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Selbsttätiges Geschwindigkeitswechselgetriebe Es ist bekannt, ein
aus Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad bestehendes Flüssigkeitsgetriebe, das bei
feststehendem Leitrad als Momentwandler arbeitet, zeitweise auch als hydraulische
Kupplung wirken zu lassen, indem das Leitrad entweder an die treibende Seite zur
Unterstützung des Pumpenrads oder an die getriebene Seite zur Unterstützung des
Turbinenrads angekuppelt wird. Bei einem bekannten Getriebe dieser Art ist ein selbsttätiger
Wechsel zwischen Wandlerbetrieb und Kupplungsbetrieb dadurch ermöglicht, daß das
Leitrad sich entgegen der Antriebsdrehrichtung über ein erstes Gesperre an der festen
Umgebung und in der Drehrichtung über ein zweites Gesperre an der Abtriebswelle
abstützen kann, so daß je nach dem Überwiegen des Abtriebsmoments oder des Antriebsmoments
das Leitrad stillsteht oder mitläuft. Hierauf fußend, ist der Gegenstand der Erfindung
ein selbsttätiges Geschwindigkeitswechselgetriebe mit bald als Drehmomentwandler,
bald als Flüssigkeitskupplung wirkendem Flüssigkeitsgetriebe, dessen Leitrad sich
gegen die Antriebsrichtung über ein Gesperre an dem festen Gehäuse abstützt und
in der Drehrichtung an die Antriebsseite angekuppelt werden kann, das in erster
Linie dadurch gekennzeichnet ist, daß das Leitrad über eine Fliehkraftkupplung mit
dem Pumpenrad des Flüssigkeitsgetriebes kuppelbar ist und dem Flüssigkeitsgetriebe
ein Umlaufrädergetriebe nachgeordnet ist, dessen Umlaufräderträger fest mit dem
Leitrad verbunden ist.
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Ein in dieser Weise ausgebildetes Wechselgetriebe eignet sich besonders
für den Einbau in Kraftfahrzeuge, da es sich selbsttätig den wechselnden Erfordernissen
des
Kraftfahrbetriebs hinsichtlich Belastung, Geschwindigkeit und Drehmoment anpaßt.
Ferner ermöglicht das selbsttätige Getriebe nach der Erfindung ein wirksames Anwerfen
des Motors durch Vorstoßen des Wagens ohne besondere zusätzliche Hilfsmittel für
diesen Zweck.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig.
i einen Längsschnitt durch ein selbsttätiges Wechselgetriebe nach der Erfindung,
Fig. 2 und 3 Querschnitte durch dasselbe nach den Linien 2-2 und 3-3 in Fig. i,
die die Fliehkraftkupplung und deren Steuervorrichtung erkennen lassen, Fig.4 in
größerem Maßstab die Verbindung zwischen der Fliehkraftkupplung und der Steuervorrichtung,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt nach der
Linie 6-6 in Fig. 3, Fig. 7 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, jedoch bei
angelegtem Kupplungsschuh.
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Die treibende Welle i ist mit dem Schwungrad 2 gekuppelt. Das Gehäuse
4 des Flüssigkeitsgetriebes ist mittels der Nabe 9 im Schwungrad 2 zentriert und
mit diesem durch einen Armstern 3 elastisch verbunden.
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Das Flüssigkeitsgetriebe besteht aus dem Pumpenrad 5, das mit dem
Gehäuse 4 zu einer Einheit verschraubt ist, dem Turbinenrad 6 und dem Leitrad io.
Das Turbinenrad 6 ist mit der Nabe 7 versehen, auf der das Gehäuse 4 mittels des
Kugellagers 8 gelagert ist und die auf das vordere Ende der Turbinenwelle 14 aufgekeilt
ist. Das eine Zentralrad 15 eines Umlaufrädergetriebes bildet mit dem rückwärtigen
Ende der Welle 14 ein Ganzes. Das Leitrad io ist auf der Nahe 7 des Turbinenrads
mittels des Kugellagers ii gelagert und mit seiner Nabe ioa auf die Buchse 2o aufgekeilt.
Das Pumpenrad 5 ist mittels des Gleitlagers 12 auf der Nahe loa gelagert und andererseits
mit einer Kupplühgstrommel 32 fest verbunden.
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Eine Zwischenwelle 13, die sich in der Turbinenwelle 14 dreht, ist
beispielsweise durch Anstauchen mit dem zweiten Zentralrad 17 des Umlaufrädergetriebes
versehen. Der Umlaufräderträger i8 desselben ist mit einem Flansch der Buchse 20
vernietet und somit fest mit dem Leitrad io verbunden und andererseits mit dem Flansch
23a einer Buchse 23 verschraubt, in der die Welle 13 mittels des Gleitlagers 25
gelagert ist. Der Räderträger 18 trägt die drei Lagerbolzen 29 für die Umlaufräder
28 und 28a, die mit den Zentralrädern 15 und 17 im Eingriff stehen.
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Der Räderträger i8 bildet zugleich das Innenteil einer Fliehkraftkupplung
und trägt zu diesem Zweck etwa drei auf den Umfang verteilte Bolzen 3o, auf denen
je ein Kupplungsschuh 31 gelagert ist. Jeder Schuh erstreckt sich bogenförmig etwa
über ein Drittel des Umfangs und ist an seiner Außenseite mit einem Reibungsbelag
31a versehen, mit dem sich die Schuhe bei der Auswärtsbewegung an die Innenseite
der Kuppiungstrommel 32 anlegen.
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Die Buchse 23 ist mittels des Kugellagers 22 im Getriebegehäuse 21
gelagert. Sie bildet den inneren Laufring eines Freilaufgesperres 24, dessen äußerer
Laufring 26 mit der Rückwand des Gehäuses 21 durch Bolzen 27 verschraubt ist.
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In eine Aussparung zwischen den Flanschen 23a, der Buchse 23 und dem
mit diesen verschraubten Räderträger 18 greift eine Trommel 34, an der ein Ring
34a befestigt ist, der an der anderen Seite des Flanschs 2311 anliegt, derart, daß
die Trommel 34 sich auf diesem Flansch drehen kann. Der Flansch 23a weist an seinem
Umfang mehrere tangentiale Aussparungen 23' auf, in denen Federn 35 sitzen;
entsprechende Aussparungen sind in der Trommel 34 und ihrem Ring 34a vorgesehen,
wobei die letzteren etwas schmaler als die Aussparungen im Flansch 23a und in der
Trommel 34 sind, so daß die Federn in den Aussparungen festgehalten werden. Die
Längen der Aussparungen sind so bemessen, daß die Federn einen Druck einerseits
auf die Trommel 34 und andererseits auf den Flansch 23a und damit den Räderträger
18 ausüben, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist.
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Verbindungsglieder 36 greifen einerseits an der Trommel 34 und andererseits
an den freien Enden der Kupplungsschuhe 31 an, derart, daß eine nach außen gerichtete
Bewegung der Schuhe mit einer leichteren Drehung der Trommel 34 gegenüber dem Räderträger
18 und einer entsprechenden Zusammendrückung der Federn 35 verbunden ist. Die Federn
haben daher die Neigung, die Kupplungsschuhe entgegen der Fliehkraft einwärts zu
bewegen. Aus Fig. 3 und 7 ist die innere und äußere Stellung der Kupplungsschuhe
ersichtlich, wobei die übereinstimmende Bewegung derselben und damit gleicher Kupplungsdruck
und gleicher Verschleiß durch die Verbindung der Schuhe mit der Steuertrommel 34
sichergestellt ist. Gewöhnlich wird die Fliehkraftkupplung also erst wirksam, wenn
die Fliehkraft die Rückstellkraft der Federn überwindet. Jedoch kann durch Handeinwirkung
die Kupplung vorzeitig zur Wirkung gebracht werden, indem mittels eines Bandes 37
eine Bremskraft auf die Trommel 34 ausgeübt wird.
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Ein dem Wechselgetriebe nachgeschaltetes Wendegetriebe umfaßt ein
Kegelrad R1 auf der Zwischenwelle 13 und ein Kegelrad R2 auf der Abtriebswelle R3,
die in dem Gehäuse R4 mittels des Kugellagers R5 gelagert ist. Mit den Rädern R1
und R2 stehen Zahnritzel R9 im Eingriff, die in dem Träger R' auf Bolzen R3 drehbar
gelagert sind.
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Der Steuerung des Wendegetriebes dienen Kupplungskränze R11, R12 und
R1°, R', von denen der erstere durch Bolzen R13 mit dem Gehäuse R1 verschraubt und
der letztere mit einer Trommel R15 vernietet ist. Diese Trommel kann durch ein Band
R11 gebremst werden, um die Drehung der Zwischenwelle 13 während der Schaltbewegungen
des Wendegetriebes zu unterbrechen. In Aussparungen R21 des Ritzelträgers R' sind
Mitnehmer in Form von Schwingen angeordnet, die durch einen Gleitring R's gesteuert
werden, der von der Schaltwelle R" mittels der Gabel R2° in der Längsrichtung verschoben
werden kann, so daß die Mitnehmer entweder die in Fig. i dargestellte neutrale Mittellage
einnehmen oder mit einem der Kupplungskränze R1° und R11 in Eingriff gebracht werden.
Die
Arbeitsweise ist folgende: Sofern die Antriebsmaschinen das Pumpenrad 5 des Flüssigkeitsgetriebes
langsam, mit normaler Leerlaufgeschwindigkeit dreht, wird die Kupplung R1° am Wendegetriebe
eingerückt, um das Fahrzeug mit der ',Maschine für den Vorwärtsgang zu kuppeln.
Während dieses Vorgangs wird vorübergehend das Band R16 angelegt, um die Trommel
R15 und damit die Welle 13 stillzusetzen und dadurch ein leichtes Einrücken der
Schwinge R 1 ` in die Kupplung R16 zu ermöglichen.
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Die Antriebsmaschine wird nun beschleunigt, wobei auf das Turbinenrad
6 ein vervielfachtes Drehmoment übertragen wird, das über Hohlwelle 14, Zentralrad
15, Umlaufräder 28 und 28a und Zentralrad 17 in die Zwischenwelle 13 weitergeleitet
wird, wobei in dem Umlaufrädergetriebe entsprechend dem Übersetzungsverhältnis der
Räder eine weitere Verstärkung des Drehmoments stattfindet. Während dieser Phase
wird die Reaktionskraft des Leitrads io und diejenige des Räderträgers i8 durch
das Freilaufgesperre 24 auf das Gehäuse übertragen.
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Mit dem Zunehmen der Geschwindigkeit und dem Abnehmen des Lastmoments
des Leitrads 6 wird schließlich der Punkt erreicht, in dem Gleichheit mit dem Moment
des Pumpenrads 5 eintritt und das Leitrad io in der Antriebsdrehrichtung umzulaufen
beginnt, so daß der Wandlerbetrieb in den Kupplungsbetrieb übergeht.
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Um den gemeinsamen Schlupf der beiden angetriebenen Räder 6 und io
des Flüssigkeitsgetriebes auf einen zu vernachlässigenden Betrag herabzusetzen,
wird der mit dem Leitrad io umlaufende Räderträger 18 durch die Fliehkraftkupplung
mit der Trommel 32 gekuppelt, sobald der Räderträger i8 eine festgelegte minutliche
Drehzahl überschreitet und die Wirkung der durch die Glieder 36 auf die Kupplungsschuhe
wirkenden Federn 35 überwindet. Wenn der Eingriff der Fliehkraftkupplung hergestellt
ist, sind der Räderträger i8 und das Pumpenrad 5 direkt miteinander gekuppelt, so
daß der Räderträger 18 und das Leitrad io sich mit derselben Geschwindigkeit wie
das Pumpenrad 5 drehen.
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Die Übertragung erfolgt nun direkt oder mit hoher Übersetzung, wobei
die Leistung das Zentralrad 17 auf zwei Wegen erreicht, einmal auf rein mechanischem
Wege über Schwungrad 2, Armstern 3, Gehäuse 4, Pumpenrad 5, Kupplungstrommel 32,
Räderträger 18 und Ritzel 28a zum Zentralrad 17 und andererseits über die Kupplungsflüssigkeit
zwischen Pumpenrad 5 und Turbinenrad 6, Nabe 7, Welle 14, Zentralrad 15 und Umlaufräder
28 und 28a zum Zentralrad 17. Die Aufteilung des Drehmoments zwischen diesen beiden
Wegen hängt von dem Untersetzungsverhältnis des Umlaufrädergetriebes ab, wobei zu
beachten ist, daß die Reibungshemmungen der Lager sowie der Flüssigkeit im Flüssigkeitsgetriebe
sämtlich auf der Seite des mechanischen Antriebs in Zuschlag kommen. Aus obigem
ist ersichtlich, daß, wenn die Übertragung direkt oder hoch übersetzt arbeitet,
das als Flüssigkeitskupplung arbeitende Flüssigkeitsgetriebe nur einen sehr viel
kleineren Anteil der Last überträgt als im Wandlerbetrieb, wobei der Prozentsatz
von dem Untersetzungsverhältnis abhängt. Wenn die Last ansteigt und die Geschwindigkeit
abnimmt, etwa bei starker Steigung oder beim Fahren in Schnee oder Sand, muß die
direkte oder hoch übersetzte Übertragung abgebrochen und auf Wandlerbetrieb übergegangen
werden. Dies erfolgt dadurch, daß die Wirksamkeit der Fliehkraftkupplung infolge
des Abnehmens der Geschwindigkeit nachläßt und aus demselben Grunde das Leitrad
io eine auf Rückwärtslauf gerichtete Kraft ausübt und je nach Last und Geschwindigkeit
mit Unterstützung der Federn 35 die Fliehkraftkupplung außer Eingriff bringt, so
daß das Flüssigkeitsgetriebe wieder als :Momentwandler und das Umlaufgetriebe als
Untersetzung wirksam ist.
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Aus der vorstehenden Erläuterung der Arbeitsweise ergibt sich, daß
das Leitrad io die Rolle eines Steuerorgans spielt, indem es bei Vorwärtslauf die
Fliehkraftkupplung mitnimmt und im gegebenen Augenblick den Räderträger 18 mit dem
Pumpenrad 5 und der Eingangswelle i verbindet und so einen direkten und hoch übersetzten
Übertragungsweg herstellt. Es ergibt sich ferner, daß die Übertragung in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit und dem Drehmoment gesteuert wird.
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Manchmal ist es vorteilhaft, das Untersetzungsgetriebe zu verwenden,
bevor es selbsttätig eingeschaltet wird. Dies kann durch Anlegen des Bandes 37 an
die Trommel 34 erfolgen. Durch die Bremsung der Trommel wird bewirkt, daß die Schuhe
31 eingezogen und die Fliehkraftkupplung gelöst wird. Auf die gleiche Weise kann
durch Stillsetzen des Räderträgers 18 das Getriebe im Wandlerbetrieb gehalten werden,
um bei langem starkem Gefälle mit der Maschine zu bremsen.
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Wenn die Maschine durch Vorstoßen des Wagens angelassen werden soll,
braucht nur darauf geachtet zu werden, daß die Übertragung auf Vorwärtsgang eingeschaltet
ist. Beim Vorstoßen des Wagens wird die Welle R3 zur Antriebswelle und erfolgt die
Kraftübertragung über die Welle 13 zum Rädergetriebe und von da einerseits über
den Räderträger 18 zum Leitrad io des Flüssigkeitsgetriebes und andererseits durch
die Welle 14 zum Turbinenrad 6. Es ist zu beachten, daß für diese Übertragung keine
zusätzliche Ausrüstung erforderlich ist, während gewöhnlich eine von der Abtriebswelle
angetriebene zweite Ölpumpe nötig ist, weil die von der Maschine angetriebene Ölpumpe
stillsteht.