Hydromechanisches Verbundgetriebe. Das Gestaltungsziel eines Getriebes, wie es z. B. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren erfordern, ist möglichst verlustfreie, selbst tätige Drehmomentwandlung mit tunlichst grosser Übersetzung bei Anfahrt und stetig abfallender Übersetzung bei steigender Ab triebsgeschwindigkeit unter tunlichst gleich bleibender Antriebsdrehzahl. Bestgeeignet dazu sind die selbsttätig arbeitenden Föttin- ger-Drehmomentwandler, kurz Wandler ge nannt. Es ist bekannt, den günstigen Arbeits bereich des Wandlers noch über eine höhere Abtriebsdrehzahl hin auszudehnen, indem man eine schlupffreie Schaltkupplung, z. B.
eine Lamellenkupplung, vorsieht, die an den Anfahrabschnitt mit Wandlergang durch Ausschalten der Wandlerwirkung mittels Freilaufes des Leitrades und sofort einset zende Kupplung zwischen Wandlerantriebs- und -abtriebswelle den verlustfreien Direkt gang ohne Zugkraftlücke anschliesst. Es ist auch bekannt, den brauchbaren Arbeits- bereich des Wandlers auszudehnen, indem man ihn zur Anfahrseite hin durch zusätz liche Zugkraft ergänzt und zu diesem Zwecke das sonst stillstehende Leitrad mittels eines Umkehrgetriebes als Gegenlaufturbine zu sätzlich auf die Abtriebswelle arbeiten lässt. Die gleichzeitige Anwendung beider Mass nahmen ist jedoch nicht bekannt.
Die Erfindung schafft ein sowohl nach Anfahr- als auch nach Schnellaufseite gün- stigst entwickeltes hydromechanisches Ver bundgetriebe, indem ein Föttinger-Wandler mit schaltbarem Leitrad, ein schaltbares Um kehrgetriebe zwischen Leitrad und Abtriebs welle und eine schlupffreie .Schaltkupplung zwischen An- und Abtriebswelle zu einer Einheit verbunden sind, bei der für den An fahrgang das Wandlerleitrad als Gegenlauf turbine über das Umkehrgetriebe an den ge triebenen Teil geschaltet, für den Einfach- wandlergang das Leitrad fest- und das Um kehrgetriebe freigestellt ist und für den Kupplungsgang Leitrad wie Umkehrgetriebe frei laufen gelassen werden können.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Ausfüh rungsbeispiel eines solchen hydromechani- schen Verbundgetriebes im Längs-Mittel schnitt.
Auf der vom Motor angetriebenen Welle 1 sitzt das Pumpenrad 2, das die Betriebsflüs sigkeit, meist dünnes 01, gegen die Schaufeln des Turbinenrades 3 schleudert. Das Turbi nenrad 3 bildet mit seiner Nabe 1 den äussern Lamellenträger der Schaltkupplung 5, der mit der Abtriebswelle 6 verflanscht ist. Der innere Lamellenträger 7 der Kupplung > ist auf der Antriebswelle 1 befestigt. Der Kol ben 8 schliesst die Lamellenkupplung 5, so bald der Raum 9 mit dem Steuerdruckmittel beschickt wird; er wird bei ausgeschalteter Kupplung durch die Feder 10 zurückgeholt, so dass die Lamellen untereinander Luft be kommen.
Der in allen Betriebszuständen gefüllt bleibende Kreislauf des Föttinger-Wandlers ist einstufig dargestellt, er enthält also ausser Pumpenrad 2 nur das eine Turbinenrad 3 und einen Leitkranz 11, der im Aussendurchmes ser des Kreislaufes sitzt und mit seinem Ge häuse etwa um dreiviertel des Kreislauf umfanges herumreicht, damit die eine Ge häusehälfte, 12, auf der Antriebswelle 1, die andere, 13, auf der Nabe 4 der Abtriebswelle 6 abgestützt werden kann. Das Leitrad 11, 12, 12) kann entweder umlaufen, sei es unbe lastet frei, sei es belastet als Gegenlauftur bine, oder es kann durch das als Bremsband angedeutete Bremsorgan 14 am ruhenden Ge triebegehäuse 15 festgehalten werden. Die gleiche Grundanordnung kann ebensogut mehrstufig ausgeführt werden, beispielsweise mit drei Turbinen- und zwei Leit- bezw. Gegenlauflkränzen.
Für den Gegenlaufwandlergang ist um die Turbinennabe 4 mit Kupplung 5 herum das Umkehrgetriebe zwischen dem dann ent gegengesetzt laufenden Gehäuseteil 13 mit Zahnkranz 16 und dem Abtriebsteil 4, 6 mit Zahnkranz 17 angeordnet. Es ist hier bei spielsweise als Kegelradgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 dargestellt. Die Räder 18 sitzen auf Zapfen 19 des Trag ringes 20, der auf der Abtriebsnabe 4 drehbar gelagert ist. Aussen werden die Zapfen 19 von dein geteilten Bremsring 21 umfasst, so dass der Kranz der Räder 18 durch Anziehen des Bremsbandes 22 am Gehäuse 15 undreh bar festzusetzen ist.
Ein solches hydromechanisches Verbund getriebe ist fähig, drei verschiedene Bereiche des Abtriebsmomentes NI, abhängig von der Abtriebsdrehzahl nII zu liefern, welche Mo mente durch den Linienzug der Fig. 2 ge kennzeichnet sind: Im Anfahrbereich a, als Gegenlaufwandler geschaltet, den steilsten Momentenverlauf, im Mittelbereich b, im Einfachwandlergang, mässig geneigten Mo- nientenverlauf, im Schnellaufbereich c, im schlupffreien Kupplungsgang, das verlust lose Motormoment.
Dazu gehören folgende Schaltungen des Ausführungsbeispiels der Fig. 1: Im Anfahrgang a sind das Brems organ 11 und die Kupplung 5 gelöst, das Bremsorgan 22 angezogen; dadurch arbeitet: summierend sowohl unmittelbar das Moment des Turbinenrades 3 als auch mittelbar das Gegenlaufmoment des Schaufelkranzes 11 über die Umkehrgetrieberäder 16, 18, 17 auf die Abtriebswelle 6 - grösste Momentsteige rung. Im Einfachwandlergang b ist das Bremsorgan 14 angezogen, das Bremsorgan 22 und die Kupplung 5 sind gelöst.
Dadurch arbeitet nur das Moment des Turbinenrades 3 auf die Abtriebswelle 6, während das Gegen moment des (stillstehenden) Leitrades am Gehäuse 15 abgestützt ist und der vom Ab triebskranz 17 bewegte Getriebeteil 18, 19, 20, 21 unter Abrollen der Umkehrräder 18 auf dem stillstehenden Zahnkranz 16 (des Leitrades 11) leer umläuft -mässige Moment steigerung. Im Schnellaufgang c sind die Bremsorgane 14 und 22 gelöst, dagegen ist die Kupplung 5 durch den Kolben 8 mittels Druckleitung in Raum 9 angezogen.
Dabei wird das einfache Motormoment von der An- triel)s-#vellc@ 1 durch die Kupplung ä verlust los auf die Abtriebswelle 6 geleitet, während die Leitradteile 11, 12, 13, 16 und die Ge- triebeteile 17, 18, 19, 2'0, 21 mit der gleichen Drehzahl ohne Bewegung zueinander mitlau fen - verlustloser Kupplungsgang mit unge- steigertem Motormoment. In diesen drei An triebsgangarten ist hiernach jeweils nur eines der drei Schaltglieder geschlossen bezw. ein geschaltet.
Drei weitere wertvolle Betriebszustände erhält man, wenn man von den drei Schalt gliedern jeweils zwei zugleich schliesst.
Den Betriebszustand hydraulischer Schlupf bremsung erhält man, wenn das Leitrad- bremsorgan 14 und die Kupplung 5 einge schaltet sind, dagegen das Bremsorgan 22 ge löst ist. Die dabei mechanisch miteinander gekuppelten Räder 2 und 3 treiben die Flüs sigkeit dann im Kreislauf gegen die festste hende Leitschaufelung 11 als Wirbelbremse von bekannt steiler Drehzahlabhängigkeit. Diese Bremsmöglichkeit kann wegen beque mer Wärmeabfuhr aus der Getriebeflüssig keit und wegen Vermeidung jeder Abnüt zung, z. B. bei Fahrzeugen in langen Gefäl len, recht wertvoll sein.
Der Betriebszustand verschärfter hydrau lischer Bremsung wird erreicht, wenn man sowohl die Kupplung 5 als auch das Umkehr getriebebremsorgan 22 einschaltet, das Leit- kranzbremsorgan 14 aber löst. Dann arbeiten die untereinander mechanisch gekuppelten Räder 2 und 3 gegen den über das Umkehr getriebe entgegengesetzt angetriebenen Leit- kranz 11 als schärfste Wirbelbremse.
Schliesslich kann man alle Abtriebsteile vom Motor getrennt und unbeweglich halten, wenn man die Kupplung 5 löst und die Leit- rad- sowie die Umkehrgetriebebremsorgane 14 und 22 anzieht. Dann sind die abgekuppel ten Abtriebsteile über die Umkehrräder 18 und den Leitkranzgehäuseteil 13 durch das Bremsorgan 14 in Ruhe unempfindlich gehal ten gegen etwaige Motordrehmomente. Dies ist von Wert z. B. beim Anlassen und Warm laufenlassen des Motors, ferner bei Zusam menarbeiten des Verbundgetriebes mit einem dahinterliegenden Zahnradstufen- und/oder Wendegetriebe, dessen glatte :Schaltung mit Formschluss (durch Zähne oder Klauen) praktisch nur ohne Druckbelastung gelingt.
Das Umkehrgetriebe ist nicht an die dar-., gestellte Bauart gebunden. .So kann es, je nach gewünschter Momentensteilheit im An fahrbereich a, zwischen den Zahnkränzen 16 und 17 eine Unter- oder Übersetzung erhal ten. Dann werden die Kegelräder 16 und 17 verschieden gross und die Kegelräder 18 er halten zwei Zahnkränze verschiedenen Durch messers;
oder aber es kommen die Kegelräder 18 samt Zapfen 19 schräg (nach dem Wand- ler zu bezw. von ihm weggeneigt) zu stehen. i Das Umkehrgetriebe braucht auch kein im ausgeschalteten Zustand umlaufendes Ge triebe zu sein, sondern es kann beispielsweise eine feste Lagerung des Radträgers 19, 20, 21. im Gehäuse 15 unter Ersatz des Brems banden 22 durch eine Schaltkupplung zwi schen Zahnrad 17 und Abtriebsteil 4, 6 er halten.
Das Umkehrgetriebe kann schliesslich statt mit Kegel- auch mit Stirnrädern flach in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse gestaltet sein, beispielsweise wenn man statt der axial relativ langen Lamellenkupplung 5 eine Scheiben- oder Kegelkupplung grossen Durchmessers zwischen den Radscheiben des Pumpenrades 2 und des Turbinenrades 3 vor zieht, auch wenn man womöglich bei Fest lagerung der Umkehrstirnräder deren Brems organ durch eine flache Scheibenkupplung zwischen dem (17 entsprechenden) Abtriebs zahnrad und dem Abtriebsteil 4, 6 ersetzt.
Die Schaltung der Bremsen und Kupp lungen des Verbundgetriebes wird in bekann ter Weise vorteilhaft durch eine Hilfskraft (Druckluft oder -flüssigkeit, elektromagne tisch) betätigt.
Auch hinsichtlich der Steuerung kann sich die Gruppe I der drei Betriebszustände mit jeweils einem geschlossenen Schaltglied, d. h. die drei verschiedenen Antriebsgänge, von Gruppe II der drei Betriebszustände mit jeweils zwei geschlossenen Schaltgliedern, d. h. den drei verschiedenen Bremsstellungen. i:nterscheiden. Erstere können von der Be dienung unabhängig gemacht werden, indem in Abhängigkeit vom Abtrieb die,Schaltglie- der der drei Übersetzungsbereiche n, <I>b,</I> c (Fig. 2) selbsttätig ohne Zugkraftunterbre chung eingeschaltet -werden in der Anfahr reihenfolge: Umkehrgetriebeeinschalter-Leit radbremse-Kupplung.
Zur Steuerung kann dabei die Abtriebsdrehzahl mittels eines Re glers an der Welle 6 oder das Abtriebsdreh moment mittels eines Drehmomentmessers in der Welle 6 benutzt werden. Unbenommen bleibt es, in Gruppe I ausserdem mittels band betätigter Überbrückungs-Schaltglieder die Wahlbetätigung bestimmter Gänge zu er rröglichen, beispielsweise um bei Fahrzeugen in der Ebene oder im Gefälle auch mit Ein- fach-va,ndlergang (statt Gegenlaufwandler- gang) anzufahren.
Umgekehrt ist bei den drei Bremsstellun gen der Gruppe II die Wahlbetätigung das Gebotene. Doch ist es auch möglich, selbst tätig in Wirkung tretende Sicherheitsvorrich tungen zur gewünschten Bremsung vor zusehen, beispielsweise bei Fahrzeugen die Selbsteinschaltung einer hydraulischen Schlupf bremsung bei zu hoher Fahrgeschwin digkeit oder die Selbsteinschaltung der mechanischen Trennung und Festbremsung der Abtriebswelle vor Betätigung einer Wendegetriebezahnkupplung oder beim An lassen des Motors.