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Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere
Kraftfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, der aus einem mit
der Eingangswelle verbundenen Pumpenrad, einer Leitradgruppe und einem Tubinenräderteil
besteht, wobei eine erste Turbinenrädergruppe des Turbinenräderteils über eine überholkupplung
und ein Umlaufräderwechselgetriebe sowie eine zweite Turbinenrädergruppe über eine
willkürlich schaltbare Kupplung mit der Ausgangswelle verbunden ist.
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Es ist durch die deutsche Auslegeschrift 1122 844 bekannt,
in den Vorwärtsgangbereichen eine leistungsgeteilte übertragung stattfinden zu lassen.
Nicht vorgesehen ist bei dieser Anordnung jedoch die Anordnung einer schaltbaren
Kupplung, die ein willkürliches Lösen ermöglicht. Bei der bekannten Anordnung ist
auch ein solches Lösen nicht gewünscht, da dann ein ständiges leeres Unilaufen des
Turbinenrades stattfindet, was einen Leistungsverlust zur Folge haben würde. Lediglich
zur Einschaltung des Rückwärtsganges wird die Kupplung gelöst.
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Es ist auch durch die USA.-Patentschrift 2 762 198
bekannt,
einen hydrodynamischen Drehmomentwandler so auszubilden, daß ein auf einen Abtrieb
wirkendes Turbinenteil aus mehreren Turbinenrädern besteht, von denen eines mittels
einer überholkupplung an die anderen angeschlossen ist. Auch hier ist eine Kupplung
des anschließbaren Turbinenrades an einen anderen Abtriebsteil nicht vorgesehen.
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Demgegenüber besteht das Ziel der Erfindung darin, ein hydrodynamisch-mechanisches
Getriebe mit verbesserten Eigenschaften vorzuschlagen, derart, daß das Getriebe
eine bessere Ausnutzung der Leistung in den Vorwärtsgängen erlaubt, da das Getriebe
wahlweise in einen Normalbetrieb mit guten Wirkungsgraden oder in einen Hochleistungsbetrieb
mit großem Drehmoment schaltbar ist.
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Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die zweite, an die Ausgangswelle
über die in den Vorwärtsbereichen willkürlich schaltbare Kupplung kuppelbare Turbinenrädergruppe
nach Lösen der Kupplung über eine überholkupplung mit der ersten Turbinenrädergruppe
unmittelbar verbindbar ist.
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Durch diese Schaltungsmöglichkeit der zweiten Turbinengruppe wird
erreicht, daß im Hochleistungsbereich, in dem die Größe der Wirkungsgrade keine
große Bedeutung hat, alle Turbineneinheiten gekoppelt laufen, während im Normalarbeitsbereich,
in dein die Erzielung guter Wirkungsgrade wichtig ist, die zweite Turbinengruppe
ohne wesentlichen Wirkungsgradverlust direkt an die Ausgangswelle ge-
koppelt
ist.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes nach der Erfindung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Getriebes gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine schematische Darstellung
des Getriebes gemäß F i g. 1,
F i g. 3 und 3 A schematische
Darstellungen anderer Ausführungsformen des Getriebes nach der Erfindung, F i
g. 4 eine schematische Darstellung der Geometrie der Schaufeln des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers, wobei die verschiedenen Schaufeln abgewickelt dargestellt sind.
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In F i g. 1 ist mit 10 eine Eingangswelle bezeichnet,
die beispielsweise die Kurbelwelle einer Brennkraftinaschine sein kann. Sie ist
über einen Flansch 12 mit einer Antriebsplatte 14 verbunden, wobei am Umfang der
Antriebsplatte ein Anlasserzahnkranz 16 angeordnet ist.
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Die Antriebsplatte 14 ist durch Schrauben 18 mit einem Wandlergehäuse
verbunden, das aus zwei Gehäuseteilen 20 und 22 besteht. Der Gehäuseteil 22 besitzt
eine glockenförmige Gestalt und ist an seinem Umfang am Gehäuseteil 20 befestigt.
Die Verbindungsstelle weist einen Rand 24 auf. Jede bekannte Befestigungsart kann
dabei Verwendung finden. Der Gehäuseteil 22 ist innerhalb eines entsprechend geformten
Getriebegehäuses 26 angeordnet. Dieses kann durch Schrauben oder auf andere
Weise mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden werden.
Ein
Pumpengehäuse 28 enthält Pumpenschaufeln 30. Das Pumpengehäuse
28 ist durch Punktschweißen über seinen Innenflansch 32 mit dem Gehäuseteil
22 verbunden. In ähnlicher Weise ist sein Außenflansch 34 durch Punktschweißen befestigt.
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Das innere Pumpeagehäuse 28 ist mit öffnungen versehen, die
Nasen 36 der Pumpenschaufeln 30
aufnehmen. Die Befestigung der Pumpenschaufeln
kann jedoch auch auf andere bekannte Art erfolgen.
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Eine Innenwand 38 ist mit der inneren Kante der Pumpenschaufeln
30 verbunden und wird durch Nasen 40 gehalten, die sich durch öffnungen in
der Innenwand 38 erstrecken.
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Ein Flansch 42 des Gehäuseteils 22 ist an einer Hohlwelle 44 befestigt.
Diese Hohlwelle wird durch einen Ansatz 46 an einer Trennwand 48 aufgenommen. Diese
Trennwand ist durch Schrauben 50 mit dem Getriebegehäuse 26 verbunden.
Ein Dichtring 52 ist zwischen dem Ansatz 46 und der Hohlwelle 44 angeordnet.
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Die Trennwand 48 besitzt eine Aussparung 54, die eine Pumpe
56 aufnimmt. Diese Pumpe bildet eine Druckquelle für eine selbsttätige Regeleinrichtung,
die nicht dargestellt ist. Diese Regeleinrichtung reg ,elt die Tätigkeit, verschiedener
Kupplungen und Bremsen, die weiter unten beschrieben sind.
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Eine mittio, angeordnete Turbinenwelle 58 ist durch eine Keilverzahnung
62 mit einer Nabe 60 verbunden. Die Nabe 60 ist durch Niete
oder auf andere Weise mit einem radial innenliegenden Flansch 64 eines Turbinengehäuses
66 verbunden. Dieses Turbinengehäuse bildet zusammen mit den Turbinenschaufeln
68 ein weiteres Turbinenrad, das im vom Pumpenrad geförderten Flüssigkeitsstrom
liegt. Ein inneres Turbinengehäuse 70 ist mit den Turbinenschaufeln
68 verbunden, begrenzt den Strömungskanal und bildet einen Teil des Turbinenrades.
Die Turbinenschaufeln 68 können an dem Turbinengehäuse 66 durch Nasen
72 befestigt sein. Diese Nasen werden von entsprechenden öffnungen in dem
Turbinengehäuse 66 aufgenommen.
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Im folgenden ist das zweite Turbinenrad als Ganzes mit 74 und das
Pumpenrad als Ganzes mit 76
bezeichnet.
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Ein erstes, mit Schaufeln 80 versehenes Leitrad 78
ist
am Eintritt der Turbinenschaufeln 68 angeordnet. Das Leitrad kann aus Aluminiumguß
bestehen, je-
doch können auch andere Konstruktionen Verwendung finden. Das
Leitrad enthält ein äußeres Gehäuse82, das den Strömungskanal einerseits begrenzt.
Ein Leitradträger 84 erstreckt sich radial nach einwärts und ist mit den Schaufeln
86 eines zweiten Leitrades 88 verbunden. Wie das erste Leitrad
78
kann das zweite Leitrad 88 gegossen sein und kann mit dem* ersten
Leitrad 78 einstückig ausgeführt werden.
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Ein Außengehäuse 90 des zweiten Leitrades 88 ist mit
Außenring 92 einer überholkupplung 94 verbunden. Die überholkupplung ist
vorzugsweise von einem Typ, der kuppelnde Sperrelemente zwischen dem Außen-
und einem Innenring 92 und 96 besitzt, wobei der letztere mit einer
Hohlwelle 98 verbunden ist, die die vorher erwähnte Turbinenwelle
58 umgibt. Eine Buchse 100 ist zwischen der Turbinenwelle
58
und der Hohlwelle 98 angeordnet. Eine zweite Buchse 102 befindet
sich zwischen dem linken Ende der Turbinenwelle 58 und einem Lager im Mittelteil
104 des Gehäuseteils 20. Der Mittelteil 104 wird durch ein Lager am Ende der Eingangswelle
10 aufgenornmen.
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Am Flüssigkeitsaustritt des zweiten Leitrades 88
ist ein drittes
Leitrad 106 angeordnet, das Schaufeln 108 besitzt, um die ein Gehäuse
110 angeordnet ist. Das Gehäuse 110 begrenzt den Strömungskanal für
die Arbeitsflüssigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Ein Ring 112 für
das dritte Leitrad 106 ist mit einem Außenring 114 für eine überholkupplung
116 verbunden. Ähnlich wie die überholkupplung 94 ist die überholkupplung
116 vorzugsweise von einem Typ, der Sperrelemente verwendet, die zwischen
dem Außenring 114 und dem vorher erwähnten Innenring 96 angeordnet sind.
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Beide Außenringe 92 und 114 sind mit Ausnehmungen versehen,
die eine Sperrwirkung in einer Richtung für das erste, das zweite und das dritte
Leitrad ergeben, während in der anderen Drehrichtung eine freie Drehung erfolgt.
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Ein erstes Turbinenrad ist als Ganzes mit 118 bezeichnet. Es
besitzt ein Außengehäuse 120 und Turbinenschaufeln 122. Das Außengehäuse 120 begrenzt
den Strömungskanal für die Arbeitsffüssigkeit, die aus dem Austrittsbereich des
Pumpenrades 76 austritt und in den Eintrittsbereich des ersten Leitrades
78 eintritt.
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Das erste Turbinenrad 118 wird von einem Turbinenträger 124
getragen, der sich durch das Innere des hydrodynamischen Drehmomentwandlers hindurcherstreckt.
An seinem radial einwärts liegenden Ende ist er am Außengehäuse 126 eines
dritten Turbinenrades 128 befestigt. Das Turbinenrad 128 besitzt Schaufeln
130. Das Außengehäuse 126 begrenzt den Strömungskanal zwischen dem
dritten Leitrad 106 und dem Pumpenrad 76.
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Das dritte Turbinenrad 128 besitzt einen Ring, der mit einem
Außenring 132 einer überholkupplung 136
verbunden ist. Ein Ilunenring
der überholkupplung 136 ist mit 134 bezeichnet. Zwischen dem Außen-und Innenring
132 und 134 sind Sperrelemente angeordnet. Der Innenring 134 ist an einer
hohlen Turbinenwelle 138 befestigt, wobei die hohle Turbinenwelle die Hohlwelle
98 des Leitrades umgibt. Die Turbinenwelle 138 ist drehbar in Buchsen
140 und 142, die von einem Teil 144 in der Trennwand 48 aufgenommen werden, gelagert.
Ein Paßbolzen 146 legt den Teil 144 gegenüber der Trennwand 48 fest.
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Ein trommelförmiger Flansch 148 befindet sich am Teil 144. Der Flansch
148 ist innen mit Keilverzahnunaen versehen und nimmt die Bremsscheiben einer LameHenbremse
150 auf. Ein zylindrischer Abschnitt 152 des Getriebegehäuses
26 umgibt den Teil 144. Ein Sicherungsring 154 verhindert eine axiale Beweaung
des Teils 144 relativ zum zylindrischen Ab-
schnitt 152.
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Ein Axiallager 156 ist zwischen dem Flansch 42 des Gehäuseteils
22 und der überholkupplung 136
angeordnet. In ähnlicher Weise befinden sich
Axiallager 158 und 160 zwischer dieser überholkupplung und der überholkupplung
116 und zwischen der überholkupplung 116 und der überholkupplung 94.
Ein weiteres Axiallager 162 ist zwischen der überholkupplung 94 und der Nabe
60 des zweiten Turbinenrades 74 angeordnet.
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Das Außengehäuse 120 für das erste Turbinenrad 118 besitzt
einen Fortsatz 164, der durch Keile oder auf andere Weise mit einem Flanschteil
166 verbunden ist. Der innere Abschnitt des Flanschteils 166 ist
mit
einem Außenring 168 einer überholkupplung 170
verbunden. Diese überholkupplung
ist ähnlich den bereits obenerwähnten überholkupplungen ausgebildet. Der Außenring
168 ist mit Ausnehmungen versehen, wobei Sperrelemente in diese Ausnehmungen
eingreifen und eine langsamere Drehung des ersten Turbinenrades 118 relativ
zur Nabe 60 verhindern. Eine überholbewegung des ersten Turbinenrades
118 relativ zur Nabe 60 kann jedoch stattfinden. Die Nabe
60 bildet den Innenring für überholkupplung 170.
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Die Hohlwelle 98 und die Turbinenwelle 138 sind in Hülsen
172 und 174, die zwischen ihnen auseinanderliegend angeordnet sind, gelagert.
Das rechte Ende der Turbinenwelle 138 ist, wie aus F i g. 1 hervorgeht,
durch eine Keilverzahnung mit einer Bremsnabe 176 verbunden, die außen eine
Keilverzahnung trägt, in die die Bremslamellen der Lamellenbremse 150 eingreifen.
Die Lamellenbremse weist eine Druckscheibe 180 auf, wobei ein auf dem trommelförmigen
Flansch 148 des Teils 144 vorgesehener Sicherungsring 182 als axialer Anschlag
für die Bremslamellen dient.
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Im Teil 144 ist eine ringförmige Druckkammer 184 gebildet, in der
sich ein ringförmiger Kolben 186
befindet. Wenn die Druckkammer 184 mit Druckflüssigkeit
beaufschlagt wird, wird die Lamellenbremse 150 eingerückt und legt die Turbinenwelle
138 am Getriebegehäuse 26 fest.
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Die Bremsnabe 176 ist mit Hohlrädern 188 und
190 verbunden. Umlaufräder 192 kämmen mit dem Hohlrad 188,
und Umlaufräder 194 sind mit dem Hohlrad 190 im Eingriff. Die Umlaufräder
192 und 194 sind auf Achsen 196, die von einem Umlaufräderträger
198 getragen werden, gelagert. Der Umlaufräderträger weist eine Trägernabe
200 auf.
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Ein Sonnenrad 202 kämmt mit den Umlaufrädern 192, und ein Sonnenrad
204 greift in die Umlaufräder 194 ein. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i
g. 1 und 2 sind die Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder 202 und 204 gleich.
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Die Tandemanordnung der Hohlräder 188 und 190 stellt
mit den entsprechenden Umlaufrädern eine ausgeglichene Lastverteilung für die Zahnräder
sicher, wobei die Funktionsweise der Anordnung dieselbe sein würde, wenn die Umlaufräder
192 die Form von einstückigen breiten Zahnrädern haben und das Hohlrad
190 wegfallen würde.
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Das Sonnenrad 202 ist fest mit der Hohlwelle 98
verbunden. Das
Sonnenrad 204 ist mit einem Innenring 206 einer überholkupplung
208 verbunden. Die überholkupplung 208 kann ebenfalls von der gleichen
Art sein wie die oben beschriebenen. Sie weist einen Außenring 210 auf, an dem eine
konische Bremstrommel 212 befestigt ist. Entsprechend ist ein eine konische Bremsfläche
aufweisendes Bremsglied 214 durch eine Keilverzahnung mit der verzahnten Innenfläche
des zylindrischen Abschnitts 152 des Getriebegehäuses 26 verbunden.
An einer axialen Bewegung relativ zum Gehäuse wird das Bremsglied durch Sicherungsringe
gehindert. Ein axial verschiebbares, mit konischen Bremsflächen versehenes Bremsglied
216 ist mit dem Getriebegehäuse 26 drehfest verbunden. Es kann sich
also axial zum zylindrischen Abschnitt 152 bewegen.
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Wenn das Bremsglied 216, wie in F i g. 1 dargestellt,
nach links verschoben wird, stößt es gegen die entsprechende konische Bremsfläche
des Bremsgliedes 214, wodurch der Außenring 210 festgehalten wird. Wenn die mit
konischen Bremsflächen versehene Bremse betätigt wird, überträgt die überholkupplung
208 ein Reaktionsmoment auf das Getriebegehäuse, wenn das Drehmoment in der entsprechenden
Richtung wirkt. Die überholkupplung 208
wird jedoch eine freie Drehung zwischen
dem Sonnenrad 204 und dem Getriebegehäuse zulassen, wenn das Drehmoment in der entgegengesetzten
Richtung wirkt.
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Der Umlaufräderträger 198 ist auf einer Hohlwelle 218 befestigt,
die die Turbinenwelle 58 umgibt. Auf der Hohlwelle 218 sind über entsprechende
Buchsen der Innenring 206 der überholkupplung und das Sonnenrad 204 gelagert.
Die Hohlwelle 218
ist ihrerseits unter Zwischenschaltung einer Buchse auf
der Turbinenwelle 58 gelagert.
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Das rechte Ende der Hohlwelle 218 ist, wie aus F i
g. 1 hervorgeht, über eine Keilverzahnung mit einer Kupplungsglocke 220 verbunden.
Die Kupplungsglocke 220 hat eine innenliegende Keilverzahnung, in die die Lamellen
einer Lamellenkupplung 222 mit ihren Außenkeilverzahnungen eingreifen. Die Lamellen
der Lamellenkupplung 222 sitzen mit ihren innenliegenden Keilverzahnungen auf einer
Kupplungsnabe 224, die mittels einer Keilverzahnung 226 mit der Turbinenwelle
58 verbunden ist.
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Eine Ausgangswelle 228 ist in einer Buchse 230,
die von
einer öffnung einer Abschlußwand 232 des zylindrischen Abschnitts
152 des Getriebegehäuses 26
aufgenommen wird, gelagert. In der Abschlußwand
232 befindet sich eine Ausnehmung, in der Teile einer Pumpe 234 angeordnet
sind. Die Pumpe 234 wird von der Ausgangswelle 228 angetrieben, so daß der
abgegebene Druck von der Drehzahl der Ausgangswelle abhängt. Diese Pumpe bildet
zusammen mit der vorher beschriebenen, von der Pumpe angetriebenen, einen Teil der
Regeleinrichtung für die Betätigung der verschiedenen Kupplungen und Bremsen.
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In der Abschlußwand 232 befindet sich eine ringförmige Druckkammer
236, in der ein Ringkolben 238 angeordnet ist. Der Ringkolben
238 ist mit einem Fortsatz 240 des vorher erwähnten Bremsgliedes
216
verbunden. Wenn die Druckkammer 236 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt
wird, wirkt die daraus resultierende Kraft auf den Fortsatz 240 und bringt das Bremsglied
216 in Wirkverbindung mit der Bremstrommel 212 und dem Bremsglied 214. Dadurch
wird die Bremstrommel 212 festgehalten. Eine Rückzugsfeder 242 ist zwischen einem
Federsitzteil und dem Ringkolben 238 angeordnet. Das Federsitzteil ist an
der Abschlußwand 232 durch einen Sicherungsring gehalten.
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Eine Zwischenwand 244 ist mit der Ausgangswelle 228 verbunden.
Im äußeren Bereich ist die Zwischenwand mit der Kupplungsglocke 220 verbunden.
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In der Zwischenwand 244 ist eine ringförmige Druckkarnrner 246 angeordnet.
In dieser Druckkammer gleitet ein ringförmiger Kolben 248. Der Kolben 248 wird normalerweise
durch eine Feder 250 nach rechts gedrückt, wie aus F i g. 1 hervorgeht.
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Die Feder 250 liegt auf einem Federteller 252 auf, der
an der Zwischenwand 244 durch einen Sicherungsring gehalten ist.
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Während des Betriebes des hydrodynamischmechanischen Getriebes gemäß
F i g. 1 wird die Lamellenkupplung 222 dann eingerückt, wenn das
Getriebe
im normalen Betriebsbereich betrieben werden soll. Wenn ein Betrieb des Getriebes
im Hochleistungsbereich gewünscht ist, bleibt die Lamellenkupplung 222 ausgerückt.
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Wenn die Lamellenkupplung 222 eingerückt wird, wird eine direkte Verbindung
zwischen dem zweiten Turbinenrad 74 -und der Ausgangswelle 228 geschaffen.
Wenn ferner angenommen wird, daß das Fahrzeug unter diesen Bedingungen aus dem Stand
heraus beschleunigt wird, erfolgt durch das von der Antriebsmaschine angetriebene
Pumpenrad ein Flüssigkeitsumlauf durch die Teile des hydrodynamischen Drehmomentwandlers.
Das Drehmoment des ersten und dritten Turbinenrades wird unter diesen Bedingungen
direkt über die überholkupplung 136 auf die Turbinenwelle 138 übertragen.
Diese treibt die Hohlräder 188 und 190 an. Der Umlaufräderträger
198
ist durch die Hohlwelle 218, durch die Kupplungsglocke 220 und
die Zwischenwand 244 mit der Ausgangswelle 228 verbunden. Dadurch hat das
Sonnenrad 204 das Bestreben, nach rückwärts zu drehen. Wenn jedoch die Bremsglieder
212 und 216 mit der Bremstrommel 214 im Eingriff sind, wird eine Drehung
des Sonnenrades 204 verhindert, wodurch dieses als ein Reaktionsglied innerhalb
des Umlaufrädergetriebes wirkt.
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Wenn die Hohlräder angetrieben werden und das Sonnenrad204 als ein
Reaktionsglied wirkt, drehen sich der Unilaufräderträger und die Ausgangswelle mit
einer geringeren Geschwindigkeit im Vorwärtsgang, wobei das von dem Turbinenrad
an die Hohlräder abgegebene Drehmoment durch das Umlaufrädergetriebe vervielfacht
wird.
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Während dieses Betriebsbereiches wirkt auf die Leiträder
78, 88 und 106 ein negatives Drehmoment ein. Dieses# Drehmoment wird
über die überholkupplungen 94 und 116 an die Hohlwelle 98 und dann
an das Sonnenrad 202 weitergegeben. Das auf das Sonnenrad 202 wirkende Drehmoment
vergrößert somit das Drehinoment, das auf die Hohlräder 188
und
190 einwirkt, und wird durch das Umlaufrädergetriebe vervielfacht. Das auf
den Umlaufräderträger und die Ausgangswelle übertragene Drehmoment ist die
Summe der Drehmomente, die auf das Sonnenrad 202 und das Hohlrad
188 - einwirken. Da die Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder 202 und 204
gleich sind, wird eine Drehung der Leiträder verhindert, solange die Lamellenbremse
150 eingerückt ist.
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Das durch die Wirkung der Leiträder und des ersten und dritten Turbinenrades
auf die Ausgangswelle übertragene Drehmoment wird weiter vergrößert durch die Wirkung
des zweiten Turbinenrades 74. Das Drehmoment des zweiten Turbinenrades 74 wird durch
die Lamellenkupplung 222 direkt auf die Ausgangswelle 228 übertragen, wie
schon vorher ausgeführt.
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Wenn das übersetzungsverhältnis des hydrodynamischen Getriebes steigt,
vergrößert sich auch das negative Drehmoment auf das erste und das zweite Leitrad,
bis es den Wert Null erreicht. Bei diesem übersetzungsverhältnis und bei höheren
übersetzungsverhältnissen hört die Wirkung der Überholkupplung 94 auf. Darüber hinaus
steigt mit steigendem übersetzungsverhältnis der Anteil des Drehmomentes, der durch
das zweite Turbinenrad 74 geliefert wird, im Verhältnis zum Anteil des Drehinomentes,
der durch das erste und dritte Turbinenrad geliefert wird. Das Drehmoment, das auf
das dritte Leitrad 106
einwirkt, nimmt ab mit steigendem übersetzungsverhältnis,
bis schließlich das Leitrad 106 zu überholen beginnt. Schließlich wird- das
gesamte Drehmoment durch das zweite Turbinenrad 74 übertragen, während das erste
und das dritte Turbinenrad frei mitlaufen. Wenn die Strömung der Arbeitsflüssigkeit
so groß ist, daß das erste und dritte Turbinenrad kein Drehmoment abgeben können,
erlaubt die überholkupplung 136 ein freies Mitdrehen dieser Teile, Dieser
übergang erfolgt sanft, wobei eine Zugkraftunterbrechung nicht stattfindet.
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Die Drehmomentcharakteristik des zweiten Turbinenrades kann so mit
der Drehmomentcharakteristik des Leitrades abgestimmt werden, daß ein sanfter übergang
des Drehmomentes zum Umlaufrädergetriebe erfolgen kann.
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Zum Bremsen mit der Antriebsmaschine, beispielsweise bei Bergabfahrt,
wobei der Verlauf des Drehmomentes durch das hydiodynamisch-mechanische Getriebe
umgekehrt wird, werden die Bremsglieder 212 und 216 mit der Bremstrommel
214 außer Eingriff gebracht, und die Lamellenbremse 150 bleibt eingerückt.
Die Lamellenbrernse 150 hält das erste und das dritte Turbinenrad fest, während
das Sonnentad 202 mit erhöhter Drehzahl umläuft. Da das Sonnenrad 202 mit den Leiträdem
durch überholkupplungen 94 und 116 verbunden ist, wirken die Leiträder als
hydrodynamische Bremse.
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Zum Einschalten des Rückwärtsganges ist es lediglich notwendig, die
Bremsglieder 212 und 216 außer Eingriff -mit der Bremstrommel 214 zu bringen
und die Lamellenbremse 150 einzurücken. Das Pumpenrad des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers baut in üblicher Weise den Flüssigkeitskreislauf auf, jedoch
werden das erste und das dritte Turbinenrad 118 und 128 durch die
Lamellenbremse 150 festgehalten. Ein rückwärts drehendes Drehmoment wird
auf die Leiträder 78, 88 und 106 gegeben, wobei dieses rückwärts drehende
Drehmonient auf das Sonnenrad 202 übertragen wird. Da das Hohlrad 188
als
Reaktionsglied wirkt, werden der Unilaufräderträger und die Ausgangswelle
228 rückwärts angetrieben.
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Wenn das hydrodynamisch-mechanische Getriebe im Hochleistungsbereich
betrieben werden soll, ist es lediglich notwendig, die Lamellenkupplung 222 züi
lösen. Dadurch wird ein hohes Drehmoment auf die Ausgangswelle des Getriebes gegeben.
