder 28 und und von dort der Zahnräder 27 und 26 eingeführt werden.

Ein geeigneter Antriebsflansch 124 kann gegebenenfalls mit dem Abtriebsende der Welle 23 durch Keilwellen verbunden werden.

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Da die Arbeitsweise der hier beschriebenen Vorrichtung aus der obigen Beschreibung anhand der schematischen Darstellung in Fig. IA und 1B erhellt, ist ihre weitere Erläuterung überflüssig.

Während bei dieser besonderen· Au sführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Getriebe 4· -Vorwärtsgänge hat, können offensichtlich die Grundsätze der Erfindung ebenso auf Getriebe mit anderen Übersetzungsverhältnissen und mit einer anderen Anzahl von Übersetzungsverhältnissen Anwendung finden. Die Vorwärtsgangeinrichtungen der erfindüngsgemäßen Vorrichtung können ferner auf Getriebe Anwendung finden, die verschiedene Bauarten von Rückwärtsgangmechanismen sowie verschiedene andere Eigenschaften innerhalb des breiteren "Umfang.es der Erfindung aufweisen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wurden gewisse Freilaufkupplungen verwendet, bei welchen sämtliche Schaltvorgänge für das Übersetzungsverhältnis durch Verwendung von nur zwei von Hand steuerbaren Kupplungen erzielt werden können. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Funktion derartiger Freilaufkupplungen in der Tat darin besteht, die Vorrichtung unmittelbar nach einer Drehmomentumkehr auszuschalten, nachdem eine bzw. beide der wählbaren Kupplungen eingerückt sind, sowie zur unmittelbaren Wiedereinrückung derselben aufgrund einer anderen Anordnung dieser wählbaren

Qfl9B25/p567 -Kupplungen

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.- 22 -

Kupplungen. Es ist demgemäß ersichtlich, daß eine oder nsehrere solcher Freilaufkupplungen durch weitere von Hand steuerbare ein- und ausrückbare Kupplungen ersetzt werden können, Vorausgesetzt, daß ihre Steuerung zeitmäßig genügend genau ist, so daß das Ein- bzw. Ausrücken derselben in genauem Verhältnis zum Ein*- oder Ausrücken der Kupplungen steht, die bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform die wählbaren Kupplungen darstellen. Mit anderen Worten kann die bei der vorliegenden Ausführungsform als Freilaufkupplung gezeigte Kupplung 6A beispielsweise eine andere von Hand steuerbare Kupplung darstellen, vorausgesetzt, daß sie in einem genügend genauen Verhältnis zum Ein- bzw. Ausrücken der Kupplungen 4 und 16 ein- und ausgerückt werden kann, so daß weder die Kraftübertragung von der Antriebswelle des Getriebes zur Abtriebswelle desselben unterbrochen noch die Kupplung 6A nennenswert mit einer oder beiden Kupplungen 4 oder 16 in Angriff kommt, d.h. sie überlappt. Es leuchtet jedenfalls ein, daß infolge der Tatsache, daß die Kupplungen 4 und 16 einen gewissen Schlupf gestatten, eine begrenzte Überlappung in Kauf genommen werden kann.

Es ist ersichtlich, daß insbesondere bei einem durch die Linie 182 in Fig. 2 gezeigten Verhältnis Drehzahl/Drehmoment^ , d.h. das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment einer Gasturbine oder eines mit einem Drehmomentwandler

arbeitenden 00981S/0567

arbeitenden Dieselmotors, die durch die Linie 181 gezeigten Charakteristiken des Drehmomentbegrenzers in Bezug auf das Verhältnis zwischen Drehmoment und Dr'ehzalil des Getriebes zwar höher, jedoch im allgemeinen gleichförmig aufrechterhalten werden müssen. Somit erstreckt sich die Linie 181 in Fig; 2 in einem kleinen Abstand oberhalb der Linie 182, jedoch im wesentlichen parallel zu ihr. Ändert sich ferner die erforderliche Belastung auf der Maschine, so daß ihre Drehmomentleistung — wie z.B. in der Richtung der in Fig. 2 gezeigten Linie 183 — sinkt, muß die Arbeitsweise des Drehmomentwandlers derart verändert werden, daß sich seine Linie des Verhältnisses Drehzahl/Drehmoment nach unten in die Stellung der Linie 184 bewegt und weiterhin in nur einem kleinen Abstand oberhalb der Linie 181, jedoch immer noch im allgemeinen parallel zu ihr verbleibt₀

