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Kupplung vorgeschaltet ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanlage,
insbesondere für Fahrzeuge, bei der einem stufenlos verstellbaren hydrostatischen
Getriebe eine hydrodynamische, beim Anfahren tätige Kupplung vorgeschaltet ist.
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Hydrostatische stufenlose Flüssigkeitsgetriebe haben den Vorteil,
daß sie über einen weiten Untersetzungsbereich, wie er insbesondere für den Fahrbereich
von Kraftfahrzeugen erforderlich ist, das volle Motormoment mit nahezu kongtantem
Wirkungsgrad übertragen.
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Sie haben andererseits den Nachteil, däß sie in Anfahrstellung, d.
h. bei einem Untersetzungsverhältnis von i : oo, mit Rücksicht auf den aus Festigkeitsgründen
begrenzten maximal zulässigen hydrostatischen Arbeitsdruck kein Moment übertragen
können.
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Je nach der konstruktiven Auslegung, d. h. je nach Baugröße, maximal
zulässigem Arbeitsdruck usw., wird das volle Motormoment erst bei einem mehr oder
weniger großen, Untersietzungsv erhältnis aufgenommen, ganz gleich, ob das Getriebe
bis auf i : oo verstellt wird oder ob durch andere Maßnahmen (Schlupf durch abblasende
überströmventile) dieser Zustand erreicht wird.
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Diese Eigenschaften hydrostatischer Flüssigkeitsgetriebe ergibt insbesondere
in Verbindung mit Verbrennungskraftmaschinen bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen
Unzulänglichkeiten insofern, daß ein weiches, stoß- und ruckfreies Anfahren
nicht
ohne besondere Maßnahmen erreicht werden kann.
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Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß das hydrostatische Getriebe nur in einem Untersetzungsbereich, innerhalb dessen
es das volle Motordrehmoment übertragen kann, dann verstellbar ist, wenn die hydrodynamische
Kupplung überbrückt ist.
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Die erfindungsgemäße Kombination hat denVorteil, daß vom Anfahren
ab ohne ein Durchgehen des Motors Vollgas gegeben werden kann und durch die besondere
Charakteristik dieser kombinierten Anordnung hierbei ein weiches, stoß- und ruckfreies
Anfahren gewährleistet ist, im übrigen aber in einem weiten Untersetzungsbereich
bis hinauf zum Schnellgang eine wirkungsvolleLeistungsübertragung erreicht wird.
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Lrm im normalen Unter- oder übersetzungsbereich des hydrostatischen
Getriebes etwaige geringe Schlupfverluste der hydrodynamischen Kupplung auszuschalten,
wird in weiterer Ausgestaltung des bereits beschriebenen Erfindungsgedankens vorgeschlagen,
daß zur-Überbrückung der hydrodynamischen Kupplung eine Lamellenkupplung vorgesehen
ist, die in an sich bekannter Weise automatisch eingerückt wird, z. B. mittels eines
von der Antriebsdrehzahl (Fahrgeschwindigkeit) abhängigen Fliehkraftdruckschalters
bekannter Bauart.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Die Abbildung stellt einen Schnitt durch ein an und für sich bekanntes
für den vorliegenden Zweck besonders geeignetes hydrostatisches Getriebe in Kombination
mit einer hydrodynamischen Kupplung (Föttinger-Kupplung) dar.
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Der motorseitige Antrieb des kombinierten Getriebes erfolgt über die
Welle i, die im Lager 2 des Verschlußdeckels 3 des Getriebegehäuses 4 gelagert und
mit dem Pumpenteil s der hydrodynamischen Kupplung aus einem Stück bestehend gezeichnet
ist. Der Turbinenteil 6 der hydrodynamischen Kupplung ist mit der Primärantriebswelle
7 des eigentlichen hydrostatischen Getriebes aus einem Stück geformt.
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Die Abdeckschale 8 ist mittels der Schrauben 9 an den Pumpenteil 5
angeschraubt und umschließt den Turbinenteil 6 so, daß er öldicht abgeschlossen
ist. Der Pumpenteil s ist mit einem Keilwellenansatz io versehen, in den ein Teil
der Lamellen ii eingreift, während der andere Teil der Lamellen mit einer entsprechenden
Innenkeilwelle 12 des Turbinenteiles 6 in Verbindung steht. Der axial verschiebbare
Ringkolben 13 ist gegen das Turbinenteil 6 außen und gegen die Welle ? innen
abgedichtet. Der Ringkolben 13 wird durch eine Feder in Auskuppelstellung nach rechts
gedrückt.
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Die Welle 7 ist in. den Lagern 14, 15 und 16 drehbar in der Welle
i, der Gehäusewand 17 sowie in der Sekundärantriebswelle 18 gelagert und
ist an ihrem rechten Ende mit der Kolbentrommel i9 drehfest gekuppelt. Das Rad 24
der Sekundärantriebswelle 18 wird über das auf ihr drehfest aufgekeilte Rad 2o und
die auf einer Vorgelegewelle 21 aufgekeilten Räder 22 und 23 angetrieben.
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Die Vor gelegewelle 21 ist in ,den Lagern 25 und 26 in der Gehäusewand
17 und 27 gelagert. Die Sekundärwelle i8 ist im Lager 28 gelagert und ist an ihrem
rechten Ende mit der Kolbentrommel 29 drehfest gekuppelt.
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Diie Kolbentrommeln i9 und 29 sind drehbar auf den Lagern 3o bzw.
31 gelagert, die sich auf den Armen 32 bzw. 33 der Steuerscheibe 34 befinden.
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Die Steuerscheibe 34 ist in bekannter Weise mit nierenförmig ausgebildeten
Sbeuens,chlstzen 35 versehen, die über die Durchbrüche 36 miteinander in Verbindung
stehen.
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Die "Steuerscheibe 34 ist in den Hohlwellen 5i und 52 zentriert und
mit ihnen mittels der Schratuben 37 fest zusammengeschraubt.
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Die zusammengeschraubten Hohlwellen sind mittels der Lager 38 und
39 im Gehäuse 4 drehbar gelagert. und enden an der rechten Seite in der Getriebeabtriebswelle
40.
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In den Hohlwellen 5 i und 52 sind um eine Achse, -senkrecht zur Getriebeachse
schwenkbar, in den Lagern 41 die Taumelscheibenlagerungen gehalten, die aus einem
Tragring 42 und dem Kugellager 43 bestehen.
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Auf die gegen dieLager 43 abgestützten Taumel-_scheiben44 arbeiten
die in den Kolbentrommeln i9 und 29 längs verschiebbar gelagerten Kolben .45 und
45'.
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Die Kolbentrommeln i9 und 29 werden mittels der Feder46 über die Primär-
und Sekundärwelle? bzw. i8 auf die Steuerflächen zu beiden Seiten der Steuerscheibe
gedrückt. Ihre Durchbrüche 47 und Dichtflächen 48 sind so dimensioniert, daß sie
auch bei Drehung gegenüber der Steuerscheibe 34 einen dichten Übergang der Getriebeflüssigkeit
von einer zur anderen Trommel gewährleisten.
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Die Wirkungsweise dieses hydrostatischen Getriebes ist bekanntlich
so, daß bei maximalem Hub der Kolben 45 und bei Hub Null der Kolben 45' die Antriebswelle
7 im Direktgang mit der Abtriebswelle 40 gekuppelt ist und umgekehrt bei maximalem
Hub der Kolben 45' und Hub Null der Kolben 45 die Welle 18 direkt mit der Abtriebswelle
40 in Verbindung steht.
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Im letzteren Fall läuft dann die Abtriebswelle 40 mit der durch die
Räder 20, 22, 23 und 24 gegebenen Untersetzung zur Welle 7. Bei Kolbenhüben zwischen
diesen Extremwerten läuft die Abtriebswelle 40 mit Untersetzungen, die zwischen
dem Direktgang der Antriebswelle 7 und der durch die Räder 2o, 22, 23 und 24 gegebenen
Untersetzung liegen.
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Die Wirkungsweise der hydrodynamischen Flüssigkeitskupplung ist demgegenüber
bekanntlich so, daß bei laufendem Pumpenteil s die zwischen diesem. und dem Turbinenteil
befindliche Flüssigkeit von den Schaufeln 5' radial nach außen geschleudert wird,
so daß sie je nach der Drehzahl des Turbinenteiles 6 die Schaufeln 6' mehr oder
weniger stark beaufschlagt und außerdem infolge
des dabei erlittenen
Energieverlustes wieder radial nach innen fließt, um so von neuem wieder durch die
Schaufeln 5' nach außen geschleudert zu werden.
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Das hierbei vom Pumpenteil 5 auf das Turbinenteil 6 übertragene Drehmoment
wächst dabei mit der Drehzahldifferenz (Schlupf) zwischen dem Pumpenteil 5 und dem
Turbinenteil 6. Bei gleichem Schlupf (wenn zzi die Drehzahl des ( 192 Pumpenteiles
5 und n2 die Drehzahl des. Turbinenteil-es 6 bedeutet) wächst das Übertragungsmoment
mit der Drehzahl n1 im Quadrat.
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Ist die hydrodynamische Kupplung so dimensioniert, daß sie bei voller
Motordrehzahl und einem möglichst kleinen Schlupf das volle Drehmoment des Motors
aufnimmt, so ist bei stillstehendem Turbinenteil, d. h. looo/oigem Schlupf, einem
Zustand, wie er bei noch stiillstehe dem Fahrzeug, aber laufendem Motor auftritt,
die Momentenaufnahme bei voller Motordrehzahl wesentlich höher. Der Motor erreicht
also in diesem Zustand selbst bei Vollgas nicht seine volle Drehzahl.
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Ist in diesem Zustand außerdem das hydrostatische Getriebe beispielsweise
auf die durch die Räder 2o, 22, 23 und 24 gegebene Untersetzung eingestellt und
so dimensioniert, daß es bei dieser Untersetzung das volle Motormoment von der Primärwelle
7 her aufnimmt, ohne über eventuelle Überströmventile abzublasen, so wird sich das
Fahrzeug unter der Einwirkung des vom Motor über die hydrodynamischeKupplung auf
die Welle 7 ausgeübten Moments und von da ab durch das über die Räder 2o, 22, 23
und 24, das hydrostatische Getriebe entsprechend der dadurch gegebenen Untersetzung
weiterhin vergrößerte Moment in Bewegung setzen.
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Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird bei gleicherUntersetzung
des hydrostatischenGetriebes und immer noch gleicher Momentenwirkung auf das Fahrzeug
der Schlupf zwischen Pumpen- und Turbinenteil der hydrodynamischen Kupplung kleiner,
wodurch bei gleicher Motordrehzahl das übertragene Moment kleiner würde. Der Motor
holt deshalb mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit in seiner Drehzahl so lange auf,
bis er seine volle Drehzahl und damit auch Leistung bei dem durch die Dimensionierung
der Kupplung festgelegten kleinen Schlupf erreicht hat. Von da ab verhindert mit
zunehmender Fahrgeschwindigkeit ein stufenloses Verstellen der Untersetzung des
hydrostatischen Getriebes in Richtung 1:1-Gang ein weiteres Zunehmen der Motordrehzahl.
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Um, wie oben bereits erwähnt, den durch den hierbei noch vorhandenen
kleinen Schlupf der hydrodynamischen Kupplung verursachten Verlust auszuschalten,
wird vorgeschlagen, nach Erreichung der Fahrgeschwindigkeit, bei der im soeben geschilderten
Fall die Verstellung der Untersetzeng des hydrositatischen Getriebes zur Verhinderung
einer weiteren Motordrehzahlzunahme einsetzen muß, die Lamellenkupplung (1o, 11,
12) vermittels des hydraulischen Kolbens 13 zur Wirkung zu bringen, und zwar dadurch,
daß durch einen bei dieser Fahrgeschwindigkeit schaltenden Fliehkraftdruckschalter
bekannter Ausführung das zur Betätigung der Lamellenkupplung erforderliche Öl über
die Ölleitungen 49 in den Öldruckraum 5o gesteuert wird.
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In ähnlicher Weise wie mit Vollgas wird aber auch mit Zwischengasstellungen
mit Hilfe dieser Anordnung, d. h. mit der beschriebenen Kombination einer hydrodynamischen
Kupplung und eines hydrostatischen Getriebes, das nicht bis auf 1:e#) verstellt
wird, ein einwandfreies, stoß- und reckfreies Anfahren bei sonst über den weiteren
Untersetzungsbereich nahezu konstanten Wirkungsgraden erreicht.
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Dabei ist es gleichgültig, ob das hydrostatische Getriebe die eben
beschriebene Bauart hat oder nicht. Ebenso wie das beschriebene hydrostatische Getriebe
kann selbstverständlich jedes andere hydrostatische Flüssigkeitsgetriebe verwendet
werden, sei es von axialer oder radialer Bauart, sei es von der Art reiner hydraulischer
oder nur teilweiser hydraulischer Energieübertragung. Ebenso ist es gleichgültig,
ob das hydrostatische Flüssigkeitsgetriebe automatisch oder von Hand auf die verschiedenen
Untersetzungen verstellt wird.