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| HYDRODYNAnSCBES GETRIEBE, INSBESONDERE FÜR KRAFTFAHRZEUGE |
Die Priorität der US-Anmeldung Ser. No. 749 726 vom 21. Juli 1958 wird beansprucht.
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Die Neuerung betrifft ein hydrodynamisches Getriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einem eine Pumpe, eine Primär-und eine sekundärturbine und
einen Leitapparat enthaltenden hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem diesem
nachgeschalteten Planetenradsatz, wobei Teile des Wandlers und Elemente des Planetenradsatzes
mibeinander kuppelbar oder festbremsbar sind.
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Der hydrodynamische Wandler und der Planetenradsatz ermöglichen zusammen
ein relativ hohes Momentenübersetzungsverhälthis während des Anfahrens des Fahrzeugs
aus dem Stillstände und die Grösse dieses Verhältnj. sses vermindert sich in Übereinstimmung
miu dem erforderlichen Fahrmoment Über einen sehr grossen Geschwindigkeitsbereich.
Der Wandler enthält u. a. eine Primär- und eine Sekundärturbine und eine Pumpe,
die in einem Flüssigkeitskreislauf in einem torusförmigen Gehäuse angeordnet sind.
Der Anteil des abgegebenen Moments des Wandlers, der von der Primärturbine
geleistet
wird, ist grösser als das von der Sekundärturbine abgegebene Moment während des
Arbeitens im langsamen Geschwindigkeitsbereich.
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Mit wachsender Geschwindigkeit vermindert sich das Verhältnis des
von der Primärturbine abgegebenen Moments zu dem von der Sekundärturbine abgegebenen
Moment progressiv.
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Eine Überholkupplung bewirkt eine kraftübertragende Verbindung zwischen
der Sekundär-und der Primärturbine während normaler Vorwärtsfahrt und nimmt eine
relative Überholbewegung zwischen beiden bei Rückwärtsfahrt und langsamer Vorwärtsfahrt
auf. Die Primärturbine ist unmittelbar verbunden mit einem Glied eines Planetenradsatzes.
Eine Bremseinrichtung dient zum Festbremsen eines zweiten Gliedes des Flanetenradsatzes,
um die erforderliche Reaktion zu schaffen, während ein drittes Glied des Planetenradsatzes
mit der Abtriebswelle verbunden ist. Das vereinigte Moment der Turbinen wird so
allgemein auf ein Glied des Planetenradsatzes übertragen, wenn die Überholkupplung
eine kraftübertragende Verbindung zwischen der Sekundär-und der Primärturbine herstellt.
Dieses vereinigte Moment wird durch den Planetenradsatz vervielfacht.
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Das festgebremst Glied des Planetenradsatzes wird freigegeben und
mit
| der SekuiidUrtu2 : 'oine synchro, n- |
| der Sekundärturbine synchron gekuppelt, wenn das Drehzahlverhältnis
des |
Wandlers anwächst. Hierzu ist eine herkömmliche Kupplungseinrichtung vorgesehen.
Hiernach gleicht die Wirkung beider Turbinen der einer einzigen Tu',-bine, und das
effektive Momentverhältnis der Getriebeeinheit
| wird gleich eins. |
| CD |
| Hieraus-st ersichtliche dassdie Kr-aftübcrtragungseinrichtung
in zwei |
| Fahrstufen arbeiten kann, nämlich einer langsamen Fahrstufe,
in der die |
Getriebeeinheit das Abtriebsmoment vergrössert, und einer Hochgeschwindigkeitsfahrstufe,
in der das Momentenverhältnis gleich eins ist.
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Gemäss einem Hauptmerkmal der Neuerung sind Vorkehrungen getroffen,
eine rückwärts wirkende Momentenübertragung bei Verwendung der gleichen Getrieb-und
Wandlerteile, die auch für Vorwärtsfahrt verwendet werden,
zu erhalten.
Dies wird bewirkt durch Aufteilung der Sekundärturbine in getrennte Flüssigkeitseintritts-und-austrittssehaufelpartien.
Die Austrittsschaufelpartie ist relativ zur Eintrittsschaufelpartie verstellbar,
um verschiedene Austrittswinkelstellungen für Rückwärts-und Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges
zu erhalten. Im Normalfall wird die Austrittspartie eine Winkelstellung einnehmen,
die für Kraftübertragung in Vorwärtsfahrtrichtung ausgelegt ist. Servobetätigte
Mittel bewirken die Verstellung des Turbinenaustrittswinkels, wodurch ein in umgekehrter
Richtung wirkendes Turbinenmoment auf die Teile des Planetengetriebesatzes übertragen
wird. Ein unabhängiges Bremsband ist für das Festhalten der Primärturbine und eines
Gliedes des Planetenradsatzes während der Rückwärtsfahrt vorgesehen. Ist die Rückwärtsfahrt
beendet, wird das Bremsband gelöst und die Austrittspartie der Sekundärturbine wieder
so verstellt, dass ein in Vorwärtsrichtung wirkendes Moment abgegeben wird. Es ist
daher nicht nötig, einen besonderen Rückwärtsgang vorzusehen.
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In ähnlicher Weise kann die Austrittspartie der Sekundärturbine während
der Vorwärtsfahrt in die ein rückwärts wirkendes Moment herbeiführende Stellung
gebracht werden, um das übertragene Moment zu Null werden zu
| lassen. Das ist wünschenswert, wenn der Übergang von der Betätigung
der |
| $ ci |
Bremse für langsame Fahrgeschwindigkeit auf die der Kupplung für hohe Fahrgeschwindigkeit
möglichst weich gestaltet werden soll.
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Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Neuerung sind Vorkehrungen getroffen,
die Kraftübertragungseinrichtung für relativ hohes Momentverhältnis auszulegen,
um bestmögliche Beschleunigung zu erhalten. Zu diesem Zweck wird der Pumpenteil
des Wandlers mit einer verstellbaren Austrittsschaufelpartie versehen, die in eine
Winkelstellung gebracht werden kann, die hohes Moment und starke Strömung im Torusraum
ermöglicht. Herkömmliche servobetätigte Mittel sind in einem automatischen Steuersystem
vorgesehen, um eine zweckmässige Verstellung der Pumpenaustrittsschaufelpartie zu
bewirken. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Steuersystem
weiterhin Mittel, die den Planetenradsatz aus einem normalen Fahrzustand im Sinne
einer Vergrösserung des Moments beeinflussen.
| Dies geschieht gleichzeitig mit der erwähnten Verstellung der
Austritts- |
| Z |
| schaufelpartie der Pumpe In die Lage für grössere Beschleunigung. |
| j |
Nicht nur ein verbesserter hydrodynamischer Wandler ist Gegenstand der Neuerung,,
sondern überhaupt eine Kraftübertragungseinrichtung, die einen hydrodynamischen
Wandler mit mehreren Turbinen und einen damit zusammenarbeitenden Planetenradsatz
aufweist, wobei die einzelnen Turbinen des Wandlers ein Moment auf ein Glied des
Planetenradsatzes, der die Grosse des von dem Wandler gelieferten Moments verändern
kann, über-
Ein weiterer Gegenstand der Neuerung sind Mittel, die in einer Kraftübertragungsvorrichtung
der genannten Art ein weiches Schalten von einer Übersetzungsstufe in die andere
ermöglichen.
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Ebenfalls Gegenstand der Neuerung ist eine Kraftübertragungseinrichtung,,
die einen Wandler mit mehreren Turbinen und einen Planetenradsatz enthält, wobei
die für Vorwärtsfahrt benötigten Teile auch ein rückwärtstreibendes Moment liefern
können, so dass Teile für einen gesonderten Rückwärtsgang in Wegfall kommen. Die
Einrichtung ist gleichfalls in der Lage, bei erforderlicher Bremsung des Fahrzeugs
auf einer Gefällestrecke das von den Rädern eingeleitete Moment in der Kraftübertragungseinrichtung
unzukehren und vollkommen vom Motor aufnehmen zu lassen.
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Weitere Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus der Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und aus den Figuren. Es zeigt : Fig. l einen
Längsschnitt der neuerungsgemässen Kraftübertragungseinrichtung ; Fig. 2 einen Teilschnitt
durch die Sekundärturbine des Wandlers ; Fig. 3 ein verstellbares Schaufelelement
der Sekundärturbine ; Fig. 4 eine Ansicht der Sekundärturbine von der Antriebsseite,
teilweise im Schnitt.
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In Fig. 1 ist eine Motorkurbelwelle mit 10 und eine Getriebeabtriebswelle
mit 12 bezeichnet. Zwischen beiden ist eine Kraftübertragungseinrichtung angeordnet,
die einen hydrodynamischen Wandler 14 und einen Planetenradsatz 16 aufweist. Wandler
14 und Planetenradsatz 16 sind in einem Gehäuse 18, das am Motorblock in üblicher
Weise befestigt ist, untergebracht. Vorzugsweise ist das Gehäuse 18 einteilig ausgeführt,
wodurch es, wie auch weiterhin noch ersichtlich werden wird, in den Abmessungen
sehr klein gehalten werden kann, insbesondere wegen der ausserordentlich vorteilhaften
Anordnung der Einzelelemente der Kraftübertragungseinrichtung.
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An der Kurbelwelle 10 ist eine Kupplungsplatte 20 befestigt, die an
ihrem Umfang einen Anlasserzahnkranz 22 trägt. Die Kupplungsplatte ist mittels Schrauben
24 mit einem Flansch 26 eines Pumpengehäuses 30 und mit einem Flansch 28 einer Gehäuseabschlussplatte
32 verbunden. Das Pumpengehäuse 30 bildet einen Teil einer Wandlerpumpe 34, die
zwischen einer inneren und einer äusseren Mantelfläche 36 bzw. 38 radial verlaufende
Schaufeln besitzt. Eine Primärturbine 40 besitzt um die Drehachse mit Abstand zueinander
angeordnete Turbinenschaufeln zwischen einer äusseren und einer inneren Mantelfläche
42 bzw. 44. Die Eintrittspartie der Primärtur-bine 40 ist an die Austrittspartie
der Pumpe 34 angrenzend angeordnet. Eine Sekundärturbine 46 enthält ebenfalls eine
Vielzahl von mit Abstand zueinander angeordneten Schaufeln zwischen einer inneren
und einer äusseren Mantelfläche 48 bzw. 50. Die Sekundärturbine 46 sitzt auf einer
Nabe 52, an der der radial nach innen verlaufende Flansch der Mantelfläche 48 befestigt
ist. Die Nabe 52 ist durch eine Kerbverzahnung oder auch anderweitig auf einer sich
in-Längsrichtung erstreckenden Hohlwelle 54 befestigt.
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Der Wandler 14 enthält weiterhin einen Leitschaufelkranz 56, der radial
verlaufende Schaufeln besitzt, die zwischen dem Austritt der Sekundär-
| turbine 46 und dem Eintritt der Pumpe 34 angeordnet sind. Leitschaufel- |
| C> |
kranz 56 bewirkt eine Änderung des effektiven Flüssigkeitseintrittswinkels in die
Pumpe 34 in üblicher Weise, um eine Heraufsetzung des Turbinenmoments hervorzurufen.
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Der Leitapparat 56 besitzt eine Nabe 58 die auf einer Einwegbremse
60 angebracht ist, die ihrerseits eine Überholkupplung zwischen dem Leitapparat
56 und einer ortsfesten Hohlwelle 62 bildet, die sich in Axialrichtung erstreckt
und an einem Verbindungsflansch 64 befestigt Ist.
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Verbindungsflansch 64 ist mit Schrauben 66 an einer Querwand 68, die
eine Trennwand zwischen dem Drehmomentwandler 14 und dem Planetenradsatz bildet,
befestigt. Die Wand 68 ist an einer Schulter des Gehäuses 18 mit Schrauben 70 angebracht.
Sie besitzt einen Absatz 72, der eine Pumpenkammer für eine Zahnradolpumpe 74 bildet.
Die Pumpe 74 ist ein Teil eines automatischen Steuerkreislaufs, der die Betätigung
der verschiedenen Kupplungen und Bremsen in der Kraftübertragungseinrichtung regelt.
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Das Pumpengehäuse 30 ist auf einer Hohlwelle 76 befestigt, die ihrerseits
in einer Büchse in der Wand 68 gelagert ist. Welle 76 ist drehfest verbunden mit
einem Antriebsrad der Zahnradpumpe 74.
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Die innere Mantelfläche 44 der Primärturbine 40 ist drehfest verbunden
mit einer Übertragungsplatte 78, die radial zwischen der Austrittspartie der Sekundärturbine
46 und der Eintrittspartie des Leitapparates 56 durch den Innenraum des Mandlergehäuses
verläuft. Der äussere Umfang der Platte 78 ist mit einer längs verlaufenden Kerbverzahnung
versehen, um eine drehfeste Verbindung mit der Mantelfläche 44 zu ermöglichen. Die
Platte 78 ist durchlöchert, um einen ungehinderten Durchfluss der Wand-
| lerflüssi. m 8 |
| lerflüssigkeit durch den Torusraum zu ermöglichen. Die Platte
78 ist |
mittels Kerbverzahnung auf einer Hohlwelle 80 befestigt, die ihrerseits in Büchsen
in der festen Hohlwelle 62 gelagert ist. Wie bereits erwähnt, ist die Hohlwelle
54 mit der Nabe 52 der Sekundärturbine 46 fest verbunden. Sie ist weiterhin verbunden
mit einer Hohlwelle 82, die in der Hohlwelle 80 gelagert ist.