Ähnlicherweise wird das Verhältnis Drehzahl/Drehmoment bei Verwendung eines Motors entweder als Benzinmotor oder als Dieselmotor und ohne Drehmomentwandler durch die Linie 186 in Fig. 10 dargestellt. Ih diesem Fall muß aus ersichtlichen Gründen das Verhältnis Drehzahl/Drehmoment des Drehmomentbegrenzers derart berechnet sein^ daß der Drehmomentbegrenzer innerhalb des Gescuwindigkeitsbereiches,-in welchem der Motor geschaltet wird, ähnlich wie in den oben erwähnten Fällen, ein durch die Linie 187 in Fig. 10 gezeigtes, im wesentlichen parallel zur Linie 186 und etwas im Abstand oberhalb der Linie 186 stehendes Verhältnis Drehzahl/Drehmoment aufweist...

Daher BAD

. - 24 -

Daher muß der Drehmomentbegrenzer sowohl in Bezug auf die Drehzahl der Maschine als auch in Bezug auf die auf der Maschine erteilten Belastung' gesteuert werden, damit die oben erwähnten Bedingungen unter allen Drehzahl- und Drehmojaentverhältnissen der Kraftquelle erfüllt werden.

: ABGEWANDELTE AÜSFÜHRUNGSPORM . '

Es können gegebenenfalls Mittel zur Einstellung des maximalen durch das Getriebe übertragbaren Drehmomentes vorgesehen werden, damit jegliche Gefahr einer ruckartigen Übertragung der Kraftleistung auf ein Minimum herabgesetzt wird, wenn z.B. der Mechanismus unter verhältnismäßig leichten Belastungen bei hohem Drehmoment der Turbine arbeitet. Die Abtriebswelle des Getriebes ist beispielsweise normalerweise so beaufschlagt, daß eine im wesentlichen unveränderliche Drehzahl beim Aufschalten, des Getriebes aufrechterhalten werden kann, so daß die Drehzahl der Turbinenmaschine vermindert wird. Das Trägheitsmoment wird durch die Geschwindigkeitsabnahme der Turbinenmaschine erzeugt und stellt eine Funktion der Größe der Geschwindigkeitsabnahme dar und addiert sich— wie oben beschrieben — zum Drehmoment,· das der Turbinenmotor bei einer vorgegebenen konstanten Drehzahl haben kann. Das gesamte Trägheitsmoment führt infolge *der Gesehwinäigkeitsabnahme des Motors unerwünschte Stöße in die Turbine, das Getriebe und die Belastung ein, es sei denn, daß es durch Schlupf im Drehmomentbegrenzer begrenzt wird. .

009825Λ0567 "f - -.- Der

:. BAD ORIGINAL

Der Drehmomentbegrenzer an sich und folglich das Getriebe weist jedoch ein festes Verhältnis Drehzahl/Drehmoment auf, wogegen sich das Drehmoment für konstante Drehzahl und folglich das gesamte Geschwindigkeitsabnahmemoment des Motors mit der augenblicklichen Mötordrehzahl und -kraftauf'wand innerhalb eines großen Bereiches ändemkann, wie in Fig» 9 gezeigt. Somit muß zur Aufrechterhaltung des Schlupfpunktes oberhalb, jedoch nahe am Drehmoment für konstante Drehzahl, dieser Schlupfpunkt entsprechend den augenblicklichen Arbeitsbedingungen des Motors verändert werden* "

Während verschiedene Vorrichtungen zur Durchführung des Obigen ..' vorgesehen werden können, wird dieses erfindungsgemäße Merkmal durch die in Fig. 8 schemätisoh gezeigte Ausgleichvorrichtung 131 ausreichend veranschaulicht. Diese Ausgleichvorrichtung ermittelt die Ausgangsleistung bei dem im Augenblick konstanten Verhältnis Drehzahl/Drehmoment des Turbinenmotors, wobei ein herkömmlicher Turbinenmotor zwecks Veranschauiiehung bei 132 gezeigt ist, so daß das zur Erzeugung eines Schlupfes: in der Verbindung zwischen Maschine und Belastung erforderliche Dreh- moment verändert wird. Die Kupplungen 22 bzw. 32 für den Vorwärts- und/oder Eückwärtsgang können auf gesteuerte Weise schlüpfen, wenn sie eingerückt werden, indem der in den leitungen bzw. 121 vorhandene Druckmitteldruck waMweise vermindert wird. Das Drehmomenttragvermögen des Getriebes wird jedoch vorzugsweise durch die Einstellung des oben beschriebenen Drehmomentbegrenzers

2 eingestellt. > , _; ,:

Der Turbinenmotor 132 weist einen GaBerzeugerabschnitt 133 mit einem Iiuftkompressorrad 134 auf, das über eine Welle. 136

~"9*2 5/05 6 7 ^

durch

BAD

-137 angetrieben wird* Daf<_ädre)i« ₅r bare Kompressor rad. 134 führt, luft in die Verbrennungskammern ί 138 ein, in welche der Brennstoff eingespritzt und darin gezündet wird,; wobei die Generatorturbine 137 durch das sich schnell entspannende Abgas gedreht wird. Auch ein freies Turbinenrad oder Antriebsturbinenrad 130 wird durch das sich entspannende Gas gedreht. Die Antriebsturbine 139 ist auf einer Abtriebswelle 141 zum ^treiben, der Antriebswelle 1 des Getriebes auf (nicht gezeigte) herkömmliche Weise angebracht·

Bei dieser besonderen Ausführungsform ist die Vorrichtung 131 derart, angeordnet j daß sie die Drehzahl der freien Turbine 139. und die· Arbelt^geschwindigkeit des Gasgenerators 133 ermitteln kann, so daß—- wie in Fig. 9 gezeigt— das konstante Drthmoment des Turbinenmotors 132 ermittelt werden kann· Die Ge*- schwindigkeit der freien Turbine kann auf verschiedene Weise ermittelt werden, wie ζ.B.durch einen elektrischen GeschwindigkeitsmesseEi einen Zentrifugälluftkompressor oder dgl., die durch die freie Turbine 139 angetrieben sind. Bei der vorliegenden erfindungsgeinäßen Ausführungsform wird jedoch die Geschwindigkeit der freien Turbine durch Stichproben anhand des Druckes einer .herkömmlichen ölpumpei 142 ermittelt, die durch die Abtriebswelle 141 angetrieben ist.

-. . :.^~y.v-.v ■ '■■'-■-'-:. -.·■■_" --^:- ■--■■".■■ - V ..-■-. - -".·;■■ :'■ ■ . ' _f ■ Bei dieser besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung 131 ein im allgemeinen L-förmiges Gehäuse 146 auf, das an

seinem

008825/0567

BAD ORIGINAL

■ -. . , ■ - 27 -:. .": -:.:■■_ ^: ■■:■■ ■ ..

seinem rechten Ende an der Kolbenstange 147 eines Druekmittelkolbens 148 starr befestigt ist, so daß sich die Stellung des Gehäuses 1.4-6:· mit. der Stellung^ des iColhens J 48ändert. Der Kolben 148 ist in'einem vorzugsweise in dem Getriebegehäuse 76 angeoTäiioteii Zylinder 149 axial verschiebbar. Das obere Ende des Zyifitttöers 149 ist mit dem Druckgas aus gang des Kompressors 134 — wie mit den unterbrochenen Linien 151 gezeigt — verbunden, wobei der auf den Kolben 148 ausgeübte·Abwärtsdruck zur Drehzahlder Gasgeneratorwelle 136 bei konstanter Temperatur proportional ist. Der Kolben 148 wird durch eine Feder 152 nach unten getrieben. Die Feder 152 spricht auf die Temperatur des Gases im Abschnitt^ des Zylinders 149 unterhalb des Kolbens 148 an, der mit dem Einlaß zum Kompressor 134■-verbunden"-ist, wie durch die unterbrochenen Linien 151Agezeigt ist. Die Feder 152 arbeitet als Funktion der Einlaßlufttemperatur für den Kompressor 134, so daß die auf den Kolben aufwärts wirkende Kraft in Abhängigkeit vom Temperaturanstieg der Einlaßluft ansteigt. Infolge des Lüfttemperäturaristieges wird der Massenluftfluß in den Motor herabgesetzt, so; daß ein kleineres Drehmoment und eine niedrigere Pferdestärke bei einem gegebenen Lufteinlaßdruck vorhanden sLnd. Somit ist eine Bewegung des Kolbens im Zylinder einer Veränderung der Massenluftströmung durch den Gasgenerator proportional, sei es infolge einer Veränderung der Einlaßlufttemperatur oder einer Veränderung

der Drehzahl der Generatorwelle.

