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Aus Brennkraftmaschine und hydrodynamischen Drehmomentwandler bestehender
AntriebsbIock, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft einen aus
Brennkraftmaschine und hydrodynamischen Drehmomentwandler bestehenden Antriebsblock,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem der hydrodynamische Drehmomentwandler im
Kurbelwellengehäuse konzentrisch zur Kurbelwellenachse angeordnet ist, wobei das
das Wandlergehäuse bildende Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers von
der Kurbelwelle angetrieben ist, das Leitrad am Kurbelgehäuse abgestützt ist und
das Turbinenrad über eine Turbinenradwelle mit dem Abtrieb verbunden ist.
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Ein Antriebsblock dieser Gattung ist bereits durch die USA.-Patentschrift
2 614 391 bekanntgeworden. Diese Ausbildung bezweckt es an sich, den Antriebsblock
zu verkürzen, indessen wird dieses Ziel nur teilweise erreicht. Ferner ist bereits
durch die britische Patentschrift 229 842 eine Kurbelwelle bekanntgeworden,
bei der eine Wange als Schwingungsdämpfer ausgebildet ist. Weiterhin ist ein aus
zwei Teilen bestehendes Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine durch die deutsche
Patentschrift 957 801 bekanntgeworden, bei dem das eine Ende der Kurbelwelle
in dem einen Teil gelagert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Baulänge eines Antriebsblockes
der eingangs genannten Art erheblich zu verkürzen.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Wange der
Kurbelwelle unmittelbar als Teil des das Pumpenrad bildenden Wandlergehäuses des
hydrodynamischen Drehmomentwandlers ausgebildet ist und das Lager des Wandlergehäuses
in der Wand des Kurbelgehäuses gleichzeitig als ein Lager für die Kurbelwelle dient.
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Durch diese Ausbildung wird nicht allein eine geringstmögliche Baulänge
für den Antriebsblock erreicht, sondern es ergibt sich gleichzeitig der Vorteil,
daß das Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ein Gegengewicht zum dynamischen
Ausgleich der Kurbelwelle bildet. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß ein besonderes
Lager für das Kurbelwellenende in Wegfall kommen kann.
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Besteht das Kurbelgehäuse aus zwei Teilen, wobei das eine Ende der
Kurbelwelle in dem einen Teil gelagert ist, so ist in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung das andere, als Teil des Wandlergehäuses des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
ausgebildete Ende gemeinsam mit diesem und dem Leitrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
an dem anderen Gehäuseteil gelagert. Das Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
wird erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise an der der Kurbelkröpfung zugekehrten
Seite des Pumpenrades angeordnet.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zweckmäßig der Arbeitskreislauf
des hydrodynamischeu Drehmomentwandlers von der zur Schmierung der Brennkraftmaschine
dienenden Flüssigkeitspumpe aus über in der Kurbelwelle vorgesehene Kanäle mit Druckflüssigkeit
versorgt.
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In den Zeichnun-en ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutertes Ausführungsbeispiel des Antriebsblockes nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i 1 einen Querschnitt durch den Antriebsblock nach der
Erfindung, F i 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der F i 1.
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In der F i g. 1 bezeichnet 10 das Kurbelgehäuse einer
Brennkraftmaschine. Es besitzt einen Oberteil 12, welches eine oben gesteuerte Ventilanordnung
aufnehmen kann, die zur Steuerung der Zuführung und der Abführung des Brennstoffluftgemisches
der Brennkraftmaschine benutzt wird. Das Kurbelgehäuse 10 besitzt außerdem
eine Vorderwand 14 und eine Hinterwand 16. In der Vorderwand 14 befindet
sich eine Bohrung 18 für die Nockenwelle, welche ein Nockenwellenlager 20
aufnimmt. Das Nockenwellenlager trägt das eine Ende der Nockenwelle 22 drehbar,
die einzelne Nocken 24 zur Steuerung der oben angeordneten Ventile aufweist.
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Das gegenüberliegende Ende der Nockenwelle 22 sitzt drehbar in einer
Lageröffnung 26 einer Lagerbüchse
30, die in einer
Wand 28 angeordnet ist. Diese Wand ist Teil des Kurbelgehäuses
10.
