DE815133C

DE815133C - Doppelturbo-Schaltkupplung, insbesondere fuer hydro-mechanische Verbund-Getriebe

Info

Publication number: DE815133C
Application number: DEP27340A
Authority: DE
Inventors: Fritz Kugel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1948-12-28
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1951-09-27

Description

Doppelturbo-Schaltkupplung, insbesondere für hydromechanische Verbund-Getriebe Bei der Verwendung von Strömungskupplungen zusammen mit Zahnradwechselgetrieben zum Antrieb von Kraftfahrzeugen muß in gleicher Weise wie bei rein mechanischen Getrieben zum Schalten der einzelnen Gänge der Kraftfluß kurzzeitig unterbrochen ,-erden. Diese Kraftflußunterbrechung hat man durch einen Ringschieber zu erreichen versucht, der in den Strömungskreislauf eingeschoben wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß hiermit nur eine ungenügende Drosselung und keine ausreichende Unterbrechung des Kraftflusses möglich ist. Neben einer dauernd gefüllten Strömungskupplung wurde daher bei allen bekanntgewordenen Ausführungen noch eine mechanische Schaltkupplung angeordnet oder die Strömungskupplung in Verbindung mit einem Umlaufrädergetriebe als Stufengetriebe verwendet, wo zum Gangwechsel nur Bremsen gelöst oder angezogen zu werden brauchen.
Bei allen diesen bekannten Ausführungen sind demnach neben der Strömungskupplung noch irgendwelche Reibungselemente für die Gangschaltung notwendig. Um diese Reibungselemente zu vermeiden, könnte man für jeden Gang eine besondere Strömungskupplung anordnen, die durch Füllen und Entleeren ein- und ausgeschaltet wird, so daß die Zahnräder der einzelnen Gänge hierbei dauernd im Eingriff bleiben könnten. Ein unzulässiges Absinken der Zugkräfte während des Umschaltvorgangs könnte dabei dadurchverhindert werden, daß das Entleeren der einen und das Füllen der anderen Kupplung gleichzeitig vorgenommen und entsprechend gegeneinander abgeglichen wird, in der Weise, daß die Summe der übertragenen Drehmomente möglichst gleich bleibt. Eine solche Ausführung bringt besonders bei größerer Gangzahl einen untragbaren Aufwand und weist außerdem auch noch einen durch die erforderliche große Füllpumpe bedingten dauernden Leistungsverlust auf, wenn nicht besondere, die Einrichtung verteuernde Abschalteinrichtungen für die Füllpumpe vorgesehen werden.
Ein weiterer Vorschlag geht dahin, das Zahnradwechselgetriebe derart auszubilden, daß die Kraft vom :4lotor in aufeinanderfolgenden Gängen abwechslungsweise auf zwei verschiedenen Wegen zu der getriebenen Achse gelangen kann. Das Ein- und Ausschalten der beiden Kraftwege wird dabei durch das Ein- und Ausschalten eines Strömungsgetriebes vorgenommen und die übersetzungsänderung im Zahnradgetriebe mit Hilfe von Gleichlaufkupplungen im jeweils unbelasteten Kraftweg durchgeführt.
Die Erfindung bezieht sich auf die besondere Ausbildung einer hydrodynamischen Strömungskupplung in Doppelanordnung wie sie zum wechselweisen Einschalten der beiden Kraftwege solcher Zweiweggetriebe benötigt wird. Sie bezweckt eine möglichst einfache und zuverlässige Ausbildung der Schalteinrichtung zum Umschalten von dem einen Strömungskreislauf auf den anderen und besteht in der Anordnung zweier Strömungskupplungen mit je einer neben dem Arbeitskreislauf der Kupplungen angeordneten mitumlaufenden Schöpfrohrkammer, die mit dem Arbeitskreislauf, durch weite Öffnungen verbunden, ein kommunizierendes Gefäß bildet und ein mit seiner Mündung auf verschiedene Achsabstände einstellbares Schöpfrohr enthält, dessen Auslauf in die andere Kupplung führt, wobei die beiden Schöpfrohre zu gemeinsamer Betätigung miteinander gekuppelt sind derart, daß sich die Mündung des einen in ihrer äußersten Stellung befindet, wenn die Mündung des anderen die innerste Stellung einnimmt. Die Schöpfrohre können entweder um eine exzentrisch liegende Achse drehbar oder in radialer Richtung verschiebbar oder in anderer Weise in die erwähnte Schöpfrohrkammer ein- und ausschwenkbar ausgeführt sein.
