-
1Hit einem Flüssigkeitsgetriebe verbundenes Umlaufräderwechselgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung betrifft ein mit einem Flüssigkeitsgetriebe
verbundenes Umlaufräderweehselgetriebe, insbesondere für Motorkraftfahrzeuge, bei
dem ein Flüssigkeitsgetriebe an sich bekannter Art mit einem Umlaufrädergetriebe
und mit allen zugehörigen Gehäuse-, Wellen und sonstigen Teilen zu einer Antriebsvorrichtung
vereinigt sind.
-
Es sind hydraulisch-mechanische Verbundgetriebe dieser Art bekannt,
bei denen eine treibende Kreiselpumpe und eine getriebene Turbine durch Umlaufzahnräder
miteinander verbunden sind. Diese bekannten Getriebe können aber das Drehmoment
der getriebenen Welle nicht über das Drehmoment der treibenden Welle hinaus steigern,
weil ihnen das zur Aufnahme der gesteigerten rückwirkenden Drehmomente, also der
über das Drehmoment der treibenden Welle hinausgehenden Reaktionsdrehmomente, erforderliche
Wid'erlager gänzlich fehlt. Mit den bekannten Getrieben dieser Art können aus diesem
Grunde Fahrwiderstände, die ein größeres Drehmoment an der getriebenen Welle erfordern,
als die treibende Welle zu leisten vermag, nicht überwunden werden.
-
Andere bekannte hydraulisch-mechanische Verbundgetriebe besitzen ein
Kolbenpumpenflüssigkeitsgetriebe in Verbindung mit einem Umlaufrädergetriebe, dessen
Zahnräder zum Teil ausrückbar sind. Bei diesen Getrieben dient das. Flüssigkeitsgetriebe
ebenso wie bei den vorstehend als bekannt vorausgesetzten Verbundgetrieben nicht
zur eigentlichen Arbeitsübertragung oder zur Vergrößerung des eingeleiteten Drehmomentes,
sondern lediglich zur Geschwindigkeitsänderung. Bei den bekannten Getrieben dieser
Art wird die Geschwindigkeitsänderung oder die Änderung der Drehrichtung der getriebenen
Welle entweder durch Drosselung des von der Pumpe erzeugten Flüssigkeitsstromes
oder durch den mit starker Reibung verbundenen Schlupf einer Bremse, also auf jeden
Fall durch unmittelbare Vernichtung eines wesentlichen Teiles der in das Getriebe
eingeführten Arbeitsleistung, erzielt.
-
Die vorliegende Erfindung besteht dem Bekannten gegenüber unter Vermeidung
der Mängel der bekannten Getriebe dieser Art hauptsächlich darin, daß der Getriebeteil
eines Flüssigkeitsgetriebes bekannter Art mit dem treibenden Tei=l im Umlaufrädergetriebe
unmittelbar verbunden ist und ferner darin, daß zwischen den getriebenen Turbinenschaufelkränzen
des Flüssigkeitsgetriebes und der treibenden Welle eine ein- und ausrückbare Reibungskupplung
eingeschaltet ist. Die neue Anordnung ist so getroffen, daß einem Umlaufrädergetriebe
an sich bekannter Art ein Flüssigkeitsgetriebe mit treibender Kreiselpumpe und getriebenen
Turbinen nebst zugehörigem als Widerlager dienenden Leitschaufelkranz vorgeschaltet
ist. Die Zahnräder des Umlaufrädergetriebes bleiben dauernd im Eingriff. Zur Änderung
der Geschwindigkeit oder der Drehrichtung der getriebenen Welle sind ausschaltbare
Kupplungen oder Bremsen vorgesehen, die aber entweder nur ganz eingeschaltet oder
nur ganz ausgeschaltet sind. Ein Teil dieser Kupplungen oder Bremsen dient gleichzeitig
als Widerlager oder als Stützpunkt zur Übertragung der rückwirkenden Drehmomente
des Getriebes auf einen dazu geeigneten, nicht mitumlaufenden Ort, z. B. auf den
Fahrgestellrahmen des Motorkraftfahrzeuges.
-
Die treibende Welle des Getriebes nach der vorliegenden Erfindung
kann je nach Wahl der Untersetzung entweder über die Kreiselpumpe und die getriebenen
Turbinen und über die Zahnräder des Umlaufrädergetriebes oder nur über eine Kupplung
unter Ausschaltung der Pumpen- und Turbinenwirkung über die erwähnten Zahnräder
oder
schließlich ohne Relativbewegung nicht nur in der Turbine,
sondern auch in den Zahnrädern und damit unter Ausschaltung der Getriebeverluste
unmittelbar mit der getriebenen Welle gekuppelt werden.
-
In der Zeichnung ist zur Erläuterung der Erfindung beispielsweise
ein mit einem Flüssigkeitsgetriebe verbundenes Umlaufräderwechsel- und Wendegetriebe
in verschiedenen Ausführungsformen schematisch dargestellt. Die Abb. i und 2 sind
Längsschnitte solcher Getriebe. Die Abb.3 und d. beziehen sich auf andere Ausführungen
der Kupplung des Turbinengehäuses.
-
:Mach Abb. i sind mit der treibenden Welle i eine Kupplungsscheibe
2 und eine Kreiselpumpe 3 fest verbunden. Eine hier beispielsweise aus zwei getriebenen
Schaufelkränzen 4 und 5 bestehende Turbine steht einerseits durch eine Hohlwelle
6 mit einer auf dieser längsverschiebbaren, aber zu dieser nicht verdrehbaren Kupplungshälfte
7 und andererseits durch eine hintere Hohlwelle 8 mit einem treibenden Stirnrad
g des Umlaufrädergetriebes in Verbindung. Das auf den Hohlwellen 6 und 8 drehbar
gelagerte Turbinengehäuse io kann durch ein Bremsband i i festgehalten werden. Das
Reaktionsdrehmoment des am Turbinengehäuse befestigten Leitschaufelkranzes. 12 wird
auf einen nicht umlaufenden Ort der Getriebelagerung übertragen, wenn das Bremsband
i i angezogen und damit das Gehäuse io festgehalten ist. Die getriebene Welle 13
ist mit einem Stirnrad 14 versehen. Ferner ist auf der getriebenen Welle 13 eine
Hohlwelle 15 mit Stirnrad 16 drehbaff: gelagert. Auf der Hohlwelle 15 ist längsverschiebbar,
aber zu dieser nicht drehbar eine Kupplungsscheibe 17, die durch ein Bremsband 18
festgehalten werden kann. Auf den Hohlwellen 8 und 15 ist drehbar das Umlaufrädergehäuse
ig, das durch ein Bremsband 2o festgehalten werden kann. In dem Gejiäuse ig sind
die unter sich vereinigten Stirnräder 21, 22 und 23 auf dem Bolzen 2d gelagert,
der im Gehäuse ig befestigt ist. Zum Ausgleich des Radialdruckes sind @in gleicher
Weise die unter sich verbundenen Stirnräder 2i', 22' und 23' auf dem Bolzen 2d.'
im Gehäuse ig gelagert.
-
Mit dem treibenden Stirnrad 9 stehen die Umlaufräder 21 und 21' in
Verbindung. In das getriebene Stirnrad 1.1. der getriebenen Welle i3 greifen die
Umlaufräder 22 und 22' ein. Durch Längsverschiebung der Kupplungsscheibe 17 gegen
- das Umlaufrädergehätise Tg kann dieses mit dem Stirnrad 16 gekuppelt werden. Diese
Kupplung kann natürlich auch in anderer Weise, z. B. durch eine umlaufende Backenbremse
zwischen -17 und ig erfolgen. Beim V orwärtsanfahr en mit dein stärksten Drehmoment
an der getriebenen Welle 13 sind die Kupplung 2, 7, ferner die Kupplung 17
und das Bremsband 18 gelöst. Die Bremsbänder i i und 2o sind dagegen angezogen,
so daß die Gehäuse io und ig also festgehalten sind. Die treibende Kreiselpumpe
3 treibt die Turbinenschaufelkränze d., 5 und das treibende Stirnrad 9 mit geringerer
Drehzahl, aber mit entsprechend verstärktem Drehmoment an. Über die Stirnräder 9,
21, 22 und 14 wird die getriebene Welle 13 mit weiter verringerter Drehzahl und
entsprechend weiter vergrößertem Drehmoment in gleicher Drehrichtung angetrieben.
Hierbei wird das Reaktionsdrehmoment des Flüssigkeitsgetriebes von dem Leitschaufelkranz
12 aufgenommen und auf das feststehende Bremsband i i übertragen. Die rückwirkende
Drehkraft des Gehäuse4 ig findet ihre erforliche Stütze in dem feststehenden Bremsband
2o. Das Getriebe arbeitet in diesem Zustande mit dem größten Übersetzungsverhältnis
im scgenannten ersten Gang. Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei jedoch wegen
der unstarrein Übertragung im hy-, draulischen Teil 3, d., 12, 5 veränderlich,
und zwar von i : unendlich bis etwa i : 3,5.
-
Wird nun das Bremsband i i gelöst und die Kupplung 2, 7 angezogen,
so laufen die Teile 2 bis io mit der Winkelgeschwiiidigkeit der treibenden Welle
i um, deren Drehmoment jetzt am Stirnrad 9 unmittelbar angreift. Die getriebene
Welle 13 erhält jetzt ein nur noch entsprechend der Räderübersetzung verstärktes
Drehmoment und eine entsprechend schnellere Drehzahl dem vorher beschriebenen ersten
Gange gegenüber. Das Reaktionsdrehmoment der getriebenen Welle 13 wird jetzt nur
noch von dem noch angezogenen Bremsband 2o aufgenommen. Das Flüssigkeitsgetriebe
ist ausgeschaltet und die ganze Einrichtung arbeitet gewissermaßen im sogenannten
zweiten. Gang. Die Übertragung zwischen treibender und getriebener Welle erfolgt
hierbei durch die Räder 9, 21, 22 und 14 im starren Übersetzungsverhältnis.
-
Der Rückwärtsgang der getriebenen Welle 13 kann in zwei verschiedenen
Geschwindigkeitsstufen erzielt werden durch Lösen des Bremsbandes 20 und gleichzeitiges
Anziehen des Bremsbandes 18, wodurch das Stirnrad 16 festgehalten wird. Ist die
Kupplung 2, 7 gelöst und das Bremsband i i angezogen, so ist das Flüssigkeitsgetriebe
auch für den Rückwärtsgang eingeschaltet. Die Reaktionsstützpunkte liegen jetzt
in den Bremsbändern i i und 18. Das von dem treibenden Rad 9 getriebene Planetenrad
23 bzw. 23' wickelt sich auf dem feststehenden. Rad 16 ab, wobei sich das Gehäuse
i9 dreht und die getriebene
Welle 13 entgegengesetzt der
treibenden Welle i gedreht wird. Es ist einleuchtend, daß durch Kupplung der Teile
2, 7 und Lösen des Bremsbandes i i das treibende Rad 9 wieder mit der Drehzahl und
mit dem Drehmoment der treibenden Welle i umläuft, wodurdh ein schnellerer Rückwärtsgang
im starren Übersetzungsverhältnis zwischen treibender und getriebener Welle erzielt
wird.
-
Werden die Kupplungen 2, 7 und 17 eingerückt, die Bremsbänder i i,
2o und 18 dagegen gelöst, so sind alle umlaufenden Teile des Getriebes unter sich
blockiert. Das Gehäuse io wird durch die mitumlaufende Flüssigkeit mitgenommen,
so daß alle umlaufenden Getriebeteile sich " mit der Winkelgeschwindigkeit der treibenden
Welle. i drehen. Abgesehen von der sehr geringen Lagerreibung und der geringen Luftreibung
der umlaufenden glattwandigen Gehäuse erfolgt jetzt die Kraftübertragung praktisch
ohne Verluste im sogenannten direkten Gange, weil die Zahnräder, die Turbinen und
die Gehäuse relativ zueinander stillstehen.
-
Die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt die
Möglichkeit einer anderen Anordnung des Umlaufräderg6triebes und der Bremsvorrichtung
für das Turbinengehäuse io. Die Sperrung dieses Gehäuses für den kleinsten Gang
erfolgt hier selbsttätig beispielsweise durch eine im festen Teil 25 befestigte
Schraubenfeder 26 mit Schleifring 27 in an sich bekannter Weise durch die Reibung
am Federumfange in einem Ansatz 28 des Gehäuses io, wenn sich dieses Gehäuse rückwärts
drehen will.
-
Die Abb.3 und q. zeigen die -Anwendung einer ebenfalls an sich bekannten
Freilaufkupplung zur selbsttätigen Sperrung des Turbinengehäuses io. Die bei unmittelbarer
Kraftübertragung in Ausnehmungen 29 des Gehäuses io ruhenden Rollen oder Kugeln
30 bleiben beim Anfahren mit der Turbine, also bei Rückwärtsdrehung des Gehäuses
io (Pfeilrichtung in Abb. q.) infolge ihrer Massenträgheit zurück und geraten durch
ihre Fliehkraft an die feste Wand 34 wo sie unter der Wirkung der Schrägen 32 festlaufen
und so das Gehäuse io gegen Rückwärtsdrehung festhalten.
-
Außer den in der Beschreibung erwähnten Gebrauchsmöglichkeiten läßt
die Anwendung der Erfindung beso=nders bei Motorkraftfahrzeugen noch andere Schaltungen
zu. So kann z. B., wenn Kupplung 2, 7 und die Bremsbänder 18 und 2o (Abb,, i) gelöst
sind, I dagegen aber Bremsband ii und die Kupplung angezogen sind, allein mit Pumpe
und Turbine unter Ausschaltung der Zahnradarbeit angefahren werden.
-
Die Bauart des Umlaufräderwechselgetriebes kann beispielsweise aber
auch so gewählt werden, daß an Stelle des dargestellten Stirnrades ein die Umlaufräder
23 und 23' von außen umfassendes Rad auf der Hohlwelle (Abb. i) sitzend verwendet
wird. Dadurch tritt an Stelle des Rückwärtsganges ein vierter Vorwärtsgang. Dieser
Fall kommt namentlich für Motorkraftfahrzeuge mit getrennt liegendem Rückwärtsgang
in Frage.
-
bei Umlaufräderwechselgetri ben außer Rückwärtsgang bekanntlich nur
möä liehen zwei Vorwärtsgänge genügen vor allem bei schwereren Kraftfahrzeugen nicht,
um den Anforderungen des Fahrbetriebes gerecht zu werden. Andrerseits stößt die
Anwendung Vorwärtsgänge auch bei Flüssigkeitsgetrieben mit treibender Kreiselpumpe
und getriebenen Turbinen auf Schwierigkeiten namentlich hinsichtlich der Baulänge.
Durch die Getriebeverbindung nach der Erfindung werden nicht nur die bestehenden
Schwierigkeiten vermieden, sondern es wird ein neues mehrstufiges und besonders
anpassungsfähiges Wechselgetriebe geschaffen, das die Vorteile des großen Anzugsmomentes
und der selbsttätigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Turbinenkraftübertragung
mit den Vorzügen des geringeren Platzbedarfes und des geringeren Gewichtes der Zahnräderkraftübertragung
verbindet, und das zuderrJ. i der im "Übersetzungsverhältnis - i : i verlustfrei
arbeitet.