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Hydraulisches Wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Wechselgetriebe
für Kraftfahrzeuge, bei welchen ein hydraulischer Drehmomentwandler vorgesehen ist,
dessen Turbine als Gegenlaufturbine mit doppeltem Abtrieb arbeiten kann und dessen
zwei Abtriebswellen mit verschiedenen Teilen eines Planetengetriebes verbunden sind,
wobei ferner Brems- und/oder Sperreinrichtungen vorgesehen sind, um die Übertragung
von Drehmomenten wahlweise mit doppeltem oder einfachem Abtrieb zu ermöglichen.
Um bei solchen Getrieben Möglichkeiten für einen Rückwärtsgang zu schaffen, hat
man bisher zu verhältnismäßig komplizierten Übertragungs- und Kupplungseinrichtungen
Zuflucht genommen. Ziel der Erfindung ist, ein Wechselgetriebe der geschilderten
Art mit einfachen Mitteln für einen Rückwärtsgang einzurichten.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß außer den zwei mit den
beiden Abtriebswellen des Strömungswandlers verbundenen Sonnen- und Ringrädern,
die bei doppeltem Abtrieb und festgestelltem Planetenträger zur Übertragung des
Drehmoments für den ersten Vorwärtsgang dienen, ein zusätzliches Ring- oder Sonnenrad
im Eingriff mit den Planetenrädern vorgesehen ist, wobei dieses Ring- oder Sonnenrad
für den Rückwärtsgang mit der Abtriebswelle des ganzen Wechselgetriebes kuppelbar
ist.
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Im nachstehenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
an Hand einiger Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 schematische
Darstellungen zweier verschiedener Getriebe, die voneinander hinsichtlich der Anordnung
der Antriebswelle des Getriebes abweichen, Fig. 3 eine Abänderung eines Teiles des
in Fig. 2 gezeigten Getriebes, Fig. 4 bis 7 verschiedene Anordnungen des einen Teil
des Wechselgetriebes bildenden Planetengetriebes, welche Anordnungen mit den Anordnungen
nach Fig. 1 bis 3 kombiniert werden können; Fig. 8 ist ein Kurvenbild, welches die
Veränderung des Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der Drehzahl für drei verschiedene
Getriebegänge zeigt.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Antriebswelle bezeichnet, welche mit dem
Motor eines Fahrzeuges gekuppelt ist. Diese Welle ist mit einem Pumpenrad verbunden,
dessen Schaufeln mit 2 bezeichnet sind. Dieses Pumpenrad ist ein Teil eines hydraulischen
Drehmomentwandlers 3, der mit einer zweistufigen Turbine 4 ausgerüstet ist und mit
einem Leitschaufelkranz 5 zwischen den beiden Stufen. Die Turbine 4 ist mit einer
Welle 6 verbunden, während der Leitschaufelkranz 5 auf einer drehbaren Welle 7 sitzt,
so daß die Turbine eine Turbine mit sogenanntem doppeltem Abtrieb bildet. Die Wellen
6 bzw.7 sind mit einem Ringrad 8 bzw. mit einem Sonnenrad 9 eines Planetengetriebes
verbunden, dessen Planetenräder mit 10 bezeichnet sind. Die Planetenräder 10 sind
in bekannter Weise auf einem drehbaren Planetenradträger gelagert, der auf der Welle
11 sitzt. Auf letzterer ist ferner eine Trommel 12 befestigt, die mit einem anziehbaren
Bremsband 13 zusammenarbeitet. Ferner ist zwischen der Welle 11 und dem Gehäuse
des Wechselgetriebes ein Rollenklemmgesperre 15 angeordnet. Dieses Gehäuse ist in
Fig.1 als feststehende Abstützung 14 dargestellt.
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Die Planetenräder 10 sind breiter als die Räder 8 und 9. Mit den Planetenrädern
steht ein weiteres Sonnenrad 16 im Eingriff, das von einer Trommel 17 oder einer
ähnlichen, das Planetengetriebe umgebenden Konstruktion getragen wird. Für die Trommel
17 ist ein anziehbares Bremsband 18 zur Zusammenarbeit vorgesehen.
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Die Arbeitsweise des vorangehend beschriebenen Getriebes ist wie folgt:
Wenn das Fahrzeug zur Vorwärtsfahrt in Bewegung gesetzt wird, werden die Bremsbänder
13 und 18 gelöst, so daß das Drehmoment von der Antriebswelle 1 über den hydratulschen
Drehmomentwandler auf die sich in entgegengesetzten Richtungen drehenden Wellen
6 und 71' übertragen wird. Das Drehmoment wird von der Welle 7 über die Planetenräder
10 auf die Welle 6 übertragen, wobei das Reaktionsmoment
am Planetenradträger
durch das Rollenklemmgesperre 15 aufgenommen wird. In diesem Falle bildet die Welle
6 die Abtriebswelle des Wechselgetriebes, wobei das Drehmoment bei Vorwärtsfahrt
über eine schematisch dargestellte Klauenkupplung 19 auf die Antriebswelle 20 des
Fahrzeuges übertragen wird.
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Beim Anfahren wird ein relativ großer Wert des Übersetzungsverhältnisses
zwischen den Antriebs-und Abtriebsmomenten infolge des doppelten Abtriebs erzielt,
wobei dieses Verhältnis sich z. B. zwischen den Werten 7,0 und 2,0 bei einer Zunahme
der Geschwindigkeit von 0 bis 35 km je Stunde verändert. Bei der letztgenannten
Geschwindigkeit kann das Bremsband 18 angezogen werden, wodurch die Welle 7, welche
den Leitschaufelkranz 5 trägt, gleichzeitig gesperrt wird. Die Turbine arbeitet
nun als Turbine mit einfachem Abtrieb, wobei die Drehmomentwandlung als sich von
2,0 auf 1,0 bei einer Zunahme der Geschwindigkeit von 35 auf 75 km je Stunde verändernd
angenommen werden kann. Hierauf wird in an sich bekannter Weise das direkte Kuppeln
der Antriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 6 mittels einer in der Zeichnung schematisch
dargestellten Lamellenkupplung 21 herbeigeführt, ohne daß dabei eine Drehmomentwandlung
erfolgt, wobei sich das Bremsband 18 wieder in gelöstem Zustand befindet.
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In Fig. 1 ist mit 22 ein schematisch dargestelltes Betätigungsglied
für die Kupplung 19 bezeichnet, mittels welchen die Welle 6 mit der Welle 20 verbunden
werden kann. In Fig. 1 befindet sich das Betätigungsglied 22 in seiner Neutralstellung,
kann jedoch außerdem drei weitere Stellungen, welche mit I, II und III gekennzeichnet
sind, einnehmen. In der Stellung I arbeitet ein Klauenelement 23 mit der Klauenkupplung
19 auf der Welle 6 zusammen. Andererseits arbeitet, wenn das Betätigungsglied 22
in die Stellung III bewegt worden ist, ein weiteres Klauenglied 24 mit einem Kupplungsglied
25 auf der Trommel 17, die das Sonnenrad 16 trägt, zusammen. Wenn das Bremsband
13 angezogen worden ist, so daß die Welle 11 stillsteht, dreht sich die Trommel
17 in der gleichen Richtung wie der Leitschaufelkranz 5, woraus sich ergibt, daß
in der Stellung III des Betätigungsgliedes 22 die Welle 20 für Rückwärtsfahrt bei
doppeltem Abtrieb angetrieben wird.
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In der Stellung II des Betätigungsgliedes 22 sind die Klauenelemente
23 und 24 außer Eingriff, während die Klauenelemente 26 im Eingriff mit feststehend
angeordneten Klauenelementen 27 stehen, wodurch die Welle 20 gesperrt ist, so daß
das Fahrzeug, beispielsweise für das Parken, an einer Fahrbewegung gehindert ist.
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Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die beschriebene Anordnung
Möglichkeiten für Vorwärtsfahrt mit drei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen
liefert, zu welchen zusätzlich ein Übersetzungsverhältnis für Rückwärtsfahrt und
eine Sperreinrichtung für das Parken vorgesehen sind.
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Das in Fig. 2 dargestellte Getriebe unterscheidet sich von dem in.
Fig. 1 dargestellten nur darin, daß in an sich bekannter Weise die Antriebswelle
1 sowohl mit dem Pumpenrad 2 als auch mit dem Turbinenteil 4 des Drehmomentwandlers
über ein Ausgleichsgetriebe in Form eines Planetengetriebes verbunden ist, wobei
das Pumpenrad mit dem Sonnenrad 30 des Planetengetriebes und die Turbine 4 mit dem
Ringrad 31 des Planetengetriebes verbunden ist. In diesem Falle ist die Welle 1
mit dem Planetenradträger 32 verbunden. Zwischen dem Sonnenrad 30 und dem Ringrad
31 ist ein Rollenklemmgesperre 33 angeordnet.
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Aus der Anordnung nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Antriebsmoment
verzweigt wird insofern, als dieses teilweise unmittelbar auf die Abtriebswelle
6 und teilweise auf das Pumpenrad 2 übertragen wird.
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Fig. 3 zeigt eine Abänderungsform des Ausgleichsgetriebes für den
Betrieb des Drehmomentwandlers. Diese Abänderungsform weicht von der Anordnung nach
Fig. 2 im wesentlichen nur darin ab, daß das Sonnenrad 30 mit dem Turbinenteil verbunden
ist, wähnend das Ringrad 31 mit dem Pumpenteil des Drehmomentwandlers verbunden
ist. Es handelt sich also hier um eine Anordnung, die gegenüber der Anordnung nach
Fig. 2 umgekehrt ist.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Abänderungsform des
hinter dem Drehmomentwandler angeordneten Planetengetriebes. Aus dem Vergleich mit
den in Fig. 1 und 2 dargestellten Getrieben ergibt sich, daß bei der Anordnung nach
Fig. 4 die den Leitschaufelkranz tragende Welle 7 mit dem Ringrad 8 des Planetengetriebes
verbunden ist, während die Turbinenwelle 6 mit dem Sonnenrad 9 verbunden ist. In
diesem Falle ist für Rückwärtsfahrt eine Verbindung der Welle für den Rückwärtsgang
mit einem Ringrad erforderlich, das in Fig. 4 mit 16a bezeichnet ist.
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Wenn die Anordnung nach Fig. 1 und 2 hinsichtlich der Verbindungen
der Wellen 6 und 7 mit dem Planetengetriebe beibehalten wird, kann jedoch trotzdem
ein Ringrad für den Rückwärtsgang verwendet werden, wenn ein Zwischenrad 34 zwischen
diesem Ringrad und den Planetenrädern 10, wie in Fig. 5 gezeigt, angeordnet wird.
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Wenn gewünscht, kann die große axiale Länge der Planetenräder 10 auch
in der Weise ausgenutzt werden, daß jedes derselben mit zwei Verzahnungen von verschiedenen
Durchmessern ausgebildet wird. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 6 und 7 dargestellt.
Es ist hierbei zu erwähnen, daß diese Anordnung eine große Freiheit hinsichtlich
der Wahl des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht, da die Räder 8, 9 und 16 mit
den Planetenrädern 10 auf verschiedene Weise verbunden werden können, wobei eines
der Sonnenräder und der Ringräder dann mit Teilen der Planetenräder zusammenarbeitet,
die einen anderen Durchmesser haben als die Durchmesser der mit den übrigen Rädern
zusammenarbeitenden Teile.
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Fig. 8 gibt eine schematische Darstellung des Wirkungsgrades als Funktion
der Fahrgeschwindigkeit bei doppeltem Abtrieb, einfachem Abtrieb und direkter Kupplung.
Wie ersichtlich, steigt die Kurve beim Anfahren mit doppeltem Abtrieb sehr rasch
an. Nachdem der Wirkungsgrad sein Maximum überschritten hat, findet der Übergang
zum einfachen Abtrieb statt, wobei der Wirkungsgrad bis zu einer gewissen Geschwindigkeit
im wesentlichen konstant bleibt, bei welcher das direkte Kuppeln als zweckmäßig
erscheint.
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Die Erfindung ist nicht auf die im vorangehenden beschriebenen und
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb
ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. Bei Verwendung einer Klauenkupplung
zwischen der Abtriebswelle 6 und der Trommel 17 und der Antriebswelle 20 des Fahrzeuges
können die Bremsbänder 18 und 13 für das Synchronisieren beim Gangwechsel verwendet
werden. Die Klauenkupplung kann jedoch, wenn gewünscht, durch eine Reibungskupplung
ersetzt werden. Die Bremshänder können
ebenfalls durch entsprechende
Mittel, z. B. durch eine Reibungskupplung; ersetzt werden.