Wegen der für das Umschalten zur Verfügung stehenden großen Förderleistung der Schöpfrohre gestattet eine solche Ausführung ein sehr rasches Umfüllen von dem einen Kreislauf zum anderen. Dabei ist ein besonderer Ölbehälter und eine eigentliche Füllpumpe entbehrlich und der Energiebedarf der Schöpfrohrpumpe ist nach vollzogener Füllung praktisch gleich Null. Auch der Bedarf an Kupplungsflüssigkeit ist nur gering, da für beide Kupplungen zusammen nur wenig mehr als die Füllung für eine einzige Kupplung erforderlich ist.
Die beiden Schöpfrohre können als Drehschöpfrohre ausgebildet sein, die starr miteinander verbunden sind, so daß bei einer Drehung um die gemeinsame Achse das eine Schöpfrohr mit seiner Mündung nach innen und das andere nach außen geht. Im besonderen aber schlägt der Erfinder vor, diese Drehschöpfrohre mit in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Drehzapfen auszubilden, die durch je eine auf dem Drehzapfen liegende Verzahnung ineinandergreifen und zu gegenläufiger Drehbewegung formschlüssig miteinander verbunden sind. Sie werden auf der Innenseite der beiden nebeneinander liegenden Strömungskupplungen angeordnet, und zwar auf einem Schöpfrohrgehäuse, das mittels einzelner Arme oder mittels einer achsnormalen Scheibe nach außen abgestützt ist. Durch einen gemeinsamen, zwischen die beiden Schöpfrohre eingreifenden Verstellhebel, der etwa mit dem einen der beiden Drehzapfen der Schöpfrohre verbunden ist, werden die Schöpfrohre betätigt.
Die Schöpfrohre werden zweckmäßig mit einem dem Halbmesser, auf dem ihre Drehzapfen liegen, etwa entsprechenden Krümmungshalbmesser gekrümmt, so daß sie sich in ihrer innersten Lage eng an die Welle anlegen. Die Ablaufseite jedes Schöpfrohres führt jeweils in den Nabenbereich der durch dieses Schöpfrohr zu füllenden Kupplung. Damit durch das jeweils innenliegende Schöpfrohr der gefüllten Kupplung keine Rückleitung von Öl in die entleerte Kupplung erfolgt, und damit dieses Schöpfrohr den umlaufenden Ölring in der Schöpfrohrkammer möglichst wenig abbremst, werden in weiterer Ausbildung der Erfindung in dem die Schöpfrohre tragenden Gehäuse Vertiefungen angeordnet, in die sich die Schöpfrohre in ihrer innersten Stellung so hineinlegen können, daß sie nicht über den Durchmesser des Schöpfrohrgehäuses hinausragen. Diese Vertiefungen sind gleichzeitig so ausgebildet, daß ihre vordere Stirnfläche eine Abschlußfläche für die Schöpfrohrmündung bildet.
Wie erwähnt, dient das Entleerungsschöpfrohr des einen Kreislaufes während des Umschaltvorganges als Füllpumpe des anderen Kreislaufes, ohne daß diese Füllpumpe nach vollzogener Umschaltung noch einen Energieverbrauch hätte. Es ist daher außer diesen Schöpfrohren lediglich noch eine kleine Leckölpumpe erforderlich, die zum Ersatz der unvermeidlichen Leckölverluste dient. Nach einem besonderen Vorschlag des Erfinders wird diese als Zahnradpumpe ausgebildet und mit dem Schöpfrohrgehäuse organisch zusammengebaut und über ein Zahnrad angetrieben, das auf der die beiden Pumpenräder der Strömungskupplung verbindenden, innerhalb des Schöpfrohrgehäuses liegenden Hohlwelle angeordnet ist.
Nach einem weiteren Vorschlag des Erfinders kann für beide Kupplungen ein gemeinsames, im wesentlichen etwa geradliniges Schöpfrohr ausgebildet werden, das in der Mitte zwischen den beiden Kupplungen im Schöpfrohrgehäuse in einer schräg zur achssenkrechten Mittelebene und tangential an den Wellen vorbeiführenden Gleitbahn geführt ist und zwei abwechslungsweise als Auffangmündung oder als Auslaß dienende offene Enden hat.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß das Schöpfrohrgehäuse gleichzeitig als Gleitlager zur Abstützung der an dem Schwungrad sonst fliegend aufgehängten -'Massen der Pumpenräder und der mit diesen umlaufenden Kupplungsschalen verwendet wird, wobei außerdem (las zugeführte Getriebeöl als Schmieröl dient.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
Abb. t zeigt einen Längsschnitt durch die Strömungskupplungen und Abb. 2 einen Querschnitt durch das Schöpfrohrgehäuse; Abb.3 zeigt schematisch eine Ausführung mit einem, beiden Kupplungen gemeinsamen Schöpfrohr. i\n der Motorwelle i ist (Abb. i) die Schale 2 angeflansclit, mit der (las Pumpenrad 3 der einen Kupplung und über die Zwischenwelle 4 das Pumpenrad 5 der anderen Kupplung verbunden ist. Die Schale 2 schließt das Turbinenrad 6 der ersten Kupplung ein, das über die Welle 7 abtreibt. Eine weitere mit dein Pumpenrad 5 der zweiten Kupplung verbundene Schale 8 schließt das Turbinenrad 9 der zweiten Kupplung ein, das auf der Hohlwelle io sitzt. An den Pumpenrädern der beiden Kupplungen sind noch die beiden Schalen ii und 12 befestigt, die die Schöpfrolirkaminern 13 und 14 für die Schöpfrohre r5 und 16 bilden. Die Schöpfrohrkaminern 13 Und 14 stehen über eine Anzahl von CSffnungen 32 bzw. 33 mit dein Arbeitsraum der Kopplung 3, 6 bzw. 5, y in Verbindung. Ein feststelleIides Gellä use 17 schließt beide Kupplungen ein. Die Schöpfrohre sind mittels je eines hohlen Drehzapfens 18 und i9 in dein Schöpfrohrgehäuse 20 gelagert, (las über die \\'and 21 an dem feststellenden Gehäuse r7 abgestützt ist. Die vom Schöpfrohr 15 erfaßte Flüssigkeit wird bei der in Abb. i gezeigten Stelltnig durch den liolilen Drehzapfen 18, eine Bohrung 35 im 1)relizalifett und eine Bohrung 36 im Scli()lifrolirgcliäuse zu den Öffnungen 25 im Pumpenrad und von hier in die Kupplung 5, 9 geleitet. Bei einer X"erdrehung der Schöpfrohre werden die Bohrungen 35, 36 verdeckt und dafür entsprechende, nicht dargestellte Bohrungen im hohlen Drehzapfen i9 und im Scli()'pfrolirgehäuse freigegeben, uni die vorn Schöpfrohr 16 erfaßte Flüssigkeit in die Kupplung 3, 6 zu leiten.
Die 1)relizapfen 18 und i9 der beiden Schöpfrohre liegen, wie aus der Abb. 2 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung parallel nebeneinander. Die Abbildung läßt auch die Form der Schöpfrohre erkennen, die so gewählt ist, daß sich das jeweils innenliegende Schöpfrohr eng an das zylindrische Schöpfrohrgcliätise anschließt. Wie ersichtlich, sind im Schöpfrohrgehäuse 20 Vertiefungen 22 bzw. 22 vorgesehen, in die sich die Schöpfrohre in ihre jeweilige Innenlage hineinlegen, wobei die in AYialebenen liegenden Stirnwände 23 bzW. 24 eine ventilartige Abschluß- I fläche für die Schöpfrolirmündungen bilden. Die beiden Drehzapfen der Schöpfrohre tragen je eine Verzahnung 26 bzw. 27, die ineinandergreifen. Mit einem der beiden Drehzapfen ist ein Verstellhebel 28 verbunden. Eine in das Schöpfrohrgehäuse eingebaute Zahnradpumpe wird von dem auf der Zwischenwelle ,4 sitzenden Zahnrad 29 angetrieben. Das Schöpfrohrgehäuse 20 ist an den Stellen 30 und 31 mit Lagermetall ausgegossen und dient hier als Gleitlager für die Zwischenwelle 4.
Abb. 3 zeigt die grundsätzliche Anordnung für eine Ausführung mit einem, beiden Kupplungen gemeinsamen, schräg angeordneten Schöpfrohr 34, dessen beide Enden 37 und 38 offen und etwa entgegen der Drehrichtung der Kupplung geneigt sind.