" Der

009925/4567 :

■_ ■'- BAD ORIGINAL

Der linke Abschnitt des Gehäuses 146 weist einen Zylinder 154 auf, der dem Zylinder 149 parallel ist. Ein Kolben 156 ist im Zylinder 154 senkrecht verschiebbar. Eine flexible Einlaßleitung 157 verbindet das obere Ende des Zylinders 156 mit dem Ausgang der Pumpe 142 der freien Turbine, wie durch die unterbrochenen Linien 157A angedeutet ist, so daß der auf das Oberende des Kolbens 156 ausgeübte Druck zur Drehzahl der freien Turbine 139 und somit der Welle 1 proportional ist. Der Hebel 158 ist inmitten seiner Enden bei 159 am Gehäuse 1.4,6 innerhalb dieses Gehäuses schwenkbar angeordnet oder drehbar gelagert. Das linke Ende des Hebels 158 ist bei 161 an der Kolbenstange 162 drehbar gelagert, die starr vom Kolben 156 herunterhängt. Eine regelbare Schraubenfeder 166 druckt die Kolbenstange 162 nach, oben und ist derart angeordnet, daß sich der Druck zum Bewegen des Kolbens 156 nach unten je nach der Strecke ändert, die er zurücklegt, und zwar in einem Verhältnis, daß im wesentlichen der Drehzahl/Drehmomentverhältniskurve für die Turbinenmaschine entspricht. Das rechte Ende 163 des Hebels 158 steuert in diesem Fall durch das Steuergestänge 164 die öffnung eines durch eine ölpumpe 167 gespeisten Drosselventils 168, Die durch dieses Ventil abgegebene Menge*strömt durch herkömmliche Leitungen, die durch die strichpunktierte Linie 172 schematisch dargestellt sind, zur Welle 3 und von dort zur kreisringförmigen Kammer 171 und in den Drehmomentbegrenzer 2. Der Druckmitteldruck in der Kammer 171 bewegt den kreisringförmigen Kolben 173 nach rechts gegen die Feder 2C, so daß beim Anstieg

des . .. 009825/0567

*· ' ^: BAD ORIGINAL

des Druclonitteldrucks infolge der Pumpe 167 das Drehmomentyermögen des Drehmomentbegrehzers 2 herabgesetzt wird. Das Steuergestänge 164- ist derart angeordnet, daß durch die Abwärtsbewegung des rechten Endes 165 des Hebels 158 die Strömung aus dem Ventil 168 herabgesetzt wird und somit das Drehmomentvermögen des Drehmomentbegrenzers 2 erhöht wird».

Kurz zusammengefaßt wird bei der Arbeitsweise der Vorrichtung 131 infolge der Erhöhung der Drehzahl der Welle des Gasgenerators der Druck erhöht, durch welchen der Kolben 148 und das Gehäuse 146 und das rechte Ende 165nach unten bewegt werden. Dadurch wird das Drehmomentvermögen des Drehmomentbegrenzers 2 erhöht und entspricht dem in Fig. 9gezeigten Anstiegdes Drehmoments der freien Turbine mit dem Anstieg der^:\Gasgener^torgeseteincliglceit. \

Andererseits steigt mit dem..Anstieg der Geschwindigkeit der freien Turbine der Ausgangsdruck der Pumpe 14-2, wodurch der Kolben 156 nach unten bewegt wird. Das-Ende 165 wird somit nach unten bewegt und das Drehmomentvermögen des Dr elano.njent.be grenzer s/her abgesetzt,'wohei die regelbare Feder 166 beim Anstieg der Turbinengeschwindigkeit den Drehmomentvermögenabfall allmählich vermindert. Auf diese Weise kann des Drehmomentvermögen des Drehmomentbegrehzers 2 dem Drehmoment der freien Turbine folgen, welches, wie in Fig. 9 gezeigt, parallel mit dem Anstieg der Turbinengeschwindigkeit abnimmt. Infolgedessen steht genügend Schlupf desrDrehmoment--

: _v begrenzers

OO502S/OS67 - ·,' _BÄD original

begrenzers zur Terfugung, damit die Geschwindigkeit der freien

verhältnismäßig
Turbine nach Aufschalten/allmählich auf ihre neue Arbeitsgeschwindigkeit sinkt, während das übertragene Drehmoment das Dr.esh— "_Λ f \ moment für konstante Turbinendrehzahl leicht überschreitet. '-->?.?/&

Auf diese Weise wird durch die Steuervorrichtung 131 das Drehmomentübertragungsvermögen des Drehmomentbegrenzers 2 unter allen Arbeitsbedingungen des Motors bei einem Wert aufrechterhalten, der ausreichend oberhalb des Wertes des Motors liegt, so daß derselbe wie oben beschrieben arbeiten kann, aber unter allen Arbeitsbedingungen des Motors den Veränderungen des Drehmoments des Motors folgen kann, so daß in gegebener Zeit gleichzeitig ein kleiner Unterschied zwischen der Motorleistung und dem maximalen Drehmomentübertragungsvermögen des Drehmomentbegrenzers 2 auf- . rechterhalten kann.