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Die Nockenwelle 22 ist aus dem Kurbelgehäuse 10
durch die Vorderwand
14 herausgeführt. Sie besitzt einen Flansch 32, der durch Bolzen 34 mit dem
Nockenwellenzahnrad 36 verbunden ist. Das Nockenwellenzahnrad steht mit einem
Nockenwellenantriebszahnrad 38 im Eingriff, welches auf das eine Ende 40
der Kurbelwelle aufgekeilt ist. Auf das Ende 40 der Kurbelwelle ist außerdem eine
Riemenscheibe 42 für den Antrieb des Lüfters aufgekeilt. Sie wird axial auf dem
Ende 40 der Kurbelwelle durch eine Klemmschraube 44 festgehalten.
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Außen an der Vorderwand 14 ist durch nicht dargestellte Schrauben
eine das Nockenwellenantriebszahnrad und das Nockenwellenzahnrad abdeckende Platte
46 befestigt. Die Platte 46 ist mit einer abgedichteten öffnung 48 versehen, die
das vorstehende Ende der Nockenwelle 22 aufnimmt. In der öffnung 48 sitzt ein Dichtring
50, der die Nockenwelle 22 umschließt.
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52 bezeichnet einen Zündversteller. Er enthält einen drehbaren
Teil, der mit dem Ende der Nockenwelle verbunden ist, um die Zündzeit der Brennkraftmaschine
einzustellen. Der Zündversteller 52 besitzt ein Gehäuse 54, welches mit der
Platte 46 verbunden sein kann.
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Die Platte 46 enthält außerdem eine abgedichtete öffnung
56, die das Ende der Kurbelwelle aufnimmt. In der öffnung 56 sitzt
ein Dichtring 58.
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Mittels Schrauben 62 ist ein Pumpendeckel 60 an der
Außenseite der Vorderwand 14 befestigt, und zwar innerhalb eines Hohlraumes zwischen
der Vorderwand 14 und dem Nockenwellenantriebsrad 38 und dem Nockenwellenzahnrad
36. Der Pumpenäe-ckel umfaßt eine Pumpenkammer 64, in welcher zwangläufig
angetriebene Teile einer Flüssigkeitspumpe 66 angeordnet sind. Der Rotorteil
der Flüssigkeitspumpe 66 kann auf das Ende der Kurbelwelle aufgekeilt oder
in anderer Weise befestigt sein.
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Die Kurbelwelle ist mit 68 bezeichnet. Sie besitzt ein Massenausgleichsgewicht
70 sowie einen Kurbelzapfen 72, auf dem die nicht dargestellte Pleuelstange
des Kolbens gelagert ist. Das Lager der Pleuelstange umschließt den Kurbelzapfen
72 und wird durch einen halbkreisfönnigen Teil der Pleuelstange und eine
halbkreisförmige Lagerkappe in der üblichen Weise gebildet.
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Das andere Ende der Pleuelstange des Kolbens ist mit dem nicht dargestellten
Kolben mittels eines Kolbenbolzens in der üblichen Weise verbunden. Der Kolben seinerseits
geht in einem Zylinder hin und her, der als Teil des Kurbelgehäuses 10 ausgebildet
ist.
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Es sei angenommen, daß zwei Kolben benutzt werden und daß beide Pleuelstangen
der Kolben auf dem Kurbelzapfen 72 der Kurbelwelle 68 gelagert sind.
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Der Kurbelzapfen 72 der Kurbelwelle 68 ist aus einem
Stück mit einem Wandlergehäuseteil 74 hert' erestellt. Der Wandlergehäuseteil ist
in toroidaler Gestalt in üblicher Weise geformt, so daß er der toroidalen Gestalt
eines Turbinenrades entspricht, der nachfolgend beschrieben wird.
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Der Umfang des Wandlergehäuseteiles 74 ist mit einem Flansch
76 versehen, der mit einem Flansch 78 eines zweiten Wandlergehäuseteiles
80 mittels Schrauben 82 verbunden ist. Der zweite Wandlergehäuseteil
80 besitzt ebenfalls toroidale Gestalt und enthält eine Nabe 86, die
mittels einer Büchse 84 auf einem zylindrischen Vorsprung 88 gelagert ist.
Der Vorsprung 88 sitzt an einer Endplatte 90 der Brennkraftmaschine.
Die Endplatte 90 ist am Umfang 92 mit dem inneren Umfang 94 der Hinterwand
16 durch Schrauben 96 verbunden.
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Die Endplatte 90 schließt das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
ab.
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Die Pumpenschaufeln sind mit 98 bezeichnet und Teil eines einheitlichen
Gußstückes mit dem zweiten Wandlergehäuseteil 80.
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Ein innerer Mantel 100 ist mit dem inneren Umfang der Pumpenschaufeln
98 verbunden. Er bildet mit den Pumpenschaufeln einen radialen Ausströmkanal.
Das zweite Wandlergehäuseteil 80, die Pumpenschaufeln 98 und der innere
Mantel 100 bilden das Pumpenrad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers.
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Das Turbinenrad ist mit 102 bezeichnet. Es besitzt einen äußeren Mantel
104 und einen inneren Mantel 106. Zwischen den Mänteln des Turbinenrades
sind die Turbinenschaufeln 108 vorgesehen, die mit den Mänteln einen radial
nach innen gerichteten Strömungskanal bilden. Der Eintrittsbereich des Strömungskanals
liegt direkt am Austrittsbereich des Ausströmkanals des Pumpenrades.
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Zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad sitzt ein Leitrad
110, das einen inneren Mantel 112 und einen äußeren Mantel 114 besitzt.
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Zwischen den Mänteln sind Leitradschaufeln 116,
die den Flüssigkeitsstrom,
der das Turbinenrad verläßt, vor dem Eintritt in die Pumpe umlenken. Das Leitrad
ändert die Tangentialkomponente des Vektors der absoluten Flüssigkeitsströmung,
um eine Erhöhung des Turbinendrehmoments zu ermöglichen.
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Der Mantel 114 des Leitrades bildet eine Nabe mit einer Mittelöffnung
118. Die Mittelöffnung bildet Nockenflächen, die mit Rollen 120 einer überholbremse
zusammenwirken. An einer Seite der Mittelöffnung 118 sitzt eine Diuckscheibe
122 unmittelbar an der Turbinenradnabe 124. Die Turbinenradnabe 124 ihrerseits ist
durch Niete 126 mit der Nabe des äußeren Mantels 104 verbunden. Sie ist mittels
einer Keilverzahnung 128 mit der Turbinenradwelle 130
verbunden.
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Die überholbremse für das Leitrad besitzt außerdem einen Innenring
132, der von dem zylindrischen Vorsprung 88 gebildet wird. Die Rollen
120 verhindem eine Rückwärtsdrehung des Leitrades, lassen indessen eine freie Drehbewegung
desselben in der Drehrichtung des Pumpenrades zu.
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Die Endplatte 90 enthält eine Lageröffnung 134, in der eine
Büchse 136 sitzt. Diese Büchse trägt das eine Ende der Turbinenradwelle
130. Mit dem äußeren Ende der Turbinenradwelle 130 ist eine Kupplungsseheibe
138 verbunden. Die Kupplungsscheibe 138 bildet einen Teil einer willkürlich
betätigbaren Reibungskupplung 140. Die Reibungskupplung 140 sitzt in einem Kupplungsgehäuse
142, welches durch die Schrauben 96 mit der Außenseite der Endplatte
90 und dem Kurbelgehäuse verbunden ist.
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Die Kupplungsseheibe 138 hat eine Lageröffnung 141 zur Aufnahme
eines Lagers, in dem ein im Durchmesser verringerter Teil 143 einer Getriebeeingangswelle146
lagert. Die Getriebeeingangswelle
146 ihrerseits erstreckt sich
durch eine feststehende Hülse 148, die mit der Endwand 150 des Kupplungsgehäuses
142 einstückig ist.
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Die Hülse 148 trägt ein Kupplungsausrücklager 152. Das Kupplungsausrücklager
kann im Sinne der Fig. 1 willkürlich nach links verschoben werden, und zwar
über ein nicht dargestelltes Betätigungsgestänge für die Kupplung.
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Die Kupplungsscheibe 138 ist mit einem Kupplungskorb 154 versehen.
Am Kupplungskorb ist ein Ausrückhebel 156 angelenkt. Das radial äußere Ende
des Ausrückhebels 156 legt sich gegen eine Druckplatte 158, die eine
Kupplungsreibscheibe 160 unter Reibung erfaßt. Die sich anlegende Fläche
der Kupplungsscheibe 138 bildet auch eine Reibfläche. Da die Druckplatte
158 die Kupplungsreibscheibe 160 erfaßt, wird eine Triebverbindung
zwischen der Kupplungsscheibe 138 und der Kupplungsreibscheibe
1.60
hergestellt.
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Die Kupplungsreibscheibe 160 ist innen mit einer eine Außenverzahnung
aufweisenden Kupplungsnabe 162 verbunden. Die Kupplungsnabe 162 ihrerseits
ist über eine Keilverzahnung mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Die Druckplatte
158 wird normalerweise gegen die Kupplungsreibscheibe 160 durch eine
Reihe nicht dargestellter Kupplungsfedern gedrückt. Die Kupplungsfedern sitzen in
einem ringförmigen Hohlraum des Kupplungskorbes 154.
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Das Kupplungsausrücklager 152 erfaßt den inneren Umfang
166 der Ausrückhebel 156.
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Die Getriebeeingangswelle 146 ist mittels eines Lagers 168
in einer Lageröffnung 170 der Endwand 150 des Kupplungsgehäuses 142
gelagert. Sie besteht aus einem Stück mit einem Eingangszahnrad 172
eines
einfachen zweigängigen Zahnräderwechselgetriebes 174. Das Zahnräderwechselgetriebe
174 ist in einem Getriebegehäuse 176, welches am rechten Ende des Kupplungsgehäuses
142 befestigt ist. Die Gehäuseendwand 178 hat eine öffnung 180, durch
welche die Getriebeausgangswelle 182 hindurchgeht. In der öffnung
180 ist ein Lager 183 zur Lagerung der Getriebeausaangswelle
182 angeordnet.
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Die Getriebeausgangswelle 182 ist mit einer Antriebswelle 184
über eine eine Innenverzahnung aufweisende Hülse 186, die auf die außenverzahnten
Enden 188 und 190 der Getriebeausgangswelle 182
und der Antriebswelle
184 aufgeschoben ist, verbunden.
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Das linke Ende 192 der Getriebeausgangs-welle 182
ist
im Durchmesser verringert. Dieses Ende ist durch ein Lager 194 in einer Lageröffnung
196 des Eingangszahnrades 172 gelagert.
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Ein Zahnrad 198 sitzt drehbar, aber axial unverschiebbar auf
einem Lagerteil 200 der Getriebeausgangswelle 182. Es steht im Eingriff mit
einem Zahnrad 202, welches einen Teil einer Vorgelegewelle 204 bildet. Das eine
Ende der Vorgelegewelle ist mit einem Ansatz 206 versehen, der durch eine
Lageröffnung 208 in der Gehäuseendwand 178 des Getriebegehäuses 174
hindurchtritt. Die Abstützung bildet ein Lager 210.
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Die Vorgelegewelle besitzt außerdem einen Ansatz 212, der durch eine
Lageröffnung 214 in der Endwand 150 hindurchtritt. In der Lageröffnung, 214
sitzt ein Lager 216, welches die Vorgelegewelle trägt.
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Die Vorgelegewelle weist außerdem ein Zahnrad 218 auf, welches
mit dem Eingangszahnrad 172 des Zahnräderwechselgetriebes im Eingriff steht.
Mittels einer Keilverzahnung 222 ist eine Synchronisierkupplungsnabe 220 mit der
Getriebeausgangswelle 182 verbunden. Eine Schiebehülse 224 ist mit der Synchronisierkupplungsnabe
220 drehfest, aber axial verschiebbar verbunden.
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Die Schiebehülse 224 hat eine Innenverzahnung, welche Kupplungszähne
226 an dem Zahnrad 198 erfassen können, sofern die Schiebehülse 224
nach rechts verschoben wird. Die Verschiebebewegung der Hülse 224 wird willkürlich
durch ein Schaltgestänge vorgenommen. Das Schaltgestänge enthält eine Schaltgabel,
welche in eine Nut 228 der Schiebehülse 224 eingreift.
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Wird die Schiebehülse 224 nach links verschoben, so wird die Schiebehülse
224 mit Kupplungszähnen 230 gekuppelt. Die Kupplungszähne sitzen an dem Eingangszahnrad
172. Das Eingangszahnrad 172
kann auf diese Weise mit der Getriebeausgangswelle
182 bei einer Bewegung der Schiebehülse 224 nach links gekuppelt werden.
Die Bewegung der Schiebehülse nach rechts dagegen ergibt eine Verbindung zwischen
dem Zahnrad 198 und der Getriebeausgangswelle 182.
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An jeder Seite der Schiebehülse 224 sind Synchronringe 232
und 234 vorgesehen, um Gleichlauf zwischen der Getriebeausgangswelle 182
und dem EingaDgszahnrad 172 bzw. dem Zahnrad 198 vor dem Einrücken
der Innenverzahnung der Schiebehülse 224 mit den Kupplungszähnen 230 bzw.
226 herzustellen. Die Synchronringe bilden einen Teil der üblichen Synchronisiervorrichtung,
die zum Stand der Technik gehört und nicht besonders beschrieben zu werden braucht.
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Ein frei drehbares Umkehrzahnrad 236 ist in der F i
g. 2 dargestellt. Es ist über eine Büchse 238 auf einer feststehenden
Tragachse 240 gelagert. Die Tragachse sitzt in einer öffnung 242 der Gehäuseendwand
178. Eine entsprechende öffnung kann in der Endwand 150 vorgesehen
sein, um das andere Ende der Tragachse 240 zu halten.
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Die Schiebehülse 224 ist mit einem Zahnrad 244 für den Rückwärtsgang
versehen, welches in das frei drehbare Umkehrzahnrad 236 eingreifen kann,
wenn dieses die Mittellage nach F i g. 1 einnimmt. Um einen solchen Antrieb
zu ermöglichen, ist es notwendig, das frei drehbare Umkehrzahnrad 236 auf
der Tragachse 240 nach links zu verschieben. Dies wird durch ein willkürlich betätigtes
Schaltgestänge ermöglicht, welches eine Schaltgabel besitzt, deren Enden in eine
Nut 246 des Umkehrzahnrades 236
eingreifen. Befindet sich das Umkehrzahnrad
236 in einer Lage gemäß F i 2, so kann das Zahnrad 244 nicht eingreifen.
Es ist auf diese Weise möglich, eine Leerlaufstellung einzustellen, indem das Umkehrzahnrad
236 im Sinne der F i g. 2 ganz nach rechts verschoben wird, während
das Umkehrzahnrad 244 die in F i g. 1 gezeigte mittlere Lage einnimmt.
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Ein Betrieb im unteren Gangbereich kann dadurch geschaltet werden,
daß das Zahnrad 198 mit der Getriebeausgangswelle gekuppelt wird. Ein direkter
Antrieb wird dadurch erreicht, daß das Eingangszahnrad 172 unmittelbar mit
der Getriebeausgangswelle cl gekuppelt wird. Dadurch ergibt das Zahnräderwechselgetriebe
zwei Gangbereiche für den Antrieb.
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Der Arbeitskreislauf des hydrodynamischen Drehmomentwandlers befindet
sich in Verbindung mit der Auslaßseite der Flüssigkeitspumpe 66 der Brennkraftmaschine.
Die Verbindung wird durch einen
Flüssigkeitsdruckkanal 248 sowie
einen Kanal 250 in der Kurbelwelle hergestellt. Ein Teil des Kanals 250
wird
von einem Flüssigkeitsdruckverteilerkanal in dem Kurbelzapfen 72 der Kurbelwelle
gebildet. Dieser Kanal seinerseits steht mit dem Arbeitskreislauf des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers durch eine öffnung in dem Wandlergehäuseteil 74 in Verbindung.
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Der Flüssigkeitsdruckkanal 248 kann mit einem Druckregler, der nicht
dargestellt ist, in Verbindung stehen, welcher einen Teil der Schmierungsdruckregelung
der Brennkraftmaschine bildet. Der Rückfluß aus dem Inneren des Arbeitskreislaufes
in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler besteht aus radialen Kanälen an einer
Seite der Leitradnabe, die ihrerseits mit Axialkanälen in Verbindung stehen, die
zum Teil in dem zylindrischen Vorsprung 88 liegen. Die Flüssigkeit gelangt
alsdann in den Sumpf im unteren Bereich des Kurbelgehäuses 10. Dieser Sumpf
besteht aus einer ölwanne 252, die an dem Kurbelgehäuse 10 durch Schrauben
befestigt ist. Die Einlaßseite der Flüssigkeitspumpe 66 steht in Verbindung
mit dem Sumpf.
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Aus der Beschreibung ergibt sich, daß ein sehr raumsparender Antriebsblock
geschaffen wurde, wobei ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem Wandlergehäuse
drehbar in dem Kurbelgehäuse selbst untergebracht ist. Die Lagerung für das Wandlergehäuse
bildet gleichzeitig eine Lagerung für die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Die
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist ein Bestandteil des Wandlergehäuses, so daß
dieser den Schwungscheibeneffekt ebenso ergibt, wie er das Ende der Kurbelwelle
trägt. Die Gesamtabmessungen des Antriebsblockes sind durch die zielbewußte Anordnung
der Teile beträchtlich verringert.