AT164581B

AT164581B - Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: AT164581B
Authority: AT
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Dr Techn Zorn
Original assignee: Wilhelm Dipl Ing Dr Techn Zorn
Priority date: 1946-10-19
Filing date: 1946-10-19
Publication date: 1949-11-25

Description

Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Gegenstand der Erfindung ist ein Wechsel- getriebe, das die Anpassung der Betriebseigen- schaften des antreibenden Motors an die Betriebs- eigenschaften des angetriebenen Teiles ohne jede willkürliche Schaltung bezweckt. Das zwischen
Antriebs-und Abtriebswelle geschaltete Getriebe gibt eine stetige Änderung des Übersetzungs- verhältnisses vom Freilauf bis zum Gleichlauf zwischen Antrieb und Abtrieb und schaltet seine
Funktion bei Erreichung desselben derart aus, dass es lediglich eine feste Kupplung der synchron laufenden Wellen bildet.

Das Getriebe ist in erster Linie für Kraft- fahrzeuge bestimmt, kann aber überall angewendet werden, wo die Anpassung der Antriebsleistung an wechselnden Kraft-bzw. Geschwindigkeits- bedarf erforderlich ist, z. B. bei Walzwerk- antrieben, Spinnerei-und Werkzeugmaschinen,
Seilbahnen u. dgl.

Das Getriebe besteht aus einer ein Treibmittel fördernden, vom Antriebsmotor angetriebenen Pumpe und einem vom geförderten Treibmittel beaufschlagten, mit dem Abtrieb gekuppelten Treibmittelmotor. Zur Erzielung der gestellten Aufgabe besteht das Wesen der Erfindung in einem Steuerorgan, das die Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit vom Treibmittelverbrauch des von ihr beaufschlagten Treibmittelmotors regelt.

Hiedurch ist eine Überlastung des Antriebsmotors verhindert, so dass dieser bis zur Erreichung des direkten Ganges mit stets gleicher günstigster Drehzahl (beispielsweise 60-70% der Höchstdrehzahl) laufen kann. In Verbindung mit dieser durch die Erfindung gegebenen Möglichkeit ist der Antriebsmotor in weiterer Ausgestaltung desselben mit einer z. B. auf den Vergaser wirkenden Drehzahlbegrenzung ausgestattet.

Die Änderung der Fördermenge der Pumpe kann durch Änderung deren wirksamen Hubvolumens oder durch deren Drehzahländerung erfolgen. Die Änderung des Hubvolumens der Pumpe erfolgt in besonderer Ausgestaltung durch Unwirksammachung eines Teiles des Pumpenhubes, z. B. durch Offenhalten der Saugöffnungen während eines Teiles des Förderhubes, Abschalten von Arbeitsräumen u. dgl. Die selbsttätige Regelung der Pumpenförderung gemäss dem Treibmittelverbrauch durch den von diesem angetriebenen Motor erfolgt in besonderer Aus- bildung erfindungsgemäss in der Weise, dass das
Steuerorgan durch einen vom Staudruck des vom
Treibmittelmotor abfliessenden Treibmittels gegen eine Rückstellkraft verstellbaren Steuerschieber gebildet wird.

Hiebei wird der Staudruck durch eine vom Steuerschieber geregelte, mit der abströmenden Treibmittelmenge wechselnde Öffnung in angenähert konstantem Verhältnis zum Arbeitsdruck erzeugt, wobei der Steuer- schieber unter einer dem Arbeitsdruck angenähert proportionalen, vorzugsweise vom Arbeitsdruck selbst bewirkten Rückstellkraft steht.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel als Getriebe für
Kraftfahrzeuge dargestellt. Fig. 1 ist ein Längs- schnitt durch das Getriebe, Fig. 2 in der oberen
Hälfte ein Schnitt nach A-B, Fig. 3 in der unteren Hälfte ein Schnitt nach C-D, Fig. 4 ein Schnitt nach E-F und Fig. 5 ein Schnitt nach G-H der Fig. 1. Fig. 6 zeigt den Steuerschieber in der Abwicklung, Fig. 7 das Umschaltorgan im Achsschnitt. Die Fig. 8-10 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise des Getriebes.

Das Getriebe ist zwischen der Fahrzeugmotorwelle 1 und der mit dieser achsgleich liegenden Abtriebswelle 2 (Kardanwelle) eingebaut. Der wesentliche Teil des Getriebes, der bei jeder Ausführung desselben vorhanden ist, besteht aus einer ein Treibmittel (z. B. Öl) fördernden Pumpe und einem von diesem Treibmittel beaufschlagten Motor. Pumpe und Motor sind in dem Ausführungsbeispiel als koaxial ineinander angeordnete Kapselwerke ausgeführt. Die Pumpe besteht aus dem mit der Motorwelle 1 kuppelbaren, mit Kühlrippen versehenen Gehäuse 3, in dem in Schlitzen die Zellenwände 4 radial verschiebbar angeordnet sind. Die Zellenwände laufen mit ihren Innenkanten auf der aussen exzentrischen Zwischenwand 5, die gleichzeitig die Aussenwand des von der Pumpe als Treibmittelmotor beaufschlagten inneren Kapselwerkes bildet.

Die Innenfläche der Zwischenwand ist ebenfalls exzentrisch. An ihr gleiten die Aussen- kanten der Zellentrennwände 6, die in radialen Schlitzen des Zentralkörpers 7,7'gleiten.

Die Zwischenwand 5 ist, während das Getriebe in Wirkung ist, mit einem festen Punkt, z. B. dem Rahmen des Fahrzeuges verbunden. Bei Erreichung des Gleichlaufes der Wellen 1 und 2 wird durch eine später zu beschreibende Ein-

richtung die Zwischenwand aus dieser Verbindung gelöst und die Pumpe und der von ihr beaufschlagte Motor so in sich gekuppelt, dass die Teile ein relativ zueinander feststehendes Ganze bilden.

In dem Schaubild Fig. 8 sind als Ordinaten die Förderleistung der Treibmittelpumpe bei wesentlich gleicher Drehzahl des Antriebsmotors und die Schluckung des Treibmittelmotors in Abhängigkeit seiner als Abszissen aufgetragenen Drehzahlen N dargestellt. Während die Förderung der Pumpe bei wachsendem Bedarf nach der
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Schluckung des Treibmittelmotors proportional mit deren Drehzahl N nach der Linie O-R bis NI zu, bei welcher Drehzahl sie gleich der Pumpenförderung ist. Die durch die Dreiecksfläche ! 7i abgegrenzten Ordinaten geben den jeweiligen Überschuss an gefördertem Treibmittel an, das wieder an die Saugseite der Pumpe zurückzuführen ist.

Die Drehzahl N1 kann also bei gegebener Grösse des Treibmittelmotors nicht überschritten werden, da bei dieser Drehzahl die Schluckung des Motors gleich der Förderung der Pumpe ist. Erfindungsgemäss ist nun der Treibmittelmotor in mehrere z. B. zwei Teile unterteilt, wie es in Fig. 1 durch die Bezugszeichen 7 und 7' angedeutet ist. Wird der Teil 7'abgeschaltet, das Arbeitsvolumen des Motors also auf fast die Hälfte verringert, so sinkt bei dessen Drehzahl NI dessen Schluckung aufr, um bei weiter wachsender Drehzahl nach der Linie R1-S bis N synchron anzusteigen. Hiebei geben die Ordinaten innerhalb
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des Treibmittels bei der jeweiligen Drehzahl zwischen TVi und N synchron.

Das zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens dienende Steuerorgan besteht aus einem in einer Stufe der Aussenfläche der Zwischenwand 5 drehbar gelagerten Ringschieber 8, der einen Teil der äusseren Lauffläche für die Innenkanten der Zellenwände 4 bildet.

Statt der gewählten Anordnung könnte der Ringschieber auch an der Innenfläche der Zwischenwand 5 einen Teil der Lauffläche der Aussenkante der Zellenwände 6 bilden.

Der Ringschieber 8 steuert sowohl die Verbindung der durch die Zellenwände 6 gebildeten Arbeitsräume mit den durch die Zellenwände 4 gebildeten Arbeitsräumen der Treibmittelpumpe als auch die Verbindung der genannten Motorräume mit dem im Raum 9 befindlichen, durch die Dichtungen 10 abgedichteten Ölsumpf durch den Kanal 11. Zu diesem Zweck sind sowohl im Schieberspiegel als auch im Schiebergesicht verschiedene Kanäle ausgespart, deren steuernde Kanten einerseits mit Öffnungen, die aus den Pumpenräumen in die Kanäle im Schiebergesicht, andererseits aus den Kanälen im Schieberspiegel in die Arbeitsräume des Motors führen, zusammenwirken. Ferner sind wechselweise Erhöhungen auf den Schieberflächen vorgesehen, die in die Kanäle derart eingreifen, dass sie einen relativ beweglichen Abschluss derselben bilden.

Dieser im Nachstehenden beschriebene und in Fig. 6 in der Abwicklung dargestellte Schieber wird durch den'Staudruck des aus dem Motor abströmenden Treibmittels nach Massgabe des Verbrauches durch denselben verstellt. Er steuert hiedurch den Zutritt des Öles über das später beschriebene Umschaltorgan 13 zu den Arbeitsräumen der Pumpe in der Weise, dass er einen mehr oder weniger grossen Teil derselben unter Aufrechterhaltung eines konstanten Arbeitsdruckes unwirksam macht. In den Fig. 9 a-9 c ist die Pumpe schematisch im Querschnitt bei drei verschiedenen Stellungen des Steuerschiebers dargestellt. Der Steuerschieber s mit der steuernden Kante k steht unter der Wirkung des Staudruckes m des aus dem Treibmittelmotor abströmenden Treibmittels und unter der Wirkung eines im wesentlichen dem Arbeitsdruck proportionalen Rückstellmomentes m.

Fig. 9 a stellt den Zustand bei kleiner Fahrgeschwindigkeit dar. Da aus dem Treibmittelmotor nur eine kleine Treibmittelmenge abfliesst, geht der Schieber unter der Wirkung von m in die Stellung, bei der er den Querschnitt eines Ausflussspaltes 103' aus einem Staudruckkanal 101 so weit reduziert, bis der Staudruck des abströmenden Treibmittels m das Gleichgewicht hält. Hiebei steht die steuernde Kante k des Schiebers so, dass ein Teil des im Pumpenraum a angesaugten Treibmittels bei der Raumverringerung in r wieder zurückströmt und nur die dem Raum f entsprechende Menge in den Motor gefördert wird.

Erhöht sich nun die Fahrgeschwindigkeit (Fig. 9b) so erhöht sich der Staudruck d über das Rückstell- moment m und verstellt den Schieber so lang, bis durch den nunmehr vergrösserten Querschnitt des Ausflussspaltes 103'des Staudruckkanales 101 der Staudruck d wieder auf den dem Rückstellmoment m entsprechenden Druck abgesunken ist. Hiedurch wird, wie ersichtlich, der Rückflussraum r verringert, d. h. die Lieferung der Pumpe dem Treibmittelbedarf entsprechend erhöht.

