DE723828C - Turbomechanisches Getriebe - Google Patents

Turbomechanisches Getriebe

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DE723828C
DE723828C DEW93371D DEW0093371D DE723828C DE 723828 C DE723828 C DE 723828C DE W93371 D DEW93371 D DE W93371D DE W0093371 D DEW0093371 D DE W0093371D DE 723828 C DE723828 C DE 723828C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H47/00Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F16H47/08Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H47/085Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion with at least two mechanical connections between the hydraulic device and the mechanical transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft

Description

  • Turbomechanisches Getriebe Es sind Vereinigungen von Flüssigkeitsgetrieben und Planetengetriebien verschiedener Art bekannt. Bei den einen von diesen biekannten Einrichtungen sind das Flüssigkeits-und das Planetengetriebe hintereinandergeschaltet, so daß die zu übertragende Leistung zuerst :durch das :eine und dann durch das andere geleitet wird, bei. den anderen (nebeneinandergeschaltet) wird nur :ein Teil der Leistung durch das Flüssigkeitsgetriebe, der andere durch die Zahnräder übertragen. Das Flüssigkeitsgetriebe kann dabei :ein Verdrängergetriebe oder ein Strömungsgetriebe sein- Bei letzterem sind neben Vereinigungen von Planetengetrieben und Strömungskupplungen auch solche von Planetengetrieben und Strömungsgetrieben mit Momentenwandlungbekannt. Eine bekannte aus Planetenrädergetriebie und Strömungsgetriebe mit Momentenwandlung bestehende Vereinigung zeigt z. B. folgenden Aufbau.: Der Antriebsmotor treibt ,den Planetenräderträgerdes Kegelräderumlaufgetriebes an; das ,eine Sonnenrad ist mit dem Pumpenrad; das andere mit dem Turbinenrad des Strömungsgetriebes und der getriebenen Welle verbunden.
  • Durch alle bekannten Anordnungen wird bezweckt, :einen Teil der Leistung durch das Planetengetriebe zu übertragen, um somit durch Verkleinerung des Strömungsgetriebes eine Verbesserung ,des Wirkungsgrades zu erreichen. Bei den bekannten Vereinigungen von Planetengetriebien und Flüssigkeitsigetrieb@en mit Drehmomientwandlung ist aber bisher nicht beachtet worden, daß die Antriebsdrehzahl des Gesamügetrieb:es nicht mehr mit der Primärdrehzahl des Flüssigkeitsgetxiebes gleichbedeutend ist, sondern durch das Planetengetriebe verändert wird. Entsprechend wird wegen der Abhängigkeit des Primärmomentes von der Primärdrehzahl auch die Primärmornentencharakteristik verändert.
  • Für den Antrieb durch Verbrennungsmotoren, insbesondere für den Antrieb von Fahrzeugen, ist konstantes Antriebsmoment des Getriebes erwünscht. Soll nämlich die gegebene Nennleistung des Motors bei jeder Übersetzung voll ausgenutzt werden, so muß der Motor in allen Betriebspunkten des Flüssigkeitsgetriebjes mit seiner Nenndrehzahl laufen können, d. h. das Primärmo:ment des Flüssigkeitsgetriebes muß unabhängig von :der Sekundärdrehzahl konstant gleich dem normalen Drehmomient des Motors sein.
  • Die Erfindung erstreckt sich nun auf die bekannte Vereinigung von Planetengetriebe und Strömungsgetriebe mit Dmehmomientwandlung, bei welcher der Antriebsmotor auf eine Welle des Planetengetriebes treibt, dessen beide ,anderen Wellen mit Pumpe bzw. Turbine des Turbowandlers verbunden sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Übersetzung im Planetengetriebe und die Anschlüsse an das Planetengetriebe so auf die Momentencharakteristik des Flüssigkeitsgetriebes abgestimmt werden, daß bei Änderungen der Abtriebsdrehzahl des ganzen Getriebes som-ölil die Drehzahl als auch das Moment der Antriebswelle des vorgeschalteten Planetengetriebes und damit des Antriebsmotors ini wesentlichen ungefähr konstant bleiben. Das kann, um ein rechnerisch einfaches Beispiel zu nennen, etwa in der Weise erfolgen, daß bei einem Flüssigkeätsgetriebe, in welchem sich bei konstanter Primärdrehzahl und bei einer Änderung des Verhältnisses Sekundär-. drehzabl zu Primärdrehzahl von o bis i, das Primärmoment etwa von :1 auf i ändert, wie an sich bekannt, die Motorwelle mit einem Sonnenrad, die- Turbinenwelle mit dem anderen Sonnenrad und die Pumpenwelle mit dem Planetenträger eines einfachen Kegelräderpianetengeti-ieb@es verbunden sind, in welchem die Drehzahl des Planetenträgers gleich dem arithmetischen Mittel aus den Drehzahlen der beiden Sonnenräder ist.
  • Die Beschreibung des Erfindungsged@tiil>-ens möge an Hand der Abb. i erfolgen; der Verlauf der Primärmomentcharakteristik des Flüssigkeitsgetriebes, die dem Beispiel zugrunde gelegt werden soll, möge der Kurvea in Abb.3 entsprechen, die also für konstante Primärdrehzahl des Strömungsgetriebes gilt.
  • Vom Motor wird das Rad i eines Planetengetriebes mit der Drehzahl ii, angetrieben. Das Rad 2 sitzt auf der Abtriebswelle, deren Drehzahl mit ii, bezeichnet wird. Der Steg, der die Planetenräder 3 trägt, ist mit der Primärschaufelung I' des Flüssigkeitsgetriebes verbunden; seine Drehzahl ist = n,. Das ', Turbinenrad T sitzt fest auf der Sekundärwelle; der Leitapparat stützt sich nach außen gegen feststehende Teile .ab.
  • Die Wirkungsweise ist die folgende: Der Motor laufe mit konstanter Drehzahliil. Bei feststehender Sekundärseite des Strömungsgetriebes (n, = o vor dem Anfahren) ist Il" = i/2 il,. da die Winkelgeschwindigkeit des Steges bei dem gewählten Beispiel gleich der halben Winkelgeschwindigkeit des Rades i ist. Beginnt nun die . Sekundärwelle sich unter der Wirkung des am Sekundärrad erzeugten Drehmomentes zu drehen," so nimmt die Drehzahl des Steges ii, :ebenfalls zu, obwohl die Motordrehzahl iil konstant bleibt. Bei immer weiter wachsendem ii, wird schließlich der Zustand erreicht, wo n, = n, = n, wird.
  • Das Flüssigkeitsgetriebe wird also nicht mehr mit konstanter Primärdrehzahl angetrieben, sondern mit veränderlicher, und zwar derart, daß mit wachsendem n,, wobei die Primärmomentencharakteristik des Getriebes einen starken Abfall zeigt (Abb. 3, Kurve (7), , die Antriebsdrehzahl vergrößert wird. Dabei läuft, wie gesagt, :der Motor stets mit konnten Drehzahl iil., Fällt bei der als Bei-. 1 _gewählten Primärmolnentencharakteristik für konstante Antriebsdrehzahl nach Abb.3, Kurve u, das Primärmoment M" zwischen ii, = o und ii, = ii, auf ;'s seines Wertes im Punkt ii, = o ,ab, so steht diesem Abfall des Momentes bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung jetzt ein Anstieg der Primärdrehzahl ii, auf das Doppelte ihres Wertes für n, = o gegenüber, und die Primärmomentaufnahme des Strömungsgetriebes, mit dem Quadrat der Primärdrehzahl aus der Primärmomentencharakteristik umgerechnet, bleibt in Wirklichkeit konstant.
  • Dies gilt zunächst für die beiden Betriebspunkte n, = o und n, = ii". Wenn aber, wie in Abb. 3, Kurve a, die Primärmomentencharakteristik mit wachsender Sekundärdrehzahl stetig abfällt, so wird es sich, da die Primärdrehzahl stetig ansteigt, durch geeignetes Abstimmen dieser beiden Veränderlichen gegeneinander erreichen lassen, daß das reduzierte Primärmoment für jede beliebige Sekundärdrehzahl ungefähr konstant bleibt.