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Die Nabe 52 der Sekundärturbine 46 bildet den äusseren Ring einer
Überholkupplung 84j die eine in einer Richtung wirksame Verbindung zwischen einem
inneren Kupplungsring 86 und einer zentral angeordneten Welle 88 bildet, die an
dem inneren Ring 86 befestigt ist. Die äussere Mantelfläche
42
der Primärturbine 40 ist durch ein Verbindungsglied 90 mit dem inneren Kupplungsring
86 verbunden. Die Welle 88 ist an ihren Enden einmal in Büchsen in der Hohlwelle
82, zum andern in der Lagerbohrung der Gehäuseabschlußplatte 32 gelagert.
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Die innere Pumpenmantelfläche 36 ist ein Gußteil und bildet einen
ringförmigen Zylinder 92, in dem ein ringförmiger Kolben 94 geführt ist.
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Zylinder 92 und Kolben 94 bilden eine druckmittelbetätigte Servoeinrichtung
für die Verstellung der Austrittsschaufelpartie der Wandlerpumpe 34. Die innere
Mantelfläche enthält ein Teil 96, das sich durch den Wandlertorusraum im wesentlichen
radial nach innen erstreckt und eine Verbindung zwischen der inneren Punlpenmantelfläche
selbst und einem ringförmigen Dichtungsteil 98 bildet. Das Dichtungsteil 98 ist
in einem umlaufen-
| den Absatz in der Pumpenmantelfläche 3"eufgenofiiiienmd bildeb
dar. lit einen |
| radial verlaufenden Kanal 100, der lt einer in der Welle 62
des Leitappa- |
| rates vorgesehenen Ausdrehung 102 durch Bohrungen in der Welle
76 in Ver- |
| bindung steht. ZNeekm'ssig vorgesehere innere Kanäle leiten
Druckflüssig- |
keit in die Ausdrehung 102. Innerhalb des Teiles 56 verlauft ein Kanal 104, der
von dem radialen Kanal 100 zu dem ringförmigen Zylinder 95 führt und Druckflüssigkeit
zu dem Kolben 94 leitet. Die Pumpenschaufeln.
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@4 können mit der Mantelfläche 36 zusammen gegossen sein. Die Mantelfläche
38 enthält Vertiefungen, in die Nasen der Pumpenschaufeln eingreifen, um die Schaufeln
und die innere Mantelfläche in ihrer Lage zueinander zu fixieren.
| Die Austrittspartie der Pumpe 34 enthält eine Vielzahl von
Schaufelele- |
| t. |
| menten 106, die von Lagerzapfen 108 getragen werden, die ihrerseits
dreh- |
| bar um eine im wesentlichen radialen Achse gelagert sind. Je
ein Schau- |
felelement 106 ist in jedem der Flüssigkeitskanäle vorgesehen, die durch die im
wesentlichen radial verlaufenden Pumpenschaufeln der Pumpe 34 gebildet werden. Hieraus
wird ersichtlich, daß der effektive Pumpenaustrittsschaufelwinkel geändert wird,
wenn die Schaufelelemente 106 von einer Winkelstellung in eine andere verstellt
werden. Diese Verstellung der Schaufelelemente 106 wird durch mechanische Verbindungsteile
zwischen dem Kolben 94 und den Lagerzapfen 108 bewirkt. Diese mechanischen Verbindungsteile
bestehen
aus einem gekröpften Zapfenstück, das, wie aus der Zeichnung ersichtlich, in dem
ringförmigen Kolben 94 geführt ist. Wenn der Kolben 94 in Längsrichtung bewegt wird,
werden die Zapfen 108 und die daran befestigten Schaufelelemente 106 in ihrer Winkelstellung
durch Drehung um ihre betreffende Achse verstellt.
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Wie bereits erwähnt, ist die Austrittsschaufelpartie der Sekundärturbine
46 einstellbar, um Veränderungen des effektiven Schaufelaustrittsinkels der Sekundärturbine
zu ermöglichen. Diese Verstellung wird bewirkt durch Servomittel, dieeLnen Servozylinder
110 enthalten, der einen radialen Flansch 112 besitzt, der seinerseits an der Nabe
52 der Sekundärturbine
| durch Schrauben 114 befestigt ist. Eine Stirnwand des Servozylinders
wird |
| durch die auf der Hohlwelle 54 befestigte Scheibe 116 gebildet.
Zwischen |
der Scheibe 116 und der Scheibe 78 ist ein Dichtungsring vorgesehen. Die Zylinderwand
110 und die Hohlwelle 54 bilden einen ringförmigen Raum, in dem ein Ringkolben 118
geführt ist, der in Längsrichtung bewegbar ist.
