DE3123133A1

DE3123133A1 - Hydrodynamic reversing transmission

Info

Publication number: DE3123133A1
Application number: DE19813123133
Authority: DE
Inventors: Helmut Mueller
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1980-01-12
Filing date: 1981-06-11
Publication date: 1982-12-30

Abstract

Hydrodynamic reversing transmission with two torque converters for forward drive in the lower and middle speed range and a clutch device for the upper speed range and a torque converter for reverse drive and braking in forward travel, the converter for the middle speed range being designed as starting converter and acting on the transmission output shaft by way of a separate, different transmission mechanism. A further embodiment of the invention relates to the arrangement of the clutch device coaxially with the two torque converters for forward drive and to a facility for alternative attachment of the clutch to the transmission by flange mounting.

Description

Kennwort: "Muldenkipper-Getriebe-Keyword: "dump truck gearbox

Zusatz Hydrodynamisches Wendegetriebe (Zusatz zu Patentanmeldung P 30 OO 968.8-21) Die Zusatzerfindung geht aus von einem hydrodynamischen Wendegetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Getriebe kommt es darauf an, insbesondere einem schweren Fahrzeug hohe Zug- und Bremskräfte zu verleihen. Es sind daher für die Traktion zwei Drehmomentwandler für den unteren und mittleren Geschwindigkeitsbereich, und für den oberen Geschwindigkeitsbereich eine Kupplungseinrichtung, vorzugsweise eine hydrodynamische Kupplung, vorgesehen. Für die Rückwärtsfahrt weist das Getriebe einen weiteren Drehmomentwandler auf. Dieser ist außerdem in der Lage, das Fahrzeug bei Vorwärtsfahrt durch Entwicklung eines in Rückwärtsrichtung gerichteten Drehmomentes abzubremsen. Addition hydrodynamic reversing gear (addendum to patent application P 30 OO 968.8-21) The additional invention is based on a hydrodynamic reversing gear according to the preamble of claim 1. In the case of the one described in the main application Transmission is important, especially a heavy vehicle with high tractive effort To lend braking forces. There are therefore two torque converters for traction for the lower and middle speed range, and for the upper speed range a coupling device, preferably a hydrodynamic coupling, is provided. The gearbox has one for reversing another torque converter on. This is also able to develop the vehicle when driving forward to brake a torque directed in the reverse direction.

Eine optimale Ausnutzung der Motorleistung in der bevorzugten Fahrtrichtung ergibt sich dann, wenn die Betriebsbereiche der für die Traktion bestimmten hydraulischen Kreisläufe, nämlich die beiden Vorwärtswandler und die Kupplungseinrichtung, möglichst stufenlos aneinander anschließen. Dabei soll weder die Zugkraft nach dem automatischen Umschalten von einem in den anderen Bereich noch der Übertragungswirkungsgrad nennenswert absinken, d.h. in allen Geschwindigkeitsbereichen soll ein möglichst hoher Wirkungsgrad vorherrschen.Optimal use of the engine power in the preferred direction of travel arises when the operating ranges of the hydraulic intended for traction Circuits, namely the two forward converters and the clutch device, if possible connect steplessly to each other. Neither should the traction after the automatic Switching from one area to the other, the transfer efficiency is still noteworthy decrease, i.e. the highest possible efficiency should be achieved in all speed ranges prevalence.

Das in der Hauptanmeldung offenbarte Getriebe weist als Drehmomentwandler für den mittleren Geschwindigkeitsbereich eine Bauart auf, bei dem sowohl das Pumpenrad als auch das Turbinenrad mit gleicher Drehzahl umlaufen, wie die entsprechenden Schaufelräder des Vorwärtswandlers für den unteren Geschwindigkeitsbereich. Demzufolge weist der Wandler für den mittleren Geschwindigkeitsbereich eine anders ausgelegte Beschaufelung auf als der Wandler für den Anfahrbereich. Man spricht dabei auch von hydraulischer Staffelung. Als Anfahrwandler kommt Jedoch ein solcher zur Anwendung, der auf hohe Drehmomentwandlung zum Anfahren ausgelegt ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Es hat sich nun gezeigt, daß eine solche Wandlerausführung nur in einen verhältnismäßig kleinen Betriebsbereich, d.h.The transmission disclosed in the main application has a torque converter for the medium speed range on a type in which both the pump impeller and the turbine wheel rotate at the same speed as the corresponding ones Forward converter paddle wheels for the lower speed range. As a result the converter has a different design for the medium speed range Blading on as the converter for the start-up area. One speaks at the same time of hydraulic graduation. However, a start-up converter is used which is designed for high torque conversion for starting and a high degree of efficiency having. It has now been shown that such a converter version can only be used in one relatively small operating range, i.e.

unteren Geschwindigkeitsbereich wirtschaftlich eingesetzt werden kann, weil der Wirkungsgrad und die Zugkraft bei relativ kleiner Sekundärdrehzahl schon kleine Werte annehmen. Nachteilig ist, daß der Wandler für den sich anschließenden mittleren Geschwindigkeitsbereich teilweise in ungünstigen Wirkungsgrad-und Zugkraftbereichen arbeiten muß, d.h. die beiden Wandlerbetriebsbereiche passen nicht günstig zueinander.lower speed range can be used economically, because the efficiency and the pulling power at a relatively low secondary speed assume small values. The disadvantage is that the converter for the subsequent middle speed range partly in unfavorable efficiency and traction ranges must work, i.e. the two converter operating ranges do not match each other well.

Aufgabe der Zusatzerfindung ist es, den vorbeschriebenen Nachteil zu vermeiden. Sie löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Hierdurch wird erreicht, daß nicht nur dem unteren Geschwindigkeitsbereich ein Drehmomentwandler mit hoher Drehmomentwandlung und hohem Wirkungsgrad zugeordnet ist, sondern auch dem mittleren Geschwindigkeitsbereich. Der dem mittleren Geschwindigkeitsbereich zugeordnete Drehmomentwandler, der in bekannter Weise über dasselbe Eingangsvorgelege wie der dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordnete Drehmomentwandler gemeinsam angetrieben wird, treibt sekundärseitig auf die Getriebeabtriebswelle über eine Zahnradstufe, deren Übersetzung kleiner ist als die-Jenige Zahnradstufe, über die der dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordnete Drehmomentwandler auf die Getriebeabtriebswelle treibt. Um den Turbinenrädern der beiden Drehmomentwandler den Eintrieb in Zahnradstufen unterschiedlicher Übersetzung zu ermöglichen, wird die Turbinenwelle des dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Wandlers als Hohlwelle ausgebildet, durch die sich die Turbinenwelle des dem mittleren Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Wandlers als zentrale Vollwelle hindurch erstreckt. Man kann dies als mechanische Staffelung bezeichnen, weil dadurch die sekundärseitige Wandlerkennlinie infolge unterschiedlicher Übersetzung zwischen den Turbinenrädern der Drehmomentwandler zweimal, Jedoch in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen durchfahren wird. Der Vorteil liegt darin, daß nunmehr auch in einem von einem Fahrzeug häufig gefahrenen mittleren Geschwindigkeitsbereich eine höhere Wirtschaftlichkeit gegeben ist. An den mittleren Geschwindigkeitsbereich schließt sich dann in bekannter Weise der obere Geschwindigkeitsbereich an, in dem eine Kupplungseinrichtung die Leistungsübertragung übernimmt. Außerdem wird der an sich bekannte Vorteil genutzt, daß das Getriebe im oberen Geschwindigkeitsbereich der bevorzugten Fahrtrichtung (d.h. wenn die Kupplung eingeschaltet ist) mit sehr gutem Wirkungsgrad arbeitet, ohne daß es bei Rückwärtsfahrt aufgrund der dann gegensinnigen Rotation der Kupplungshälften zu nennenswerten Ventilationsverlusten führt, da die erreichbare Geschwindigkeit und der Zeitanteil bei Rückwärtsfahrt gering sind.The task of the additional invention is to overcome the disadvantage described above to avoid. It solves this task by applying the characteristic features of claim 1. This ensures that not only the lower speed range associated with a torque converter with high torque conversion and high efficiency is, but also the medium speed range. The middle speed range associated torque converter, which in a known manner via the same input countershaft like the torque converter assigned to the lower speed range in common is driven, drives on the secondary side on the transmission output shaft via a Gear stage whose translation is smaller than the gear stage over which the torque converter assigned to the lower speed range on the transmission output shaft drives. To the turbine wheels of the two torque converters the input in gear stages To enable different translation, the turbine shaft of the lower one Speed range associated converter designed as a hollow shaft through which the turbine shaft of the converter assigned to the medium speed range extends through as a central solid shaft. One can think of this as mechanical staggering because it means that the secondary-side converter characteristic is different as a result Translation between the turbine wheels of the torque converter twice, but in is passed through different speed ranges. The advantage is that now also in a medium speed range frequently driven by a vehicle a higher profitability is given. To the medium speed range then follows in a known manner the upper speed range in which a clutch device takes over the power transmission. In addition, the known advantage used that the transmission in the upper speed range the preferred direction of travel (i.e. when the clutch is switched on) with very good efficiency works without it when reversing due to the opposite direction Rotation of the coupling halves to significant ventilation losses leads, because the achievable speed and the time share when driving backwards are low.

Ein weiterführender Gedanke der Erfindung besteht darin, daß (gemäß Anspruch 2) die Kupplungseinrichtung koaxial neben den beiden Drehmomentwandlern angeordnet wird. Der Antrieb der Primärteile der Kupplung erfolgt in Verlängerung der Pumpenwelle des dem mittleren Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Wandlers, während sich die Sekundärwelle dieses Wandlers als Hohlwelle zur Sekundärseite der Kupplung fortsetzt, um dann in die gemeinsame zentrale Abtriebswelle zu münden, die sich durch den dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Wandler hindurch auf die beschriebene Zahnradstufe fortsetzt. Die Kupplungseinrichtung arbeitet somit auf dieselbe Zahnradstufe wie der Wandler für den mittleren Geschwindigkeitsbereich.A further idea of the invention is that (according to Claim 2) the clutch device coaxially next to the two torque converters is arranged. The primary parts of the coupling are driven in extension the pump shaft of the converter assigned to the medium speed range, while the secondary wave of this transducer is a hollow shaft to the secondary side of the Coupling continues in order to then flow into the common central output shaft, which pass through the converter assigned to the lower speed range continues to the gear stage described. The coupling device thus works on the same gear stage as the converter for the medium speed range.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß der durch die Verlagerung der Kupplungseinrichtung freiwerdende Bauraum genutzt wird für den Einbau von Hydrostatikpumpen, die dadurch günstig nahe an der Getriebeeingangswelle angeordnet werden können.The advantage of this arrangement is that the relocation The space freed up by the coupling device is used for the installation of hydrostatic pumps, which can thus be conveniently arranged close to the transmission input shaft.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 3 beschrieben. Die Kupplungseinrichtung kann als anflanschbares Bauteil ausgeführt werden, da sie nur aus zwei rotierenden Teilen besteht. Das eigentliche Getriebegehäuse endet dann zwischen der Kupplungseinrichtung und dem Wandler für den mittleren Geschwindigkeitsbereich und wird somit kürsert, steifer und leichter. Die Kupplungseinrichtung ist lediglich von einer leichten Abdeckhaube umschlossen.Another expedient embodiment of the invention is claimed 3 described. The coupling device can be designed as a flange-mounted component because it only consists of two rotating parts. The actual gearbox then ends between the clutch device and the converter for the medium speed range and is therefore cut, stiffer and lighter. The coupling device is only enclosed by a light cover.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein hydrodynamisches Wendegetriebe, bei dem die beiden Drehmomentwandler für Vor-Wärtsrichtung auf unterschiedliche Zahnradstufen treiben; Fig. 2 ein hydrodynamisches Wendegetriebe in schematischer Darstellung, bei dem zusätzlich die Kupplungseinrichtung koaxial zu den Vorwärtswandlern angeordnet ist.An exemplary embodiment is described below with reference to the drawing. 1 shows a schematic longitudinal section through a hydrodynamic one Reversing gear, in which the two torque converters for the forward-forward direction on different Drive gear stages; 2 shows a hydrodynamic reversing gear in a schematic representation, in which the coupling device is also coaxial is arranged to the forward converters.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit denselben Ziffern bezeichnet wie in Fig. 1 und 2 der Hauptanmeldung. Der Übersichtlichkeit halber werden daher nicht alle Ziffern wiederholt. In Fig. 1 ist die Sekundärwelle 45 des dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Wandlers 41 als Hohlwelle ausgebildet. Diese treibt den Stirnräderzug 24, 25, 29, 30 bis zur Abtriebswelle 11 an. Der dem mittleren Geschwindigkeitsbereich zugeordnete Wandler 51a dagegen weist eine zentrale Sekundärwelle 45a auf, die das Drehmoment des Turbinenrades 54 über den Stirnräderzug 24a, 27, 25, 29, 30 auf die Abtriebswelle 11 leitet. Der Wandler 51a ist wie der Wandler 41 hydraulisch als Anfahrwandler ausgebildet. Die Zähnezahlen der Zahnräder 24, 25 einerseits und 24a, 27 andererseits sind unterschiedlich und so gewählt, daß der Stirnräderzug 24, 25, 29,-30 eine größere Gesamtübersetzung aufweist als der Stirnräderzug 24a, 27, 25, 29, 30. Dadurch entsteht zwischen den beiden Vorwärtswandlern 41 und 51a eine mechanische Stufung. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß das Getriebe im gesamten mittleren Geschwindigkeitsbereich durch die Verwendung eines als Anfahrwandler ausgebildeten Wandlers 51a mit höherem Wirkungsgrad arbeitet als bei Verwendung eines als Marschwandler ausgebildeten Wandlers (51 in Fig. 1 der Hauptanmeldung). Die Zahnräder 24a und 27 erlauben durch geeignete Wahl der Übersetzung eine optimale mechanische Stufung zwischen den Geschwindigkeitsbereichen der beiden Vorwärtswandler 41 und 51a in Abhängigkeit von den an das Fahrzeug gestellten Bedingungen und der Charakteristik des Antriebsmotors. Der Traktionsbetrieb im oberen Geschwindigkeitsbereich über die Kupplungseinrichtung 61 erfolgt wie beim Getriebe nach Fig. 1 der Hauptanmeldung über die Primärwelle 33, die Sekundärwelle 65 und das Zahnrad 26 auf den Stirnräderzug 27, 25, 29, 30. Die Zähnezahl des Zahnrades 26 bestimmt für den oberen Geschwindigkeitsbereich die mechanische Stufung und Anpassung an die Motorcharakteristik.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, the parts are the same denoted by the same numbers as in Fig. 1 and 2 of the parent application. The clarity for the sake of this, not all digits are repeated. In Fig. 1 is the secondary wave 45 of the converter 41 assigned to the lower speed range as a hollow shaft educated. This drives the spur gear train 24, 25, 29, 30 up to the output shaft 11 at. The converter 51a assigned to the medium speed range, on the other hand has a central secondary shaft 45a, the torque of the turbine wheel 54 conducts via the spur gear train 24a, 27, 25, 29, 30 to the output shaft 11. Of the Like converter 41, converter 51a is hydraulically designed as a start-up converter. the The number of teeth of the gears 24, 25 on the one hand and 24a, 27 on the other hand are different and chosen so that the spur gear train 24, 25, 29, -30 has a greater overall ratio has than the spur gear train 24a, 27, 25, 29, 30. This creates between the both forward converters 41 and 51a a mechanical gradation. The advantage of this Measure is that the transmission in the entire medium speed range through the use of a converter 51a designed as a start-up converter with a higher Efficiency works than when using a converter designed as a marching converter (51 in Fig. 1 of the parent application). The gears 24a and 27 allow by suitable Choice of gear ratio an optimal mechanical graduation between the speed ranges of the two forward converters 41 and 51a depending on the ones placed on the vehicle Conditions and the characteristics of the drive motor. The traction operation in the upper The speed range via the clutch device 61 is the same as with the gearbox according to Fig. 1 of the main application via the primary shaft 33, the secondary shaft 65 and the gear 26 on the spur gear train 27, 25, 29, 30. The number of teeth of the gear 26 determines the mechanical graduation and adjustment for the upper speed range to the engine characteristics.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Die Kupplungseinrichtung ist nicht koaxial neben dem Rückwärtswandler 31, sondern koaxial naben dem Vorwärtswandler 51a angeordnet. Der Antrieb erfolgt durch die durch den Wandler 51a hindurch verlängerte Primärhohlwelle 43 bzw. 43a auf die Primärhälfte 62. Die Turbine 54 des Wandlers 51a ist mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 55 verbunden, die ihrerseits in Verbindung steht mit der Sekundärhälfte 63 der Kupplungseinrichtung 61. Die Sekundärwelle 65a der Kupplungseinrichtung ist somit gleichzeitig auch Sekundärwelle des Wandlers 51a und setzt sich als Sekundärwelle 45a bis zum Zahnrad 24a fort. Von hier aus schließtrsich der zu Fig. 1 beschriebene Stirnräderzug an. Die in Fig. 1 dargestellte Sekundärwelle 65 mit Zahnrad 26 sind bei der Anordnung nach Fig. 2 nicht vorhanden Statt dessen können die Primär- und Sekundärwellen des Rückwärtswandlers 31 als Vollwellen 33a und 35a ausgebildet werden. Der Vorteil der Anordnung der Kupplungseinrichtung 61 koaxial zu den Vorwärtswandlern 41 und 51a besteht darin, daß im Inneren des Getriebegehäuses Platz geschaffen ist für die Unterbringung von Zusatzaggregaten, die mit derselben Arbeitsflüssigkeit versorgt werden, wie z.B. Hydraulikpumpen zum Antrieb von KUhleinrichtungen, oder sonstiger hydraulisch betätigter Einrichtungen am Fahrzeug.In Fig. 2, a further embodiment of the invention is shown. The coupling device is not coaxial next to the reverse converter 31, but coaxially arranged hubs the forward converter 51a. It is driven by the primary hollow shaft 43 or 43a extended through the transducer 51a onto the primary half 62. The turbine 54 of the converter 51a is connected to the output shaft designed as a hollow shaft 55 connected, which in turn is connected to the secondary half 63 of the coupling device 61. The secondary shaft 65a of the coupling device is thus also a secondary shaft at the same time of the converter 51a and continues as a secondary shaft 45a up to the gear 24a. From here, the spur gear train described for FIG. 1 follows. The in Fig. 1 illustrated secondary shaft 65 with gear 26 are in the arrangement according to Fig. 2 not available Instead, the primary and secondary waves of the reverse converter 31 are designed as solid shafts 33a and 35a. The advantage of arranging the Coupling device 61 coaxial with the forward converters 41 and 51a consists of that space is created inside the gear housing for the accommodation of Additional units that are supplied with the same working fluid, such as Hydraulic pumps for driving cooling devices or other hydraulically operated ones Facilities on the vehicle.

Im Gegensatz zu den Drehmomentwandlern besitzt die Kupplungseinrichtung nur rotierende Teile, die keine Drehmomentabstützung am Getriebegehäuse erfordern. Erfindungsgemäß muß daher das Getriebegehäuse nur bis zur Trennlinie zwischen Wandler 51a und Kupplungseinrichtung verwindungssteif ausgebildet sein. Die Kupplungseinrichtung selbst kann gemäß diesem Erfindungsgedanken von außen an das Getriebegehäuse als separate selbständige Baueinheit angebaut werden. Die Primärwelle 43a sowie die Sekundärwelle 55 des Wandlers 51a und die gemeinsame Sekundärwelle 65a sind dazu mit lösbaren Verbindungen ausgerüstet. Eine Kapselung 170 könnte die rotierenden Kupplungsteile umschließen, wie in Fig 2 mit gestrichelten Linien dargestellt. Der Vorteil dieser Anordnung außerhalb des Getriebegehäuses liegt darin, daß das Getriebegehäuse selbst kleiner, leichter und kostengünstiger ausgeführt werden kann. Außerdem erlaubt diese Anordnung besseren Zugang zur Kupplungseinrichtung zur Inspektion und für Montagearbeiten. Diese Wartungserleichterung ist insbesondere dann wichtig, wenn anstelle der dargestellten hydrodynamischen Kupplung eine verschleißbehaftete Reibungs- oder Lamellenkupplung verwendet wird.In contrast to the torque converter, the clutch device has only rotating parts that do not require torque support on the gearbox housing. According to the invention, the transmission housing therefore only has to go up to the dividing line between the converter 51a and the coupling device can be designed to be torsion-resistant. The coupling device even can according to this inventive concept from the outside to the gearbox housing can be grown as a separate, independent unit. The primary shaft 43a as well the secondary shaft 55 of the transducer 51a and the common secondary shaft 65a equipped with detachable connections. An encapsulation 170 could be the rotating Enclose coupling parts, as shown in Fig. 2 with dashed lines. Of the The advantage of this arrangement outside the gear housing is that the gear housing can even be made smaller, lighter and cheaper. Also allowed this arrangement better access to the coupling device for inspection and for Assembly work. This ease of maintenance is particularly important when instead of the hydrodynamic coupling shown, a wear-prone friction or multi-plate clutch is used.

Das. Getriebe der beschriebenen Art ist in erster Linie zum Einbau in schwere Muldenkipper und Transportfahrzeuge mit ähnlichen Aufgaben mit einer Traktionsleistung in der Größenordnung von ca. 1500 KW vorgesehen.That. Transmission of the type described is primarily intended for installation in heavy dump trucks and transport vehicles with similar tasks with a Traction power in the order of magnitude of approx. 1500 KW is planned.

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Claims

Claims for hydrodynamics, especially for non-rail vehicles Vehicles, preferably reversing gear intended for heavy off-road vehicles, which has a hydrodynamic torque converter for each output direction of rotation, which alternate, if necessary also in the counter braking area, by filling and emptying can be switched on and off and both of which are assigned to a lower speed range, i.e.

are designed as start-up converters, with between the Se-Kundärwelle the forward converter for the lower speed range and the transmission output shaft a mechanical gear transmission is arranged, and in which for a middle one Another hydrodynamic torque converter is provided for the speed range is also a switchable for traction in an upper speed range, preferably designed as a hydrodynamic coupling coupling device, wherein a brake control device is designed such that it is switched on at the same time of the torque converter intended for the opposite direction to switch on the Clutch device triggers, according to patent application P 30 00 968.8-21, characterized by the following features: a) the one intended for the medium speed range Torque converter (51a) is designed as a starting converter; @ b) b) the secondary wave (45a) of the torque converter assigned to the medium speed range (51a) extends through the hollow shaft (45) of the torque converter (41) associated with the lower speed range; c) the mechanical translation between the secondary shaft (45) of the forward converter (41) for the lower speed range and the gearbox output shaft (11) is greater than the one between the secondary shaft (45a) of the forward converter (51a) for the medium speed range and the gearbox output shaft (11).

2. Hydrodynamic reversing gear according to the preamble of claim 1, wherein the two forward converters are coaxial with each other and axially parallel next to the Reverse converters are arranged, characterized in that a) the coupling device (61) coaxially next to the forward converter (51a) for the medium speed range is arranged and has a central secondary shaft (65a) which extends through the The primary hollow shaft (43) of the forward converter (41 / 51a) extends therethrough; b) the secondary wave of the forward converter (51a) is designed as a hollow shaft (55) and the primary hollow shaft (43a) of the coupling device and with the secondary part (63) of the coupling device communicates.

3. Reversing gear according to claims 1 - 2, characterized in that that the coupling device as an independent structural unit from the outside to the transmission housing is cultivable.