-
Doppelturbo-Schaltkupplung, insbesondere für hydromechanische Verbund-Getriebe
Bei der Verwendung von Strömungskupplungen zusammen mit Zahnradwechselgetrieben
zum Antrieb von Kraftfahrzeugen muß in gleicher Weise wie bei rein mechanischen
Getrieben zum Schalten der einzelnen Gänge der Kraftfluß kurzzeitig unterbrochen
,-erden. Diese Kraftflußunterbrechung hat man durch einen Ringschieber zu erreichen
versucht, der in den Strömungskreislauf eingeschoben wird. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß hiermit nur eine ungenügende Drosselung und keine ausreichende Unterbrechung
des Kraftflusses möglich ist. Neben einer dauernd gefüllten Strömungskupplung wurde
daher bei allen bekanntgewordenen Ausführungen noch eine mechanische Schaltkupplung
angeordnet oder die Strömungskupplung in Verbindung mit einem Umlaufrädergetriebe
als Stufengetriebe verwendet, wo zum Gangwechsel nur Bremsen gelöst oder angezogen
zu werden brauchen.
-
Bei allen diesen bekannten Ausführungen sind demnach neben der Strömungskupplung
noch irgendwelche Reibungselemente für die Gangschaltung notwendig. Um diese Reibungselemente
zu vermeiden, könnte man für jeden Gang eine besondere Strömungskupplung anordnen,
die durch Füllen und Entleeren ein- und ausgeschaltet wird, so daß die Zahnräder
der einzelnen Gänge hierbei dauernd im Eingriff bleiben könnten. Ein unzulässiges
Absinken der Zugkräfte während des
Umschaltvorgangs könnte dabei
dadurchverhindert werden, daß das Entleeren der einen und das Füllen der anderen
Kupplung gleichzeitig vorgenommen und entsprechend gegeneinander abgeglichen wird,
in der Weise, daß die Summe der übertragenen Drehmomente möglichst gleich bleibt.
Eine solche Ausführung bringt besonders bei größerer Gangzahl einen untragbaren
Aufwand und weist außerdem auch noch einen durch die erforderliche große Füllpumpe
bedingten dauernden Leistungsverlust auf, wenn nicht besondere, die Einrichtung
verteuernde Abschalteinrichtungen für die Füllpumpe vorgesehen werden.
-
Ein weiterer Vorschlag geht dahin, das Zahnradwechselgetriebe derart
auszubilden, daß die Kraft vom :4lotor in aufeinanderfolgenden Gängen abwechslungsweise
auf zwei verschiedenen Wegen zu der getriebenen Achse gelangen kann. Das Ein- und
Ausschalten der beiden Kraftwege wird dabei durch das Ein- und Ausschalten eines
Strömungsgetriebes vorgenommen und die übersetzungsänderung im Zahnradgetriebe mit
Hilfe von Gleichlaufkupplungen im jeweils unbelasteten Kraftweg durchgeführt.
-
Die Erfindung bezieht sich auf die besondere Ausbildung einer hydrodynamischen
Strömungskupplung in Doppelanordnung wie sie zum wechselweisen Einschalten der beiden
Kraftwege solcher Zweiweggetriebe benötigt wird. Sie bezweckt eine möglichst einfache
und zuverlässige Ausbildung der Schalteinrichtung zum Umschalten von dem einen Strömungskreislauf
auf den anderen und besteht in der Anordnung zweier Strömungskupplungen mit je einer
neben dem Arbeitskreislauf der Kupplungen angeordneten mitumlaufenden Schöpfrohrkammer,
die mit dem Arbeitskreislauf, durch weite Öffnungen verbunden, ein kommunizierendes
Gefäß bildet und ein mit seiner Mündung auf verschiedene Achsabstände einstellbares
Schöpfrohr enthält, dessen Auslauf in die andere Kupplung führt, wobei die beiden
Schöpfrohre zu gemeinsamer Betätigung miteinander gekuppelt sind derart, daß sich
die Mündung des einen in ihrer äußersten Stellung befindet, wenn die Mündung des
anderen die innerste Stellung einnimmt. Die Schöpfrohre können entweder um eine
exzentrisch liegende Achse drehbar oder in radialer Richtung verschiebbar oder in
anderer Weise in die erwähnte Schöpfrohrkammer ein- und ausschwenkbar ausgeführt
sein.
-
Wegen der für das Umschalten zur Verfügung stehenden großen Förderleistung
der Schöpfrohre gestattet eine solche Ausführung ein sehr rasches Umfüllen von dem
einen Kreislauf zum anderen. Dabei ist ein besonderer Ölbehälter und eine eigentliche
Füllpumpe entbehrlich und der Energiebedarf der Schöpfrohrpumpe ist nach vollzogener
Füllung praktisch gleich Null. Auch der Bedarf an Kupplungsflüssigkeit ist nur gering,
da für beide Kupplungen zusammen nur wenig mehr als die Füllung für eine einzige
Kupplung erforderlich ist.
-
Die beiden Schöpfrohre können als Drehschöpfrohre ausgebildet sein,
die starr miteinander verbunden sind, so daß bei einer Drehung um die gemeinsame
Achse das eine Schöpfrohr mit seiner Mündung nach innen und das andere nach außen
geht. Im besonderen aber schlägt der Erfinder vor, diese Drehschöpfrohre mit in
Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Drehzapfen auszubilden, die durch je eine
auf dem Drehzapfen liegende Verzahnung ineinandergreifen und zu gegenläufiger Drehbewegung
formschlüssig miteinander verbunden sind. Sie werden auf der Innenseite der beiden
nebeneinander liegenden Strömungskupplungen angeordnet, und zwar auf einem Schöpfrohrgehäuse,
das mittels einzelner Arme oder mittels einer achsnormalen Scheibe nach außen abgestützt
ist. Durch einen gemeinsamen, zwischen die beiden Schöpfrohre eingreifenden Verstellhebel,
der etwa mit dem einen der beiden Drehzapfen der Schöpfrohre verbunden ist, werden
die Schöpfrohre betätigt.
-
Die Schöpfrohre werden zweckmäßig mit einem dem Halbmesser, auf dem
ihre Drehzapfen liegen, etwa entsprechenden Krümmungshalbmesser gekrümmt, so daß
sie sich in ihrer innersten Lage eng an die Welle anlegen. Die Ablaufseite jedes
Schöpfrohres führt jeweils in den Nabenbereich der durch dieses Schöpfrohr zu füllenden
Kupplung. Damit durch das jeweils innenliegende Schöpfrohr der gefüllten Kupplung
keine Rückleitung von Öl in die entleerte Kupplung erfolgt, und damit dieses Schöpfrohr
den umlaufenden Ölring in der Schöpfrohrkammer möglichst wenig abbremst, werden
in weiterer Ausbildung der Erfindung in dem die Schöpfrohre tragenden Gehäuse Vertiefungen
angeordnet, in die sich die Schöpfrohre in ihrer innersten Stellung so hineinlegen
können, daß sie nicht über den Durchmesser des Schöpfrohrgehäuses hinausragen. Diese
Vertiefungen sind gleichzeitig so ausgebildet, daß ihre vordere Stirnfläche eine
Abschlußfläche für die Schöpfrohrmündung bildet.
-
Wie erwähnt, dient das Entleerungsschöpfrohr des einen Kreislaufes
während des Umschaltvorganges als Füllpumpe des anderen Kreislaufes, ohne daß diese
Füllpumpe nach vollzogener Umschaltung noch einen Energieverbrauch hätte. Es ist
daher außer diesen Schöpfrohren lediglich noch eine kleine Leckölpumpe erforderlich,
die zum Ersatz der unvermeidlichen Leckölverluste dient. Nach einem besonderen Vorschlag
des Erfinders wird diese als Zahnradpumpe ausgebildet und mit dem Schöpfrohrgehäuse
organisch zusammengebaut und über ein Zahnrad angetrieben, das auf der die beiden
Pumpenräder der Strömungskupplung verbindenden, innerhalb des Schöpfrohrgehäuses
liegenden Hohlwelle angeordnet ist.
-
Nach einem weiteren Vorschlag des Erfinders kann für beide Kupplungen
ein gemeinsames, im wesentlichen etwa geradliniges Schöpfrohr ausgebildet werden,
das in der Mitte zwischen den beiden Kupplungen im Schöpfrohrgehäuse in einer schräg
zur achssenkrechten Mittelebene und tangential an den Wellen vorbeiführenden Gleitbahn
geführt ist und zwei abwechslungsweise als Auffangmündung oder als Auslaß dienende
offene Enden hat.
-
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß das Schöpfrohrgehäuse gleichzeitig
als Gleitlager zur
Abstützung der an dem Schwungrad sonst fliegend
aufgehängten -'Massen der Pumpenräder und der mit diesen umlaufenden Kupplungsschalen
verwendet wird, wobei außerdem (las zugeführte Getriebeöl als Schmieröl dient.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
-
Abb. t zeigt einen Längsschnitt durch die Strömungskupplungen und
Abb. 2 einen Querschnitt durch das Schöpfrohrgehäuse; Abb.3 zeigt schematisch eine
Ausführung mit einem, beiden Kupplungen gemeinsamen Schöpfrohr. i\n der Motorwelle
i ist (Abb. i) die Schale 2 angeflansclit, mit der (las Pumpenrad 3 der einen Kupplung
und über die Zwischenwelle 4 das Pumpenrad 5 der anderen Kupplung verbunden ist.
Die Schale 2 schließt das Turbinenrad 6 der ersten Kupplung ein, das über die Welle
7 abtreibt. Eine weitere mit dein Pumpenrad 5 der zweiten Kupplung verbundene Schale
8 schließt das Turbinenrad 9 der zweiten Kupplung ein, das auf der Hohlwelle io
sitzt. An den Pumpenrädern der beiden Kupplungen sind noch die beiden Schalen ii
und 12 befestigt, die die Schöpfrolirkaminern 13 und 14 für die Schöpfrohre
r5 und 16 bilden. Die Schöpfrohrkaminern 13 Und 14 stehen über eine Anzahl
von CSffnungen 32 bzw. 33 mit dein Arbeitsraum der Kopplung 3, 6 bzw. 5, y in Verbindung.
Ein feststelleIides Gellä use 17 schließt beide Kupplungen ein. Die Schöpfrohre
sind mittels je eines hohlen Drehzapfens 18 und i9 in dein Schöpfrohrgehäuse 20
gelagert, (las über die \\'and 21 an dem feststellenden Gehäuse r7 abgestützt ist.
Die vom Schöpfrohr 15 erfaßte Flüssigkeit wird bei der in Abb. i gezeigten Stelltnig
durch den liolilen Drehzapfen 18, eine Bohrung 35 im 1)relizalifett und eine Bohrung
36 im Scli()lifrolirgcliäuse zu den Öffnungen 25 im Pumpenrad und von hier in die
Kupplung 5, 9 geleitet. Bei einer X"erdrehung der Schöpfrohre werden die Bohrungen
35, 36 verdeckt und dafür entsprechende, nicht dargestellte Bohrungen im hohlen
Drehzapfen i9 und im Scli()'pfrolirgehäuse freigegeben, uni die vorn Schöpfrohr
16 erfaßte Flüssigkeit in die Kupplung 3, 6 zu leiten.
-
Die 1)relizapfen 18 und i9 der beiden Schöpfrohre liegen, wie aus
der Abb. 2 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung parallel nebeneinander. Die Abbildung
läßt auch die Form der Schöpfrohre erkennen, die so gewählt ist, daß sich das jeweils
innenliegende Schöpfrohr eng an das zylindrische Schöpfrohrgcliätise anschließt.
Wie ersichtlich, sind im Schöpfrohrgehäuse 20 Vertiefungen 22 bzw. 22 vorgesehen,
in die sich die Schöpfrohre in ihre jeweilige Innenlage hineinlegen, wobei die in
AYialebenen liegenden Stirnwände 23 bzW. 24 eine ventilartige Abschluß- I fläche
für die Schöpfrolirmündungen bilden. Die beiden Drehzapfen der Schöpfrohre tragen
je eine Verzahnung 26 bzw. 27, die ineinandergreifen. Mit einem der beiden Drehzapfen
ist ein Verstellhebel 28 verbunden. Eine in das Schöpfrohrgehäuse eingebaute Zahnradpumpe
wird von dem auf der Zwischenwelle ,4 sitzenden Zahnrad 29 angetrieben. Das Schöpfrohrgehäuse
20 ist an den Stellen 30 und 31 mit Lagermetall ausgegossen und dient
hier als Gleitlager für die Zwischenwelle 4.
-
Abb. 3 zeigt die grundsätzliche Anordnung für eine Ausführung mit
einem, beiden Kupplungen gemeinsamen, schräg angeordneten Schöpfrohr 34, dessen
beide Enden 37 und 38 offen und etwa entgegen der Drehrichtung der Kupplung geneigt
sind.
-
Wichtig für die ganze Kupplung ist, daß die von den Pumpen- und Turbinenrädern
umschlossenen Arbeitsräume der Kupplungen durch' eine Anzahl ausreichend großer
Öffnungen 32 und 33 mit den Schöpfrohrkammern 13 und 14 verbunden sind, so daß Kupplungsraum
und Schöpfrohrkammer ein kommunizierendes Gefäß bilden, und die geometrische Lage
der Schöpfrohrmündung eindeutig den Füllungsgrad der Arbeitskammer bestimmt.
-
In gleicher Weise wie für das beispielsweise angegebene Zweiweggetriebe
könnte die Doppelturbo-Schaltkupplung gemäß der Erfindung auch noch für andere Zwecke
Anwendung finden, wo die Aufgabe besteht, zwei verschiedene Kraftwege wechselweise
einzuschalten.