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Kraftübertragung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft Kraftübertragungen,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen ein Flüssigkeitsdrehmomentwandler mit
einem Rädergetriebe zusammenwirkt.
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Bei Heckmotoren für Motorfahrzeuge mit schräg zur Motorwelle liegender
Triebwelle für das Differentialgetriebe ist man im Raum sehr beengt, wenn man ein
Getriebe mit Drehmomentwandler, Kupplung für diesen und Direktantrieb sowie ein
Räderumkehrgetriebe für Vor- und Rückwärtsgang gleichachsig mit der Motorwelle einbauen
will, in bekannter Weise so, daß die Reibungskupplung für den Drehmomentw andler,
der Drehmomentwandler, das Umkehrgetriebe und die Klauenkupplung für Direktgang
hintereinander in Richtung der Motorachse liegen. Man hat zwar schon etwas an Länge
gespart dadurch, daß man unter Anordnung einer die Antriebswelle umhüllenden Hohlwelle
für den Abtrieb die Direktkupplung, vom Motor aus betrachtet, außerhalb des die
Motorwelle und die Abtriebwelle verbindenden Kegelrädergetriebes unterbrachte. Diese
Raumersparnis ist aber nicht in allen Fällen ausreichend. Würde man versuchen, ein
Getriebe von im wesentlichen gleicher Bauart und Anordnung der Einzelteile hinter
dem Kegelrädergetriebe in Richtung der zum Differentialgetriebe führenden Abtriebswelle
anzuordnen, so würden sich Nachteile für die Abfederung des Wagens ergeben. Beim
Arbeiten der Federung muß die zum Differentialgetriebe führende Triebwelle um die
Motorwelle als Drehachse schwingen. Sie setzt dieser Bewegung und damit dem Arbeiten
der Federung einen um so höheren Widerstand entgegen, je größer ihr Trägheitsmoment
bezogen auf
ihre Schwingungsachse ist. Dieses Trägheitsmoment wird
aber um so größer, je weiter die vorhandenen Massen von der Drehachse abliegen.
Bei den geschilderten bekannten, für Anordnung in Richtung der Motorwelle konstruierten
Getrieben ist dies aber in erheblichem Maß der Fäll. Mit diesem Getriebe läßt sich
also die Aufgabe der Anordnung des Getriebes auf der Abtriebswelle nicht lösen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gestellt und gelöst durch gute Massenkonzentration.
Diese wird dadurch erreicht, daß von den genannten Getriebeteilen nur zwei axial
hintereinander auf der gleichen Seite des Kegelrädergetriebes und damit der Schwingungsachse
axial hintereinander angeordnet sind, entweder der Drehmomentwandler und die Reibungskupplung
oder das Umkehrgetriebe mit eingebauter -Schaltung und der Drehmomentwandler. Hierdurch
wird es ermöglicht, alle Getriebeteile nahe an die Schwingungsachse heranzurücken
und so das Trägheitsrnoment zu verkleinern.
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Im folgenden werden drei verschiedene Ausführungsformen solcher Kraftübertragungen
beschrieben, bei denen zwei Arten von Drehmomentwandlern benutzt sind, nämlich einer
mit festem Leitrad und einer mit drehbarem nur gegen Rückwärtslauf gesperrtem Leitrad.
, Die drei Ausführungsformen zeigen verschiedene Gestaltungen der Drehmomentwandler,
Kupplungen und Getriebe, die auf der schiefen getriebenen Welle angeordnet sind.
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Die Zeichnung zeigt diese Ausführungsbeispiele, Fig. 1 ist ein Schnitt
durch eine winklig angeordnete Übertragungsvorrichtung mit Drehmomentwandler und
Getriebe; Fig. 2 ist ein Schnitt ähnlich der Fig. i, jedoch mit anderer Getriebeanordnung;
Fig. 3 zeigt im Schnitt ähnlich Fig. i und 2 eine weitere Abwandlung; Fig..4 5 und
6 sind Diagramme zur Erläuterung 1i der Wirkungsweise der Erfindung.
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Fig. i zeigt eine Kraftübertragungsvorrichtung für .ein Kraftfahrzeug,
die einen Drehmoment--wandler zwischen einer Motorwelle 45 und einer schräg dazu
liegenden Abtriebswelle 65 enthält.
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Die Motorwelle 45 läuft in Lagern 46, 47 und treibt -über ein Schneckengetriebe
1o5, roh einen Pumpenantrieb 107 und über Kegelräder 44, 36 die schräg liegende
hohle Welle 34, die in Lagern 89 und 81 läuft. Die Welle 34 trägt eine Kupplungstrommel
35 mit der Deckplatte 37 und der Stützplatte 38, die eine Scheibenkupplungsfeder
39 hält. Diese Kupplungsfeder hat innen einen Kragen 4o, der mit dem Lager 41 in
einer Büchse 42 läuft, die durch eine Gabel 43 verschöben werden kann, Bei einer
Verschiebung wird entweder die Kuppelscheibe 30 oder, die Küppelscheibe 32 gegen
die ICupplüngstrommel 35 gedrückt. Die Scheibe 30 sitzt mit ihrer Nabe 29 fest auf
einer Hohlwelle z, die Scheibe 32 mit ihrer Nabe 31 auf Keilen 52 der Welle: 5o,
die auf Lagern 33 in der Hohlwelle 34 liegt. Daher treibt die Hohlwelle 34 entweder
mittels der Kuppelscheibe 32 die Welle 5o oder mittels der Kuppelscbeibe 3o die
Welle i, welche die Antriebswelle des links gezeichneten Drehmomentwandlers bildet.
Sie läuft in den Lagern 18, i9 und 26 mit der Dichtung 104.
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Der Drehmomentwandler besteht aus einem Pumpenrad 5 mit Schaufeln
6 sowie einem zweistufigen Turbinenrad 8, dessen erster Schaufelkranz mit den Schaufeln
i i zwischen den Ringen 8a und 8b mit den Schaufeln io der zweiten Stufe starr verbunden
ist. Zwischen den Schaufeln iö und r i liegen die Leitschaufeln 15 und der Umlenkungsteil
17, die an dem Ring 16 befestigt sind, sowie der Räum Sa. Alle diese Teile befinden
sich in dem Gehäuse ioo zwischen den Wänden iooc und rood und dem Deckel iooa. Das
Turbinenrad läuft mit einem Lager 25 und einer Freilaufkupplung 24, 28, 22 auf dem
Ende der Welle 5o. Das andere Ende der Welle 5o läuft in einem Lager 82 in der Wand
des Gehäuseteils ioof und trägt auf Keilen 53 ein Rad 55 mit zwei Zahnkränzen 56
und 64. Die Zähne 56 stehen mit einem Umkehrzwischenrad 57 im Eingriff, das in ein
Rad 58 der Gegenwelle 59 eingreift. Die Zähne 64 können in die Innenverzahnung 68
eines verschiebbaren Rades 67 eingreifen, das auf Keilen 66 der Welle 63 gleitet;
oder es können die äußeren Zähne 69 des verschiebbaren Rades 67 mit den Zähnen 77
der Gegenwelle 59 für Rückwärtsgang in Eingriff gebracht werden. Die drei Stellungen
Vorwärts F, Leerlauf N und Rückwärts R sind in der Zeichnung angedeutet.
Die Abtriebswelle 65 läuft im Lager 87 und trägt einen durch Keile 84 befestigten
Flansch 85, der mit einer Dichtung 88 gegen den Gehäusedeckel iooh abgedichtet ist.
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Mit diesem Aufbau können bei direktem Antrieb der Welle 5o durch die
Küppelscheibe 32 das Pumpenrad 5 infolge Lösung der Kupplung 30 und das Turbinenrad
7 mit Hilfe der Freilaufkupplung 22, 24, 28 stillstehen.
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Bei indirektem Antrieb über die Kuppelscheibe 30 kuppelt sich
der äußere Ring 24 mit der Welle 5o, so däß der Kraftfluß durch die Freilaüfkupphing
22,:28, 24 geht. Unter Umständen, z. B. bei Gefällefahrt, kann die Welle 5o die
Neigung haben, schneller zu laufen als die Welle 34. Dies verhindert jedoch eine
zweite Freiläufkupplüng --1,:27, 20; die neben dem Lager 33 zwischen den beiden
Wellen 34 und 5o angeordnet ist.
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Der Gehäusedeckel löoa hat eine Flanschverbindung ior und eine Dichtung
rot, der Außendeckel roob eine Flanschverbndung t, so daß man sie leicht nüseinandernehmen
kann.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 hat viele Teile gemeinsam mit der
nach Fig. i. Für diese sind in den beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß das Vorwärts-Rückwärts-Getriebe links
von der Mittellinie des Motors liegt, während - die direkte Kupplung rechts liegt
und eine Klauenkupplung ist statt einer Reibungskupplung.
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Das Pumpenrad 6 kann hier nicht mit der treibenden Welle 34 gekuppelt
und entkuppelt werden, sondern ist mit ihr fest verbunden. Der Leitapparat
16
mit den Schaufeln 15 ist mit seiner Nabe 16a im Lager 26d drehbar gelagert. Die
Nabe 16a ist als äußerer Ring einer Freilaufkupplung mit Spreizen 27 ausgebildet.
Deren innerer Ring sitzt auf einer Verlängerung ioog der Gehäusewand iooa. Das Pumpenrad
5 mit den Schaufeln 6 ist als geschlossener Behälter ausgebildet, dessen Teil 5a
mit dem Lager i8a auf der Verlängerung ioog läuft. Der Turbinenläufer 7 ist aus
einem Stück mit der Hohlwelle 7a und hat Schaufeln io und i i, wie in Fig. i dargestellt.
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Die treibende Welle 34 trägt an ihrem rechten Ende eine Klauenkupplung
go mit Innenzähnen gi zum Eingriff in die Zähne 93 des gleitenden Kupplungsteils
92, der auf Zähnen 53 der Welle 50 verschiebbar ist. Beim Einrücken der Kupplung
wird durch eine vor dem Eingreifen der Klauen 91, 93 zur Wirkung kommende Reibungskupplung
94, 95, 96, 97, 98 erreicht, daß die beiden Teile 92 und go vor dem Eingriff der
Klauen synchron laufen. Diese besondere Art der Klauenkupplung wird nicht als neu
beansprucht. An ihre Stelle können auch andere gleichwirkende Konstruktionen treten.
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Die Turbinenweile 7a des Wandlers treibt das Rad i i i mit den äußeren
Zähnen 112 und den inneren Zähnen 113. Ein auf Zähnen der Welle 5o verschiebbares
Rad 116 kann beim Vorwärtsgang mit seinen Zähnen i 18 in die Zähne i 13 des
Rades i i i eingreifen, wie gezeichnet. Es läßt sich unter Entkuppeln der Zähne
118-1i3 nach links in die gestrichelte Stellung verschieben, so daß es in ein Rad
124 des Rückwärtsganges eingreift. Dieses Rad 124 steht dauernd im Eingriff mit
dem Zahnrad 121 einer Gegenwelle i2o. Diese trägt außer dem festen Rad 121 ein auf
Zähnen verschiebbares Rad 122, das mit seinen Zähnen 123 in die Verzahnung 112 des
Rades iii eingerückt werden kann. Wenn für Rückwärtsgang das verschiebbare Rad 116
nach links verschoben wird, greift es mit seinen äußeren Zähnen 117 in das Rad 124
des Rückwärtsganges ein, während die Zähne 123 des Gegenwellenrades 122 in die Zähne
112 des Rades i i i eingreifen.
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Die Bewegungen der verschiebbaren Zahnräder 116 und 112 sind durch
eine nicht gezeichnete äußere Gelenkverbindung so gekuppelt, daß beim Vorwärtsantrieb
durch die Klauenzähne 113, 118 die Gegenwelle sich nicht mitdreht.
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Das Rad i i i hat eine Bremstrommel i i ia, an die durch eine äußere
Steuervorrichtung ein Bremsband i i ib angezogen werden kann, um die Welle 7a mit
dem Rad i i i beim Einrücken der betreffenden Teile stillzusetzen.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform hat gemeinsam Teile mit
denen der Fig. i und 2. Das Vorwärts-Rückwärts-Getriebe 55-69 ist das gleiche wie
in Fig. i. Die Kupplungsvorrichtung für Wandler- oder direkten Antrieb besteht aus
einer einzigen Scheibenkupplung 35-39 ähnlich der in Fig. i und der Klauenkupplung
90-97 wie in Fig. 2. Diese Kupplungen liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Kegelrädergetriebes
q:4, 36. Der Wandler ist derselbe wie in Fig. 2, jedoch mit einer Freilaufkupplung
24, 27, 22 ähnlich wie der in Fig. i.
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Das Gehäuse der gesamten Vorrichtung kann bei der Verbindung 9g geöffnet
werden, so daß man den Wandler und die Steuervorrichtungen der linken Seite entfernen
kann, während das des Getriebes und die Klauenkupplung nach Entfernung des Deckels
iooa abgenommen werden kann.
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Zur Schwingungsdämpfung ist an der Motorwelle 2 ein Kragen 48 befestigt,
an dem durch Stiftschrauben 48a Reibscheiben 54 beiderseits der Dämpferscheibe 49
aufgehängt sind, die auf dem Stummel der Welle 45 durch Rippenverzahnung befestigt
ist. Die Dämpferscheibe 49 hat kreisbogenförmige Schlitze, so daß sie gegenüber
den Bolzen 48a eine begrenzte Drehung ausführen kann. Schraubenfedern 51, die mit
ihren Enden in Einschnitten der Reibscheiben 54 abgestützt und von Fingern der Dämpferscheibe
49 gehalten- werden, übertragen das Drehmoment zwischen dem Kragen 48 und der Dämpferscheibe
49. Durch Spannbolzen 54a kann die Größe der Dämpfung der Vorrichtung eingestellt
werden.
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Beim Wandler H der Fig. 2 und 3 kann sich der Leitapparat 15, 16 in
bekannter Weise mit Hilfe einer Freilaufkupplung i 6a, 27,22a vorwärts drehen. Bei
anfänglich großen Drehzahlunterschieden zwischen dem Pumpenrad 5 und dem Turbinenrad
7, wie sie durch die Motorbeschleunigung bei geringer Fahrgeschwindigkeit verursacht
werden, nimmt der Leitapparat ein großes negativ eingerichtetes Drehmoment auf,
so daß die Drehmomentsteigerung am größten ist. Steigt die Fahrgeschwindigkeit bei
abnehmendem Drehmoment, so ändert sich der Winkel, mit dem die Flüssigkeit die Leitschaufeln
anströmt, bis zum Wert Null. Bei weiterer Änderung im selben Sinn werden die Rückseiten
der Leitschaufeln angeströmt, so daß der Leitapparat selbst umläuft und dabei schließlich
die Drehzahl des eigentlichen Turbinenrades 7 sich der Drehzahl des Pumpenrades
5 nähert.
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Fig. 4 zeigt die Beziehungen zwischen der Motordrehzahl und der Drehzahl
an der Sekundärwelle des Wandlers gemäß der Erfindung. Die starke, von Zoo bis iooo
Umdr./Min. der Sekundärwelle reichende Linie zeigt das Verhalten des in ein Fahrzeug
eingebauten Wandlers, während die danebenliegende gestrichelte Linie das Verhalten
eines typischen dreistufigen Wandlers zeigt. Die schräg laufenden strichpunktierten
Linien stellen die Übersetzungen 5 : i bis 2 : i dar.
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Die Doppellinie zeigt das Verhalten des erfindungsgemäßen Wandlers
während der Bergfahrt von i i,6 °/o über 9,7 % zu 7,2 % Steigung im Vergleich mit
dem Verhalten eines dreistufigen Wandlers, das durch die gestrichelte Linie dargestellt
ist.
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Man erkennt, daß der einfachere zweistufige Wandler gemäß der Erfindung
günstig abschneidet im Vergleich mit dem dreistufigen Wandler und bei bestimmten
Betriebserfordernissen mit Nutzen verwendbar ist.
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Das Diagramm der Fig. 5 zeigt die charakteristischen Merkmale eines
Wandlers und einer Kraftübertragungsvorrichtung,
wie sie oben beschrieben
ist. Die Abszisse gibt die Drehzahl der Wandlerabtriebswelle in Umdr./Min. die rechte
Ordinatenteilung die Drehzahl des Wandlerpümpenrades in Umdr./Min., die linke Ordinatenteilüng
das Drehmomentverhältnis und den Wirkungsgrad wieder.
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Die Kurve A zeigt das Verhältnis der Primärdrehzahl zur Sekundärdrehzahl
für eine Maschine, die auf 2ooo Umdr:/Min. beschränkt ist. Die Kurve B zeigt das
Verhältnis der Drehmomente primär zu sekundär, die Kurve C den, Wirkungsgrad über
der Sekundärdrehzahl über den ganzen Drehzahlbereich.
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Fig. 6 ist ein entsprechendes Diagramm für Motor und Wandler mit höherem
Drehmoment.