DE701436C

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Publication number: DE701436C
Application number: DE1932T0041165
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-08-05
Filing date: 1932-08-05
Publication date: 1941-01-16

Description

DEUTSCHES REICH

BmV -I.

our. lad.

1* ; ■

AUSGEGEBEN AM
16. JANUAR 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 63 c GRUPPE 34

T 41165 IIja 3 c Ja

^!S)r.-3ng. Hans Thoma in Karlsruhe, Baden

Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Patentiert im Deutschen Reiche vom. 5. August 1932 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 12. Dezember 1940

Der Erfindung liegt ein Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden regelbaren hydraulischen Schlupfkupplungen zugrunde.

Es ist bekannt, Zahnrädergetriebe mit mehreren hydraulischen Kupplungen so zusammenzubauen, daß durch wechselweises Ein- und Ausschalten der hydraulischen Kupplungen die gewünschte Anzahl von Übersetzungsstufen erreicht wird. Bei hydrodynamischen Kupplungen pflegt man nun allgemein dieses Ein- und Ausschalten der einzelnen Kupplungen durch wechsehveises Füllen und Leeren des Arbeitsmittels der Kupplung zu erzielen.

Bei hydraulischen Kupplungen, welche nach dem Verdrängerprinzip arbeiten und die in Form der üblichen Kolbengetriebe ausgeführt werden können, aber meist als Zahnradpumpen mit umlaufendem Gehäuse, das gleichzeitig als Schwungmasse dienen kann, ausgebildet werden, pflegt man das Ein- und Ausschalten dieser Kupplungen durch Schließen und öffnen eines Schiebers oder Ventils in dem Verbindungskanal der Saug- und Druckräume der nach dem Verdrängerprinzip

arbeitenden Kupplungen zu erzielen. ,

Hierbei ergibt sich der Mangel, daß noch ein beträchtliches Restdrehmoment bestehen j

bleibt, da auch bei geöffnetem Schieber und | hydraulischen Triebwerkanlage

Ventil die Kupplung, insbesondere bei den hohen Drehzahlen, wie sie für Kraftfahrzeugkupplungen in Betracht kommen, eine beträchtliche Drehrnomcntentwicklung aufweist, da der Olstrom im Leerlauf nur unter beträchtlichem Energieaufwand durch die Strömungsquerschnitte der Kupplung hindurchgetrieben werden kann.

Auch wenn man etwa bei hydraulischen Triebwerken dieser Art. welche nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, das aus dem Gebiet der hydrodynamischen Kupplungen bekannte Mittel der Entleerung der Kupplungen von dem arbeitenden Öl bzw. der Füllung der Kupplung mit Luft anwendet, wird keine befriedigende Herabsetzung des Restdrehmomentes oder der unerwünschten Verluste in den Kupplungen erreicht, da bei den Jiach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Kupplungen stets mit verhältnismäßig geringem Spiel aufeinander gleitende Dichtungen und Gleitfäden vorhanden sein müssen, zwischen denen das Ül auch bei der Entleerung der Kupplungen zurückbleibt und übrigens zurückbleiben muß, um eine Zerstörung der arbeitenden Gleitflächen zu verhindern.

Infolge dieser Besonderheit, nämlich des Verbleibens verhältnismäßig großer Verluste in der oder den gelösten Kupplungen einer nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden

der vorer-

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wähnten Art, ist es bisher nicht gelungen, derartige Triebwerke mit gutem Wirkungsgrad zu bauen, obwohl nach dom Verdrängerprinzip arbeitende Kupplungen im eingerückten Zustand nur geringe Verluste oder, was auf dasselbe herauskommt, nur einen sehr geringen Schlupf aufweisen, der insbesondere auf dem Gebiet der niedrigen Drehzahlen günstigere Ergebnisse als bei hydrodynamischen Kupplungen ähnlicher Abmessungen und Gewichte ergibt.