Es leuchtet ein, daß bei anderen Maschinen andere Steuervorrichtungen erforderlich sind. Sie können 3e^do°ⁿ ohne weiteres nach der obigen Beschreibung ausgebildet und bei jeder Maschine, bei welcher die vorliegende Erfindung Anwendung findet, verwendet werden.

Obwohl in der obigen Beschreibung eine bevorzugte erfindüngsgemäße Ausführungsform erläutert wurde, können etliche Abwandlun- ' gen innerhalb des Schutzümfanges der beigefügten Patentansprüche vorgenommen werden.

Patentansprüche 00«#2δ/0δδ7

. SAD

Patente η a ρ r ü ο h e

1./ Getriebe zur Übertragung eines kontinuierlichen Kraftflusses durch schaltbare Zahnräder während eines Schaltvorganges, gekennzeichnet durch einen Drehmomentbegrenzer (2) zur Übertragung eines Drehoments mit einem Wert, der gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert für eine gewählte Geschwindigkeit ist, während er ein Drehmoment oberhalb dieses vorbestimmten Wertes nicht überträgt, eine Anzahl schaltbarer Zahnräder (5, 6, 7, 9, 13, 17, 19, 21, 26, 27, 28, 29) und wählbarer Kupplungen (4, 6a, 12, 16, 22, 32) zum Kuppeln gewählter Zahnräder zum Bilden einer Zahnrädergruppe in Serienverbindung mit dem Drehmomentbegrenzer, so daß eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Antriebsvorrichtung (1) und der Belastung während des Schaltens aufrechterhalten wird und nach dem Schalten der Drehmomentbegrenzer die Verstellung des Drehzahl-Verhältnisses zwischen der Antriebsvorrichtung und der Belastung ermöglicht und zwar ohne ein Drehmoment zu übertragen, das den vorbestimmten Wert überschreitet, während die Kupplung verhindert, daß die Antriebsvorrichtung von der Belastung während des Schaltvorganges getrennt wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die Zahn-

.räder kontinuierlich miteinander kämmen und die Kupplungen synchronisiert sind, um einen offenen Kraftfluß durch das Getriebe

003825/0567

BAD ORlGiNAL

Claims (16)

1. ■;■:'■ - 52 - ■'..■" .
2. zu verhindern, während eine Überlappung aufeinanderfolgender Kraftflußwege durch das Getriebe hindurch auf ein Minimum herabgesetzt wirdc . '
3. 3,, Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet^ daß durch die Kupplung eine minimale Drehmomentübertragung bis zur maximalen Drehmomentübertragung allmählich aufgenommen wird.
4. 4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentbegrenzer derart angeordnet ist, daß der Wert das normale auf die Belastung zu übertragende Drehmoment überschreitet, aber kleiner ist als das Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung, - ■
5. 5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentbegrenzer am Antriebsende des Getriebes angeordnet ist.
6. 6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplungen derart im Getriebe angeordnet sind, daß beim Einrücken der gewählten Kupplung die mit den Freilaufkupplungen verbundenen Zahnräder ausgerückt werden, deren Drehmoment durch die Betätigung einer gewählten Kupplung umgesteuert wird«,-