Das Drehmoment des zweiten Turbinenrades wird durch die überholkupplung
170 übertragen. Dieses Drehmoment vergrößert das Drehmoment auf das erste
Turbinenrad 118 und das dritte Turbinenrad 128.
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Die Summe der Drehinomente, die auf das erste Turbinenrad
118, das zweite Turbinenrad 74 und das dritte Turbinenrad 128 wirken,
wird somit auf die Hohlräder 188 und 190 übertragen. Dieses Drehmoment
wird durch das Umlaufrädergetriebe vervielfacht, wobei das Sonnenrad 204 wie für
den Normalbetriebsbereich als Reaktionsglied wirkt. Die Leiträder und die Turbinemäder
arbeiten in der gleichen Weise wie vorher für den Normalbetriebsbereich beschrieben,
wobei jedoch die überholkupplung 136
nicht überholt, bis eine Schaltung in
den Normalbetriebsbereich erfolgt ist. Solch eine Schaltung kann durch Einrücken
der Lamellenkupplung 222 erfolgen, wobei dann das Drehmoment des zweiten Turbinenrades
74 direkt über die Lamellenkupplung 222 und
die Turbinenwelle
58 auf die Ausgangswelle übertragen wird.
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In F i g. 4 ist allgemein die Schaufelgeometrie der verschiedenen
Elemente des hydrodynamischen Drehmomentwandlers dargestellt. Zum Zweck der Darstellung
sind die Schaufeln abgewickelt worden.
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Wenn sich das Pumpenrad in Richtung des Pfeils R dreht, strömt die
Flüssigkeit nach rechts. Die Tangentialkomponente der absoluten Geschwindigkeit
der Flüssigkeit wird durch das erste Turbinenrad vermindert, oder umgekehrt, wodurch
sie dem ersten Turbinenrad ein positiv drehendes Drehmoment erteilt. Dieses Drehmoment
wird, wie schon vorher erwähnt, auf die Hohlräder 188 und 190 übertragen.
Wenn die Flüssigkeit den Ausgangsbereich des ersten Turbinenrades verläßt und durch
den Strömungskanal des ersten Leitrades strömt, wird die Tangentialkomponente der
absoluten Geschwindigkeit der Flüssigkeit wiederum in umgekehrter Richtung geändert,
wobei das erste Leitrad ein Reaktionsmoment in umgekehrter Richtung zu dem Drehmoment
des ersten Turbinenrades aufnehmen muß. Dieses Reaktionsmoment gelangt zu dem Sonnenrad
202.
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Wenn die Flüssigkeit das erste Leitrad verläßt und durch den Strömungskanal
des zweiten Turbinenrades strömt, wird die Tangentialkomponente der absoluten Geschwindigkeit
der Flüssigkeit, die durch das erste Leitrad vergrößert wurde, wiederum vermindert,
oder umgekehrt, wodurch ein Antrieb des zweiten Turbinenrades in der Richtung des
Pfeiles R in F i g. 4 erfolgt. Wenn die Lamellenkupplung 222 eingerückt ist,
wird das Drehmoment des zweiten Turbinenrades direkt zu der Ausgangswelle übertragen.
Wenn das hydrodynamisch-mechanische Getriebe im Hochleistungsbereich arbeitet, wozu
die Lamellenkupplung 222 ausgerückt ist, wird das Drehmoment durch die überholkupplung
170 dem Drehmoment des ersten Turbinenrades zugefügt.
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Das zweite Leitrad ändert wiederum die absolute Geschwindigkeit der
Flüssigkeit, die den Austrittsbereich des zweiten Turbinenrades verläßt. Eine weitere
Änderung erfolgt durch das dritte Turbinenrad, so daß die Reaktionsmomente des zweiten
und dritten Leitrades auf das Sonnenrad 202 übertragen werden und dort das Reaktionsmoment
des ersten Leitrades verstärken. Das zweite Leitrad wird sich frei mitdrehen, bevor
das dritte Leitrad sich frei mitdreht, da die Leiträder auf unabhängigen überholkupplungen
angeordnet sind. Dadurch wird ein größerer Betrag an Drehmomentvervielfachung erreicht,
als wenn der hydrodynamische Drehmomentwandler nur ein einziges Leitrad an dieser
Stelle des Kreislaufs hätte.
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Der Vektor der absoluten Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die das
erste Leitrad verläßt, wird durch das dritte Turbinenrad verändert, wodurch das
dritte Turbinenrad ein Drehmoment überträgt, das das Drehmoment des ersten und zweiten
Turbinenrades verstärkt. Das dritte Turbinenrad wird somit in Richtung des Pfeils
R in F i g. 4 umlaufen.
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In F i g. 2 ist eine schematische Darstellung des hydrodynamisch
- mechanischen Getriebes gemäß F i g. 1 gezeigt. Die F i
g. 3 und 3 A zeigen jedoch andere Ausführungsformen des Getriebes
nach der Erfindung in schematischen Darstellungen. Teile der Ausführunggform der
F i g. 3 entsprechen Teilen der Ausführungsform nach den F i g. 1
und 2. Für diese Teile sind die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Indexstrich
verwendet worden. Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Getrieben der F i
g. 2 und 3 ist der verschiedene Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder.
Der Teilkreisdurchmesser des Sonnenrades 202' ist kleiner als der Teilkreisdurchmesser
des Sonnenrades 204'. Dadurch drehen die Leiträder 78' und 88' während
der Drehmomentübertragung in verschiedenen Richtungen. Das Sonnenrad 204' wirkt
wie das Sonnenrad 204 der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2, als ein Reaktionsglied.
Infolge der verschiedenen Teilkreisdurchmesser drehen die Leiträder 78' und
88' jedoch in einer verschiedenen Drehrichtung infolge des rückwärts drehenden
Drehmomentes, das durch die hy-
drodynamische Reaktion erzeugt wird. Das Drehmoment
der Leiträder 78' und 88' vergrößert jedoch das effektive Ausgangsmoment
der Hohlwelle 98',
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In F i g. 3 A, bei der die gleichen Teile mit gleichen, jedoch
mit zwei Indexstrichen versehenen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine abgewandelte
Ausführungsform dargestellt. Bei dieser. erfolgt eine Vorwärtsdrehung der Leiträder
bei der Drehmomentübertragung. Das Hohlrad 190" in F i g. 3 A,kämmt
mit dem kleineren der Umlaufräder 194", wobei dieses mit dem Sonnenrad 204", das
einen relativ großeii Teilkreisdurchmesser hat, im Eingriff ist-Die Ausführungsform
gemäß F i g. 3 besitzt ein Hohlrad 188. Ein Hohlrad, entsprechend
dem Hohlrad 190 der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2, ist nicht
vorhanden. In ähnlicher Weise ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i
g. 3 A ein Hohlrad gemäß dem Hohlrad 188 der Ausführungsform der F
i g. 1 und 2 nicht vorhanden.
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Durch entsprechende Wahl der Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder
kann eine optimale Drehzahl des Leitrades erreicht werden. Die Drehzahl des Leitrades
wird mit der Schaufelgeometrie des Leitrades abgestimmt. Das gleiche geschieht mit
den anderen Teilen des hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Dadurch kann ein Betrieb
des hydrodynamischen Drehmomentwandlers unter Abgabe höchster Leistungen oder ein
Betrieb bei günstigen Wirkungsgraden im Normalbetriebsbereich erfolgen. Durch Wahl
der Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder kann somit ein Getriebe mit optimalen Kennzeichen
erhalten werden. In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform dreht das
Leitrad in keiner Richtung. In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3
dreht
das Leitrad bei einer bestimmten Fahrstufe rückwärts, beim Ausführungsbeispiel der
F i g. 3 A
dreht das Leitrad bei einer bestimmten Fahrstufe vorwärts. In jedem
Fall ist die Funktion des Leitrades die gleiche.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist eine überholkupplung
zwischen dem ersten und dem zweiten Leitrad angeordnet, wobei das dritte Leitrad
weggelassen wurde. Wenn es wünschenswert ist, kann jedoch ein drittes Leitrad auch
hier angeordnet werden. Die zusätzlich angeordnete überholkupplung zwischen dem
ersten und dem zweiten Leitrad 78'
und 88' gemäß F i g. 3 ist
mit 260 bezeichnet. Diese überholkupplung besteht aus eihem Außenring, der
mit dem Leitrad 78' und einem Innenring, der mit dem Leitrad 88' verbunden
ist. Auf diese Weise kann eine Vorwärtsdrehung des ersten Leitrades 78' relativ
zum zweiten Leitrad 88' erfolgen, während das zweite Leitrad 88' ein
negatives Reaktionsmoment
aufnimmt. Dadurch kann eine unabhängige
freie Bewegung erfolgen für den Fall, daß eine zusätzliche Drehmomentvervielfachung
oder ein verbesserter Wirkungsgrad erwünscht ist. Durch Anordnung der Überholkupplung
260 können optimale Verhältnisse über, den gesamten Betriebsbereich des hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes geschaffen werden.