Bei dem Getriebe nach der vorliegenden Erfindung dient die eine der in einem Gehäuse nebeneinanderliegenden, vorzugsweise als Umlauf zahnräderpumpe ausgeführtenKupplungcn zur Herstellung des direkten Ganges, während die weitere Kupplung gleicher Arbeitsweise über ein Zahnrädergetriebe an sich bekannter Bauart eine D'rehmomentsteigerung bewirkt und durch eine Sperradverbindung beim Arbeiten des Getriebes im direkten Gang zur Vermeidung dauernden Leerlaufes abgeschaltet wird. Hierdurch wird der eben geschilderte, bei den bekannten Getrieben auftretende Alangel beseitigt und erreicht, daß wenigstens für den direkten Gang des Getriebes, welcher bei weitem die längste Zeit zu arbeiten hat, der Leerlaufverlust der abgeschalteten Kupplung bzw. Kupplungen vermieden wird. Es verbleibt in diesem Zustand nur der verhältnismäßig geringe Schlupfverlust der für den direkten Gang eingeschalteten hydraulischen Kupplung.

Die Abbildung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Auf dem Wellenstumpf der Kurbelwelle Ä" sind die beiden vereinigten Gehäuse G₁ und C₂ der Zahnradkupplung«! P₁ und P₂ befestigt. Die erste Zahnradkupplung P stellt eine unmittelbare Verbindung mit der Kardanwelle C her, wenigstens wenn diese in dem nachgeschalteten gewöhnlichen Getriebe G₃ durch eine Klauenkupplung mit der davorliegenden Zwischenwelle C festgekuppelt wird. Die zweite Zahnradkupplung P₂ umschließt mit ihrem Zentralrad als Hohlwelle die Zwischenwelle C", so daß das Zentralrad nur mit dem Kegelrad Z₁ zusammenhängt. Dieses bildet den Bestandteil eines Umlaufrädergetriebes, dessen Umlaufräder Z₂ auf einem Umlaufräderträger sitzen, der fest auf der Kardanzwischenwelle C angeordnet ist, während das dritte Kegelzahnrad Z_:! über eine Sperrklinke Λ" mit dem Getriebegehäuse in Verbindung treten kann.

Geschaltet werden die Zahiiradkupplungen P₁ und P₂ durch Kolbenschieber KS. die meist zu zwei oder drei zusammen von einem gemeinsamen Gestänge betätigt werden, dessen Bewegung nach Bedarf dem Fahrzmigführer oder den Fliehkräften überlassen wird, so daß willkürliche oder selbsttätige, von der Geschwindigkeit des Schwungrades, welches aus dem Pumpengehäuse P₁ und P₂ bestellt, ο ler der Geschwindigkeit der -Kardanwelle C abhängige Schaltungen zustande kommen, fi. Der Kolbenschieber wird dabei so eingerichtet, daß bei kleinen Geschwindigkeiten nur die Zahnradkupplung P₂ gesperrt wird, bei etwas größeren wird der Druckraum von P, und P₂ miteinander verbunden, bei der gröi>ten Geschwindigkeit wird die Pumpe P₁ gesperrt. Die Wirkung dieses Getriebes ist folgende:

Bei Leerlauf des Motors sind beide Kupplungen P₁ und P₂ frei, so daß der Leerlauf nicht behindert wird. Bei größerer Motordrehzahl werden die Kolben so bewegt, daU zunächst die Pumpe P₂ gesperrt wird. Hierdurch wird ein kleiner Gang eingerückt, und zwar bei der beschriebenen Anordnung der Zahnräder Z₁ bis Z₃ im Übersetzungsverhältnis ι :2, wenn das nachgeschaltete gewöhnliche Getriebe C₃ auf direkte Verbindung der Wellen C und C geschaltet ist. Hierdurch erfolgt die Anfahrt des Fahrzeuges unter Steigerung des Motordrehmomentes auf den doppelten Wert. Dabei ^ierhindert die Sperrklinke 5" den Rücklauf des Zahnrades Z₅, und auf diese Weise wird das zusätzliche Moment auf das Gehäuse übertragen. Durch Anordnung schräger Kegelräder an Stelle der geraden Räder Z₁ bis Z₃ oder andere ähnliche Umlauf anordnungen, ζ. B. ein gewöhnliche? Umlaufrädergetriebe, läßt sich das Übersetzungsverhältnis dieses kleinen Ganges ie t nach Bedarf auch noch vergrößern oder verkleinern. Während dieses Teiles des Fahrzeuganlaufes läuft die Pumpe P₁ in Luft oder in Öl leer mit, so daß sie lediglich als Kupplung wirkt und keine nennenswerten Dreh- 1 momente überträgt. Günstig ist hierbei, dal! das Verlustdrehmoment der Kupplung P₁ we- . nigstens wieder zur Hälfte nutzbringend verwertet wird, wodurch diese Verluste /.. B. auf die Hälfte sinken. Dadurch, daß man in 1 diesem Zustand die PUmPeP₁ gar nicht völlig mit Ül füllt, sondern sie nur teilweise unter Ol hält, derart, daß gerade das für die Schmierung erforderliche Ül und im übrigen nur Luft in der Kupplung umläuft, ließen sich 1 diese Verluste im übrigen noch weiter verringern.

Gemäß der Erfindung läßt sich noch eine zwischen den beiden Geschwindigkeiten, die sich durch volles Einschalten der einen oder 1 anderen Kupplung ergeben, liegende Gc-■ichwindiiikeitsstufe dadurch erzielen, dall die iruckräumc der beKien ZahnradkuppIungenP, uüd P₂ miteinander verbunden werden. In diesem Falle liefert die Kupplung/', als Zahn- : radpumpe <">1 an die zweite Pumpe P₂. und diese setzt sich infolgedessen als Ölmotor in

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• beschleunigte Bewegung. Hierdurch entsteht bei der beschriebenen Anordnung eine Übersetzung im Verhältnis ι: 1,5, wenn die Pumpen/⁵! und P₂ gleich groß sind;' wird P₂ auf -/₃ von P₁ verkleinert, so ergibt sich eine annäherungsweise geometrische Abstufung (1:1,4). .

Wird nun bei noch weitergehender Beschleunigung des Fahrzeuges die Verbindung to zwischen den Kupplungen P₁ und P₂ abgcdrosselt, was mit Hilfe des Kolbenschiebers ' KS geschieht, so wirkt die Pumpe P₁ lediglich als Kupplung, die nach den eingangs ge-' geben cn Bemerkungen mit geringem Schlupf '5 die Kardanwelle C bzw. C antreibt. Damit bei diesem Zustand unnötige Leerlaufverluste der Kupplung P₂ vermieden werden, löst in diesem Falle die Sperrklinke S aus, so daß der dazugehörige Zahnkranz Z₃ sowie *o alle Teile der Pumpe P₁ mit der Schwungraddrehzahl mitrotieren, abgesehen von der . kleinen Schlupfbewegung, die sich über die Zahnräder Z₂ auf den Zahnkranz Z₃ überträgt, wenn die Pumpe P₂ schlupffrei mitgenommen wird, wie dies bei einem reibungsfreien Sperrad 6" der Fall sein wird.

Das nachgeschaltete Getriebe G₃ dient zum Erzielen des Rückwärtsganges und gegebenenfalls auch zur Herstellung noch höherer Übersetzungen, wenn dies bei steilen Steigungen notwendig ist. Dabei wird das Übersetzungsverhältnis der zwei bzw. drei hydraulischen Gänge so gewählt, daß es für den Fahrdienst im gewöhnlichen Gelände ausreicht, wofür eine Übersetzung von 1:2 des kleinen hydraulischen Ganges meist schon genügt, während für ausnahmsweise starke "Steigungen der mechanische Berggang zu Hilfe genommen werden kann. Die Ülzufuhr erfolgt mittels einer Bohrung der Kurbelwelle K, in welche zum Beispiel aus dem letzten Kurbelwellenlager genügende Ölmengen aus dem Schmierölkreislauf des !Motors oder auch einer besonderen Ölförderpumpe zugeführt werden. Damit keine Überhitzung der hydraulischen Pumpen oder Kupplungen eintritt, kann ein dauernd offener Auslauf angeordnet werden, und zwar in der Regel auf der Saugseite der Kupplungen. so Das beschriebene Getriebe ergibt zunächst nur drei Gänge. Dadurch, daß man bei der bekannten Verwendung von Zahnradkupplungen mit 3 oder 4 Rädern die von den einzelnen Rädern gelieferten Ülströme einzeln zu- und abschaltet, kann die Zahl der Stufen zwischen dem direkten Gang und dem kleinen Gang mit der Übersetzung 1:2 erheblich vermehrt werden. Noch kleinere Gänge lassen sich ■/.. 13. dadurch erzielen, daß man Druckül fm aus der Zahnradkupplung P₂ auf die gewöhnlich als Saugseite wirkende Seite der Pumpe P₁ hinüberleitet. Damit in diesem Zustand nicht ein völliger Stillstand der Welle C eintritt, muß die PiImPeP₁ eine kleinere Förderung je Schwungradumlauf erhalten, wozu 6g man die Zuschaltung auf ein oder zwei Zahnradsätze dieser Pumpe beschränkt oder diese Pumpe P₁ von vornherein kleiner, z. B. mit schmäleren Zahnrädern, ausführt. Die Zahl dieser kleineren Gänge kann dabei auch noch weiter vermehrt werden, wenn diese Zuschaltung stufenweise erfolgt. Dabei läßt sich grundsätzlich sogar ein Rücklauf erzielen, wenn die Pumpe P₂ etwa durch Teilzuschaltung von Rädern in ihrer Förderung ⁷S kleiner als die Pumpe P₁ gemacht wird.

