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Selbsttätige Wechselschalteinrichtung für Antriebsübertragungen mit
Föttingerwandler- und Kupplungsgang, insbesondere in Fahrzeugantrieben mit Verbrennungsmotor
Fahrzeugantriebe mit Verbrennungsmotor benötigen zwischen Motor und Fahrzeugachse
ein Getriebe von veränderlicher Übersetzung. Bei schweren Fahrzeugen und größeren
Maschinenleistungen sind Getriebe vorteilhaft, die zur wahlweisen Einschaltung an
der gleichen Stelle der Kraftübertragung sowohl einen hydrodynamischen Föttingerdrehmomentwandler
als auch eine Kupplung mechanischer oder hydraulischer Bauart enthalten. Die Einschaltung
des Wandlers bietet dabei den Vorzug selbsttätiger Zugkraftanpassung über einen
großen Geschwindigkeitsbereich ohne Drückung der Motordrehzahl und -leistung, allerdings
mit merklichen Getriebeverlusten, die Ein-Schaltung der Kupplung den Vorzug unmerklicher
Verluste, allerdings unter Veränderung der Motordrehzahl und -leistung nach der
Fahrgeschwindigkeit. Zur Brennstoffersparnis wird man den Kupplungsgang wählen,
sobald die Fahrgeschwindigkeit dies ohne unzulässige Drückung der Motordrehzahl
erlaubt. Sinkt diese bei eingeschalteter Kupplung zu tief, so hat man von Kupplungs-
auf Wandlergang zurückzuschalten. Die Schaltvorgänge bei steigender und fallender
Fahrgeschwindigkeit können vorteilhaft selbsttätig durch einen Fliehkraftregler
gesteuert werden, der von der gemeinsamen Antriebswelle des Wandlers und der Kupplung
angetrieben wird.
Bei geländegängigen Fahrzeugen kann eine solche
Einrichtung zu Unzuträglichkeiten führen, falls man etwa einen Hang hinaufgefahren
ist und wieder so schnell zurückrollt, daß der rückwärts laufende Fliehkraftregler
von Wandler- auf Kupplungsgang umschaltet. Die An- und Abtriebswellen des Getriebes
werden dabei unter entgegengesetzter Umlaufrichtung gekuppelt, der Drehdruck kann
infolgedessen beträchtlich sein und sogar Schaden an Kupplungs- oder Wellenteilen
machen. Diese Gefahr beseitigt die erfindungsgemäße Schalteinrichtung für wahlweisen
Föttingerwandler- und Kupplungsgang dadurch, daß der Fliehkraftregler über einen
Freilauf angetrieben wird, der den Fliehkraftregler selbsttätig von seiner Antriebswelle
abschaltet, sofern das Fahrzeug mit eingerücktem Vorwärtsgang rückwärts oder mit
eingerücktem Rückwärtsgang vorwärts rollt.
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Es sind Wechselschalteinrichtungen für Antriebsübertragungen mit Föttingerwandler-
und Kupplungsgang bekannt, bei denen die Umschaltung vom Föttingerwandlergang auf
den Kupplungsgang mittels eines Fliehkraftreglers erfolgt. Die selbsttätige Umschaltung
ist hierbei aber nur bedingt gegeben, weil sie einen Eingriff des Fahrers durch
Zurücknahme des Gaspedals erfordert. Demgegenüber besteht bei der- Einrichtung nach
der Erfindung keine Eingriffsnotwendigkeit des Fahrers, da bei dieser automatisch
die Herstellung des Kupplungsganges eintritt, diese aber trotzdem automatisch bei
Fahrtrichtung entgegen dem eingeschalteten Gang unterbleibt.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. I den senkrechten Längsschnitt durch ein
Fahrzeuggetriebe mit Föttingerwandler- und Kupplungsgang. Auf der Motoranschlußwelle
i i sitzen das Wandlerpumpenrad 12 und der innere Kupplungslamellenträger 13, an
der Abtriebswelle 14 das Wandlerturbinenrad 15 und der äußere Kupplungslamellenträger
16. Der Leitradkörper 17 des Wandlers ist in den Lagern 18 drehbar im Getriebegehäuse
19 gelagert und darin durch die druckölbeschickten, von Federn 2o gelüfteten Bremskolben
21 feststellbar, wenn man den Antrieb auf Wandlergang schaltet. Ebenfalls mittels
Drucköls durch den von Feder 22 gelüfteten Druckkolben 23 ist die Lamellenkupplung
zu schließen, wenn man den Antrieb auf Kupplungsgang schalten will und die Wandlerpumpe
12 wie -turbine 15 gleich schnell laufend den frei gehenden Laufradkörper 17 mitnehmen.
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In diesem dem Stand der Technik entsprechenden Beispiel wird das Drucköl
durch die Leitung 24 von der motorseitig (stets drehrichtungsgleich) angetriebenen
Pumpe 25, die über die Leitung 26 auch den Wandlerkreislauf ständig ölgefüllt hält,
zu dem Steuerkolbenschieber 27 geleitet, der es wahlweise entweder den Bremskolben
2I (Wandlergang) durch die Leitung 28 oder dem Druckkolben 23 (Kupplungsgang) durch
die Leitung 29 zuführt. Zur Steuerung des Kolbenschiebers 27 dient im Beispiel ein
Fliehkraftregler 3o, der durch einen Zahntrieb 31 ständig von der Getriebeantriebswelle
14 angetrieben wird und beim Erreichen der zum Direktkuppeln ausreichenden Fahrgeschwindigkeit
den Steuerschieber 27 aus der gezeichneten linken in die rechte Endstellung verschiebt.
Wie ersichtlich; wird dabei einerseits die Druckleitung 28 entleert und die Wandlerleitradbremsung
2o gelöst, andererseits die Entleerung 32 von der Leitung 29 abgesperrt, letztere
druckölbeschickt und damit durch den Kolben 23 die Lamellenkupplung zwischen der
Antriebs- und der Abtriebswelle II bzw. 14 geschlossen, d. h. die Wechselschaltung
vom Wandler- auf den Kupplungsgang vollzogen.
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Das Zahnradgetriebe 33 bis 38 ermöglicht den Fahrtrichtungswechsel
in üblicher Art. Für den dargestellten Vorwärtsgang ist das an der Getriebeabtriebswelle
14 befestigte Zahnrad 33 mittels der Klauen 35 an das Zahnrad 34 auf der Triebwelle
36 gekuppelt; für den Rückwärtsgang wird das Zahnrad 34 nach rechts verschoben,
also außer Eingriff mit den Klauen 35 und in Eingriff mit dem dahinterliegenden
Umkehrrad 40 gebracht, das seinen ständigen Antrieb von Rad 35 über die auf der
Zwischenwelle 39 sitzenden Räder 37 und 38 erhält.
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Diese Getriebebauart ermöglicht einem damit ausgerüsteten geländegängigen
Fahrzeug ein bequemes Manövrieren am Abhang, indem es zum Beispiel im Wandlergang
vorwärts den Hang hinauffährt, um nach kurzer Sicht über die Kuppe durch Gaswegnahme
schnell zurückzurollen (was man, wo nötig, auch nach Aufwärtsfahrt im Wandlergang
rückwärts so machen könnte). Beim raschen Zurückrollen abwärts würde dabei die Triebwelle
36 der Abtriebswelle 14 mit dem Zahntrieb 33-3I und dem Fliehkraftregler 30 in umgekehrter
Drehrichtung bald so schnell antreiben, daß der Fliehkraftregler 30 selbsttätig,
aber sehr unerwünscht, den Wandler aus- und die einander gegenläufigen Kupplungshälften
13 und 16 zusammenschaltet.
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Die erwähnte Fehlschaltung wird gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung
vermieden, für die in Fig. 2 im vergrößerten Maßstab ein Beispiel gezeigt ist. Der
Fliehkraftregler 30 wird über einen Freilauf 41 angetrieben, der z. B. nach Fig.
3, die einen Querschnitt III-III der Fig. 2 widergibt, als Rollenklemmsperre ausgebildet
und zwischen das Zahnrad 42 sowie die Welle 43 des Fliehkraftreglers eingeschaltet
ist.
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Der Freilauf wäre auch in anderer Bauart verwendbar, z. B. als einseitig
gegen eine Reib- oder Zahnkupplung verschiebbares Schrägzahnrad oder als vom Antriebsrad
gefaßte Schlingschraubenfeder um die Schaltregelwelle.
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Der Öldrucksteuerschieber 27 ist in der Stellung auf Kupplungsgang
wiedergegeben, wobei ersichtlich die Leitung 28 zur Wandlerleitradbremse 21 auf
Entleerung steht, die Leitung 29 zum Druckkolben 23 der Lamellenkupplung aber Drucköl
aus der Leitung 24 von der Ölpumpe 25 erhält. Der Steuerschieber 27 arbeitet unbeschränkt
frei, dagegen hört der Antrieb des Fliehkraftreglers 30 von der Antriebswelle 14
her und damit sein Arbeiten selbsttätig auf, sobald beim Abwärtsrollen
des
Fahrzeuges die Abtriebswelle 14 und mit ihr die Zahnräder 33 und 4.2 den Drehsinn
ändern. Die Schaltung bleibt auf Wandlergang stehen und kann auch bei gesteigerter
Abwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht auf Kupplungsgang fehlschalten. Um die
Lösung des Freilaufes, z. B. bei seiner Ausführung als Schrägzahnrad, das durch
den Zahndruck selbst axial verschoben wird, auch bei sehr leichtgängigem Fliehkraftregler
sicherzustellen, kann eine einfache Bremse, z. B. in Gestalt von Windflügeln, hinzugefügt
werden, die auch eine drehrichtungsunterscheidende Bogenform haben können.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Getriebe der hier dargestellten
Art beschränkt. Der Wandler kann anders aufgebaut und anders, z. B. mit mechanischer
Kupplung, ein- und ausschaltbar sein, ebenso kann an Stelle der Lamellenkupplung
irgendeine mechanische oder hydraulische Kupplung verwendet werden, schließlich
kann mit dem Wechselgetriebe »Wandler/Kupplung« noch ein weiteres Stufengetriebe,
z. B. ein Zahnradstufengetriebe, für den Fahrzeugantrieb zusammenarbeiten. Auch
kann in Wandler/Kupplungs-Wechselgetrieben für andere als Fahrzeugzwecke, z. B.
für Förderzwecke und Hebezeuge, die erfindungsgemäße Einrichtung von Nutzen sein.