Wichtig für die ganze Kupplung ist, daß die von den Pumpen- und Turbinenrädern umschlossenen Arbeitsräume der Kupplungen durch' eine Anzahl ausreichend großer Öffnungen 32 und 33 mit den Schöpfrohrkammern 13 und 14 verbunden sind, so daß Kupplungsraum und Schöpfrohrkammer ein kommunizierendes Gefäß bilden, und die geometrische Lage der Schöpfrohrmündung eindeutig den Füllungsgrad der Arbeitskammer bestimmt.
In gleicher Weise wie für das beispielsweise angegebene Zweiweggetriebe könnte die Doppelturbo-Schaltkupplung gemäß der Erfindung auch noch für andere Zwecke Anwendung finden, wo die Aufgabe besteht, zwei verschiedene Kraftwege wechselweise einzuschalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Doppelturbo-Schaltkupplung mit zwei Strömungskupplungen, die durch Füllen und Entleeren wechselweise ein- und ausgeschaltet werden, insbesondere für hydromechanische Verbund-Getriebe in Zweiwegschaltung, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier Strömungskupplungen mit je einer neben dem Arbeitskreislauf angeordneten mitumlaufenden Schöpfrohrkammer (i3, i4), die mit dem Arbeitskreislauf, durch weite Öffnungen (32, 33) verbunden, ein kommunizierendes Gefäß bildet und ein mit seiner Mündung auf verschiedene Achsabstände einstellbares Schöpfrohr (i5, 16) enthält, dessen Auslauf in die andere Kupplung fuhrt, wobei die beiden Schöpfrohre zu gemeinsamer Betätigung miteinander gekuppelt sind, derart, daß sich die Mündung des einen in ihrer äußersten Stellung befindet, wenn die Mündung des anderen die innerste Stellung einnimmt.
2. Doppelturbo-Schaltkupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungskreisläufe in Achsrichtung nebeneinander mit auf der Innenseite liegenden Schöpfrohrkammern angeordnet sind.
3. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfrohre in an sich bekannter Weise als Drehschöpfronre oder verschiebbar oder verschwenkbar ausgebildet sind.
4. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschöpfrohre mit hohlen Drehzapfen (i8, i9) in einem gemeinsamen Schöpfrohrgehäuse (20) gelagert sind.
5. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Drehzapfen als Ölzuleitungen zum Nabenbereich der Gegenkupplung dienen.
6. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzapfen der beiden Schöpfrohre in Umfangsrichtung nebeneinanderliegend angeordnet und mit ineinandergreifenden Verzahnungen (26, 27) versehen sind.
7. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfrohre halbkreisförmig gekrümmt sind, mit einem Halbmesser, der etwa dem Halbmesser entspricht, auf dem die Drehzapfen der Schöpfrohre liegen. B.
Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfrohrgehäuse mit Vertiefungen (22, 22') versehen ist, in denen die Schöpfrohre in ihrer innersten Lage eingebettet liegen. g.
Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen so ausgebildet sind, daß ihre Stirnwände (23, 24) die Schöpföffnung des eingeschwenkten Schöpfrohres abschließen. io.
Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines beiden Kupplungen gemeinsamen, im wesentlichen geradlinigen, schräggestellten Schöpfrohres (34) mit zwei abwechslungsweise als Auffangmündung und als Auslaß dienenden offenen Enden (37, 38). i i.
Doppelturbo - Schaltkupplung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfrohr (34) an beiden Enden gegen die Drehrichtung geneigt ist.
12. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere, im Schöpfrohrgehäuse an den Wellen vorbeigeführte Teil des Schöpfrohres mit einer Verzahnung nach Art einer Zahnstange versehen ist, in die ein Ritzel zur Betätigung des Schöpfrohres eingreift.
13. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daB das Schöpfrohrgehäuse als Gleitlager (30, 30 für die die Pumpenräder der beiden Kupplungen verbindende Zwischenwelle (4) ausgebildet ist. 1,4. Doppelturbo-Schaltkupplung nach den Ansprüchen i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in das Schöpfrohrgehäuse eine Zahnradpumpe eingebaut ist, deren Antriebszahnrad (2g) auf der Zwischenwelle der beiden Pumpenräder sitzt.