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Mehrstufige Antriebsübertragung Zum Schalten mehrstufiger Antriebsübertragungen
kommen formschlüssige Kupplungen (Zahn-oder Klauenkupplungen)oder kraftschlüssige
Kupplungen (Reibungskupplungen) zur Anwendung.
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Die Zahn- oder Klauenkupplungen sind einfach im Aufbau und können
ohne Schwierigkeiten auch bei größeren Antriebsleistungen benutzt werden. Sie erfordern
aber die Anordnung einer H;aup:tkupplung zwischen dem Motor und der Antriebsübertragung,
um zum Zweck der Drehzahlangleichung der zu schaltenden Zähne oder Klauen den, Kraftfluß
unterbrechen zu können. Die Unterbrechung des Kraftflusses hat eine Unterbrechung
der Zugkraft zur Folge, was in manchen Fällen, so insbesondere bei Antrieben von
Fahrzeugen, Bohranlagen, Walzwerken od. dgl., unerwünscht ist.
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Die Anwendung von Reibungskupplungen zum Schalten :der einzelnen Stufen
macht die Anordnung einer Hauptkupplung .entbehrlich. Das Umschalten kann praktisch
ohne merkliche# Zugkraftunterbrechung vor sich gehen. Indessen ist ihr Anwendungsbereich
auf kleine und mittlere Leistungen beschränkt, da sie bei großen Leistungen und
hohen Übertragungsmomenten solche Ausmaße annehmen, daß sie in dem verfügbaren,
zumeist beschränkten Raum nicht unterzubringen sind, ganz abgesehen von den hohen
Kosten, die die Herstellung soolcher Kupplungen erfordern.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Antriebsübertragung,
bei der idie einzelnen Stufen durch, druckmittelbetätigte Reibungskupplungen geschaltet
werden, und besteht darin, .daß ,das von -einem ,gemeinsamen Druckerzeuger gelieferte
Druckmittel den verschiedenen Belastungen der einzelnen Reibungskupplungen entsprechend
durch Druckverstärker verschieden gespannt wird. Bei
einer solchen
Ausgestaltung der Antriebsübertragung können die Ausmaße der Kupplungen in erträglichen
Grenzen gehalten werden. Ferner ist auch die Möglichkeit .geschaffen, allen oder
einer Gruppe von Kupplungen die gleichen, Abmessungen zu geben, so daß eine billige
Serienherstellung durchführbar,ist.
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Die in .den einzelnen Druckmittelzweigen erfindungsgemäß vorgesehenen
Druckverstärker wenden vorteilhaft mit Umgehungsleitungen versehen. Es besteht .dann
die Möglichkeit, die Druckverstärker zu überbrücken und so zur schnellen Überwindung
des Leerhubes der Reibungskupplungen diese unmittelbar mit dem ,gemeinsamen Druckerzeuger
zu verbinden.
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Die Druckverstärker können,in bekannter Weise als Stufenkolben ausgebildet
wenden, also als Verstärker, die von .dem Druckmittel selbst betätigt werden. Hierbei
wird man zweckmäßig dafür Sorge tragen, daß die Stufenkolben nach Beendigung ihres
verfügbaren Hubes zwangsläufig in die Ausgangslage zurückgeführt werden. Damit -ist
sichergestellt, daß die Kolben zur Durchführung des nächsten Schaltvorgangs sogleich,
wieder zur Verstärkung zur Verfügung stehen.
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Nach einem weiteren Vorschlag der ;Erfin@dun,g können die Druckverstärker
zusätzlich als selbständige Druckerzeuger .ausgebildet sein. Man, ist dann in der
Lage, bei Ausfall des eigentlichen, für die- verschiedenen Reibungskupplungen gemeinsamen
Druckerzeugers die Druckverstärker als Hilfsdruckerzeuger zu benutzen und so die
in manchen Betriebsfällen, z. B. Anschleppen des Fahrzeuges zum Anwerfen des Motors,
notwendige Schaltung der Reibungskupplungen durchzuführen.
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Die Anwendung der Erfindung ist an die Bauart der Schaltgetriebe nicht
gebunden.. Mit besonderem Vorteil kommt sie: allerdings bei solchen Antrieben zur
Anwendung, idie einen Föttinger-Wandler, eine Reibungskupplung zur Überbrückung.die@sesWandlers
und gegebenenfalls ein nachgeschaltetes Zahnra,d.wechselgetriebe enthalten, wobei
die Rückförderpumpe .des Wandlers gleichzeitig das Druckmittel für die Reibungskupplung
des Direktganges und bei Nachschaltung eines Zahnradwechselgetriebes auch für die
Reibungskupplungen dieses Getriebes liefert.
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Eine Antriebsübertragung .der letzteren Art ist an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Nach der Zeichnung wird die Antriebsübertragung von drei Hauptteilen,
nämlich,dem Föttinger-Wand'ler vo, des zur Überbrückung dieses Wandlers dienenden
Kupplungsgang ii und dem Zahnradwechselge:triebe 12 gebildet. Die Motorleistung
wird durch die treibende Welle 13 in das Getriebe hineingeschickt und verläßt .dieses
durch die getriebene Welle 14 und durch Idas auf dieser befestigte Ritzel 15.
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Der Föttinger-Wandler_ io bestehlt in üblicher Weise aus dem Pumpenrad
16, .dem Turbinenrad 17 und .dem Leitrad 18-. Das Pumpenrad 16. ist auf der treibenden
Welle 13, befestigt, während Idas Turbinenrad 17 über die Trommel i9 mit der Ausgangswelle
2o fest verbunden ist. Der Kreislauf des Föttinger-Wanidlers io ist dauernd gefüllt.
Der Wandler muß daher mit einer Einrichtung versehen werden, idieeinen Freilauf
des Leitrades 18 bei eingeschaltetem Kupplungsgang i i ermöglicht. Die letztere
Einrichtung besteht bei dem Ausführungsbeispiel aus der Leitradbremse 21, die das
Leitrad 18 während (des Wandlerganges festhält und während des Kupplungsganges freigibt.
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Der Kupplungsgang ii zum Überbrücken des Föttinger-Wanidlers. io wird
von einer Lamellenkupplung gebildet, deren einen Lamellen mit der Turbinentrommel
i9 und deren anderen Lamellen mit der treibenden Welle 13 verbunfden sind. Das iE;inschalten
des Kupplungsganges i i erfolgt mittels eines Druckkolbens 22, dem die Druckflüssigkeit
durch die Leitung 23 zugeführt werden kann.
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Das Zahnradwechselgetriebe 12 enthält: bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwei Vorwärtsgänge, zu denen gegebenenfalls ein Rückwärtsgang zusätzlich, angeordnet
werden kann. Die Eingangswelle des Zahnradwechselgetriebes 12 -ist die Welle 24
und die Ausgangswelle die Welle 14 mit dem Zah:nritzel 15. Der erste,der beiden
Gänge des Zahnradwechselgetriebes 12 wird von den.Zahnrä.dern25, 26 und 27 gebildet,
während der zweiteGan.g über die Zahnräder 28, 29, 26 und 27 verläuft. Die Zahnräder
25, 26, 28 und 29 sind lose auf ihren zugehörigen Wellengelagert, während das Zahnrad
reit der Ausgangswelle 14 drehfest verbunden ist. Die Druckräume sind auf diese
Weise völlig mit Flüssigkeit gefüllt. Ferner steht die Druckleitung 51 über den
Leitungszweig 52, dem Steuerschieber 50 und die Leitung 64 mit dem oberen
Druckraum 65 in Verbindung, wodurch ,der größere Kolbenteil 48 von oben beaufschlagt
wird. Dem auf .diese Weise gebildeten Abwärtsdruck wirken die Spannung der Feder
62 und der durch die Beaufschlagung !des unteren Kolbenteils 49 entsprechende Aufwärtsdruck
entgegen. Unter der Einwirkung des =so gebildeten Differenzdruckes wird der Kolben
47 nach unten bewegt. Die im unteren Druckraum 54 und in den mit diesem verbundenen
Flüssigkeitsräumen eingeschlossene Flüssigkeit wird unter erhöhten Druck gesetzt
und dadurch je nach der Stellung der Schaltvorrichtung 46 entweder die Reibungskupplung
30 oder die Reibungskupplung 31 fest angezogen. Das Rückschlagventil 59 verhindert
dabei eine unerwünschte, Rückförderung in die Leitung 53.
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Bei der Abwärtsbewegung des Stufenkolbens 47 wird auch der Steuerschieber
5o nach .abwärts bewegt. Die Verbindung zwischen der Pumpenleitung 52 und der Steuerleitung
64 und so auch die Verbfindung mit dem oberen Druckraum 65 wird unterbrochen und
dafür eine Verbindung der Steuerleitung 64 und .des Druckraumes 65 mit dem Auslaß
55 hergestellt. Der Flüssigkeitsdruck oberhalb des Kolbenteils 48 verschwindet.
Der Kolben geht unter der Wirkung der Federspannung 63 nach oben in die Ausgangslage:
das Spiel kann von neuem beginnen. Ein Rückströmen der Druckflüs,sigkeit von der
Leitung 57 wird durch das Ventil 61 verhindert.
Zum Verbinden der
einzeilnen Gänge mit der Eingangswelle 24 des Zahnradwechselgetriebes dienen die
auf der tElingangswelle, also .auf der Welle geringsten Drehmomentes, gleichachsig
sitzenden Lamellenkupplungen 3o und V. Die Lamellenkupplung 30 ist die Kupplung
für den Zahnradgang 25, 26, 27, während die Lamellenkupplung V die Kupplung für
den: Zahnradgang 28, 29, 26, 27 darstellt. Die beiden Kupplungen 30 und 3.i
besitzen je eine mit Lamellen versehene Kupplungstrommel 32 und 33, die mit gleichem
Durchmesser ausgeführt und mit der Eingangswelle 24 drehfest verbunden sind. Den
Lamellen .dieser Kupplungstrommel 32 und 33 stehen Lamellen gegenüber, die auf Nabenverlängerungen
der Zahnräder 2:5 und 28 befestigt s-imld. Zum Betätigen der beiden Kupplungen 3101
und 3II dienen die Druckkolben 34 und 35, die über Leitungen 36 und 37 und an diese
anschließende Bohrungen der Welle 24 mit Druckflüssigkeit beaufsch'lagt werden können.
Das Beaufschlagen der beiden Druckkolben 34 und 35 erfolgt :dabei so, daß beide
Kolben in entgegengesetzten Richtungen auf die Lamellenkupplung30 und gi einwirken.
Die Druckkolben 30 und 3 1 besitzen hülsenartige Verlängerungen
34 und 35', durch die sie aufeinander abgestützt sind.
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Die Druckflüssigkeit zum Betätigen der verschiedenen Reibungskupplungen
IPI, 30 und 31 wird von einer .gemeinsamen Pumpe 3,8 geliefert, die
von der Welle 13 angetrieben wird. Diese Pumpe 38 dient gleichzeitig als Rückfänderpumpe
des Wandhers io. Sie -ist zu diesem Zweck über die Leitung 39, die Schaltvorrichtung
4o, den Kühler 41, das Filter 42, die Leitung 43 und Bohrungen der Welle 1,3 an
den Kreislauf des Wandlers io angeschlossen. Die Pumpe 38 liefert ferner die Druckflüssigkeit
zum Betätigen der Leitradbremse Zii, und zwar über die Leitung 39, die Schaltvorrichtung
4o und die Leitung 44. Die ,Schaltvorrichtung 4o hat zwei Schaltstellungen
W und D. In der Stellung W ist die Leitradbremse 21 angezogen und
damit der Wandler io wirksam, während in der Stellung D die Leitradbremse 2 1 gelöst,
der Wandler io unwirksam und die Kupplung i i eingeschaltet ist. Gegebenenfalls
kann eine zusätzliche Bremsstellung B vorgesehen sein, in der sowohl die Leitradbremse
21 angezogen als auch :die Reibungskupplung I I eingeschaltet ist. Das Getriebe
arbeitet dann als eine höchstwirksame hydraulische Bremse.
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Von der Schaltvorrichtung 4o zweigt eine Leitung 45 ab, die zur Schaltvorrichtung
46 führt. Diese Schaltvorrichtung 46 dient zum Schalten der Reibungskupplungen 30,
31 des Zahnräderwechselgetriebes 1a und besitzt zu ,diesem Zweck außer dem Anschluß
.an die zur Reibungskupplung i i führende Leitung 23 Anschlüsse zu .den Leitungen
36 und 37, durch idie,die Druckräume der Kolben 34 und 35 der Kupplungen 30 und
3 i mit Druckflüssi;gkeit versorgt werden können. Die Schaltvorrichtung 46 hat,dabei
entsprechend (der Anzahl der von ihr zu schaltenden Zahnradgänge zwei Ste'llungen
I und II. In der Stellung I ist beispielsweise die Kupplung 30 und damit
der Zahnradgang 24, 25, 26, 27, 14, i5 Und in der Stellung II die Kupplung
3 1 und damit der Zahnradgang 24, 28, 2g, 26, 27, 14, 15 eingeschaltet.
Beiden Gängen kann je nach der Stellung der Schaltvorrichtung-4o entweder der Wandler
i(o oder die direkte Kupplung i i vorgeschaltet sein.
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Aus der letzteren Schaltanordnung ergibt sich, daß die Reibungskupplungen
3o und 3I im Gegensatz zur Direktkupplung i i für die hohen Antri@ebsmümente .des
Wandlers io ausgelegt sein .müssen. Dieser Notwendigkeit wird erfindungsgemäß dadurch
Rechnung getragen, daß in: die Druckflüssigkeitsleitung ein Druckverstärker eingeschaltet
.ist. Dieser Druckverstärker besteht bei Odem Ausfüh.-rungsbeispiel aus dem Stufenkolben
47, der zwei wirksame Kolbenteile 48 und 49: von verschieden .großer Beaufschlagungsfläche
aufweist. Zur Steuerung .dient ein Steuerschieber 5o, der vom Kolben selbst betätigt
wird.
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Die Flüssi:gkeitsz-ufuhr zum Stufenkolben 47 erfolgt .durch die .an
die Druckseite der Pumpe 38. angeschlossene Leitung 51. Diese Le itung
5, verzweigt sich im. zwei Teile 52 und 53. Der Leitungszweig 5a stellt die
Verbindung zum Steuerschleber 5o her; ider Leitungszweig 53 führt unter Umgehung
des Steuerschiebers, 5o unmittelbar zum unteren Druckraum 54 des Stufenkolbens.
55 und 56 sind Auslaßleitun@gen, die an dem Flüssigkeitssumpf angeschlossen sind,
und 57 ist die Hochdruckleitung, .die über den Windkessel 58 zur Schaltvorrichtung
46 führt. 59, 6a und 6,1 sind Rückschlagventfe -in dem Leitungen 53, 56 und 57.
Der obere Teil des Stufenkälbens 47 besitzt eine Druckstange 62, .die ein Betätigen
des Kolbens entgegen der Wirkung einer Feder 63 von Hand oder durch den Fuß ermöglicht.
64 schließlich isteine Steuerleitung, die den Steuerschieber 50 mit dem oberen Druckraum
65 verbindet.
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Die Arbeitsweise des Druckverstärkers ist folgende: In der zeichnerischen
Darstellung befindet sich der Stufenkolben 47 in, der Ausgangslage. Die Druckflüssigkeit
wird durch die Leitungen 5 1 und 53 laufend in den Druckraum 54 gefördert
und von dieser durch die Leitung 57, den Windkessel 58 zur Schaltvorrichtung 46,
und von. dieser je nach ihrer Stellung zu :dem Druckraum der Reibungskupplung 30
oder 3.i.
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Fällt aus irgendwelchem Gründen, d.ie DruckpumPe 38 aus, so kann durch
Betätigen des Stufenkolbens 47 von Hand oder durch den Fuß ein solcher F4üssigkeit.s'druck
erzeugt werden, daß die Reilbungskupp:lungen 30 und 3 i zur Einschaltung
kommen. Gegebenenfalls kann auf diese Weise bei Anordnung einer zusätzlichen Stellung
der Schaltvorrichtung 46 auch die Reibungskupplung des Direktganges i i mit Druckflüssi@gkedt
versorgt werden.