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Flüssigkeitswechselgetriebe. Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitswechselgetriebe,
bei dem die Antriebskreiselpumpe und die getriebenen Turbinen gegenseitig achsial
verschiebbar angeordnet sind. Es sind Flüssigkeitsgetriebe solcher Art bekannt,
bei denen der Rücklauf der Treibflüssigkeit vom Austritt der getriebenen Turbine
zurück zur Pumpe ohne sorgfältige Rücklaufführung mit unstetigem Verlauf der Rücklaufquerschnitte
erfolgt. Infolgedessen treten bei diesen Flüssigkeitsgetrieben, abgesehen von sonstigen
Verlustquellen, erhebliche Verluste auf durch unwirtschaftliche Umsetzung von Flüssigkeitsgeschwindigkeit
in Druck, durch Flüssigkeitsstöße, durch Wirbelbildungen und durch dynamischen Achsialschub
auf die Pumpe.
Andere bekannte Flüssigkeitsgetriebe haben zwar einen
gut geordneten und geregelten Kreislauf der Treibflüssigkeit, sie zeigen aber die
Eigentümlichkeit, daß für jede Übersetzungsstufe, d. h. für jeden Turbinengang,
eine besondere treibende Zentrifugalpumpe, eine besondere Antriebskreiselpumpe nötig
ist, weil sich die treibende Zentrifugalpumpe (Primärrad oder Antriebskreiselpumpe)
nicht achsial verschieben läßt. Bei diesen letzteren Flüssigkeitsgetrieben wird
ein enggeschlossener Flüssigkeitskreislauf gebildet durch den engen Zusammenschluß
der treibenden Zentrifugalpumpe mit den getriebenen Turbinenrädern, und zwar höchstens
unter Zwischenschaltung fester Leiträder. Dieser enge Zusammenschluß nur unmittelbar
an der Kraftübertragung teilnehmender Schaufelkränze bedingtzurü'berführungder treibenden
Flüssigkeit aus dem getriebenen Schaufelkranz in die treibende Zentrifugalpumpe
ein Heranführen des getriebenen Schaufelkranzes an die Achsennähe der Pumpe, jedenfalls
über den größten Pumpendurchmesser hinweg nach der Mitte zu. Deshalb kann dieser
vorerwähnte Flüssigkeitskreislauf bei Flüssigkeitsgetrieben mit achsial verschiebbarer
treibender Zentrifugalpumpe nicht benutzt werden.
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Bei Flüssigkeitswechselgetrieben, bei denen die Antriebskreiselpumpe
und die getriebenen Turbinen gegenseitig achsial verschiebbar angeordnet sind, ist
es somit nötig, auf einen engen Zusammenschluß kraftübertragender treibender und
getriebener Turbinenräder zu verzichten und den Flüssigkeitskreislauf unabhängig
von den bekannten Flüssigkeitskreisläufen durch andere Glieder zu schließen, die
einer Verschiebbarkeit der Äntriebskreiselpumpe nicht entgegenstehen, die aber trotzdem
die Wirksamkeit der Pumpe nicht beeinträchtigen. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß der gemeinsamen Antriebskreiselpumpe ein mit der Pumpe umlaufender
Gegenkrümmer und ein ebenfalls mit der Pumpe umlaufender Leitschaufellkranz vorgeschaltet
sind, während der übrige Kreislaufteil in an sich bekannter Weise aus getriebenen
Schaufelkränzen mit dazugehörigen ausschaltbaren Leitschaufelkränzen besteht. Der
vorgeschaltete Gegenkrümmer dient zur überleitung der Treibflüssigkeit aus dem getriebenen
Schaufelrad in die Pumpe. Da dieser Gegenkrümmer mit der Pumpe umläuft und da er
den Pumpendurchmesser' nicht überschreitet, steht er einer Verschiebung der Antriebskreiselpumpe
nicht im Wege. Die Wandungsreibung dieses Gegenkrümmers hat aber das Bestreben,
der normalerweise radial zur Pumpe strömenden Treibflüssigkeit vor ihrem Eintritt
in die Pumpe eine schädliche Rotationskomponente zu erteilen. Zur Verhütung des
Entstehens eines solchen die Druckhöhe der Pumpe und damit die Leistungsaufnahmefähigkeit
derselben herabsetzenden Flüssigkeitsdralls im Kreislaufteil kurz vor dem Eintritt
zur Pumpe. dient der vorerwähnte, ständig mit der Pumpe umlaufende Leitschaufelkranz.
Im Gegensatz zu den üblichen festen Leitschaufelkränzen nimmt dieser umlaufende
Leitschaufelkranz kein Drehmoment auf, er nimmt daher an der eigentlichen Kraftübertragung
nicht teil.
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Die vorliegende neue, durch die Vorschaltung eines umlaufenden Gegenkrümmers
und eines ständig mit der Pumpe umlaufenden Leitschaufelkranzes in Verbindung mit
einem treibenden Turbinenrad, mit getriebenen Turbinenrädern und mit ausschaltbarem
Leitapparat von den bekannten Flüssigkeitskreisläufen grundsätzlich abweichende
Kreislaufanordnung gilt sowohl für Flüssigkeitsgetriebe mit festem Turbinengehäuse
als auch für solche mit umlaufendem Turbinengehäuse. Bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes
auf Getriebe mit umlaufendem Turbinengehäuse kann das Turbinengehäuse entweder mit
der getriebenen Welle oder mit der treibeiden Welle umlaufen. Die letztere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes ist namentlich bei der Lbertragung der Kraft von -Verbrennungsmotoren
insofern von Vorteil, als durch die feste Verbindung des umlaufenden Turbinengehäuses
mit der treibenden Welle die Anwendung des sonst üblichen Schwungrades sich erübrigt.
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In der Zeichnung sind einige der vielen möglichen Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes beispielsweise schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt schematisch den neuen Flüssigkeitskreislauf, der aus
dem Antriebskreiselpumpenschaufelkranz a, dem Pumpendeckel b,
einem
getriebenen Schaufelkranz c, einem ausschaltbaren Leitschaufelkranz d, einem zweiten
getriebenen Schaufelkranz e, dem vorgeschalteten umlaufenden Leitschaufelkranz f
und dem der Pumpe ebenfalls vorgeschalteten und mit der Pumpe umlaufenden Gegenkrümmer
g besteht. Wird die getriebene Turbine einstufig ausgeführt, so fällt natürlich
der eine der beiden getriebenen Schaufelkränze c oder e fort. Bei beispielsweise
dreistufiger Turbine tritt dagegen ein weiterer ausschaltbarer Leitschaufelkranz
und ein weiterer getriebener Schaufelkranz hinzu. In Abb. a ist der Pumpenschaufelkranz
a, in Abb. 3 der mit der Pumpe umlaufende Leitschaufelkränz f im Querschnitt gezeigt.
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Abb. 4. veranschaulicht die Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf
ein Flüssigkeitswechselgetriebe mit Übergang zur unmittelbaren
Kupplung
zwischen treibender und getriebener Welle in einem festen Gehäuse h. Die getriebenen
Schaufelkränze c, e und c', e' sind mit der Wand i verbunden, die mit der getriebenen
Welle k in fester Verbindung steht. Es sind hier beispielsweise zwei Turbinengänge
mit je einem drehbar gelagerten, ausschaltbaren Leitkranz d bzw.
d' vorgesehen, die nacheinander von dem auf. der treibenden Welle L achsial
verschiebbaren Pumpenschaufelkranz a voll beaufschlagt werden. Bei achsialer Verschiebung
der aus Pumpendeckel b und dem Pumpenschaufelkranz a bestehenden Antriebskreiselpumpe
mit dem damit zusammenhängenden Gegenkrümmer g und dem umlaufenden Leitkranz f über
die höchste Turbinenübersetzungsstufe hinaus wird die treibende Welle
L mit der getriebenen Welle k
in bekannter Weise unmittelbar gekuppelt.
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Abb. 5 zeigt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf ein Flüssigkeitsgetriebe
mit Gang- und Drehrichtungswechsel und mit Übergang zur unmittelbaren Kraftübertragung
in einem mit der getriebenen Welle k umlaufenden Gehäuse h. Der Kreislauf durch
a, d, c, dl, e, f und g ist der Rückwärtsgang. Nach Verschiebung des
Pumpenschaufelkranzes a auf c' ist a, c', d., e', f und g der
Kreislauf im ersten Turbinenvorwärtsgang. Die achsiale Verschiebung von a auf c"
ergibt durch a, c", d3, e", f und g den Kreislauf des zweiten Turbinenvorwärtsganges
in einem höheren mittleren Übersetzungsverhältnis. Die Leitschaufelkränze d@ und
d3 sind hier beispielsweise fest miteinander verbunden und werden gemeinsam ein-
und ausgeschaltet. Durch weitere achsiale Verschiebung der mit dem Pumpenschaufelkranz
a zusammenhängenden Teile b-, f und g wird die unmittelbare Kupplung der
treibenden Welle L mit der getriebenen Welle h durch eine Lamellenkupplung in, und
zwar dadurch hergestellt, daß sich die Außenwand des Gegenkrümmers g gegen die Lamellenkupplungsscheiben
legt. Das Anpressen der Lamellenkupplung kann natürlich auch mittelbar unter Anwendung
einer dazwischenliegenden Hebelübertragung erfolgen.
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Abb. 6 gibt ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Erfindungsgegenstandes
auf ein Flüssigkeitswechselgetriebe mit Gang- und Drehrichtungswechsel und mit Übergang
zur unmittelbaren Kraftübertragung, bei dem der Pumpenschaufelkranz a, der Gegenkrümmer
g und der umlaufende Leitschaufelkranz f mit dem Pumpendeckel b zusammenhängend-
in einem mit der treibenden Welle l umlaufenden Gehäuse h achsial verschiebbar angeordnet
sind. Hier bilden a, d, c, dl, e, f und g den Kreislauf des Rückwärtsganges,
a, c', d#" e', f und g den Kreislauf im ersten Turbinenvorwärtsgang,
und schließlich a, c", d3, e", f und g den Kreislauf im zweiten Turbinenvorwärtsgang
mit einem höheren mittleren Übersetzungsverhältnis. Nach Verschieben der Antriebskreiselpumpe
a, b mit Gegenkrümmer g und umlaufendem Leitkranz/ über diese höchste Turbinenübersetzungsstufe
hinaus wird durch einen konischen Ansatz des Gegenkrümmers g oder in anderer bekannter
Weise das mit der treibenden Welle umlaufende Gehäuse h mit der Reibscheibe
n und damit mit der getriebenen Welle k unmittelbar verbunden.
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In ähnlicher Weise läßt sich die Anordnung nach der Erfindung auch
auf Flüssigkeitsgetriebe anwenden, bei denen an Stelle der Antriebskreiselpumpe
mit vorgeschaltetem Gegenkrümmer und vorgeschaltetem umlaufenden Leitschaufelkranz
das Turbinengehäuse oder die getriebenen Schaufelkränze achsial verschoben werden.
Es sind natürlich auch Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes denkbar, bei
denen das Turbinengehäuse nur in den Turbinengängen umläuft, während dasselbe bei
unmittelbarer Kraftübertragung ruht, und umgekehrt.