   "'·"■' (Jetriebe

   SADORiGiWAL
7. 7. Getriebe nach eimern der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet^ daß die Drehmomentbegrenz-ungsvorrichtung (2) durch eine Antriebswelle angetrieben ist-, wobei eine erste Welle 0) durch das Abtriebsglied der Drehinoinentbegrenzungsvorrichtung^ angetrieben ist, wobei darauf die Antriebs sei te einer gewählten Kupplung (4) angeordnet ist und die Kupplung, z.B. eine Reibungskupplung, das Drehmoment unter der Kontrolle eines Betätigers von Null bis zum maximalen übertragbaren Wert allmählich übertragen kann, wobei ein erstes Zahnrad'.(5) durch die gewählte Kupplung und ein zweites Zahnred (19) durch die erste Welle konstant angetrieben werden kann, während ein drittes Zahnrad (7) mit dem ersten Zahnrad konstant kämmt und ein viertes Zahnrad (13) koaxial mit dem dritten Zahnrad angeordnet ist und mit dem zweiten Zahnrad konstant kämmt, wobei das zweite Zahnrad weniger Zähne als das erste Zahnrad aufweist und sich eine zweite Welle (11) konstant mit dem dritten Zahnrad dreht und eine Freilaufkupplung (12) zwischen der ersten Welle und dem vierten¹Zahnrad angeordnet ist, wobei die Richtung der Freilaufbewegung derart ist, daß das vierte Zahnrad die zweite Welle antreiben kann, jedoch die zweite Welle das vierte Zahnrad nicht antreiben kann, während Mittel (23) die zweite Welle mit einer Belastung oder einer anzutreibenden Vorrichtung verbcuideri und — wenn die wählbare Kupplung ausgerückt ist — der Kraftfluß von der Antriebswelle durch den Drehmomentbegrenzer zur ernten Welle durch die zweite Welle zum vierten Zahnrad und von dort durch die Freilaufkupplung zur zweiten Welle und von dort zur Belastung verläuft, aber wenn die wahlbare Kupplung

   eingerückt :

   BAD

   eingerückt ist, der Kraftfluß von der Antriebswelle durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zur ersten Welle durch das erste Zahnrad zum dritten Zahnrad und von dort zur zweiten Welle zur Belastung verläuft, wobei das vierte Zahnrad durch die Betätigung der Freilaufkupplung ausgerückt wird, so daß auch das zum Verändern der Motordrehzahl erforderliche Drehmoment in Anpassung an . ein Aufschalten einen Schlupf innerhalb der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung hervorruft, ohne die Übertragung des Drehmoments dadurch zu unterbrechen.
8. 8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünftes Zahnrad (17) durch die zweite Welle (11) über eine zweite wählbare Kupplung (16) angetrieben werden kann, daß ein sechstes Zahnrad (6) konstant mit dem ersten Zahnrad (5) kämmt, daß eine dritte Welle (8) und eine Freilaufkupplung (6A) zwischen dem sechsten Zahnrad und der dritten Welle angeordnet ist, daß die Richtung des Freilaufes derart ist, daß das sechste Zahnrad die dritte Welle antreiben kann, aber die dritte Welle das sechste Zahnrad nicht antreiben kann, daß ein Abtriebsglied konstant durch das fünfte Zahnrad (17) und von der dritten Welle (8) angetrieben ist, wobei die Anzahl der Zähne des sechsten Zahnrades (6) größer als die Anzahl der Zähne des vierten Zahnrades (13) ist, so daß ein drittes Gesehwindigkeitsverhältnis geschaffen wird, daß das Antriebsverhältnis zwischen dem fünften Zahnrad (17) und der dritten Welle (8) derart ist, daß die dritte Welle (8.) schneller angetrieben wird, wenn das Abtriebsglied vom fünften Zahnrad (17)

   angetrieben

   --■-_-_■ - . _r *>* !««■■ lliWftl η«|ΙΙΜ.4ΗθΙ ΜΙΝΙ IfI ■

   0G9S2S/0567

   BAD

   angetrieben ist, während das sechste Zahnrad (6) durch das erste Zahnrad angetrieben ist, als wenn das Abtriebsglied vom sechsten pjid (6) und von der dritten Welle (8) angetrieben wäre , wodurch das Einrücken der ersten Kupplung (4) und das Ausrücken der zwei-' ten wählbaren Kupplung (16) einen Antrieb durch das sechste Zahnrad (6a) und die dritte Welle (8) zum angetriebenen Glied herbeiführt, wobei das Ausrücken der ersten Kupplung (4) und das Einrücken der zweiten wählbaren Kupplung (16) das Antreiben durch das zweite (19) und vierte (13) Zahnrad und die zweite Welle (11) durch das fünfte Zahnrad (.17) zur angetriebenen Vorrichtung herbeiführt, während das Einrücken .der beiden wählbaren Kupplungen (4-, 16) den Antrieb durch das erste (5) und das dritte (7) Zahnrad, die zweite Welle (11) und das fünfte Zahnrad (17) zur Belastung oder angetriebenen Vorrichtung herbeiführt, während der Antrieb der Belastung durch das fünfte Zahnrad (17) durch die Freilaufkupplung (6A) zwischen dem sechsten Zahnrad (6) und der dritten Welle (8) e.rmöglicht wird.
9. 9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzefehnet, da3 das Abtriebsglied ein siebtes Zahnrad (9) aufweist, das sich konstant mit der dritten Welle' (8) dreht, wobei das Abtriebs glied ein achtes Zahnrad (21) aufweist, das durch das fünfte (17) und das siebte (9) Zahnrad angetrieben wird und das siebte Zahnrad mehr Zähne als das fünf te Zahnrad aufweist, -.-!-
10. 10. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünftes

    - Zahnrad

    BAD ORIGINAL

    Zahnrad (17) durch die zweite Welle (11) über eine zweite wählbare Kupplung (16) angetrieben wird, daß ein sechstes Zahnrad (16) dauernd mit dem ersten Zahnrad (5) kämmt und eine dritte Welle (8) und eine Freilaufkupplung (6A) zwischen dem sechsten Zahnrad und der dritten Welle angeordnet ist, daß die Richtung des Freilaufes derart ist, daß das sechste Zahnrad die dritte Welle antreibt, aber die dritte Welle das sechste Zahnrad nicht antreibt, daß ein Abtriebsglied dauernd durch das fünfte Zahnrad (17) und die dritte Welle (8) angetrieben ist, so daß beim Einrücken der ersten wähl- w baren Kupplung (A-) und beim Ausrücken der zweiten wählbaren Kupplung (16) ein Antrieb durch das sechste Zahnrad (6A)und die dritte Welle (8) zum angetriebenen Glied erfolgt, wobei durch das Ausrücken der ersten Kupplung (4) und das Einrücken der zweiten wählbaren Kupplung (16) der Antrieb durch das zweite (19) und durch das vierte (13) Zahnrad und die zweite Welle (11) durch das fünfte Zahnrad (17) zur angetriebenen Vorrichtung oder zur Belastung erfolgt, während durch das Einrücken der beiden wählbaren Kupplungen (4-, 16) der Antrieb durch das erste (5) und das dritte (7) Zahnrad, die zweite Welle (11) und das fünfte Zahnrad (17) zur Belastung oder zur angetriebenen Vorrichtung erfolgt, wobei der Antrieb der. Belastung durch das fünfte Zahnrad (17) durch" die Freilaufkupplung (6a) zwischen dem sechsten Zahnrad (6) und der dritten Welle (8) ermöglicht wird und sich ein siebtes Zahnrad (9) konstant mit der dritten Welle (8) dreht und daß ein achtes Zahnrad (21) durch das fünfte (17) und das siebte (9) Zahnrad angetriebeil ist und das siebte Zahnrad weniger Zähne als das fünft« Zahnrad

    aufweist 0G9825/0567

    1825049

    aufweist, wobei eine Richtungsumkehreinrichtung (24) zwischen dem achten Zahnrad (21) und der Abtriebswelle (34) angeordnet ist,
11. 11, Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Verändern des Brehmomentübertragungsvermögens zumindest eines der Drehmomentbegrenzungsvorriehtungen.und der wählbaren Kupplungen als itanktion der Veränderungendes .Drehmomentausganges der Antriebsvorrichtung zur Begrenzung innerhalb eines niedrigen maximalen Wertes ungeachtet der G-eschwindigkeit und Belastungsbedingungen des Motors und des I3?ägheitsstößes, der auf die Antriebsvorrichtung als Ergebnis des Schaltens des Getriebes erteilt wird* ; ' . _v
12. 12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Anspruch^, dadureh gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung eine freie Turbine einer Gasturbinenmaschine mit einem Gasgeneratorteil ist und Mittel vorgesehen sind, die zum Verändern des vorbestimmten IJrehmomentwertes betätigbar sind, das durch die prehmömentbegrenzungsvorrichtung übertragbar ist, wobei eine erste Einrichtung die Betätigungseinrichtung steuert und auf die Ausgangsleistung des Gasgenerators zur Erhöhung des Drehmomentvermögens des Drehmoraentbegrenzers entsprechend dem Anstieg des Drehmomentes der freien Turbine infolge des Anstieges der Geschwindigkeit des Gasgenerators ansprechbar ist, während eine zweite Einrichtung zum Steuern der Betätigungseinrichtung in Zusammenarbeit mit der ersten Einrichtung vorgesehen ist, die von der Drehzahl der

    ' ■■■- ■ "' ί ■'■ "■-■""":■ .■■"'' ■■" freien

    _8AD;_0R!S,_NAt

    freien, Turbine abhängig ist und zum Vermindern des Drehmomentvermögens des Drehmomentbegrenzers entsprechend dem abnehmenden Drehmoment der freien Turbine dient, wenn ihre Geschwindigkeit abnimmt.
13. 13. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Verändern des Drehmomentübertragungsvermögens der Drehmomentbegrenzungsvorriehtung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsvorrichtung und in Abhängigkeit von der auf sie ausgeübten Belastung, so daß ein kontinuierlicher Unterschied oder Differential zwischen dem vom Motor entwickelten Drehmoment und dem Drehmomentübertragungsvermögen des Drehmomentbegrenzers unter allen Drehzahl- und Belastungsbedingungen des Motors aufrechterhalten werden kann.
14. 14» Getriebe mit einer Steuervorrichtung (131) zur Regelung der Größe des durch eine Schlupf- oder Rutschkupplung (2) übertragbaren Drehmomentes und zwar in Proportion zur Motordrehzahl und der auf den Motor ausgeübten Drehmomentsbelastung, gekennzeichnet durch Mittel (148), die von der Drehzahl eines Elementes abhängig sind, dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Motors

    dienen, steht und zum Erzeugen eines ersten Signals/ Mittel (142, 156), die auf die aaf den Motor ausgeübte Drehmomentsbelastung' zum Erzeugen eines zweiten Signals ansprechen, Mittel (158) zum Integrieren des ersten und zweiten Signals zur Erzeugung eines dritten Signals, Mittel (168) zum Anlegen des dritten Signals an die 'Kupplung zur Steuerung der Größe des dabei übertragbaren Drehmoments, '

    009825/0567 Getriebe

    'S j , BADORlGiSSiAL

    1625Q49
15. 15· Getriebe mit einer Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet; daß das erste Signal die Größe oder den Wert der Verschiebung einer ersten nachgiebigen oder elastischen Vorrichtung darstellt und das zweite Signal die Größe der Verschiebung einer zweiten nachgiebigen oder elastischen Vorrichtung darstellt, wobei die Integrationseinrichtung einen Hebel (158) darstellt, der an einem Punkt in einem vorbestimmten Verhältnis zur zweiten nachgiebigen Vorrichtung schwenkbar angeordnet ist und an einem zweiten Punkt mf derselboi mit der Vorrichtung für das erste Signal verbunden ist, während ein dritter Punkt des Hebels seinen Abtriebspunkt darstellt und Mittel mit; dem dritten Punkt antriebsmäßig verbunden sind und ein Abtriebsende .darstellen,,, wobei Mittel, die auf ihre Bewegung ansprechen, zur Steuerung des Drehmomentübertragungsvermögens der Kupplung vorgesehen sind.
16. 16. Getriebe mit Steuereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein im allgemeinen P-förmiges hohles Gehäuse (146) einen ersten und einen zweiten Zylinder (149, 154) aufweist, die in Abstand voneinander angeordnet sind und auf einer hohlen Basis senkrecht aageordnet. sind, daß ein hin- und hergehender KoI-ben (148, 156) in jedem dieser Zylinder und ein Hebel (158) in der hohlen Basis angeordnet ist, wobei ein Zwischenpunkt am Hebel mit dem ersten Kolben und ein Endö -des Hebels mit dem zweiten Kolben verbünden ist und der Bewegung jedes der Kolben in einer Richtung durch elastische Mittel widerstanden wird, daß ein Druckmittel (151) auf den Gasdruck anspricht, der innerhalb der Maschine

    entwickelt

    009025/056 7

    ■■-■■'■- % *>■ ^ßA0 ORIGINAL

    entwickelt ist, nämlich zum antriebsmäßigen Anlegen eines Drukkes in den ersten Zylinder in einem festen Verhältnis zum Grasdruck, daß Mittel (143) auf die Drehzahl des Motors zum Anlegen eines Druckes in den zweiten Zylinder ansprechen, der in einem feststehenden Verhältnis zur Drehzahl steht, daß ein Druckerzeuger (167) vorgesehen ist, der eine veränderliche Abgabeleistung hat und Mittel, die das andere Ende des Hebels mit einer Einrichtung (168) zur Steuerung der veränderlichen Abgabeieistung verbinden, und daß Leitungen (172) die Abgabeleistung zu den druckabhängigen Steuermitteln (171) der Kupplung weiterleiten. :

    8 0 I fi/ 0 S 6 7 BAD