DE1750826B2

DE1750826B2 - Hydrodynamisch mechanisches getriebe

Info

Publication number: DE1750826B2
Application number: DE19681750826
Authority: DE
Inventors: Helmut 7141 Beilstein Dröschel
Original assignee: Getrag GmbH, 7140 Ludwigsburg
Priority date: 1968-06-08
Filing date: 1968-06-08
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE1750826A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodyna- Es sind auch hydrodynamisch-mechanische Gemisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraft- triebe bekannt, bei denen der Wandler mit einer Abfahrzeuge, dessen hydrodynamischer Wandler von flußöffnung für das Übertragungsmittel versehen ist, einem Antriebsmotor über eine im ausgerückten Zu- die als- Blende wirkt und durch die ständig ein Teil stand mit Restreibung behaftete Reibungskupplung 5 des Übertragungsmittels abfließt. Durch ständiges angetrieben ist, mit einem dem Wandler nachgeschal- Einspeisen von Übertragungsmittel wird im Normalteten Wechselgetriebe. betriebszustand dafür gesorgt, daß der Wandler stets

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- völlig gefüllt ist. Beim Umschalten von einem Gang steht darin, den bei solchen Getrieben beim Einlegen zu einem anderen Gang jedoch wird diese Speisung eines mechanischen Ganges bei Leerlauf und still- io unterbrochen und es wird somit erreicht, daß während stehender Getriebeausgangswelle auftretenden unan- des Umschaltvorganges der Wandler nur teilweise gegenehmen Schaltstoß zu beseitigen und gleichzeitig füllt ist. Diese Teilentleerung dient dazu, um Schaltzu verhindern, daß nach dem Einlegen des Ganges stoße beim Umschalten von einem Gang auf den aneine gewisse Zeit abgewartet werden muß, bis das deren Gang des nachgeschalteten mechanischen Getriebe betriebsbereit ist und an der Getriebeaus- 15 Wechselgetriebes zu vermindern. Diese Anordnung gangswelle die volle Leistung abgenommen werden erfordert jedoch, um den Benutzer nicht mit der Bekann, tätigung einer Reihe zusätzlicher Betätigungsorgane

Eine solche Wartezeit tritt bei im Kraftfahrzeug- zu belasten, eine relativ aufwendige Steuerung

bau bekannten hydrodynamischen Drehmoment- (USA.-Patent 2 965 202).

wandlern auf, aus denen bei Stillstand der Laufräder 20 Es- ist schließlich auch ein Getriebe bekannt (USA.-

zumindest ein Teil des Ubertragungsmittels ausläuft. Patentschrift 3 202 018), dessen Eingangswelle von

Diese Wandler, deren Füll- und Entlüftungsöffnungen einem mit konstanter Drehzahl umlaufenden Elektro-

zentral herausgeführt sind, lassen sich, sobald der motor getrieben wird und über eine hydraulisch

Flüssigkeitsspiegel des Übertragungsmittels die Ein- schaltbare Lamellenkupplung einen hydrodynami-

füllöffnung erreicht hat, nicht weiter füllen, da ent- 25 sehen Drehmomentwandler treibt. Die Lamellenkupp-

weder die eingeschlossene Luft bei verschlossener lung ist dabei ständig von Öl durchflossen, das zur

Entlüftungsöffnung komprimiert würde oder das- Kühlung dient, da die gesamte Schlupfleistung der

Übertragungsmittel durch die Entlüftungsöffnung Kupplung in Wärme umgewandelt wird und

herauslaufen würde. Ausreichend füllen lassen sich diese Wärme abgeführt werden muß. Es ist

derartige Wandler erst dann, wenn bei steigender 30 daher auch ein besonderer Wärmetauscher erforder-

Drehzahl das Übertragungsmittel nach außen ge- lieh, der die Wärme abführt und das Öl rückkühlt,

schleudert wird und damit die zentrale Entlüftungs- Zwischen die Kupplung und den hydrodynamischen

Öffnung frei bleibt. Drehmomentwandler ist eine Bremse geschaltet, die

Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungs-ge- das Kriechen des Antriebes verhindern soll, das durch maß dadurch gelöst, daß der hydrodynamische Wand- 35 das übertragene Restmoment bedingt ist. Diese Anler derart ausgebildet ist, daß bei stillstehenden lage ist wegen der erforderlichen Kühlung sehr aufSchaufelrädern zumindest ein Teil seines Übertra- wendig und eignet sich deshalb kaum für kleinere gungsmittels ausläuft und daß die Motorleerlauf dreh- Kraftfahrzeuge. Die von der Kupplung aufgenomzahl und gegebenenfalls vor dem hydrodynamischen mene Leistung, die bei großer Drehzahldifferenz zwi-Wandler angeordnete Drehzahlübersetzungen sowie 40 sehen Antriebsmotor und Abtriebsseite der Kupplung das- bei ausgerückter Kupplung übertragene Restmo- bei gleichzeitig großem übertragenen Drehmoment ment so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch sehr hohe Werte annehmen kann, beispielsweise beim das Restmoment verursachte Drehzahl des Pumpen- Anfahrvorgang oder bei Kolonnenfahrt am Berg, errades bei ausgerückter Kupplung und Motorleerlauf fordert erheblichen Aufwand zur Abfuhr der dabei in einem Bereich liegt, der zum Bilden eines Flüssig- 45 erzeugten Wärme.

