DE557774C - Fluessigkeitsgetriebe nach Art des Foettinger-Getriebes mit Umschaltvorrichtung fuerdirekten Antrieb, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
27. AUGUST 1932

REiCHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 63 c GRUPPE 34//

A 60291 Iljoßc /

Aktiebolaget Ljungströms Angturbin in Stockholm*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Januar 1931 ab

Versuche, die hydraulischen "Wechselgetriebe in den Kraftfahrzeugbau einzuführen, sind häufig unternommen. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, auf der treibenden Welle eines Kraftfahrzeuges eine Räderpumpe anzuordnen, desgleichen den Läufer einer Turbine, während das Turbinengehäuse lose auf der getriebenen Welle sitzt und durch eine Zahnradübersetzung und eine Freilaufkupplung mit der getriebenen Welle gekuppelt werden kann. Die Umsteuerung dieses Getriebes auf direkten Gang oder hydraulische Übersetzung oder auf einen gemischten Betrieb erfolgt bei den bekannten Einrichtungen dadurch, daß der Flüssigkeitskreislauf der mit der getriebenen Welle ständig umlaufenden Pumpe ganz oder teilweise auf die Turbine geschaltet werden kann, während bei direkter Kupplung der Flüssigkeitskreislauf kurzgeschlossen wird, wodurch die Pumpe als Kupplung wirkt.

Dieses bekannte Getriebe hat verschiedene grundlegende Nachteile, die ihre praktische Anwendung erschweren.

Es ist an sich schon unerwünscht, daß die in diesem bekannten Getriebe angewendete Räderpumpe dauernd umläuft, und zwar gleichgültig, ob hydraulischer Antrieb oder direkter Antrieb eingeschaltet ist. Daraus ergeben sich große Schwierigkeiten für die Dichtungen, die praktisch kaum bewältigt werden können, zumal da bei diesem bekannten System der Flüssigkeitskreislauf der Pumpe umgesteuert werden muß. Die einwandfreie Dichtung ist aber für ein Flüssigkeitsgetriebe eine Lebensfrage, da jede Unzuverlässigkeit in der Dichtung sofort Verluste auslöst, die bekanntlich den Wirkungsgrad derartiger Getriebe schnell herabsetzen.

Der Umstand, daß bei diesem bekannten. Getriebe das Turbinenrad dauernd im Betriebsölvorrat umläuft, und daß auch bei direkter Kupplung das Turbinengehäuse mit umläuft, bedingt sehr starke Reibungs- und WirbelungsVerluste während des Betriebes. Man kann diese wohl zeitweilig herabmindern, indem man das Gehäuse entleert; dann bleiben aber noch immer die Ventilationsverluste. Außerdem läßt sich die Entleerung nur in Ausnahmefällen vornehmen. Bei einem Kraftfahrzeuggetriebe ist sie ausgeschlossen, da die Wiederfüllung des Getriebes so viel Zeit in Anspruch nimmt, daß eine solche Kupplung praktisch keinen Wert hätte.

Es ist ferner versucht worden, Flüssigkeitsgetriebe nach Art der Föttinger-Getriebe zu Kraftfahrzeuggetrieben umzubauen, und

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

AIf Lysholm, Fredrik Homey und Gösta Wahlsten in Stockholm.

zwar in der Weise, daß der treibende Turbinenläufer (Pumpenrad) ständig mit der treibenden Welle verbunden wurde. Dieses Prinzip bedingt aber, daß man zur Beherrschung der verschiedenen Betriebsverhältnisse das Gehäuse umlaufend ausbilden muß. Durch Freigabe oder Abbremsung des Gehäuses erfolgt dann die Ausschaltung bzw. Einschaltung des hydraulischen Getriebes, ίο Grundsätzliche Nachteile dieser Bauart sind folgende:

Das Gehäuse des Getriebes stellt die größte Masse dar, die bei Verbindung mit der getriebenen Welle die hohe Umlaufszahl der Antriebsmaschine mitmachen muß, daher eine Masse mit so großen Massenkräften darstellt, daß bei der Abbremsung, d. h. Stillsetzung des Gehäuses notwendigerweise starke Massenstöße auftreten müssen. Man kann ao zwar diese Stöße mildern, indem man die Abbremsung langsam vor sich gehen läßt; dadurch geht aber Zeit für die Schaltung verloren, die beim Kraftwagengetriebe nicht zur Verfügung steht.

Noch schwieriger als bei anderen Konstruktionen gestalten sich aber bei dieser Bauart die Dichtungen, deren Aufgabe, das Eindringen von Luft von außerhalb beim direkten Gang zu verhüten und die Aufrechterhaltung eines Überdruckes im Getriebe bei eingeschaltetem Flüssigkeitsgetriebe ist, um Verluste zu vermeiden.

Diejenigen Bauarten, bei denen die Umschaltung von Flüssigkeitsantrieb auf direkten Antrieb durch axiale Verschiebung eines auf der treibenden Welle sitzenden Turbinenläufers (Pumpenrades) erfolgt, haben zunächst den Nachteil viel zu großer Baulänge gegen sich. Außerdem aber ist hei diesen Bauarten 4.0 notwendig, das Gehäuse umlaufen zu lassen, das in diesem Falle ganz besonders groß und schwer ist und infolgedessen eine bei Stillsetzung und Ingangsetzung sehr störende Masse darstellt.

Zur Ein- und Umschaltung der Flüssigkeitsgetriebe werden bei den bekannten Bauarbeiten verschiedene an sich bekannte Getriebeelemente verwendet, z. B. mechanische Kupplungen, Reibungskupplungen, Konuskupplungen, Klauenkupplungen, aber auch Freilaufgesperre, Rollengesperre, Randbremsen usw. Alle diese Elemente finden je nach der Bauart in verschiedener Anordnung Verwendung.

Die Erfindung bringt eine neue Bauart solcher Flüssigkeitsgetriebe, die nach Art eines Föttinger-Getriebes arbeiten, und besteht im wesentlichen darin, daß bei einem solchen mit Umschaltvorrichtung für direkten Antrieb versehenen Flüssigkeitsgetriebe der Föttinger-Bauart mit der treibenden Welle eine mechanische Kupplung an sich bekannter Bauart verbunden ist, die mehrere Kupplungsmöglichkeiten enthält, und zwar derart, daß sie in einer Stellung die treibende unmittelbar mit der getriebenen Welle verbinden kann, während sie bei Umschaltung in eine andere Stellung die treibende Welle mit dem oder den treibenden Turbinenläufern unmittelbar kuppelt. Diese Kupplung gestattet also, wahlweise den treibenden Turbinenläufer oder die getriebene Welle unmittelbar mit der treibenden Welle zu verbinden. Weiter enthält das Getriebe nach der Erfindung eine Freilaufkupplung, ebenfalls beliebiger bekannter Bauart, die zwischen der getriebenen Welle und dem getriebenen Turbinenläufer eingeschaltet ist und diesen wahlweise mit der getriebenen Welle kuppelt oder von ihm abkuppelt. Es werden also gemäß der Erfindung zwei Kupplungen, eine mechanische und eine Freilaufkupplung, verwendet, die die beiden Turbinenläufer wahlweise mit der treibenden bzw. getriebenen Welle zu verbinden oder von ihr zu lösen gestatten, wobei die mechanische Kupplung noch die Kupplung oder Entkupplung der getriebenen Welle mit der treibenden Welle ermöglicht.

Infolge dieser Maßnahme scheidet nunmehr das Turbinengehäuse als zu schaltender Teil aus. Es wird ortsfest angeordnet. Damit ist die größte Masse des Getriebes stillgesetzt und kann keine die Elastizität und Stoßfreiheit des Getriebes beeinträchtigenden Massenkräfte mehr erzeugen.

Eine weitere Eigentümlichkeit des neuen Getriebes besteht darin, daß die Wellen der Turbinenläufer hohl ausgebildet sind und in ihnen eine mit der getriebenen Welle fest verbundene Verlängerungswelle läuft, die an ihrem anderen Ende unmittelbar mit der treibenden Welle gekuppelt oder von ihr abgekuppelt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. ι zeigt das Getriebe im senkrechten Querschnitt,

Fig. 2 die Einzeldarstellung eines Freilaufes in einem Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1.

In Fig. ι bezeichnet 1 eine treibende Welle, no die eine Motorwelle oder eine mit dieser unmittelbar oder mittelbar zusammengekuppelte Welle sein kann. Auf dieser Welle 1 ist eine Lamellenkupplung angebracht, die aus einem zylindrischen, mit der Welle fest verbundenen Gehäuse 2 und Reibscheiben 3 und 4 besteht. Eine Platte 5 ist im Gehäuse 2 axial verschiebbar. Alle diese Teile drehen sich zusammen mit der antreibenden Welle ι und zwingen, wenn die Platte 5 in der dargestellten Stellung eine Lamelle 6 gegen die Reibscheibe anpreßt, die mit der Scheibe 6

vereinigte Welle 7, sich mitzudrehen, wobei auch noch eine mit der Welle 7 fest verbundene Welle 28 mitgenommen wird. Wird die Scheibe 5 durch Vorrichtungen, die später noch beschrieben werden, in axialer Richtung verschoben, so daß die Lamelle 8 an die Reibscheibe 4 angepreßt wird, so wird die Lamelle 6 freigegeben, während die Lamelle 8 festgeklemmt und dadurch mit der treibenden Welle ι gekuppelt wird. Die Lamelle 8 ist auf einer Hohlwelle 10 des hydraulischen Getriebes 9 angeordnet. Auf dieser hohlen Hauptwelle 10 ist der treibende Turbinenläufer (Pumpenrad) des hydraulischen Wechselgetriebes befestigt. Der Läufer 11 besteht aus einer Scheibe 12, die eine Anzahl Schaufeln 13 trägt, welche das strömende Mittel in der durch den Pfeil 14 angegebenen Richtung fördert.

Der getriebeneTurbinenläufer 16 des hydraulischen Wechselgetriebes ist auf einer hohlen Nebenwelle 15 angeordnet und trägt eine Turbinenscheibe 17. Diese Turbinenscheibe besitzt eine Reihe von Schaufeln 18, die mit einem im mittleren Teil des hydraulischen Wechselgetriebes angeordneten Ring 19 vereinigt sind. Der Schaufelring 19 wird somit von der Turbinenscheibe 17 durch die Schaufeln 18 getragen. Dieser innere Schaufelring 19 ist ein mit der Turbinenscheibe sich drehender Körper, der gleichzeitig die Schaufeln 20 und 21 trägt. Der getriebene Turbinenläufer hat somit drei Schaufelkränze 18, 20 und 2i, die mit der Turbinenscheibe 17 durch die Schaufeln 18 vereinigt sind. Mit 22 und 23 sind zwei Leitschaufelreihen bezeichnet, die mit dem ortsfesten Getriebegehäuse fest vereinigt sind und somit nicht umlaufen. Die vom treibenden Turbinenläufer (Pumpenrad) 11 geförderte Flüssigkeit durchfließt somit sämtliche hier aufgezählten Schaufeln, wobei sie die Energie von der Hauptwelle des hydraulischen Wechselgetriebes zu dessen Nebenwelle überführt. Die Nebenwelle 15 ist teils bei 25 in nicht umlaufenden Teilen des hydraulischen Wechselgetriebes und teils bei 26 in Lagern an der Innenfläche eines Zahnrades 27 gelagert, das mit der getriebenen Welle 28 verbunden ist. Wenn die Nebenwelle 15 umläuft, wird ihre Drehbewegung durch eine Rollenkupplung (Freilauf) 30 auf eine Büchse 29 übertragen, die außen eine dem Zahnrad 27 entsprechende Zahnung 31 trägt. In der dargestellten Ausführungsform werden die Büchse 29 und das Zahnrad 27 mittels einer gezahnten Muffels miteinander gekuppelt, die sowohl in die Zähne des Zahnrades 27 als auch in die Zähne 31 eingreift. Die Kraft kann auf diese Weise von der treibenden Welle auf die getriebene Welle 28 durch das hydraulische Wechselgetriebe mit gleichzeitiger Herabmindefung der Drehgeschwindigkeit der Welle übertragen werden.

Wird die Reibscheibe 5 in die in der Zeichnung dargestellte Lage eingestellt, so wird die Kraft von der treibenden Welle 1 auf die getriebene Welle 28 ohne Vermittlung des hydraulischen Wechselgetriebes und ohne Veränderung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen den Wellen übertragen. Die Welle 7 ist durch die hohlen Wellen ι ο und 15 hindurchgeführt und durch eine Nut- und Federverbindung 33 undrehbar, aber mit axialer Ausdehnungsmöglichkeit mit der getriebenen Welle 28 verbunden. 34 ist eine Feder, welche die Welle 7 nach links in das Lager 35 gedrückt hält. Die Lamellen 6 und 8 sind mittels Nut- und Federverbindungen .auf ihren Wellen angebracht, so daß sie sich axial verschieben können. Die Fedem 36 und 38 verschieben die Lamellen 6 bzw. 8 in axialer Richtung, so daß sie, wenn sie nicht zwischen die Scheibe 5 und eine der Reibscheiben 3 oder 4 eingeschaltet sind, von den Reibscheiben frei sind. Dadurch, daß die Lamelle 5 durch eine axiale Bewegung verstellt wird, kann somit die Kraft unmittelbar über die Welle 7 oder mittelbar über das hydraulische Wechselgetriebe auf die getriebene Welle übertragen werden.

Die getriebene Welle 28 ist somit ständig mit der Welle 7 verbunden und wird von dieser Welle angetrieben, wenn die Lamelle 6 mit der Reibungskupplung verbunden ist, wird jedoch von der Nebenwelle getrieben, wenn diese eine größere Geschwindigkeit hat als der mit der Welle 28 verbundene Teil 29.

In Fig. 2 ist eine Freilaufkupplung dargestellt, in welcher 30 eine Anzahl von Rollen bezeichnet, die zwischen einem auf der Nebenwelle 15 angeordneten, mit stufenförmigen Absätzen versehenen Ring 70 und der Büchse 29 angeordnet sind. Wenn die Welle 15 in der Richtung des Pfeiles 71 umläuft, werden die Rollen in der in der Zeichnung dargestellten Weise festgeklemmt, wobei der Teil 29 und somit die getriebene Welle 28 von der Nebenwelle angetrieben werden. Hat der Teil 29 eine größere Umlaufgeschwindigkeit tio als der Teil 70 oder wenn die relative Umdrehungsrichtung dem Pfeil 71 entgegengesetzt ist, lösen die Rollen die Verbindung zwischen den Teilen 70 und 29 auf. Dies geschieht, wenn die getriebene Welle 28 von der Welle 7 getrieben wird.

Der Rückwärtsgang des Getriebes wird in der bei Kraftwagengetrieben bereits bekannten Weise durch Einschaltung von auf der Welle 73 vorgesehenen Zahnrädern und einem in der Zeichnung nicht dargestellten Zahnrad zwischen dem Zahnrad 31 und dem

einen Zahnrad auf der "Welle 73 erhalten, nachdem die Muffe 32 auf das Zahnrad 27 verschoben ist.

Fig. ι zeigt auch die Bedienungsvorrich-S tung für die Reibungskupplung.

Die Scheibe 5 wird durch den Hebel 40 umgestellt, dessen verschiedene Stellungen durch eine axial verschiebbare Hülse 41 geregelt werden. Die Hülse 41 erhält eine to Axialbewegung durch ein Gestänge 42, das von außen bewegt werden kann. Um die Scheibe S in den beiden Kupplungsstellen zu halten, ist eine Sicherung vorgesehen. Sie besteht aus einem durch die Stange 50 mit der Kupplungsscheibe 5 verbundenen doppelarmigen Hebel 43, der unten durch einen Bolzen 51 mit einer um den Punkt 52 kippbaren Lagerbuchse 44 verbunden ist. Beim Umkuppeln der Scheibe 5 wird jedesmal der doppelarmige Hebel 43 mitgenommen. Dadurch wird gleichzeitig die kippbare Lagerbuchse gedreht, die darin enthaltene Feder gespannt, so daß beim Überschreiten des Totpunktes die Federkraft den Hebel 43 und damit auch die Kupplungsscheibe 5 in die andere Kupplungsstellung herumwirft. Derartige Einrichtungen können in beliebiger Anzahl, z. B. drei Stück, über den Umfang der gesamten Kupplung verteilt sein. Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß es zur Umschaltung des Getriebes vom hydraulischen Antrieb auf direkten Antrieb nur der Umschaltung der Kupplung bedarf. Weitere Maßnahmen sind vom Fahrzeugführer nicht zu treffen, da die An- und Abkupplung des getriebenen Turbinenläufers von der getriebenen Welle durch das Freilaufgetriebe selbsttätig erfolgt. Da das Gehäuse ortsfest ist und nicht umläuft, verbleiben als zu beschleunigende Masse lediglich die Turbinenläufer. Beim Übergang auf hydraulischen Betrieb ist als zu beschleunigende Masse zunächst nur der treibende Turbinenläufer, der eine sehr kleine Masse darstellt, zu betrachten, der seinerseits wieder unter Zwischenschaltung der Flüssigkeit den getriebenen Läufer beschleunigt, wobei die Elastizität durch die zwischen den beiden Läufern befindliche Flüssigkeit gewährleistet ist.

Irgendwelche Bremsen zur Festhaltung oder Freigabe von umlaufenden Teilen sind vollständig entbehrlich.

Da die Läufer von dem feststehenden Gehäuse vollkommen eingekapselt sind, bereitet auch die für das hydraulische Getriebe so außerordentlich wichtige Dichtung keine Schwierigkeiten.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Flüssigkeitsgetriebe nach Art des Föttinger-Getriebes mit Umschaltvorrichtüng für direkten Antrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß mit der treibenden Welle (1) eine mechanische Kupplung (3, 5, 6) verbunden ist, die in der einen Stellung die treibende (1) unmittelbar mit der getriebenen Welle (28), in der anderen Stellung mit dem oder den treibenden Turbinenläufern (11) des Flüssigkeitsgetriebes kuppelt, und daß zwischen der getriebenen Welle und dem getriebenen Turbinenläufer (16) eine Freilaufkupplung (30) angeordnet ist.
2. 2. Flüssigkeitsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse (9) ortsfest angeordnet ist.
3. 3. Flüssigkeitsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebene Welle (28) mit einer in den als Hohlwellen (10, 15) ausgebildeten Wellen des Flüssigkeitsgetriebes laufenden Verlängerungswelle (7) versehen iat, die an ihrem anderen Ende das eine Kupplungsglied (6) der mechanischen Kupplung (3, 5, 6) trägt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen