DE956585C

DE956585C - Two-group change gear for motor vehicles, especially rail cars

Info

Publication number: DE956585C
Application number: DED7478D
Authority: DE
Original assignee: Getriebe Deutsche GmbH
Current assignee: Getriebe Deutsche GmbH
Priority date: 1940-12-08
Filing date: 1940-12-08
Publication date: 1957-01-24

Description

Zweigruppen-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, besonders Schienentriebwagen Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweigruppen-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere Schienentriebwagen mit zwei oder mehr Gangstufen in jeder Gruppe. Bei solchen Getrieben für vier oder mehr Gangstufen werden in der Regel Klauenkupplungen in jeder Gangstufe angeordnet. Für das Ein- und Ausrücken dieser Kupplungen ist es vorteilhaft, den auf die ein- bzw. auszurückende Gangstufe wirksamen Antrieb auszuschalten. Dies geschieht durch im Betrieb abschaltbare Kupplungen, die zwischen der gemeinsamen Antriebs- und den zunächst angeschlossenen beiden Abtriebswellen sitzen. Um beim Aufwärtsschalten von einem langsameren auf einen schnelleren Gang die Zugkraft ohne oder mit nur geringer Minderung zu erhalten, wird jeder der beiden Reibungskupplungen ein Freilauf zugeordnet. Die beim Gangwechsel neu einzuschaltende Reibungskupplung übernimmt die Zugkraft selbsttätig, und die neue Gangstufe läßt über den noch eingeschalteten alten Gang dessen Kupplungsfreilauf voreilen. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn an Stelle von Reibungskupplungen mit Freiläufen sogenannte Überholungskupplungen angeordnet werden. Diese selbsttätigen Vorrichtungen zur Vermeidung einer Zugkraftminderung beim Umschalten der Gangstufen wirken jedoch nur beim Aufwärtsschalten vom langsameren auf einen schnelleren Gang, während beim Abwärtsschalten von einem schnelleren auf einen langsameren Gang die Zugkraft unterbrochen wird, weil der Motor im alten (schnelleren) Gang infolge der zwangläufigen Übersetzung vom Antrieb zur Gangstufe in der Drehzahl gedrückt ist und im neuen Gang mit einer entsprechend dem Übersetzungssprung höheren Drehzahl einsetzen muß, ehe der Freilauf oder die Überholungskupplung den Motorantrieb wirksam werden läßt. Während der Zeit, die der Motor zur Beschleunigung von der niedrigeren auf die höhere Drehzahl braucht, ist also keine Zugkraft vorhanden.Two-group change gear for motor vehicles, especially rail cars The invention relates to a two-group gearbox for motor vehicles, especially rail cars with two or more gear steps in each group. at Such transmissions for four or more gears are usually dog clutches arranged in each gear step. For engaging and disengaging these clutches is it is advantageous to use the drive that is effective for the gear to be engaged or disengaged turn off. This is done by clutches that can be disengaged during operation, which between the common drive shaft and the two output shafts that are initially connected sit. To when shifting up from a slower to a faster gear Either of the two will maintain traction with little or no reduction Friction clutches assigned a freewheel. The one to be switched on again when changing gears The friction clutch takes over the pulling force automatically, and the new gear step leaves advance the clutch freewheel via the old gear that is still engaged. the The same effect is achieved if instead of friction clutches with freewheels so-called overrunning clutches are arranged. This automatic Devices to avoid a reduction in tractive force when changing gears but only work when shifting up from slower to faster gear, while when shifting down from a faster to a slower gear the Tractive effort is interrupted because the engine is in the old (faster) gear as a result of the Inevitable translation from the drive to the gear step is pressed in the speed and in the new gear with a higher speed corresponding to the ratio jump must start before the freewheel or the overrunning clutch the motor drive effective can be. During the time it takes the engine to accelerate from the lower needs to the higher speed, so there is no pulling force.

Ferner sind auch Zweigruppen-Getriebe mit mehr als zwei Gangstufen bekannt, bei denen zwei Reibungskupplungen so angeordnet sind, daß durch das allmähliche Ausrücken der Kupplung auf der einen und das allmähliche und gleichzeitige Einrücken der Kupplung auf der anderen Seite eine Unterbrechung der Zugkraft beim Schalten der Gänge theoretisch vermieden wird. Dabei tritt jedoch eine Zugkraftminderung ein, die praktisch einer Zugkraftunterbrechung gleichkommt. Das Ausmaß der Zugkraftminderung wird dabei von dem Grad der erzielten Übereinstimmung zwischen der Aus- und Einrückbewegung abhängen, die wiederum vom genauen Arbeiten der Schaltvorrichtung und dem Gefühl des Bedienenden bestimmt wird.There are also two-group transmissions with more than two gear steps known in which two friction clutches are arranged so that by the gradual Disengaging the clutch on the one hand and engaging it gradually and simultaneously the clutch on the other hand, there is an interruption in the pulling force when shifting the course is theoretically avoided. However, there is a reduction in the tensile force a, which is practically equivalent to an interruption in traction. The extent of the reduction in traction depends on the degree of correspondence achieved between the disengagement and engagement movement depend, in turn, on the exact work of the switching device and the feeling of the operator is determined.

Die Erfindung bezweckt eine Aufwärts- und Abwärtsschaltung in allen Gangstufen ohne Unterbrechung oder mit nur geringer Minderung der Zugkraft für Zweigruppen-Wechselgetriebe mit vier oder mehr Gangstufen. Die angestrebte Wirkung ist dabei nicht vom richtigen Arbeiten einer mechanischen Schaltvorrichtung oder von der Geschicklichkeit des Bedienenden abhängig. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der treibenden Welle und den anschließenden beiden Gruppen-Abtriebswellen je ein stufenloser, im Kraftfluß nicht formschlüssig gekuppelter Drehmomentwandler angeordnet ist, von denen mindestens einer ständig eingeschaltet bleibt. Hierbei werden die Antriebsteile der Wandler mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben, während sich die Drehzahlen der Abtriebsteile je nach den abgenommenen Drehmomenten ändern. Die Übersetzungsstufen des Getriebes werden nun so gewählt, daß in jedem Gang die Drehmomentwandler nur in ihrem günstigen Wirkungsbereich arbeiten.The invention aims to upshift and downshift in all of them Gear steps without interruption or with only a slight reduction in tractive effort for two-group gearboxes with four or more gears. The desired effect is not the right one Working of a mechanical switching device or of the skill of the Dependent on operator. This object is achieved in that between the driving Shaft and the two subsequent group output shafts each with a stepless, im Power flow not positively coupled torque converter is arranged by at least one of which remains switched on at all times. Here are the drive parts the converter is driven at a constant speed while the speeds are up change the output parts depending on the torques taken. The translation levels of the transmission are now selected so that the torque converter only in each gear work in their favorable area of activity.

An sich ist diese Wirkung des Drehmomentwandlers bekannt und auch bereits bei Getrieben mit Zahnräderübersetzungen in der Weise angewendet worden, daß die einzelnen Übersetzungsstufen von je einem dieser Stufe zugeordneten Drehmomentwandler geschaltet werden. Es ist also für jede Stufe ein besonderer Drehmomentwandler erforderlich. Dieser Nachteil wird bei der Erfindung vermieden, da hierbei für beliebig viele Stufen nur zwei Drehmomentwandler erforderlich sind. Es ist ferner bekannt, mit einem Drehmomentwandler ein zweistufiges Getriebe in Reihe zu schalten, jedoch wird hierbei während des Gangwechsels die Zugkraft unterbrochen.This effect of the torque converter is known per se and also has already been used in gearboxes with gear ratios in such a way that that the individual gear ratios are each assigned to a torque converter of this stage be switched. A special torque converter is therefore required for each stage. This disadvantage is avoided in the invention, since it can be used for any number Stages only two torque converters are required. It is also known to use a torque converter to connect a two-speed transmission in series, however the traction is interrupted during the gear change.

Die besondere Wirkungsweise der neuen Anordnung ergibt sich aus der Wechselwirkung des Zweigruppen-Getriebes, in dem gemäß dem Schema auf der gemeinsamen treibenden Welle a an deren beiden Enden je ein Pumpenrad b bzw. c der hier beispielsweise hydraulischen (Föttinger) Drehmomentwandler sitzt. Auf der treibenden Welle a. laufen die beiden Gruppen-Abtriebswellen d und e, von denen jede mit einem Turbinenrad f bzw. g der beiden Wandler verbunden ist. Die ortsfesten Leitwerke der beiden Drehmomentwandler sind mit lt bzw. i bezeichnet. Auf der Gruppen-Abtriebswelle d sitzt fest das Stirnrad h, das mit dem lose auf der Zwischenwelle L laufenden Stirnrad m die erste Gangstufe bildet. Entsprechend sitzt auf der Gruppen-Abtriebswelle e das Stirnrad n, das mit dem lose auf der Zwischenwelle L laufenden Stirnrad o die zweite Gangstufe bildet. Die dritte Gangstufe wird durch das fest auf der Zwischenwelle Z sitzende Stirnrad p und das lose auf der Gruppen-Abtriebswelle d laufende Stirnrad q gebildet; desgleichen die vierte Gangstufe durch die Stirnräder r und s. Die lose umlaufenden Stirnräder können durch Gangkupplungen beliebiger Bauart mit ihren zugehörigen Wellen wahlweise verbunden werden; ebenso können hierbei Gleichlaufvorrichtungen in an sich bekannter Weise angeordnet sein. Die getriebene Welle t steht über das Stirnrad u für den Vorwärtsgang bzw. v für den Rückwärtsgang mit der Zwischenwelle L im Eingriff.The special mode of operation of the new arrangement results from the Interaction of the two-group transmission, in which according to the scheme on the common driving shaft a at its two ends each have a pump wheel b or c here for example hydraulic (Föttinger) torque converter sits. On the driving wave a. to run the two group output shafts d and e, each of which has a turbine wheel f or g of the two transducers is connected. The stationary tail units of the two torque converters are denoted by lt and i. The spur gear is firmly seated on the group output shaft d h, the first gear stage with the spur gear m running loosely on the intermediate shaft L. forms. Correspondingly, the spur gear n sits on the group output shaft e, which is with the spur gear o running loosely on the intermediate shaft L forms the second gear stage. The third gear stage is achieved by the spur gear that is firmly seated on the intermediate shaft Z. p and the spur gear q running loosely on the group output shaft d; likewise the fourth gear stage through the spur gears r and s. The loosely rotating spur gears can be selected using gear clutches of any type with their associated shafts get connected; synchronizing devices can also be known per se Be arranged in a manner. The driven shaft t is via the spur gear u for the Forward gear or v for reverse gear with the intermediate shaft L in engagement.

Bei der Aufwärtsschaltung ergibt sich jeweils folgender, beispielsweise für de Schaltung von der ersten in die zweite Gangstufe beschriebener Drehmomentübergang. Der Wandler b, f, 1z ist eingeschaltet, desgleichen die Gangkupplung des Stirnrades m auf der Zwischenwelle L; der Wandler c, g, i und die übrigen Gangkupplungen der Stirnräder q, o, s sind ausgeschaltet. Angenommen, die treibende Welle a läuft stetig mit etwa 4000 U/min; die Turbinenräder der Wandler würden bei dieser Motorleistung ihren günstigsten Wirkungsgrad mit etwa 2ooo U/min haben, und sie würden erfahrungsgemäß in einem noch günstigen Wirkungsbereich verbleiben, wenn sich diese mittlere Drehzahl unter der wechselnden Belastung nach oben bis auf 2500 oder nach unten bis auf i5oo ändert. Um diesen Bereich auszunutzen, wird das Übersetzungsverhältnis zwischen zwei benachbarten Gangstufen zweckmäßig entsprechend angepaßt, also etwa 1,5 ::2,5.In the upshift, the following torque transition results, for example, for the shift from the first to the second gear stage. The converter b, f, 1z is switched on, as is the gear clutch of the spur gear m on the intermediate shaft L; the converter c, g, i and the other gear clutches of the spur gears q, o, s are switched off. Assume that the driving shaft a runs steadily at about 4000 rpm; The turbine wheels of the converter would have their best efficiency with this engine power of about 2ooo rpm, and experience shows that they would remain in a still favorable range of action if this average speed increases up to 2500 or down to 1500 under the changing load changes. In order to utilize this range, the gear ratio between two adjacent gear steps is appropriately adapted, i.e. about 1.5 :: 2.5.

Nähert sich die Drehzahl des Turbinenrades f des Wandlers b, f, h bei der eingeschalteten ersten Gangstufe der oberen Grenze des noch günstigen Wi!rkungsberei!ches mit etwa 25oo U/min, dann wird die Gangkupplung des Stirnrades o eingeschaltet; dies kann in Erwartung der regelmäßig auf den i. Gang folgenden Aufwärtsschaltung auch bereits früher geschehen. Bei dem angenommenem Übersetzungsunterschied zwischen dem i. und dem 2. Gang läuft alsdann das Stirnrad n mit seiner Vorlegewelle e und dem Turbinenrad g des Wandlers c, g, i mit etwa I5oo U/min mit. Nunmehr wird der Wandler c, g, i eingeschaltet, dessen Pumpenrad c mit einer Umdrehungszahl von etwa 400o das zugehörige Turbinenrad g an der unteren Grenze des noch günstigen Wirkungsbereiches kraftschlüssig erfaßt und nunmehr unter der Wirkung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Gangstufe bald auf die Schaltdrehzahl von 2500 für die Weiterschaltung auf den 3. Gang bringt. Während dieser Zeit wird der Wandler b, f, k und anschließend die Gangstufenkupplung des Stirnrades in ausgeschaltet. Die Aufwärtsschaltung von der ersten in die zweite Gangstufe ist damit ohne oder mit sehr geringer Minderung der Zugkraft durchgeführt. Die gleichen Vorgänge wiederholen sich entsprechend bei den weiteren Aufwärtsschaltungen. Die einzelnen Schaltmaßnahmen können gegebenenfalls in Abhängigkeit von den Drehzahlen selbsttätig durchgeführt bzw. im Rahmen der vorhandenen Zeit auseinandergerückt werden.If the speed of the turbine wheel f of the converter b, f, h approaches the upper limit of the still favorable efficiency range with about 2500 rpm when the first gear is engaged, then the gear clutch of the spur gear o is switched on; this can be done in anticipation of the regular i. Gear following upshift also happened earlier. With the assumed translation difference between the i. and the 2nd gear then the spur gear n with its countershaft e and the turbine wheel g of the converter c, g, i run with about 150 rpm. The converter c, g, i is now switched on, the pump wheel c of which, with a speed of rotation of about 400o, detects the associated turbine wheel g at the lower limit of the still favorable range of action and now, under the effect of the gear ratio of the second gear, soon changes to the switching speed of 2500 for shifting to 3rd gear. During this time, the converter b, f, k and then the gear step clutch of the spur gear in is switched off. The upshift from the first to the second gear is thus carried out with little or no reduction in tractive force. The same processes are repeated accordingly with the further upshifts. The individual switching measures can, if necessary, be carried out automatically depending on the speeds or they can be separated within the scope of the available time.

Die Abwärtsschaltung beispielsweise von der eingeschalteten zweiten Gangstufe in den I. Gang erfolgt unter der Voraussetzung, daß die Drehzahl des Turbinenrades g des eingeschalteten zweiten Wandlers c, g, i, z. B. infolge Steigung der Fahrstrecke od. dgl., auf etwa 1500 gesunken ist. Nach Einschalten der Gangkupplung des Stirnrades m wird alsdann das Turbinenrad f des Wandlers b, f, h infolge des Übersetzungsunterschiedes mit etwa 250o U/min mitgenommen. Wird nun der Wandler b, f, h eingeschaltet, so übernimmt er die Zugkraft zunächst im oberen Bereich seines noch günstigen Wirkungsgrades, um alsdann unter der Wirkung des -für die Steigungsüberwindung besseren übersetzungsverhältnisses der ersten Gangstufe die günstigste Drehzahl am Turbinenrad f einzustellen. Der Wandler c, g, i und gegebenenfalls anschließend die Gangkupplung des Stirnrades o kann nun ausgeschaltet werden. Auch bei dieser Abwärtsschaltung ist also der Übergang von der schnelleren in die langsamere Gangstufe ohne oder mit sehr geringer Minderung der Zugkraft erfolgt, und dieser Vorgang wiederholt sich auch entsprechend in. den übrigen Gangstufen. Wenn zu erwarten ist, daß alsbald wieder eine Aufwärtsschaltung in die zweite Gangstufe erfolgen wird, dann können die Gangkupplung und der Wandler eingeschaltet bleiben.The downshift, for example, from the second switched on Gear step into 1st gear is provided that the speed of the turbine wheel g of the switched on second converter c, g, i, z. B. due to the slope of the route or the like, has dropped to around 1500. After switching on the gear clutch of the spur gear m then becomes the turbine wheel f of the converter b, f, h as a result of the translation difference taken along at about 250o rpm. If the converter b, f, h is now switched on, so it initially takes over the tractive force in the upper range of its still favorable efficiency, to then under the effect of the better transmission ratio for overcoming the incline set the most favorable speed on the turbine wheel f in the first gear stage. Of the Converter c, g, i and, if necessary, then the gear clutch of the spur gear o can now be switched off. This downshift is also the transition from faster to slower gear with no or very little reduction the tensile force takes place, and this process is also repeated accordingly in the other gear steps. If it is to be expected that an upshift will be made again soon in the second gear, then the clutch and the converter stay switched on.

Als Drehmomentwandler können außer hydraulischen Strömungsgetrieben auch elektromagnetische Getriebe, wie überhaupt alle solche Getriebe angewendet werden, die einen im Kraftfluß nicht formschlüssig gekuppelten Abtriebsteil haben.Hydraulic fluid transmissions can be used as torque converters also electromagnetic gears, like all such gears in general that have a power take-off part that is not positively coupled in the power flow.

Die Ein- und Ausschaltung der Wandler kann bei hydraulischen Getrieben in an und für sich bekannter Weise durch Füllen und Entleeren oder durch Ein- und Ausrücken des Turbinenrades oder andere bekannte Mittel erfolgen. Werden besondere Vorrichtungen zur mechanischen Abschaltung der Turbinenräder von den Gruppen-Abtriebswellen und desgleichen der Pumpenräder von der treibenden Welle vorgesehen, so wird ein. Mitlaufen dieser Teile des nicht treibenden Wandlers vermieden, was aus verschiedenen Gründen besonders dann vorteilhaft ist, wenn das Fahrzeug erfahrungsgemäß große Strecken in der gleichen Gangstufe zurückzulegen hat.Switching the converter on and off can be done with hydraulic transmissions in a manner known per se by filling and emptying or by filling and Disengagement of the turbine wheel or other known means take place. Be special Devices for the mechanical disconnection of the turbine wheels from the group output shafts and likewise the impellers provided by the drive shaft, so a. Avoid running along these parts of the non-driving transducer, resulting in different Reasons is particularly advantageous when experience shows that the vehicle is large Has to cover distances in the same gear.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Two-group gearbox for motor vehicles, especially rail car, in which when shifting up or down from a gear the one group is switched to a gear of the other group, thereby characterized in that between the driving shaft (a) and the subsequent two Group output shafts (d, e) each one. stepless, not form-fitting in the power flow coupled torque converter is arranged, at least one of which is constantly remains switched on, so that when switching up and down the pulling force without or is retained with only a slight reduction.

2. Two-group change transmission according to claim i, characterized in that the converters can be disconnected from their shafts in a form-fitting manner. Considered publications: German Patent Nos. 661 7 $ 3, 543 434, 3 8 9 166, 664 516, 398 379; British Patent No. 223,593; Glasers Annalen, Volume 19le, p. 236. @ 1F; n