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Gebrauchsmusteranmeldung GETRIEBE MIT EINEM HYDRODYNAMISCHEN DREHMOMENTWANDLER..
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INSBESONDERE FÜR KRAFTFAHRZEUGE Die Neuerung bezieht sich auf ein
automatisches Getriebe mit einem hydrodynamischen, aus Turbinen-, Pumpen-und Leitrad
bestehenden Drehmomentwandler und einem einzigen nachgeschalteten Planetengetriebe.
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Bei automatischen Getrieben dieser Gattung ist es relativ schwierig,
Mittel zur Fortbewegung des stehenden Wagens derart zu schaffen, daß diese eine
einfache Gestalt annehmen und trotzdem voll wirksam sind.
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Für den Rückwärtsgang ist es z. B. bekannt, relativ komplizierte Lamellenkupplungen
und zwei Planetenradsätze dem Drehmomentwandler nachzuschalten. Das Gesamtgetriebe
wird somit sehr aufwendig. Um das Fahrt zeug bei z. B. kalter oder ungenügend geladener
Batterie anzuschleppen, sind bisher keine wirksamen Mittel in Verbindung mit automatischen
Getrieben bekannt geworden. Die Neuerung vermeidet die vorstehenden Nachteile in
überraschend einfacher Weise, indem bei einem vorstehenden automatischen Getriebe
auf die Turbine wirkende mechanische Kupplungen vorhanden sind, welche die zur Fortbewegung
des stehenden Wagens erforderliche Übersetzung durch Kupplung von Turbine, Pumpe
und Leitrad aneinander bzw. durch ortsfeste
Kupplung der Turbine
bewirken. In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die Kupplung im mittleren Torusraum
des Drehmomentwandlers angeordnet und als Fliehkraftkupplung ausgebildet. Die Fliehgewichte
dieser Fliehkraftkupplung sind an den am Umfang des Torusraumes starr am Pumpenrad
bzw. Pumpenradgehäuse befestigten Haltesockeln schwenkbar angeordnet. Eine Ausführungsform
der Neuerung kann so getroffen werden, daß die Fliehgewichte um die zum Pumpenrad
ortsfeste Achse bzw. Achsen schwenkbar und mit ihren Kupplungsnasen an Rastnocken
des Turbinen-und Leitrades bei Stillstand bzw. niedriger Drehzahl des Pumpenrades
kuppelbar sind. Aus Bearbeitungsw und Montagegründen wird die Schwenkachse zweckmäßigerweise
aus einem in Nuten der mit dem Pumpenrad fest verbundenen Sockel eingelegten endlosen
Stahldraht oder einer endlosen, aus bolzenförmige Einzelgliedern mit zylindrischem
Querschnitt bestehtenden Gliederkette gebildet. Die Fliehkraftkupplung ist zweckmäßig
mit starr am Turbinenrad und Leim. rad befestigten, an ihrem Umfang mit Rastnocken
versehenen Kupplungkränzen ausgebildet. Vornehmlich sind die Rastnocken des Leitrades
radial niedriger als die Rastnocken des Turbinenrades, und die Turbinenrastnocken
sind untereinander durch relativ lange ebene Gleitflächen an dem Kupplungskranz
für die Kupplungsnasen getrennt.
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Durch diese Konstruktion wird mit einfachsten Mitteln beim Anschleppvorgang
eines Wagens mit hydrodynamischem Drehmomentwandler ein sicher res Anspringen des
Motors gewährleistet. Bei Erreichen einer höheren Drehzahl wird in einfacher Weise
die starre Kupplung zwischen den einzelnen rotierbaren Teilen des Wandlers aufgehoben,
und die Flieht gewichte bleiben bei erhöhter Drehzahl unwirksam.
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Bei einer weiteren Form der Fortbewegung des stehenden Wagens, jetzt
aber rückwärts, wird über eine mechanische Kupplung die Turbine ortsfest gekuppelte
welche als eine an sich bekannte Kegelkupplungsbremse oder dergleichen ausgebildet
ist und vorzugsweise über eine vorspringende abgeschrägte Kreisringfläche eines
das Hohlrad des Planetengetriebes umgreifenden, hydraulisch betätigten Ringkolbens
ein bzw. ausrückbar
ist. Diese Ausführungsform ist ferner dadurch
gekennzeichnet, daß bei ortsfester Kupplung der Turbine mit zur Turbine gehörenden
Getriebewelle, einem Planetenradträger und den Planetenradachsen, das Leitrad vom
Pumpenrad umgekehrt zur Motordrehrichtung, hierbei ein Drehmoment übertragend, antreibbar
ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Leitrad über einen Freilauf und eine
Zwischenwelle ein Sohn'" nenrad des einzigen Planetenradsatzes im Rückwärtsgang
gleichsinnig antreibt. Das Sonnenrad des Planetengetriebes steht mit einem ersten
Paar von Planetenrädern im Eingriff, welche die Drehbewegung bei eingerückter Kupplungsbremse,
z. B. Kegelkupplungsbremse, an einem weiteren, nur mit dem Hohlrad und dem ersten
Planetenradpaar im Eingriff stehenden zweiten Planetenradpaar umkehrt, so daß das
Hohlrad und die Abtriebswelle gleichsinnig mit dem Sonnenrad rotierbar sind.
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Die Neuerung wird anhand der nachfolgenden Abbildungen 1 - 7 erläutert,
die schematische Ausführungsbeispiele darstellen.
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Abb. l ist eine seitliche Darstellung der wesentlichsten Teiledes
hydromechanischen Getriebes im Schnitt-Abb. 2 ist eine stirnseitige Ansicht auf
den Planetenrädersatz und zeigt die Anordnung des Sonnenrades und der Planetenräder
im Hohlrad-Abb. 3 ist ein Teilschnitt nach Linie F - F im Drehmomentwandler-Abb.
4 und 5 zeigen den Kraftverlauf im Getriebe für zwei Vorwärtsgänge -Abb. 6 veranschaulicht
den Kraftverlauf im Getriebe beim Leerlauf-Abb. 7 gibt den Kraftverlauf beim Rückwärtsgang
an.
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Die nicht dargestellte Motorkurbelwelle treibt über ein Schwungrad
10 und einem mit diesem starr verbundenes Pumpenradgehäuse 11 ein Pumpen... rad
13 an. Das Pumpenradgehäuse 11 ist zweckmäßig mit Gebläserippen 12
versehen,
die einen kühlenden Luftstrom im Getriebe bewirken. In an sich bekannter Weise ist
ein Turbinenrad 14 vorhanden, das mit dem motorseitigen Ende einer Getriebewelle
18 verzahnt ist. Zwischen dem Pumpen-und dem Turbinenrad ist ein übliches Leitrad
15 angeordnet und über einem Freilauf 16 mit einer in ein Sonnenrad 19 auslaufenden
Zwischenwelle 41 kuppelbar. Im vorderen Teil des Getriebegehäuses 17 ist eine Trockenscheibenkupplung
30 mit ihrer Nabe auf einer Welle 31 aufgesetzt und läuft an ihrem radialen Umfang
in Kegelkupplungsflächen 32 aus. Die Kegelkupplungsflächen 32 bzw. die ihr gegenüberliegenden
Flächen an einem Ringkolben 35 bzw. an dem mit der Schwungscheibe starr verbundenen
Wandlergehäuse sind mit Reibringen 33 und 34 versehen. Der motorseitige Ringkolben
35 ist zentrisch zur Trockenscheibenkupplung 30 angeordnet und kann über den Druckflüssigkeitsraum
36 hydraulisch betätigt werden. Der Ringkolben 35 ist mit bekannten Dichtungsringen
am radialen Umfang versehen.
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Das einzige Planetenrädergetriebe bzw. der Planetenrädersatz besteht
aus dem Sonnenrad 19, mit dem ein Planetenräderpaar 23 bzw. 23t sich im Eingriff
befindet. Ein weiteres Planetenräderpaar 21 bzw. 21t ist mit dem Hohlrad 29 und
dem ersten Planetenräderpaar 23 bzw. 231 im Eingriff. Die Planetenräder werden durch
den Planetenräderträger 20 über Planetenräderachsen 22 gehalten. Es ist hieraus
ersichtlich, daß jeweils zwei Planetenräder nicht mit dem Sonnenrad im Eingriff
sind, so daß beim feststehenden Planetenräderträger, also im Rückwärtsgang, eine
Umkehrung des Drehsinnes an den Planetenrädern erfolgt. Das Hohlrad 29 ist zweckmäßig
axial außen verzahnt und mit einem Hohlradträger gekuppelt, der seinerseits starr
mit der Abtriebswelle 311 verbunden ist. Das Hohlrad und die Hohlradträger können
aber auch als einheitliches Teil ausgeführt sein. Die Abtriebswelle 31t ist dann
über Kreuzstifte o. dgl. mit der Welle 31 starr verbunden.
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Der Planetenräderträger 20 und die Planetenräderachsen 22 können über
eine durch eine Tellerfeder 25 belastete Bremse 24 gebremst werden, die eine kegelige
Bremsfläche aufweist. Diese Bremsfläche ist als eine
Kreisringfläche
27 ausgebildet, so daß nach Zuleitung von Druckflüssigkeit in den Ringraum 28 an
der Stirnseite eines Ringkolbens 26 dieser Ringkolben eine axiale Bewegung in Richtung
des Motors aus führt. Da der Ringkolben 26 ebenfalls kreisringförmige Kegelflächen
aufweist und diese Flächen bzw. die Kreisringflächen 27 am Planetenräderträger mit
einem Bremsstoff ausgekleidet sind, wird hierdurch der Planetenräderträger 20 abgebremst
bzw. zum Stillstand gebracht.
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Zum Schalten des langsamen Vorwärtsganges ist eine weitere Kupplung
bzw. Kupplungsbremse 37 vorgesehen, die als Kegelkupplung ausgebildet sein kann.
Sie trägt an ihrem radial äußeren Umfang Ringe aus Reibstoff. Entsprechende Reibringe
können auch an den Gegenflächen des Getriebegehäuses 17 oder an entsprechenden Gegenflächen
eines Ringkolbens 39 angeordnet werden. Wird der stirnseitige Druckflüssigkeitsraum
des Ringkolbens 39 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so wird dieser axial rückwärts
bewegt, wobei ein kreisringförmiger Kolbenflansch 38 fest an die Kegelfläche der
Kupplungsbremse 37 angedrückt wird. Auch der Kolbenflansch 38 kann mit einem an
ihm starr befestigten Reibring versehen sein. Durch Einrücken des Ringkolbens 39
wird die Kupplungsbremse an das Getriebegehäuse angedrückt und bremst die Zwischenwelle
41 ab. Eine an sich bekannte Ölpumpe 40 ist im mittleren Teil des Getriebes angeordnet.
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Um beim Anschleppvorgang über das Differential, die Kardanwelle, die
Abtriebswelle und den Planetenrädersatz die Drehbewegung kraftschlüssig auf das
Pumpenrad 13 übertragen zu können, ist gemäß der Neuerung eine starre Kupplung von
Pumpen'-13 Leitrad 15 und Turbinenrad 14 über eine Fliehkraftkupplung 50 vorgesehen.
Wesentliche Bestandteile der Fliehkraftkupplung sind im mittleren Kernraum 59 angeordnete
Fliehgewichte 53> die um eine im Haltesockel 52 beispielsweise starr angeordnete
Achse 51 schwenkbar sind. Die Haltesockel 52 sind über den Umfang des Kernraumes
59 im Wandler verteilt und an einem inneren Teil des Pumpenradgehäuses starr hefestigt.
Die Fliehgewichte 53 weisen sperrklinkenartig ausgebildete
Kupplungsnasen
54 auf, die beim stillstehenden Fahrzeug bzw. niedrig gen Drehzahlen hinter die
Rastnocken 58 eines am Turbinenrad starr befestigten Kupplungskranzes 55 eingreifen.
Die Fliehgewichte werden auf einem in Nuten der mit dem Pumpenrad fest verbundenen
Haltesockel eingelegten endlosen Stahldraht oder einer endlosen, aus bolzenförmi-
| gen Einzelgliedern mit zylindrischem Querschnitt bestehenden
Gliedern |
| kette gelagert. In ähnlicher Weise ist am Leitrad 15 ein Kupplungs- |
kranz 57 für die Rastnocken 56 vorhanden. Es ist aus Abb. 3 ersichtlicht daß eine
feste Kupplung von Turbinen". Leit-und Pumpenrad er folgt. Wenn jedoch die Drehzahl
des Pumpenradgehäuses 11 nach Ansprin « gen des Motors relativ stark erhöht wird,
werden die Kupplungsnasen 54 der Fliehgewichte 53 zum Außenumfang des Kernraumes
aus den Krupplungskränzen 55 und 57 nach außen herausgeschwenkt. Die Kupplungsnasen
54 werden hierbei an den Gleitflächen 60 entlanggeführt, da das Turbinenrad dann
eine höhere Drehzahl aufweist als das Leitrad. Wird der Wagen abgestellt, fallen
die Fliehgewichte 53 wieder auf die Kupplungkränze 54 und 57 und kommen hierbei
entweder direkt oder gleich nach Beginn des Anschleppvorganges mit den Rastnocken
58 und 56 in Eingriff.
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Das hydromechanische Getriebe arbeitet folgendermaßen : Langsamer
Vorwärtsgang : Die Kupplungsbremse 37 ist eingerückt, und somit wird über die Zwischenwelle
41 das Leitrad 15 festgehalten. Über das Pumpenrad 13 wird das Turbinenrad 14 mitgenommeun
und der Kraftfluß auf den Planetenräderträger 20 und die Planetenräderachsen 22
übertragen und diese in Drehung versetzt, wobei das Hohlrad 29 mitgenommen wird
und die Abtriebswelle 311 gleichsinnig mitdreht. Das mit der Zwischenwelle 41 starr
verbundene Sonnenrad 19 liegt fest (Abb. 4).
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Schneller Vorwärtsgang : Der motorseitige Ringkolben 35 wird hydraulisch
eingerückt und das Schwungrad 10 über das Wandlergehäuse mit der Trockenscheibenkupplung
30 starr verbunden, so daß das Drehmoment über die Welle 31 direkt auf die Abtriebswelle
31t übertragen wird (Abb. 5).
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Leerlauf : Sämtliche mechanischen Kupplungen und Bremsen sind nicht
eingerückt. Das Pumpen-, Turbinenw und Leitrad, sowie auch das Sonnenrad und der
Planetenräderträger laufen frei um. Das Hohlrad 29 erhält hierbei keine Leistung,
so daß kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 31 übertragen werden kann. Im Wandler
erfolgt eine Aufteilung des Drehmomentes, indem der Kraftfluß vom Pumpenrad einmal
über das Turbinenrad und vonbier auf den Planetenräderträger 20 und das zweite Mal
vom Pumpenrad über das entgegengesetzt drehende Leitrad 15 auf das Sonnenrad übertragen
wird, das ebenfalls mit umläuft (Abb. 6).
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Rückwärtsgang : Die Bremse 24 ist eingerückt, die anderen mechanik
schen Kupplungen sind nicht eingerückt. Die Bremse 24 bremst den Plan netenräderträger
20 ab. Da der Planetenräderträger 20 über die Getriebewelle 18 mit dem Turbinenrad
14 verbunden ist, wird auch dieses ortsfest abgebremst und arbeitet jetzt als Leitrad.
Das eigentliche Leitrad 15 wird zum Pumpenrad 13 im umgekehrten Drehsinn angetrieben
und nimmt über die Zwischenwelle 41 das Sonnenrad 19 mit. Der Kraftverlauf erfolgt
von hier weiter über die Planetenräderpaare auf das Hohlrad 29, wobei die Planetenräder
die Drehrichtung nochmals verändern, so daß die Abtriebswelle umgekehrt zur Drehrichtung
des Pumpenrades und gleichsinnig mit dem Leitrad 15 und der Zwischenwelle 41 umläuft
(Abb. 7). /Schutzansprüche