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Kraftübertragung mit einem hydraulischen Strömungswandler und einem
mechanischen Wechselgetriebe Die Erfridfung betrifft eine Kraftübertragung mit einem.
hydraulischen Strömungswandler und ein=, mechanischen) Wechselgetriebe, bei welcher
das Turbinenrad des Wandlers zur Unterbrechung des Kraftflusses unter Aufrechterhaltung
der Antriebsleistung aus dem Kreislauf herausschiebbar angeordnet und mit denn Turb-incnrad
eine beim Ausrücken desselben in den Kreislauf einschiebbare Rückwärtsschaufelung
verbunden ist. Bei derartigen, Kraftübertragunigseinrichtungen kann das Schalten
der Gänge des mechanischenWechselgetriebes sehr vereinfacht und und das: sonst hierbei.
nötige Entleeren der Kreislaufflüssigkeit oder die anderenfalls notwendige besondere
Reibungskupplung vermieden werden. Um aber enne Abkürzung der Schaltzeit auf die
beispielsweise für die Anwendung in Schienentriebwagen und ähnlichen Fahrzeugen
geforderten, möglichst kleinen Werte zu erreichen, besonders wenn beim Umschaltern
auf eine andere Gangstufe mehrere Schaltkupplungen eingerückt werden müssen, ist
eine besondere Ausgestaltung des Wandlers nötig. Mit der bekannten Bauweise, neben
dem am Turbinenrad vorgesehenen
Schaufelkranz für Vorwärtsdrehrichtung
einen gleichartigen für Rückwärtsdrehrichtung vorzusehen, der über eine Leerlaufstellung,
in welcher der Kreislauf unterbrochen ist, zur 'Wirkung gebracht werden kann; allein
läßt sich diese Aufgabe nicht lösen.
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Nach der Erfindung wird dies vielmehr dadurch erreicht, daß die Rückwärtsschaufelung
so bemessen wird, daß sie einen. Rückwärtsantrieb mit geringem Drehmoment erzeugt,
und zwar einem solchen, weiches für das Abbremsen der Schaltkupplungen in, dem mecha;
nischen Wechselgetriebe genügt. Durch dieses sofort nach bzw. zum Teil schon während
dem Ausrücken des Turbinenrades aus dem Kreislauf, also ohne Unterbrechung des Kreislaufes
und unter Aufrechterhaltung der Antriebsleistung, sich ergebende Rückwärtsdrehmoment
wird das Turbinenrad rasch bis auf die für das Einrücken der Schaltkupplungen im
Wechselgetriebe erforderliche Drehzahl verzögert, so daß sich sehr kurze Schaltzeichen
ergeben. Die Anordnung nach der Erfindung hat außerdem für Getriebe mit Schaltkupplungen,
die zum Einrücken: unter Überholwirkung in einer bestimmten Richtung ein Abbremsen
der betreffenden Kupplungshälfte erfordern, z. B. Wechselklauenkupplungen mit abgeschrägten
Zähnen; den Vorteil, daß auch im Stillstand des Fahrzeugs beim Anlassen des Motors
und ausgerücktem Turbinenrad durch die Rückwärtsdrehung des letzteren die erwähnten
Schaltkupplungen ohne weiteres in Eingriff gehen, während sonst hierfür besondere
zusätzliche Vorrichtungen erforderlich sind.
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Es wird nach der Erfindung bevorzugt, das Turbinenrad und das. Kernstück
des Wandlers so auszubilden, daß das Turbinenrad zum Ausrücken aus dem Kreislauf
in den Innenraum des Kernstückes eingeschoben werden kann, wobei die Rückwärtsschaufelung
außen am Turbinenrad angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist dies schon für Turbinenräder
vorgeschlagen worden, bei welchen zwischen dem Vorwärtsschaufelkranz und dem für
Rückwärtslauf eine Abdeckung für den hydraulischen Kreislauf in der unwirksamen
Stellung vorgesehen war. Eine solche ist bei der vorliegenden Erfindung nicht nötig,
ja wäre sogar schädlich und ergäbe eine hydraulische Kupplung und nicht einen Wandler,
wie er nach der Erfindung verbessert werden soll. Die betreffende, im Anspruch 2
gekennzeichnete Anordnung soll demgegenüber nur in Verbindung mit der Erfindung
nach Anspruch i und in Anpassung an diese geschützt sein.
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Damit die Rückwärtsschaufelung im normalen Betrieb, also bei in den
Kreislauf eingerücktem Turbinenrad, keine wesentlichen Verluste zur Folge hat, wird
ein Ringstück vorgesehen, durch welches die Rückwärtsschaufelurig bei in den Kreislauf
eingerücktem Turbinenrad abgedeckt ist, so daß eine Strömung durch diese Rückwärtsschaufeln
dann nicht stattfindet.
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Dieses Ringstück kann fest an dem Gehäuse des Strömungsgetriebes vorgesehen
sein, es kann jedoch vorteilhafter"veise auch als mit dem Turbinenrad auf Drehung
verbundene Schale, gegenüber welcher das Turbinenrad längs verschiebbar ist, ausgebildet
werden. Dadurch werden die Reibungs- und Spaltverluste wesentlich herabgesetzt und
der Wirkungsgrad der Übertragung verbessert.
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In der Zeichnung sind zwei schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt.
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Abb. i ist ein Axialschnitt durch das Strömungsgetriebe einer Kraftübertragung
nach der Erfindung; Abb. 2 ist ein Ouerschnitt durch die Schaufelurigen des Pumpenrades
und des Turbinenrades nach der Linie A-A der Abb. i ; Abb.3 ist ein Axialschnitt
durch eine andere Ausführung eines Strömungsgetriebes einer Kraftübertragung nach
der Erfindung.
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In Abb. i bedeutet i die Primärwelle, 2 die Sekundärwelle des Strömungsgetriebes,
3 ein Lager, durch. welches die Sekundärwelle 2 in der Primärwelle i gelagert ist.
d. ist das Pumpenrad, 5 das Turbinenrad, 6 die eine, die andere Gehäusehälfte des
Strömungsgetriebes, 8 sind die Leitschaufeln, g ist der Kernteil des Getriebes,
io ein an den Ge-
häuseteil 7 anschließender zylindrischer Teil. i i ist ein
auf der Welle :2 befestigter Mit,-nehmer mit einer Verzahnung 12, «-elche in eine
Verzahnung 13 außen an einem Zylinder 1q. eingreift, der über eine Scheibe 15 mit
dem Kranz des Turbinenrades 5 verbunden ist. 16 ist eine auf der Welle 2 feste Scheibe,
welche in ihrem äußeren Teil eine Dichtungsfläche 17 besitzt, gegen welche sich
die an der Scheibe 15 angebrachte Dichtungsfläche i8 anlegen kann. i9 ist ein Lager,
durch welches die Welle i in dem Gehäuse 6 gelagert ist.
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Der Zylinder 1:l ist auf der Welle 2 verschiebbar, jedoch ihr gegenüber
nicht drehbar. In seinem Innern befindet sich ein mit der Welle 2 verbundener Kolben
2i. Links von dem Kolben 2i münden Bohrungen 22 in den linken Zylinderraum, rechts
von dem Kolben 21 Bohrungen 23 in den rechten Zylinderraum. Die Welle :2 enthält
in ihrem linken Teil eine Längsbohrung 2d., in welcher ein Rohr 25 befestigt ist.
In den Ringraum 26 zwischen der Bohrung 24 und dem Rohr 25 münden die Bohrungen
22. Die Bohrungen 23 münden in den Innenraum des Rohres 25. In der Scheibe 15 des
Turbinenrades 5 sind Bobrungen 27
vorgesehen, durch: welche bei
der Verschiebung des: Turbinenrades Flüssigkeit hindurchtreten kann.
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Durch die Leitung 40 wird ebenso wie durch den Innenraum des Rohres
25 von einer nicht besonders dargestellten Steuereinrichtung, die von beliebiger
bekannter Art sein und willkürlich durch den Fahrzeugführer oder durch eine Regeleinrichtung
betätigt werden kann, abwechselnd Druckmittel zu dem Zylinder 14 der Verschlebeeinrichtun:g
für das Turbinenrad 5 zugeführt. 3-1 ist ein mit dem Turbinenrad verbundener Schaufelkranz..
Die Richtung und Form: der Schaufeln dieses Kranzes sind derart; daß durch diese
nach Einführen in den hydraulischen Kreislauf des Getriebes ein, verhältm,ilsmäßig
kleines Rückwärtsmoment auf das Turbinenrad 5 ausgeübt wird. In der Abb. 2 sind
die Schawfeln des Pumpenrades 4, des Turbinenrades: 5 und des Rückwärtskranzes 3.1
schematisch in einem Querschnitt durch das Getriebe nach der Linie A-A gezeigt.
Die Leitung 40 mündet in einen auf der Welle 2 angebrachten Ring 45, der eine Ringnut
46 enthält. 47 sind radial angeordnete Bohrungen in der Welle a, durch welche die
Ringnut 46 mit dem Ringraum 26 in Verbindung steht. Die Primärwelle i wird durch
das Zahnrad 42 angetrieben. In der oberen Hälfte der Abb. i ist das: Turbinenrad
5 im in den Kreislauf eingerückten Zustand, also während der normalen Kraftübertragung
gezeigt. Die Rückwärtss @chaufelung 31 liegt dabei in dem Ringschlitz 32 dies Kernstückst
9 und läuft mit dem Turbinenrrad 5 leer um.
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Während, dem Ausrücken des Turbinenrades und ebenso in der gezeigten
ganz ausgerückten Stellung desselben wird die., Ver@-s@chiebeeinrichtung (Zylinder
14) durch. den Innenraum des: Rohres 25 und die Bohrungen 23 von der nicht besonders
dargestellten Steuerung her Öldruck in den Raum des Zylinders 14 rechts: von dem
Kolben 21 zugeführt. Zu, diesem Zeitpunkt gelangt in, dien links von dem Kolben
21 gelegenen Raum. des Zylinders 14 kein Öldruck, da die zugehörige Steuerung der
Verschiebeeinrichtung diesen Raum über die Bohrungen 22, den Ringraum 26 sowie die
Leitung 4o mit der Außenluft verbindet.
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Wenn das Turbinenrad 5 eingerückt werden soll, wird der Raum des Zylinders
14 rechts von dem Kolhen 2 i über die Bohrungen 23 und das: Innere des Rohres,
2,5 vermittels der nicht besonders dargestellten Steuerung der Verschiebeeinrichtung
mit der Außenluft verbunden. Gleichzeitig wird durch, diese Steuerung die., Leitung
4o Überdruck zugeführt, der sich durch dien Ringraumi 26 und die Bohrungen 22 in
den Raum des Zylinders 14 links von dem Kolben 21 fortsetzt. Der Zylinder 14. und
damit das. Turbinenrad 5 werden nun aus der gezeichneten Stellung nach links verschoben,
so daß das Turbinenrad 5 in den Kreislauf wieder eingerückt wird.
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Während der Ausrückbewegung des. Turbinenrades 5 wird gleichzeitig
die Rückwärtsschau:felung31 an Stelle des Vorw ärtsschaufelkranzes des: Turbinenrades
5 in den Strömungskreislauf eingeführt und gelangt im ausgerückten Zustand des Tu,rbinenirades
5 in( die in der unteren Hälfte der Abh. i gezeigte Stellung. Durch: die Flüssigkeitsströmung
wird vermittels: der Schaufeln 31 ein verhältnismäßig kleines Rückwärtsdrehmoment
auf das Turbinenrad ausgeübt.
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Wenn in einem. hinter dem gezeigten hydraulischen Strömungskreislauf
angeordneten Wechselgetriebe eine Schaltung vorgenommen werden soll, wird das Turb,inenrrad
5 in die ausgerückte Stellung verschoben und die erforderliche Schaltkupplung bzw.
Schaltkupplungen .des, mechanischen Wechselgetriebes außer Eingriff gebracht. Durch
das durch die Rückwärtssch,aufeln 31 sich ergebende Rückwärtsdrehmoment wird die
Drehzahl des Turbinenrades 5 rasch vermindert. Sobald die Einrückdrehzahl der jeweikgen
Schaltkupplung erreicht ist, rückt diese ein. Wenn sämtliche, in Frage kommenden
Schaltkupplungen im mechanischen Wechselgetriebe eingerückt sind, kann das Turbinenrad
wieder in den Kreislauf eingerückt werden, so daß die Übertragung der Antriebsleistung
durch das Strömungsgetriebe wieder in normaler Weise erfolgt. Die Steuerung des
Aus- und Einrückvorgangs des Turbinen., rades kann, ebenso wie der Schaltvorgang
in dein mechanischen Wechselgetriebe vermittels einer selbsttätigen Regeleinrichtung
vo:rgeno:mmen werden.
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Bei dem in der Abb. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel. ist in dem Kernstück
des Strö:mungsgetrieibes ein Ausrückraum 51 vo(rgesehen, so d.aß das Turbinenrad:
5 beim Ausrücken aus dem Strömungskreislauf in diesen Raum hineingeschoben werden
kann. An dem Turbinenrad 5 ist eine Scheibe 52 angeordnet. 53 ist die Rückwärtsschaufelung,
55 eine Scheibe, durch. welche die Schaufelkränze mit dem Zylinder 14 verbunden
sind. Mit dem Mitnehme., i i ist eine Scheibe 56 verbunden, an deren äußerean, Umfang
ein Ringstück 57 angeordnet ist. Durch dieses Ringstück ist die Rückwärtsschaufelung
53 während des: normalen Betriebs abgedeckt, so: daß keine Strömung durch dasselbe
und keine daraus. sich ergebenden Verluste entstehen können. Die übrigen in Abb:.
3 gezeigten Teile sind die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der- Abb. i.
In
der oberen Hälfte der Abh. 3 ist das Turbinenrad 5 in dem in den. Kreislauf eingerückten
Zustand gezeigt, in der unteren Hälfte der Abb. 3 dagegen nach Verschiebung des
Turbinenrades 5 nach links in den Raum 51 hinein. In dieser Stellung ist der Rückwärtsschaufelkranz
53 so weit nach links verschoben, daß er in die aus dem Pumpenrad austretende: Strömung
gelangt.