DE843940C

DE843940C - Stroemungsgetriebe

Info

Publication number: DE843940C
Application number: DEP42406D
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl-Ing Tuczek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-05-12
Filing date: 1949-05-12
Publication date: 1952-07-14

Description

Strömungsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsgetriebe an sich bekannter Bauart, bei denen Pumpen-und Turbinenschaufeln in einem geschlossenen Kreislauf durchströmt werden. Die hydraulische Flüssigkeit durchströmt nacheinander die Pumpe, die Turbine, das Leitrad und dann wieder die Pumpe. Bei wegfallendem Leitrad handelt es sich um eine reine Strömungskupplung, wie sie als Föttinger-Kupplung bekanntgeworden ist. Weiterhin sind Kombinationen von Getriebe und Kupplung bekannt. Dann arbeitet das Getriebe bei niedrigen Drehzahlen als Strömungsdrehmomentwandler mit stillstehendem Leitrad, während bei Annäherung der Turbinendrehzahl an die Pumpendrehzahl das Leitrad mit umläuft und das Getriebe als Kupplung arbeitet. Die dazu nötigen Hilfsmittel komplizieren den konstruktiven Aufbau. Außerdem haben derartige Strömungsgetriebe z. B. für den Antrieb von Fahrzeugen einen zu geringen Wandlungsgrad. Die Wirkungsgrade sind besonders bei großen Wandlungsgraden, z. B. beim Anfahren, schlecht, da die Anströmwinkel der Schaufeln sich in weiten Grenzen ändern. Die Erfindung will diese Verhältnisse durch Anordnung von gegenläufigen Pumpen- und Turbinenrädern verbessern.
Erfindungsgemäß durchströmt die hydraulische Flüssigkeit nacheinander ein rechtslaufendes Pumpenrad, ein linkslaufendes Turbinenrad, ein linkslaufendes Pumpenrad, ein rechtslaufendes Turbinenrad und dann wieder das rechtslaufende Pumpenrad ' D fumsc4au(el.ist als Tragfüigel-: Profil aasgeil e`t und erzeägt eine verhältnismäßig geringe'Änderung des Dralls. Die Turbinenschaufel weist einen'nahezu senkrechten Eintrittswinkel und einen Austrittswinkel auf; @der-Mwas steiler ist als der Sehnenwinkel des Pumpenprofils.
- ' Dabei' ergibt sieh z. B. 'bei entsprechender Aus-Ieguf.g,' dä8 `für gleiches Drehmoment und Drehzahl der Pumpe die An- und Abströmwinket der Schaufelprofile 'sich innerhalb von Übersetztmgsverhältnissen von 2 : 1 (Pumpe :Turbine) bis -über io : i nicht wesentlich ändern außer für die Anströmung der Turbinenschaufel, die jedoch mit,bekannten Mitteln unempfindlich gegen Änderung des Anströmwinkels gestaltet werden- kann: Bei kleineren Übersetzungsverhältnissen als etwa 2 : 1 maß das Drehmoment auf der Pumpenseite verringert werden, um günstige Strömdngsveihältnisse.zu erreichen. Das wirkt sich beispielsweise= fär -Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren günstig. aus, wenn der unbeschleunigten Fahrt in der Ebene ein kleineres Übersettungsverhältnis als z : i zugeordnet wird, um in den Genuß des geringeren Brennstoffverbrauches solcher Motoren bei kleine- -, rem als dem maximalen Drehmoment zu kommen.
Andertrsets-#armAdie-Turbinenschcanfel auch für einen kleinen Bereich als Verstellschaufel ausgebildet werden, wodurch dann über einen noch.größeren Bereich mit konstantem Drehmoment gefahren werden kann.
Für den @Wirküngsgrad wirkt sich außerdem als vorteilhaft aus, daß die -Verluste von Leitschaufeln wegfallen. Will man die Hohen Wirkungsgrade von reinen Strömungskupplungen ausnutzen; so kann eine solche zusätzlich vorgesehen' werden, die in bekannter Weise bei höheren Abtriebsdrehzahlen die Übertragung übernimmt.
Auf den Abb. I; II und III sind drei Möglichkeiten für die Ausbildung eines Strömungsgetriebes gemäß der Erfindung dargestellt, Auf allen Abbildungen durchströmt die hydraulische Flüssigkeit in der angedeuteten Richtung das rechtslaufende Pumpenrad i, das linkslaufende Turbinenrad 2,-das linkslaufende Pumpenfad 3, das rechtslaufende Turbinenrad 4 und dann wieder das rechtslaufende Pumpenrad i. Die Schaufeln dieser vier Räder bilden in den gezeichneten Schnitten einen Strömungsring. Die Umkehrung der Drehrichtungen der Pumpenräder und der Turbinenräder ist auf den drei Abbildungen- in verschiedener Weise vorgenommen, auf Abb': »I durch ein Stirnradgetriebe mit parallelen Achsen, auf Abb: II und III durch ein achsengleiches Getriebe.
Auf Abb. I erfolgt der Antrieb der Pumpenräder durch die Welle 5, auf der das Pumpenrad i und das Zahnrad 6 sitzen: Letzteres treibt das Pumpenrad 3 über Zwischenrad 7, Vorgelege 8 und Zahnkranz j gegenläufig zu Pumpenrad i an: Der Abtrieb der Turbinenräder erfolgt getrennt, und zwar für Turbinenrad 4 durch die Welle to und für das Turbinenrad 2 über die Zahnräder i i und 12 durch die Welle i3. Alle Teile sind in dem Gehäuse 14 gelagert: Auf Abb. II erfolgt der Antrieb beider Pumpenräder durch Welle 15 und der Abtrieb beider Turbinenräder durch Welle 20. Die Welle 15 treibt das Pumpenrad 3 an, das mit dem Zahnkranz 16 verbunden ist. Von diesem wird das Pumpenrad i über das Ritzel 17 und das Zahnrad 18 angetrieben, gegenläufig zu. Pumpenrad 3. Das Ritzel 17, von dem zweckmäßig mehrere am Umfang verteilt wer-,,den, ist in dem Lagerring i9 gelagert. Der Abtrieb der Turbinenräder erfolgt durch die Welle 2o, auf der das Turbinenrad 4 und das Kegelrad 21 sitzen, während das gegenläufige Turbinenrad 2 seine Arbeit über den kegeligen Zahnkranz 23 und das Kegelrad 22 an das Kegelrad 21 abgibt. Das Kegelrad 22, von dem zweckmäßig mehrere am Umfang verteilt werden, ist ebenfalls in dem Lagerring i9 gelagert, der durch die Verbindung 24 mit dem Gehäuse 14 verbunden ist.
Auf Abb.III ist ein ähnliches achsengleiches Getriebe vorgesehen, das innerhalb des durch den Strömungsring gebildeten Hohlraumes liegt. Hier erfolgt mittels der Welle 25 der Abtrieb der Turbine 4, die über den kegeligen Zahnkranz 26, das -Kegelrad 27 und den kegeligen Zahnkranz 28 mit der Turbine 2 gegenläufig verbunden ist. Das Kegelrad 27 ist in dem Lagerring 29 gelagert. Mittels der Welle 30 erfolgt der Antrieb der Pumpe i; die mit der Pumpe 3 über den Zahnkranz 31, ein nicht gezeichnetes Ritzel, welches dem Ritzel 17. auf Abb. II entspricht, und den Zahnkranz 32 gegenläufig verbunden ist.
Das Verfahren ist nicht auf die gezeichneten Ausführungen beschränkt. Das innerste Rad maß nicht das rechtslaufende Pumpenrad sein; sondern dieses kann auch an irgendeiner anderen Stelle des Strömungsringes liegen. Maßgebend ist nur die oben angegebene Reihenfolge der einzelnen Räder. Auch müssen die Drehzahlen der beiden Pumpenrüder und der beiden Turbinenräder nicht .entgegengesetzt gleich; sondern nur entgegengesetzt sein. Zum Beispiel ist auf Abb. II die Drehzahl des Pumpenrades i größer als die des Pumpenrades 3. Das Getriebe kann hier so gebaut sein, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Pumpenräder entgegengesetzt gleich sind. Auch könnte auf Abb. II der Abtrieb der Turbinenräder unter Wegfall des Kegelgetriebes getrennt erfolgen, ähnlich wie auf Abb. I, um z. B. die Achsen eines Fahrzeuges getrennt anzutreiben, wodurch sich ein Ausgleichgetriebe erübrigen würde. Auch sind Anordnungen denkbar, bei denen der Antrieb der Pumpen getrennt erfolgt, z. B. von zwei getrennten Kraftquellen.
Der Lagerring i9 oder 29 kann mit dem Gehäuse 14 fest verbunden sein oder nicht. Im letzteren Falle läuft er entsprechend der auf ihn wirkenden Kräfte mit einer bestimmten Drehzahl um. Er kann aber auch durch bekannte Einrichtungen abgebremst oder zusätzlich angetrieben werden. Dadurch sind weitere getriebemechanische Mittel zur Anpassung -an eine gestellte Aufgabe, gegeben. Auch kann eine Blockierung des Lagerringes mit einem der Kegel- oder Zahnräder vorgesehen werden, wodurch das Strömungsgetriebe ausgeschaltet und eine starre Kupplung hergestellt wird. Dabei läßt man das Getriebe zweckmäßig leer laufen.
Schließlich sei noch erwähnt, daß wegen der Erwärmung des Öles infolge der Strömungsverluste ein Teil des Öles ständig abgeführt, rückgekühlt und wieder zugeführt werden muß, was in bekannter Weise erfolgen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Strömungsgetriebe mit einem Flüssigkeitsring nach Art bekannter Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Flüssigkeit nacheinander ein rechtslaufendes Pumpenrad, ein linkslaufendes Turbinenrad, ein linkslaufendes Pumpenrad, ein rechtslaufendes Turbinenrad und dann wieder das rechtslaufende Pumpenrad durchströmt.
2. Strömungsgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenschaufel als Tragflügelprofil ausgebildet ist, während die Turbinenschaufel einen nahezu senkrechten Eintrittswinkel aufweist und einen Austrittswinkel, der etwas steiler ist als der Sehnenwinkel des nachfolgenden Pumpenprofils.
3. Strömungsgetriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen- und (oder) Turbinenräder getrennt angetrieben bzw. abgetrieben werden.
4. Strömungsgetriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen- und (oder) Turbinenräder durch Zahnradgetriebe gegenläufig verbunden sind. .
5. Strömungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsumkehr durch ein achsengleiches Zahnradgetriebe, bestehend aus stirnverzahntem Außenzahnkranz, Ritzeln und Innenzahnkranz, und (oder) ein Kegelradumkehrgetriebe erfolgt, wobei ein oder mehrere Ritzel und (oder) Kegelräder in einem feststehenden oder umlaufenden Lagerring (i7 auf Abb. 1I und 29 auf Abb. III) gelagert sind.
6. Strömungsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring zusätzlich abgebremst oder angetrieben wird.
7. Strömungsgetriebe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrgetriebe innerhalb des von dem Strömungsring gebildeten Hohlraumes angeordnet ist. B.
Strömungsgetriebe nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring mit den Zahnrädern blockiert werden kann und dadurch die Pumpenräder und Turbinenräder starr gekuppelt sind.
9. Strömungsgetriebe nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieses nur so lange arbeitet, bis die Turbine ihre höchste Drehzahl erreicht hat und dann eine zusätzliche Kupplung, z. B. eine Föttinger-Kupplung, die Kraftübertragung übernimmt. io. Strömungsgetriebe nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen- und (oder) Pumpenschaufel als Verstellschaufel ausgebildet ist. . ii. Strömungsgetriebe ' nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kraftfahrzeugen oder ähnlichen in bezug auf die Anforderungen an das Getriebe technischen Einrichtungen, die mit Verbrennungskraftmaschinen oder Maschinen ähnlicher Leistungscharakteristik betrieben werden, das Übersetzungsverhältnis von Pumpe zu Turbine für Fahrt in der Ebene mit gleichmäßiger Geschwindigkeit etwa 2 : i beträgt, indem der Motor hierbei mit kleinerem als dem maximalen Drehmoment arbeitet.