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Kraftübertragungsgetriebe, insbesondere für Motorwagen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Getriebe'zur Übertragung von Kraft von einer Kraftquelle, bei der Geschwindigkeit und Drehmoment vollständig oder annähernd gleichbleiben, zu einer Verbrauchsstelle, bei welcher sich das Drehmoment mit dem zu überwindenden Widerstand ändert und die Geschwindigkeit mit dem Erhöhen des Drehmomentes sinkt. Zur Übertragung der Kraft von dem Motor mit gleichbleibender Geschwindigkeit und Drehkraft auf den anzutreibenden Mechanismus ist zwischen diesen und den Motor eine Vorrichtung geschaltet, die sich selbst der Erhöhung der erforderlichen Drehkraft und Vermindelung der Geschwindigkeit und umgekehrt anpasst.
Wird dieses Getriebe an einem Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit und Drehkraft verwendet, so ermöglicht es, dass die Veränderbarkeit der Drehkraft und der Geschwindigkeit der angetriebenen Vorrichtung grösser als die Veränderbarkeit von Drehkraft und Geschwindigkeit des Motors sein kann.
D. 1s Getriebe ist daher insbesondere für Motorfahrzeuge geeignet.
Dieses Getriebe beruht auf der Wi kung des Beharrungsvermögen und besteht erfindunggemäss aus drei Teilen : Einem Primär-oder Antriebsteil, einem Sekundär-oder getriebenen Teil und einem Trägheitsteil. Letzterer besteht aus einer oder aus mehreren Trägheits-oder Schwingmassen. Diese sind mit dem Primär-und Sekundärtrieb in der Weise durch starre Organe verbunden, dass sie ständig gleich grosse hin und her gehende Bewegungen mit einer zur Differenz der Geschwindigkeit des Primärtriebes (höhere Geschwindigkeit) und der des Sekundärtriebes (niedere Geschwindigkeit) proportionalen Geschwindigkeit ausführen. Obwohl die Schwungmassen auch in einer geraden Linie hin und her gehend schwingen können, ist es, wie nachfolgend beschrieben, vorteilhafter, sie um eine Achse schwingen zu lassen und auf der Schwungachse auszubalancieren.
Die geeignetste und einfachste Form der Schwungmassen bilden daher Schwungräder.
Der Primär- und der Sekundärantriebsteil drehen sich um Achsen, die vorteilhaft übereinstimmend miteinander und zweckmässig auch übereinstimmend mit der Achse der Schwungmassen angeordnet sind. Die Massen können dadurch als Schwungräder für den Hauptantrieb dienen, wobei die ganze Vorrichtung noch mit einem Massenausgleich, wie es bei Getrieben mit hoher Drehgeschwindigkeit nötig ist, versehen sein kann. Des weiteren vermeidet eine solche Anordnung die grosse Beanspruchung der Drehzapfen für die Schwungmassen durch Zentrifugalkräfte, die bei exzentrischer Anordnung der Massen auftreten würden.
Um nun eine Ausbalancierung und einen gleichmässigen Antrieb zu erhalten, muss die Schwingung der Massen in gleichmässig aufeinander folgenden Phasen vor sich gehen und die Anzahl der Schwungmassen soll derart gewählt werden, dass die einzelnen Phasen einander übergreifen.
Die Wirkung des Getriebes beruht allein darin, dass die vom Antriebsorgan gelieferte Kraft von den Schwungmassen aufgenommen wird, die dadurch beschleunigt werden und dass die Kraft hierauf von den Massen unter Verzögerung ihrer Bewegung an das Sekundärorgan abgegeben wird. Die Beschleunigung und Verzögerung der Geschwindigkeit der Massen tritt bei jeder ihrer Schwingungen ein und die hierbei von den Massen aufgenommene bzw. abgegebene Arbeit ändert sich im quadratischen Verhältnis zur Änderung der Schwinggeschwindigkeit. Die Verbindungsorgane der Massen mit dem treibenden Organ und dem angetriebenen müssen starr sein, damit jede gegenseitige Bewegung der beiden Organe einen ihr genau entsprechenden Ausschlag der Schwungmassen bewirkt.
Bei Einschaltung federnder Zwischenglieder, beispielsweise Metallfedern oder Luftpuffern, würde eine Störung der Wirkung eintreten,'da der Widerstand und die Spannung der Federn sich nicht im Verhältnis zur
Geschwindigkeit ändert, mit der sie gespannt oder nachgelassen werden. Bei Verwendung starrer Verbindungsteile ändert sich die Geschwindigkeit der Schwungmassen bei gleichbleibendem
Schwingungsausschlag entsprechend der Änderung der Geschwindigkeitsdifferenz von Primäruud Sekundärtriebsteil und dementsprechend ändert sich auch die Wirkung der Massen.
Es ist bereits gesagt worden, dass sich die Trägheitswirkung nicht im direkten, sondern im quadratischen Verhältnis zur Änderung der Schwinggeschwindigkeit ändert. Infolgedessen ist das Produkt der verringerten, Geschwindigkeit und der erhöhten Drehkraft des angetriebenen Teiles nicht gleich, sondern grösser als das Produkt der Hauptdrehkraft und
Geschwindigkeit in einem früheren Zeitpunkt, so dass nun auch-dieses Produkt vergrössert werden muss. In vielen Fällen ist dies nicht von Belang. In anderen Fällen hingegen kann das Produkt der Drehkraft und Geschwindigkeit des Antriebsteiles dadurch konstant erhalten
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erforderlich wird.
Wenn die Drehkraft und die Geschwindigkeit des Antriebsorganes praktisch genommen unverändert bleiben sollen, wird ein drittes Organ angeordnet, das zwischen die beiden anderen Antriebsorgane und die Verbrauchsstelle geschaltet ist. Die Verbindung des dritten Organes mit den beiden anderen erfolgt über ein Planetengetriebe, das so ausgebildet ist, dass der Geschwindigkeitsabfall des Sekundärorganes geringer als der des dritten Organes ist, wodurch, wie später ausführlicher dargelegt wird, das Drehkraft- geschwindigkeitsprodukt. des Primärteiles konstant bleibt.
Es ist selbstverständlich, dass sich die Erfindung nicht auf die hieimit beschriebene als vortilhaftest angesehene Ausbildung beschränkt, sondern, dass noch viele andere Verbindungsarten für die drei wesentlichen Teile, das Primär-, Sekundär-und Trägheitsorgan, Verwendung finden können. Eine sehr geeignete Anordnung wird erhalten, wenn die gleichachsig angeordneten Massenschwungräder durch Lenker mit Hebeln verbunden werden, die an einem auf der Antriebswelle befestigten Radstern o. dgl. drehbar gelagert und durch Lenker mit einer oder mit mehreren Kurbeln der Sekundärwelle verbunden sind. Es ist von Vorteil, auf der angetriebenen Welle ein Schwungrad anzuordnen ; wenn aber nur eine Trägheitsmasse vorhanden ist, wird das Vorhandensein eines Schwungrades zu einer Notwendigkeit.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Fig. i das Getriebe im Längsschnitt, Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie a-a und Fig. 3 ein Schnitt nach Linie b-b der Fig. 1, beide von links gesehen ; Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ausführungsform in Verbindung mit einem Planetengetriebe.
Die drei Schwungmassen 1, 2, 3 sind als Schwungräder ausgebildet und auf einer Verlängerung 4 der treibenden Welle 5 frei drehbar gelagert. Auf der Welle 5 ist ein Radstern 6 befestigt, der mit einem zweiten Radstern 7 durch Bolzen 8, welche durch lange Naben 9 dieser Radsterne reichen, starr verbunden ist. Die Naben dienen auch dazu, eine zwischen ihnen befindliche dreiarmige Lagerpratze 10, welche als Lager für die Verlängerung 4 der Welle 5 dient, zu halten. Zwischen den Radsternen 6 und 7 sind drei, um 1200 gegeneinander versetzte Tragbolzen 11 angeordnet. Diese reichen durch Hülsen 12, 13, 14, die Ansätze 15, 16, 17 besitzen. An jedem Ansatz ist mittels durchgehender Bolzen ein Paar flacher Hebel 18, 19, 20 befestigt.
Die Hebel jedes Paares schliessen je eines der Schwungräder ein und sind so gebogen, dass sie bei ihrer Schwingung nicht an die Schwungradnaben stossen. Jedes Hebelpaar ist mit dem zugehörigen Schwungrad durch einen Lenker 21 verbunden, der mit einem Ende an den Hebeln und mit dem anderen an dem Rand einer Ausnehmung 22 des Schwungrades drehbar befestigt ist. Die Hülsen 12, 13, 14 tragen an ihren über die Welle 5, in Fig. i nach links hinausreichenden Enden, Hebeln 23, 24, 25, deren Enden durch je ein Paar Lenker 26,27, 28 mit einer, auf dem Kurbelzapfen 30 drehbaren Hülse 29 verbunden sind, und zwar ist das Paar 26 an ihr durch Schrauben befestigt, während die anderen 27, 28 durch Drehzapfen angeschlossen sind. Der Kurbelzapfen 30 gehört einer Kurbel 31 an, die mit der angetriebenen Welle 32 verbunden ist.
Diese ist in einer Hülse 33 gelagert, welche in ein festes Lager eingepasst ist und als Auflager für den Radstern 7 dient, wodurch die Gleichachsigkeit der Wellen 5 und 32 gesichert ist.
Vorausgesetzt, dass die Welle 32 in Ruhe bleibt und die Welle 5 eine Umdrehung ausführt, wobei sie die Radsterne 6,7 mitnimmt, wird der Kurbelzapfen 30 mittels der Lenker 26,27, 28 und der Hebel 23, 24, 25 während dieser Drehung eine hin und her gehende Bewegung der Hülsen 12, 13 und 14 bewirken. Diese Bewegung wird durch die Hebelpaare 18, 19 und 20 auf die Schwungräder 1, 2 und 3 übertragen. Da die Hülsen 12, 13 und 14 um gleiche Winkelabstände von je 1200 gegeneinander versetzt sind, beginnen die Ausschläge der Schwungräder nacheinander in gleichen Zeitabständen. Zur Ausführung einer vollen Schwingung jedes Schwungrades ist eine Drehung der Welle 5 in bezug auf den Kurbelzapfen 30 um 1800 erforderlich. Daraus folgt, dass die Schwingungphasen einander übergreifen müssen.
Der Schwingungsausschlag jedes Schwungrades beträgt ungefähr 1200.
Es ist klar, dass jedes der drei Schwungräder, falls sich die Sekundärwelle ebenfalls, aber mit geringerer Geschwindigkeit als die Antriebswelle dreht, bei jeder Drehung der beiden Wellen in bezug aufeinander eine Schwingung ausführt, d. h., wenn die Antriebswelle 5 goo Umdrehungen und die Vorgeleges elle 32 600 Umdrehungen in der Minute machen, führen die Schwungräder in dieser Zeit dreihundertmal eine hin und her gehende Bewegung aus.
Aus dem Vorhergesagten geht hervor, dass die beschriebene Anordnung des Getriebes zwar für sich allein unter verschiedenen Bedingungen verwendbar ist, dass hierbei aber die Ttägheitswirkung quadratisch mit der Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Wellen wächst,
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Steigerung ihrer Drehkraft oder bei Konstanthalten des Drehmomentes einer Verringerung ihrer Geschwindigkeit auftritt. Wird nämlich die Belastung der Welle 32 erhöht, so sinkt ihre Geschwindigkeit entsprechend. Die zur Beschleunigung der Schwungmassen erforderliche Energie würde jedoch nicht im selben, sondern in einem grösseren Verhältnis wachsen, da sie dem Quadrat der Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Wellen proportional ist. Zur Beschleunigung der Schwungmassen wäre demnach eine Vergrösserung des Drehmomentes der Antriebswelle erforderlich.
Dies kann durch Einschalten eines Planetenradgetriebes, wie es die Fig. 4. veranschaulicht, vermieden werden. Die Ausführung nach Fig. 4 gleicht in bezug auf die Schwungmassen und die Lenker und Hebelanordnung und deren Wirkungsweise der vorhergehend beschriebenen.'Anstatt der Radsterne 6 und 7 ist ein trommelartiges Gehäuse, welches die ganze Vorrichtung einschliesst, angeordnet. Dieses Gehäuse besteht aus zwei Hälften 42, 43, welche durch die Tragbolzen 11 zusammengehalten werden.
Zwischen die beiden Gehäusehälften ist ein mit rings umlaufenden Nuten versehener Rad-
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gelagert, welcher durch Distanzstücke und Bolzen von der Tragpratze 10 gehalten wird.
Auf dem Ende der Sekundäre eile ist eine mit Innenverzahnung versehene Scheibe 35 eines Planetengetriebes angebracht. Die Planetenräder, welche mit der Scheibe 35 in Eingriff stehen, bestehen aus je einem Paar Zahnräder 36, 37, welche von Zapfen 38 eines Radsternes 39, welcher an der anzutreibenden Welle 40 befestigt ist, getragen werden, und welche ausserdem mit einem Zahnrad 41, das das dritte Glied des Getriebes bildet und im Innern der Gehäusehälfte 42 befestigt ist, in Eingriff stehen. Die Welle 40 reicht durch eine Hülse an dem Gehäuseteil 42, der selbst in einem festen Lager 34 umläuft. Bei Vergrösserung der Belastung der Welle 40 sinkt deren Umlaufgeschwindigkeit entsprechend.
Durch geeignete Wahl der Übersetzungen der Räder des Planetengetriebes kann nun erreicht werden, dass die Geschwindigkeit der Welle 32 derart beeinflusst wird, dass keine zu grosse Kraft für die Beschleunigung der Schwungmassen erforderlich ist.
Die veranschaulichten Vorrichtungen sind nur Beispiele für Ausführungen des Erffndungsgegenstandes und es ist klar, dass dessen Ausbildung innerhalb sehr weiter Grenzen geändert werden kann. Wenn beispielsweise niedere Umdrehungszahlen zu übertragen sind und es nicht angängig ist, schwere Schwungräder zu verwenden, können die Hebel 18, 19, 20 durch gezahnte Segmente ersetzt werden, welche in Triebräder an den Schwungrädern eingreifen.
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oder noch mehr. Um den Bewegungsausschlag und damit die zu übertragende Kraft unter gleichen Bedingungen einstellen zu können, wird der Kurbelzapfen 30 oder bei anderen Ausführungen sein Ersatzteil mit einem Mittel zur Änderung der Exzentrizität ausgesetzt.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Kraftübertragungsgetriebe, insbesondere für Motorwagen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primär-oder Antriebsorgan mit dem Sekundärorgan mittels einer Trägheitsmasse, welche aus einer Anzahl Schwungmassen besteht, durch starre Verbindungsglieder derart verbunden ist, dass die Schwungmassen Schwingungen mit gleichbleibendem Ausschlag und
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welle proportional ist, ausführen.