keitsringes im Wandler ausreicht, jedoch das Turbi- Es ist schließlich von in diesel-hydraulischen Loko-

nenrad und gegebenenfalls mit ihm kraftschlüs-sig ver- motiven verwandten Föttinger-Wandlern bekannt

bundene Getriebeteile nicht auf so hohe Drehzahlen (Voith, Zeitschrift »Forschung und Konstruktion«,

beschleunigt, bei denen im Turbinenrad und in den 1959, Heft 6, Seite 4.1 bis 4.7), daß es bei einem teil-

mit ihm drehenden Getriebeteilen eine zur Erzeugung 50 gefüllten Wandler möglich ist, diesen Wandler in

eines unangenehm bemerkbaren Schaltstoßes beim wesentlich verkürzter Zeit zu füllen und somit in

Einlegen eines Ganges ausreichende Rotationsenergie einsatzbereiten Zustand zu bringen. Das Fahren mit

gespeichert ist. Teilfüllung ist bei Lokomotiven deshalb wesentlich,

Bei einem Antriebssystem einer Erdbewegungs- weil bei gefülltem Wandler auch bei Motorleerlauf

maschine (USA.-Patentschrift 3 326 066), bei dem 55 ein zu großes Restdrehmoment abgegeben wird. Die-

von einem Antriebsmotor über eine hydraulisch be- ses Restdrehmoment kann durch Teilfüllung des

tätigte Reibungskupplung ein hydrodynamischer Wandlers vermindert werden, wozu man noch zu-

Drehmomentwandler angetrieben wird, mit dessen s-ätzlich den Vorteil einer schnelleren Füllung des

Turbinenrad ein nachgeschaltetes Getriebe verbunden Wandlers erhält, wenn z\i Vollastbetrieb übergegangen

ist, das ständig miteinander in Eingriff befindliche 60 wird. Bei Kraftfahrzeugen jedoch ist der Wandler

Zahnräder eines Vorgeleges umfaßt, die mittels üblicherweise beim Anfahren bereits gefüllt, weil in

hydraulisch betätigter Lamellenkupplungen schaltbar diesem Betriebszustand das maximale Drehmoment

sind, ist die Schaltsteuerung derart ausgebildet, daß verlangt ist. Ein Fahrbetrieb mit teilgefülltem Wandler

bei jedem Gangwechsel die dem hydrodynamischen kommt für Kraftfahrzeuge praktisch nicht in Betracht.

Drehmomentwandler vorgeschaltete Reibungskupp- 65 Durch das erfindungsgemäß aufgebaute Getriebe

lung gelöst wird, um ohne zugeführte Leistung das wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der unver-

Getriebe schalten zu können. Dadurch werden Stoß- meidliche Schaltstoß beim Einlegen eines mechani-

beanspruchungen vermieden. sehen Ganges bei Leerlauf und stillstehender Getrie-

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beausgangswelle minimal wird und daß außerdem Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Einlegen des Ganges praktisch ohne jedes sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in weitere Zuwarten das Getriebe voll einsatzfähig ist der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung

und an der Getriebeausgangswelle die volle Leistung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieabgenommen werden kann. Es treten also beim er- 5 ben und erläutert ist. Die Zeichnung zeigt eine schefindungsgemäßen Getriebe keine für den Fahrer eines matische Darstellung einer erfindungs-gemäßen An-

damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges bemerkbaren Ordnung.

Füllzeiten auf, so daß das Fahrzeug praktisch sofort Ein Motor 1 treibt über eine Welle 2 und gegebenach Einlegen des Ganges losfahren kann. Durch die nenfalls über ein Vorschaltgetriebe 3 das Pumpenrad erfindungsgemäße Ausbildung und Einstellung der io eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 an. Kupplung ist es möglich, diese vorteilhaften Eigen- Zwischen dem hydrodynamischen Wandler 4 und der schäften des Getriebes- praktisch ohne zusätzlichen Antriebswelle 5 eines als schaltbares Vorgelege oder baulichen Aufwand zu erzielen, so daß sich für ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildeten Getriebes 6 derartiges Getriebe die Herstellungskosten verringern. ist bei den bekannten Getrieben im Getriebe 6 oder Das erfindungsgemäße Getriebe vermeidet bei Kraft- 15 im Verlauf einer Welle 10 eine schaltbare Kupplung fahrzeugen, daß beim Einlegen des ersten Ganges ein eingeschaltet, die bei dem erfindungsgemäßen Geunangenehmer kräftiger Stoß auftritt, der das Fahr- triebe wegfallen kann, das eine schaltbare Kupplung 7 zeug in Bewegung setzen kann, was insbesondere beim zwischen Antriebsmotor 1 und Wandler 4 aufweist. Rangieren in Parklücken für den Fahrer sehr unan- Die Kupplung 7 überträgt auch in gelöstem Zustand genehm ist. 20 ein Restmoment. Der Antrieb 5 des Getriebes 6 treibt

Das Füllen des Wandlers kann bei Leerlauf des mittelbar oder unmittelbar eine Welle 8 an, die die

Motors entweder selbsttätig erfolgen oder mit Hilfe Leistung auf Räder 9 überträgt. Ist das dem Wandler

einer Pumpe vorgenommen sein, die das Übertra- nachgeschaltete Getriebe 6 als- Umlaufrädergetriebe

gungsmittel in den Wandler drückt, sobald die in ausgebildet, so wird der Kraftfluß dabei im Planeten-

ihm enthaltene Restmenge an Übertragungsmittel an 25 getriebe dadurch unterbrochen, daß eine Bremse ge-

den Wandlerumfang geschleudert wird und daher die löst wird, die, je nach Konstuktion des Planetensatzes,

in ihm enthaltene Luft durch die zentrale Entlüftungs- das Sonnenrad, den Steg oder den Außenkranz in

öffnung entweichen kann. eingerücktem Zustand festbremst. Das zwischen An-

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsge- triebsmotor und Wandler geschaltete Vorgelege 3

mäßen Getriebes ist vorgesehen, daß die Flüssigkeits- 30 dient der Drehzahlanpassung des Wandlers an den

zufuhr zum Wandler unterbrechbar ist. Bei Wandlern, Motor, wodurch ein kleinerer Wandler verwendet

bei denen das übertragbare Drehmoment durch An- werden kann oder wodurch ein günstigerer Wandler-

derung der Menge des im Wandler eingefüllten Über- wirkungsgrad erzielt wird.

tragungsmittels gesteuert wird, kann durch die Unter- Befindet sich bei den bekannten Getrieben der brechung der Ubertragungsmittelzufuhr zugelassen 35 Fahrwählhebel in der Neutralstellung, dann ist der werden, daß die dem Wandler vorgeschaltete Kupp- Kraftfluß vom Wandler über das Getriebe 6 zu den lung ein verhältnismäßig hohes Restmoment aufweist Antriebsrädern 9 durch eine Kupplung oder eine ge- und das Pumpenrad somit in der Neutralstellung löste Bremse im Umlaufrädergetriebe unterbrochen, schon mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl um- Das mit Motorleerlaufdrehzahl umlaufende Pumpenläuft, so daß beim Schließen der Kupplung und Ein- 4° rad des hydrodynamischen Wandlers nimmt das rücken des Ganges das Pumpenrad nur um eine ver- Turbinenrad mit und bringt es auf eine bestimmte hältnismäßig geringe Drehzahldifferenz auf eine der Leerlaufdrehzahl. Wird der Fahrbereichwähler in eine Motordrehzahl entsprechende Drehzahl beschleunigt Fahrstellung geschoben, dann wird die Kupplung zwiwerden muß. Das kann insbesondere vorteilhaft sein, sehen Wandler 4 und Abtrieb 5 oder eine Bremse im wenn als Antriebsmotor ein Dieselmotor dient, dessen 45 Planetengetriebe 6 eingerückt und eine Verbindung Leerlaufdrehzahl einen größeren Prozentsatz der zwischen den Antriebsrädern 9 und dem Turbinenrad Maximaldrehzahl beträgt, als das bei Otto-Motoren des hydrodynamischen Wandlers 4 hergestellt. Dabei der Fall ist. wird das Turbinenrad bis zum Stillstand verzögert,

Die Kupplung zwischen Antriebsmotor und hydro- da ja das Fahrzeug steht und sich die Antriebsräder 9 dynamischem Wandler kann verschieden ausgebildet 50 nicht drehen. Die im Turbinenrad und den eventuell sein. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß sie bei mitdrehenden Teilen gespeicherte Rotationsenergie Motorleerlauf das gewünschte Restdrehmoment über- äußert sich als Stoß auf das Fahrzeug,
trägt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des die Kupplung zwischen Antriebsmotor und hydrody- Getriebes ist die Kupplung 7 zwischen Antriebsmotor namischem Wandler als Lamellenkupplung ausgebü- 55 und Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 det. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen. Das Turbinenrad des Wandlers kann daist die Kupplung als Flüssigkeitskupplung oder als bei über die Wellen 10, S und 8 und über das Um-Fliehkraftkupplung ausgebildet. Während bei einer laufrädergetriebe 6 mit den Antriebsrädern 9 verbun-Lamellenkupplung und insbesondere bei einer Flüs- den sein, es- kann jedoch auch eine Unterbrechung sigkeitskupplung stets ein Restmoment auch bei nie- 60 des Kraftflusses in diesem Verlauf vorgesehen sein, deren Drehzahlen übertragen wird, bei der Lamellen- Ist das Turbinenrad ohne Kraftflußunterbrechung mit kupplung beispielsweise durch das Kleben der Lamel- den Antriebsrädern verbunden, dann steht es auch len aneinander und bei der Flüssigkeitskupplung da- bei laufendem Motor, aber stehendem Fahrzeug still, durch, daß sie nicht oder nur teilweise entleert wird, Beim Verschieben des Fahrbereichwählers in eine ist bei einer Fliehkraftkupplung durch entsprechende 65 Fahrstellung wird die Kupplung 7 eingerückt und das Wahl der Schaltdrehzahl oder durch Federvorspan- Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 auf nung dafür zu sorgen, daß das gewünschte Restdreh- die der Motorleerlaufdrehzahl entsprechende Drehmoment übertragen wird. zahl beschleunigt.

Ist der Kraftfluß zwischen dem Turbinenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 und den Antriebsrädern 9 unterbrochen, dann kann das Turbinenrad noch etwas mitdrehen, wird jedoch durch die Reibung der angeschlossenen Wellen und mitdrehenden Räder abgebremst. Da das Pumpenrad bei den Kraftfluß völlig unterbrechender Kupplung 7 stillsteht oder bei einer ein Restmoment übertragender gelöster Kupplung 7 mit einer Drehzahl umläuft, die noch weit unter der der Motorleerlaufdrehzahl entsprechenden Drehzahl liegt, läuft das Turbinenrad in diesem Fall nur mit einer sehr geringen Drehzahl um, die erheblich unter der Drehzahl liegt, die das Turbinenrad erreichen würde, wenn das Pumpenrad mit der der Motorleerlaufdrehzahl entsprechenden Drehzahl angetrieben wäre. Da sich die im Turbinenrad gespeicherte Rotationsenergie mit dem Quadrat der Drehzahl ändert und die Turbinenraddrehzahl weit unter die Hälfte, beispielsweise auf ein Fünftel der Drehzahl abfällt, die es bei Leerlaufdrehzahl des Pumpenrades ao annimmt, wird die in ihm gespeicherte Energie auf V₂₅ reduziert, so daß der allenfalls beim Herstellen des Kraftflusses zwischen Turbinenrad und Antriebsräder 9 noch auftretende Stoß so gering ist, daß er unschädlich und kaum noch wahrnehmbar ist.

Für die Unteransprüche wird nur Schutz im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrodynamischer Wandler von einem Antriebsmotor über eine im ausgerückten Zustand mit Restreibung behafteter Reibungskupplung angetrieben ist, mit einem dem Wandler nachgeschalteten Wechselgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Wandler (4) derart ausgebildet ist, daß bei stillstehenden Schaufelrädern zumindest ein Teil seines Übertragungsmittels ausläuft, und daß die Motorleerlaufdrehzahl und gegebenenfalls vor dem hydrodynamischen Wandler (4) angeordnete Drehzahlübersetzungen (3) sowie dasbei ausgerückter Kupplung (7) übertragene Restmoment so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch das Restmoment verursachte Drehzahl des Pumpenrades bei ausgerückter Kupplung (7) und Motorleerlauf in einem Bereich liegt, der zum Bilden eines Flüssigkeitsringes im Wandler ausreicht, jedoch das Turbinenrad und gegebenenfalls mit ihm kraftschlüssig verbundene Getriebeteile nicht auf so hohe Drehzahlen beschleunigt, bei denen im Turbinenrad und in dem mit ihm drehenden Getriebeteilen eine zur Erzeugung eines unangenehm bemerkbaren Schaltstoßes beim Einlegen eines Ganges ausreichende Rotationsenergie gespeichert ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr zum Wandler (4) unterbrechbar ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen hydrodynamischem Wandler (4) und Antriebsmotor (1) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen Antriebsmotor (1) und hydrodynamischem Wandler (4) als Flüssigkeitskupplung ausgebildet ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen Antriebsmotor (1) und hydrodynamischem Wandler (4) als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen