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Hydromechanisches Verbundgetriebe, insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein hydromechanisches Verbundgetriebe, das in erster Linie
für den Einbau in Fahrzeuge mit Verbrennungsmotorantrieb bestimmt ist. Es setzt
sich zusammen aus einem mechanischen Gangwechselgetriebe mit dauernd im Eingriff
befindlichen Zahnrädern und einem vorgeschalteten Strömungswandler zur Überbrückung
der Stufen im Zugkraftverlauf.
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Die Hauptschwierigkeit bei allen mechanischen Getrieben liegt in der
Gangschaltung. Beim Umschalten vom einen: Gang auf den .anderen müssen zunächst
die vorher eingerückte Verbindung gelöst, die neu zu kuppelnden Teile auf gleiche
Drehzahl gebracht und die neue Verbindung hergestellt werden; d. h. der Kraftfluß
wird zeitweilig unterbrochen, der Motor wird entlastet, und die Zugkraft hört auf.
Durch die Vorschaltung eines Wandlers bessern sich diese Verhältnisse nur insoweit,
als bei Wahl einer geeigneten Wandlerbauform der Motor von dem, was auf der Abtriebseite
des Wandlers vor sich geht, unbeeinflußt bleibt, so daß ein Eingriff in die Treibstoffzufuhr
zum Motor unterbleiben kann. Unter Umständen ist ein solcher aber doch unerläßlieh,
sei es, um die vorher eingerückte Verbindung überhaupt lösen zu können, sei es,
um die Drehzahlgleichheit zwischen den neu zu kuppelnden Teilen herzustellen. Bei
ferngesteuerten Antriebsanlagen und beim Parallelarbeiten verschiedenartiger Kraftübertragungen
(eine Möglichkeit, die heute besonders bei Eisenbahnfahrzeugen gefordert wird) ist
aber jeder solcher Eingriff in die Treibstoffzufuhr zum Motor sehr unerwünscht.
Man
hat vorgeschlagen, jeden einzelnen Gang des mechanischen Getriebes mit einer eigenen
Reibungskupplung oder auch mit einer eigenen Strömungskupplung auszurüsten. Die
Möglichkeit zur Herstellung der Drehzahlgleichheit ist dadurch zwangläufig gegeben;
die Unterbrechung der Zugkraft jedoch läßt sich nur teilweise vermeiden. Nachteilig
ist bei einer solchen Lösung der große Aufwand an Raum und Gewicht.
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Am günstigsten bezüglich des Aufwandes sind ohne Zweifel formschlüssige
Kupplungen für die einzelnen Gänge, die es erforderlich machen, die Drehzahlgleichheit
durch andere Elemente herzustellen. Man hat für solche Getriebe vorgeschlagen, zwischen
Wandler und Zahnradgetriebe eine mechanische Trennkupplung einzubauen. Da auf diese
Weise während des Umschaltens die Last verschwindet, kann die Drehzahlgleichheit
leicht durch Reibungsvorkupplungen oder durch andere Einrichtungen hergestellt werden.
Es ist aber mit dieser Anordnung der Nachteil verbunden, daß die Drehzahl der Sekundärseite
des Wandlers bei geöffneter Trennkupplung stark ansteigt, so daß sich letztere wegen
der notwendigen starken Abbremsung der Sekundärteile beim Wiedereinschalten rasch
abnutzt. Vermeiden könnte man diese Abnutzung nur, indem man das Hochgehen der Drehzahl
durch die ebenso unerwünschte Beeinflussung des Motors verhindert.
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Es ist ferner bekanntgeworden, die, Drehzahlgleichheit durch eine
kraftschlüssige Kupplung zwischen der An- und Abtriebswelle des Zahnradgetriebes
herbeizuführen, die nur zum Umschalten eingerückt wird und die währenddessen Drehmoment
zur Achse überträgt, so daß die Zugkraft sich nur verringert, nicht aber ganz verschwindet.
Es ist auch bekannt, vor einem :so ausgerüstetem Zahn-. radgetriebe eine Strömungskupplung
anzuordnen.
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Nach einem weiteren, aber nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird
bei einem Zahnradwechselgetriebe die Gangwechseleinrichtung für den obersten Gang
als Reibungskupplung ausgebildet und zugleich zur Drehzahlangleichung für formschlüssig
geschaltete niedere Gänge verwendet. Eine solche Getriebeausbildung zeigt wohl gegenüber
den übrigen, vorbekannten Ausführungen hinsichtlich des Gangwechsels und des Bauaufwandes
verschiedene Vorteile, jedoch unterliegt hierbei die für den höchsten Gang vorgesehene
Reibungskupplung -die ja im Gegensatz zu allen übrigen Gangschaltkupplungen beim
Umschalten jedes formschlüssigen Ganges mitbetätigt wird - einer starken Abnutzung,
und sie muß daher über Gebühr oft nachgestellt und überholt werden.
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Die Erfindung betrifft nun ein hydromechanisches Verbundgetriebe mit
einem Strömungswandler und einem nachgeschalteten Zahnradwechselgetriebe, wobei
das letztere ähnlich wie nach den zwei letztgenannten Vorschlägen mit dauernd im
Eingriff befindlichen Rädern ausgebildet ist und ebenfalls wenigstens für einen
unteren Gang eine formschlüssige, nur bei Drehzahlgleichheit einrückbare Kupplung
sowie zur Drehzahlangleichung beim Einschalten der unteren formschlüssig geschalteten
Gänge eine schlupffähige Kupplung aufweist, welche vorzugsweise zugleich die Gangschaltkupplung
für den höchsten- Gang bildet. Erfindungsgemäß ist dabei die schlupffähige Kupplung
als schaltbarer Strömungskreislauf ausgebildet.
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Eine solche Getriebebauart erzielt einen bedeutenden Fortschritt,
da das Drehzahlangleichen nunmehr wesentlich weicher und stoßfreier erfolgt als
bei den eingangs erwähnten Getrieben und dabei die Elemente der Kraftübertragung
geschont werden. Ferner wird der weitere Nachteil der bisher vorgeschlagenen Getriebe
- nämlich die übermäßige Abnutzung der schlupffähigen Kupplung mit a11 ihren weiteren
Folgen - vermieden; denn bei Strömungskreisläufen tritt praktisch keine Abnutzung
auf.
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Die Vorschaltung eines Strömungswandlers vor das Zahnradschaltgetriebe
ergibt den weiteren Vorteil, daß die Umschaltung schnell und mit geringerer Beanspruchung
der Drehzahlangleichkupplung vor sich geht, da beim Schalten nur die Massen der
Wandlersekundärseite auf die neue Drehzahl gebracht werden müssen, während bei Verwendung
einer Strömungskupplung nicht nur diese, sondern auch der Motor entsprechend verzögert
oder beschleunigt werden muß.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin,
daß sich die Schaltvorgänge gänzlich innerhalb des Getriebes abspielen und eine
steuertechnische Beeinflussung anderer Teile der Anlage vor allem des Motors und
seiner Treibstoffzufuhr - unterbleiben kann. Desgleichen fällt dabei auch das unerwünschte
Durchgehen der Wandlersekundärseite weg.
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Es sind zwar schon hydromechanische Verbundgetriebe mit Strömungskreisläufen
als Gangschaltkupplungen bekannt; hierbei sind jedoch weder die Strömungskreisläufe
noch die zugehörigen Schalteinrichtungen zum Ermöglichen einer Drehzahlangleichung
entsprechend ausgebildet.
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Die Drehzahlangleichkupplung kann, wie bereits erwähnt, unmittelbar
als Gangkupplung für den höchsten Gang ausgebildet sein, welche Ausführung einen
besonders geringen Bauaufwand ergibt. Die Drehzahlangleichkupplung kann aber auch
samt ihrer zugehörigen Übersetzung nur zur Drehzahlangleichung vorgesehen werden.
In letzterem Fall ist dann eine Ausrüstung sämtlicher Gänge mit formschlüssigen
Kupplungen möglich, und die Schlupfkupplung kann dann allein den Forderungen der
Drehzahlangleichung entsprechend bemessen werden. Der Übersetzungsunterschied zwischen
den Zahnrädern der Schlupfkupplung und denjenigen des schnellsten Fahrganges braucht
dabei nur gering zu sein, jedenfalls nicht so groß wie zwischen zwei Fahrgängen.
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Der zur Drehzahlangleichung dienende Strömungskreislauf kann als Drehmomentwandler
oder als Strömungskupplung ausgebildet sein; die Verwendung eines Strömungswandlers
als schlupffähige Kupplung ergibt den Vorteil, daß es hierbei möglich ist, auch
ohne ein besonderes Zahnradpaar
den für das Einrücken der formschlüssigen
Kupplungen erforderlichen Synchronismus zu erzielen.
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Das Ein- und Ausschalten der Kreisläufe erfolgt zweckmäßig durch Füllen
bzw. Entleeren derselben. Falls die Drehzahlangleichkupplung zugleich eine Gangschaltkupplung
bildet, würden beim Einschalten des zugehörigen Ganges zwei Strömungskreisläufe
dauernd hintereinander arbeiten. Um in diesem Falle die Verluste zweier hintereinandergeschalteter
Strömungskreisläufe zu vermeiden, wird weiterhin eine Einrichtung vorgesehen, die
ein Überbrücken - d. h. ein Verbinden der Primär-und Sekundärwelle - des vorgeschalteten
Wandlers etwa durch eine mechanische Schaltkupplung gestattet. Der Wandler wird
dabei außer Tätigkeit gesetzt, vorzugsweise durch Entleeren oder Loslösen des Leitrades.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung zeigen die Abbildungen, und zwar
Abb. 1 ein hydromechanisches Verbundgetriebe mit drei Gängen mit einer Strömungskupplung
für den 3. Gang und einer Reibungskupplung zum Durchkuppeln des vorgeschalteten
Wandlers sowie mit einer auf einem Steilgewinde verschiebbaren Muffe als Träger
der formschlüssigen Kupplungen für den 1. und 2. Gang.
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Abb. 2 eine vergrößerten Ausschnitt aus Abb. 1, aus dem die Ausbildung
der formschlüssigen Kupplungen für den 1. und 2. Gang ersichtlich ist, mit der Kupplungsmuffe
in der Mittellage, Abb. 3 denselben Ausschnitt aus Abb 1, jedoch mit der Kupplungsmuffe
in verriegelter Stellung für den 2. Gang, Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie 30-3o
in Abb. 2, Abb. 5 einen Schnitt nach den Linien 31-31 oder 32-32 in Abb. 2, Abb.
6 eine graphische Darstellung der Drehzahlverhältnisse in den einzelnen Gängen,
Abb. 7 eine dem Getriebe nach Abb. 1 ähnliche Ausführungsform,. jedoch mit durch
Reibungsglieder sperrbaren Klauenkupplungen für den 1. und 2. Gang, Abb. 8 einen
vergrößerten Ausschnitt aus Abb. 7, der die Klauenkupplungen für den 1. und 2. Gang
darstellt, Abb. 9 einen Schnitt nach der Linie 33-33 in Abb. 8, Abb. 10 einen Schnitt
nach der Linie 34-34 in Abb. 8 mit einem Sperring in Sonderausführung für den 1.
Gang, Abb. 1 1 einen Schnitt durch die Rückdrehbremse als Zusatzgerät für die Einschaltung
des 1. Ganges und Abb. 12 eine Seitenansicht der Rückdrehbremse nach Abb. I I.
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Bei dem Getriebe nach Abb. 1 treibt der Motor über die Welle 1 und
das Zahnräderpaar 2, 3 den vorgeschalteten Wandler 4 an. Dieser besteht aus dem
Pumpenrad 5, dem Turbinenrad 6 und dem Leitrad 7, welch letzteres durch die Hohlwelle
161 am Getriebegehäuse fest abgestützt ist. An das Turbinenrad 6 schließt sich die
Schale 16o an, und beide bilden zusammen das umlaufende Gehäuse des Wandlers. Zum
Überbrücken des Wandlers dient die Reibungskupplung 162, die durch das Gestänge
153 betätigt wird; bei eingerückter Kupplung 162 sind dann die Primär- und Sekundärseite
des Wandlers 4 starr miteinander gekuppelt, wobei der Wandler gleichzeitig entleert
wird. Seine Füllung und Entleerung wird mittels eines Steuerschiebers 163 gesteuert.
Die Wandlerbetriebsflüssigkeit, die sich in dem Behälter 17 sammelt, wird von einer
durch das Zahnrad 19 angetriebenen Pumpe 18 angesaugt und bei geöffnetem Steuerschieber
über die Leitung 164, den Steuerschieber 163, die Leitung 165 und den Ringkanal
166 in den Arbeitsraum des Wandlers gefördert.
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Der Abtrieb des Wandlers auf das nachgeschaltete 3-Gang-Zahnradwechselgetriebe
erfolgt von dem Turbinenrad 6 aus, und zwar für den 1. und 2. Gang über die Welle
8, für den 3. Gang über die mit dem Wandler zu einer Baueinheit vereinigte Strömungskupplung
167, welche die Gangschaltkupplung für diesen höchsten Gang bildet und zugleich
zur Drehzahlangleichung für die beiden unteren formschlüssigen Gänge dient. Das
Pumpenrad 168 der Strömungskupplung ist hierbei über die Schale 169 mit dem Turbinenrad
6 des Wandlers 4 verbunden. Das Turbinenrad 17o der Strömungskupplung steht über
die Hohlwelle 171 mit den Zahnrädern 13 und 14 des 3. Ganges in Verbindung. Die
Wandlerabtriebswelle 8 treibt die Zahnräder 9, 10 und 1 1, 12 für den 1. und 2.
Gang an. Zum Einschalten der Strömungskupplung wird ihr durch die Leitung 172 und
den Ringkanal 173 Arbeitsflüssigkeit zugeführt. Das Steuern der Flüssigkeitszu-
und -abfuhr erfolgt ebenfalls durch den Steuerschieber 163.
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Die Zahnräder 9 und 1 1 sind auf der Wandlerabtriebswelle 8 aufgekeilt,
während die Zahnräder 10 und 12 gleichachsig zur Abtriebswelle 15 angeordnet sind
und wechselweise mit dieser gekuppelt werden können. Der Abtrieb von der Welle 15
erfolgt über den Kuppelflansch I6 auf die Treibachse des Fahrzeuges, wobei noch
ein Wendegetriebe dazwischengeschaltet werden muß. Die Drehrichtung der einzelnen
Wellen ist entsprechend den Pfeilen 2o, 21 und 22 angenommen.
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Die formschlüssigen Kupplungen 55 für den I. und 2. Gang sind in den
Abb. 2 bis 5 in größerem Maßstab dargestellt. Die Welle 15 ist mit einem steilgängigen
Gewinde 6o versehen, auf dem die Muffe 6I verschiebbar gelagert ist; die Muffe 6I
trägt die Klauenkränze 62, 63 und 64 und die Sperrklinken 65, 66 und 67. An dem
Zahnrad io sind die Kupplungsklauen 68 angeordnet, mit denen die Klauen 62 im Eingriff
stehen, wenn die Muffe 61 im i. Gang in ihrer linken Endlage (am Anschlag 69) liegt.
Am Zahnrad 12 befindet sich der Klauenkranz 7o, der im 2. Gang mit den Klauen 63
im Eingriff steht; diese Lage der Kupplungsmuffe 61 ist in Abb. 3 besonders dargestellt.
Auf der Welle 15 befindet sich ferner die Verzahnung 71, auf der die Verriegelungsmuffe
72 verschoben werden kann. Sie wird mit Hilfe der Gleitbahn 73 von außen her betätigt;
die
Endlage »unverriegelt« ist durch den zweiteiligen Ring 74 bestimmt. Die Endlage
»verriegelt« der Muffe 72 zeigt die Abb. 3. Entsprechend dem Drehrichtungspfeil
22 ist 6o ein Linksgewinde.
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Die Ausbildung und Anordnung der Klinke 65 zeigt Abb. 4. Die Sperrklinke
65 ist mittels des Bolzens 8o an der Muffe 6I gelagert; die Feder 8I, die ihrerseits
durch den Bolzen 82 ebenfalls an der Muffe 6I befestigt ist, drückt die Sperrklinke
65 gegen die Klauen 68 an dem Zahnrad Io. Der Bolzen 8o ist am Umfang so angeordnet,
daß die Stirnfläche 88 der Sperrklinke 65 mit der Anlagefläche einer Klaue des Kranzes
62 bündig ist. Der Ausschlag der Sperrklinke wird begrenzt durch den Anschlag 83,
der sich gegen den äußeren Ring der Muffe 61 legt; damit ist die Lage der Sperrklinke
auch dann bestimmt, wenn die Klinke frei umläuft, wie z. B. in Abb. 3.
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Ebenso zeigt Abb. 5 die Ausbildung der Klinken 66 und 67. Die Klinken
sind mittels des Bolzens 84 an der Muffe 61 gelagert; die Feder 85, die ihrerseits
durch den Bolzen 86 ebenfalls an der Muffe 61 befestigt ist, drückt die Sperrklinke
66 oder 67 gegen die Klauen 7o am Zahnrad I2. Der Bolzen 84 ist am Umfang so angeordnet,
daß die Stirnfläche 89 der Sperrklinken 66 oder 67 mit der Anlagefläche einer Klaue
des Kranzes 63 bündig ist. Der Ausschlag der Sperrklinken wird begrenzt durch den
Anschlag 87, der sich gegen die Muffe 61 legt; damit ist die Lage der Sperrklinken
auch dann bestimmt, wenn die Klinkenfrei umlaufen, wie z. B. in Abb. 3.
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Abb. 6 veranschaulicht den Verlauf der Drehzahlen der einzelnen Wellen
und Zahnräder in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit V. Die einzelnen Linienzüge
sind unmittelbar mit den für die betreffenden Getriebeelemente verwendeten Zahlen
bezeichnet. Die Drehzahl 5 des Pumpenrades des Wandlers verläuft gleichbleibend,
da angenommen wird, daß der Wandler 4 derartig ausgebildet ist, daß dessen Primärseite
von den Vorgängen auf der Sekundärseite unbeeinflußt bleibt. Die Drehzahl 15 der
Abtriebswelle sowie des darauf festgekeilten Zahnrades 14 verläuft naturgemäß proportional
der Fahrgeschwindigkeit V; unter der Annahme eines Übersetzungsverhältnisses zwischen
den Zahnrädern 13 und 14 von I: I (was übrigens grundsätzlich nicht der Fall zu
sein braucht) stellt 15 außerdem die Drehzahl des Zahnrades 13 und des Turbinenrades
17o dar. Io und 12 sind die Drehzahlen der betreffenden Zahnräder für den I. und
2. Gang. Der Linienzug 8 gibt die Drehzahl der Welle 8 und der Zahnräder 9 und II
sowie des Kupplungspumpenrades 168 an. Zur Vereinfachung wurde bei dem Diagramm
der Drehzahlschlupf der Strömungskupplung 167 unberücksichtigt gelassen. Es zeigt
sich in dieser Abbildung anschaulich, welche Räder in den einzelnen Gängen mit der
Welle 15 gekuppelt werden müssen. Mit 9o ist der Bereich des I. Ganges gekennzeichnet,
mit 92 der des 2. und mit 94 der des 3. Ganges. 9I und 93 kennzeichnen die Geschwindigkeiten,
bei denen von einem Gang auf den nächsten umgeschaltet wird. Das in den Abb. I bis
6 dargestellte Getriebe wirkt folgendermaßen: Bei leer laufendem Motor und stehendem
Fahrzeug ist der vorgeschaltete Wandler 4 leer, die Abtriebswelle 15 steht still,
die Strömungskupplung 167 ist ebenfalls leer, die Verriegelungsmuffe 72 ist ausgerückt
(Lage wie in Abb. 2), der Motor und die Antriebsseite des Turbogetriebes 1, 2; 3,
5 laufen, der Steuerschieber 163 sperrt beide Flüssigkeitszuleitungen 165 und 172.
Zum Anfahren wird der Steuerschieber 163 so betätigt, daß die Pumpe 18 über die
Leitungen 164, 165 und den Ringkanal 166 den Wandler 4 füllt. Schon beim Beginn
der Füllung sucht sich die Sekundärseite 6, 8 des Wandlers zu drehen. Damit ist
auch das Zahnrad Io mit den Klauen 68 bestrebt, sich in Richtung des Pfeils 22 zu
drehen. Die Klinke 65 steht den Klauen 68 gegenüber, wie in Abb. 2 gezeigt, und
sperrt jede Bewegung von 68 gegenüber der Muffe 6I; die Muffe 61 wird also in Pfeilrichtung
22 mitgenommen; da die Welle 15 noch feststeht, verschiebt sich die Muffe auf dem
Gewinde 6o so lange, bis die Klauenkränze 62 und 68 völlig im Eingriff stehen und
die Muffe 61 sich gegen den Anschlag 69 legt. Damit ist die Muffe in der Lage, das
Drehmoment vom Zahnrad Io über die Gewindegänge 6o auf die Welle 15 zu übertragen.
Der I. Gang ist somit eingeschaltet, und das Fahrzeug kann durch Belasten des Motors
beschleunigt werden. Die Drehzahlen der einzelnen Zahnräder verlaufen, wie in dem
Bereich 9o der Abb. 6 dargestellt.
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Bei Erreichen der durch 9I gekennzeichneten Geschwindigkeit muß auf
den 2. Gang umgeschaltet werden; dies vollzieht sich in folgender Weise: Die Strömungskupplung
167 wird langsam eingerückt, wobei die beiden Kupplungshälften einen großen Drehzahlunterschied
haben, nämlich den zwischen den Drehzahlen 8 und 15 (Abb. 6) ; dieser Schlupf bleibt
so lange unverändert, bis das ganze Drehmoment der Welle 8 auf die Zahnräder 13,
14 übernommen ist, so daß die Zahnräder g; io entlastet werden. Von diesem Augenblick
an sucht sich der Schlupf der beiden Kupplungshälften gegeneinander zu verkleinern;
da die Drehzahl 15 sich nur mit der Fahrgeschwindigkeit ändert und diese infolge
der Masse des Fahrzeuges praktisch während der Umschaltung gleichbleibt, so bedeutet
dies, daß die Drehzahl 8 heruntergezogen wird. Damit wird sofort auch die Drehzahl
von io langsamer als die von 15; die Welle 15 .eilt der Kupplungsmuffe 61 voran,
so daß diese sich auf den Gewindegängen 6o nach rechts schiebt, und zwar zunächst
in die Mittellage, wie sie Abb. 2 zeigt. Die Sperrklinke 67 steht nun dem Klauenkranz
70 gegenüber zum Eingreifen bereit; in dem Augenblick, wo auch 12 langsamer
zu laufen beginnt als 15, schnappt die Klinke 67 ein; die Muffe 61 läuft einen Augenblick
lang ebenfalls langsamer als 15, sie verschiebt sich also auf den Gewindegängen
6o nach rechts, so daß die Klauenkränze 63 und 70 in Eingriff kommen. Das
Ende dieser Bewegung der Muffe 61 nach rechts wird nicht durch einen Anschlag auf
der Welle bestimmt, sondern durch die Verriegelungsmuffe 72, die vorher,
gleichzeitig
mit dem Einrücken der Strömungskupplung 167, nach links in Bereitschaftsstellung
geschoben wurde. Die Verriegelungsmuffe 72 hatte sich dabei gegen die Stirn der
Verzahnung 64 gelegt und wurde durch das Verstellgestänge federnd gegen diese gedrückt.
Bei der Verschiebung der Muffe 6I nach rechts weicht die Verriegelungsmuffe 72 so
lange nach rechts aus, bis 63 und 70 voll im Eingriff stehen; 64 ist so gezahnt,
daß dann gerade seine Zähne den Lücken der Innenverzahnung von 72 gegenüberstehen;
72 springt deshalb in diesem Augenblick nach links und hindert 6I an der weiteren
Verdrehung und damit auch weiteren Verschiebung gegenüber 15. Durch Lösen der Kupplung
167 wird das Drehmoment der Welle 8 auf die Zahnräder II, 12 übergeführt. Damit
ist der 2. Gang eingekuppelt (Bereich 92 in Abb. 6). Das Drehmoment fließt vom Zahnrad
12 über die Klauen 70 und 63, die Muffe 6I, die Verzahnung 64, die Verriegelungsmuffe
72 und die Verzahnung 7I zur Welle I5.
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Bei der Umschaltung zum 3. Gang (93 in Abb. 6) muß zunächst die Entriegelung
der Verriegelungsmuffe 72 vorbereitet werden, d. h. die Verriegelungsmuffe wird
durch das federnde Gestänge nach rechts gezogen, kann dem aber zunächst nicht folgen,
da das zwischen 7I und 72 übertragene Drehmoment die Verschiebung durch Reibung
verhindert. Nach dem Einschalten der Strömungskupplung I67 werden die Zahnräder
11, 12 entlastet, und das Drehmoment der Welle 8 wird nunmehr über die Zahnräder
13 und 14 übertragen. In dem Augenblick, wo die Zahnräder 11, 12 vollkommen entlastet
sind, kann die Verriegelungsmuffe 72 nachgeben und geht nach rechts bis zum Anschlag
74. Die Kupplung 167 zieht die Drehzahlen von 8 und 15 weiter zusammen, d. h. 8
wird weiter verzögert; dadurch läuft auch 12 langsamer als 15, die Muffe 61 verdreht
sich auf den Gewindegängen 6o, so daß 61 weiter nach rechts geht, bis zum Anschlag
gegen die Verzahnung 7I. Der Drehzahlunterschied zwischen 8 und I5 verkleinert sich
mehr und mehr und sinkt schließlich auf den normalen Schlupfwert der Strömungskupplung
167 ab, womit dann der 3. Gang eingerückt ist; die Strömungskupplung bleibt jetzt
dauernd eingeschaltet. Die Muffe 6I ist außer Tätigkeit; die Sperrklinke 66 steht
den Klauen 70 gegenüber und ist bereit für die Wiedereinschaltung des 2. Ganges
beim Herunterschalten.
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Da während jeder Umschaltung das Drehmoment der Welle 8 von den auszuschaltenden
Zahnrädern auf die Zahnräder 13, 1,4 übernommen wird, ist es klar, daß kein völliges
Verschwinden der Zugkraft während der Umschaltung eintritt; die Zugkraft sinkt nur
auf die Werte ab, die der 3. Gang in diesem Betriebszustand ergibt.
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An Stelle der Sperrklinken 65, 66, 67 kann das Einkuppeln auch durch
andere geeignete Organe eingeleitet werden, z. B. in bekannter Weise durch Reibringe.
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Im 3. Gang würden zwei Strömungskreisläufe hintereinanderliegen, eine
Anordnung, bei der der Wirkungsgrad unnötig verschlechtert würde, ohne daß damit
weitere Vorteile verbunden sind, da beispielsweise die Trennung der Schwingungssysteme
bereits durch einen Kreislauf erreicht wird. Es wird daher zwischen Pumpen- und
Turbinenradwelle des vorgeschalteten Wandlers eine mechanische Kupplung eingeschaltet.
In der Abb. I ist eine Reibungskupplung 162 gezeichnet; es würde auch in den Bereich
der Erfindung fallen, an dieser Stelle eine Kupplung anderer Bauart zu verwenden,
beispielsweise wie sie in den Abb. 2 bis 5 oder 8 bis Io dargestellt ist. Werden
Kupplungen gemäß diesen Abbildungen verwendet, so muß das Verhältnis der sekundären
Durchgangsdrehzahl des Wandlers zur Primärdrehzahl größer als I sein, damit der
erforderliche Durchgang durch den Synchronismus erreicht werden kann. Zur Schaltung
dieser Kupplung ist es dann nach Lösung des vorhergehenden Ganges notwendig, die
Übertragungsfähigkeit der Kupplung I67 kurzzeitig herabzusetzen, beispielsweise
indem man sie teilweise entleert oder indem man einen Ringschieber einschiebt, um
die Sekundärseite des Wandlers 4 zu entlasten. Wird die starre Kupplung zur Überbrückung
des Wandlers eingelegt, so muß gleichzeitig der vorgeschaltete Wandler selbst außer
Wirkung gesetzt werden; dies kann durch Entleeren, wie in Abb. I angenommen, oder
aber durch Freigeben des Leitrades oder in noch anderer bekannter Weise geschehen.
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An Stelle der in Abb. I vorgesehenen Strömungskupplung 167 kann erfindungsgemäß
auch ein Strömungswandler verwendet werden, der in derselben Weise betätigt wird.
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Eine dem Getriebe nach Abb. I sehr ähnliche Ausführungsform ist in
Abb. 7 dargestellt, wobei für alle mit der Abb. I übereinstimmenden Bauteile gleiche
Bezugsziffern verwendet wurden. Abweichend von den Abb. I bis 5 sind die Gangkupplungen
für den I. und 2. Gang nunmehr als durch Reibungsglieder sperrbare Klauenkupplungen
(Doppelkupplung I2o) ausgeführt und werden durch das nachgiebige Gestänge 114 betätigt.
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Im einzelnen ist die Kupplung I2o in den Abb. 8 bis Io dargestellt.
Die Muffe I2o ist axial verschiebbar, aber durch die Gleitfeder 121 in Umfangsrichtung
unbeweglich auf der Welle I5 gelagert. Sie trägt zwei Klauenkränze I22 und I23;
eine Klaue jedes Kranzes ist mit einem Fortsatz 124 bzw. 125 versehen. Die Gleitbahn
126 ermöglicht das Angreifen des Verstellgestänges 114.
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An dem Zahnrad io sind die Gegenklauen 127, an dem Zahnrad 12 die
Gegenklauen 128 angeordnet. Die beiden Klauenkränze sind innen kegelig ausgedreht;
in dem dadurch entstehenden Raum befinden sich zwei Sperringe 129 und 13o, die an
ihrem äußeren Umfang je eine Nut 131 bzw. 132 tragen; sie werden durch die Schraubenfedern
133 gegen die Hohlkegel gedrückt und durch die Gleitfeder 121 von der Welle 15 mitgenommen;
jedoch ist die Nut 134 breiter als die Feder 121. Abb. 9 zeigt die normale Ausführung
der Nut 13q., wie sie z. B. für den 2. Gang in Betracht kommt.
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Die Sperringe wirken in folgender Weise: Angenommen, die Kupplungsmuffe
120 sei mit dem Zahnrad io gekuppelt und soll auf das Zahnrad 12
umgeschaltet
werden. Zunächst wird das federnde Gestänge 114 auf die entgegengesetzte Lage umgelegt.
Die Kupplungsmuffe kann aber noch nicht aus dem Eingriff mit den Klauen 127 heraus,
solange über das Zahnrad Io Drehmoment auf die Welle 15 übertragen wird. Erst in
dem Augenblick, wo das Drehmoment durch die Kupplung I67 übernommen wird, werden
die Klauen I22 und I27 entlastet, die Reibung verschwindet, und die Muffe I2o kann
sich nach links bewegen, bis der Fortsatz 125 an dem Sperring 130 anliegt. Die Drehzahl
des Zahnrades Io und der Welle 15 ist in diesem Augenblick noch gleich, die Drehzahl
des Zahnrades I2 höher. In derselben Weise, wie es für Abb. I beschrieben worden
ist, wird durch die Kupplung 167 die Drehzahl 12 heruntergezogen. Solange 12 schneller
läuft als 15, wird der Sperrring 130 in Richtung des Pfeiles 22 mitgenommen, so
daß er sich mit seiner Fläche 135 an die Feder 121 anlegt. Damit rückt auch die
Nut 132 nach rechts, so daß dem Fortsatz 125 der Durchgang durch die Nut 132 verwehrt
ist; die Muffe kann nicht nach links eingerückt werden. Erst in dem Augenblick,
wo I2 sich langsamer zu drehen beginnt als 15, wo also 12 durch die Drehzahlgleichheit
mit 15 hindurchgeht, wird der Sperring 130
entgegen dem Pfeil 22 mitgenommen;
sobald dann 132 an 125 vorbeigeht, tritt der Zahn I25 durch die Nut 132, und die
Klauen 123 kommen mit den Klauen 128 in Eingriff.
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Die Ausführung nach Abb. 9 wird verwendet, wenn die Drehzahlgleichheit
in beiden Richtungen durchlaufen werden kann, wie es z. B. beim 2. Gang der Fall
ist. Die Abb. Io stellt eine Sonderausführung für solche Fälle dar, wo die Drehzahlgleichheit
nur in der einen Richtung durchlaufen werden kann, wie z. B. beim I. Gang, bei dem
die Drehzahlgleichheit nur beim Abwärtsschalten aus dem 2. Gang durchlaufen wird,
wobei das Zahnrad Io ursprünglich langsamer läuft als 15 und wobei sich dann die
Feder I2I gegen die Fläche 136 legt. Beim Einschalten aus dem Stillstand bleibt
oder wird der Wandler entleert, so daß dann sowohl die Welle 8 als auch die Abtriebswelle
15 und somit auch die beiden zu kuppelnden Teile des z. Ganges stillstehen. Es besteht
dann kein Grund, das Einrücken zu verzögern. Die Nut 138 wird deshalb in einem derartigen
Fall unsymmetrisch angeordnet.
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Eine Lösung für dieselbe Aufgabe, den I. Gang aus dem Stillstand einzuschalten,
ohne daß aber dabei der Wandler entleert ist, bietet die Verwendung einer Rückdrehbremse
in bekannter Ausführung, beispielsweise nach Abb. II und 12, die eine Ergänzung
zu Abb. 7 darstellen. Auf die Welle 8, beispielsweise zwischen den Zahnrädern g
und i i, wird eine Bremsscheibe 14o aufgesetzt; in Verbindung damit ist das Bremsgehäuse
141 drehbar an einer Zwischenwand 142 des Getriebegehäuses gelagert. Das Bremsgehäuse
141 stützt sich in Drehrichtung (Pfeil 21) an einer Gehäuserippe 143 ab; entgegen
der Drehrichtung 21 kann sich das Bremsgehäuse I4I unter Zusammendrückung der Feder
144 um einen kleinen Winkel bis zum Anschlag 145 verdrehen. Das Bremsband 146 ist
mit dem Bolzen 147 an 141 befestigt und wird durch Anheben des Hebels 148 in Pfeilrichtung
I49 angezogen. Solange sich die Bremsscheibe in der Richtung 21 dreht, wird das
Bremsgehäuse 141 gegen den Anschlag 143 gedrückt; hört die Drehung auf, so folgt
das Bremsgehäuse 141 der an dem Hebel 148 wirkenden Kraft bis zum Anschlag 145 und
verdreht damit auch die Welle 8 um den gleichen Winkel, also entgegen der Drehrichtung
2r. Durch die Rückdrehbremse wird demnach bei leer laufendem Wandler die Welle 8
bis zum Stillstand abgebremst und anschließend um einen solchen Winkel nach rückwärts
gedreht, daß die Nut 131 und die Klaue 124 zur Deckung kommen; damit ist dann das
Einrücken der Kupplung für den I. Gang ermöglicht. Bei Verwendung der Rückdrehbremse
können also alle Sperringe (129 und 130) gleich ausgebildet werden, so daß man gegen
Verwechslungen beim Einbau der Sperringe geschützt ist.
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Um den Fahrer zu entlasten, kann die Getriebeschaltung in an sich
bekannter Weise selbsttätig eingeleitet und durchgeführt werden, z. B. in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit, unter Umständen ergänzt durch die Stellung der Brennstoffpumpe
des Motors. Auch das Leitradmoment des vorgeschalteten Wandlers oder ein Verhältnis
zweier Momente an diesem Wandler kann als Meßgröße verwendet werden. Die Anwendung
der Erfindung ist natürlich nicht auf die gezeichneten dreigängigen Getriebe beschränkt;
sie kann auf mechanische Getriebe jeder beliebigen Gangzahl angewendet werden.