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Hydraulischer Drehmomentwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen
hydraulischen Drehmomentwandler bzw. auf ein hydrodynamisches Getriebe und bezweckt
die Verbesserung der Funktion derartiger Drehmomentwandlier oder Getriebe, bei denen
der Strömungskreislauf von einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Pumpe, einer
mit dem Kraftaufnehmer verbundenen Turbine und einem mit einem festen Gehäuse über
einen Freilauf oder starr verbundenen Reaktionselement oder einem Leitapparat gebildet
wird.
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Ein auf diese Weise gebildetes hydraulisches Aggregat ermöglicht die
Umformung des Motordrehmoments in einem veränderlichen Verhältnis auf stetige Weise.
Es ist indessen unmöglich, mit deiner solchen Vorrichtung eine Umformung des hriehmoments
über seinen ausgedehnten Geschwindigkeitsbereich mit deinem guten Wirkungsgrad zu
erzielen.
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Dies hat seinem. Grund vor allem darin, daß die Richtung der Strömungsfäden
relativ an den Beschaufelungen am Eintritt eines jeden Elements eine Funktion der
Geschwindigkeit dieser Elemente ist, da die Eintrittswinkel der Beschaufelungen
fest gegeben sind.
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Die Bedingungen für ein Minimum an Stoßverlusten können daher nur
für einen bestimmten Arbeitszustand erreicht werden.
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Eine rohe Analyse des Verhaltens der Strömung zeigt, daß die Änderung
der Richtung der Strömungsfäden beim Eintritt in das Reaktionselement bzw. den Leitapparat
beträchtlich ist.
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Ein wichtiger, bemerkenswerter Punkt ist indessen der Umstand, daß
die Richtung der
Strömungsfäden am Eintritt der Turbine unter der
Voraussetzung, daß die Enden der Flügel der Pumpe nach hinten geneigt sind, in bezug
auf die Beschaufelung der Turbine wenig veränderlich ist.
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Die Leistung der Flüssigkeit nimmt gleichzeitig mit der Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Turbine und der Pumpe ab.
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Der Vektor der Relativgeschwindigkeit der Strömung beim Eintritt in
die Turbine wird gebildet von der Diagonale eines Parallelogramms, dessen Seiten
sich zu gleicher Zeit in dem Maße verkürzen, wie die Geschwindigkeit der Turbine
in b.ezug auf die Geschwindigkeit der Pumpe zunimmt. Dies ist in dem Schema der
Fig. i veranschaulicht, in welchem die Umfangsgeschwindigkeit der Pumpe in bezug
auf die Turbine mit a bezeichnet ist, während die Relativgeschwindigkeit der Strömung
in bezug auf die Pumpe mit b und die Relativgeschwindigkeit in bezug auf die Turbine
mit c bezeichnet ist.
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Durch die vorliegende Erfindung wird bezweckt, am Eintritt des Reaktionselements
Bedingungen zu schaffen, welche denjenigen am Eintritt der Turbine analog sind.
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Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß dem klassischen., aus
Pumpe, Turbine und Reaktionselement bzw. Leitapparat bestehenden System ein Ausgleichselement
oder Gleichrichterelement hinzugefügt wird, welches zwischen der Turbine und dem
Reaktionselement angeordnet ist.
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Um die oben erläuterten Bedingungen zu verwirklichen,, ist es notwendig,
daß die Geschwindigkeit des Ausgleichselements beim Anlauf, d. h. wenn die Geschwindigkeit
der Hauptturbine gleich Null ist, ierheblich ist, und daß sie sich progressiv vermindert,
wenn die Geschwindigkeit der Turbine in b.ezug auf diejenige der Pumpe zunimmt.
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Es ist gleichermaßen zweckmäßig, die Stoßverluste beim Eintritt in
dieses neue Element zu begrenzen, denn sonst würde das Problem nur verschoben werden.
Dies ist dadurch möglich, d,aß das Ausgleichselement im umgekehrten Sinn wie die
Hauptturbine mit einer progressiv ,abnehmenden Geschwindigkeit angetrieben wird.
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Um die Verluste beim Eintritt in dieses neue Element und beim Eintritt
in das Reaktionselement zu verringern, ruß dieses also in einem zur Rotation der
Pumpe entgegengesetzten Drehsinn finit einer Geschwindigkeit angetrieben werden,
welche progressiv abnimmt, wenn die Geschwindigkeit der Turbine in bezug auf die
Geschwindigkeit der Pumpe ansteigt.
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Fig. z der Zeichnunb veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer
Einrichtung gemäß der Erfindung. .
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Wie aus Fi. z ersichtlich ist, besitzt der Drehmomentwandler die üblichen
Elemente, nämlich eine Pumpe i, die mit der Motorwelle z verbunden ist, seine Turbine
3, die mit der Aufnahmewelle verbunden ist, und ein Reaktionsorgan 5 (bzw. Beinen
Leitapparat, welches mit dem Gehäuse 6 der Vorrichteng über einen Freilauf 7 verbunden
ist. Außerdem ist erfindungsgemäß ein Ausgleichs turbinenelement 8 vorgesehen, das
zwischen der Turbine 3 und dem Reaktionsorgan 5 angeordnet ist und das einerseits
mit der Pumpe oder der Motorwelle und anderseits mit der Aufnahmewelle oder Turbine
in Verbindung steht. Die Motorwelle ist mit einem Zahnrad 9 verbunden, welches über
ein Zahnrad 9' mit einem Ritzet i o im Eingriff steht, das von einer Welle i i getragen
wird, auf welcher ein Ritzel i z aufgekeilt ist, das mit einem Zahnrad 13 im Eingriff
steht, welches das Sonnenrad eines Planetengetriebes mit Zahnkranz i q. und Planetenrädern
15 darstellt. Der Planetenradträger 16 ist mit dem Ausgleichselement
8 verbunden. Man erkennt, daß der Planetenradträger 16 der Wirkung des Zahnkranzes
14, d. h. der Aufnahmewelle oder Turbine, und des Sonnenrades 13, d. h. der
Motorwelle oder Pumpe unterworfen ist. Das Sonnenrad 13 wird von der Motorwelle
über die Zahnräder 9,. i o und i z mit einer Geschwindigkeit angetrieben,, die der
Geschwindigkeit der Pumpe proportionalist, und in !einem Drehsinn;, :der dem Drehsinn
der letzteren @entgegengesetzt ist.
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Der Planetenradträger 16, welcher mit dem Ausgleichselement verbunden
ist, rotiert mit einer Gleschwindigkeit" die proportional der Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Pumpe und der Turbine ist und die m einem Drehsinn gerichtet ist" der
dem Drehsinn der Pumpe entgegengesetzt ist. Diese Einrichtung ermöglicht zugleich
mit der Rotation des Ausgleichselements 8 von passendem Wert die Wiedergewinnung
des von der Strömung auf dieses Element ausgeübten Drehmoments auf der Aufnahmewelle.
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Schließlich hat das Ausgleichselement 8 gleichzeitig etwas von der
Funktion einer Pumpe und einer Turbine an sich.
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In Fig.3 der Zeichnung ist schematisch die Anordnung der Beschaufelungen
der verschiedenen Elemente des Drehmomentwandlers veranschaulicht, wobei diese Figur
die Abwicklung des äußeren Strömungsverlaufes zeigt. Die Pumpe ist mit i, das Reaktionselement
mit 5, das Ausgleichselement mit 8 und die Turbine mit 3 bezeichnet. Die @eingezeichneten
Pfeile zeigen die Drehrichtung der verschiedenen Elemente.