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Klauenschaltvorrichtung für Strömungsgetriebe Es sind Strömungsgetriehe
bekannt, bei welchen in einem einzigen Kreislauf verschiedene hydraulische Gänge
dadurch erzielt werden, daß ein Schaufelrad seine Funktion wechselt. Beispielsweise
läßt man ein Leitrad einmal mit dem festen Gehäuse gekuppelt ruhen, wodurch ein
Drehmomientwandler von bestimmter Übersietzung entsteht. Um einen Wandler mit höherer
übersetzung zu erhalten, läßt man das gleiche Schaufelrad, rückwärts. umlaufend,
über ein Wendegetriebe auf die Abtriebswelle mittreib.en. Schließlich kann bei diesem
bekannten Strömungsgetriebe das seine Funktion wechselnde Schaufelrad noch an die
Abtriebswelle unmittelbar angekuppelt werden, wodurch eine reine hydraulische Kupplung
ohne Drehmomentwandlung entsteht.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist es möglich, das für den höchst
untersetzten Wandlergang mit rückwärts umlaufendem Leitrad zur Umkehrung von dessen
Drehmoment dienende Umkehrgetriebe als, Wendegetriebe für Rückwärtsfahrt zu benutzen.
Dazu sind bestimmte Schaltmaßnahmen nötig, die mit Mängeln behaftet sind, welche
gemäß der Erfindung behoben werden.
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In Fig. i ist eine solche an sich bekannte Anordnung gezeigt. Das
Pumpenrad P wird von der Antriebsmaschine getrieben und schleudert die Getriebeflüssigkeit
durch das Turbinenrad T und ein verschieden schaltbares Schaufelrad. Das Turbinenrad
T ist mit der Abtriebswelle i starr verbunden. Auf der Hohlwelle z, welche drehbar
die Abtriebswelle i umschließt, ist das verschieden schaltbare Schaufelrad L (Leitrad)
befestigt. Dies Leitrad wird für den hydraulischen Kupplungsbetrieb über ein Gesperre
3 an die Abtriebswellle i angekuppelt und läuft dann, als Turbinenrad wirkend, mit
dieser tun, was ihm das Gesperre q:, welches nur bei Rückwärtsdrehung des Leitrades
mit der Leitradhohlwelle 2 in Eingriff kommt, ohne weiteres, gestattet. Im normalen
Drehmomentwandler- -betrieb stützt sich das Leitrad L über die Hohlwelle z, das
Gesperre q. auf die durch die Umfangsbremse 5 festgehaltene Bremstrommel6 ab.
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Um eine besonders halse Übersetzung zu erreichen, wird die Bremse
5 gelöst, worauf dann das Leitrad L rückwärtsdrehend über die Hohlwelle z, das Gesperre
q., die jetzt frei. drehbare Bremstrommel 6 auf die Klauen 7 der Klauenmuffe 8 treibt,
die das Drehmoment mit Hilfe der Klauen io auf ein Kegelrad i i überträgt. Die Klauenmuffe
8 ist sowohl gegenüber der Welle i wie der Klauenmuffe 9 frei drehbar. Dias Kegelrad
i i arbeitet über das Umkehrritzel 12, von denen mehrere am Umfang angeordnet sein
können,
auf das Kegelrad 14, welches sich also bei Rückwärtsdrehung des Leitrades L vorwärts
dreht und dabei das Gesperre 15 zum Eingriff bringt, wodurch die Abtriebshohlwelle
16 das in seiner -Richtung ursprünglich umgekehrte und im Bedarfsfall auch in seiner
Größe veränderte Leitradmoment erhält. Das an der ,eigentlichen Abtriebswelle i
des Strömungsgetriebes angreifende AbtrIebsmoment des. Turbinenrades T wird über
das Keilwellenprofil-17 auf die bereits erwähnte Klauenmuffe 9 und von dieser über
die Klauen 18 ebenfalls auf die Abtriebshohlwelle 16 übertragen.
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Mit derKl.auenmuffegist,einew eibereKl.auenmuffe i 9 drehbar verbunden,
die durch die Klauen 2o Nebenfalls mit der Abtriebshohlwelle 16 in Verbindung steht,
jedoch bei Vorwärtsfahrt keine Aufgabe zu erfüllen hat. Um nun de erwähnten Umkehrräder
i i, 12, 14 auch für die Rüekwärtsfahrt verwenden zu können, werden die drei Klauenmuffen
8, 9 und 19, die so miteinander verbunden sind, daß sie sich wohl gegeneinander
verdrehen können, aber nur gemeinsam verschoben werden, axial. in der Richtung des
Pfeiles 21 verschoben. Dadurch kommen die Klauen ia der Achaltmuffe 8 und die Klauen
18 der Schaltmuffe 9 außer Eingriff, während zugleich die Klauenreihe 23 mit der
Klauenreihie 22 in Eingriff kommt und eine -Verbindung zwischen der Muffe 9 und
damit der Welle i und dem Kegelrad i i Jierstellt. Weiterhin. kommt die Klauenreihe
2 5 mit den Klauen 2 ¢ in Eingriff. Dadurch wird das Kegelrad 14 mit der Abtriebswelle
16 starr verbunden. Nun erfolgt die Übertragung des Abtriebsmomentes des Flüssigkeitsgetriebes
von der Abtriebsw eile i über das Umkehrgetriebe i i, 12, 14 auf die Abtriebshohlwelle
16, also mit Drehrichtungsumkehr, während das Leitrad und seine Hohlwelle 2 von
dem Zahnräderumkehrgetrieb:e gelöst ist und über die Bremse 5 und die Bremstromme16
festgehalten wird. Die untere Hälfte der Fig. i zeigt die Schaltung für Drehrichtungsumkehr.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die beschriebene Klauenschaltung des
Vor- und Rückwärtsganges beim Schalten Schwierigkeiten ergibt. Einerseits ist das
gleichzeitige Einschalten zweier Klauenreihenpaare nicht in allen Stellungen möglich.
Andererseits kann, auch beim Schalten schon eines Klauenreihenpaares trotz abgerundeter
oder zugespitzter Klauen über das Gesperre 15 unter Umständen ein Verklemmen der
zu schaltenden Teile eintreten, wodurch ein weiteres Einschieben der Klauen nach
dem Anschnäbeln nichtmehr möglich ist. Diese Nachteile werden durch die Erfindung
in der Weise vermieden, daß zuerst die stets mit der Turbinenwelle i des Strömungsgetriebes
umlaufenden Klauen i 8 bzw. 23 der mittleren Muffe g beim Umschalten aus dem Vorwärtsgang
in den Rückwärtsgang und umgekehrt mit ihren Gegenklauen 26 bzw. 22 in Eingriff
kommen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem einfachen Wechselgetriebe,
bei welchem ,abwechselnd zwei Paar Stirnräder mit der treibenden und der getriebenen
Welle gekuppelt werden sollen, jeweils das treibende Rad zuerst zu kuppeln und sodann
das getriebene Rad mit der Abtriebswelle zu verbinden. Diese Reihenfolge ist dort
deshalb .notwendig, weil beim Umschalten von dem einen in den anderen Übersetzungsgang
die beiden mit ihren Wellen zu kuppelnden,'Zahnräder sowie die Abtriebswelle stillstehen.
Bei diesem bekannten Vorschlag handelt es sich jedoch nicht darum, das Schalten
beim Zusammenarbeiten eines Zahnrädergetriebes mit einem Strömungsgetriebe zu erleichtern.
Es können dort deshalb die oben erläuterten Schaltschwierigkeiten gar nicht auftreten.
Bei mechanischen Getrieben wird durch eine schaltbare Kupplung während des Schaltvorganges
der Antriebsmotor stets abgeschaltet, während bei hydraulischen Kraftübertragungen
in der Regel eine mechanische schaltbare Kupplung zwischen Motor und Getriebe nicht
vorgesehen ist, so daß immer noch Restkräfte im Leergang vorhanden sind, die das
Schalten außerordentlich .erschweren. Der Kern der Erfindung ist im Anspruch i gekennzeichnet;
der Schutz dieses Anspruchs soll sich nur auf die darin, angegebenen Strömungsgetriebe
mit nachgeschaltetem mechanischen Wechselgetrieheerstrecken.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich bei der neuen Klauenschaltvorrichtung
erwiesen, daß die einander zugekehrten Stirnseiten der Klauenringreihen io-22, 18-26,
22-23 und 2q.-25 in bekannter Weise abgeschrägt sind, wobei die Stirnseitenabschrägung
der später in Eingriff gelangenden Klauenverbindung i o-22 zwischen der mit dem
umschaltbaren Leitrad L verbundenen ersten Klauenmuffe 8 und dem treibenden Zahnrad
i i des Umkehrrädergetriebes i 1, 12, 14 mit größerer Steigung (steiler) ausgeführt
ist als die früher in -Eingriff kommende Klauenverbindung 18-26 zwischen der mittleren
Muffe 9 und der Abtriebswelle. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, d.aß neben
der stärkeren Abschrägung dieses Klaueneingriffs io-22 zwischen den Klauen im eingerückten
Zustand größere Zwischenräume (größeres Spiel) in Umfangsrichtung vorgesehen sind
als bei den übrigen Klauenverbindungen des Getriebes.
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Die Ansprüche 2 und 3 kennzeichnen zweckmäßige Weiterbildungen der
Erfindung, die
nicht für sich allein, sondern nur in Verbindung
mit dem Inhalt des Anspruchs i Schutz genießen sollen.
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Die Fig.2 und. g. zeigen die Draufsicht auf die drei miteinander gekuppelten,
jedoch gegeneinander drehbaren Klauenmuffen 8, 9 und i 9.
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Die Fig.3 zeigt einen Schnitt gemäß A-B der Fig. 2 durch die Klauenreihe
22 im Eingriff mit der Klauenreihe io der Muffe B. Die Gegenklauen der Bzemstrommel,
der beiden Kegelräder, die innenliegenden Klauen der Muffe 9 und die der Abtriebshohlwellle
sind gestrichelt dargestellt. Die dauernd vorhandene Keilwellenverbindung zwischen
der Schiebemuffe 9 und der Abtriebswelle i ist nicht mehr besonders, gezeichnet.
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Die Fig.2 zeigt die Eingriffsstellung für Vorwärtsgang, während die
Fig. q. das Getriebe in Rückwärtsschaltung zeigt. Sämtliche Teile sind wie in Fig.
i bezeichnet.
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Wird nun aus dem Vorwärtsgang (Fig. i) in: den Rückwärtsgang ,geschaltet,
so kommt zunächst die Klauenverbindung io, 22 zwischen der Klauenmuffe 8 und dem
Kegelrad i i sowie die Klauenverbindung 18 zwischen der Muffe 9 und der Abtriehshohlwelle
16 außer Eingriff. Bei weiterem Verschieben der Schaltmuffen in der Richtung des
Pfeiles 2 i beginnt die Klauenreihe 23 der Muffe 9 mit den Innenklauen 22 des Kegelrades
i i zu greifen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß nach Ausrücken aus den Klaueneingriffen
10, 22 und 18 bei laufendem Motor, trotz des stillstehenden, Wagens und der damit
stillstehenden: Abtriebshöhlwelle 16, die Turbinenabtriebswelle i des Getriebes
vorwärts (in Richtung des Pfeiles 26) langsam umzulaufen beginnt. Infolge der in.
Fig. 2 und q. gezeigten Klauenform kann der Eingriff zwischen der Klauenreihe 23
der Muffe 9 und der Klauenreihe 22 des, Kegelrades i i sicher und ohne Schwierigkeiten
erfolgen. Sobald diese Klauenreihen in Eingriff gekommen sind, weiden die Kegelräder
11, 12, i q. des Umkehrgetriebes von der vorwärts laufenden Abtriebswelle i mitgenommen,
so daß das zunächst noch frei drehbare Kegelrad i q. rückwärts gedreht wird. Bei
weiterem Verschieben der Schaltmuffe in Richtung des Pfeiles 21 kommt nun die Klauenreihe
25 der Muffe 19 mit der Klauenreihe 24 des Kegelrades 14 in Eingriff, wobei die
Klauenreihe 25 stillsteht, da sie ja über die Klauen 2o mit der Abtriebs,hohlwelle
16 verbunden ist, während die Klauen 24 langsam rückwärts umlaufen. Bei dem gezeigten
Abschrägtmgssinn dieser Klauen geschieht auch hier das Greifen störungsfrei, womit
die Einschaltung des Rückwärtsganges beendet ist. Die Schaltung aus dem Rückwärtsgang
in den Vorwärtsgang vollzieht sich folgendermaßen .Bei Verschieben der Schaltmuffen
in die Mittelstellung werden die oben geschilderten Vorwärts-Klauen-Eingriffie gelöst.
Bei weiterer Bewegung der Schaltmuffen nach rechts gegen die Abtriebshohlwelle 16
zu kommt der Klaueneingriff 18 zwischen der Muffe g und der Abtriebshohlwelle 16
zustande. Auch hier ist das Ineinandergreifen der Klauen des mit der Abtriebswelle
i langsam rotierenden Teiles 9 mit denen der mit dem Wagen stillstehenden Abtriebshohlwelle
16 infolge der gezeigten Abschrägung der Klauen ohne weiteres möglich. Nun muß,
nachdem der Klaueneingriff 18 erfolgt is.t, auch noch die Klauenrei,he io mit der
Klauenreihe 22 des Kegelrades i i geschaltet werden. Hierbei besteht nun eine Schwierigkeit
darin, daß sowohl die Muffe 8, die ja in der Bremstrommel 6 mit den Klauen 7 geführt
wird, als auch das Kegelrad i i stillstehen. Fehlschaltung, d. h. nicht sofortiges
Ineinänderrutschen der Klauen io, läßt .sich, wie praktische Versuche gezeigt ,haben,
dadurch vermeiden, daß einmal die Ab.schrägung an dem dortigen Klaüeneingriff mit
größerer Steigung ausgeführt wird als bei den übrigen Klaueneingriffen und zweitens
größere Klauenzwis.chenräume vorgesehen werden, wie dies in dem Schnitt Fig.3 dargestellt
ist. Versuche haben gezeigt, daß die letztere Maßnahme nicht unbedingt notwendig
ist, daß vielmehr die stärkere Abschrägung der Klauen bereits für ein einwandfreies
Schalten genügt.
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Die in den Fig. 2 und q. angegebene @einseitige Ans@Ghrägung der Klauen
verhindert auch zuverlässig, wie Versuche bewiesen haben, das Verklemmen der Schaltung
über den Frei-1(auf 15. In. Fig. 5 ist das bei den früher üblichen Klauenformen
eingetretene Verklemmen dargestellt. Beim Einrücken des Rückwärtsganges trafen die
Außenklauen 25 der Muffe i 9 häufig in, der gestrichelten Stellung auf die Klauen
2¢ an dem Kegelrad 14. Infolge der Abschrägungen der Klauen suchten sich nun das
Kegelrad i q. und die Abtriebshohiwelle 16 längs der Klauenschräge gegeneinander
im Sinne der eingezeichneten kleinen Pfeile zu verschieben. Nun begann jedoch das
Gesperre 15 zu greifen und machte diese Verschiebung unmöglich. Infolge der gegenseitigen
Fixierung der beiden Teile i q. und 16 gegeneinander konnten jedoch dann die Klauen
niemals völlig ineinandergeschoben werden, was zti den schwersten Betriebsstörungen
führte. Die Fig.6 zeigt, daß bei der neuen Klauenform gemäß der Erfindung ein solches
Verklemmen nicht mehr möglich ist. Die Klauen drücken, falls sie nicht zufällig
gerade
Lücke auf Lücke kommen und dann sowieso ohne weiteres geschaltet werden können,
die Teile 14 und 16 immer in der Freilaufrichtung des Gesperres 15 auseinander.
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Die neue Schaltanordnung gestattet eine weiche, geräuschlose und zuverlässige
Betätigung ohne jede Fehlschaltung.
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Selbstverständlich ist es möglich, das erwähnte Schaltprinzip auch
in anderen Fällen, wo es sich um die Schaltung mehrerer Klauenreihen 'handelt, anzuwenden.