DE1750826C - Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrodynamischer Wandler von einem Antriebsmotor über eine im ausgerückten Zustand mit Restreibung behaftete Reibungskupplung angetrieben ist, mit einem dem Wandler nachgeschalteten Wechselgetriebe.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den bei solchen Getrieben beim Einlegen eines mechanischen Ganges· bei Leerlauf und still- ic stehender Getriebeausgangswelle auftretenden unangenehmen Schaltstoß zu beseitigen und gleichzeitig zu verhindern, daß nach dem Einlegen des Ganges eine gewisse Zeit abgewartet werden muß, bis das Getriebe betriebsbereit hit und an der Getriebeausgangswelle die volle Leistung abgenommen werden kann.

Eine solche Wartezeit tritt bei im Kraftfahrzeugbau bekannten hydrodynamischen Drehmomentwandlern auf, aus denen bei Stillstand der Laufräder a° zumindest ein Teil des Übertragungsmittels ausläuft. Diese Wandler, deren Füll- und Entlüftungsöffnungen zentral herausgeführt sind, lassen sich, sobald der Flüssigkeitsspiegel des Übertragungsmittels die Einfüllöffnung erreicht hat, nicht weiter füllen, da entweder die eingeschlossene Luft bei verschlossener Entlüftungsöffnung komprimier' würde oder das Übertragungsmittel durch die Entlüftungsöffnung herauslaufen würde. Ausreichend füllen lassen sich derartige Wandler erst dann, wenn bei steigender Drehzahl das Übertragungsmittel nach außen geschleudert wird und damit die zentrale Entlüftungsöffnung frei bleibt.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der hydrodynamische Wandler derart ausgebildet ist, daß bei stillstehenden Schaufelrädern zumindest ein Teil seines Ubertragungsmittels ausläuft und daß die Motorleerlaufdrehzahl und gegebenenfalls vor dem hydrodynamischen Wandler angeordnete Drehzahlübersetzungen sowie das bei ausgerückter Kupplung übertragene Restmoment so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch das Restmoment verursachte Drehzahl des Pumpenrades bei ausgerückter Kupplung und Motorlecrlauf 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 den mit ihm drehenden Getriebeteilen eine zur Erzeugung eines unangenehm bemerkbaren Schnltstoßcs beim Hinlegen eines Ganges ausreichende Rotationsencrgic gespeichert ist.

Bei einem Antriebssystem einer Erdbewegung*- maschine (USA.-Patentschrift 3 326 066), bei dem von einem Antriebsmotor über eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung ein hydrodynamischer Drehmomentwandler angetrieben wird, mit dessen Turbinenrad ein nachgeschüttetes Getriebe verbunden ist, das ständig miteinander in Eingriff befindliche Zahnräder eines Vorgeleges umfaßt, die mittels hydraulisch betätigter Lamellenkupplungen schaltbar sind, ist die Schaltstcucrung derart ausgebildet, dall bei jedem Gangwechsel die dem hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschaltete Re;bungskupplu«{: gelöst wird, um ohne zugeführte Leistung das Getriebe schalten zu können. Dadurch werden Stoßbeunspruchungen vermieden.

Es sind auch hydrodynamisch-mecbanischf Getriebe bekannt, bei denen der Wandler mit einer Abflußöffnung für das Übertragungsmittel versehen ist, die als Elende wirkt und durch die ständig ein Teil des Übertragungsmittels abfließt. Durch ständiges Einspeisen von Übertragungsmittel wird im Normalbetriebszustand dafür gesorgt, daß der Wandler stets völlig gefüllt ist. Beim Umschalten Von einem Gang zu einem anderen Gang jedoch wird diese Speisung unterbrochen und es wird somit erreicht, daß während des Umschaltvorganges der Wandler nur teilweise gefüllt ist. Diese Teilentleerung dient dazu, um Schaltstöße beim Umschalten von einem Gang auf den anderen Gang des nachgeschalteten mechanischen Wechselgetriebes zu vermindern. Diese Anordnung erfordert jedoch, um den Benutzer nicht mit der Betätigung einer Reihe zusätzlicher Betätigungsorgane zu belasten, eine relativ aufwendige Steuerung (USA.-Patent 2 965 202).

Es ist schließlich auch ein Getriebe bekannt (USA.-Patentschrift 3 202 018), dessen Eingangswelle von einem mit konstanter Drehzahl umlaufenden Elektromotor getrieben wird und über eine hydraulisch schaltbare Lamellenkupplung einen hydrodynamischen Drehmomentwandler treibt. Die Lamellenkupplung ist dabei ständig von öl durchflossen, das zur Kühlung dient, da die gesamte Schlupfleistung der Kupplung in Wärme umgewandelt wird und diese Wärme abgeführt werden muß. Es ist daher auch ein besonderer Wärmetauscher erforderlich, der die Wärme abführt und das öl riickkühlt. Zwischen die Kupplung und den hydrodynamischen Drehmomentwandler ist eine Bremse geschaltet, die das Kriechen des Antriebes verhindern soll, das durch das übertragene Restmoment bedingt ist. Diese Anlage ist wegen der erforderlichen Kühlung sehr aufwendig und eignet sich deshalb kaum für kleinere Kraftfahrzeuge. Die von der Kupplung aufgenommene Leistung, die bei großer Drehzahldifferenz zwischen Antriebsmotor und Abtriebsseite der Kupplung bei gleichzeitig großem übertragenen Drehmoment sehr hohe Werte annehmen kann, beispielsweise beim Anfahrvorgang oder bei Kolonnenfahrt am Berg, erfordert erheblichen Aufwand zur Abfuhr der dabei erzeugten Wärme.

Es ist schließlich von in diesel-hydraulischen Lokomotiven verwandten Föttinger-Wandlcrn bekannt (Voith, Zeitschrift »Forschung und Konstruktion«, 1°5^ιλ Heft 6, Seite 4.1 bis 4.7). daß es bei einem teil gefüllten Wandler möglich is!, diesen Wandler in wesentlich verkürzter Zeit zu füllen und somit in einsatzbereiten Zustand zu bringen. Das Fahren mit Tcilfüllung ist hei Lokomotiven deshalb wesentlich. weil bei gefülltem Wandler auch bei Motorleerlauf ein zu großes Restdrchmomenl abgegeben wird. Dieses Restdrehmoment kann durch Teilfüllung des Wandlers vermindert werden, wozu man noch zusätzlich den Vorteil einer schnelleren Füllung des Wandlers erhält, wenn zu* Vollastbetrieb übergegangen wird. Bei Kraftfahrzeugen jedoch ist der Wandler üblicherweise beim Anfuhren bereits gefüllt, weil in diesem Betriebszustand das maximale Drehmoment verlangt ist. Ein Fahrbetrieb mit tcilgefiillicm Wandler kommt für Kraftfahrzeuge praktisch nicht in Betracht.

Durch das erfindungsgemäß aufgebaute Getriebe wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der unvermeidliche Schaltstoü beim Einlegen eines mechanischen Ganges bei Leerlauf und stillstehender Getrie-

begusgqngswelle minimal wird und daß außerdem nach dem Einlegen des G&nges praktisch ohne jedes weitere Zuwarten das Getriebe voll einsatzfähig ist und an der Getriebeausgangswelle die volle Leistung abgenommen werden kann. Es treten also beim erfindungsgemäßen Getriebe keine für den Fahrer eines damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges bemerkbaren Füllzeiten auf, so daß das Fahrzeug praktisch sofort nach Einlegen des Ganges losfahren kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Einstellung der Kupplung ist es möglich, diese vorteilhaften Eigenschaften des Getriebes praktisch ohne zusätzlichen baulichen Aufwand zu erzielen, so daß sich für ein derartiges Getriebe die Herstellungskosten verringern. Das erfindungsgemäße Getriebe vermeidet bei Kraftfahrzeugen, daß beim Einlegen des ersten Ganges ein unangenehmer kräftiger Stoß auftritt, der das Fahrzeug in Bewegung setzen kann, was insbesondere beim Rangieren in Parklücken für den Fahrei sehr unangenehm ist.

Das Füllen des Wandlers kann bei Leerlauf des Motors entweder selbsttätig erfolgen oder mit HiIIe einer Pumpe vorgenommen sein, die das Übertragungsmittel in den Wandler drückt, sobald die in ihm enthaltene Restmenge an Übertragungsmittel an den Wandlerumfang geschleudert wird und daher die in ihm enthaltene Luft durch die zentrale Entlüftungsöffnung entweichen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgcmäßen Getriebes ist vorgesehen, daß die Flüssigkeitszufuhr zum Wandler unterbrechbar ist. Bei Wandlern, bei denen das übertragbare Drehmoment durch Änderung der Menge des im Wandler eingefüllten Übertragungsmittels gesteuert wird, kann durch die Unterbrechung der Übertragungsmittel/ufiihr zugelassen werden, daß die dem Wandler vorgeschaltete Kupplung ein verhältnismäßig hohes Restmoment aufweist und das Pumpenrad somit in der Neiilralstellung schon mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl umläuft, so daß beim Schließen der Kupplung und Einrücken des Ganges das Pumpenrad nur um eine verhältnismäßig geringe Dreh/;:hldifferen/ auf eine der Motordreli/ahl entsprechende Drehzahl beschleunigt Herden muß. Das kann insbesondere voiieilhafl sein, ».cnn als Antriebsmotor ein Dieselmotor dient, dessen i.eeilaufdrehzahl einen größeren Prozentsatz tier Muximaltlrchzahl beträgt als das bei Otto-Motoren der ("all ist.

Die Kupplung /wischen Antriehsmoloi und InJ odynamisch'jm Wandler kanu verschieden ausgebildet sein. lis muß lediglich gewährleistet scm. daß sie bei Motorleerlaiif das gewünschte Rcstdichmoment überträgt. Hei einer Ausführimgsforni dei Ij (hulling ist die Kupplung zwischen Antriebsmotor und hydrodv närrischem Wandler als I amelleiikupplung ausgebildet. Bei anderen Ausfiihrungsformen der Erfindung ist die Kupplung als Flüssigkeitskupplung oder als Fliehkraftkupplung ausgebildet. Während bei einer Lamellenkupplung um! insbesondere bei einer Flüssigkeitskupplung stets ein Restmoment auch bei niederen Drehzahlen übertragen wird, bei tier Lamellenkupplung beispielsweise durch das Kleben tier Lamellen aneinander und bei tier Flüssigkeitskupplung dadurch, daß sie nicht oder nur teilweise entleert wird, ist bei einer Fliehkraftkupplung durch entsprechende Wahl der Scluilttlrehzahl oder durch Fetlcrvorspaniimijt* dafür zu sorgen, tlaß tlas gewünschte Resttlrehmoment übertragen wird.

Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung, einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Ein Motor I treibt über eine Welle 2 und gegebenenfalls über ein Vorschaltgetriebe 3 das Pumpenrad

ίο eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 an. Zwischen dem hydrodynamischen Wandler 4 und der Antriebswelle 5 eines als schaltbares Vorgelege oder als Umlaufrädergetriebe ausgebildeten Getriebes (» ist bei den bekannten Getrieben im Getriebe 6 oder im Verlauf einer Welle HO eine schaltbarc Kupplung eingeschaltet, die bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wegfallen kann, das eine schaltbare Kupplung 7 zwischen Antriehsmoto. 1 und Wandler 4 aufweist. Die Kupplung 7 überträgt auch in gelöstem Zustand

so ein Restmoment. Der Antrieb 5 des Getriebes fi treibt mittelbar oder unmittelbar eine WeIIeS an, die die Leistung auf Räder 9 überträgt. Ist das dem Wandler nachgeschaltete Getriebe 6 als Umlaufrädergetriebe ausgebildet so wird der Kraftfluß dabei im Planeten getriebe dadurch unterbrochen, daß eine Bremse gelöst wird. die. je nach KonsUiktion des Planetensatzes, das Somienrad. den Steg oder den Außenkranz in eingerücktem Zustund festbremst. Das zwischen Antriebsmotor und Wandler geschaltete Vorgelege 3 dient der Drehzahlanpassung des Wandlers an den Motor, wodurch ein kleinerer Wandler verwendet werden kann oder wodurch ein günstigerer Waiullerwirkungsgrad erzielt wird.

Befindet sich bei den bekannten Getrieben der

.15 Fahrwählhebel in der Ncutralsiclliirig. dann ist der Kraftfluß will Wandler über das Getriebe 6 zu den Antriebsrädern 9 durch eine Kupplung oiler eine gelöste Bienise im Umlaufrädergetriebe unterbrochen. Das mit Motorleerlauidrehzalil umlaufende Puinpeiirad des hydrodynamischen Wandlers nimmt das Turbinenrad mit und bringt es auf eine bestimmte Leerlaufdrehzahl. Wird der Ialirbereichvviihle^r in eine Fahrstellung geschoben, dann wird die Kupplung zwischen Wandler 4 und Abtrieb 5 oder eine Bremse im Planetengetriebe 6 eingerückt und eine Verbindung /wisehen den Antriebsi ädern ·) und dem Turbinenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 hergestellt. Dabei wird das turbinenrad bis zum Stillstand verzögeit, da ja das Fahrzeug steht und sieh die Antriebsräder¹)

.ν nicht drehen. Die im Turbinenrad und den eventuell mitdrehenden Teilen gespeicherte Rotalionseiv.-iiMe äußert sich als Stoß ,iuf das Fahrzeug.

Bei der erfiiulungsi'.einäßeii Ausführungslomi des (ictricbi . ist die Kupplung 7 zwischen Antriebsmotor

'>') ui'd Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 vorgesehen. Das Turbinenrad des Wandlers kann dabei über die Wellen 10. 5 und H und über das Umlaufrädergetriebe 6 mit ilen Antriebsrädern ') verbunden sein, es kanu jedoch auch eine Unterbrechung

Go des Kraftti.isscs in diesem Verlauf vorgesehen sein. Ist this Turbinenrad ohne Kraftfliiißiinterhicchiing mit den Antriebsrädern verbunden, dann steht es auch bei laufendem Motor, aber stehendem Fahrzeug still. Beim Verschieben des Fahrhercichwälilcrs in eine Fahrstellung wird die Kupplung 7 eingenickt und d is Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers 4 auf die der Molorleerlaultlrchzahl entsprechende Diehzahl l.jstlilciiniut.

IM der Kraflfluß 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 entsprechender) Drehzahl an- i$ getrieben 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 iibfiillt, die es bei Leerlaufdrehzahl des Pumpenrades *o einnimmt, wird die in ihm gespeicherte Energie auf '·.-. 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. as

Für die Unteransprüche wird nur Schul?, im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe. insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrodynamischer Wandler von einem Antriebsmotor über eine im ausgerückten Zustand mit Restraining behafteter Reibungskupplung angetrieben ist. mit einem dem Wandler nachgeschalteten Wechselgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Wandler (4) derart ausgebildet ist, daß hei stillstehenden Schaufelrädern zumindest ein Teil seines Übertragungsmittel·; ausläuft, und daß die Motorlecrlaufdrehzahl und gegebenenfalls vor dem hydrodynamischen Wandler (4) angeordnete Drehzahliibersetzungen (3) sowie das bei 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 Getriebeleile nicht auf so hohe Drehzahlen beschleunigt, bei denen im Turbinenrad und in dem mit ihm drehenden Oetricbctcilen eine zur Erzeugung eines unangenehm bemerkbaren Schaltstoßes beim Einlegen eines Ganges ausreichende Rotationsenergie gespeichert ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr zum Wandler (4) unterbrechbar ist.
3. 3. üetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen hydrodynamischem Wandler (4) und Antriebsmotor (1) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
4. 4. Getriebe nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen Antriebsmotor (1) und hydrodynamischem Wandler (4) als Flüssigkeitskupplung ausgebildet ist.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) zwischen Antriebsmotor (I) und hydrodynamischem Wandler (4) als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen