DE680694C - Foettinger-Getriebe fuer Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Kupplung und einem Wandler, welche durch Fuellen und Entleeren wechselweise in Betrieb genommen werden - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

19.0CT.1939

AUSGEGEBEN AM
7. SEPTEMBER 1939

• .'■ REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr 680694 KLASSE 63 c GRUPPE 34oi

A 82/30 IIJ63 c

S)r.-3ng. Gustav Klepper in Berlin-Charlottenburg

ist als Erfinder genannt worden.

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. April 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 17. August 1939

Bei Fahrzeugantrieben ist es üblich, das Föttinger-Getriebe -von zwei oder mehreren Kreisläufen zu bilden. Insbesondere ist die Verwendung, eines Föttinger-Wandlers mit einer Föttinger-Kupplung gebräuchlich, wobei der Wandler zum Anfahren und in Steigungen und die Kupplung während der Marschfahrt benutzt werden. Die Umschal-■ tung von Wandler auf Kupplung und umgeo kehrt von Kupplung auf Wandler geschieht durch wahlweises Füllen und Entleeren.

Derartige Föttinger-Getriebe haben sich bei Schienenfahrzeugen bestens bewährt und eingeführt, während sie sich bei Straßen- und Geländefahrzeugen bisher als nicht brauchbar erwiesen haben. Der Grund für die letztere Tatsache ist im wesentlichen darin zu suchen, daß das Füllen und Entleeren der Kreisläufe, also die Umschaltung von einem Kreislauf auf den anderen, zuviel- Zeit in Anspruch nimmt, was im Hinblick auf die im Vergleich zu Schienenfahrzeugen zu stellenden höheren Anforderungen an die Manövrierfähigkeit des Straßen- und Geländefahrzeuges nicht in Kauf genommen werden kann.

Die Schaltzeiten könnten nun an sich durch Anordnung einer genügend großen Füllpumpe verkürzt werden.· Eine solche Maßnahme verbietet sich aber im Hinblick auf die Forderung nach einem guten Wirkungsgrad. Bei dem geringen Inhalt, den man dem Vorratsbehälter im Straßen- und Geländefahrzeug geben kann, genügt im übrigen die Vergrößerung der Füllpumpe allein nicht. Das ■ Zuströmen und die gleichzeitige Entnähme großer Flüssigkeitsmengen lassen den Flüssigkeitsstand in dem kleinen Raum des Vorratsbehälters so schwanken, daß der Zulauf zur Pumpe

unter Umständen unterbrochen wird und dadurch die Füllung nicht so schnell erfolgt, wie es dem Fördervermögen der Pumpe an sich entspricht. -

Gemäß der Erfindung wird die Zeitdauer des Umschaltvorganges verkürzt, ohne daß der Wirkungsgradbeeinträchtigt und die betriebssichere Förderung der Füllpumpe in Frage gestellt wird. Die Erfindung geht dabei von ίο einem bekannten Getriebe aus, bei welchem die Kreisläufe durch eine Fülleitung verbunden sind, durch die die Betriebsflüssigkeit des einen Kreislaufes unmittelbar, d. h. ohne Durchströmen eines Flüssigkeitsbehälters, mit Unterstützung einer aus dem Vorratsbehälter saugenden Hilfspumpe in den anderen überführt werden kann. In weiterer Ausbildung dieses bekannten Getriebes sind gemäß der Erfindung die Saugseite der in die die beiden Kreisläufe unmittelbar verbindende Füllleitung eingeschalteten Hilfspumpe über eine Steuervorrichtung an die Entleerungskammer und an die Füllkammer der Kupplung sowie an einen Vorratsbehälter und gleichzeitig die Druckseite der Pumpe an die Füllkammer des Wandlers anschließbar. -Mittels einer derartigen Anordnung können, wie im einzelnen weiter' unten ausgeführt ist, die Schaltzeiten wesentlich verkürzt werden, ohne daß eine Vergrößerung der Füllpumpe und damit eine Wirkungsgradeinbuße in Kauf genommen zu werden braucht. -

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Föttinger-Getriebes gemäß der Erfindung, und zwar sind in vier Abbildungen die einzelnen Betriebszustände des aus Wandler und Kupplung bestehenden Getriebes wiedergegeben. Abb. ι zeigt das Getriebe bei seiner Leerlauf stellung, d. h. bei derjenigen Stellung, in der beide Kreisläufe entleert sind. In Abb. 2 sind die Wandlerfüllung und in Abb. 3 der Wandlerbetrieb, d. h. der Zustand nach beendeter Füllung, wiedergegeben.¹ Aus Abb. 4 - sind die KupplungsfüUung.undder'Kupplungsbetrieb ersichtlich. In allen Abbildungen ist die Flüssigkeitsströmung durch eingetragene Pfeile angedeutet. -■ .

Die Zeichnung gibt in allen vier Abbildungen einen Längsschnitt durch das- Getriebe wieder, dessen treibende Welle mit 10 und dessen getriebene Welle mit 11 bezeichnet sind. Das Getriebe besteht aus der Kupplung 12 und dem Wandler 13, deren Pumpen 16 und 15 auf der treibenden Welle 10 und deren 55. Turbinen 14 und 17 auf der getriebenen Welle Ii befestigt sind. 18 ist der Leitapparat des Wandlers 13, welcher in das die Kupplung ir3 und den Wandler 13 umgebende Getriebegehäuse 19 eingebaut ist. Das Getriebegehäuse 19 ist über den Wandler 13 hinaus in Achsrichtung verlängert und bildet mit seinem ün- !

terenTeil einen Behälter 20 zur Vorrathaltung von Betriebsflüssigkeit. 21 und 22 sind die Füllkammern der beiden Kreisläufe, während 23 und 24 die entsprechenden Entleerung?- kammern darstellen.

Die einzelnen Füll- und Entleerungskämmern sind: durch Rohrleitungen miteinander verbunden, in die die Pumpe 25 und die Steuervorrichtung 26 eingeschaltet sind. Die - Pumpe 25 besteht aus drei Einzelpumpen 27, 28, 29, welche gleichachsig zueinander liegen und durch ein Kettengetriebe 30 o. dgl. von der treibenden Welle 10 angetrieben werden. Die Steuervorrichtung 26 ist allen drei Pumpen 27, 28, 29 gemeinsam und besteht aus zwei Steuerkolben 31 und 32, welche entsprechende Steueröffnungen der zugehörigen Zylinder freigeben oder schließen. Die beiden Steuerkolben 31 und 32 werden gemeinsam, und zwar von der Steuerwelle 33 aus, betätigt.

Von den drei Einzelpumpen 27, 28, 29 besitzen die Pumpen 28 und 29 eine gemeinsame Saugleitung 34, während die Druckkanäle dieser beiden Pumpen durch eine Wand 35 getrennt sind, die eine Überströmklappe 36 aufweist. Die Pump.e 27 besitzt eine von den übrigen Pumpen getrennte Saugleitung 37, während ihr Druckkanal mit dem der Pumpe 28 gemeinsam ist.

Die Saugleitung 37 der Pumpe 27 ist einerseits an die Entleerungskammer 23 der Kupplung 12 und andererseits bei 3S an einen Auslaß des Steuerzylinders angeschlossen. Die Saugleitung 34 der Pumpen 28 und 29 führt einmal zum Vorratsbehälter 20, ferner zum Kühler 39 und schließlich zur Steueröffnung 40 des Steuerzylinders. Die Leitung 41 verbindet die Füllkammer 21 der Kupplung 12 mit den Steueröffnungen 42 und 43 des Steuerzylinders, während die Leitung 44 die Füllkammer 22 des Wandlers 13 an die Steueröffnung45 und dieLeitung4Ö die Entleerungskammer 24 des Wandlers 13 an die Steueröffnung 47 anschließen. «°5

Der Druckkanal 48 der Pumpe'29 führt in das Innere des Steuerkolbens 31, während der den Pumpen 27 und 28 gemeinsame Druckkanal 49 über das Überströmventil 50 und die Leitung 51 mit dem Kühler 39 verbunden ist. no Das Überströmventil 50 wird durch eine Feder 52 in der Schließstellung gehalten. Die Feder befindet sich in einer Kammer 53, die durch zwei öffnungen mit der Leitung 51 in Verbindung steht, von denen die eine durch eine Drosselschraube 54 fest eingestellt werden kann und die andere durch ein Kugelventil 55 je nach den Druckverhältnissen geschlossen oder geöffnet wird. 5.6 ist eine Klappe, welche eine Verbindungsmöglichkeit der Steueröffnung 42 des Steuerzylinders mit der Kühlerleitung 51 zuläßt.

Beim Wandler 13 ist, abgesehen von der Steuervorrichtung 26, eine besondere- .Entleerungssteuerung nicht vorgesehen, während die Kupplung 12 eine solche- Steuerung auf-.5 weist. Diese Entleerungssteuerung wird von Kugelventilen 57 gebildet, welche die am Außenumfang der Kupplung 12 befindlichen Auslaßöffnungen 58 steuern. Die die Kugel- - . . ventile aufnehmende Ventilkammer 59 ist mitreis einer Leitung 60 an die Füllkammer 21 der Kupplung 12 angeschlossen.

Die· Arbeitsweise des als Ausführungsbeispiel gezeigten Getriebes ist nun folgende: Im Leerlauf (Abb. 1) ist die Pumpe 27 mit ihrer Saugleitung 37 an die Entleerungskammer 23 der Kupplung 12 und gleichzeitig über 46, 47 und 38 an die Entleerungskammer 24 des Wandlers 13 angeschlossen.. Über die Leitung 41 und die offene Steueröffnung 43 steht die Saugleitung 37 ferner mit der Füllkammer 21 der Kupplung 12 in Verbindung. Die Pumpe 27 saugt also aus beiden Kreisläufen 12 und 13, so daß Leerlaufverhiste durch Flüssigkeitsreste nicht eintreten können. .25 Die von der Pumpe 27 angesaugte Flüssigkeit wird von dem Druckkanal 49 durch das Klappenventil 36, den Kanal 48 zur freigegebenen Steueröffnung 40 geführt, von der aus ein Teil der Flüssigkeit zum Vorratsbehälter 20 und ein anderer Teil in die Saugleitung34 der Pumpen 28 und 29 strömt. Die von den Pumpen 28 und 29 durch die Leitung 34 angesaugte Flüssigkeit wird ebenfalls zu der freigegebenen Steueröffnung 40 geleitet und von dort in gleicher Weise auf die Saugleitung34 und den Vorratsbehälter 20 verteilt. Die Pumpen 28 und 29 sind also praktisch kurzgeschlossen.

Soll jetzt beispielsweise zwecks Anfahrens des Fahrzeuges der Wandler 13 gefüllt werden, so werden die Steuerkolben.31, 32 mittels der Steuerwelle 33 in die aus Abb. 2 ersichtliche Stellung verschoben. In dieser Stellung ist die Saugleitung 37 der Pumpe 27 an die Entleerungskammer 23 und somit über die Leitung4i und die Steueröffnung 43 an die Füllkammer 21 der Kupplung 12 angeschlossen, während die Saugleitung 34 der Pumpen 28, 29 mit dem Vorratsbehälter 20 verbunden ist.

Die beiden Druckkanäle 4S und 49 der Pumpen 27, .28, 29 stehen über die freigegebene Steueröffnung 45 und die Leitung 44 mit der Füllkammer 22 des Wandlers 13 in Verbindung, so daß alle drei Pumpen die von ihnen angesaugte Flüssigkeit in den Kreislauf des Wandlers drücken. Alle drei Pumpen sind also parallel geschaltet, so daß zur Füllung des Wandlerkreislaufes ein hoher Förderdruck zur Verfügung steht und der

Wandler infolgedessen schnell gefüllt wird. Wesentlich ist dabei, daß die Flüssigkeit keinen Flüssigkeitsbehälter zu durchströmen hat, sondern durch eine unmittelbare Verbindungsleitung dem Wandlerkreislauf zugeführt wird. .. " -

Während des Wandlerbetriebes, also nach Abschluß der Füllung, geht die Flüssigkeitsführung in den verschiedenen Leitungen in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise vor sich. Die Lage der Steuerkolben 31 und 32 ist unverändert geblieben, so daß die Pumpen 27, 28, 29 nach wie vor aus der Entleerungskammer 23 und der Füllkammer2i der Kupplung 12 sowie aus dem Behälter 20 saugen. Auf der Druckseite ist die Flüssigkeitsführung teilweise eine andere geworden. Infolge des beendeten Abschlusses der Wandlerfüllung ist der Druck im Kanal 48 so groß geworden, daß die Überströmklappe 36 geschlossen wird. Dieses Schließen der Klappe 36 hat einen Druckanstieg im Kanal 49 zur Folge, und zwar von einem solchen Ausmaße, daß das Überströmventil 50 entgegen der Wirkung seiner Belastungsfeder 52 geöffnet wird. Die Flüssigkeit strömt durch den freigegebenen Ventilquerschnitt und von dort durch die Leitung 51 zum Kühler 39. Vom Kühler 39 wird sie durch die Leitung 34 von den Pumpen 28, 29 abgesaugt. Die "Pumpe 28 arbeitet hierbei im reinen Kreislauf, während die Pumpe 29 die von ihr angesaugte, , im Kühler 39 abgekühlte Flüssigkeit durch die Steueröffnung 45 und die Leitung 44 in die Füllkammer 22 - des Wandlers 13 drückt. Die aus dem Wandler 13 austretende heiße Leckflüssigkeit wird so durch gekühlteFlüssigkeit laufend ersetzt. Währenddessen wird seitens der Pumpe 27 dauernd dafür gesorgt, daß die durch die Wellendurchführung in den .Kupplungskreislauf oder in das diesen umgebende Gehäuse etwa eintretende Leckflüssigkeit entfernt und dem Kühlkreislauf zugeführt wird. Die Pumpen 27 und 28 haben während des vorliegenden Betriebszustandes nur gegen eine verhältnismäßig geringe-Druckhöhe zu fördern, so daß der Hauptteil der Pumpen entlastet und zum Antrieb derselben nur eine geringe Leistung nötig ist.

Soll.jetzt vom Wandler auf-die Kupplung umgeschaltet werden, so werden die Steuer- no kolben 31 und 32 durch eine entsprechende Verstellung der Steuerwelle 33 in die aus Abb. 4 ersichtliche Lage verschoben. In dieser Lage ist die Saugleitung der Pumpe 37 über die Leitung 46, die Steueröffnung 47 und die Auslaßöffnung 38 an dieEntleerungskämmer 24 des Wandlers 13 angeschlossen. Die Saugleitung 34 der beiden anderen Pumpen 28 und 29 steht mit dem Vorratsbehälter 20 und dem Kühler 39 in Verbindung. Auf der Druckseite ist infolge Nachlassens des Druckes im Kanal 4S die Über-

strömklappe 36 wieder geöffnet worden. Das öffnen dieser Klappe hat einen Druckabfall im Kanal 49 zur Folge, so daß sich das Überströmventil 50 schließt. Das Schließen des Überströmventils 50 kann dabei sehr schnell vor sich gehen, da das Kugelventil 55 eine sofortige Druckentlastung auf der Rückseite des Ventilkolbens zuläßt. Von den Druckkanälen 48 und 49 wird die Flüssigkeit zunächst nur durch die Öffnung 42 zur Füllkammer 21 der Kupplung geführt. Erst nachdem die Kupplung gefüllt ist, wird infolge der im Steuerzylinder < eintretenden Druckerhöhung die Überströmklappe 56 geöffnet, so daß ein Teil der Druckflüssigkeit in die Leitung 51 und von dort zum Kühler 39 strömen kann. Mit der öffnung der Überströmklappe 56 ist eine weitgehende Entlastung aller drei Pumpen herbeigeführt. Wie aus Abb. 4 hervorgeht, ist die Saugleitung 37 auch während der Kupplungsfüllung und des Kupplungsbetriebes an die Entleerungskammer 23 der Kupplung 12 angeschlossen. Dies hat zur Folge, daß der die Kupplung 12 umgebende Gehäuseteil ständig von Flüssigkeit freigehalten wird. Es wird hierdurch vermieden, daß das umlaufende Pumpenrad 16 der Kupplung 12 in Betriebsflüssigkeit watet, was unerwünschte Wirbelungen und damit Verluste an Wirkungsgrad bedeuten würde.

Beim Einsetzen der Kupplungsfüllung haben die Kugelventile 57 der Kupplungsentleerungssteuerung die aus der Zeichnung ersichtliche Lage eingenommen. Sie werden in dieser Lage durch den Steuerdruck gehalten, der sich sofort nach dem Einsetzen der Kupplung in der S teuer leitung 60 und alsdann in der Kammer 59. einstellt. Die Auslaßöffnungen 58 sind in dieser Lage verschlossen, so daß.die in den Kupplungskreis-• lauf eintretende Flüssigkeit nicht nach außen entweichen kann. Sobald jetzt durch Um-

• schaltung der Steuervorrichtung 26 in die aus

'-_ Abb. ι ersichtliche Lage oder in die Lage der

Abb. 2 und 3 der Druck in der Füllkammer 21 nachläßt, wird auch der Druck in der Ventilkammer 59 ein geringerer werden. Der in den Kupplungen vorherrschende hohe Strömungsdruck wird die Kugelventile 57 nach rechts bewegen, wodurch die Auslaßöffnungen 58 freigegeben werden, so daß sich der Kupplungskreislauf entleeren kann. Durch Wahl entsprechend großer Austrittsquerschnitte und einer entsprechenden Anzahl von Ventilen kann man hierbei fast beliebig kurze Entleerungszeiten erreichen. Der Übergang von Kupplung- auf Wandlerbetrieb kann daher praktisch in der gleichen; kurzen Zeit durchgeführt werden wie die an Hand der Abb. 1 behandelte Umschaltung von Leerlauf auf Wandlerbetrieb. ·

Wenn vorstehend nur von einem aus Kupplung und Wandler bestehenden Föttinger-Getriebe gesprochen wird, so soll dies natur- gemäß 'nicht ausschließen, daß die Erfindung auch auf andere Getriebe mit gutem Erfolg angewandt werden kann.- So stellt die Erfindung beispielsweise auch dann eine günstige Lösung dar, wenn das Föttinger-Getriebe aus zwei oder mehreren Wandlern besteht. Ebenso ist die ernndungsgemäße Lösung dann von Vorteil, wenn das Getriebe anstatt von einer Kupplung und einem Wandler von einer Vereinigung aus einer beliebigen anderen Zahl von Kupplungen und Wandlern gebildet wird. Im- übrigen ist das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung, wie auch oben auseinandergesetzt worden ist, das der Antriebe für Straßen- und Geländefahrzeuge. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Föttinger-Getrieben für andere Fahrzeuge, "und zwar insbesondere für Schienenfahrzeuge, zur Anwendung kommen, wenn auch in diesem Anwenddngsfalle die mit der Erfindung angestrebte Verkürzung der Schaltzeiten nicht die überragende Bedeutung hat wie bei Straßen- und Geländefahrzeugen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Föttinger-Getriebe für Kraftfahr-• zeuge, bestehend aus einer Kupplung und einem Wandler, welche durch Füllen und Entleeren wechselweise in Betrieb genommen werden und durch eine Fülleitung verbunden sind, durch welche die Betriebsflüssigkeit des einen Kreislaufes unmittelbar, d.h. ohne Durchströmen eines Flüssigkeitsbehälters, mit Unterstützung einer Hilfspumpe in den anderen überführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der in die die beiden Kreisläufe unmittelbar verbindende Fülleitung : eingeschalteten Hilfspumpe über eine Steuervorrichtung an die Entleerungskammer und an die Füllkammer der Kupp- lung sowie an einen Vorratsbehälter und gleichzeitig die Druckseite der Pumpe an die Füllkammer des Wandlers anschließbar sind.

   2. Föttinger-Getriebe nach Anspruch 1, no dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (25) aus insgesamt drei Einzelpumpen (27, 28, 29) besteht, deren Saug- und Druckleitungen (34, 37, 48, 49) über eine für die drei Einzelpumpen gemeinsame Steuervorrichtung (26) schaltbar sind.

   3. Föttinger-Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Einzelpumpen (27, 28,. 29) zwei Pumpen (2S, 29) eine gemeinsame Saugleitung (34), aber getrennte Druckleitungen (48,

   49) besitzen, wobei .eine dieser Druckleitungen (49) mit der dritten eine getrennte Saugleitung (37) besitzende Pumpe (27) gemeinsam ist.

   4." Föttinger-Getriebe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß während-des Leerlaufes des Getriebes (12,13) die eine Pumpe (27) mit ihrer Saugleitung (37) an die Entleerungskammer (23) der Kupplung (12) sowie an die Entleerungskammer (24) des Wandlers (13) und mit ihrer Druckleitung (49) an einen Vorratsbehälter (20) angeschlossen ist, während die Saug- und Druckleitungen (34,48,49) der beiden anderen Pumpen (28, 29) kurzgeschlossen sind.

   5. Föttinger-Getriebe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Wandlerfüllung nur die Druckleitung (48) der Pumpe (29) an die Füllkammer (22) des Wandlers (13). angeschlossen ist, während die Druckleitungen (49) der beiden anderen Pumpen (27,

   28) mit dem Kühler (39) des Getriebes (12, 13) verbunden sind.

   6. Föttinger-Getriebe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Füllung der Kupplung (12) die" Saugleitung (37) der Pumpe (27) an die Entleerungskammer (24) des Wandlers (13), die Saugleitungen (34) der beiden anderen Pumpen (28, 29) an den Vorratsbehälter (20) und die Druckleitungen (48, 49) aller drei Pumpen (27, 28, 29) an die Füllkammer (21) der Kupplung angeschlossen sind.

   7. Föttinger-Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Kupplungsfüllung die Druckleitungen (48, 49) der Pumpen (27, 28,

   29) sowohl an die Füllkammer (21) der Kupplung (12) als auch an den Kühler (39) des Getriebes (12, 13) angeschlossen sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen