DE2756854A1

DE2756854A1 - Parallel planetary gear set and multi-turbine converter - are coupled such that impeller rotates faster than input

Info

Publication number: DE2756854A1
Application number: DE19772756854
Authority: DE
Inventors: Shiang-Yu Lee
Original assignee: LEE SHIANG YU
Current assignee: LEE SHIANG YU
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-06-21

Abstract

A vehicle hydromechanical transmission comprises a multi-turbine converter coupled to a planetary gear set. An input shaft (1) is coupled to a planet carrier (24) coupled to at least one turbine rotor (32). The output shaft (4) is coupled via a sun gear (22) to at least one rotor (33). An impeller (31) is coupled to a ring gear (21). A stator (34) is supported for forward movement only. The impeller at start up, is driven with input power at a higher speed than the input shaft to increase torque capacity. during downgeade braking, again the impeller is driven at a higher speed to provide greater regenerative braking. Higher transmission efficiency is provided by the parallel mechanical and hydraulic paths.

Description

Hydromechanische Transmission Hydromechanical transmission

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydromechanische Transemission und insbesondere auf ein Übertragungssystem mit einem Mehrfachturbinenwandler.The invention relates to hydromechanical transmission and in particular to a transmission system with a multiple turbine converter.

Bisher wurden bereits mehrere Drehmomentenwandlerübertragungen mit Planetengetriebeanordnungen beschrieben. Hierzu wird auf die US-PS'en 3 150 562, 3 528 321 und 3 789 697 verwiesen.So far, several torque converter transmissions have already been used Planetary gear assemblies described. For this purpose, reference is made to US Patents 3,150,562, 3,528,321 and 3,789,697.

Obwohl hinsichtlich der Konstruktion Unterschiede bestehen, haben diese Druckschriften ein gemeinsames Merkmal, welches darin besteht, daß der Impeller des Drehmomentenwandlers mit der Antriebswelle verbunden ist und direkt durch den Hauptmotor auf solche Weise angetrieben wird, daß der Impeller mit derselben Drehzahl dreht, wie die Antriebswelle. Daher ist das vom Impeller zur Turbine übertragene Drehmoment durch die Drehzahl begrenzt, wenn das Fahrzeug startet oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Daher kann weder ein höheres Anzugsdrehmomentenverhältnis (higher stall-torque-ratio) noch ein höherer Übertragungswirkungsgrad erzielt werden.Although there are differences in construction, have these documents have a common feature, which is that the impeller of the torque converter is connected to the drive shaft and directly through the Main motor is driven in such a way that the impeller with the same Speed rotates like the drive shaft. Hence this is transmitted from the impeller to the turbine Torque limited by engine speed when the vehicle starts or at lower Speed is driving. Therefore, neither can a higher torque ratio (higher stall torque ratio) a higher transmission efficiency can be achieved.

Die zuvor erwähnten Wandler funktionieren jedoch rein hydraulisch und haben keine mechanische Umgehungsmöglichkeit mit niedriger Durchlässigkeit infolge des Treibmittelschlupfes.However, the aforementioned converters work purely hydraulically and have no mechanical bypass with low permeability as a result of propellant slip.

Weiterhin ist wegen der geringen Drehzahlunterschiede zwischen dem Impeller und der Turbine und der Abwesenheit einer mechanischen Verbindung die Umkehr-Drehmomenten-Transmissionskapazität gering, wenn die Maschine verlangsamt wird und sich das Fahrzeug in einer geringeren Geschwindigkeit bewegt.Furthermore, because of the small speed differences between the Impeller and the turbine and the absence of a mechanical connection the reverse torque transmission capacity low when the machine is slowed and the vehicle is at a lower level Speed moves.

Die in den US-PS'en 3 425 295 und 3 503 277 beschriebenen Wandler haben sowohl mechanische als auch hydraulische Drehmomentenübertragungswege. Jedoch wirken sie nicht parallel zueinander. Eine reine hydraulische Ubertraqunq erfolgt bei niedriger Geschwindigkeit oder niedrigen Drehzahlen und reine mechanische Ubertragung bei hohen Geschwindigkeiten oder hohen Drehzahlen. In der US-PS 3 528 321 wird eine hydraulische und mechanische Übertragung parallel verwendet, jedoch nur bei hohen Geschwindigkeiten oder oder Drehzahlen. Die vorerwähnten Druckschriften beschreiben Wandler, die alle Kupplungen verwenden, um die Betriebsart zu wechseln.The transducers described in U.S. Patents 3,425,295 and 3,503,277 have both mechanical and hydraulic torque transmission paths. However they do not work parallel to each other. A purely hydraulic transmission takes place at low speed or low revs and pure mechanical transmission at high speeds or high revs. In U.S. Patent 3,528,321 a hydraulic and mechanical transmission used in parallel, but only at high levels Speeds or or speeds. Describe the aforementioned publications Converters that all use clutches to change modes.

Die US-PS 3 163 056 beschreibt eine Parallelpfadtransmission, jedoch benutzt der dort beschriebene Wandler nicht die regenerative Drehmomentenvervielfachung und das Drehmomentenverhältnis wird tatsächlich reduziert.U.S. Patent 3,163,056 describes parallel path transmission, however the converter described there does not use regenerative torque multiplication and the torque ratio is actually reduced.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile der bekannten Drehmomentenwandler zu vermeiden.The object of the invention is to overcome the aforementioned disadvantages to avoid the known torque converter.

Diese Aufgabe wird durch ein Transmissionssystem gelöst, welches aus einem Mehrfachturbinenwandler, einem Planetengetriebe, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle besteht.This problem is solved by a transmission system which consists of a multiple turbine converter, a planetary gear, a drive shaft and a There is output shaft.

Der Wandler und das Planetengetriebe sind so angeordnet, daß ein Impeller am Zahnradring des Planetengetriebes befestigt ist, daß zumindest eine Turbine am Planetenträger befestigt ist, welcher direkt von der Antriebswelle angetrieben wird und daß die verbleibenden Turbinen und das Sonnenrad auf der Abtriebswelle aufgekeilt sind. Während niedriger Abtriebsdrehzahlen wird der Impeller durch die Differenzialwirkung des Planetengetriebes angetrieben und dreht mit einer Drehzahl, welche höher ist als die der Antriebswelle.The converter and the planetary gear are arranged so that an impeller is attached to the ring gear of the planetary gear that at least one turbine on Planet carrier is attached, which is driven directly from the drive shaft and that the remaining turbines and the sun gear are keyed onto the output shaft are. During low output speeds, the impeller is turned off by the differential effect of the planetary gear and rotates at a speed which is higher than that of the drive shaft.

Die regenerative Drehmomentenvervielfachung wird durch die spezielle Anordnung gemäß dieser Lösung erreicht, was in einem höheren Drehmomentenverhältnis resultiert. Während des Betriebs wird die Übertragung des Drehmomentes durch aufgeteilte mechanische und hydrodynamische Wege durchgeführt, wodurch sowohl der Kraftübertragungswirkungsgrad als auch die Ansprechbarkeit und die Weichheit sowie Gleichmäßigkeit des Betriebes verbessert wird.The regenerative torque multiplication is due to the special Arrangement according to this solution achieved what in a higher torque ratio results. During operation, the transmission of the torque is divided by mechanical and hydrodynamic routes are carried out, increasing both the power transmission efficiency as well as responsiveness and softness and smoothness of operation is improved.

Durch die Erfindung wird eine neue Transmission geschaffen, welche aus einem Mehrfachturbinenwandler und einem Planetengetriebe besteht, bei dem bei niedriger Abtriebsdrehzahl der Impeller mit einer Antriebskraft und einer regenerativen Kraft auf eine höhere Drehzahl angetrieben wird als die des Hauptmotors, so daß das Drehmomentenverhältnis und die Drehmomentenkapazität erhöht wird. Durch die aufgeteilten und parallelen mechanischen und hydraulischen Übertragungswege wird ebenfalls ein größerer Transmissionswirkungsgrad geschaffen. Wenn das Fahrzeug langsamer fährt schafft die erfindungsgemäße Transmission eine ausreichende Umkehr-Drehmomenten-Transmissionsfähigkeit, um eine Bremsung oder regenerative Bremsung des Motors zu bewirken. Mit der vorgeschlagenen Lösung wird ein Drehmomentenwandler von einfacher Konstruktion, mit besserer Ansprechbarkeit, verbesserten weichen Betriebsablauf und einem niedrigen Energieverbrauch geschaffen.The invention creates a new transmission which consists of a multiple turbine converter and a planetary gear, in which at low output speed of the impeller with one driving force and one regenerative Power is driven to a higher speed than that of the main motor, so that the torque ratio and torque capacity is increased. Through the split and parallel mechanical and hydraulic transmission paths also created a greater transmission efficiency. When the vehicle slows down drives the transmission according to the invention creates a sufficient reverse torque transmission capability, to effect braking or regenerative braking of the motor. With the proposed The solution will be a torque converter of simple construction, with better responsiveness, improved smooth operation and low energy consumption.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Teilschnitt des Planetengetriebes entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1 mit der Schaufelkontur des Impellers, der Turbinen und des Reaktors, Fig. 4 eine schematische Ansicht der Fig. 1, Fig. 5 ein Blockdiagramm der ersten Ausführungsform mit einem Drehmomentübertragungskreislauf, Fig. 6 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform, Fig. 7 die Schaufelkontur des Tmpellers gem. der zweiten Ausführungsform, Fig. 8 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform, und Fig. 9 eine schematische Ausführungsform einer vierten Ausführungsform.Further details, features and advantages of the invention result purely from the following description of the accompanying drawings schematically illustrated embodiments. They show: FIG. 1 a longitudinal section through a first embodiment according to the invention, Fig. 2 is a partial section of the Planetary gear along the line II-II of Fig. 1, Fig. 3 along a section the line I-I of Fig. 1 with the blade contour of the impeller, the turbines and of the reactor, FIG. 4 is a schematic view of FIG. 1, FIG. 5 is a block diagram the first embodiment with a torque transmission circuit, FIG. 6 a schematic view of a second embodiment, FIG. 7 the blade contour of the Tmpeller according to the second embodiment, FIG third embodiment, and FIG. 9 a schematic embodiment of a fourth Embodiment.

Unter Bezuqnahme auf Fiq. 1 - 4 besteht die hydromechanische Transmission gemäß der Erfindung aus einer durch einen nicht darqestellten HauPtmotor anvetriebenen Einsanss- oder Antriebswelle 1, einem durch die Antriebswelle 1 angetriebenen Planetengetriebe, einem durch das Planetengetriebe 2 angetriebenen Mehrfachturbinen-Drehmomentenwandler 3 und einer Ausgangs-oder Abtriebswelle 4, welche im Gehäuse 5 mittels Lager 61 und einer Dichtung 62 gelagert und im Gehäuse frei drehbar ist.With reference to Fiq. 1 - 4 is the hydromechanical transmission according to the invention from a driven by a main motor, not shown Einsanss- or drive shaft 1, a planetary gear driven by the drive shaft 1, a multiple turbine torque converter driven by the planetary gear 2 3 and an output or output shaft 4, which in the housing 5 by means of bearings 61 and a seal 62 is mounted and freely rotatable in the housing.

Das Planetengetriebe 2 besteht aus einem auf der Welle 1 mittels eines Lagers 63 drehbar befestigten Ringzahnrad 21, einem mittels seiner inneren Keilverzahnung auf eine äußere Keilverzahnung 41 auf dem inneren Ende der Abtriebswelle 4 befestigten Sonnenrad 22, einer Vielzahl von gleichzeitig mit dem Ringzahnrad 21 und dem Sonnenrad 22 kämmenden Planetenräder 23, und einem Planetenträger 24, welcher über eine Welle 25 drehbar die Planetenräder 23 abstützt. Der Träger 24 ist mittels Bolzen 71 mit einem am Ende der Antriebswelle 1 befindlichen Flansch 11 verbunden und wird durch die Antriebswelle 1 angetrieben. Der Drehmomentenwandler 3 besteht aus einem Impeller 31, welcher mittels Bolzen 73 auf einem Flansch 27 des Ringzahnrades 21 befestigt ist. Eine erste Turbine 32 ist mittels Bolzen 72 an einem Flansch 26 des Trägers 24 befestigt. Eine zweite Turbine 33 ist mittels einer eine Innenkeilverzahnung aufweisenden Nabe auf der äußeren Keilverzahnung 41 der Abtriebswelle 4 befestigt. Ein Reaktor oder Stator 34 ist mittels einer Einwegkupplung 36 betriebsmäßig auf der Außenseite einer Langnabe 51 befestigt, welche sich in das Innere des Gehäuses 5 erstreckt. Eine sich in das Gehäuse 5 erstreckende Nabe 37 ist lose auf der Außenseite der Nabe 51 aufgesetzt und wird von einem in einem Aufnahmeteil 52 befindlichen Lager 63 drehbar abgestützt.The planetary gear 2 consists of a on the shaft 1 by means of a Bearing 63 rotatably attached ring gear 21, one by means of its internal spline attached to an outer spline 41 on the inner end of the output shaft 4 Sun gear 22, a plurality of simultaneously with the ring gear 21 and the sun gear 22 meshing planet gears 23, and a planet carrier 24, which has a shaft 25 rotatably supports the planet gears 23. The carrier 24 is connected by means of bolts 71 a flange 11 located at the end of the drive shaft 1 and is through the drive shaft 1 is driven. The torque converter 3 consists of an impeller 31, which is fastened to a flange 27 of the ring gear 21 by means of bolts 73 is. A first turbine 32 is by means of bolts 72 on a flange 26 of the carrier 24 attached. A second turbine 33 is internally splined by means of an internal spline having hub on the outer spline 41 of the output shaft 4 is attached. A reactor or stator 34 is operationally open by means of a one-way clutch 36 attached to the outside of a long hub 51, which extends into the interior of the housing 5 extends. A hub 37 extending into the housing 5 is loose on the outside placed on the hub 51 and is held in a receiving part 52 by one Bearing 63 rotatably supported.

Die Konturen der Schaufeln des Impellers 31, der ersten Turbine 32, der zweiten Turbine 33 und des Stators 34 sind in Fig. 3 dargestellt, worin die ausgezogenen Pfeile die Drehrichtung des Impellers 31, der ersten Turbine 32, der zweiten Turbine 33 bzw. des Stators 34 anzeigen. Der in unterbrochenen Linien dargestell Pfeil beschreibt die Richtung der Einwegbremsung des Stators 34.The contours of the blades of the impeller 31, the first turbine 32, the second turbine 33 and the stator 34 are shown in Fig. 3, wherein the Solid arrows indicate the direction of rotation of the impeller 31, the first turbine 32, the second turbine 33 or of the stator 34. The one in interrupted Lines represent the arrow describes the direction of one-way braking of the stator 34.

Natürlich kann in diesem Zusammenhang der Reaktor 34 nur dann als Stator bezeichnet werden, wenn dieser sich nicht dreht.Of course, in this context, the reactor 34 can only be used as Stator are called when it is not rotating.

Beim Betrieb der Vorrichtung treibt der Hauptmotor die Antriebswelle 1 an. Da der Planetenträger 24 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist und da die erste Turbine 32 mit dem Planetenträger 24 verbunden ist, drehen sich der Planetenträqer 24 und die erste Turbine 32 zusammen mit der Welle 1 mit derselben Geschwindiqkeit. Beim Start verbleibt unter Last die Abtriebswelle 4 stationär. Dies qilt ebenso für das darauf befestiqte Sonnenrad 22.In operation of the device, the main motor drives the drive shaft 1 at. Since the planet carrier 24 is connected to the drive shaft 1 and since the First turbine 32 is connected to the planet carrier 24, rotate the planet carrier 24 and the first turbine 32 together with the shaft 1 with the same Geschwindiqkeit. When starting, the output shaft 4 remains stationary under load. This qilts as well for the sun gear 22 attached to it.

Das Rinqzahnrad 21 und der Impeller 31 werden daher durch die Differenzialwirkung der Planetenräder 23 und des Sonnenrades 22 angetrieben, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die des Trägers 24. Durch die Bewegung des Impellers 31 bzw. dessen Schaufeln erfolgt ein Antrieb des Transmissionstreibmittels in Richtung auf die erste Turbine 32, welche mit der Eingangsgeschwindigkeit gedreht wird. Da die Geschwindigkeit der ersten Turbine geringer ist als die Geschwindigkeit des Impellers 31 nimmt die erste Turbine 32 vom Treibmittel ein Drehmoment auf und überträgt dieses Drehmoment auf den Planetenträger 24.The ring gear 21 and the impeller 31 are therefore driven by the differential action the planet gears 23 and the sun gear 22 driven, at a speed which is higher than that of the carrier 24. By the movement of the impeller 31 or its The transmission propellant is driven in the direction of the blades first turbine 32 which is rotated at the input speed. Because the speed the first turbine is less than the speed of the impeller 31 takes the first turbine 32 from the propellant to a torque and transmits this torque on the planet carrier 24.

Der Träger 24 nimmt so gleichzeitig das Drehmoment vom Hauptmotor sowie von der ersten Turbine 32 auf. Ein größerer Teil des kombinierten Drehmoment es wird verteilend bzw. ausgleichend durch das Planetengetriebe auf das Ringzahnrad 21 und den Impeller 31 übertragen. Der verbleibende geringere Teil wird über die Abtriebswelle 4 auf das Sonnenrad 22 übertragen.The carrier 24 thus simultaneously takes the torque from the main motor as well as from the first turbine 32. A larger part of the combined torque it is distributed or compensated by the planetary gear on the ring gear 21 and the impeller 31 transferred. The remaining lesser part is over the Transfer output shaft 4 to sun gear 22.

Nach Verlassen der ersten Turbine 32 strömt das noch immer ein beträchtliches vorwärts gerichtetes Moment beinhaltende Treibmittel in Richtung auf die mit der Abtriebswelle 4 verbundene zweite Turbine 33. Die zweite Turbine 33 bewirkt in Ubereinstimmung des Turbinenschaufelausgangswinkels ein Zurückströmen des Treibmittels und wandelt das vorwärts gerichtete Treibmittelmoment in ein positives Drehmoment um, und überträgt dieses Drehmoment direkt auf die Abtriebswelle 4.After leaving the first turbine 32 there is still a considerable flow propellant containing forward momentum towards the with the Second turbine 33 connected to the output shaft 4. The second turbine 33 operates in accordance of the turbine blade exit angle, a backflow of the propellant and converts converts the forward propellant torque into positive torque, and transmits it this torque directly on the output shaft 4.

Wenn das Abtriebsdrehmoment die Belastung der Abtriebswelle überschreitet, beginnt die Abtriebswelle 4 sich zu drehen, und zwar zunächst mit einer niedrigen und dann mit einer graduell sich erhöhenden Geschwindigkeit. Nach Verlassen der zweiten Turbine 33 strömt das Übertragungstreibmittel zum Reaktor oder Stator 34 mit einem vorderen Schaufelausgangswinkel. Dadurch wird das Strömungsmittel wieder nach vorne umgelenkt, indem die Treibmittelträgheit in ein nach vorne gerichtetes Moment umgewandelt wird, bevor es wieder in den Impeller 31 gelangt.If the output torque exceeds the load on the output shaft, the output shaft 4 begins to rotate, initially with a low and then at a gradually increasing rate. After leaving the Second turbine 33, the transfer propellant flows to reactor or stator 34 with a front blade exit angle. This will restore the fluid diverted forward by turning the propellant inertia into a forward-facing one Moment is converted before it enters the impeller 31 again.

Der Stator 34 versorgt somit das Übertragungstreibmittel mit einem positiven Drehmoment. Die Größe dieses Drehmoments ist direkt proportional zum Drehmoment des Impellers und wird durch die Schaufelausgangswinkel geregelt. Weiterhin nimmt das durch den Stator aufgebrachte Drehmoment mit der Zunahme der Abtriebsgeschwindigkeit ab. Der Stator 34 ist mittels der Einwegkupplung 36 auf der Nabe 51 des Gehäuses 5 befestigt und wird so an einer Drehung in der umgekehrten Richtung gehindert. Dadurch wird sichergestellt, daß auf das Treibmittel ein positives Drehmoment ausgeübt wird. Durch die Einwegkupplung 36 kann der Stator jedoch während hoher Abtriebsdrehzahlen frei in die Vorwärtsrichtung drehen.The stator 34 thus supplies the transmission propellant with one positive torque. The magnitude of this torque is directly proportional to the torque of the impeller and is controlled by the blade exit angle. Continues to take the torque applied by the stator as the output speed increases away. The stator 34 is on the hub 51 of the housing by means of the one-way clutch 36 5 and is thus prevented from rotating in the reverse direction. This ensures that a positive torque is exerted on the propellant will. Due to the one-way clutch 36, however, the stator can during high output speeds rotate freely in the forward direction.

Fig. 5 zeigt das Blockdiagramm der Drehmoment oder Kraftübertragung gemäß der Erfindung. Es ist ersichtlich, daß ein Teil des Drehmomentes zur ersten Turbine 32, zum Planetenträger 24, zum Planetenrad 23, zum Ringzahnrad 21 und zum Impeller 31 und wieder zurück zur ersten Turbine 32 gelangt, und zwar in einem geschlossenen Kreislauf.Fig. 5 shows the block diagram of the torque or power transmission according to the invention. It can be seen that part of the torque to the first Turbine 32, to the planet carrier 24, to the planet gear 23, to the ring gear 21 and to the Impeller 31 and back again to the first turbine 32, namely in a closed Cycle.

Dieses Recycling des Drehmomentes wird als "Drehmomentenregenerat ion" bezeichnet. Bei geeigneter Auswahl der Ubersetzungsverhältnisse und der Schaufelkonturen ist es möglich, ein wesentlich höheres regeneriertes Drehmoment zu erhalten als dies vom Hauptmotor ankommt.This recycling of the torque is called "regenerated torque" ion ". With a suitable selection of the transmission ratios and the blade contours it is possible to get a much higher regenerated torque than this arrives from the main engine.

Es ist in der Theorie der Strömungsmaschinen bekannt, daß eine Turbine dann einen sehr hohen Wirkungsgrad hat, wenn die Turbine mit einer Drehzahl betrieben wird, die von der halben Drehzahl bis nahezu der vollen Drehzahl des Impellers beträgt. Dies liegt an den niedrigen hydraulischen Stoßverlusten. Durch die Ausgleichsgetriebeanordnung entsprechend der Erfindung kann die erste Turbine 32 innerhalb dieses Bereiches maximalen Wirkungsgrades betrieben werden. Unter diesen Bedingungen würde das auf den Impeller 31 übertragene Gesamtdrehmoment bei einem O-Ausgangs- oder Stillstandszustand ein mehrfaches Ausgangsdrehmomentes des Hauptmotors betragen.It is known in the theory of fluid machines that a turbine then has a very high efficiency when the turbine is operated at one speed which is from half the speed to almost the full speed of the impeller. This is due to the low hydraulic shock losses. Through the differential gear arrangement according to the invention, the first turbine 32 can be within this range maximum efficiency. Under these conditions that would work total torque transmitted to the impeller 31 in an 0 output or standstill condition be a multiple of the output torque of the main motor.

Wie zuvor erwähnt ist das vom Stator 34 herrührende Drehmoment direkt proportional zum Drehmoment des Impellers 31. Bei geeigneter Auswahl bzw. Ausbildung des Ausgangswinkels kann das Drehmoment des Stators 34 gleich oder größer als das des Impellers 31 sein. Daher ist entsprechend dem Momentensatz das teilweise vom Planetenrad 23 auf das Sonnenrad 22 und teilweise von der zweiten Turbine übertragene kombinierte Ausgangsdrehmoment gleich der Summe der Drehmomente des Hauptmotors und des Stators 34 (Fig. 5). Bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen beträgt dieses Ausgangsdrehmoment ein Mehrfaches des Drehmomentes des Hauptmotors.As previously mentioned, the torque from the stator 34 is direct proportional to the torque of the impeller 31. With suitable selection or design of the output angle, the torque of the stator 34 may be equal to or greater than that of the impeller 31. Therefore, according to the moment theorem, this is partly from Planet gear 23 on the sun gear 22 and partially transmitted by the second turbine combined output torque equal to the sum of the main motor torques and the stator 34 (Fig. 5). At low output speeds, this is the output torque a multiple of the torque of the main engine.

Entsprechend Rechenresultaten kann das Ausgangsdrehmoment etwa das 7-fache des Eingangsdrehmomentes betragen. Eine derartig hohe Drehmomentenvervielfachung hat es bisher nicht gegeben.According to the calculation results, the output torque can be about that 7 times the input torque. Such a high torque multiplication has not existed before.

Bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen verbessert das hohe Drehmomentenvergrößerungsverhältnis den Ubertragungswirkungsgrad. Weiterhin erleichtert das hohe Drehmomentenverhältnis die Verminderung oder gar die Eliminierung des komplizierten Reduktionsgetriebes und der damit zusammenwirkenden Kupplungen und Servomechanismen, wodurch die Herstellungs- und die Instandhaltungskosten reduziert werden können.At low output speeds, the high torque enlargement ratio improves the transmission efficiency. Furthermore, the high torque ratio facilitates the reduction or even the elimination of the complicated reduction gear and the cooperating clutches and servo mechanisms, whereby the Manufacturing and maintenance costs can be reduced.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer zweckmäßigen Drehmomentenkapazität. Bei herkömmlichen Konstruktionen, bei denen der Impeller mit dem Hauptmotor verbunden ist, würde die Einführung der Drehmomentenregeneration ohne Zunahme der Größe des Impellers eine Zunahme der kritischen Maschinendrehzahl (engine stall speed) verursachen, welche zur Abnahme der Betriebswirtschaftlichkeit bei niedrigen Drehzahlen führt. In dieser Erfindung wird der Impeller 31 angetrieben, um mit einer Drehzahl gedreht zu werden, welche weit höher ist als die des Hauptmotors. Die Drehmomentenkapazität des Impellers 31 wird konsequenterweise erhöht, da die Drehmomentenkapazität eines Impellers proportional zum Quadrat der Impellerdrehzahl ist. So besteht beim Vergleich der Maschine und des Wandlers keine Notwendigkeit für eine drastische Erhöhung der Wandlergröße. Es kann sogar eine niedrige kritische Maschinendrehzahl aufrechterhalten werden.Another feature of the present invention is its creation an appropriate torque capacity. With conventional constructions, at where the impeller is connected to the main engine, the introduction of torque regeneration would be introduced without increasing the size of the impeller, an increase in the critical engine speed (engine stall speed), which lead to a decrease in economic efficiency leads at low speeds. In this invention, the impeller 31 is driven, to be rotated at a speed which is far higher than that of the main motor. The torque capacity of the impeller 31 is consequently increased as the Torque capacity of an impeller proportional to the square of the impeller speed is. So there is no need to compare the machine and the converter for a drastic increase in transducer size. It can even be a low critical one Machine speed can be maintained.

Weiterhin resultiert wegen der Differenzialwirkung ein Wechsel der Motordrehzahl in einem größeren Wechsel der Impellerdrehzahl. Jedoch wirken die Drehmomentenkapazitätscharakteristiken auf eine Einschränkung oder Beqrenzunq derartiqer Drehzahlwechsel. In anderen Worten schafft diese diese Erfindung den gewünschten Drehmomentenwechsel oder erwidert in Ubereinstimmung mit der Motordrosselsteuerung mit kleineren Motordrehzahlveränderungen. Diese Art der Betriebscharakteristiken wird als "Festigkeit" der Kraftübertragung im Kraftfahrzeugmotorbau bezeichnet. Während die mechanische Kupplung absolut fest ist, erlaubt der Wandler oder eine Flüssigkeitskupplung jedoch eine beträchtliche Veränderung der Motordrehzahl, d.h. es besteht ein sogen. Schlupf.Furthermore, due to the differential effect, there is a change in Engine speed in a larger change in impeller speed. However, they work Torque capacity characteristics to a constraint or limit of such Speed change. In other words, this invention provides what is desired Torque change or replied in accordance with the engine throttle control with smaller engine speed changes. This kind of operating characteristics is referred to as the "strength" of power transmission in automotive engine construction. While the mechanical clutch is absolutely tight, the converter or one allows Fluid coupling, however, a significant change in engine speed, i. there is a so-called Slip.

Die inhärente Festigkeit des Kraftübertragungs- oder Transmissionssystems in dieser Erfindung verbessert die Ansprechbarkeit der Kraftübertragung auf die Drosselsteuerung und reduziert den Motorschlupf. Konsquenterweise wird der Energie-und Brennstoffverlust reduziert.The inherent strength of the power transmission or transmission system in this invention improves responsiveness of power transmission on the throttle control and reduces the motor slip. Consistent with this, the Reduced energy and fuel loss.

Wenn sich das Kraftübertragungssystem entsprechend der ERfindung in Betrieb befindet, wird ein Teil der Energie mechanisch über das Planetenrad 23 und das Sonnenrad 22 ohne Energieverlust auf die Abtriebswelle 4 übertragen. Der Rest der Energie wird über den hydraulischen Strömungsweg übertragen. Der aufgeteilte und parallel Übertragungsweg gemäß dieser Erfindung verbessert den Wirkungsgrad über den der reinen hydraulischen Wandlertransmission hinaus.If the power transmission system according to the invention in Operation is located, part of the energy is mechanically via the planetary gear 23 and the sun gear 22 is transmitted to the output shaft 4 without loss of energy. The rest the energy is transferred via the hydraulic flow path. The split one and parallel transmission path according to this invention improves efficiency beyond that of the pure hydraulic converter transmission.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Handhabungskapazität der Umkehrmomentenströmung. In der Kraftfahrzeugtechnik ist es wünschenswert, den Motor zur Aufnahme und Verteilung eines Teils der kinetischen Fahrzeugenergie zu verwenden, wenn der Motor oder das Fahrzeug verlangsamt wird.Another feature of the invention is its handling capacity the reverse torque flow. In automotive engineering, it is desirable to have the Motor for absorbing and distributing part of the vehicle's kinetic energy use when the engine or vehicle is slowing down.

Dies ist bekannt als Motorbremswirkung. Die mechanische Kupplung kann soviel Energie zum Motor zurückübertragen, wie sie solche aufnimmt. Wenn dies jedoch erfolgt, gelangt ohne Unterschied eine zerstörerische bzw. eine beschädigende Stoßbelastung auf den Motor. Herkömmliche Drehmomentenwandler oder Strömungsmittelkupplungen isolieren eine derartige Stoßbelastung von der Maschine. Jedoch konnte andererseits nur eine geringe Drehmomentenumkehr übertragen werden.This is known as engine braking. The mechanical clutch can transfer as much energy back to the engine as it absorbs it. However, if this is the case occurs, a destructive or a damaging shock load occurs without distinction on the engine. Isolate conventional torque converters or fluid couplings such a shock load from the machine. However, on the other hand, only one could low torque reversal can be transmitted.

Bei der vorliegenden Erfindung tut so unter Berg-ab-Fahrt-Bedingungen der Planetenträger, wenn der Motor sich verlangsamt. Da das Sonnenrad in Übereinstimmung mit den Fahrzeugrädern infolge der Fahrzeugträgheit mit einer höheren Drehzahl dreht, dreht sich infolge dessen das Ringzahnrad sogar langsamer als der Planetenträger, und zwar durch die Differenzialwirkung. Daher dreht hinsichtlich des Verhältnisses zwischen dem Treibmittel und den Elementen des Planetenradgetriebes die zweite Turbine 33 mit einer hohen Geschwindigkeit, die erste Turbine 32 läuft langsamer und der Impeller 31 läuft am langsamsten.In the present invention, it does so under uphill driving conditions the planet carrier when the engine slows down. Because the sun gear in accordance rotates with the vehicle wheels at a higher speed due to the vehicle inertia, As a result, the ring gear turns even more slowly than the planet carrier, namely through the differential effect. Therefore rotates in terms of the ratio the second turbine between the propellant and the elements of the planetary gear 33 at a high speed, the first Turbine 32 is running slower and the impeller 31 runs the slowest.

Bei einem solchen Betriebszustand wird das Treibmittel so angetrieben, daß es in die umgekehrte Richtung strömt, wo das Drehmoment von der zweiten Turbine auf das Treibmittel übertragen wird, während die erste Turbine und der Impeller 31 von dem Treibmittel ein Drehmoment aufnimmt. Das Drehmoment der ersten Turbine wird direkt auf den Motor übertragen und das Impellerdrehmoment überträgt sich auf das Ringzahnrad 21 und die Planetenräder 23, bevor es den Motor erreicht.In such an operating state, the propellant is driven in such a way that that it flows in the opposite direction where the torque from the second turbine is transferred to the propellant while the first turbine and the impeller 31 receives a torque from the propellant. The torque of the first turbine is transmitted directly to the motor and the impeller torque is transmitted to the ring gear 21 and planet gears 23 before it reaches the engine.

Unter dessen überträgt das Sonnenrad 22 wegen der Differenzialwirkung ebenso ein Drehmoment auf die Planetenräder 23 und den Motor. Der Drehmomentenbetrag dieses Drehmomentes ist proportional zum Drehmoment des Impellers und des Ringzahnrades.Meanwhile, the sun gear 22 transmits because of the differential action likewise a torque on the planet gears 23 and the motor. The amount of torque this torque is proportional to the torque of the impeller and the ring gear.

So ist das durch den Impeller entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgenommene Drehmoment viel größer als das eines herkömmlichen Wandlers derselben Größe, weil der Unterschied hinsichtlich der Drehzahlen zwischen der Abtriebswelle und dem Impeller bei dieser Erfindung größer ist.So it is with the impeller according to the present invention absorbed torque is much larger than that of a conventional converter of the same Size because of the difference in speeds between the output shaft and the impeller is larger in this invention.

Das gesamte rückübertragene Drehmoment einschließlich der von der ersten Turbine, vom Impeller und direkt vom Sonnenrad beträgt ein Mehrfaches des Drehmomentes, welches bei einem herkömmlichen Drehmomentenwandler übertragen werden kann. Infolge der Dämpfungswirkung des Treibmittels werden außerdem Stoßbelastungen von der Maschine abgehalten.The total torque transmitted back including that from the first turbine, from the impeller and directly from the sun gear is a multiple of Torque that is transmitted in a conventional torque converter can. As a result of the damping effect of the propellant, there are also shock loads kept away from the machine.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform, in der zusätzlich eine dritte Turbine 38 zwischen dem Impeller 31 und dem Stator 34 des Wandlers angeordnet ist. Diese dritte Turbine 38 ist mit der zweiten Turbine 33 und mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Der Rest der Teile, welche mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, stimmen mit denen der ersten Ausführungsform überein. Die Verbindung der zweiten Turbine 33 und der dritten Turbine 38 kann leicht vorgenommen werden und wird im Detail nicht beschrieben. Die Schaufelkonturen sind in Fig. 7 dargestellt.Fig. 6 shows a second embodiment in which a third Turbine 38 is arranged between the impeller 31 and the stator 34 of the converter. This third turbine 38 is connected to the second turbine 33 and to the output shaft 4 connected. The rest of the parts which are given the same reference numerals are as in the first embodiment described above, agree with those of first embodiment. The connection of the second turbine 33 and the third Turbine 38 can be made easily and will not go into detail described. The blade contours are shown in FIG. 7.

Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform, welche ein wenig ähnlich der zweiten Ausführungsform ist, und zwar ausgenommen, daß die dritte Turbine 38 mit der ersten Turbine verbunden ist, welche ihrerseits direkt mit dem Planetenträger 24 verbunden ist.Fig. 8 shows a third embodiment which is somewhat similar of the second embodiment, except that the third turbine 38 is connected to the first turbine, which in turn is directly connected to the planet carrier 24 is connected.

Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform, welche der dritten Ausführungsform sehr ähnlich ist, ausgenommen, daß der Getriebemechanismus 2 und der Drehmomentenwandlermechanismus 3 auf unterschiedliche Weise angeordnet sind.Fig. 9 shows a fourth embodiment, which is the third embodiment is very similar except that the gear mechanism 2 and the torque converter mechanism 3 are arranged in different ways.

Claims

Hydromechanical transmission Patent claims Hydromechanical transmission, g e k e n n n z e i c h -ne t by a housing (5), a drive shaft (1), a Output shaft (4), a planetary gear (2) comprising a ring gear (21), a operationally connected to the drive shaft (1) planet carrier (24), a the output shaft (4) wedged sun gear (22) and a variety of modes of operation on the planet carrier (24) mounted planet gears (23), the teeth of the Planet gears (23) simultaneously with the ring gear (21) and the sun gear (22) are in engagement by a multiple turbine torque converter comprising a Operationally connected to the ring gear (21) impeller (31), at least one with the planet carrier (24) connected turbine (32), at least one with the sun gear (22) or the output shaft (4) connected turbine (33) and one Operationally via a Einweqkupplunq (36) on a raaenden in the housing (5) Hub (51) attached stator (reactor) (34).

2. Transmission according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the multiple turbine converter is connected to the planet carrier (24) first turbine (32) and one connected to the sun gear (22) or the output shaft (4) second turbine (33).

3. Transmission according to claim 1, characterized in that g e k e nn -z e i c h n e t that the multiple turbine converter is connected to the planet carrier (24) first turbine (32) as well as a second turbine (33) and a third turbine (38), wherein the second turbine and third turbine are coupled to each other and to the output shaft (4) are connected.

4. Transmission according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the multiple turbine torque converter consists of a first turbine (32) and a third turbine (38) which is coupled to one another and to the planet carrier (24) are connected and that this torque converter has a second turbine (33) has, which is keyed on the output shaft (4).