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Durch den Kolben 118 und die'Scheibe 116 wird ein Druckraum gebildet,
in den durch einen in der Hohlwelle 54 vorgesehenen Kanal und die damit zusammenwirkende
Bohrung 122 in der Welle 88 Druckflüssigkeit geleitet werden kann.
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Diese Bohrung ist ein Teil des automatischen Steuerkreislaufs der
Kraftübertragungseinrichtung. Am inneren Umfang der äusseren Mantelfläche 48 der
Sekundärturbine 46 ist ein radialer Flansch ausgebildet, der zwischen Nabe 52 und
Zylinderteil 110 verläuft.
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Eine Vielzahl von radialen Zapfen 124 ist in der Nähe der Austrittspartie
der Sekundärturbine vorgesehen und in der inneren Mantelfläche 50 und in Bohrungen
im Zylinderteil 110 gelagert. Jeder Zapfen 124 trägt ein Schaufelelement 126. Diese
Schaufelelemente sind relativ dicht an dem Leitapparat 56 angeordnet. Die Winkelstellung
der Zapfen 124 der Schaufelelemente 126 ist durch radial verlaufende Achsen veränderbar,
was durch mechanische Verbindungsmittel zwischen Kolben 118 und einem abgekröpften
Teil 128 an dem in Radialrichtung gesehen inneren Ende der Zapfen 124 bewirkt wird.
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Die abgekröpften Teile 128 arbeiten mit einer umlaufenden Nut in dem
Ringkolben 118 zusammen. Diese Nut wird vorzugsweise durch einen Absatz 130 und
einen Begrenzungsring 1323 der durch einen Federring gesichert wird, gebildet. Wenn
Druckflüssigkeit in den Arbeitsraum zwischen Kolben 118 und Scheibe 116 geleitet
wird, wird der Kolben 118 axial verschoben, wobei die Zapfen 124 unter Drehung deh
Austrittsschaufelwinkel der Sekundärturbine ändern.
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Es ist beabsichtigt, daß eine Momentenumkehr eintritt, wenn die Umlaufgeschwindigkeit
der Arbeitsflüssigkeit im Torusraum eine vorbestimmte Grösse erreicht hat und wenn
die Schaufeln 126 in eine Stellung gebracht worden sind, in der sie eine Momentenumkehr
hervorrufen können. Dieses in umgekehrter Richtung wirkende Moment wird für Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs ausgenutzt. Wenn die Schaufeln 126 in der anderen Extremstellung stehen,
liefert die Sekundärturbine 46 ein vorwärtstreibendes Moment, das für Vorwärtsfahrt
ausgenutzt wird.
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Die Hohlwelle 80 läuft in einen radialen Flansch 134 aus, mit dem
eine Bremstrommel 136 fest verbunden ist. Ein Bremsband 138 für Rückwärtsfahrt,
im folgenden kurz Rückwärtsbremse genannt, umgibt die Bremstrommet 136, Die Rückwärtsbremse
wird in üblicher Weise durch druckflüssigkeitsbetätigte Servoeinrichtungen angelegt,
um die Welle 80 festzubremsen.
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Die Welle 88 ist mittels eines Übertragungsgliedes 142 drehfest mit
einem Außenrad 140 des Planetenradsatzes 16 verbunden. Ein Sonnenrad 144 befindet
sich im Eingriff mit Planetenrädern 146, die auf einem Planetenradträger 148 gelagert
sind. Der Planetenradträger 148 ist seinerseits an einer Abtriebswelle 150 befestigt,
um die Überleitung des Moments von dem Planetenradträger 148 zu den Abtriebsteilen
herzustellen.
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Eine Bremstrommel 152 besitzt eine nach innen gerichtete axiale Fortsetzung
154, die drehbar auf einem Lagerteil 156, das durch Schrauben 158 am rückwärtigen
Teil des Getriebegehäuses 18 befestigt ist, gelagert ist.
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Die Fortsetzung 154 ist mit dem Hohlrad 140 verbunden, und eine zusätzliche
Lagermöglichkeit ist für Hohlrad 140 und Fortsetzung 154 auf der
Abtriebswelle
150 gegeben.
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Ein Reibungsbremsband 160 umgibt die Bremstrommel 152. Es wird durch
druckflüssigkeitsbetätigte Servomittel angelegt und bremst die Bremstrommel 152
und das damit verbundene Hohlrad 140 fest. Trommel 152 und
| Fortsetzung 154 bilden zusammen eine ringförmige Arbeitskammer
162, in |
der ein Ringkolben 164 gleitend geführt ist. Kolben und Zylinder bilden einen Druckflüssigkeitsraum.
Eine Rückholfeder 166 wirkt auf den Kolben 164 und ist auf der Fortsetzung 154 durch
ein Widerlager 168, das durch einen Federring gesichert ist, abgestützt. Eine Mehrscheibenkupplung
170 stellt eine Verbindung her zwischen Bremstrommel 152 und Kupplungsglied 172.
Kupplungsglied 172 ist außen kerbverzahnt, um eine Verbindung zwischen Kupplungsscheiben
der Kupplung 170 und der Bremstrommel 152 herzustellen, die innen kerbverzahnt ist
und mit den Gegenscheiben der Kupplung 170 in Eingriff steht. Das Kupplungsteil
172 ist mit dem Übertragungsglied 174 verbunden, das seinerseits drehfest verbunden
ist mit einem Antriebsteil 176, das an der Hohlwelle 82 befestigt ist. Die Kupplung
170 wird eingerückt, wenn der Kolben 164 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird,
wodurch eine leistungsübertragende Verbindung zwischen Hohlwelle 82 und Sonnenrad
144 hergestellt wird.
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Eine Zahnradölpumpe 178 enthält ein Zahnrad 180, das drehfest mit
der Abtriebswelle 150 verbunden und in einer Pumpenkammer angeordnet ist, die von
einer Abschlußplatte 182, die an einer von dem Gehäuse 18 gebildeten Schulter mit
Schrauben 158 befestigt ist, begrenzt wird. Die Pumpe 178 bildet zusammen mit der
bereits früher beschriebenen vorderen Pumpe 72 bzw. 74 einen Teil des automatischen
Steuerkreislaufs.
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Ein Abtriebswellengehäuse 184 ist an dem Gehäuse 18 mittels Schrauben
186 befestigt und umschließt eine Abtriebswellenbremse 188. Die Bremse 188 enthält
ein ortsfestes Gehäuse 190, das am Gehäuse 18 durch Schrauben 192 gehalten wird.
Eine Mehrscheibenbremse 194 dient zum Festbremsen der Welle 150 gegen das Gehäuse
190. Welle und Gehäuse weisen entsprechende
Kerbverzahnungen auf,
die mit den ihnen zugeordneten Scheiben der Bremse 194 in Eingriff stehen. Gehäuse
190 bildet einen ringförmigen Zylinder, in dem ein Ringkolben 195 geführt ist, der
die Mehrscheibenbremse betätigt.
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Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich wird, sind die Schaufelelemente
126 der Austrittspartie der Sekundärturbine in herkömmlicher Weise, z. B. durch
Punktschwießen, an einer Klappe 196 befestigt, die aus Zapfen 124 zwischen den in
Radialrichtung gesehen inneren und äußeren Enden derselben gebildet ist. Die radial
äußeren Enden der Zapfen 124 werden in Bohrungen in der inneren Mantelfläche 50
geführt. Die Bolzen 124 sind im wesentlichen fluchtend mit der Austrittskante einer
jeden Schaufel des ersten Teils der Sekundärturbine angeordnet. Die Schaufelelemente
126 werden, wie in Fig. 3 dargestellte aus einer ersten Stellung, die gestrichelt
gezeichnet ist, in eine zweite Stellung gedreht, die durch ausgezogene Linien dargestellt
ist.
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Die Schaufelelemente 126 bilden eine Fortsetzung der Flüssigkeitskanäle
der Sekundärturbine und sind um einen Winkel von etwa 90 verstellbar.
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Wenn die Sekundärturbine in der in Fig. 3 angegebenen Pfeilrichtung
rotiert, wird die Richtung des Austrittsgeschwindigkeitsvektors so geändert, daß
er eine stärkere vorwärtsgerichtete Tangentialkomponente als eine solche in rückwärtiger
Richtung hat. Diese Umkehr des Austrittsgeschwindigkeitsvektors ergibt eine Umkehr
des effektiven Moments, das auf die Sekundärturbine wirkt und das für Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs ausgenutzt werden kann. Die zusammenwirkenden Kanten der Schaufelelemente
des ersten Teiles der Sekundärturbine 46 und der verstellbaren Schaufelelemente
126 sind so ausgelegt, daß sie unter Bildung eines möglichst kleinen Spaltes miteinander
fluchten, wenn die Schaufelelemente 126 jeweils eine der in Fig. 3 gezeichneten
Stellungen einnehmen.
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Wirkungsweise der Kraftübertragungseinrichtung Die neuerungsgemäße
Kraftübertragungseinrichtung ist in der Lage, ein relativ hohes Gesamtanfahrmomentenverhältnis
zu liefern. Sie gestattet
einen sehr weichen Wechsel von diesem
Anfahrmoment zu der direkten Übersetzung während der normalen Vorwärtsfahrt. Der
Planetenradsatz 16 liefert in jeder Schaltstellung zwei Übersetzungsverhältnisse.
Die Leistung wird von der Motorkurbelwelle 10 auf die Wandlerpumpe 34 übertragen.
Hierdurch wird der Flüssigkeitsumlauf im Torusraum des Wandlers bewirkte der der
Primärturbine ein Moment erteilt. Wenn die Momentwandlung bei Stillstand des Fahrzeuges
einsetzt, macht das auf die Primärturbine 40 wirkende Moment einen wesentlichen
Anteil des Pumpenmoments aus, und die Richtung des Strömungsvektors im Torusraum
ist so, daß die Primärturbine 40 in der gleichen Drehrichtung umläuft wie die Pumpe
34. Indessen ist die Winkelstellung der Schaufeln der Primärturbine 40 zu denen
der Sekundärturbine 46 so, daß der Flüssigkeitsumlauf ein umgekehrt wirkendes Drehmoment
im Bereich der Sekundärturbine 46 unter den Anfahrbedingungen hervorruft. Die Sekundärturbine
46 hat daher die Tendenz, entgegengesetzt zur Drehrichtung der Pumpe 34 und der
Primärturbine 40 umzulaufen. Die Strömungsverhältnisse in der Primär-und Sekundärturbine
sind so, daß das negative Moment der Sekundärturbine solange besteht, bis das Gesamtdrehzahlverhältnis
den Wert von ungefähr 0, 3 erreicht.
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Während des Anfahrens sind Bremsband 160 und Scheibenkupplung 170
gleichzeitig gelöst, was bewirkt, daß das Sonnenrad 144 gebremst ist und als Reaktionsglied
des Planetenradsatzes 116 wirkt. Die Mehrscheibenkupplung 170 dient zum Bremsen
der Sekundärturbine 46, da sie eine Verbindung zwischen dem angelegten Bremsband
160 und der Sekundärturbine über Übertragungsglied 174 bzw. 176, Hohlwelle 82 und
Nabe 52 herstellt.
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Die Überholkupplung 84 ist nicht in der Lage, die Sekundärturbine
46 gegen Rückwärtsdrehung zu sichern. Es muß vielmehr die Scheibenkupplung 170 eingerückt
werden, wenn eine Rückwärtsdrehung verhindert werden soll.
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Es hat sich herausgestellt, daß eine Verhinderung dieser Rückwärtsdrehung
im Bereich niedrigen Drehzahlverhältnisses wünschenswert ist, da hierdurch das Gesamtanfahrmoment
beträchtlich erhöht wird. Bei diesem Betriebszustand wirkt die Sekundärturbine etwa
wie ein feststehender Leitapparat.
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Es ist vorgesehen, daß der automatische Steuerkreislauf (nicht dargestellt)
die Kupplung 170 ausrückt, wenn ein Wandlerdrehzahlverhältnis von etwa 0, 3
erreicht
ist und das auf die Sekundärturbine 46 wirkende Moment hierdurch in Vorwärtsrichtung
wirkt. Der Ausdruck"Wandlerdrehzahlverhältnis"bezeichnet das Verhältnis der Drehzahl
des Hohlrades 140 zur Drehzahl der Motorkurbelwelle 10. Die Überholkupplung 84 überträgt
nun das Moment der Sekundärturbine auf die Welle 88, so daß das Moment der Primärturbine
um das der Sekundärturbine 46 ergänzt wird. Sowohl Primär-als auch Sekundärturbine
sind mit der Welle 88 verbunden, und die vereinigten Momente werden auf das Hohlrad
140 des Planetenradsatzes 16 übertragen. Das Bremsband 160 ist in dieser Betriebsphase
ständig angelegt, wodurch das Sonnenrad 144 als Reaktionsglied wirkt. Dieser Betriebszustand
wird als Übergangsbereich bezeichnet.
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Beim Betrieb in hohen Fahrgeschwindigkeiten wird die Scheibenkupplung
170 wieder eingerückt, während gleichzeitig das Bremsband 160 gelöst wird und der
Planetenradsatz hierdurch blockiert und ein Getriebeübersetzpngsverhältnis von 1
: 1 erreicht wird.
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Wenn der Zustand einer hydrodynamischen Kupplung erreicht ist, rotiert
der Leitapparat 56 in Vorwärtsrichtung infolge eines auf ihn wirkenden positiven
Moments. Diese Rotation wird durch eine Einwegbremse 60 ermöglicht.
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Wenn der Wandler in einem hohen Leistungsbereich arbeitet, tritt die
durch den Zylinder 92 und den Kolben 94 gebildete Servoeinrichtung in Tätigkeit
und verstellt die Schaufelelemente 106 an der Austrittspartie der Pumpenschaufeln
34. Man erhält hierdurch ein größeres Momentverhältnis im Wandler, obwohl der Wirkungsgrad
notwendigerweise kleiner wird.
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Um während des Freilaufzustandes eine Fahrzeugbremsung im Gefälle
zu erzielen, wird das Bremsband 160 angelegt und damit das Sonnenrad 144 gebremst.
Das Hohlrad 140 umkreist daraufhin die Abtriebswelle. Hierdurch wird wiederum die
Primärturbine angetrieben. Es tritt eine erwünsche hydrodynamische Bremswirkung
ein, die eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit hervorruft. In diesem Betriebszustand
wird die
Scheibenbremse 194 durch Beschickung der Ringkammer hinter
dem Kolben 195 mit Drucköl betätigt. Diese mechanische Bremsbetätigung wird durch
den automatischen Steuerkreislauf geregelt. Bei angelegter Bremse 194 werden die
Bremsscheiben zur Vermeidung einer Überhitzung mit einer ausreichenden Menge Kühlöl
versorgt.
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Beim Schalten des Rückwärtsganges wird das Rückwärtsbremsband 138
angelegt und das Bremsband 160 gelöst. Die Scheibenkupplung 170 ist ebenfalls eingerückt,
um eine Verbindung zwischen dem Sonnenrad 144 und dem Übertragungsglied 174, das
mit der Sekundärturbine 46 verbunden ist, herzustellen. Zusätzlich wird die durch
den Ringkolben 118 und Zylinderteil 110 gebildete Arbeitskammer druckölbeaufschlagt,
wodurch eine Verstellkraft auf die Schaufelelemente 126 der Sekundärturbine 46 wirkt.
Wie bereits früher beschrieben, wird dadurch ein rückwärts wirkendes Moment auf
die Sekundärturbine 46 ausgeübt, das durch die Hohlwelle 82 und die eingerückte
Scheibenkupplung 170 auf das Sonnenrad 144 übertragen wird. Die Sekundärturbien
treibt also das Sonnenrad 144 rückwärts, und da die Rückwärtsbremse 138 angelegt
ist, werden der Planetenradträger 148 und die mit ihm verbundene Abtriebswelle 150
rückwärts angetrieben.
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Das Impulsmoment der die Primärturbine verlassenden Flüssigkeit ist
gleich dem Impulsmoment der in die Sekundärturbine eintretenden Flüssigkeit, und
die Veränderung dieser Größe ist ein Maß des auf die Sekundärturbine wirkenden Moments,
Es ist zu beachten, daß der Absolutgeschwindigkeitsvektor im Anfahrzustand für Vorwärtsfahrt
im wesentlichen nach Größe und Richtung gleich dem entsprechenden Vektor der Primärturbine
ist. Da indessen die Austrittspartie der Sekundärturbine im Bereich eines kleineren
Radius als der wirksame Radius der Eintrittskante der Sekundärturbine liegt, wird
eine Änderung des Impulsmomentes der durch die Sekundärturbine strömenden Flüssigkeit
im Anfahrzustand bei Vorwärtsfahrt erzeugt. Es wird hieraus ersichtlich, daß der
Sekundärturbine ein Moment im umgekehrten Sinne erteilt wird, die deshalb zu einer
Drehung in entgegengesetztem Sinne angeregt wird, wenn der Wandler auf Vorwärtsfahrt
eingestellt ist und das Drehzahlverhältnis in der Nähe von Null liegt.
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Wie aber bereits erwähnt, wird die Sekundärturbine durch die Scheiben.
kupplung 170 und das Bremsband 160 gebremst, um diese Rückwärtsrotation zu verhindern.
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Es hat sich gezeigt, daß der Absolutgeschwindigkeitsvektor am Austritt
der Primärturbine und am Eintritt der Sekundärturbine eine wesentliche Winkelveränderung
erfahren hat, wenn das Drehzahlverhältnis während Vorwärtsfahrt den Wert von etwa
05 angenommenha. t. Die Tangentialkomponente des Geschwindigkeitsvektors ist aus
einer Rückwärtsrichtung nunmehr in eine Vorwärtsrichtung übergegangen. Aus dieser
Änderung des Winkels ergibt sich eine Änderung der Richtung des Impulsmoments. Wie
zuvor bereits erwähnt, wird nun die Scheibenkupplung 170 ausgerückt, um die Überleitung
des positiven Moments durch die Überholkupplung 84 zu ermöglichen, so daß dieses
Moment zusammen mit dem von der Primärturbine gelieferten wirkt.
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/Schutzansprüche