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Hydrodynamisch mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein hydrodynamischmechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, das
einen rein mechanischen Übertragungszweig, einen hierzu parallel geschalteten hydraulischen
übertragungszweig mit einem Strömungswandler mit einem von seiner ortsfesten Abstützung
ablösbaren und vorzugsweise abbremsbaren Leitrad und ein sowohl mit der Vereinigungsstelle
der beiden Übertragungszweige mittels einer Verbindungswelle als auch mit dem Leitrad
in Triebverbindung stehendes und mit einer Abtriebswelle versehenes Schaltgetriebe
aufweist und bei dem ferner an der Verzweigungsstelle der beiden Übertragungszweige
ein Umlaufrädergetriebe angeordnet ist.
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Es sind hydrodynamisch-mechanische Getriebe -sogenannte Differentialwandlergetriebe
- bekannt, bei denen die Motorleistung teils auf einem hydraulischen (über einen
Strömungswandler) und teils auf einem mechanischen Übertragungszweig übertragen
werden kann. Hierbei dient ein Umlaufrädergetriebe je nach seiner Anordnung an der
Verzweigungsstelle oder an der Vereinigungsstelle der beiden übertragungszweige
als Leistungsteilergetriebe oder als Summengetriebe. Ist ein Leistungsteilergetriebe
vorhanden, so ist ein Glied des Umlaufrädergetriebes mit der Motorwelle, ein anderes
Glied mit dem Primärteil eines Strömungswandlers und ein drittes Glied mit dem Abtrieb
verbunden. Der Sekundärteil des Strömungswandlers ist- meist über einen Freilauf
-ebenfalls mit dem Abtrieb verbunden. - Bei einem Summengetriebe steht ein Glied
des Umlaufrädergetriebes mit dem Sekundärteil eines Strömungswandlers, das zweite
Glied mit der Motorwelle und das .dritte Glied mit dem Abtrieb in Verbindung. Der
Primärteil des Strömungswandlers wird ebenso von der Motorwelle angetrieben.
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Der Hauptvorteil des Differentialwandlergetriebes gegenüber einem
rein mechanischen Getriebe besteht darin, daß es sich weitgehend selbsttätig den
verschiedenen Abtriebswiderständen anpaßt, d. h. daß in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich
das übersetzungsverhältnis zwischen Motorwelle undAbtriebswelle selbsttätig und
stufenlos geändert wird, und zwar derart, daß z. B. bei einem Differentialwandlergetriebe
mit einem Leistungsteilergetriebe die Motorleistung bei stillstehender Abtriebswelle
rein hydraulisch und mit steigender Abtriebsdrehzahl zunehmend über den mechanischen
Zweig übertragen wird. Hierbei wird die Motorleistung besser ausgenutzt, als es
bei den herkömmlichen Zahnräderstufengetrieben der Fall ist. Gegenüber einem Strömungswandlergetriebe
ist der Hauptvorteil des Differentialwandlergetriebes darin zu sehen, daß wegen
der teilweise mechanischen Leistungsübertragung der Wirkungsgrad höher ist.
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Wie ferner bekannt ist, läßt sich bei solchen Differentialwandlergetrieben
in einfacher Weise ein zweiter, rein mechanischer Gang dadurch erzielen, daß der
hydraulische Kraftweg ausgeschaltet wird, z. B. dadurch, daß er bei einem Leistungsteilergetriebe
festgebremst wird. Es ist weiterhin bekannt, zur Erzielung eines Rückwärtsganges
in einem Differentialwandlergetriebe mit Leistungsteilung das Turbinenrad des Strömungswandlers
festzubremsen und das drehbar ausgebildete Leitrad mit dem Abtrieb zu verbinden
und umlaufen zu lassen. Ferner hat man auch bereits bei einem Strömungswandlergetriebe
das Nachschaltgetriebe so ausgebildet, daß das Leitrad des Strömungswandlers mit
der Abtriebswelle verbunden werden kann. Bei festgebremstem Turbinenrad wird hierbei
der Rückwärtsgang erreicht.
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Bei einem bekannten Getriebe der eingangs genannten Art ist der hydraulische
Übertragungszweig nicht ausschaltbar. Das trifft auch auf eine Abwandlung dieses
Getriebes mit zwei wechselweise füll- und entleerbaren Strömungswandlern zu. Außerdem
ist dort die Verbindungswelle mit der Abtriebswelle des hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes starr gekuppelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gangzahl des Getriebes
zu erhöhen, und zwar mit einfachen Mitteln und unter Beibehaltung eines einfachen
Getriebeaufbaus. Insbesondere soll ein hydraulischer Rückwärtsgang erreicht werden.
Zur
Lösung der Aufgabe wird ausgehend von einem Getriebe der eingangs genannten Art,
bei dem jedoch das Umlaufrädergetriebe an der Verzweigungsstelle und/oder an der
Vereinigungsstelle der beiden Übertragungszweige angeordnet ist, erfindungsgemäß
die Kombination folgender, einzeln an sich bekannter, aber für die vorliegende Aufgabe
sich nicht ohne weiteres ergebender Merkmale vorgeschlagen: a) Der hydraulische
Übertragungszweig ist hinsichtlich der Drehmomentübertragung durch Entleeren des
Strömungswandlers oder mittels einer schaltbaren Trennkupplung oder mittels einer
Bremse ausschaltbar, und b) das Schaltgetriebe ist so ausgebildet, daß wahlweise
die Verbindungswelle oder das Leitrad über schaltbare Trennkupplungen oder über
ein weiteres Umlaufrädergetriebe, dessen mit der Verbindungswelle und dem Leitrad
verbundene Glieder mittels Bremsen abbremsbar sind, mit der Abtriebswelle des hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes in Triebverbindung gebracht werden kann. Bei hydrodynamisch-mechanischen
Getrieben mit einem teilenden Umlaufrädergetriebe (Leistungsteilergetriebe) im leistungsverzweigenden
Getriebe wird weiterhin vorgeschlagen, daß in Kraftflußrichtung hinter dem Turbinenrad
des Strömungswandlers in an sich bekannter Weise ein Freilauf angeordnet wird, der
sich bei einer gegenüber dem Turbinenrad höheren Betriebsdrehzahl der hinter diesem
Freilauf befindlichen Verbindungswelle löst, und daß ferner das Pumpenrad mittels
einer Bremse abbremsbar ausgebildet wird. Bei Anordnung mit einem summierenden Umlaufrädergetriebe
(Summengetriebe) im leistungsverzweigenden Getriebe wird das Turbinenrad des Strömungswandlers
zweckmäßigerweise mittels einer Bremse feststellbar ausgebildet, wobei entweder
der Strömungswandler entleerbar oder die das Pumpenrad des Strömungswandlers antreibende
Welle von der Antriebswelle mittels einer Trennkupplung lösbar ausgebildet wird.
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Getriebe der oben beschriebenen Art besitzen mindestens zwei Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang (Strömungswandlergang). Zum Erzielen des 1. Vorwärtsganges
(Differentialwandlergang) wird nur das Leitrad festgehalten, so daß damit der hydraulische
und der mechanische Übertragungszweig eingeschaltet sind, während die Bremse an
der Verbindungswelle gelöst und die Verbindungswelle selbst mit der Abtriebswelle
gekuppelt ist. Für den 2. Vorwärtsgang (rein mechanischer Gang) wird der hydraulische
Übertragungszweig ausgeschaltet, indem z. B. bei Leistungsteilergetrieben die Primärwelle
des hydraulischen Übertragungszweiges festgebremst wird oder bei Summengetrieben
der Strömungswandler entleert oder die Primärwelle des Strömungswandlers mittels
einer Trennkupplung vom Antrieb gelöst wird. Beim Rückwärtsgang wird das Leitrad
mit der Abtriebswelle gekuppelt und die Verbindungswelle festgestellt. Mithin ist
der Rückwärtsgang ein rein hydraulischer Gang, d. h. ohne Leistungsverzweigung.
Es ist ferner möglich, bei Vorwärtsfahrt mit eingelegtem Rückwärtsgang durch den
Strömungswandler und bei Rückwärtsfahrt mit dem I. Vorwärtsgang zu bremsen. Besonders
vorteilhaft ist es, das Schaltgetriebe als Umlaufrädergetriebe auszubilden, von
dem ein Glied mit der Abtriebswelle des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes, ein
zweites Glied mit dem Leitrad des Strömungswandlers und ein drittes Glied mit der
Verbindungswelle verbunden wird. Bei einem Umlaufrädergetriebe als Schaltgetriebe
entfallen die Trennkupplungen, die sonst die Verbindungswelle oder das Leitrad wahlweise
mit der Abtriebswelle verbinden. An ihre Stelle tritt eine Bremse, die im Rückwärtsgang
die Verbindungswelle festbremst. In beiden Vorwärtsgängen wird zusammen mit dem
Leitrad auch ein Glied des Umlaufrädergetriebes festgehalten.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Getriebes mit
einem teilenden Umlaufrädergetriebe im leistungsverzweigenden Getriebe und einem
als Umlaufrädergetriebe ausgebildeten Schaltgetriebe mit je drei Gliedern besteht
darin, daß die beiden Umlaufräderaetriebe gleichartig ausgebildet und derart angeschlossen
werden, daß zwei entsprechende Glieder mit der Antriebswelle bzw. mit der Abtriebswelle,
zwei weitere entsprechende Glieder mit dem Pumpenrad bzw. mit dem Leitrad des Strömungswandlers
und die dritten Glieder miteinander verbunden sind. Der Vorteil dieser Getriebeanordnung
ist neben dem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 zwischen Motor- und Abtriebswelle
im 2. Vorwärtsgang insbesondere darin zu sehen, daß sich die Fertigung von zwei
gleichen Umlaufrädergetrieben vereinfacht.
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Wird bei einem Getriebe mit Leistungsteilung zum Überbrücken des Strömungswandlers
dessen Pumpenrad mit dessen Turbinenrad mittels einer Reibkupplung kuppelbar ausgeführt,
wobei die mit dem Turbinenrad verbundene Hälfte dieser Reibkupplung zwischen dem
Turbinenrad und dem diesem nachgeschalteten Freilauf angeordnet ist, so ist ein
weiterer Vorwärtsgang möglich, und zwar dadurch, daß im überbrückten Zustand der
Strömungswandler eine starre Übersetzung 1 :l aufweist. Dieser Vorwärtsgang kann
somit zwischen dem bisherigen 1. und 2. Gang liegen. Damit hierbei das feststehende
Leitrad keine Verluste verursacht, kann der Strömungswandler z. B. entleert werden.
Es ist jedoch zweckmäßig, wenn in Kraftflußrichtung hinter dem Leitrad ein Freilauf
und hinter diesem Freilauf eine Bremse so vorgesehen wird, daß der Freilauf das
Leitrad bei angezogener Bremse und gegebenenfalls gelöster Leitradbremse im Wandlerbetrieb
festhält. Hierbei laufen sämtliche Strömungswandlerteile miteinander um und verursachen
keine Strömungsverluste.
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Wird das nachgeschaltete Umlaufrädergetriebe viergliedrig ausgeführt
und ist das vierte Glied abbremsbar ausgebildet, so ist ein weiterer Gang erzielbar.
Ferner kann die Gangzahl um einen Gang erhöht werden, wenn das Getriebe so ausgebildet
wird, daß die Verbindungswelle und das Leitrad gleichzeitig mit der Antriebswelle
des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes in Triebverbindung gebracht werden können.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes nach der Erfindung
dargestellt. Es stellt dar F i g. 1 ein hydrodynamisch-mechanisches Getrieb; mit
einem teilenden Umlaufrädergetriebe für zwei Vorwärtsgänge und einem Rückwärtsgang,
wobei ein
Nachschaltgetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet
ist, F i g. 1. a ein ähnliches hydrodynamisch-mechanisches Getriebe mit einem gegenüber
F i g. 1 veränderten teilenden Umlaufrädergetriebe und mit einem als Rückwärtswandler
ausgebildeten Strömungswandler, F i g. 2 eine Übersicht über die Gangschaltungen
gemäß den hydrodynamisch-mechanischen Getrieben nach F i g. 1 und l a, F i g. 3
ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe mit einem summierenden Umlaufrädergetriebe
mit zwei Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang und mit einem Trennkupplungen aufweisenden
nachgeschalteten Zahnrädervorgelegegetriebe, F i g. 4 eine Übersicht über die Gangschaltungen
gemäß dem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe nach F i g. 3, F i g. 5 eine abgewandelte
Ausführungsform des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes nach F i g. 1 mit einem
Anschlepp- und Bremsgang, F i g. 6 das Gangschaltschema hierzu, F i g. 7 ein dreigängiges
hydrodynamisch-mechanisches Getriebe ähnlich dem in F i g. 5 mit einem überbrückbaren
Strömungswandler und zusätzlicher Bremsmöglichkeit, F i g. 7a ein hydrodynamisch-mechanisches
Getriebe nach F i g. 7 mit einem gegenüber F i g. 7 veränderten teilenden Umlaufrädergetriebe,
F i g. 8 eine Übersicht über die Getriebeschaltungen gemäß den-hydrodynamisch-mechanischen
Getrieben nach F i g. 7 und 7a, F i g. 9 ein fünfgängiges hydrodynamisch-mechanisches
Getriebe mit besonders hohem Anfahrmoment im 1. Gang, mit Rückwärtsgang und einem
viergliedrigen nachgeschalteten Umlaufrädergetriebe, F i g. 10 eine schematische
Stirnansicht desselben, F i g. 11 das Gangschaltschema des hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes gemäß F i g. 9, F i g. 12 ein zweigängiges hydrodynamisch-mechanisches
Getriebe mit paralleler Antriebs- und Abtriebswelle, F i g. 13 das Gangschaltschema
des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gemäß F i g. 12, F i g. 14 ein viergängiges
hydrodynamisch-mechanisches Getriebe mit überbrückbarem Strömungswandler und Rückwärtsgang
und F i g. 15 das Gangschaltschema des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gemäß
F i g. 14.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten hydrodynamischmechanischen Getriebe
wird die Antriebsmaschinenleistung durch die Antriebswelle 1 eingeleitet. Mit dieser
Antriebswelle ist ein Hohlrad 2 eines teilenden, einebenigen Umlaufrädergetriebes
3 verbunden. Die Antriebsmaschinenleistung wird ferner vom Hohlrad 2 über Umlaufräderpaare
4 auf einem Umlaufräderträger 5 und auf ein Sonnenrad 6 des Umlaufrädergetriebes
3 verteilt. Vom Sonnenrad 6 nimmt der hydraulische Übertragungszweig des leistungsverzweigenden
Getriebes seinen Ausgang und geht über eine Hohlwelle 7 zu einem mittels einer Bandbremse
24 abbremsbaren Pumpenrad 8 eines Strömungswandlers 9 und weiter über dessen Turbinenrad
10 oder dessen Leitrad 11. Letzteres ist drehbar gelagert und mittels einer Bandbremse
12 feststellbar. Der mechanische Übertragungszweig zweigt vom Umlaufrädergetriebe
3 ab und verläuft über den mit einer Welle 13 verbundenen Umlaufräderträger 5. Der
hydraulische Übertragungszweig für Vorwärtsfahrt gelangt vom Turbinenrad 10 über
einen Freilauf 14 zu einer Verbindungswelle 15, die hier als Verlängerung der Welle
13 ausgebildet ist und die die beiden vereinigten Übertragungszweige mit einem Umlaufräderträger
17 eines nachgeschalteten -Umlaufrädergetriebes 16 verbindet. Der Umlaufräderträger
17 ist mittels einer Bandbremse 18 abbremsbar. Ein Sonnenrad 19 des Umlaufrädergetriebes
16 ist über eine Hohlwelle 20 mit dem Leitrad 11 starr verbunden. Auf dem Umlaufräderträger
17 sind Umlaufräderpaare 21 angeordnet, die miteinander im Eingriff sind und deren
eine Umlaufräder mit dem Sonnenrad 19 und deren andere Umlaufräder mit einem mit
der Abtriebswelle 23 des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes verbundenen Hohlrad
22 kämmen.
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Das in F i g. 1 a dargestellte hydrodynamischmechanische Getriebe
ist ähnlich ausgebildet. Der Unterschied besteht darin, daß statt des mit in gleicher
Richtung wie das Pumpenrad angetriebenem Turbinenrad versehenen Strömungswandlers
9 (Vorwärtswandler) ein solcher Strömungswandler (Rückwärtswandler) 9 a, dessen
Turbinenrad 10 a so beschaufelt ist, daß es in einer zum Pumpenrad 8 a umgekehrten
Drehrichtung angetrieben wird, und daß ferner statt des teilenden Umlaufrädergetriebes
3 mit Umlaufräderpaaren 4 nun ein einfaches Umlaufrädergetriebe 3 a mit einzelnen
auf dem Umlaufräderträger 5a gelagerten Umlaufrädern 4a zwischen dem
Hohlrad 2 a und dem Sonnenrad 6 a angeordnet ist. Bei dem hydrodynamisch-mechanischen
Getriebe gemäß F i g. 1 a laufen die Hohlwelle 7a und die Welle 13a, die mit dem
Pumpenrad 8 a bzw. über den Freilauf 14 a mit dem Turbinenrad 10 a verbunden sind,
in einander entgegengesetzten Richtungen um, während die Hohlwelle 7 und die Welle
13 gemäß F i g. 1 sich gleichsinnig drehen. Je nach Ausbildung des Strömungswandlers
muß also bei allen hydrodynamisch-mechanischen Getrieben gemäß der Erfindung das
teilende oder das summierende Umlaufrädergetriebe so ausgebildet und angeschlossen
sein, daß der Drehrichtung des Turbinenrades in bezug auf den mechanischen Übertragungszweig
Rechnung getragen wird.
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Die weitere Ausbildung des in F i g. 1 a dargestellten hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes. entspricht der Ausführungsform gemäß F i g. 1. Die Antriebswelle 1 ist
mit dem Hohlrad 2 a des Umlaufrädergetriebes 3 a, das Leitrad 11 a mit der Welle
20 verbunden. Der Umlaufräderträger 5 a ist auf der Welle 13 a angeordnet, deren
Verlängerung die Welle 15 ist.
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Mit den hydrodynamisch-mechanischen Getrieben gemäß den F i g. 1 und
1 a werden zwei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang erzielt. In F i g. 2 ist angegeben,
welche Bandbremse 12, 18 oder 24 zu den einzelnen Gangschaltungen angezogen werden
muß und ob eine rein mechanische (m), eine rein hydraulische (h) oder eine hydraulisch-mechanische
(hm) Kraftübertragung vorliegt. Der 1. Vorwärtsgang G 1 wird durch Anziehen
der Bandbremse 12 erreicht (Differentialwandlergang). Wird außerdem die Bandbremse
24 angezogen, so ist der 2. Vorwärtsgang G 2 eingeschaltet. Dabei befindet sich
der Freilauf 14 bzw. 14a in gelöster Stellung, d. h., der Strömungswandler steht
als Ganzes still und verursacht keine Strömungsverluste. Da gemäß F i g. 1 die beiden
Umlaufrädergetriebe 3 und 16 einander gleich ausgebildet und spiegelsymmetrisch
angeordnet sind, beträgt die starre
Übersetzung des Getriebes im
2. Gang 1 : 1, d. h., Antriebs- und Abtriebsdrehzahl sind einander gleich groß.
Der Übergang vom 1. zum 2. Vorwärtsgang erfolgt hierbei wie auch beim Getriebe gemäß
F i g. 1 a überschneidungs- und zugkraftunterbrechungsfrei.
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Wird lediglich die Bandbremse 18 angezogen, so ergibt sich ein Rückwärtsgang
RG. Die Bandbremse 18 hält hierbei über den fassenden Freilauf
14 bzw. 14a das Turbinenrad 10 bzw. 10a fest. Das Leitrad, das sonst die
Reaktionskraft aufnimmt, kann sich nun drehen und läuft in der zur Betriebsdrehrichtung
des Turbinenrades umgekehrten Drehrichtung um, wodurch der Rückwärtsgang zustandekommt
(rein hydraulischer Gang). Sind alle Bandbremsen gelöst, so ergibt sich der Leerlauf
des hydrodynamischmechanischen Getriebes.
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Bei dem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe nach F i g. 3 ist gegenüber
demjenigen nach F i g. 1 statt des teilenden ein summierendes Umlaufrädergetriebe
und statt des nachgeschalteten Umlaufrädergetriebes ein Zahnrädervorgelegegetriebe
mit Trennkupplungen vorgesehen.
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Die Antriebsmaschine arbeitet auf eine Antriebswelle 30, die sowohl
mit einem Sonnenrad 31 eines summierenden Umlaufrädergetriebes 32 als auch über
ein Zahnrädervorgelege 33, 34, eine Trennkupplung 38 und eine Hohlwelle 35 mit dem
Pumpenrad 36 eines Strömungswandlers 37 in Triebverbindung steht. Die Trennkupplung
38 gestattet es, die Verbindung zwischen der Antriebswelle 30 und dem Pumpenrad
36 zu unterbrechen. Das Turbinenrad 39 sitzt auf einer mittels einer Bremse 40 abbremsbaren
Welle 41, die über ein Zahnrad 42 auf eine Außenverzahnung des Hohlrades 43 des
Umlaufrädergetriebes 32 wirkt. Sowohl das Sonnenrad 31 als auch das Hohlrad 43 kämmen
mit Umlaufrädern 44, die auf dem mit einer Welle 47 verbundenen Umlaufräderträger
45 sitzen. Mittels einer Trennkupplung 48 kann die Welle 47 mit der Abtriebswelle
49 gekuppelt werden.
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Das drehbare und durch eine Bandbremse 58 abbremsbare Leitrad 50 des
Strömungswandlers 37 ist mit einem Zahnrad 51 verbunden, in das ein auf einer Welle
53 sitzendes Zahnrad 52 eingreift. Mittels einer Trennkupplung 57 kann die Welle
53 über Zahnräder 54, 55 und 56 mit der Abtriebswelle 49 in Triebverbindung
gebracht werden, wobei das Leitrad 50 und die Abtriebswelle 49 sich entgegengesetzt
drehen.
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Der 1. Gang (Differentialwandlergang G 1) wird dadurch erzielt (s.
F i g. 4), daß die Trennkupplungen 38 und 48 eingerückt werden und das Leitrad 50
durch die Bandbremse 58 festgestellt wird. Der von der Antriebswelle 30 kommende
Kraftfluß teilt sich hierbei in den hydraulischen und den mechanischen Übertragungszweig,
die sich beide im Umlaufrädergetriebe 32 treffen. Der rein mechanische 2. Gang G2
wird durch Lösen der Trennkupplung 38 und Anziehen der Bremse 40, also bei weiterhin
angezogener Bandbremse 58 und eingerückter Trennkupplung 48 eingelegt. Der Strömungswandler
steht hierbei als Ganzes still. Beim Rückwärtsgang sind lediglich die Bremse 40
und die Trennkupplungen 38 und 57 angezogen, wobei das Leitrad 50 entgegen der Arbeitsdrehrichtung
des Turbinenrades 39 angetrieben wird.
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Konstruktive Vereinfachungen der in F i g. 3 dargestellten Getriebeausführung
lassen sich z. B. dadurch erreichen, daß die Trennkupplungen 48 und 57 zu
einer Klauenkupplung zusammengefaßt werden, die wahlweise die Welle 47 oder das
Zahnrad 56 mit der Abtriebswelle 49 kuppelt.
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Das hydrodynamisch-mechanische Getriebe gemäß F i g. 5 entspricht
im wesentlichen dem nach F i g. 1. Der Unterschied besteht lediglich in einem zusätzlichen
Freilauf zwischen dem Leitrad und dem Pumpenrad des Strömungswandlers. Eine Antriebswelle
65 ist mit dem Hohlrad 66 eines Umlaufrädergetriebes 64 verbunden, das ferner Umlaufräderpaare
67, 68 und ein Sonnenrad 69 aufweist. Das Sonnenrad 69 sitzt auf einer mittels einer
Bandbremse 71 abbremsbaren und mit dem Pumpenrad 72 eines Strömungswandlers 73 verbundenen
Hohlwelle 70. Der Umlaufräderträger 74 ist auf einer Welle 75 befestigt, auf die
das Turbinenrad 76 über einen Freilauf 77 arbeitet. Die Verlängerung der Welle 75
ist die Verbindungswelle 78; sie ist mit dem Umlaufräderpaare 80, 81 tragenden und
mittels einer Bremse 82 abbremsbaren Umlaufräderträger 79 eines nachgeschalteten
Urnlaufrädergetriebes 89 verbunden. Dessen Hohlrad 83 führt zur Abtriebswelle
84 des Getriebes. Das drehbar gelagerte Leitrad 85 des Strömungswandlers
73 ist mittels einer Bandbremse 86 abbremsbar und ferner einerseits über einen Freilauf
87 mit der Hohlwelle 70 und andererseits mit dem Sonnenrad 88 des Umlaufrädergetriebes
89 verbunden.
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An Hand der F i g. 6 sollen nun die besonderen Schaltmöglichkeiten
dieses hydrodynamisch-mechanischen Getriebes erläutert werden. Es ist hierbei durch
Kreuze kenntlich gemacht, welche Bremsen angezogen sind bzw. welche Freiläufe fassen.
Die beiden Vorwärtsgänge G1 und G2 und der Rückwärtsgang RG werden wie beim hydrodynamisch-mechanischen
Getriebe gemäß F i g. 1 geschaltet. Der zusätzliche Freilauf 87 ermöglicht fernerhin
ein Anschleppen ,4 des Fahrzeuges, ohne daß dazu eine Bremse angezogen werden muß.
Durch den jetzt fassenden Freilauf 87 sind beide Sonnenräder 69 und
88 der Umlaufrädergetriebe 64 und 89 starr miteinander verbunden. Deshalb
wird beim Anschleppen der Kraftfiuß von der Abtriebswelle 84 über zwei mechanische
Zweige übertragen; das entspricht, wenn beide Umlaufrädergetriebe 64 und 89 die
gleiche Übersetzung aufweisen, einer Durchkupplung der Antriebswelle 65 und Abtriebswelle
84.
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Zusätzlich zum Bremsen durch die Antriebsmaschine ist durch den Freilauf
87 auch ein hydraulischer Bremsbetrieb möglich, dann nämlich, wenn nur die Bremse
82 angezogen wird. Diese Bremsung erfolgt dadurch, daß das Pumpenrad 72 und das
Leitrad 85 des Strömungswandlers 73 durch den Freilauf 87 miteinander gekuppelt
sind und gegen das durch die Bremse 82 über den fassenden Freilauf 77 stillgesetzte
Turbinenrad 76 in Arbeitsdrehrichtung angetrieben werden. Hierzu kommt noch die
Bremsung durch die Antriebsmaschine über die Getriebeteile 65 bis 70. Die Anordnung
eines Freilaufs zwischen dem Leitrad und dem Pumpenrad des Strömungswandlers zum
Zwecke des Anschleppens und zusätzlichen hydraulischen Bremsens ist grundsätzlich
bei allen hydrodynamisch-mechanischen Getrieben gemäß den F i g. 3, 7, 9, 12 und
14 möglich. Damit die Darstellung gemäß diesen Figuren jedoch nicht zu unübersichtlich
wird, ist der Freilauf zum Bremsen und Anschleppen nur an diesem Beispiel gezeigt.
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Das hydrodynamisch-mechanische Getriebe gemäß F i g. 7 unterscheidet
sich von demjenigen nach
F i g. 1 dadurch, daß der Strömungswandler
überbrückbar und das Leitrad über einen Freilauf mit dem Nachschaltgetriebe verbunden
ist. Eine Antriebswelle 95 ist mit dem Hohlrad 96 eines Umlaufrädergetriebea 94
verbunden, das ferner Umlaufräderpaare 97, einen Umlaufräderträger 98 und ein auf
einer Hohlwelle 100 sitzendes und durch eine Bremse 10' fests2' zhäres So~inenrad
99 aufweist. Auf der Hohlwelle 100 ist das Pumpenrad 103 eines Strömungswandlers
102 befestigt. Dessen Turbinenrad 104 ist über einen durch eire Sperrvorrichtun?
l (1,5a sperrbaren Freilauf 105 an eine Welle 206 angeschlossen, die mit
dem Umlaufräderträger 98 'verbünden ist. Die das Pumpenrad 103 tragende Hohlwelle
100 läßt sich mittels einer Kupplung 107 mit dem Turbinenrad 104 kuppeln. Eine Verbindungswelle
108 verbindet die Welle 106 und den Freilauf 105 mit dem durch eine Bremse 113 feststellbaren
und Umlaufräierpaare 119 aufweisenden Umlaufräderträger 110 eines nachgeschalteten
Umlaufrädergetriebes 109, dessen Hohlrad 114 mit der Abtriebswelle 112 des hydrodynamischm°chanischen
Getriebes in Verbindung steht. Das Sonnenrad 111 ist mittels einer Bremse 115 a.bbremsbar
und ferner über einen Freilauf 116 mit dem drehbar angeordneten und durch eine Bremse
118 abbremsbaren Leitrad 117 des Strömungswandlers 102, verbunden.
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Bei der gegenüber dem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe gemäß F
i g. 7 nur ein anderes teilendes Umlaufrädergetriebe 94a. aufweisenden Ausführunasform
gemäß F i g. 7 a steht das auf der Antriebswelle 95 sitzende Sonnenrad 96a mit Umlaufrädern
97d in Eingriff. Mit diesen Umlaufrädern 97a verbundene Umlaufräder 97 b kämmen
mit einem weiteren Sonnenrad 99a, das mit der Welle 106 verbunden ist. Die Umlaufräder
97a und 97b sind in einem mittels der Bremse 101 festbremsbaren und. auf der Hohlwelle
100 sitzenden Umlaufräderträger 98 gelagert. Das zweiebenige Umlaufrädergetriebe
94a nach F i g. 7a bewirkt dieselben Drehrichtungen -gegebenenfalls auch dieselben
Drehzahlen - der Hohlwelle 100 und der Welle 106 wie die der Hohlwelle 100 und der
Welle E06 des einebenigen Umlaufrädergetriebes 94 nach F i g. 7, falls die Drehrichtungen
der Antriebswellen 95 nach F i g. 7 und 7a einander gleich sind.
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Die hydrodynamisch-mechanischen Getriebe gemäß F i g. 7 und 7a erlauben
je drei Vorwärtsgänge G I, G 2 und G 3, deren Schaltung aus F i g. 8 ersieht-]Gang
ich ist. Davon werden der unterste und der oberste ang G 1. und G 3 ähnlich den
Gängen gemäß dem hydrodynanlisc@-mechanischen Getriebe nach F i g. 1 geschaltet.
Mittels der Bremse 115 wird das Sonnenrad 111 des Umlaufrädergetriebes 109 festgehalten;
gleichzeitig stützt sich im Vorwärts-Wandlergang G1 das Leitrad 117 über den Freilauf
116 auf der Bremse 115 ab. Der Zwischengang G2, der wie der 3. Gang G3 rein mechan;sch
ist, wird zusätzlich durch überbrücken des Strömungswandlers 102 mittels der Kupplung
107 beim Schaltzustand nach G 1 erreicht. Im Zwischengang G2 kann infolge des Freilaufs
116 das Leitrad 117 zusammen mit dem Pumpenrad 103 und dem Turbinenrad 104 umlaufen.
Im Vorwärtsgang G 3 kann die Kupplung 107 auf Grund des Frei-]aufs 105 eingeschaltet
bleiben. Der Übergang von G2 auf G3 vollzieht sich überschneidungs- und zugkraftunterbrechungsfrei.
Für den Rückwärtsgang RG wird lediglich die Bremse 113 angezogen. Bei der
Hohlrad 150 im Eingriff, das an die Abtriebswelle 151 des hydrodynamisch-mechanischen
Getriebes angeschlossen ist. Ein zweites, mittels einer Bremse 154 abbremsbares
Sonnenrad 152 greift in die Umh-#''räder 149 en, d'e ihrerse':ts mit -;en Umlaufrädern
148 kämmen. Das Sonnenrad 152 ist weiterhin in einer Drehrichtung über einen Freilauf
155 durch eine Bremse 156 festsetzbar.
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Durch das mit einer Bremse 154 bzw. 156 versehene vierte Glied (Sonnenrad
152) des Umlaufrädergetriebes ergeben sich weitere Gänge, deren Übersicht in F i
g. 11 vorliegt. Bei gelöster Bandbremse 140 für das Leitrad dreht sich - wie auch
beim Rückwärtsgang der bisher erläuterten Getriebeausführungen - das Sonnenrad
145 bei fassendem Freilauf 141 entgegen dem Drehsinn des Turbinenrades 138
des Strömungswandlers 132. Infolge des durch Anziehen der Bremse 156 (oder 154)
festgebremsten Sonnenrades 152 wird diese Rückwärtsbewegung im Vorwärtssinn auf
die Abtriebswelle 151 übertragen. Dieser Kraftübertragung überlagert sich die bei
den bisher beschriebenen Ausführungsformen übliche Kraftübertragung im untersten
Gang mit Leistungsteilung über die Verbindungswelle 157. Auf Grund des mechanischen
und der beiden-hydraulischen Übertragungszweige wird bei einer gegenüber dem untersten
Gang der bisher erwähnten Getriebearten nach F i g. 1, 3, 5 und 7 größeren Übersetzung
ins Langsame ein verstärktes Anfahrmoment erzielt.
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Durch Anziehen der Bandbremse 140', d. h: durch Festsetzen des Leitrades
139, ergibt sich ein weiterer auch bei den anderen hydrodynamisch mechanischen .
Getrieben (dort unterster Gang) möglicher -Gang, nämlich der zweite Gang G
2. War für G 1 die Bremse 154 (anstatt 156) betätigt
worden, so muß sie nun gelöst werden. Falls jedoch für den 1. Gang die Bremse 156
angezogen war, so kann sie für den 2. Gang angezogen bleiben. Denn wenn nun das
Leitrad 139 durch die neu angezogene Bandbremse 140 festgesetzt wird, löst sich
der Freilauf 155. Zum Erzielen des 3. Gar:7es G3 wird zu den bisher angezogenen
Bremsen 140 und 156 die Bremse 134 angezogen. (Es kann dabei die Bandbremse 140-
gelöst werden.) Damit wird der hydraulische übertragungszweig ausgeschaltet; der
3. Gang G3 ist ein rein mechanischer Gang. Für den 4. Gang G 4 wird nun noch zusätzlich
die Bremse 143 angezogen, wobei die Bremsen 140 und 156 gelöst werden
können. .Durch Anziehen der Bremse 143 wird das Sonnenrad 145 festgesetzt, während
sich das Sonnenrad 152 vorwärts dreht und sich durch den Freilauf 155 von 4er eventuell
angezogenen Bremse 156 löst. Alle ühergänge zwischen den Gängen sind überschneidungs,
und zugkraftunterbrechungsfrei.
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Bei der Getriebeausführung gemäß F i g. 9 ist es möglich, noch einen
weiteren Differentialwandlergang zu erzielen, der übersetzungsmäßig z. B. zwischen
dem 2. und 3. Gang liegt. Für diesen Zwischengang G213
wird nur die Bremse
143 angezogen. (Die Bremsen 140 ur.J 156 könnan zusätzlich angezogen sein.)
Durch das Anziehen der Bremse 143 wird das Sonnenrad 145 des Umlaufrädergetriebes
144 festgebremst und damit sozusagen eine Schnellgangstellung erreicht, die
bereits beim vierten Gang ausgenutzt worden ist (in Verbindung mit dem rein mechanischen
übertragungszweig). Diese Schnellgangstellung wird nun hier mit r'--m normalen DifferentialwandlergangG2
kombiniert, wodurch eine-.. Erhöhung der Abtriebsdrehzahl gegenüber G 2 eintritt.
Die Reihenfolge der Gänge im Hinblick auf ihre Übersetzungen ist meist G1, G2, G2/3,
G3, G4. Drei Diffexeatialwandlergängen folgen also zwei mechanische
Gänge.
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Die bei dieser Reihenfolge der Gänge mögliche Gefahr der Überschneidung
läßt sich dadurch vermeiden, daß die Zahnräder des Getriebes so ausgelegt werden,
daß zwei hydraulisch-mechanischen Gängen G l, G 2 ein mechanischer
Gang G 3 folgt, die alle einen »Langsamfahrbereich« mit selbsttätiger Umschaltung
(einfaches selbsttätiges Umschalten von einem Gang auf den nächsten Gang ohne besondere
Vorkehrungen bezüglich Kraftflußunterbrechung und Überschneidungen möglich) bilden.
Ein »Schnellfahrbereich«-ebenfalls mit selbsttätiger Umschaltung -wird dann von
einem hydraulischen Gang G2/3 und einem mechanischen Gang G 4 gebildet. Für
die Gangschaltungen von G 2 auf G 3 und von G2/3 auf G 4 kann zudem dieselbe
selbsttätige Umschaltung benutzt werden, da in beiden Fällen die Bremse 1,34 betätigt
wird. Die Wahl zwischen beiden Bereichen erfolgt durch den Fahrer, z. B. bei Leerlauf
der Antriebsmaschine. Bei derartiger Einteilung der Gänge in zwei Bereiche kann
sogar auf die Bremse 156 und auf den Freilauf 155 verzichtet werden, da diese Getriebeteile
nur beim Übergang von G2 auf G 2/3 notwendig wären, der aber bei dieser Einteilung
nicht vorhanden ist.
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Der Rückwärtsgang RG wird eingelegt durch Anziehen lediglich der Bremse
135, wodurch der Kraftfluß über das umlaufende Leitrad 139 des Strömungswandlers
132 geleitet -wird- (wie- bereits bei den Rückwärtsgängen der oben beschriebenen
Getriebeausführungen).
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Dadurch, daß man im 3. Gang die Bremse 154 anzieht und damit
das Sonnenrad 152 vollständig blokkiert (und zwar nicht nur in einer Drehrichtung
über den Freilauf 155 und die Bremse 156), erzielt man einen Bremsgang B. Weitere
Bremsgänge sind wie bei den hydrodynamisch-mechanischen Getrieben gemäß F i g. 1
und 5 möglich.
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Ein weiteres in F i g. 12 gezeigtes hydrodynamisch mechanisches Getriebe
entspricht etwa demjenigen in F i g. 1. Es ermöglicht wie dieses zwei Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang. Abweichend von der Anorclnung gemäß 1-- 1 g. 1 wird
als leistungsteilendes Getriebe und als Nachschaltgetriebe je ein Umlaufrädergetriebe
mit nur einfachen Umlaufrädern verwendet; außerdem sind Antriebs- und Abtriebswelle
parallel angeordnet. Damit bei Verwendung eines normalen Strömungswandlers und eines
einfachen Umlaufrädergetrieben die Pumpenradwelle und die Welle, mit der das Turbinenrad
verbunden ist, gleichen Drehsinn aufweisen, ist die Antriebswelle 160 mit
dem Un-flaufräderträger 162 eines Umlaufrädergetriebes 161 verbunden.
Ferner ist dessen Sonnenrad 163 über eine mittels einer Bremse 167 abbremsbare Hohlwelle
166 an das Pumpenrad 168 eines Strömungswandlers 171 angeschlossen. Das mit im Urnlaufräderträger-162
gelagerten Umlaufrädern 164 kämmende Hohlrad 165 des Umlaufrädergetriebes 161 treibt
eine innerhalb der Hohlweile 166 liegende Welle 173 an, mit der ferner
über einen Freilauf 174 das Turbinenrad 169 des Strömungswandlers
171 verbunden ist. Der mechanische und der hydraulische Übertragungszweig
sind hinter dem Freilauf 174 vereinigt und werden durch eine Verbindungswelle 175
(Verlängerung der Welle 173) zum Hohlrad 177 eines nachgeschalteten
Umlaufrädergetriebes
176 weitergeleitet. Diese Verbindungswelle 175 ist mittels einer Bremse 181 abbremsbar.
Das Leitrad 170 des Strömungswandlers 171 ist drehbar gelagert, mit einer
Bremse 172 versehen und mit dem Sonnenrad 178 des Umlaufrädergetriebes 176 verbunden.
Umlaufräder 179 sind auf einem Umlaufräderträger 180 angeordnet, der über eine Hohlwelle
182 und über ein Zahnräderpaar 183, 184 mit der Abtriebswelle 185
in Triebverbindung steht.
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Eine Möglichkeit, bei dieser Anordnung der Umlaufrädergetriebe 161
und 176 trotzdem die Antriebswelle 160 und Abtriebswelle 185 miteinander fluchten
zu lassen, besteht darin, statt des normalen Strömungswandlers 171 einen sogenannten
Durchtreibwandler zu benutzen. Hierbei würde eine Hohlwelle mit der Drehzahl des
Turbinenrades 169 zwischen dem Leitrad 170 und der Hohlwelle 166 nach links heraus
an eine zugängliche Stelle geführt und mit einer Bremse versehen, die z. B. rechts
neben der Bremse 167 angeordnet wäre; weil hierbei diese Bremse nur über den Freilauf
174 mit der Verbindungswelle 175 in Verbindung stehen würde, müßte der Freilauf
174 eine Sperrmöglichkeit aufweisen.
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Die Gangschaltungen des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gemäß
F i g. 12 sind F i g. 13 zu entnehmen. Sie entsprechen im Prinzip den Schaltungen
bei der Ausführungsform nach F i g. 1.
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Das schließlich in F i g. 14 gezeigte hydrodynamisch-mechanische Getriebe
ist eine Weiterentwicklung der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform. Es unterscheidet
sich - abgesehen von einer anderen Art des teilenden Umlaufrädergetriebes - durch
e_nen weiteren, mittels einer Sperrvorrichtung 199a sperrbaren Freilauf 199 und
eine weitere Bremse 198. Der Freilauf 199 ist in Kraftflußrichtung hinter dem den
Beginn des mechanischen Übertragungszweiges darstellenden Hohlrad 196 eines Umlaufrädergetriebes
193 angeordnet; er löst sich, wenn eine Verbindungswelle 210 zwischen dem
hydraulischen und mechanischen Übertragungszweig einerseits und einem nachgeschalteten
Umlaufrädergetriebe 214 andererseits schneller in Betriebsdrehrichtung umzulaufen
versucht als das Hohlrad 196. Die Bremse 198 kann den mechanischen Übertragungszweig
festsetzen. Eine Antriebswelle 190 treibt über ein Zahnräderpaar 191, 192 den Umlaufräderträger
194, dessen Umlaufräder 195 mit dem Hohlrad 196 und dem Sonnenrad 197 kämmen. Dieses
sitzt auf einer mittels einer Bremse 202 abbremsbaren Hohlwelle
201, die zum Pumpenrad 204 eines - Strömungswandlers 203 führt. Dessen Turbinenrad
205 ist über einen durch eine Sperrvorrichtung 209a sperrbaren Freilauf
209
mit einer über den Freilauf'199 mit dem Hohlrad 196 verbundenen Welle
200 in Verbindung, deren Verlängerung die Verbindungswelle 210 darstellt. Das Pumpenrad
204 und das Turbinenrad 205 sind mittels einer Reibungskupplung 211 miteinander
kuppelbar. Das Leitrad 206 des Strömungswandlers 203 ist über einen Freilauf 212
an das mittels einer weiteren Bremse 213 festsetzbare Sonnenrad 215 des nachgeschalteten
Umlaufrädergetriebes 214 angeschlossen. Die Verbindungswelle 210 trägt dessen
Hohlrad 216, während dessen Umlaufräder 217 tragender Umlaufräderträger 218 mit
der Abtriebswelle 220 verbunden ist. Die erzielbaren Gänge (vier Vorwärtsgänge G
1 bis G4, ein Rückwärtsgang RG und mehrere Bremsgänge B 1 bis B 7)
sind aus dem Schema der F i g. 15 ersichtlich. Die Anordnung einer Bremse 207 (in
F i g. 14 gestrichelt dargestellt) zum Festsetzen des Leitrades 206 würde weitere
Bremsmöglichkeiten ergeben.
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Die Ansprüche 2 bis 13 sind reine Unteransprüche, die lediglich im
Zusammenhang mit Anspruch 1 gelten sollen.