In ähnlicher Weise lassen sich auch noch Übersetzungen erzielen, welche kleiner sind als der direkte Gang 1:1, d.h. also einen Schnellgang, wenn man auf die DruckseiteP_t ^So einen entsprechend kleinen Druckölstrom einleitet, der von einem entsprechenden Teil der Pumpe P₂, bei der dann die Sperrklinke in Sperrstellung sein muß, geliefert wird. Gegebenenfalls kann hierfür auch eine besonders «5 kleine oder außen aufgestellte Pumpe benutzt werden. Das hydraulische Getriebe der beschriebenen Art kann auch als*T7reilaufgetriebe Verwendung linden. Hierfür ist z. B. nur nötig, Rückschlagventile anzuordnen, die bei Rückwärtsdrehmoment den ölkreislauf freigeben. Dabei brauchen diese nur geringe Querschnitte zu haben, da schon bei vorübergehender \"erringerung der Motordrehzahl die im allgemeinen durch Fliehkraft betätigten Kolbenschieber KS die großen Hauptsteueröttnungen freigeben.

Die Einzelheiten der Getriebeausführung sind für die Erfindung unwesentlich, wie z. B. die Bauweise der hydraulischen Kupplung bzw. Ölpumpen oder Ölmotoren als Zahnradpumpen, die auch durch die verschiedenen bekannten Bauarten von Kolbenpumpen, wie sie im hydraulischen Getriebebau üblich sind, ersetzt werden können. Wesen ti ich ist die Anordnung von zwei zusammenarbeitenden hydraulischen Pumpen nach dem Verdrängerprinzip, die so stufenweise oder stetig zusammengeschaltet werden, daß eine größere Zahl hydraulischer Gänge entsteht, die bei Bedarf in bekannter Weise auch noch durch ein nachgeordnetes mechanisches Getriebe ergänzt werden können.

Claims

Patentansprüche:

i. Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden regelbare)¹, hydraulischen Schlupfkupplungen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der in einem Gehäuse nebcneinanderl legenden, Vorzugs-

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weise als Umlaufzahnräderpumpe ausgeführten Kupplungen zur Herstellung des direkten Ganges dient, während die weitere Kupplung gleicher Arbeitsweise über ein Zahnrädergetriebe an sich bekannter Bauart eine Drehmomentsteigerung bewirkt und durch eine Sperradverbindung beim Arbeiten des Getriebes im direkten Gang zur Vermeidung dauernden Leerlaufes abgeschaltet wird.
2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vermehrung der mit dem Getriebe erreichbaren Übersetzungsstufen, über die Zahl der durch die einzelnen hydraulischen Kupplungen erreichbaren Stufen hinausgehend, durch die Verbindung der Druck- bzw. Saugräume der beiden nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden hydraulischen Kupplungen erzielt wird.
3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Übersetzungsstufen bei Ausbildung-der hydraulischen Kupplungen als Zahnradpumpen mit mehr als zwei Rädern durch teilweises Zu- und Abschalten der einzelnen Pumpen in der Weise erzielt werden, daß die von jedem Zahneingriff ausgehenden Druckölströme für sich und nacheinander umgeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen