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Kraftübertragungseinrichtung mit veränderlicher Geschwindigkeit für
Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungseinrichtung
mit veränderlicher Geschwindigkeit für Kraftfahrzeuge mit einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler, der ein Pumpenrad und Turbinen hat, deren letzte unmittelbar
mit einer Abtriebswelle und deren erste Turbine mit der Abtriebswelle mit größerem
Übersetzungsverhältnis als die letzte Turbine verbindbar ist und deren erste nur
in einer Drehrichtung Drehmoment zu übertragen imstande ist, so daß die Abtriebswelle
überholen kann.
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Bei einer bekannten Bauart ist die letzte Turbine des Drebmomentwandlers
über ein erstes Planetengetriebe bei Einrücken einer Kupplung durch dit Planetenträger
mit einer Abtriebswelle verbunden. Die erste Turbine ist infolge der Untersetzung
eines zweiten Planetiengetriebes mit dieser Abtriebswelle mit größerer Übersetzung
als die letzte Turbine verbunden und überträgt ein Drehmoment nur in einer Richtung,
so daß die Abtriebswelle wegen vorgesehener Einwegsperren überholen kann.
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Erfindungsgemäß werden nun eine oder mehrere Zwischenturbinen zwischen
die erste und letzte Turhine geschaltet, wobei jede Zwischenturbine mit der Abtriebswelle
mit kleinerer Übersetzung als die vorgeschaltete Turbine, über .die sie vom Pumpenrad
des Wandlers Arbeitsflüssigkeit erhält, aber mit dieser mit größerer Übersetzung
als die nachgeschaltete Turbine verbunden wird. Die Zwischenturbinen übertragen
hierbei nur in einer Richtung ein Drehmoment auf die Abtriebswelle. Hierdurch kann
der ersten Turbine ein großes Drehmoment beim Anlauf gegeben werden., das mit zunehmender
Drehzahl schnell absinkt, und der letzten Turbine ein allmählich mit der Drehzahl
ansteigendes Drehmoment mit einer schließlich guten Kupplungswirkung. Beim Einbau
zweier Turbinen solcher Kennlinien in ein Getriebe der bekannten Bauart ergäbe sich
im mittleren Bereich ein starker Abfall der Drehmo:mentv erstärkung, da das Drehmoment
der ersten Turbine bereits stark abgesunken, das der letzten Turbine aber noch nicht
ausreichend gestiegen ist, um den. Abfall in der ersten Turbine auszugleichen. Die
erfindungsgemäße Anordnung von Zwischenturbinen überbrückt nun das Loch zwischen
dem bereits abgefallenen Drehmoment der ersten Turbine und dem noch nicht ausreichend
angestiegenen Drehmoment der letzten Turbine bis zum Zeitpunkt des Kuppelns. Hierbei
ist das Betätigen von wechselweise arbeitenden Kupplungen und Bremsen, wie sie sonst
bei selbsttätigen Getrieben allgemein üblich sind, vermieden. Diese Betätigung hat
aber unvermeidliche Stöße beim Gangwechsel zur Folge. Da die Erfindung diese Schalteinrichtungen
nicht benötigt, vermeidet sie daher Stöße beim Betrieb des Getriebes.
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Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen. In der Zeichnung
ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. In der Zeichnung
ist Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine Kraftübertragungseinrichtung
nach der Erfindung, Fig. 2 die eine Hälfte eines symmetrischen Längsschnitts durch
den hydrodynamischen Strömungswandler, Fig. 3 ein Schnitt durch einen Teil der Fig.
2 nach Linie 3-3 der Fig. 6 in größerem Maßstabe, Fig. 4 ein ähnlicher Schnitt wie
Fig. 3 nach Linie 4-4 der Fig. 6, Fig. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4,
Fig. 6 eine Teilansicht, zum Teil nach Linie 6-6 der Fig. 2 geschnitten, Fig.7 eine
schematische Darstellung der Querschnitte der Schaufeln des Wandlers, Fig. 8 ein
schematischer Schnitt durch eine der Turbinenschaufeln, Fig. 9 ein Vektordiagramm
des Ölstroms bei stillstehender Turbinenschaufel bei großem bzw. kle:i:nem Anstellwinkel,
Fig. 10, 11 und 12 Vektordiagramme, die die Strömungsverhältnisse um eine umlaufende
Turbinenschaufel darstellen,
Fig. 13 eine Darstellung der Drehmomentkennlinien
eines Drehmomentwandlers nach der Erfindung.
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Drehmomentwandler und Getriebe Eine vom Motor angetriebene Welle 10
treibt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 an, der über ein untersetzendes
Planetengetriebe 14 mit einer Abtriebswelle 56 verbunden ist. Diese Abtriebswelle
kann durch eine Kupplung 18 mit einer Welle 16 gekuppelt werden. Die Welle 16 hat
eine Bremse 19, die wechselweise zur Kupplung 18 betätigbar ist.
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Der Wandler besteht aus einem Pumpenrad I mit Schaufeln 20, einer
ersten Turbine T1 mit Schaufeln 24, .einer zweiten Turbine T2 mit Schaufeln 26,
einer dritten Turbine T 3 mit Schaufeln 28 und einem Leitapparat R mit Schaufeln
30. Die Flüssigkeit strömt vom Pumpenrad I nacheinander durch die Turbinen 7'1,
T2 und T3 und den Leitapparat R in einer geschlossenen ringförmigen Bahn, deren
Mittellinie durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet ist.
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Die erste Turbine T1 ist mit einer Welle 34 verbunden, auf der das
Eingangs-Sonnenrad 35 eines rückwärtigen Planetengetriebes sitzt. Die zweite Turbine
T2 ist mit einer Welle 36 verbunden, auf der ein innenverzahntes Rad 37 als Eingang
in ein vorderes Planetengetriebe sitzt. Das innenverzahnte Rad 37 kann durch eine
Rückwärtsgangbremse 38 festgebremst werden. Die dritte Turbine T3 ist mit einer
Welle 39 verbunden, an der Planetenträger 40 und 42 des vorderen bzw. des rückwärtigen
Planetengetriebes sitzen. Der Planetenträger 40 trägt Planetenräder 44, die mit
dem innenverzahnten Rad 37 kämmen., während der Planetenträger 42 Planeten 46 trägt,
die mit dem Sonnenrad 35 im Eingriff stehen. Die Welle 39 bildet die Hauptantriebswelle
des Getriebes. Der Planetenträger 42 ist mit der Abtriebswelle 56 verbunden. Mit
den Planeten 46 kämmt ein innenverzahntes Rad 58, während die Planeten 44 mit einem
Sonnenrad 60 im Eingriff stehen.
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Das innenverzahnte Rad 58 ist mit dem nabenförmigen Innenlauf ring
62 einer inneren Einwegkupplung verbunden, die einseitig sperrende Glieder, z. B.
Rollen 64, hat, die sich an einer Zwischennabe 66 abstützen. Diese bildet die äußere
Laufbahn für die Rollen G4 und die innere Laufbahn für Rollen 68 einer äußeren Einwegkupplung.
Die Rollen 68 stützen sich gegen einen äußeren Laufring 70, der gegen Drehung durch
eine Bremse 72 für Vorwärtsantrieb festgehalten werden kann. Die Zwischennabe 65
ist mit dem Sonnenrad 60 verbunden, sie bildet mit diesem einen Teil. Die Einwegkupplungen
sind so ausgebildet, daß bei angelegter Bremse 72 für Vorwärtsantrieb die Zwischennabe
66 mit dem Sonnenrad 60 .durch die Rollen 68 am Rückwärtsdrehen gehindert ist und
die Zwischennabe 66 und die Rollen 64 das Rückwärtsdrehen des Laufringes 62 und
des innenverzahnten Rades 58 verhindern. Das innenverzahnte Rad 58 kann somit frei
vorwärts drehen, während das Sonnenrad 60 stehentleibt oder selbst vorwärts, aber
nicht schneller als das innenverzahnte Rad 53 laufen kann. Bei gelüfteter Bremse
72 kann das innenverzahnte Rad 58 frei rückwärts drehen und nimmt das Sonnenrad
60 mit nicht geringerer Drehzahl rückwärts drehend mit.
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Die Motorwelle 10 ist mit einem Schwungrad 200 verschraubt (Fig. 2),
das seinerseits mit dem Gehäuse des Wandlers verbunden ist. Das Gehäuse umschließt
eine Hülle des Pumpenrades I mit trommelartiger Verlängerung 202 und eine vordere
Abschlußplatte 204: Die Schaufeln 20 des Pumpenrades sitzen zwischen der Hülle 202
und einem Kern 205. Die Hülle 202 des Antriebsteils ist mit ihrer Nabe an einem
Flansch einer Hohlwelle 206 angenietet, die eine vordere Ölpumpe 208 antreibt. Die
Pumpe 208 sitzt in einer festen Querwand eines Getriebegehäuses 213. In der Querwand
ist die Hohlwelle 206 mit einer Dichtung 210 versehen, die den Übertritt von Öl
aus dem Wandler in ein ölfreies Gehäuse 212 verhindert, das den Wandler umschließt
und einen Teil des Getriebegehäuses 213 bildet. Die Hohlwelle 206 umschließt mit
Abstand eine feste Büchse 90, die an der Zwischenwand befestigt ist. Zwischen der
Hohlwelle 206 und der Büchse 90 ist ein ringförmiger Kanal 214 gebildet, der zum
Inneren des Wandlers führt.
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Die erste Turbine T 1 hat eine Hülle 216 und einen Kern 218, zwischen
denen die Schaufeln 24 sitzen. Die Hülle 216 hat eine napfförmige Verlängerung,
die an einen Flansch 220 angenietet ist. Der Flansch 220 ist auf das. vordere Ende
der Welle 34 aufgekeilt, an deren rückwärtigem Ende das Sonnenrad 35 sitzt. Der
Flansch 220 hat mehrere Öffnungen 222, um zwischen beiden Seiten der Hülle 216 einen
Druckausgleich. zu gestatten. Der Flansch 220 ist drehbar in einem Gleitlager. 223
und einem Drucklager 224 in einem Kragen 226 gelagert, der an der vorderen Abschlußplatte
204 befestigt ist. Die letztere stützt sich mit ihrer Mitte auf eine Kappe 228,
die gleitend in einer Bohrung 230 der Motorwelle 10 gelagert ist. Die Kappe 228
vervollständigt die geschlossene Kammer des Wandlers, die durch die Dichtung 210,
die Hohlwelle 206, die Hülle 202 des Antriebsteils und die vordere Abschlußplatte
204 gebildet wird. Die vordere Abschlußplatte 204 trägt an ihrer Innenseite mehrere
radiale Schaufeln 232, die Flüssigkeit in den Raum. zwischen der vorderen Abschlußplatte
204 und der Hülle 216 der ersten Turbine mit der gleichen Geschwindigkeit fördern,
mit der die Flüssigkeit im Arbeitsraum des Wandlers umläuft. Außerhalb der Hülle
216 der ersten Turbine wind somit durch die Fliehkraft ein statischer Druck geschaffen,
der dem im Arbeitsraum des Wandlers die Waage hält. Der Kragen226 hat Durchbrüche
234, durch die die Flüssigkeit Zutritt zum Inneren der Kappe 228 hat. Das Innere
.der Kappe 228 ist über ein federbelastetes Drucksicherheitsventil 238 mit einem
zentralen Kanal 236 in der Welle 34 verbunden.
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Die dritte Turbine T3 hat eine Hülle 240 und einen Kern 242, zwischen
denen die Schaufeln 28 sitzen. Die Hülle 240 ist mit ihrer Nabe an einen Flansch
244 angenietet, der auf die hohle Hauptantriebswelle 39 aufgekeilt ist, welche die
Welle 34 umschließt. Der Leitapparat R enthält die einstellbaren Schaufeln, 30,
die am Zapfen 84 befestigt sind. Die Zapfen 84 sind drehbar in einer Nabe 246 und
einem Kern 248 gelagert. Jeder Zapfen 84 ist am inneren Ende zu einem Kurbelarm
86 abgekröpft, dessen Ende in eine Ringnut 250 eingreift. Die Ringnut 250 befindet
sich an einem ringförmigen Kolben. 252, der in einer ringförmigen, Ausnehmung
254 der Nabe 246 gleitet und diese in zwei Druckkammern 256 und 258 unterteilt.
Die Nabe 24.6 sitzt auf der festen Büchse 90 und kann sich in Vorwärtsrichtung drehen,
da eine Überholbremse vorgesehen ist, die Rollen: 88 enthält. Die feste Büchse 90
dient als innere Laufbahn für die Rollen 88, während ein äußerer Laufring 264 mit
der Nabe 246 verkeilt ist und die Druckkammer 256 zum Teil abschließt, so daß eine
Verbindung zwischen dieser und dem Arbeitsraum des Wandlers und dem: Kanal 214 zwischen
der Hohlwelle 206 und der Büchse 90 besteht. Die Druckkammer 258 steht durch .einen
Kanal 260 in der 'Nabe und eine Ringnut und Durchlässe in der Büchse 90 mit
einem
ringförmigen Kanal 262 zwischen der Büchse 90 und der Welle 36 in Verbindung. Die
Lage des Kolbens 252 bestimmt die Stellung der Schaufeln 30 des Leitapparates.
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Die Schaufeln 26 der zweiten Turbine T2 sind an Zapfen 80 befestigt,
die drehbar in einem ringförmigen Tragkörper 270 gelagert sind (Fig. 2, 3, 4 und
6). Jeder Zapfen 80 ist am inneren Ende zu einem Kurbelarm 82 abgekröpft. Die zweite
Turbine T2 hat keine besondere Hülle, diese wird vielmehr von dem benachbarten Teil
der napfförmigen Verlängerung der Hülle 216 der ersten Turbine gebildet. Ein äußerer
Flansch 2.71 des Tragkörpers 270 bildet den Kern der Turbine T2. Der Tragkörper
270 besteht aus einem vorderen Ring 272, einem mittleren Ring 274 und einem rückwärtigen
Ring 287. Die Ringe 272 und 274 stoßen mit einer Fläche gegeneinander, die in Fig.
4 durch die strichpunktierte Linie 276 angedeutet ist. In dieser Fläche liegen die
Achsen der Zapfen 80, die zwischen den Ringen 272 und 274 durch Spannschrauben.
278 festgeklemmt sind (Fig. 4 und 6). Der Ring 287 ist am Ring 274 durch Schraubbolzen
288 befestigt (Fig. 4) . Die zusammengesetzten Ringe umschließen eine Ringkammer,
die durch einen ringförmigen Kolben 284 in zwei Druckkammern 280 und 282
unterteilt ist. Der Kolben 284 hat eine Ringnut 286, in die die Enden der Kurbelarme
82 eingreifen. Die Lage des Kolbens 284 bestimmt die Stellung der Schaufeln 26.
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Der Tragkörper 270 ruht auf hohlen radialen Armen 290 und 292, deren
innere Enden in einer auf die Welle 36 aufgekeilten Nabe 293 sitzen. Die unter sich
ähnlichen Arme 290 und 292 sind abwechselnd um die Nabe 293 verteilt angeordnet.
Entsprechende Teile der Arme haben der Einfachheit halber gleiche Bezugszeichen
erhalten. Die radialen Arme erstrecken sich durch den Ölstrom zwischen der dritten
Turbine T3 und dem Leitapparat R. Ihr Querschnitt ist strömungsgünstig gewählt.,
um Turbulenz der Strömung zu verringern (Fig.5). Da bei Vorwärtsantrieb die zweite
Turbine T 2 schneller läuft als die dritte Turbine T 3, sind die Hauptachsen 294
der Arme 290 und 292 nach vorn geneigt und liegen in einem Winkel, so daß sie soweit
wie möglich parallel zum Ölstrom von der dritten Turbine T3 zum Leitapparat R liegen
(Fig. 7). Jeder radiale Arm hat beiderseits zylindrische Enden 295 und 296, die
in Löcher im Tragkörper 270 bzw. in der Nabe 293 greifen. Zwischen der Nabe 293
und dem Tragkörper 270 sind die Arme stromlinienförmig ausgebildet. Ihr Querschnitt,
der in Fig. 5 dargestellt ist, hat eine verjüngte Austrittskante 298.
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Arbeitsweise des Wandlers und des Getriebes Wird bei stillstehendem
Fahrzeug, dessen Antriebswelle die Welle 16 ist, die Eingangswelle 10 des Getriebes
vom Motor angetrieben, so sind für Vorwätsantrieb die Kupplung 18 eingerückt und
die Bremse 72 angelegt, während die Rückwärtsgangbremse 38 und die Bremse 19 gelüftet
sind. Zunächst werden durch die Trägheit des Fahrzeugs die Planetenträger 40 und
42 und die dritte Turbine T3 festgehalten. Das Pumpenrad I drückt. Öl auf die Schaufeln
24 der ersten Turbine T 1 und überträgt Drehmoment. Das Sonnenrad 35 des rückwärtigen
Planetengetriebes wird in Vorwärtsrichtung angetrieben. Da zur Zeit der Planetenträger
42 festgehalten wird, versuchen die Planetenräder 46, das, innenverzahnte Rad 58
des rückwärtigen Planetengetriebes rückwärts zu drehen. Dies wird jedoch durch die
beiden Einwegkupplungen 70, 68, 66 und 66, 64, 62 und die Bremse 72 verhindert.
Demzufolge bleibt das innenverzahnte Rad 58 stehen und zwingt die vom Sonnenrad
35 getriebenen Planetenräder 46, sich an ihm abzuwälzen. Der Planetenträger 42 und
damit die Abtriebswelle 56 werden vorwärts, aber langsamer als das Sonnenrad 35
angetrieben, so daß das von, der ersten Turbine T 1 abgegebene Drehmoment vergrößert
wird. Hierbei wird unabhängig von den hydraulischen Bedingungen im Wandler auch
die dritte Turbine T3 in Vorwärtsrichtung mitgenommen. Die erste Turbine T 1 läuft
während der Antriebszeit notwendigerweise schneller als die Abtriebswelle 56, und
zwar entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des rückwärtigen Planetengetriebes.
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Die umlaufende Welle 39 veranlaßt ein Drehen des Planetenträgers 40.
Da das Sonnenrad 60 an der Vorwärtsdrehung durch die äußere Einwegkupplung und an
der Rückwärtsdrehung durch die innere Einwegkupplung gehindert ist, wälzen sich
die Planetenräder 44 am Sonnenrad ab und veranlassen ein Umlaufen des innenverzahnten
-Rades 37, der Welle 36 und der zweiten Turbine T2. Somit wird die zweite
Turbine, T2 ebenfalls vorwärts angetrieben, bis das aus der ersten Turbine
T 1 austretende Öl ein Drehmoment auf die Schaufeln 26 der zweiten Turbine T2 ausübt
und das innenverzahnte Rad 37 des vorderen Planetengetriebes vorwärts antreibt.
Dann überträgt dieses Rad das Drehmoment der zweiten Turbine T 2, dem Übersetzungsverhältnis
des vorderen Planetengetriebes entsprechend vergrößert, zusätzlich auf die Abtriebswelle
56, da die Planetenräder 44 des vorderen Planetengetriebes um das Sonnenrad 60 laufen
und den Planetenträger 40 vorwärts antreiben. Die Drehzahl der Planetenträger 40
und 42 ist die gleiche, während di,e Drehzahl der zweiten Turbine T2 entsprechend
dem Übersetzungsverhältnis des vorderen Planetengetriebes, größer ist.
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Wenn das Fahrzeug umläuft, übt die dritte Turbine T3 unterhalb einer
bestimmten Fahrgeschwindigkeit, die von der Auslegung der Schaufeln des Wandlers
abhängig ist, kein Drehmoment in Vorwärtsrichtung infolge der hydraulischen Wirkung
aus, wird jedoch in dieser Richtung von den Planetenträgern über die Welle 39 angetrieben,.
Bei, einem bestimmten Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangs- und der Abtriebswelle
wird auf die Schaufeln der dritten Turbine T3 ein positives Drehmoment ausgeübt,
und die Turbine T3 versucht, infolge der hydraulischen Wirkung die Welle 39 und
die von den anderen Turbinen angetriebenen Planetenträger zu überholen. In. diesem
Augenblick beginnt die Turbine T3, ihr Drehmoment zusätzlich auf die Abtriebswelle
zu übertragen.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, von dessen Stillstand beginnend,
ansteigt, sinkt das von der ersten Turbine T1 über das rückwärtige Planetengetriebe
auf die Abtriebswelle übertragene Drehmoment auf Null ab, wenn sich die erste Turbine
T 1 ihrer Grenzdrehzahl nähert. Wird die entsprechend dem Übersetzungsverhältnis
des rückwärtigen Planetengetriebes vergrößerte Drehzahl der ersten Turbine T1 kleiner
als die der zweiten Turbine T2, die entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des
vorderen Planetengetriebes vergrößert ist, so treibt die zweite Turbine T2 den Planetenträger
40 schneller, als die erste Turbine T 1 den; Planetenträger 42 antreiben kann, und
die innere Einwegkupplung gestattet dem innenverzahnten Rad 58 des rückwärtigen
Planetengetriehes, vorwärts zu drehen. Die erste Turbine T 1 läuft leer im Ölstrom,
und das Fahrzeug wird nun von der zweiten; Turbine T2, unterstützt durch die dritte
Turbine T3, angetrieben.
Bei einer weiteren Zunahme der Fahrgeschwindigkeit
nähert sich die zweite Turbine T2 ihrer Grenzdrehzahl und kann über das innenverzahnte
Rad 37 des vorderen Planetengetriebes den Planetenträger 40 nicht mehr so schnell
antreiben, wie dies die direkt mit dem Planetenträger verbundene dritte Turbine
T3 vermag. Diese treibt dann die Planetenträger schneller, als die zweite Turbine
T2 dies kann, und die äußere Einwegkupplung gestattet dem Sonnenrad 60, sich vorwärts
zu drehen. Nunmehr laufen die erste Turbine T 1 und die zweite Turbine T 2 beide
leer im Ölstrom, und das Fahrzeug wird allein von der dritten Turbine angetrieben.
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Für Rückwärtsantrieb wird die Bremse 72 gelüftet und die Rückwärtsgangbremse
38 angelegt, um das innenverzahnte Rad 37 des vorderen Planetengetriebes festzuhalten.
Die zweite Turbine T2 wird bei Rückwärtsantrieb festgehalten. Die erste Turbine
T1 treibt das Sonnenrad 35 des rückwärtigen Planetengetriebes vorwärts. Da der Planetenträger
42 anfangs vom Fahrzeug festgehalten wird, läuft das innenverzahnte Rad 58 des rückwärtigen
Planetengetriebes rückwärts. Es treibt über die innere Einwegkupplung das Sonnenrad
60 des vorderen Planetengetriebes rückwärts, da der Außenlaufring 70 der äußeren
Einwegkupplung freigegeben ist und diese Drehung gestattet. Das rückwärts laufende
Sonnenrad 60 läßt die Planetenräder 44 sich rückwärts am innenverzahnten Rad 37
abwälzen. so daß der Planetenträger 40 langsam rückwärts angetrieben wird. Damit
wird das Fahrzeug rückwärts angetrieben. Auch die dritte Turbine T3 wird rückwärts
angetrieben. Die bei Rückwärtsantrieb festgehaltene Turbine T2 wirkt als Leitapparat,
der 01 aus der ersten Turbine T1 auf die Vorderseiten der Schaufeln 28 der dritten
Turbine T3 leitet und deren Rückwärtsbewegung veranlaßt. Bei richtiger Wahl der
Schaufeln erhält die dritte Turbine hydraulisch ein rückwärts drehendes Drehmoment
und unterstützt den Rückwärtsantrieb des Fahrzeugs. Auslegung der Schaufelwinkel
Uni verschiedene Werte der Drehmomentverstärkung für verschiedene Antriebsbedingungen
zu erhalten. sind die Anstellwinkel der Schaufeln, 30 des Leitapparates und die
Schaufeln 26 der zweiten Turbine einstellbar.
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Fig. 7 ist eine Abwicklung mit den Schaufelquerschnitten in einer
zylindrischen Fläche, die der Linie 22 entspricht. Sie zeigt schematisch die Zuordnung
der Schaufeln zueinander. Die Bewegung der Schaufeln und der Ölstrom stehen im rechten
Winkel zueinander, wie die Pfeile dies andeuten.
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Der Anstellwinkel 96 (Fig. 8) einer Schaufel ist der Winkel zwischen
einer Ebene 95, die die Achse des Getriebes und eine durch die Schaufelspitze gehende
radiale Linie enthält, und einer Ebene 94, die tangential zur Wölbungsfläche 93
der Schaufel liegt und durch die Schaufelspitze geht. Die Wölbungsfläche 93 der
Schaufel wird durch die Achsen der Kreiszylinder 92 bestimmt, die innerhalb der
Schaufel beide Schaufelflächen tangierend eingezeichnet werden können. Die Winkel
werden zwischen den Teilen der Ebenen gemessen, die sich von dem Schnittpunkt der
Ebenen in der axialen Richtung des Ölstroms erstrecken. Der Winkel wird als positiv
bezeichnet, wenn er von der radialen und axialen Ebene in der Strömungsrichtung
gemessen wird, in der das 01 die Schaufel zu bewegen sucht. So wird der Winkel 96
von der Ebene 95 zur Ebene 94 gemessen, also entgegen der Richtung des Pfeiles 97,
in welcher Richtung sich die Schaufel unter dem Einfluß des in Richtung des Pfeiles
98 strömenden Öls bewegt. Er ist also negativ und beträgt etwa -8°.
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Ähnlich ist der Austrittswinkel 101 (Fig.8) der Winkel zwischen einer
Ebene 99, die, durch die Austrittskante der Schaufel gehend, tangential an der Wölbungsfläche
93 liegt, und einer Ebene 100, in der die Achse des Getriebes und eine radiale Linie
durch die Austrittskante der Schaufel liegt. Der Austrittswinkel 101 wird von der
Ebene 100 zur Ebene 99 gemessen, d. h. in einer der Schaufelbewegung gemäß Pfeil
97 entgegengesetzten Richtung. Er ist daher negativ und beträgt etwa -44°.
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Die Linie 102 deutet eine Ebene an, die tangierend an der konkaven
Seite der Schaufel liegt. Der Winkel zwischen der Linie 102 und der radialen und
axialen Ebene 95 kann als zweckmäßige Größe zur Anzeige des durchschnittlichen Anstellwinkels
der Schaufel als Ganzes dienen. Bei verstellbaren Schaufeln wird unter großem oder
kleinem Anstellwinkel verstanden, daß die Ebene 102 mit der radialen und axialen
Ebene 95, die durch den Schwenkpunkt der Schaufel geht, einen großen bzw. einen
kleinen Winkel bildet. Bei der in Fig. 8 in vollen Linien gezeichneten Stellung
ist der Anstellwinkel 103 verhältnismäßig klein, die Schaufel also in der Stellung
kleinen Anstellwinkels. Bei der in Fig. 8 in strichpunktierten Linien dargestellten
Lage ist der Anstellwinke1 104 verhältnismäßig groß, die Schaufel also in der Stellung
großen Anstellwinkels.