Fig. 9 c zeigt die Stellung des Steuerschiebers bei Erzielung der grösstmöglichen Pumpenleitung (r = o). In diesem Augenblick wird ein Teil 7'des Treibmittelmotors selbsttätig abgeschaltet und dessen Ölbedarf herabgesetzt (Fig. 8). Das Spiel des Steuerschiebers 8 setzt sich für den weiter arbeitenden Motorteil 7 fort.

In Fig. 6 ist oben aer Schieberspiegel und darunter der Schieber 8 in der Abwicklung so dargestellt, dass er mit dem Schiebergesicht nach oben liegt, also um 1800 umzuklappen ist, um in richtiger Lage auf den Schieberspiegel liegend zu kommen u. zw. derart, dass die Zunge 8'auf dem Stufenabsatz 8"zu liegen kommt. Der Schieber ist ausserdem in der richtigen Deckungslage mit strichpunktierten Linien am Schieberspiegel eingezeichnet. Die steuernden Mittel, wie Kanäle, Bohrungen u. dgl. sind mit Bezugszeichen über Hundert bezeichnet, der Pfeil bezeichnet die Laufrichtung der Pumpenlamellen 4.

Zur deutlichen Erkennbarmachung der in den Schieberspiegel bzw. in das Schiebergesicht eingetieften Kanäle sind die Oberflächen des Schiebers und des Spiegels, die in Berührung aufeinander gleiten, schraffiert. Die Schraffierung deutet in diesem Falle also keinen Schnitt, sondern die in gleicher Höhe liegenden Flächenteile an.

Wie bereits erwähnt, wird der Schieber durch den Staudruck des vom Treibmittelmotor abfliessenden Treibmittels proportional zum Treibmittelverbrauch, also auch proportional zur Drehzahl des Motors verstellt. Zu diesem Zweck ist im Schieberspiegel der Staudruckkanal 101 eingelassen, in den das vom Motor oder einer Teilkammer, z. B. 7'ausgedrückte Treibmittel durch die Öffnung 102 eintritt. Am Schiebergesicht ist die Erhöhung 103 aufgesetzt, die im Kanal 101 gleitet und ihn abschliesst. Zwischen Schieberspiegel und Schieber ist durch geringe Tiefersetzung der Fläche 103'ein seitlicher Spalt gebildet, durch den das Treibmittel abfliesst, wozu jedoch ein bestimmter Druck, eben der
Staudruck, erforderlich ist.

Fliesst bei Drehzahlzunahme vom Motor mehr Treibmittel ab, so steigt der Staudruck und verstellt den Schieber entgegen der Richtung des Pfeiles bis der vergrösserte Spaltquerschnitt bei 103 der neuen Treibmittelmenge entspricht. Um der Wirkung des Staudruckes das Gleichgewicht zu halten, ist der Gegendruckkanal 104 vorgesehen, in dem der Abschlussstein 105 gleitet, der unter dem Arbeitsdruck des Fördermittels steht. Die Verstellung des Schiebers regelt die von der Pumpe gelieferte Treibmittelmenge in der Weise, dass der Schieber den Ansaugkanal 106, der das Treibmittel über die Bohrung 107 aus dem Ölsumpf saugt, über den Punkt des grössten
Arbeitsraumvolumens offen hält. Der Ansaug- kanal 106 ist vom Förderkanal 108 durch das erhöhte Zwischenstück 109 geschieden. Neben dem Zwischenstück führt ein enger Kanal 110 zum Gegendruckkanal 104.

Der Förderkanal 108 ist gekröpft und weist die Mündungen 111,
112 der Zuleitungskanäle zu den Arbeitsräumen des Motors auf. Die Mündungen liegen bei einem Motor mit unterteiltem und einzeln abschaltbaren Arbeitsräumen in parallelen
Schenkeln des gekröpften Förderkanals.

Der Gegendruckkanal 104 ist durch eine
Querwand 113 unterteilt und weist in dieser
Unterteilung die Mündung eines Kanals zur
Betätigung eines Differentialkolbens 12 im Körper der Zwischenwand 5 auf, der beim Erreichen der vollen Schluckung durch den Motor (Punkt R in Fig. 8) den Arbeitsraum 7'desselben abschaltet (s. auch Fig. 1 a).

Zur Drehbegrenzung des Schiebers sind
Anschläge 103 bzw. 105 vorgesehen, die in den
Staudruck-bzw. Gegendruckkanal 101, 104 hineinragen und den Drehhub des Schiebers in seinen Endstellungen für Vollbeaufschlagung und
Kleinstbeaufschlagung begrenzen. Durch Vor-
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Verbindungskanäle im Schiebergesicht ist die Abschaltung von Arbeitsräumen 7'des Treibmittelmotors bei gleicher Drehrichtung des Schiebers ohne Zwischenrückführung desselben ermöglicht. Der Anschlag 105 steht durch einen im Schiebergesicht ausgetieften Kanal 115 unter Förderdruck, der die Förderdruckkräfte auf die Steuerkanten des Ringschiebers überkompensiert und dadurch eine dem Förderdruck proportionale Differenzkraft für die Rückstellung erzeugt.

Funktionsgemäss soll der Schieber durch den Staudruck auf das Zwischenstück 103 mit zunehmendem Schluckvermögen des Treibmittelmotors nach rechts bewegt werden. Da die Fläche der Kante k'unter dem vollen Arbeitsdruck des Treibmittels steht und gleichsinnig wie der Staudruck wirkt, wird die Kraft auf k'über- kompensiert, so dass durch die Wirkung des Arbeitsdruckes, welcher über den Kanal 115 an der Stirnfläche k"des Zwischenstückes 105 ausgeübt wird, eine dem Staudruck entgegenwirkende Differenzkraft [ (k"-k') x Arbeitsdruck] am Schieber nach links wirkend hervorgerufen wird. Da k"grösser als k'ist, liegt Überkompensation vor.

Bei Umkehrung des Treibmittelumlaufes steht der Anschlag 105 über einem zu diesem Zwecke vorgesehenen Kanal 110, der entlang des Stückes 109 geführt ist, unter dem Arbeitsdruck der beaufschlagten und nun als Motor wirkenden Pumpe, wodurch die Arbeitsdruckkräfte auf die Steuerkanten des Ringschiebers kompensiert werden und eine dem Staudruck entgegenwirkende Rückstellkraft erzeugt wird. Im Schiebergesicht ist ein kleiner Querkanal 117 vorgesehen, der in der beabsichtigten Endstellung mit einem anderen Querkanal 118 in Übereinstimmung kommt und so durch Druckentlastung im Gegendruckkanal eine Drehbegrenzung des Ringschiebers, vorwiegend für die Umkehr des Treibmittelumlaufes, herbeiführt.

Durch eine von aussen willkürlich regelbare Verschiebbarkeit der Stellung des Querkanals 108 ist eine Wahl der Endstellung des Schiebers und damit des Übersetzungsverhältnisses möglich.

Eine Vereinfachung der Bauart besteht darin, dass der Anschlag 103 im Staudruckkanal 101 gleitet und mit seiner Seitenfläche die Länge der Spaltöffnung 103'und durch die Wirkung des Staudruckes die Differenzrückstellkraft ausgleicht.

Im Schiebergesicht sind ferner zwei schmale Kanäle 119 und 120 vorgesehen. Der Kanal 119 verbindet die grössere Fläche des Differentialkolbens 12 so lange mit dem Staudruckkanal, als alle Arbeitskammern des Treibmittelmotors beaufschlagt sind. Bei weiterer Verdrehung des Ringschiebers stellt der andere Kanal 120 die Verbindung des unter Förderdruck stehenden Gegendruckkanals 104 mit der Zuleitung zur selben Differentialkolbenfläche her. Die kleinere Fläche des Differentialkolbens steht über dem abgekröpften Parallelschenkel 109 des Förderkanales 108 und der Kanal 112 unter dem Druck

des Treibmittels. Hiedurch wird in Wechselwirkung mit der grösseren Fläche des Differentialkolbens der Druckraum der abschaltbaren Arbeitskammer 7'mit dem Förderkanal oder aber mit dem Ansaugkanal 106 hergestellt.

Im letzteren Fall wird die Arbeitskammer ausgeschaltet und in
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über den Kanal 116' ; der Austritt erfolgt über den
Kanal 102 in den Staudruckkanal 101. Es arbeitet nunmehr der Motorteil 7 bei entsprechend ver- ringerter z. B. halber Schluckung weiter, der eine entsprechend kleinere Pumpenlieferung ent- spricht, so dass eine weitere Steigerung der
Drehzahl des Fördermittelmotors bis N synchron (Fig. 8) bzw. der Fahrgeschwindigkeit ermöglicht ist. Der Zulauf zur Motorkammer 7 erfolgt über den Kanal 111.

Das Getriebe muss folgende Betriebszustände ermöglichen : Es muss in der bereits beschriebenen
Weise derart arbeiten, dass die Lieferung der
Pumpe durch den jeweiligen Bedarf des Treib- mittelmotors bestimmt wird, ferner muss es den
Leerlauf bei Stillstand und den Freilauf bei
Fahrt ermöglichen (Standgas), weiterhin muss es in sich festgelegt werden können, so dass Pumpe und Motor relativ zueinander stillstehen und lediglich ein Übertragungsmittel von der Antriebsmotorwelle 1 auf die Abtriebswelle 2 (Kardanwelle) bildet. Zum Bremsen schliesslich muss der Treibmittelumlauf so umgesteuert werden' können, dass der Treibmittelmotor auf die Pumpe arbeitet, so dass die Bremsung bei laufendem Antriebsmotor erfolgt.

Diesem Zweck dient ein Umschaltorgan, das im wesentlichen aus dem Umschaltschieber 13, der durch die Feder 14 mittels der Hebel 15 oder in sonst geeigneter Weise in die Ruhestellung geführt ist, besteht, in welcher Stellung die Kanäle untereinander so verbunden sind, dass die Pumpe nicht treib- mittelfördernd auf den Treibmittelmotor wirkt (Standgasstellung). Die Verstellung des Umschaltschiebers erfolgt mechanisch, hydraulisch oder wie im dargestellten Beispiel elektrisch durch die Magnetspulen 16, 17. In Fig. 7 steht der Umschaltschieber infolge Erregung der Magnetwicklung 16 in der äussersten rechten Stellung, die der Bremsstellung entspricht. In dieser Stellung sind die Kanäle 18, 19 so gesteuert, dass der Treibmittelmotor auf die Pumpe arbeitet (Ansaugkanal 106 und Förderkanal 108 sind in ihrer Funktion vertauscht.

Die linke Kammer im Gehäuse des Umschaltschiebers steht mit Kanal 106 in Verbindung ; Kanal 18 mit der Arbeitsseite des Motors ; die Mittelkammer mit dem Ölsumpf ; Kanal 18'führt zum Kanal 108 des Schiebers ; die rechte Kammer steht mit der Abflussseite des Motors in Verbindung). Wird der Schieber 13 in der Pfeilrichtung nach links in die Endstellung verschoben (Erregung der Wicklung 17), in der alle die Kanäle untereinander und mit dem Aussenraum verbunden sind, so kann das Treibmittel frei umlaufen und das Pumpen-Motoraggregat ist ausser
Wirkung gesetzt (Leerlauf-und Standgas).

In der Mittelstellung des Umschaltschiebers (Strom- losigkeit der Wicklungen 16 und 17), also in der durch die Federn 14 bedingten Ruhestellung, sind die Kanäle über den Steuerschieber 13 in der Weise verbunden, dass die Druckseite des
Motors mit der Arbeitsseite der Pumpe und die
Ansaugseite der Pumpe ebenso wie die Ablauf- seite des Motors mit dem Treibmittelsumpf in
Verbindung steht. Die Einrichtung, dass die
Fahrstellung durch Federwirkung bei Stromlosig- keit der Spulen erreicht wird, bzw. allgemein ohne Betätigung eines Steuermittels, ist deshalb gewählt, dass bei Versagen der Steuermittel (Stromlosigkeit) das Fahrzeug mit eigener Kraft noch bis zur nächsten Werkstätte gebracht werden kann.

Die Leerlaufstellung wird in diesem Falle durch eine mechanische Zusatz- einrichtung vom Fahrer willkürlich hergestellt, um den Motor für das Anlassen vom Getriebe unabhängig zu machen. Dadurch ist auch gewährleistet, dass bei schwacher Batterie und
Anlassschwierigkeiten der Motor in jedem Falle durch Anschleppen zum Laufen gebracht werden kann.

Wie bereits beschrieben, muss die gemeinsame
Mittelwand 5 der Kapselwerke, während das
Getriebe in Funktion ist, also bei allen Über- setzungsverhältnissen bis 1 : 1 mit einem Festpunkt (z. B. Fahrzeugrahmen) fest verbunden sein, während sie beim Erreichen der Drehzahl- gleichheit der Wellen 1 und 2 freigegeben werden muss, so dass das ganze Kapselwerk in sich fest geschlossen werden kann. Auch beim
Stillstand des Motors und bei Standgas, also in der Freilaufstellung des Umschaltorganes 13 (Fig. 1 und 4), soll die Mittelwand 5 frei umlaufbar sein. Zu diesem Zwecke sind die Bremsbacken 20 (Fig. l und 5) auf einem nabenartigen, mit der Zwischenwand 5 verbundenen Teil montiert (Fig. 1 und 5, Schnitt G-H), welche Bremsbacken gegen den mit dem Fahrzeugrahmen fest verflanschten Kranz 21 wirken können.

Sie werden durch die Öldruckkolben 22 über die Gelenklaschen 23 und Lenker 24 angepresst.

Das Drucköl erhalten die Druckzylinder der Kolben 22 über eine gesteuerte Ölleitung 25 aus der Treibmittelpumpe des Kapselwerkes.

Solange das Kapselwerk in Wirksamkeit ist, also die Drehzahl der Welle 2 kleiner als die der Welle 1 ist, müssen die Bremsbacken 20 angepresst werden, damit die Zwischenwand 5 der Kapselwerke festgestellt ist. Die Kolben 22 müssen daher Drucköl erhalten.

Erreicht nun die Welle 2 eine bestimmte Drehzahl, bei der normal der direkte Gang eingeschaltet wird (z. B. 60-70% der höchsten Motordrehzahl), so tritt eine Fliehkraftkupplung (Schnitt C-D, Fig. 1 und Fig. 3) in Wirksamkeit.

Sie besteht aus den entsprechend massigen Bremsbacken 30, die gegen die Wirkung der Federn 31 bei Erreichung der entsprechenden Drehzahl mit ihren Enden um das Gelenkstück 32 schwenkend, gegen einen Kranzteil. ?' der Gehäuse-

wand 3 gepresst werden. Das Gelenkstück 32 ist auf der Welle 2 aufgekeilt und verbindet diese durch Reibung mit dem Gehäuse, sobald die Backen 30 angepresst werden. Die Federwirkung ist so eingestellt, dass beim Überschreiten der beabsichtigten Drehzahl die Bremswirkung eintritt bzw. beim Unterschreiten derselben aufhört. Im ersteren Falle ist das Kapselwerk in sich stillgelegt.

Um das Ansprechen der Backen 30, insbesondere auch deren Wiederfreiwerden entsprechend empfindlich zu machen, sind diese mit radialen Bohrungen 30'versehen, um dem Öl einen guten Zutritt zu den Reibungsflächen, insbesondere beim Abheben derselben zu gestatten und deren Saughaftung zu vermeiden. Weiters wird der infolge Fliehkraftwirkung auf den Backenrückseiten lastende Öldruck herabgesetzt.

Gleichzeitig mit der Feststellung des Kapselwerkes in sich und mit der Welle 2 muss die Verbindung der Zwischenwand 5 mit einem festliegenden Teil, im vorliegenden Fall mit dem Fahrzeugrahmen gelöst werden. Zu diesem Zwecke sind die Bremsbacken 30 mit kegelförmigen Schrägflächen 33 (Fig. 1) versehen, die beim Anlegen der Backen durch Keilwirkung einen Ring 34 axial nach rechts verschieben, der diese Verschiebung mittels der Stange 35 auf einem Ring 36 überträgt, der die Ölleitung 25 zu dem Kolben 24 direkt oder durch die mechanisch erzwungene Leerlaufstellung des Steuerschiebers 13 drucklos macht, so dass die Reibbacken 20 abgehoben werden.

Der Gashebel (Gaspedal) ist mit einem Kontakt oder einem mechanischen bzw. hydraulischen Organ versehen, das nur in der Ruhestellung desselben geschlossen ist und durch Erregung der Spule 17 (Fig. 7) das Umschaltorgan (Schieber 13) in die Leerlaufstellung bringt. Beim Verlassen der Ruhestellung des Gaspedals, also bereits bei einer geringen Betätigung desselben, wird die Spule 17 des Umschaltorgans durch Kontaktunterbrechung stromlos und die Rückführfedern 14 stellen die Arbeits-, Fahr-oder Mittelstellung des Steuerschiebers 13 her.

Zusammengefasst ist die Funktion des Getriebes die folgende :
Nach Anwerfen des Antriebsmotors steht das Umschaltorgan 13 in der Leerlaufendstellung.

Alles ist drucklos, daher kann die Pumpe keine Druckkräfte erzeugen und die Kolben 22 der Bremszylinder (Fig. 5) können die Backen 20 der Kupplung nicht anheben. Wird der Gashebel nur ganz leicht niedergedrückt, so geht das Umschaltorgan 13 sofort in seine Mittelstellung.

In diesem Augenblick steht das Gehäuse des inneren Kapselwerkes 7,7'durch den Wagenstillstand ebenfalls still. Das äussere Gehäuse 3 des äusseren Kapselwerkes läuft, da es durch den Antriebsmotor entweder unmittelbar oder mittelbar angetrieben wird um, während das Mittelgehäuse irgendeine beliebige Drehzahl zwischen diesen beiden Grenzwerten angenommen hat. Das ist lediglich durch die innere Flüssigkeitsreibung bedingt. Wird nun das Umschaltorgan in die Mittel- (Fahr-) stellung durch die Federrückführkräfte gebracht, so tritt durch die kleine Drehzahldifferenz zwischen äusserem And mittlerem Gehäuse eine kleine Drucksteigerung auf, die als Reaktion das mittlere Gehäuse zu beschleunigen, also mitzunehmen versucht.

Gleichzeitig aber beginnt das innere Kapselwerk durch die Differenz der Drehzahlen zwischen mittlerem und innerem Gehäuse als Pumpe entgegenzudrücken, wodurch das mittlere Gehäuse gehemmt, also verzögert wird. Es tritt ein Druckspiel in den Leitungkanälen auf. Diese beiden gegeneinanderwirkenden Erstdrucke werden aber auch die Kolben 22 der Bremszylinder der Kupplung beaufschlagen und die Backen zum ersten Anliegen bringen, wodurch eine Verzögerung des mittleren Gehäuses eintritt. Diese Verzögerung führt zu einer weiteren Drehzahldifferenzerhöhung und damit Druckerhöhung im äusseren Kapselwerk, so dass der erhöhte Druck den Druck im Ölzylinder der Kolben 22 und damit den Backendruck erhöht.

Die gegenseitige Wechselwirkung steigert sich nun sehr rasch zum vollen Pumpendruck und damit zur Festlegung des mittleren Gehäuses zufolge des vollen Reibbackendruckes, so dass das Getriebe in anfahrbereitem Zustande ist. Umgekehrt wird im Falle des Lösens der Fliehkraftkupplung beim Unterschreiten der Synchrongeschwindigkeit von oben her eine zweifache Möglichkeit zur Funktion der Backenreibkupplung auftreten.

Die Unterschreitung erfolgt auf einer Rampe, also unter Bedienung des Gaspedales oder sie erfolgt im Leerlauf. Erfolgt sie im Leerlauf, dann braucht vorerst die Backenkupplung nicht zum Anliegen gebracht werden, da ja das Getriebe als Freilauf wirken soll. Bei späterer Betätigung des Gaspedals wird aber das ursprüngliche Spiel, wie oben beschrieben, durchlaufen, wo das Gehäuse des inneren Kapselwerkes eben nicht still steht, sondern irgendeine beliebige und untersynchrone Drehzahl aufweist. Die Drehzahldifferenzen treten dann in anderen Differenzbereichen auf, das Spiel ist aber absolut ähnlich.

Löst die Fliehkraftkupplung das Getriebe, dann hat der Motor im ersten Augenblick die Tendenz, seine Drehzahl zu überhöhen und das äussere Gehäuse 3 des äusseren Kapselwerkes rascher anzutreiben, damit ist aber die Drehzahldifferenzenbildung vorhanden und die Reibbacken 20 werden durch die Öldruckkolben 22 nach Auftreten des inneren Druckes zum Anliegen und damit die Mittelwand 5 zum Stillstand gebracht.

Um ein vollkommen funktionierendes Getriebe, wie beschrieben, zu ergeben, könnte das Gehäuse3 unmittelbar von der Welle 1 angetrieben werden, also fest mit dieser gekuppelt sein.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist jedoch, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, zwischen Welle 1 und dem Gehäuse 3 ein Umlaufgetriebe geschaltet, das den Kraftfluss so teilt, J dass ein Teil von der Welle 1 unmittelbar über das Umlaufgetriebe auf die Welle 2, der andere Teil über das Kapselwerk (Pumpe und Treib-

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Im Bereich Z1-Z2 arbeitet die Pumpe mit Treibmittelüberschuss bei durch ein Überdruckventil begrenztem Maximaldruck auf den Motor. Bei etwa 10% der Höchstgeschwindigkeit wird der Staudruck im Staudruckkanal 101 erstmalig die untere Grenze zur Bewegung des Steuerringes 8 erreichen. In diesem Punkte entspricht die Fördermenge der maximal reduzierten Pumpe dem Treibmittelbedarf des Motors, so dass das Spiel des Überdruckventiles aufhört.

Die Wirkung des Steuerringes ist nun ohne weiteres Spiel des Überdruckventiles auf konstante Leistungsübertragung, als hyperbolischer Zugkraftverlauf von Z2 bis Z 3 gesichert. Der spezifische Pumpendruck sinkt entsprechend dem Drehmomentenrückgang bis zum Abschalten eines der Arbeitsräume, um nach Abschaltung abermals vom maximalen spezifischen Pumpendruck mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit neuerlich abzufallen. Damit ist die vollkommene Anpassung des Treibmittelmotor-Drehmomentes an die ideale Zugkraftkurve in jedem Punkt erreicht.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer vom Antriebsmotor angetriebenen Pumpe und einem mit dem Abtrieb verbundenen, von der Pumpe beaufschlagten Motor, gekennzeichnet durch ein Steuerorgan (8), das die Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit vom Treibmittelverbrauch des von ihr beaufschlagten Motors (7, 7') regelt.

Claims

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor eine während der Wirkung des Getriebes, also bis zum direkten Gang, wirkende Drehzahlbegrenzung besitzt.

3. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem die Pumpe als Rotationspumpe mit radial verschiebbaren Kolbenwänden zwischen einem Zentralkörper und einer dazu exzentrischen Innenfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge durch Verstellung der steuernden Kante der Ansaugöffnung in der Umfangsrichtung verändert wird.

4. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan durch einen vom Staudruck des vom Treibmittelmotor abfliessenden Treibmittels gegen eine Rückstellkraft verstellbaren Steuerschieber (8) gebildet wird.

5. Wechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck durch eine vom Steuerschieber (8) geregelte, mit der abströmenden Treibmittelmenge wachsende Öffnung im angenähert konstanten Verhältnis zum Arbeitsdruck erzeugt wird.

6. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (8) unter einer dem Arbeitsdruck angenähert proportionalen, vorzugsweise von diesem selbst bewirkten Rückstellkraft steht.

7. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Umschaltorgan, <Desc/Clms Page number 7> das den Treibmittelumlauf so umkehrt, dass der Motor unter Benützung des Steuerschiebers (8) die Pumpe beaufschlagt (Fig. 5).

8. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe beaufschlagte Motor zwei oder mehrere parallel arbeitende, durch das Steuerorgan stufenweise ausser Wirksamkeit setzbare Arbeitsräume (7, 7') besitzt.

9. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe durch ein drehzahlabhängiges Organ ausser Wirkung setzbar und mit dem Treibmittelmotor direkt oder indirekt kuppelbar ist.

10. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen l bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das als Ring- EMI7.1 gelagert ist und einen Teil der Lauffläche der flüssigkeitsabschliessenden Lamellen (4) bildet.

11. Wechselgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der am Mantel (5) des inneren Kapselwerkes ausgebildete Schieber- EMI7.2 (Rückstell-) druckkanal (104) sowie die Steuerkanäle zu den Abschaltkammern (111, 112) aufweist.

12. Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal an einem Ende durch ein in einem im Schieber ausgebildeten Schlitz gleitendes, über die Schieberspiegelfläche vorragendes Stück (109) begrenzt ist und die Mündung einer über das Umschaltorgan führenden Ansaugleitung (107) sowie einen zu dem Gegendruckkanal (104) führenden engen Verbindungskanal (110) aufweist.

13. Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal die Mündungen der Zuleitungskanäle zu den Arbeitsräumen des Motors aufweist, die vorzugsweise im parallelen Schenkel einer Kröpfung das Kanales liegen, die durch einen festen Ring abgedeckt ist.

14. Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruckkanal die Mündung (102) der Ableitung des Treibmittels aus einer oder mehreren der Kammern des Motorkapselwerkes sowie eine zur Staudruckregelung dienende Spaltöffnung (103') aufweist.

15. Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegendruckkanal EMI7.3 Betätigung eines Differentialkolbens (12) zur Abschaltung von Arbeitskammern (7') des Motorkapselwerkes aufweist.

16. Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber einen Langschlitz besitzt, in dem das über die Schieberspiegelfläche vorragende Stück (109) liegt und der zwischen den Endstellungen für Vollbeaufschlagung und Kleinstbeaufschlagung des Förderpumpenraumes verstellbar ist in Verbindung mit einer Drehbegrenzung durch einen oder mehrere in den Staudruck-bzw. Gegendruckkanal hineinragende Anschläge.

17. Wechselgetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein mehrerer der Reihe nach abschaltbarer Arbeitsräume (7, 7') des beaufschlagten Motors die Abschaltung derselben durch Vorkehrung entsprechender Fensterausnehmungen im Steuerschieber und Verbindungskanäle im Schieber bei gleicher Drehrichtung des Ringschiebers ohne Zwischenrückführung desselben ermöglicht wird.

18. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (105) über einen im Schiebergesicht befindlichen Verbindungskanal (115) unter Förderdruck steht und damit die Förderdruckkräfte auf die Steuerkanten des Ringschiebers überkompensiert und dadurch eine dem Förderdruck proportionale Differenzkraft für die Rückstellung erzeugt.

19. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (105) bei Umkehrung des Treibmittelumlaufes über den Kanal (116) unter dem Arbeitsdruck der beaufschlagten Pumpe steht und dadurch die Arbeitsdruckkräfte auf die Steuerkantcn des Ringschiebers kompensiert und eine dem Staudruck entgegenwirkende Rückstellkraft erzeugt.

20. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 16, gekennzeichnet durch die Anordnung von in einer vorgesehenen festen oder verstellbaren Endstellung zur Übereinstimmung gelangenden kleinen Querkanälen (117, 118) im Schiebergesicht bzw. Schieberspiegel, die durch Druckentlastung im Gegendruckkanal (104) eine Drehbegrenzung des Ringschiebers herbeiführen.

21. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 4,14 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (103) im Staudruckkanal (101) gleitet und die Länge der Spaltöffnung (103') regelt, sowie durch die Wirkung des Staudruckes die Differenzrückstellkraft ausgleicht.

22. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 6, 11,15 und 17, gekennzeichnet durch zwei Kanäle (119, 120) im Schiebergesicht, von denen der eine (119) die grössere Fläche des Differential- EMI7.4 Treibmittelmotors beaufschlagt sind, während bei weiterer Verdrehung des Ringschiebers der andere Kanal (120) die Verbindung des unter Förderdruck stehenden Gegendruckkanals (104) mit der Zuleitung zur selben Differentialkolbenfläche herstellt.

23. Wechselgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinere Fläche des Differentialkolbens (9) dauernd über den EMI7.5 gesetzt ist und so in Wechselwirkung mit der grösseren Differentialkolbenfläche den Druckraum der abschaltbaren Arbeitskammer (7') mit <Desc/Clms Page number 8> dem Förderkanal (108) oder aber mit dem An- saugkanal (106) verbindet, wodurch im zweiten Falle diese Arbeitskammer ausgeschaltet und in sich kurz geschlossen wird.

24. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 23, gekennzeichnet durch ein Umsteuerorgan (13), das aus einer durch die Rückstellkräfte bewirkten Mittelstellung in zwei durch eine mechanische, hydraulische oder elektrische Steuerung (16, 17) erzielbare Endstellung gebracht werden kann.

25. Wechselgetriebe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsteuerorgan (13) in der einen Endstellung alle Verbindungskanäle zwischen Pumpe und von dieser beaufschlagtem Motor untereinander und mit dem Aussenraum verbindet, so dass das Pumpenmotoraggregat ausser Wirkung gesetzt ist, während in der Mittelstellung der Druckraum der Pumpe mit dem Arbeitsraum des Motors und die Ansaugseite der Pumpe ebenso wie die Ablaufseite des Motors mit dem Treibmittelsumpf verbunden wird und schliesslich in der anderen Endstellung die Druckseite des Motors mit der Arbeitsseite der Pumpe und die Ansaugseite der Pumpe ebenso wie die Ablaufseite des Motors mit dem Treibmittelsumpf in Verbindung gebracht werden.

26. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch ein drehzahlabhängiges Organ zur festen Verbindung aller Getribe-und Pumpenteile miteinander, das vorzugsweise eine Fliehkraftkupplung ist, deren im Treibmittel liegende Reibbacken (30) zur Verringerung der darauf lastenden Fliehkräfte des Treibmittels selbst, sowie zur leichteren Hinterströmung beim Abheben der Reibbacken, mit radialen Bohrungen (30') versehen ist, so dass eine enge Begrenzung der Ansprechwerte der Kupplung erzielt wird (Fig. 3).

27. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 2, 5,6, 7,8, und 26, gekennzeichnet durch ein Kupplungsorgan 2ss das durch den vom Umschaltorgan (13) hergeleiteten Treibmitteldruck betätigt wird und die Aussenwand des inneren Kapselwerkes im Druckzustand mit einem ausserhalb des Getriebes liegenden Festpunkt verbindet bzw. bei Drucklosigkeit diesen Kapselwerkteil zur Mitdrehung frei gibt (Fig. 5).

28. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schliessen des drehzahlabhängigen Organes (Fliehkraftkupplung) mechanisch, hydraulisch oder elektrisch das Umschaltorgan (13) in die Leerlaufendstellung gebracht wird, wodurch die Drucklosigkeit das Kupplungsorgan löst und alle Teile des Kapselswerkes relativ in sich stillgelegt werden.

29. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der über das Pumpen-Motoraggregat gehende Kraftfluss vom Antriebsmotor zur Abtriebswelle durch ein auch reversibles, vorzugsweise als Planetenradgetriebe (40 bis 43) ausgebildetes Getriebe, das parallel zu diesem Kraftfluss arbeitet, verringert wird.

30. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen l bis 29, gekennzeichnet durch mechanische, hydraulische oder elektrische Mittel, die in der Grund- (Leerlauf-oder Standgas-) stellung des Gaspedales das Umschaltorgan (13) in die Leerlaufstellung bringen, wodurch der Freilauf des Getriebes bewirkt wird und die normalerweise am Fahrzeug bisher vorhandene Kupplung erübrigt wird.

31. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Umschaltorganes (13) in die Bremsstellung mechanisch, hydraulisch oder elektrisch durch eine vom Fahrer zu betätigende Einrichtung erfolgt.