DE2635946A1 - Drehmomentwandler - Google Patents
DrehmomentwandlerInfo
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- DE2635946A1 DE2635946A1 DE19762635946 DE2635946A DE2635946A1 DE 2635946 A1 DE2635946 A1 DE 2635946A1 DE 19762635946 DE19762635946 DE 19762635946 DE 2635946 A DE2635946 A DE 2635946A DE 2635946 A1 DE2635946 A1 DE 2635946A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
- F16H3/74—Complexes, not using actuable speedchanging or regulating members, e.g. with gear ratio determined by free play of frictional or other forces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
Description
DR. JAEGBR & GRAMS ■<t.
SS™:
COM-1
Michel Combastet,
43, rue de Villiers, F-92200 Neuilly-sur-Seine
Drehmomentwandler
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Seit vielen Jahren sind Bestrebungen im Gange, das klassische Schaltgetriebe durch einen automatischen Drehmomentwandler
zu ersetzen. Ein Drehmomentwandler bietet den Vorteil, dass die zur Verfügung stehende Motorleistung
automatisch im Maximum ausgenutzt wird, indem der Motor länger in jenem Drehzahlbereich gehalten wird, in dem
er sein maximales Drehmoment abgibt. Zu diesem Zweck sind hydraulische und mechanische Drehmomentwandler bekannt.
Gegenwärtig sind die hydraulischen Drehmomentwandler
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die gebräuchlichsten. Diese hydraulischen Drehmomentwandler vermögen jedoch in der praxis die klassischen Schaltgetriebe
nicht vollständig zu verdrängen, da sie höhere absolute Motorleistungen erfordern und relativ teuer sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, robusten, preisgünstigen und leicht zu wartenden Drehmomentwandler
zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Drehmomentwandler der eingangs genannten Art vorgeschlagen,der erfindungsgemäss
die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.
Die Erfindung schafft also einen mechanischen Drehmomentwandler,
der auf dem Prinzip der differenziellen Rückkopplung zweier Differentialgetriebe beruht. Der Zwischenritzelträger
(Planetenträger) des ersten Differentialgetriebes wird von der Eingangswelle beaufschlagt, während
der Zwischenritzelträger (Planetenträger) des zweiten Differentialgetriebes die Ausgangswelle beaufschlagt.
Die Kegelritzel (Sonnenräder beim Planetengetriebe) der beiden Differentialgetriebe sind paarweise miteinander
gekoppelt, wobei die erste Kopplungsgruppe ein Zahnradgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis M bildet,
während die zweite Kopplungsgruppe ein Zahnradgetriebe
mit dem Übersetzungsverhältnis N bildet, wobei M/N ungleich 1 ist. Bei einem so ausgebildeten Drehmomentwandler
sieht die Erfindung vor, dass die Eingangswelle direkt, vorzugsweise formschlüssig, mit dem ersten Zwischenritzelträger
(Planetenträger) verbunden ist und die Ausgangswelle direkt, vorzugsweise formschlüssig mit dem zweiten
Zwischenritzelträger (Planetenträger) verbunden ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden
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Differentialgetriebe parallel geschaltet. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind sie in Reihe hintereinandergeschaltet.
Die Differentialgetriebe sind vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildet.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit parallel-geschalteten
Differentialgetrieben;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit in "Reihe hintereinandergeschalteten Differentialgetrieben
;
Fig. 3 im Axialschnitt einen Drehmomentwandler der Erfindung mit ineinander
verschachtelten Differentialgetrieben und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem als Differentialgetriebe Planetengetriebe
verwendet werden.
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind ein erstes Differentialgetriebe 10 und ein zweites Differentialgetriebe 11 parallelgeschaltet.
Der Eingangszwischenradträger 12 des ersten
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Differentialgetriebes 10 wird mit dem zu übertragenden
Drehmoment beaufschlagt, während der Ausgangszwischenradträger 13 des zweiten Differentialgetriebes 11 die
Ausgangswelle (Abtriebswelle) antreibt.
Das Kegelritzel 16 des ersten Differentialgetriebes 10
ist mit einer Welle 14 verbunden, während das Kegelritzel des zweiten Differentialgetriebes 11 mit einer Welle 15
verbunden ist. Die beiden Kegelritzel 16 und 17 sind
über die Wellen 14 und 15 und miteinander kämmende Zahnräder 18 und 19 miteinander gekoppelt. Das Übersetzungsverhältnis
des aus den Zahnrädern 18 und 19 bestehenden Zahnradgetriebes ist M. Die Kegelritzel 22 und
des ersten Differentialgetriebes 10 bzw. des zweiten Differentialgetriebes 11 sind mit einer Welle 20 bzw. einer
Welle 21 verbunden. Beide Kegelritzel sind über die Wellen 20 und 21 sowie über miteinander kämmende Zahnräder
24 und 25 verbunden. Das aus den Zahnrädern 24 und 25
bestehende Zahnradgetriebe besitzt das Übersetzungsverhältnis N. Das Verhältnis M/N ist ungleich 1.
Während des Betriebes nimmt der Zwischenritzelträger 12
die zu übertragende Leistung (Winkelgeschwindigkeit VE, Drehmoment CE) auf. Die in der beschriebenen Weise miteinander
verbundenen beiden Differentialgetriebe gleichen das am Äusgangszwischenritzelträger 13 auftretende Drehmoment
CS und die dort auftretende Winkelgeschwindigkeit VS zur Überwindung des lastseitig auftretenden Drehmomentwiderstandes
aus. Dabei wird also eine umgekehrt proportional mit dem Ausgangsdrehmoment CS gekoppelte Veränderung
der Ausgangswinkelgeschwindigkeit VS erhalten, ohne dass die Eingangswinkelgeschwindigkeit VE und das
Eingangsdrehmoment CE verändert werden.
709 816/02 5
Bei dem schematisch in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Differentialgetriebe
10 und 11 in Reihe hintereinandergeschaltet. Die beiden
Kegelritzel 16 und 17 der beiden Differentialgetriebe sind auf einer gemeinsamen Welle 26 befestigt. Die Welle
trägt das Kegelritzel 21 des Differentialgetriebes 11,
während die Welle 20 das Kegelritzel 22 des Differentialgetriebes 10 trägt. Die Kegelritzel 21 und 22 sind
über ein Zahnradgetriebe 24,25,18,19 miteinander verbunden. Die Zahnräder 18 und 25 dieses Getriebes sind auf einer
gemeinsamen Welle 27 befestigt. Das aus den Zahnrädern und 19 bestehende Zahnradgetriebe besitzt ein Übersetzungsverhältnis
M, das aus den Zahnrädern 24 und 25 bestehende Getriebe ein übersetzungsverhältnis 1/N.
Dabei ist Μ/Ν ψ 1. Die Wirkungsweise des in Fig. 2 gezeigten
Drehmomentwandlers ist die gleiche wie vorstehend für den in Fig. 1 gezeigten Drehmomentwandler beschrieben.
In der Praxis wird der aus zwei Differentialgetrieben aufgebaute Drehmomentwandler zur Erzielung raumsparender
kompakter Baugruppen vorzugsweise in der in Fig. 3 gezeigten Art ausgelegt. Bei dieser Auslegung sind die beiden
Differentialgetriebe nicht nebeneinander, sondern ineinander verschachtet, das eine im anderen, angeordnet.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das erste Differentialgetriebe aus den beiden Zwischenrädern
36 und 38, dem ausgangsseitigen Ritzel 30 und
dem Ritzelkranz 32. Die Motorwelle 40 ist formschlüssig, vorzugsweise einstückig, mit dem Zwischenradträger 44 verbunden,
an dem die Zwischenräder 36 und 38 gelagert sind. Das Ritzel 30 ist auf einer Zentralwelle 42 befestigt.
Das zweite Differentialgetriebe besteht aus den beiden
Zwischenrädern 31 und 33 und den beiden ausgangsseitigen
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Ritzeln 35 und 37. Das Ritzel 35 ist auf der Welle 40 drehbar gelagert. Das Ritzel 37 ist auf der Zentralwelle 42
befestigt. Die beiden Zwischenräder 31 und 33 sind an einem Zwischenradträger 39 gelagert, der formschlüssig,
vorzugsweise einstückig, mit der Ausgangswelle 47 verbunden
ist, an der die Last liegt.
Die Kopplung zwischen den beiden Differentialgetrieben erfolgt über Kopplungsritzel 41 und 43, die am Ritzelkranz
des ersten Differentialgetriebes gelagert sind. Die Kopplungsritzel 41 und 43 kämmen mit einem innen verzahnten
Übertragungsritzel 46, das auf der Zentralwelle 42 drehbar gelagert ist. Die Aussenzahnung des Übertragungsritzels 46
kämmt mit einer am Ritzel 35 des zweiten Differentialgetriebes
ausgebildeten Innenverzahnung. Das gesamte Getriebe ist in einem geschlossenen Getriebegehäuse
45 untergebracht.
Die Wirkungsweise des in Fig. 3 gezeigten Getriebes ist
die gleiche wie vorstehend im Zusammenhang mit den in
den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben.
Um den Bereich zu vergrössern, in dem die Geschwindigkeit verändert werden kann, werden die Drehmomentwandler der
Erfindung vorzugsweise zu mehreren hintereinandergeschaltet eingesetzt. Von Wandler zu Wandler einer solchen
Reihenschaltung der Drehmomentwandler wird ein abnehmendes übersetzungsverhältnis N eingehalten.
In der Praxis lassen sich die beiden Differentialgetriebe am einfachsten in Form von zwei miteinander gekoppelten
Planetengetrieben verwirklichen. Ein solcher Drehmomentwandler, der zwei miteinander gekoppelte Planetengetriebe
als Differentialgetriebe enthält, ist schematisch in Fig.
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gezeigt.
Das Drehmoment des Motors beaufschlagt einen eingangsseitigen
Planetenträger 51. In seiner Funktion entspricht
dieser Planetenträger 51 dem Kegelritzelträger bzw. dem Zwischenradträger der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Auf dem Planetenträger 51 sind die Planetenräder
52 und 53 gelagert, die mit einem Sonnenrad 54 kämmen. Das Sonnenrad 54 ist formschlüssig, vorzugsweise
einstückig, mit dem Sonnenrad 55 des ausgangsseitigen Planetengetriebes verbunden. Die Planetenräder 52 und
des eingangsseitigen Planetengetriebes kämmen ausserdem mit einem Hohlrad 56. Dabei erEillen das Hohlrad 56 und
das Sonnenrad 55 die Funktion der Ritzel bzw. Kegelritzel der Differentialgetriebe, die in den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen verwendet wurden. Das ausgangsseitige Planetengetriebe weist das Sonnenrad 55
und die beiden mit diesem und mit dem Hohlrad 56 kämmenden Planetenräder 57 und 58 auf. Der Bewegungsablauf teilt
sich in der Weise auf den Sonnenräderblock 55,54 und das Hohlrad 56 auf, dass der ausgangsseitige Planetenträger
des zweiten Planetengetriebes gleichsinnig wie der eingangsseitige Planetenträger 51, jedoch mit einer Winkelgeschwindigkeit
gedreht wird, die eine Funktion des Lastdrehmomentwiderstandes an der Ausgangswelle ist.
Die Funktionsweise des in Fig. 4 gezeigten Drehmomentwandlers ist die gleiche wie die vorstehend im Zusammenhang
mit den Differentialgetrieben beschriebene Funktionsweise. Das Verhältnis M/N ist durch das Verhältnis der Anzahl der
Zähne der Sonnenräder 54 und 55 zur Anzahl der Zähne des Hohlrades 56 bestimmt.
709816/025S
Der Drehmomentwandler der Erfindung wird vorzugsweise
für folgende Ariwendungszwecke eingesetzt: Zur Leistungstransmission in Werkzeugmaschinen; zur Drehmomentübertragung
in angetriebenen Fahrzeugen der verschiedensten Art, insbesondere in Automobilen, Motorrädern oder Schienenfahrzeugen
(Lokomotiven), wobei bei dieser Verwendung des Drehmomentwandlers in Fahrzeugen die Kegelritzel
bzw. die diesen entsprechenden Organe vorzugsweise über eine Kupplung aneinandergekoppelt sind; in Verbindung
mit Laufkatzen, Winden, Hebebäumen und Kränen; in Verbindung
mit Baumaschinen; in Verbindung mit Bohrmaschinen; zum Bau von Servomechanismen und zum Bau von Mikromechanismen
für Uhrwerke.
709 8 1 6/0255
PATENTANWÄLTE ? R ? S ^ Δ R
DR. JAEGER & GRAMS
COM-1
Verwendete Bezugszeichen
10 erstes Differentialgetriebe
11 zweites Differentialgetriebe
12 Eingangszwischenritzelträger-
13 Ausgangszwischenritzelträger
14 Welle
15 Welle
16 Kegelritzel
17 Kegelritzel
18 Zahnrad
19 Zahnrad
20 Welle
21 Welle
22 Kegelritzel
23 Kegelritzel
24 Zahnrad
25 Zahnrad
26 Welle
27 Welle 30 Ritzel
709816/02 5B
31 Zwischenrad
32 Ritzelkranz
33 Zwischenrad
35 Ritzel
36 Zwischenrad
37 Ritzel
38 Zwischenrad
39 Zwischenradträger
40 Motorwelle
41 Kopplungsritzel
42 Zentralwelle
43 Kopplungsritzel
44 Zwischenradträger
45 Getriebegehäuse
46 Übertragungsritzel
47 Ausgangswelle
51 Planetenträger
52 Planetenräder
53 Planetenräder
54 Sonnenrad
55 Sonnenrad
56 Hohlrad
57 Planetenrad
58 Planetenrad
59 Planetenträger
M übersetzungsverhältnis N Übersetzungsverhältnis
70 9 8 1-6/0 25 B
Claims (6)
1. Drehmomentwandler mit zwei differenziell rückgekoppelten
Differantialgetrieben, bei denen der Zwischenradträger des ersten Differentialgetriebes die Leistung der Eingangswelle aufnimmt und der Zwischenradträger des zweiten
Differentialgetriebes die die Leistung abgebende Ausgangswelle beaufschlagt, wobei die beiden Differentialgetriebe
über ihre Kegelritzel· paarweise gekoppelt sind, wobei das erste Kegelritzelpaar über ein Zahnradgetriebe
mit dem übersetzungsverhältnis M, das zweite Kegelritzel·paar über ein Zahnradgetriebe mit dem übersetzungsverhältnis
N gekoppelt ist, und zwar mit M/N ^1, dadurch gekennzeichnet , dass die Eingangswelle
den ersten Zwischenradträger (12;44;51)direkt beaufschlagt
und die lastseitige Ausgangswelle vom zweiten Zwischenradträger (13;39;59) direkt beaufschlagt wird oder dass
die Eingangswelle mit dem ersten Zwischenradträger und die Ausgangswelle mit dem zweiten Zwischenradträger
formschlüssig ausgebildet sind.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Differentialgetriebe
(10,11) para^elgescha^et sind.
3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,dass die beiden Differentialgetriebe
t09816/02SS ·
ORiQINALlHSPECTEO
(10,11) in Reihe hintereinandergeschaltet sind.
4. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die
beiden Differentialgetriebe in der Weise angeordnet sind, dass das eine im anderen angeordnet ist.
5. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das erste Differentialgetriebe
aus zwei Zwischenrädern (36,38), deren Träger (44) formschlüssig mit der MotorwelJLe (40) verbunden ist,
einem ausgangsseitigen Ritzel (30) , das auf einer Zentralwelle (42) befestigt ist, und einem Ritzelkran2
(32) besteht, der zwei Kopplungsritzel (41,43) trägt, dass das zweite Differential aus zwei Zwischenrädern
(31,33), deren Träger (39) formschlüssig mit der lastseitigen Ausgangswelle (47) verbunden ist, einem Ritzel
(35), das drehbar auf der Motorwelle Ö0) gelagert ist, und einem Ritzel (37) besteht, das auf der Zentralwelle
(42) befestigt ist, dass die Verbindung zwischen den beiden Differentialgetrieben über die beiden Kopplungsritzel
(41,43) gewährleistet ist, die mit einem Übertragungsritzel (46) im Eingriff stehen, wobei das
Übertragungsritzel (46) gleichzeitig mit einem der Ritzel (35) des zweiten Differentialgetriebes im Eingriff
steht.
6. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
7Q9816/02SS
dadurch gekennzeichnet , dass die beiden
Differentialgetriebe aus zwei miteinander verbundenen Planetengetrieben bestehen, die miteinander fest verbundene
Sonnenräder (54,55) und ein gemeinsames Hohlrad (56) aufweisen, eingangsseitig rait dem eingangsseitigen
Sonnenrad (54) und dem Hohlrad (56) zwei Planetenräder (52,53) kämmen,ausgangsseitig mit dem ausgangsseitigen
Sonnenrad (55) und dem Hohlrad (56) zwei Planetenräder
(57,58) kämmen, wobei das Hohlrad (56) und das eingangsseitige Sonnenrad (54) als Ritzel des Differentials wirken,
und dass die Planetenräder (57,58) das eigentliche Ausgangsgetriebe bilden, wobei das Verhältnis M/N gleich
dem Verhältnis der Anzahl der Zähne der Sonnenräder (54,55)
zur Anzahl der Zähne des Hohlrades (56) ist und wobei der Träger der eingangsseitigen Planetenräder (52,53)
formschlüssig mit der Eingangswelle und der Träger der beiden ausgangsseitigen Planetenräder (57,58) formschlüssig
mit der lastseitigen Ausgangswelle verbunden ist.
9O9B1 6/.025B
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