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Die Schaufel 22 des Pumpenrades I (Fig. 7) hat ein schmale abgerundete
Eintrittskante 106 mit einem Eintrittswinkel von -22°. Der Querschnitt ist einem
Flugzeugprofil ähnlich und endet in einer schmalen Austrittskante 107 mit einem
Austrittswinkel von +45°. Die Pumpenradschaufeln sind somit vorwärts gebogen, worunter
verstanden wird, daß sie in Richtung der Drehung vorwärts gebogen oder geneigt von
der Achse verlaufen, um einen. positiven Austrittswinkel zu erhalten. Dies vergrößert
wesentlich die Tangentialgeschwindigkeit des Öls, die eine nach vorn oder tangential
gerichtete Geschwindigkeit ergibt, die größer als die Drehgeschwindigkeit des Pumpenrades
I ist. Die Schaufel 24 der ersten Turbine T1 hat eine breite abgerundete Eintrittskante
mit dem Eintritts-Winkel Null. Das nach Art eines Flugzeugflügels ausgebildete Profil
geht in eine schmale Austrittskante 110 mit einem Austrittswinkel von -35° über.
Die Schaufel 26 der zweiten Turbine T2 hat eine ähnliche Form wie die Schaufel 24.
In der in Fig. 7 voll gezeichneten Stellung ist der Eintrittswinkel - 5° und derAustrittswinkel
-40'°. In der Stellung großen Anstel'iwinkels,, die in gestrichelten Linien in Fig.
7 gezeichnet ist, hat die Schaufel 26 einen Eintrittswinkel von -39° und einen Austrittswinkel
von -84°. Die Schaufel 28 der dritten Turbine T3 hat eine abgerundete Eintrittskante
112, die breiter als die Eintrittskante 106 der Antriebsschaufel 22 und schmaler
als die Ein:tri,tts'kante 108 der Schaufel 26 der zweiten Turbine T2 ist. Der Eintrittswinkel
ist Null. Die Schaufel 28 hat nahezu parallel verlaufende Flächen, die in Richtung
auf eine dünne Austrittskante 114 konvergieren. Der Austrittswinkel beträgt - 45°.
Die Schaufel 30 des Leitapparates R hat eine ähnliche Form wie die Turbinenschaufeln
24 und 26, ist jedoch breiter und entgegengesetzt gekrümmt. In der Stellung kleinen
Aasstellwinkels" in Fig. 7 voll gezeichnet, ist der Eintrittswinkel -10° und der
Austrittswinkel +25'. Irr der Stellung großen Aasstellwinkels, in Fig. 7 gestrichelt
gezeichnet, hat die Schaufel 30 .einen
Eintrittswinkel von 41° und
einen Austrittswinkel von 76°.
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Das Drehmoment, das eine Turbine liefert, ist abhängig von der Geschwindigkeit
des auf die Schaufeln treffenden Öls und von dem Winkel, um den die Schaufeln das
Öl umlenken. Dieser Winkel ist aber nicht allein von der Winkeldifferenz zwischen
der Richtung des einströmenden Öls und dem Austritts Winkel der Schaufeln beeinflußt,
sondern auch von der Relativgeschwindigkeit der Schaufel zum Öl. Der Eintrittswinkel
der Schaufel beeinflußt den Ablenkwinkel jedoch nicht wesentlich. Das Öl trifft
die Schaufel in einer gegebenen Richtung, die völlig unabhängig vom Schaufelprofil
ist, und verläßt die Schaufel in einer Richtung, die von dem Schaufelprofil und
der Schaufelgeschwindigkeit bestimmt wird. Der Eintrittswinkel ist so gewählt, daß
die Stoßverluste des eintretenden Öls verringert werden, er beeinflußt den Wirkungsgrad
der Turbine, jedoch nicht deren Drehmomentverstärkungskennlinien.
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Die Beziehungen, zwischen dem .ein- und abströmenden Öl zur Turbinenschaufel
und der Einfluß dieser Beziehungen auf die Drehmomentverstärkung sind in Fig. 8
bis 12 veranschaulicht. Fig. 8 stellt die Schaufel 26 der zweiten Turbine TP2 in
zwei Stellungen dar. Bei stillstehender Schaufel und Stellung auf kleinen Anstellwinkel
trifft das Öl auf die, Schaufel mit einer Geschwindigkeit, die nach Größe und Richtung
durch den Vektor 98 dargestellt ist. Das Öl verläßt die Schaufel in einer Richtung
115, die tangential an die innere Fläche der Schaufel an der Austrittskante anschließt.
Diese Richtung weicht von der Ebene 99 ab, die tangential zur Wölbungsfläche 93
liegt. Bei stillstehender Schaufel, in der Stellung großen Anstellwinkels, verläßt
das Ö1 die Schaufel in einer Richtung 116, die tangential an die innere Fläche an
der Austrittskante anschließt. In Fig. 9 sind der Vektor 98 und die Austrittsrichtungen
115 und 116 parallel zu ihrer Lage in Fig. 8 herausgezeichnet, um die Winkel Asl
und Ash zu zeigen, um die das Öl abgelenkt wird. Der Winkel Ash ist größer als der
Winkel Asl. so daß auf die Schaufel von dem eintretenden Öl ein größeres Drehmoment
ausgeübt wird, wenn die Schaufel in der Stellung großen Anstellwinkels ist. Diese
Stellung wird als Stellung großen Drehmoments oder großer Umwandlung bezeichnet,
während die Stellung kleinen Anstellwinkels auch die kleiner Umwandlung oder kleinen
Drehmoments genannt werden kann.
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Wenn sich die Schaufel in Richtung des Pfeiles 97 bewegt, wird auf
die Schaufel ein geringeres Drehmoment ausgeübt als beim Stillstand. Bewegt sich
die Schaufel mit einer Geschwindigkeit, die nach Größe und Richtung durch den Vektor
97 bestimmt ist, so ist die Geschwindigkeit des Öls in bezug auf die Schaufel die
Vektordifferenz zwischen den Vektoren 98 undi 97 oder dem Vektor Em (Fig. 11). Die
taugentiale Komponente .der Ölgeschwindigkeit in bezug auf die Turbine, also die
Geschwindigkeit des Öls in einer Richtung tangential zur Bewegungsbahn der Schaufel,
ist der Vektor 120, während bei stillstehender Schaufel diese Komponente durch den
Vektor 118 gegeben ist. Das auf die Schaufel ausgeübte Drehmoment wird also verringert.
Zusätzlich wird auch der Ablenkwinkel des Öls geringer, wodurch eine weitere Verringerung
des Drehmoments bedingt ist. In Fig. 10 ist daher die Austrittsrichtung des Öls
aus: der Schaufel in bezug auf die Schaufel durch den Vektor 122 dargestellt, der
der Linie 115 der Fig. 8 parallel verläuft. Die Schaufel bewegt sich mit der durch
den Vektor 97 dargestellten: Geschwindigkeit. Die absolute Geschwindigkeit des austretenden
Öls ist daher die Vektorsumme der Vektoren 122 und 97, also durch den Vektor 124
gegeben. In Fig. 12 sind die Vektoren 98, 122 und 124 herausgezeichnet, um zu zeigen,
daß der Ablenkwinkel Am, bei sich bewegender Schaufel kleiner ist als der Ablenkwinkel
Ash bei stillstehender Schaufel.
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Ändert sich die absolute Geschwindigkeit des eintretenden Öls, so
ändert sich auch das auf die Schaufeln ausgeübte Drehmoment. Die absolute Geschwindigkeit
des den Antriebsteil verlassenden Öls hängt z. B. von der Drehzahl des Antriebsteils
und der Tangentialgeschwindiigkeit des Öls am Eintritt des Antriebsteils ab, welch
letztere von dem Austrittswinkel der Schaufeln dies Leitapparates beeinflußt wird.
Bei einer gegebenen konstanten Drehzahl des Antriebsteils kann die absolute Geschwindigkeit
ansteigen, wenn die Richtung nicht beachtet wird. Hat das aus dem Leitapparat austretende
Öl eine hohe Tangentialgeschwindigkeit in der Drehrichtung des Antriebsteils, so
wird das aus ihm austretende Öl eine entsprechend höhere Tangentialgeschwindigkeit
aufweisen und auf die Turbinenschaufeln ein höheres Drehmoment übertragen, als wenn
das Ö1 mit geringerer Tangentialgeschwindigkeit aus dem Leitapparat austritt.
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In Fig. 13 sind die Kennlinien der Drehmomentverstärkung der einzelnen.
Turbinen und die sich ergebende resultierende Kennlinie des Wandlers als Ganzes
aufgetragen. Das Drehmomentverhältnis ist als Ordinate über der Abtriebswellendrehzahl
in Umdrehungen je Minute als Abszisse bei einer konstanten Drehmomentabgabe des
Motors dargestellt. Die Hinweise TI, T2, T 3 und S stellen die Kennlinien der ersten,
zweiten und dritten Turbine sowie des ganzen Wandlers dar. Die zusätzlichen Hinweise
L, m, h und R deuten den Betriebszustand an, nämlich kleine Umwandlung, mittlere
Umwandlung, große Umwandlung und Rückwärtslauf.
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Kleine Umwandlung Bei kleiner Umwandlung sind die Schaufeln der zweiten:
Turbine T2 und des Leitapparates R in der Stellung kleinen Anstellwinkels. Bei stillstehendem
Fahrzeug übt die Turbine T1 auf das Sonnenrad ein Drehmoment aus, das etwa 1,5mal
größer als das Motordrehmoment ist. Wenn das Fahrzeug anläuft und seine Geschwindigkeit
zunimmt, läuft die Turbine T1 um, und das auf sie übertragene Drehmoment sinkt gleichmäßig
ab. Das Drehmoment verschwindet schließlich, weil die Turbinenschaufeln einen verhältnismäßig
kleinen Ans.tellwinkel haben, und die Grenzdrehzahl, bei der das Öl von den: Schaufeln
der Turbine T1 im wesentlichen nicht mehr abgelenkt wird, ist niedrig. Das Drehmoment
der Turbine T1 verschwindet etwa bei 730 U/min der Abtriebswel.le. Da das innenverzahnte
Rad 58 frei in Vorwärtsrichtung umlaufen kann, kann die Turbine T 1 nun mit solcher
Dre'hza'hl umlaufen, d:aß ein Rückleiten des Öls vermieden wird und' damit ein rückwärts
wirkendes Drehmoment der Turbine T l. Das Drehmomentv erhältnis ist durch die ausgezogene
Linie T11 dargestellt.
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Die ausgezogene Linie T21 gibt das Drehmom.entverhältnis .der zweiten.
Turbine T2 wieder. Bei stillstehendem Fahrzeug ist das der Turbine T2 zugeleitete
Drehmoment verhältnismäßig klein., es beträgt etwa 0,1 des Motordrehmoments. Dies
liegt daran, daß die Schaufeln 24 der ersten Turbine und die Schaufeln 26 der zweiten
Turbine annähernd gleiche
Anttellwinkel ändern. Wenn die Fahrgeschwindigkeit
ansteigt, wächst das Drehmoment der zweiten Turbine T2, da die erste Turbine T1
mit größerer Drehzahl als die zweite Turbine T2 infolge der Verbindung mit den Planetengetrieben
umläuft. Mit zunehmender Drehzahl der ersten Turbine T1 steigt die Drehzahl der
zweiten Turbine T2, und die Drehzahldifferenz steigt so an, daß Ö1 von der ersten
Turbine T1 zur zweiten Turbine T2 mit einer größeren tangentialen Komponente in
bezug auf die zweite Turbine T2 gefördert wird. Das hydraulische Drehmoment der
zweiten Turbine T2 wächst bis zu einem Höchstwert von etwa 0,55 des Motordrehmoments
an, während das der ersten Turbine T1 abnimmt. Wenn die erste Turbine T1 ihre Grenzdrehzahl
erreicht und kein Drehmoment mehr hat, so wird das vom Antriebsteil kommende Öl
von der ersten Turbine T 1 nicht mehr umgelenkt, so daß es der zweiten Turbine T2
mit der Geschwindigkeit zuströmt. die es am Austritt des Antriebsteils hat. Nimmt
die Fahrgeschwindigkeit und die Drehzahl der Turbine T2 weiter zu, so sinkt das
Drehmoment der Turbine T2 allmählich ab. Schließlich erreicht die zweite Turbine
T2 ihre Grenzdrehzahl und lenkt das Öl nicht mehr ab. Dann hat die Turbine T2 kein
Drehmoment mehr, und da das Sonnenrad 60 in Vorwärtsrichtung frei drehen kann, läuft
die Turbine T2 leer im Ölstrom, ohne Öl rückzuleiten und ein rückwärts gerichtetes
Drehmoment auszuüben. Die Grenzdrehzahl der zweiten Turbine liegt bei 1300 U/min
der Abtriebswelle.
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Die ausgezogene Linie T31 zeigt das Drehmomentverhältnis der dritten
Turbine T3. Bei stehendem Fahrzeug hat die dritte Turbine T3 negatives Drehmoment,
weil die Schaufeln der zweiten, von den Fahrzeugrädern festgehaltenen Turbine T2
das Ö1 auf die Rückseiten der Schaufeln 28 leiten (Fig. 7). Das negative Drehmoment
beträgt etwa 0,125 des Motordrehmoments. Fährt das Fahrzeug an und steigt die Drehzahl
der zweiten Turbine T2 an, so erhält das von der zweiten Turbine T 2 zur dritten
Turbine T 3 strömende Öl eine zunehmend größere tangentiale Komponente in Drehrichtung,
so daß das negative Drehmoment der dritten Turbine allmählich absinkt und bei 300
U/min der Abtriebswelle positiv wird. Danach steigt das Drehmoment der dritten Turbine,
bis die Grenzdrehzahl der zweiten Turbine erreicht ist. Zu dieser Zeit ist das Drehmoment
der .dritten Turbine etwa gleich dem Motordrehmoment, und es ergibt sich der Kupplungszustand,
da das vom Antriebsteil kommende Öl von der ersten und zweiten Turbine nicht abgelenkt
wird. Jetzt treibt die dritte Turbine, abgesehen von Verlusten, das Fahrzeug allein
mit einem Drehmomentverhältnis von 1 an, während die erste und zweite Turbine leer
laufen.
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Die ausgezogene Linie S/ zeigt den Verlauf des Drehmomentverhältnisses
für den Wandler mit Getriebe als Ganzes. Die Kurve ergibt sich als algebrafische
Summe der Werte für die Turbinen T 1, T2, T 3 multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis
des Getriebes, über das die jeweilige Turbine die Abtriebswelle antreibt.
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Das rückwärtige Planetengetriebe hat ein Übersetzungsverhältnis von
2,55 :1, so daß bei feststehendem, innenverzahntem Rad 58 das Sonnenrad 35 und die
erste Turbine T1 2,55mal so schnell wie der Planetenträger 42 und die Abtriebswelle
16 umlaufen. Das vordere Planetenradgetriebe hat ein. Übersetzungsverhältnis von
1,6:1, so daß bei feststehendem Sonnenrad 60 das innenverzahnte Rad 37 und die zweite
Turbine T2 1.6mal schneller als der Planetenträger 40 und die Abtriebswelle 16 laufen.
Die dritte Turbine T3 und die Abtriebswelle 16 laufen gemeinsam um. Somit ist bei
jeder Drehzahl die Ordinate der Kurve SZ die Summe der Ordinate der Kurve T11 mit
2,55 multipliziert, der Ordinate der Kurve T21 mit 1,6 multipliziert und der Ordinate
der Kurve T31 unter Berücksichtigung des Vorzeichens. Bei stillstehendem Fahrzeug
besteht trotz des negativen Drehmoments der dritten Turbine T3 für den ganzen Wandler
nebst Getriebe ein großes positives Drehmomentverhältnis von etwa 3,7:1, da das
negative Drehmoment von dem hohen Drehmomentverhältnis 1,5 :1 der ersten Turbine,
das mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis 2,55 :1 multipliziert wird, bei weitem
ausgeglichen wird. Das Drehmomentverhältnis des gesamten Wandlers mit Getriebe sinkt
mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit, bis bei 1300 U/min der Abtriebswelle das Drehzahlverhältnis
im wesentlichen 1 ist und Kupplung erfolgt. Danach stimmen die Kurven S1 und T31
überein, da die erste und zweite Turbine leer laufen.
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Mittlere Umwandlung Wenn auch der Wandler bei kleiner Umwandlung befriedigende
Drehmomentverhältnisse beim Anlaufen und kleinen Fahrgeschwindigkeiten ergibt, so
ist es zuweilen erwünscht, das Drehmomentverhältnis in einem mittleren Fahrgeschwindigkeitsbereich
zu erhöhen, um das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs bei ungünstiger Fahrbahn
zu verbessern. Um das Drehmomentverhältnis des Getriebes im mittleren Fahrgeschwindligkeitsbereich
zu erhöhen, der zwischen 500 bis 700 U/min der Abtriebswelle liegt, werden. die
Schaufeln 26 der zweiten Turbine T2 auf großen Anstellwinkel verstellt, wie in Fig.7
gestrichelt angedeutet. Der Wandler ist dann für mittlere Umwandlung bereit.
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Die Kennlinie der ersten Turbine T 1 ist durch: die Verstellung der
Schaufeln der zweiten Turbine T2 auf großen Anstellwinkel leicht abgeändert. Die
gestrichelte Kurve T 1 m zeigt ihren Verlauf. Bei stillstehendem Fahrzeug
ist das Drehmomentverhältnis 1,45 :1 und sinkt auf Null bei einer Ganzdrehzahl von
etwa 880 U/min der Abtriebswelle ab.
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Die gestrichelte Linie T 2 m gibt die Drehmomentverhältnisse der zweiten
Turbine T2 wieder. Bei stillstehendem Fahrzeug ist das Drehmoment der zweiten Turbine
0,25 des Motordrehmoments, also 2,5mal größer als das Drehmoment bei kleiner Anstellung
der Schaufeln. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wächst das Drehmomentverhältnis,
bis die Grenzdrehzahl der ersten Turbine T 1 erreicht ist. Es beträgt dann etwa
0,8:1 gegenüber dem Höchstwert von 0,55 :1 bei kleinem Anstellwinkel der Schaufeln.
Danach sinkt das. Drehmoment der zweiten Turbine T2 ab, jedoch über einen längeren
Drehzahlbereich bis zu einer Abtriebswellen:drehzahl von 2200 U/min, während dieser
Bereich bei kleiner Anstellung der Schaufeen. bereits bei 1300 U/min endet.
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Die gestrichelte Linie Tim zeigt die Verhältnisse bei der dritten
Tuirbine T3. Das von der dritten Turbine gelieferte Drehmoment ist im mittleren,
Fah.rgeschwindiigkeitsbereich geringer als das bei kleinerer Umwandlung erreichte.
Bei stillstehendem Fahrzeug ergibt sich ein größeres negatives Drehmoment der dritten
Turbine T3, nämlich ein Drehmome:ntverhältnis von etwa - 0,35 :1 gegenüber - 0,25
:1 bei kleiner Umwandlung. Es dauert auch länger, bis die dritte Turbine dein Kupplungszustand
bei der Grenzdrehzahl der zweiten Turbine T2 von 2200 gegenüber
1300
U/min bei kleiner Umwandlung erreicht. Das größere negative Drehmoment der dritten
Turbine T3 ergibt sich daraus, daß die auf großen Anstellwinkel gebrachten Schaufeln
der zweiten. Turbine das Öl auf die Rückseiten der Schaufeln der dritten Turbine
T3 in einer Richtung leiten, bei der die Tangentialkomponente größer als bei kleiner
Umwandlung ist. Wegen des größeren Anstellwinkels der Schaufeln der zweiten Turbine
wird eine höhere Fahrgeschwindigkeit erreicht, bei der das von der zweiten Turbine
T2 abströmende Öl auf die Vorderseiten der Schaufeln der dritten Turbine T3 trifft.
Der Wechsel der Richtung des Drehmoments erfolgt etwa bei 640 U/min gegenüber 300
U/min bei kleiner Umwandlung.
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Infolge des Überssetzungsverhältnisses des Getriebes der zweiten Turbine
von 1,6: 1 wird die Kennlinie des Gesamtgetriebes im mittleren Fahrgeschwindigkeitsbereich
erhöht, wie sich aus der gestrichelten Kurve Sm ergibt. Bei stehendem Fahrzeug ist
hier das Drehmomentverhältnis etwas kleiner als bei kleiner Umwandlung. Die Unterschiede
zwischen den Drehmomentverhältnssen in beiden Betriebszuständen sind zwischen 500
und 1700 U/min. nicht bedeutend. Das größere Drehmomentverhältnis bleibt bei 2200
U/min: bestehen, bei welcher Drehzahl das Kuppeln erfolgt, während bei kleiner Umwandlung
dies bereits bei 1300 U/min geschieht. Bei Drehzahlen über 2200U/min stimmen die
Kurven Sm und T 3 m mit der Kupplungskennlinie überein. Große Umwandlung Es ist
zuweilen erwünscht, bei stehendem Wagen eine größere Drehmomenterhöhung zu erhalten
und diese über einen größeren Fahrgeschwindigkeitsbereich aufrechtzuerhalten, beispielsweisse
für einen Schnellstart, für das Bergsteigen oder das Überholen anderer Fahrzeuge
bei verhältnismäßig großer Fahrgeschwindigkeit. Hierzu wird das Getriebe auf große
Umwandlung umgestellt. Die Schaufeln der zweiten Turbine sind wie bei mittlerer
Umwandlung auf großen Anstellwinkel und die Schaufein des Leitapparates auf großen
Anstellwinkel gestellt. Der große Anstellwinkel der Leitapparatschaufeln erhöht
das Drehmoment der ersten Turbine T1, so daß dieses bei stehendem Fahrzeug etwa
1,7mal größer als das Motordrehmoment ist. Das Drehmoment sinkt erst bei einer größeren
Grenzdrehzahl von etwa. 1100 U/min auf Null ab. Die strichpunktierte Kurve T l h
zeigt die Änderung des Drehmomentverhältnisses der ersten Turbine.
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Die Drehmomentverhältniskurve T2h der zweiten Turbine zeigt eine leichte
Verringerung des Dreh: moments der zweiten Turbine bei stehendem Fahrzeug. Es steigt
dann bis zur Grenzdrehzahl der ersten Turbine T 1 von 1100 U/min biss zu einem Höchstwert
von 0,9:1 an, der etwas über dem entsprechenden Wert bei mittlerer Umwandlung liegt.
Danach sinkt das Drehmoment, bis es bei einer Grenzdrehzahl von etwa 2340 U/min
Null erreicht.
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Das negative Drehmoment der dritten Turbine T3 ist bei stehendem Fahrzeug
etwas geringer, das Drehmomentverhältnis beträgt - 0,3 :1.
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Das Verhältnis wird bei etwa 640 U/min positiv und steigt dann bis
zum Erreichen der Grenzdrehzahl der zweiten Turbine von 2340 U/min an. Für praktische
Zwecke kann die strichpunktierte Kurve T 3h der Kurve T3m für mittlere Umwandlung
gleichgeachtet werden.
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Die algebraische Summe der Ordiniten der Kurven T 1 h, T 2 h und T
3 h, j e mit dem zugeordneten Getriebefibersetzungsverhältnis multipliziert, ergibt
die resultierende Kurve Sn des ganzen Getriebes. Bei stillstehendem Fahrzeug ist
das Drehmomentverhältnis etwa 4,3 :1 und bleibt bis zu einer Drehzahl von 1100 U/min
oberhalb von 1,5 : 1. Erst bei 2340 U/min wird der Wert 1 : l erreicht.
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Demzufolge kann bei jeder Drehzahl unterhalb etwa 2200 U/min das Beschleunigungsvermögen
des Fahrzeugs vergrößert werden:, indem die Schaufeln der zweiten Turbine von kleinen
auf großen Anstellwinkel umgestellt wenden. Er kann noch weiter vergrößert werden,
indem auch die Schaufeln. des Leitapparates von kleinen auf großen Anstellwinkel
gebracht werden. Wenn außergewöhnliche Beschleunigung nur beim Anlaufen verlangt
wird, genügt es, nur die Schaufeln des Leitapparates auf großen Anstellwinkel zu
bringen.
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Rückwärtsfahrt Bei Rückwärtsfahrt wird die zweite Turbine T2 durch
die Bremse 38 festgehalten, und ihre Schaufeln haben großen Anstellwinkel. Die erste
Turbine T 1 hat ein Drehmoment, das ähnlich der Kurve T 1 m verläuft, jedoch durch
die Planetengetriebe negativ wird, wie die Linie T 1 R zeigt. Bei Rückwärtsfahrt
läuft die erste Turbine langsamer in bezug zur Abtriebswelle als bei Vorwärtsfahrt,
weil bei Rückwärtsfahrt das Getriebeübersetzungsverhältnis statt 2,55:1 1,8:1 ist.
Das Drehmomentverhältnis ist bei stehendem Fahrzeug - 2,55 :1. Das Drehmoment wird
bei etwa 1235 U/min der Abtriebswelle Null. Die entsprechende Kurve ist mit T 1
R bezeichnet.
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Das Drehmoment der dritten Turbine T3 bei stehendem Wagen ist so,
daß sich ein Drehmomen.tverh.ältnis von etwa - 0,45 :1 ergibt. Das Drehmomenterreicht
den Wert Null bei etwa 2600 U/min. Bei Rückwärtsfahrt steht die zweite Turbine T2
und wirkt als Leitapparat, der das Öl auf die Rückseite der Schaufeln 28 der dritten
Turbine T3 mit einem Austrittswinkel von etwa - 84° leitet (Fig. 7). Da sich die
zweite Turbine T2 nicht dreht, sinkt das hydraulisch rückwärts gerichtete Drehmoment
der dritten Turbine T3 nicht so schnell ab wie bei Vorwärtsantrieb. Der Drehmomentabfall
ist lediglich durch das Drehen der dritten Turbine bedingt und erreichst Null bei
einer theoretischen Abtriebswelllendrehzashl von 2600U/min. Die Kurve ist mit T3R
bezeichnet.
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Die Linie SR zeigt das gesamte Drehzahlverhältnis des Getriebes bei
Rückwärtsfahrt. Bei stehendem Fahrzeug ergibt sich ein. Wert von - 3,0: 1. Die Ordinaten
der Kurve SR sind die Summen der Ordinaten der Kurven T 1 R und:
T 3 R.
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Die axial durchströmten Turbinen T t und T 2 haben Grenzdrehzahlen,
die beträchtlich über der Drehzahl des Pumpenrud'es liegen. Dies ergibt sich aus
der Auslegung der Schaufeln und der Anordnung der Turbinenschaufeln und aus der
Neigung der Schaufeln des Pumpenrades nach: vorwärts bzw. dem positiven Austrittswinkel
an dessen Schaufeln. So ergibt sich bei einer Abtriebswell@endrehzahl von etwa 600
U/min bei kleiner Umwandlung ein Drehmomentverhältnis des gesamten Wandlers von
etwa 1,5 : 1 (Kurve SL). Die Drehzahl des Antriebsteils ist etwa 1130 U/min und
hängt von dem Schlupf des Wandlers ab, der wiederum von der Auslegung der Schaufeln:
und dem Gesamtwirkungsgrad dies Wandlers beeinflußt wird. Die erste Turbine T 1
überträgt auf das Fahrzeug ein Drehmoment und hat ihre Grenzdrehzahl noch nicht
erreicht. Ihre Drehzahl beträgt 2,55 - 600, also etwa 1530 U/min.
Bei
dem gewählten Beispiel ist die Verbindung zwischen der Abtriebswelle und den Fahrzeugrädern
so gewählt, daß einer Drehzahl von 425U/min der Abtriebswelle eine Fahrgeschwindigkeit
von 16,1 km/h entspricht.