  • Es bleibt nun noch zu beweisen, daß dann auch das vom Motor aufzubringende Moment fll konstant bleibt. Betrachtet man das Rad 3 (Abb. i), so wirkt an seinem Umfang auf der linken Seite die Umfangskraft, die dem Motormoment .41, entspricht; auf der rechten Seite stützt es sich mit derselben Kraft an dem Umfang des Rades 2 ab. Die in der Mittellinie des Rades 3 auftretende Kraft, die dem Moment Au entspricht, hält den beiden Umfangskräften das Gleichgewicht, ist also doppelt so groß als eine von ihnen. Da die Radien für die Drehmomente gleich sind, so ist auch M" = 2 a11,. Bleibt nun Al, im ganzen Bereich der Sekundärdrehzahlen zwischen n, = o und n, = n,, konstant, so gilt dies auch für das Motormoment Ml.
  • Würde nun in Abweichung des vorstehend besprochenen Beispieles ein Flüssigkeitsgetriebe vorliegen, bei dem die Primärmomentencharakteristik zwischen it, = o und n, = ii, auf die Hälfte des für n, = o geltenden Wernes abfällt, so müßte sich zur Erzielung einer konstanten Primärmonientenaufnahme die Primärdrehzahl.ii" auf das 2fache = i..lfache ihres für ii, = o geltenden Wertes erhöhen. Es ist ersichtlich, daß diese Forderung durch entsprechende Wahl der Übersetzungsverhältnisse des Planetengetriebes leicht erfüllt «-erden lzann. In derselben Weise lassen sich für jede entsprechend stetig abfallende Primärmomentench.arakteristik Übersetzungsverhältnisse des 'Pl@uieteilgetriebes finden, mit denen eine konstante Primärmomentenaufnahme des Flüssigkeitsgetriebes erreicht wenden kann.
  • Aus konstruktiven oder irgendwelchen. sonstigen Gründen kann @es manchmal zweckmäßig sein, die drei Elemente des Planetengetriehes (Räder i, z und 3 in Abb. i) nicht in der in Abb. i dargestellten Weise dem Motor, dem Primärteil und Sekundärbeil des Strömungsgetriebes zuzuordnen, sondern statt dessen z. B. den Steg des Planetengetriebes durch ,den Motor anzutreiben und dabei das Rad i des Planetengetriebes mit dem Primärbeil und Rad z mit dem Sekundärteil zu verbinden. In ähnlicher Weise lassen sich verschiedene derartige Kombinationen .denken.
  • Würde man bei dem Beispiel der Abb. i, dem eine -Primärmomentencharakberistik nach Abb..3, Kurve a, zugrunde gelegt ist, den Steg des Planetengetriieb!es vom Motor antreiben lassen und dafür den Primärteil des Strömungsgetriebes mit dem Rad i und den Sekundärteil mit Rad 2 verbinden, ohne im übrigen irgendetwas zu ändern, so würde die Primärmomentaufnahme selbstverständlich nicht mehr konstant sein. In diesem Falle müßten dann die übersetzungsverhältnisse des Planetengetriehes entsprechend abgeändert werden, um wieder konstante Primärmomentaufnahme und damit volle Ausnutzung des Motors zu verwirklichen. Bei geeigneter Wahl ,der Übersetzung des Planebe4getriebes ist man jedenfalls in der Zuordnung seiner drei Elemente zu den übrigen Gliedern des antreibenden Aggregats völlig frei.
  • Im vorstehenden ist gezeigt worden, wie sich für Flüssigkeitsgetriebe mit über der Sekundärdrehzahl abfallender Primärmom@entencharakteristik durch die Kombination gemäß vorliegender Erfindung eine konstante Primärmomentaufnahme des Flüssigkeitsgetriebes für den ganzen Bereich der Sekundärdrehzahlen zwischen n, = o und n5 = iap :erzielen läßt. In entsprechender Weise kann diese Aufgabe auch für Flüssigkeitsgetriebe mit ansteigender Primärmornentencharakteristik durch die gleiche Kombination gelöst werden. Steigt die Primärmomentench.arakteristik über .der Sekundärdrehzahl in der Weise an, wie es Abb. 3, Kurve b, zeigt, so muß man dafür sorgen, daß die Primärdrehzahl ttp in entsprechender Weise zwischen n, = o und n, - n, .abfällt. Man kommt dabei dann zu Anordnungen, wie sie Abb.2 zeigt, oder aber man muß, wie schon auseinandergesetzt wurde, in ,einer Anordnung nach Abb. i gegenüber dem dort Gezeichneten die Übersetzung` des Planetengetriebes ändern. Diese Übersetzung kann man sich grundsätzlich sowohl ins Schnelle wie ins Langsame mit oder ohne Drehrichtungsumkehr vorstellen. Die Zahl der Möglichkeiten, die verschiedensten Übersietzungsverhältnisse mit passenden Primärmom@entencharakteristiken von Flüssigkeitsgetrieben wirksam zu kombinieren, ist sehr groß.
  • Dias Getriebeaggregat gemäß vorliegender Erfindung kann insbesondere für den Fahrzeugantrieb in bekannter Weise mit mechanischer Durchkupplung eingerichtet werden, indem beispielsweise bei Anordnungen entsprechend Abb. z zwischen Steg und Motorwelle oder zwischen Steg und Abtriebswelle oder .auch zwischen Motor- und Abtriebswelle eine ausrückbare Kupplung eingebaut wird. In diesem Falle ist der Leitapparat .des Strömungsgetriebes über ein Freilaufgesperre gegen feststehende Teile abzustützen, damit er sich bei starrer Durchkupplung frei mitdrehen kann.-Für Getriebeaggregate gemäß.vorli@egender Erfindung, insbesondere wenn sie häufig harten Stößen ausgesetzt sind, wie sie z. B. beim Betrieb von Fahrzeugen fast nie zu vermeiden sind, kann es zweckmäßig sein, die Elemente des Planetengetriebes nicht unmittelbar mit dem Motor bzw. der Ab:triebswellle zu derbinden, sondern mittelbar unter Zwischenschaltung von mehr oder weniger elastischen, schwingungsdämpfenden Kupplungsgliedern bekannter Art.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus einem Turbodrehmomaentwandler und einem Planetengetriehe zusammengesetztes Verbundgetriebe, bei welchem der Antriehsmotor :auf eine Welle des Planetengetriebes treibt, dessen beide anderen Wellen mit Pumpe bzw. Turbine des Turbowandlers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung im Plänetengetriebe und, die Anschlüsse an das Planetengetriebe so auf die Momentencharakteristik .des Turbowandlers abgestimmt sind, daß bei Änderung der Abtriebsdrehzahl des ganzen Verbundbetriebes sowohl,die Drehzabl :als .auch das Moment der Antriebswelle des Planetengetriebies und damit des Antriebsmotors im wesentlichen konstant bleiben.
  2. 2. Verbundgetriebe nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei von den drei Elementen des Planetengetriebes eine ausr'ückbare, mechanische Kupplung .angeordnet ist.
DEW93371D 1934-01-03 1934-01-03 Turbomechanisches Getriebe Expired DE723828C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2974543A (en) * 1957-05-01 1961-03-14 Loretta C Garrison Hydrogear transmission device
DE1923563A1 (de) * 1968-05-08 1969-11-13 Caterpillar Tractor Co Drehmomentwandler und Steueranlage fuer diesen
WO1981002920A1 (en) * 1980-04-01 1981-10-15 Zakic A Planetary gears and devices with and without hydraulic coupling and hydrodynamic converter
DE10314757B3 (de) * 2003-03-31 2004-11-11 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Antriebsstrang zum Übertragen einer variablen Leistung

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US7914411B2 (en) 2003-03-31 2011-03-29 Voith Turbo, GmbH & Co. KG Drive train for the transmission of a variable power

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