DE2504236C3

DE2504236C3 - Wandler mit Massen- und Differentialsystem

Info

Publication number: DE2504236C3
Application number: DE19752504236
Authority: DE
Inventors: Didier Saint-Etienne Loire Freyermuth
Original assignee: D'outillage General - Sog David Sarl Lapte Haute-Loire Fr Ste
Current assignee: D'outillage General - Sog David Sarl Lapte Haute-Loire Fr Ste
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-02-01
Publication date: 1982-09-16
Also published as: GB1495443A; SE7500996L; NL163002B; NL163002C; DE2504236B2; CH591033A5; IT1031164B; DE2504236A1; NL7501175A; BE825098A; FR2260034B1; ES434373A1; SE406497B; FR2260034A1

Description

30

Die DE-Pu- 3 27 065 zeigt insbesodere in den Fig. 17 und 19 einen Wandirr genV"3 dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der nur eine Wandlung von 0 bis 1:1 ermöglicht Bei diesem beka/ vten Wandler ist die treibende Welle mit der getriebenen Welle durch ein Planetengetriebe verbunden, welches zwei Gruppen zu je zwei exzentrischen Massen trägt. Die beiden Massen der ersten Gruppe sind starr verbunden mit Planetenrädern, weiche durch einen Arm verbunden sind. Die beiden Massen der zweiten Gruppe sind starr verbunden mit zweiten Planetenrädern, die ebenfalls durch einen Arm verbunden sind. Diese Arme miwsen eine Relativbewegung zueinander haben, derart, daß jede Gruppe ihre eigenen Impulse der getriebenen Hauptwelle übermitteln kann. Zu diesem Zweck entspricht der Verbindungsarm der ersten Planetenräder einer mittleren Welle und der Verbindungsarm der zweiten Planetenräder einer Hohlwelle, die sich konzentrisch zu der ersten Welle bewegt. Die Planetenräder greifen alle mit dem gleichen Zahnkranz auf der treibenden Welle ein. Der mittleren Welle und der Hohlwelle sind vier Einwegkupplungen zur Verbindung des Massensystems mit einem Differentialsystem zugeordnet, von dem eine gemeinsame getriebe- ne Hauptwelle die positiven und negativen Antriebsimpulse der beiden Massengruppen erhält.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehzahlwandlung mit Werten auch über 1 :1 zu erreichen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst- Während bei dem bekannten Wandlef die Achsen des Massensystems und des zugehörigen Räderfystems parallel liegen, ist bei dem erfindungsgemäßen Wandler eine senkrechte Anordnung der beiden Achsen vorgesehen. Anstelle Von vier werden lediglich zwei EinWegkuppiungen benötigt, die dem Differentiaisystem bzw. dem Massen^ !ystem direkt oder indirekt zugeordnet sind.

In gesteuerter Version (mechanisch, hydraulisch, elektrisch usw.) gestattet der erfindungsgemäße Wandler eine beliebige Veränderung seines Obersetzungsverhältnisses. Bei Anwendung in einem Kraftfahrzeugantrieb ermöglicht der Wandler eine Anpassung seines Übersetzungsverhältnisses an die jeweiligen Funktionsbedingungen des Motors. In Verbindung mit Verbrennungsmotoren gestattet der Wandler, wesentliche Brennstoffersparnisse zu erzielen.

Ein Wandler, der eine stufenlose Regulierung jedes Übersetzungsverhältnisses von 0 bis 100% zulassen soll, ist in dem DE-GM 18 01 064 beschrieben. Dieser Wandler weist ebenfalls ein erstes System mit um eine erste Achse drehenden Massen auf, das Teil eines um eine zweite, zur ersten senkrechten Achse drehenden zweiten Systems ist, wobei die Systeme über Kegelräder in Form eines einfachen Differentials gekoppelt und mit einer An- und einer Abtriebswelle direkt, verbunden sind. Die Wirkungsweise dieses Getriebes beruht auf der Ausnutzung des sogenannten Kreiseleffekts, d. h. auf der Neigung eines Kreisels, insbesondere bei hohen Drehzahlen eine einmal angenommene Richtung beizubehalten.

Die Zeitschrift »Antriebstechnik« beschäftigt sich ebenfalls mit Wandlern, die Zentrifugalkräfte oder Massenkräfte zur Kraftübertragung ausnutzen, und insbesondere mi*, einer Getriebeform, weiche speziell als Fahrzeuggetriebe entwickelt wurde. Mit dem vorliegenden Wandler besteht Übereinstimmung lediglich darin, daß ebenfalls Einwegkupplungen bzw. Freiläufe in die Kraftübertragung eingeschaltet sind.

Anhand der Zeichnungen werden nachfolgend die theoretischen Grundlagen sowie Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert Es zeigen

Fig. 1, 2, 3 und 4 in schematischen Ansichten ein erstes System einer sich um eine erste Achse drehenden Masse, das Teil eines sich um eine zweite Achse drehenden zweiten Systems ist,
F i g. 5 ein erstes Ausführungssdiema des Wandlers, F i g. 6,6b und 7, 7b weitere Austührungsschemata des Wandlers,

F i g. 8 und 9 schematische Ansichten hydraulischer Einwegkupplungen,

Fig. 10 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Wandlers mit einer mechanischen Geschwindigkeitskontrolle oder -steuerung,

Fig. 10b und 10c ein Funktionsschaubild der Ausführungsform von Fig. 10,

Fig. 11 einen Längsschnitt einer rein mechanisch arbeitenden Ausführungsform des Wandlers,

Fig. 12 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt längs der Linie 12-12 in F i g. 11.

Fig. 13 und 13b ein Dämpfungssystem der Einwegkupplungen,

Fig. 14 die Anwendung dieses Dämpfungssystems bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 10 und

Fig. 15 und 16 schematisch eine Ausführungsform des Differentialsystems.

Wie sich aus den F i g. 1,2 und 3 schematisch ergibt, ist eine Achse X-X' drehbar angeordnet, die in einem gegebenen Augenblick mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ώ umlaufen möge, An einem Punkt Oder Achse X>X' ist ein Hebelarm OA angelenkt, der an seinem äußeren freien Ende eine Masse Mträgt

Diese Masse M soll auf def Achse X*X' eine vollständige Kreisbewegung von 360° beschreiben können.
Die Geschwindigkeit V₂ def Masse M in der

betrachteten Ebene XOA kann durch die allgemeine Formel

lh = V Vq + ι·γ ζ·² sin^a χ

wiedergegeben werden, in welcher

r die Länge des Hebelarms OA,

κ die Winkelverschiebung von Mund

ιό die Anfangsgeschwindigkeit bei £Oder D ist

Wenn vb = 0, so reduziert sich die Formel zu vi = cor sin Ci₄ und man kann dann nachweisen, daß in jedem Augenblick die Geschwindigkeit v₂ in der betrachteten Ebene gleich der Drehgeschwindigkeit Vi um die Achse

In dem betrachteten Fp.ll ergibt sich die Raumgleichung als Funktion der Zeit wie folgt:

ί = — Log tg ~ + C .

to

>r > V₂ > V₀

dx

,„ > — > ι
dt

oder

- — χ r. _Ib -

;₀A.

anderen Form ^M v² ohne irgendeine Betrachtung der Relativgeschwindigkeit, jedoch unter der Bedingung

Ca > tbioder -~ > ,»Λ ,

aufnimmt.

Wenn oc\ der zu / gehörige Winkel und <x.2 der zu L gehörige Winkel ist, kann man schreiben

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 ist festzustellen, daß, wenn eine Anfangsgeschwindigkeit v₀ in_D gegeben ist, auf der gesamten Länge des Bogens DH v₂ > als die Geschwindigkeit v\ um X-X' ist, die den Wert v\ = ωη hat, während

i (al?o ><·>τ_χ).

Unter diesen Bedingungen erreicht V2 den Maximalwert car im Punkt /. M*n kann es so^emrichten, daß auf der gesamten Länge des Bogens JH die Kraft auf die Achse X-X' übertragen wird, so daß die Masse M bei ihrer Drehung um O nicht die Drehgeschwindigkeit der Achse A'-XOberschreiteL

Wenn umgekehrt die Masse Man der Stelle f/mit der Geschwindigkeit cor ankommt, wird im Hinblick auf die zuvor dargelegten Bedingungen die Masse M die Stelle .Emit der Geschwindigkeit 0 erreichen.

Es existiert ein Punkt (siehe Fig.4), wo v₂, das sich von or auf 0 vermindert, gleich der Geschwindigkeit v₀ ist

Man kann es so einrichten, daß V₂ durch eine von außen dem System zugeführte Kraft auf dem Wert V₀ gehalten werden kann.

Daraus ergibt sich, daß ein Motor in einem

gewünschten Augenblick die Elementarenergie ■* M ν<? ibgibt und daß das System diese Energie unter einer ,.,r = V Vq + f.rrsin-*!

15 und

20 V₀ = firsini₂

Wenn man in die Formel A

n³ t .1er

Formel A FaIIJ

Formel B FaIlL

In dieser Formel sind α = Winkel (Grad), t = Zeit (Sekunden), C — Konstante.

Ausgehend von den vorhergehenden mathematisehen Betrachtungen baut der vorliegende Wandler darauf auf, daß man es einrichtet, in jedem Augenblick folgende mathematische Beziehung zu haben:

sin"

-r = rs + <·γ r sm-

ii

Formel C

aus der Formel B sin i₂ —

einsetzt, so ergibt sich

sin²cti = 1 -sin² α² = cos² «2.

Es sei angenommen |sin ecij[ = |cos a.₂\
Daraus folgt: O/±OL,d. h. LE = JH:

Antriebsbogen = Aufnahmebogen.

Die vorausgehenden Berechnungen nehmen implizit eine Beziehung 1 :1 zwischen der Drehbewegung des Hebelarms OA und der Welle X-X'zn
Wenn diese Beziehung anders, beispieisweisv < 1 ist, werden die obigen Beziehungen modifiziert wobei aber das Austauschprinzip das gleiche bleibt

Eine erste allgemeine schematische Ausführungsform eines Wandlers ist in F i g. 5 dargestellt, und das erste umdrehende System besteht hier aus den Massen oder Flügeln 1 und 2. die sich um die Achse Z-Z' drehen und die Wellen 3 und 5 antreiben.

Das zweite sich umdrehende System besteht beispielsweise aus einem Käfig 4. in dessen Innern sich die Massen oder Flügel 1 und 2 umdrehen. Der Käfig 4 ist mit einer Verzahnung 9a verbunden und dreht sich lose auf den Wellen 3 und 5.

Die Welle 5 ist im dargestellten Beispiel durch Zahnräder 5a, 5b, 5c mit einem Differentialsystem 6 ver',-uiiden, wobei das Übersetzungsverhältnis von 5a zu 5c beispielsweise + 1 ist. Die Welle 3 ist ebenfalls durch Zahnräder 3a, ib mit dem Different'ialsysteni 6

verbunden (mit dem Übersetzungsverhältnis vun beispielsweise -1).

Es schließt außerdem ein Motor 7 an das Differentialsystem 6 an, das auch bei Ic mn dem Käfig 4 verbunden ist. Die Antriebswelle oder die Ausgangswelle kann sich beispielsweise bei 8 befinden, wobei ihr*, Dewegung infolge der Zahnräder 9a und 9b Von derjenigen dos Käfigs 4 abgeleitet ist

Der sequentielle Ertergieaustausch zwischen den sich umdrehenden Systemen wird durch Einwegkupplungen gewährleistet die schematisch bei 10a und iOb einerseits zwischen dem Motor und dem Differentialsyslem und

andererseits zwischen dem Differentialsystem und dem Käfig 4 dargestellt sind, um fortwährend die Beziehung aufrechtzuerhalten

>»r > V₂ > V₀ oder ,„ > -^ > ,„₀ .

tn den Fig.6, 6b, 7, 7b sind schematisch vier veränderte Ausführungsformen dargestellt, wobei die sich umdrehenden Massen oder Flügel mit 1 und 2, die Welle mit 3 und der Käfig mit 4 bezeichnet sind.

Wie sich aus F i g. 6 ergibt, ist die Welle des Motors 11 durch Zahnräder lla. 116 mit dem Käfig des als Planetengetriebe ausgebildeten Differentialsystems 12 verbunden, dessen eines Zentralrad mit der Welle 3 verbunden ist. während das andere in umgekehrter Rotation durch die Zahnräder 12a. 126. 12cund 13a. 136 mit dem Käfig 4 verbunden ist. Die Ausgangswelle 8 wird durch den Käfig angetrieben.

Die Einwegkupplungen sind bei 14 zwischen dem Motor 11 und dem Käfig des Differentialsystems 12 und bei 15 zwischen der Welle 3 und einem festen Gehäuseteil angeordnet.

In Fig.6b ist die Welle des Motors 16 mit einem Zentralrad des Differentialsystems 17 verbunden. Das andere Zentralrad ist durch Zahnräder 17a. 176 mit dem Käfig eines zweiten Differentialsystems 19 verbunden. Die Ausgangswelle 8 wird vom Käfig 4 angetrieben.

Die Zentralräder des zweiten Differentialsystems 19 sind einerseits mit der Welle 3 und andererseits mit dem Käfig 4 durch Zahnräder 16a. 166. 16c und 18a. 186 verbunden. Einwegkupplungen sind bei 20 zwischen dem Käfig des ersten Differentialsystems und einem festen Gehäuseteil und bei 21 zwischen der Welle 3 und einem festen Gehäuseteil angeordnet.

Die Fig. 15 und 16 sind schematische Darstellungen der erwähnten Differentialsysteme, weiche aus einfachen Planetengetrieben bestehen. Fig. 15 zeigt einen Axialschnitt, Fig. 16 eine Endansicht Die Planetenräder si. s2 (und s'l. s'2) stehen einerseits in Eingriff untereinander (mittlerer Teil von F i g. 15) und andererseits mit einem der Zentralräder pt, ρZ Die zwei Gruppen von Planetenrädern sind durch Joche j I und j 2 des Käfigs c getrennt

In den Fig. 7. 7b sind schematisch zwei weitere Ausfuhrungsformen dargestellt wobei wieder die umdrehenden Massen oder Flügel mit 1 und 2, die Welle mit 3 und der Käfig mit 4 bezeichnet sind.

Aus F i g. 7 ergibt sich, daß die Welle des Motors 11 mit dem Zentralrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Differentiafsystems 12 verbunden ist während dessen Käfig mit der Welle 3 durch die Zahnräder lla, 116 verbunden ist Das andere Zentralrad des Differentialsystems ist durch Zahnräder 12a, 126 mit dem Käfig 4 verbunden. Die Ausgangswelle 13 des Wandiers wird von dem genannten Käfig 4 angetrieben.

Einwegkupplungen sind bei 14 zwischen dem Käfig des Differentialsystems und den sich umdrehenden Massen und bei 15 zwischen der Welk 5 und einem festen Gehäuseteil angeordnet

In Fig.7b ist die Welle des Motors 16 mit einem Zentralrad des Differentialsystems 17 verbunden. Das andere Zentralrad ist über Zahnräder 17a, 176 mit dem Käfig 4 verbunden, und die Ausgangswelle 18 des Wandiers wird von dem genannten Käfig angetrieben.

Das Zentralrad eines zweiten Differentialsystems 19 ist mit der Welle 3 verbunden, während das andere Zentralrad mit dem Käfig des ersten Differentialsystems 17 durch Zahnräder 16a, 166, 16c verbunden ist Einwegkupplungen sind bei 20 in Verbindung mit dem Käfig des Differentialsystems 19 und bei 21 auf der Welle 5 angeordnet Diese zwei Einwegkupplungen stützen sich an einem festen Gehäuseteil ab.

Wie bei deri Ausführungsformen der P i g. 5,6,6b und 7, 7b gezeigt, weist der Wandler zwei Einwegkupplungen auf, die periodisch eine Achse der beiden sich ίο umdrehenden Systeme mit einer Verschiebung von πΙ2 blockieren, wenn man die Rotation der sich in dem Käfig umdrehenden Massen oder Flügel betrachtet.

Eine Einwegkupplung besteht in bekannter Weise aus einer durch eine Feder in ein Sperrad gedrückten Sperrklinke. Im Hinblick auf die Geschwindigkeit, bei denen der Wandler funktionieren muß. ergibt sich eine andere elegantere Lösung durch die Anwendung hydraulischer Anordnungen als Einwegkupplungen.

Nimmt man. wie in F i g. 8 gezeigt eine volumetrische Pumpe P, die mit einem Einwegventil 22 verbunden ist, so kann man eine Umdrehungsrichtung auswählen, die diejenige ist. bei der der Ansaugvorgang das Ventil öffnet.

Man kann auch parallel einen by-pass 23 zufügen, welcher eine genaue Einstellung der hydraulischen Einwegkupplung erlaubt und nötigenfalls einen gewissen •/»Schlupf« mit vermindertem Abfluß der Flüssigkeit, d. h. e*ne Restdrehung in Blockiervorrichtung zuläßt
Es ist in gleicher Weise möglich, durch Verdoppeln des Systems die Funktionsrichtung umzukehren, wobei, wie in Fig.9 gezeigt, eine Pumpe P und ein Doppelventilsystem 23, 24 mit einem entsprechenden by-pass 25,26 vorgesehen ist.

Diese Anordnung eröffnet vier Möglichkeiten:

— 25 geschlossen und 26 geöffnet: Der Antrieb erfolgt bevorzugt in einer Richtung;

— 26 geschlossen und 25 geöffnet: Der Antrieb erfolgt bevorzugt in der umgekehrten Richtung;

25 und 26 geöffnet: D Antrieb erfolgt in unbestimmter Richtung;

— 25 und 26 geschlossen: Das System ist blockiert

Wenn man diese Anordnungen bei den Wandlern gemäß F i g. 6b und 7b als Einwegkupplungen 20 und 21 anwendet so erhält man eine äußerst weich arbeitende Vorrichtung. Die by-pass-Anordnungen 25 und 26 können manuell oder servogesteuert sein. Es ist hervorzuheben, daß die Anordnung by-pass-Ventil auch durch ein Servoventil ersetzt sein kann, was keine prinzipiellen Schwierigkeiten bereitet, da der Arbeitstakt dieser Vorrichtungen !eicht zehn bis Hund' ne von Hertz je nach Modell erreicht

Wenn man sich auf die Schemata derF i g. 5,6,6b, 7,7b bezieht, zeigt es sich, daß man bei Umkehren der

Richtung der Einwegkupplungen der F i g. 8 und 9 auch die Wirkungsrichtung umkehrt:

da

> ttj > or oder Co₀ > -^- > _ω.
df

Mit anderen Worten wird der Ausgang zum Eingang und umgekehrt Es ist hervorzuheben, daß märt indessen nicht ohne Übergang von einer Richtung in die andere überwechseln kann, denn die Ausgangsgeschwindigkeit muß immer oberhalb oder gleich der Eingangsgeschwindigkeit sein (zumindest bei Betrachtung einer Beziehung 1 : \\ Es muß zuerst bewerkstelligt werden.

daß -^²-* I, indem man auf ωο oder auf ω oder auf beide einwirkt. Man sieht, daß in diesem Fall umgekehrter Wirkung die Beziehung—auf /T oder auf einen zu

diesem Wert proportionalen Faktor zustreben kann,

Die Verwendung hydraulischer Einwegkupplungen erniöf i^hl diesen Übergang, da man durch Verringern des Aniirücklaufeffekts Vor der Richtungsumkehr fortschreitend und sanft auf die Richtung der Kraftüber^ tragung einwirken kann. Diese Möglichkeil ist als Motorbremsung bei Einbau des Wandlers in ein Fahrzeug interessant.

Die vier mit dem System gemäß Fig. 9 aufgezeigten Möglichkeiten äußern sich in den folgenden Phasen; beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug unter der Annahme, daß man zwei hydraulische Einwegkupplungen vorsieht, die eine P1 mit ihren by-pass-Steuerungen 25 und 26, die andere PT. mit ihren by-pass"Steuerüngen 25a und 26a:

25-25o, 26-2Ga geöffnet, Totpunkt, freie Umdrehung

25-25α fortschreitend aktiv] Starten und Ansteigen der Geschwindigkeit-Dosierung =

26 -26 α geöffnet I Regelung derselben

25-25α mit abklingender Aktivität 1 geringer werdende Geschwindigkeit (oder Begrenzung der

26-26 α geöffnet ι anliegenden Kraft

25-25 η geöfTnet \

_. _. ..„ ! Totpunkt, freie Umdrehung

zo-zo a geottnei ι

25-25« geöfTnet

26-26 α zunehmende Aktivität

Motorbremse

25-25 ogeölTnet t

„, ,, , , ι ...... J Abnahme der Motorbremswirkung

26-26fl abnehmende Aktivität ί ^e

25-25 α geöffnet» .

,, ,, ..„. . ι Totpunkt, freie Umdrehung

26-26α geöffnet I

Wenn 25—25a und 26—26a geschlossen sind, sind die freien Räder blockiert und der Motor ist mit minimalem Übersetzungsverhältnis mit den Rädern verbunden, wie bei einem klassischen Getriebe, das im ersten Gang verbleibt.

Die beschriebene hydraulische Einwegkupplung setzt vorzugsweise eine automatische Steuerung der Elemente durch ein Servosystem voraus.

Man kann auch als Variante rein elektrische Lösungen ins Auge fassen, die Momentanverbindungen ohne Reibung herstellen, wie sie z. B. mit Foucaultschen Strömen erzielt werden.

Fig. 10 zeigt einen Wandler mit mechanischer Steuerung der Geschwindigkeit.

Aus dem Schema ist das erste sich umdrehende System mit den Massen oder Flügeln 1,2 zu ersehen, die um die Achse Z—Z'rotieren und die Welle 3 antreiben.

Das zweite sich umdrehende System wird durch einen Käfig 4 gebildet, in dessen Innern sich die Flügel 1, 2 umdrehen. Der Käfig 4 ist mit seiner Ausgangswelle 5 verbunden.

Es ist ein System von zwei Differentialen 27 und 28 vorgesehen, die z. B. über Zahnräder einerseits mit dem Motor oder der Eingangswelle 29 und der Welle 3 und andererseits mit dem Käfig 4 zusammenarbeiten.

Einwegkupplungen 31, 32 mit doppelter Richtung sind in geeigneter Weise verbunden, um den sequentiellen Energieaustausch zu gewährleisten.

Dieser Ausführungsform ist eine Steuer- und Kontrollanordnung zugefügt Diese Anordnung besteht aus einem Differential- oder äquivalenten System 33, das gemäß dem gezeigten Verbindungsschema einerseits mit der Welle 3 und andererseits mit dem Käfig des Differentialsystems 28 verbunden ist Der Käfig des Differentials 33 kann zwischen zwei einstellbaren Anschlägen 34 und 35 hin- und herschwingen. In dieser Anordnung ist:

ωι die Geschwindigkeit der Flügel im Käfig4,

ta—Oi die Geschwindigkeit der Welle 3, die in Verbindung mit einem Zentralrad der Differentiale 27 und 33 steht,

tüo—(ύ\ die Geschwindigkeit des anderen Zentralrades des Differentials 33, das in Verbindung mit dem Käfig des Differentials 28 steht

Wenn man ω —ωι und ωο—ωι in das Differential 33 einführt, so dreht sich der Käfig mit der Geschwindigkeit:

40

O) + O)₀

- JO₁

Man weiß, daß ωι ständig zwischen ω und ωο oszilliert, wobei die Geschwindigkeiten an einem dieser beiden Werte für eine Zeitspanne konstant bleiben.
Drei Fälle a, b und c sind zu betrachten:

a) Q)₁ = to₀ :oy = -

50

55

B) O)₁ =

to + ω₀

^ * πι 1Ϊ =

: <oy = O

c) tüj = ω: ω}' = —

Wenn man folglich den Käfig 33 in Endansicht durch einen Kreis verwirklicht betrachtet (F i g. 10b), so ergibt sich unter Bezugnahme auf einen Punkt dieses Kreises eine oszillierende Bewegung.

In Fig. 10c ist die Bewegung der Masse Min einer

Phase (1/2 Kreis^mit dem Aufnahmebogen JHrniä dem Antriebsbogen LE, wie sie bereits in den Fig.3"und 4

Es wurde gezeigt, daß OJ±OL, d.h. daß jQ
(und man hat durch die Konstruktion OH_LOE).

Es sei vorausgesetzt, daß man von D ausgeht. In diesem Punkt ist ωι=ωο, also

(D — (I)_n

toy = =-2-

D'auf dem Kreis des oszillierenden Punktes (Fig. 10b) (dieser bev, ,!gliche Punkt sei u genannt). Im Augenblick, wo ÖMsich mit der Geschwindigkeit

W + IU₀

bewegt, am Punkt N, ω>·=0, ergibt sich ein Anhalten der Bewegung (welche progressiv abnahm): Punkt N' (Fig. 10b).

Die Geschwindigkeit von OM vergrößert sich noch bis zu /, dann kehrt man in umgekehrter Richtung mit wachsender Geschwindigkeit bis zum Entsnrechungspunkt von/zum Punkt/'zurück. ' ^_n "

Bei /' ist ω konstant, denn auf dem Bogen JH^t «ι = ω, also auf einem entsprechenden Bogen J¹H' verschiebt sich O'Umh der Geschwindigkeit

toy = -

Andererseits weiß man, daß
schreiben

+ ω² r¹ sin² ν/

25 Γ, also kann man

folglich sin² <xj = 1 -

10 und sin λ/ =

= cos

= das Geschwindigkeitsverhältnis ).

Man sieht, daß der Sinusjjegen 1 geht, wenn ω endlos wächst, also die Bogen JH und LE gegen 0 und der Winkel o/gegen jr/2 laufen.

Eine zweite Feststellung kann unter Bezugnahme auf das Zirkulationsdiagramm des Punktes u (Fig. 10b) getroffen werden. Man sieht insbesondere, daß, wenn man die Bewegung an einem Punkt erstarren läßt,

'"V'⁰- = 0,

Von H nach L fällt die Geschwindigkeit des Armes OM ab, jedoch hat sie beim Durchlaufen von O den Wert:

ta + fu₀
2 '

Die Geschwindigkeit von O'i/fällt bis zu 0 ab, bis zum entsprechenden Punkt Q', da

my = 0 fur

ω + ta_n
= ——

Bei Q' kehrt die Bewegung um und sie beschleunigt lieh dann.

Wenn OAf L erreicht, bleibt seine Geschwindigkeit konstant und gleich Ci)₀.

Parallel erreicht die Geschwindigkeit von O't/bei L' den Wert

und sie bleibt konstant bis zu D'; dem Punkt, welcher zum Anfangszustand zurückführt

Eine erste Feststellung liegt darinj^^wie bei der Zirkulation des Ar^nes ÖMgezeigt, daß JH-£e

Jedoch wird JH mit^er Winkelgeschwindigkeit ω durchlaufen, während LE mit der Winkelgeschwindigkeit ωο durchlaufen wird.

Da auf dem Diagramm der Zirkulation von ucö>g>o, wird der Bogen J⁹H' < dem Bogen LVU. ^

Es ist festzustellen, daß die Bogen JH und LE in dem Maße kleiner werden wie ω wächst, da im Augenblick des Beginns der Verlagerung, d. h. bei / gut:

V = filT =

(«/ist der entsprechende Winkel bei J).

also Cu = O)O, das System sich also auf eine einfache Übertragung reduziert; es gibt keine Übersetzung der Geschwindigkeit. Wenn man ausgehend hiervon eine Auslenkung von u zwischen zwei Grenzen zuläßt, ergibt sich hieraus eine gewisse Vergrößerung, verbunden mit einer angehängten Spreizung.

Mit dem Auseinanderbewegen der beiden Anschläge 34 und 35 ermöglicht man das Anwachsen der Ausgangsgeschwindigkeit und umgekehrt beim Annähern der beiden Anschläge deren Verminderung.

Eine andere Feststellung liegt darin, daß man eine Motorbremse erhält, indem man auf die Anschläge

40 einwirkt Man kann auch die Funktion in der sinen oder der anderen Richtung erhalten, wenn man doppelte Freiläufe verwendet, welche umgekehrt paarweise derart befestigt sind, daß beim Freilassen des einen oder des anderen äußeren Käfigs die Sperre sich in der einen oder der anderen Richtung äußert

Nachfolgend wird anhand der Fig. 11 und 12 eine rein mechanische Ausführungsform des Wandlers beschrieben, die sich auf das Wesentlichste beschränkt

Mit 36 ist ein Gehäuse bezeichnet, in dem ein Käfig 40 drehbar gelagert ist. In dem Käfig 40 ist eine Welle 39 festgelegt, um die sich die Massen oder Flügel 37, 38 drehen.

Die Massen oder Flügel 37,38 sind mit Kegelrädern 37a, 38a verbunden, die in Eingriff mit Kegelrädern 41a, 42a auf den den Käfig tragenden Wellen 41 und 42 stehen. Die Flügel drehen sich in umgekehrter Richtung im Innern des Käfigs 40.

Eine Einwegkupplung 43 ist zwischen der Welle 41 und dem Gehäuse angeordnet Diese besteht beispielsweise aus Rampen und Rollen 43a zum Festklemmen und Blockieren in einer Richtung.

Bei 44 ist eine Ausgangswelle vorhanden, welche durch Zahnräder 45, 45a mit einer mit dem Käfig 40 verbundenen Manschette 40a verbunden ist

Die Welle 42 ist über eine Einwegkupplung 46 mit einer Welle 47 verbunden, die drehbar im Gehäuse angeordnet ist und durch Zahnräder 48,4S, die am Käfig

eines Differentialsystems 50 angreiferr, angetrieben werden. Die Planetenräder des Differentialsystems sind in Eingri'f mit den Zentralrädern 51a, 52a, welch» auf einer Motorwelle oder einer Eigangswelle 51 bzw. auf einer Welle 52 angeordnet sind.

Auf dieser letzteren Welle 52 ist ein Zahnrad 53 zum Eingriff mit einem Zahnrad 54 befestigt, welches an einer mit dem Käfig 40 verbundenen Manschette 406 befestigt ist.

Die Funktionsweise dieses Wandlers ist wie folgt, wobei, um die Funktionsweise klarer ausdrucken zu können, vorausgesetzt wird, daß die Kegelräder 37a, 38a,41a,42a im Verhältnis 1 : 1 stehen:

Die Rotationsrichtungen werden wie folgt festgelegt:

1. Ein mit dem Käfig 40 verbundener Beobachter sieht die Umdrehung der Flügel 37, 38 in Richtung OA. d. h. indem er sein Auge in Richtung der Welle 39 von der Seite der Schraube 39a aus richtet. Die Richtrng entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn wird als positive Richtung bezeichnet.

2. Ein äußerer Beobachter sieht die Umdrehung des Käfigs 40 in Richtung OB, d. h. indem er sein Auge in Richtung der Wellen 41, 42 von der Seite der Welle 47 aus richtet; man nimmt ebenfalls die Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn als positive Richtung an.

Man hat jedoch, wie in der Zeichnung dargestellt. ω + GJi mit ω + ωο verglichen, so daß

% was eine Variante ist und auf dasselbe hinausläuft.

Um dies durchzuführen, wird die Gesch vindigkeit des Käfigs 40 über die zwei Zahnrädef 53 und 54 mit dem Verhältnis 1 :1 in dem Differentialsystem 50 derjenigen der Motorwelle 51 hinzugefügt, wobei die Motorgo· to schwindigkeit durch die Welle 51 eingeführt wird. ω₀ des Motors hat eine solche Richtung, daß sie sich zu ω addiert.

Folglich dreht sich der Käfig des Differenlialsystems 50 mit der Geschwindigkeit

ei + <·ι₀
2

und drückt er seine Bewegung den Zahnrädern 48, 49 mit dem Verhältnis 2 :1 auf.

Daraus ergibt sich, daß die Welle 47 mit ω + ωο umdreht, ebenso wie der äußere Käfig 46, den sie antreibt und der ein Teil der Einwegkupplung ist, die gegebenenfalls die Welle 47 mit der Welle 42 verbindet

Da die Welle 42 sich mit ω + g)i umdreht kann man es einrichten, daß die Einwegkupplung bewirkt, daß

Durch die Antriebswirkung dreht sich der Flügel 37 in der Richtung > 0 (gesehen in Richtung OA) mit einer Geschwindigkeit +<ui.

Die Flügel setzen dadurch die Achse 41 in Umdrehung in Richtung < 0 (gesehen in Richtung OB), also mit der Geschwindigkeit — ωΐ.

Es wird vorausgesetzt, daß der Käfig, dessen Geschwindigkeit a priori in der Richtung und der Intensität unbestimmt ist, sich mit der positiven Geschwindigkeit +ω umdreht

Aus dem zuvor erwähnten Funktionsprinzip ergibt sich, daß immer ω > ω ι ist

Daraus ergibt sich, daß sich die Welle 41 mit der Geschwindigkeit ω — <oi umdreht, welche positiv oder 0 ist

Insbesondere ist die Geschwindigkeit der Welle 41 0 für G)I=O, d.h. während der gesamten Periode der Kraftübertragung entsprechend dem Aufnahmebogen JK

Man kann von da an dieses Anhalten sicherstellen, um zu verbieten, daß g)i > ω. Es genügt z. B. eine Einwegkupplung 43 zwischen der Welle 41 und dem Gehäuse 36 anzuordnen.

Es ergibt sich, da3 der Flügel 37, der die Welle 41 für eine gewisse Geschwindigkeit stillsetzt, sich auf dem Freilauf abstützt, um seine Energie auf den Käfig zu übertragen (der Flügel 38 verdoppelt seinen Effekt).

Indem so eine erste einfache Lösung für die Leistungsübertragung auf den Käfig gegeben worden ist, wird nunmehr die Einführung der Motorleistung besprochen^

Der Flügel 37, welcher sich in der Richtung >0 umdreht, drückt der Welle 42 eine Rotation +oi auf.

Da der Käfig sich mit der Geschwindigkeit +ω umdreht, erhebt sich hieraus, daß die Geschwindigkeit der Weiie 42=ω-ί-α)ι ist Es handelt sich nun darum, Ei zu extrahieren und mit ω₀ des Motors zu vergleichen und es so einzurichten, daß-&>i > ωο.

Wie zuvor ausgeführt, ergibt dies die Ungleichung toi > ωο, was eine wesentliche Beziehung gemäß der Erfindung ist.

Es werden nunmehr anhand der Fig. 13 und 13b Dämpfungssysteme der Einwegkupplungen beschrieben, wonach anhand Fig. 14 die Einfügung eines solchen Systems in einen Wandler der Fi g. 10 erläutert wird.

Gemäß Fig. 13 sind die zwei Einwegkupplungen, dargestellt durch ihren beweglichen Teil 36a und 37a und durch ihren festen oder pseudofesten Teil 366 und 376, auf einer gleichen Achse y—y' angeordnet Sie beziehen einen um die Achse y—^drehbaren Hebel 38 derart ein, daß die Reaktionsmomente von 366 und 376 ihn einmal nach der einen und einmal nach d-" ·· anderen Richtung beanspruchen. Zwei einstellbare elastische Anschläge 39 und 40 (perspektivisch dargestellt) begrenzen die Auslenkungen des Hebels 38, der andererseits mit einem durch die Federn 41, 42 dargestellten Dämpfungssystem verbunden ist, weiche

so Federn mit festen Teilen 43 bzw. 44 verbunden sind, die zusammen oder getrennt in bezug auf das Gehäuse einstellbar sind.

Aus dem Vorerwähnten ergibt sich, daß die Einwegkupplungen, die aufeinanderfolgend in umgekehrter Richtung arbeiten, ihre partiell verminderte Wirksamkeit durch die eingeführte Verstellung haben, wobei die Rolle der elastischen Anschläge 39 und 40 darin besteht diese Wirkung zu dosieren, während die Stellung des Dämpfungssystems es ermöglicht, eine der Einwegkupplungen mehr zu beeinflussen als die andere. Die elastischen Anschläge können auch aliein vorhanden sein, wobei die gleichen Wirkungen durch getrenntes Einstellen der Elastizität jedes Anschlages erhalten wird. Die gleiche Anordnung kann bei einer einzigen Einwegkupplung angewendet werden, wie in F i g. 13b dargestellt, wo die zwei elastischen Anschläge 45 und 46 (perspektivisch dargestellt) mit einer einstellbaren Rückholfeder 47 verbunden sind.

In einem Fall, wo der pseudofeste Te¹I der Systeme der Fig. 13 oder 13b schwer beweglich sein kann, wie dies bei hydraulischen Einrichtungen vorkommt, kann beispielsweise am Punkt Z(Fig. 13b) ein Differential eingeschaltet und die Bewegung von dessen Käfig gesteuert werden, während die entgegengesetzte Seite Z'dann wirklich fest mit dem Gehäuse verbunden ist

F i g. 14 stellt eine praktische Verwirklichung des

vollständigen Systems von Fig. 13 dar, dessen zwei Einwegkupplungen auch in zwei Systeme entsprechend F i g. 13b aufgelöst werden könnten, von denen das eine unterdrückt sein kann (d. h. daß der pseudofeste Teil fest wird), sei es von der Seite der Welle 3, wenn man nur auf den Aufnahmebogen einzuwirken wünscht, sei es von der Seite des Differentials 28, wenn man nur auf den Antriebsbogen einzuwirken wünscht

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wandler mit einem ersten System einer Anzahl sich um eine erste Achse drehender Massen, das Teil eines sich um eine zweite Achse drehenden zweiten Systems ist, mit einem Differentialsystem, mit dem einerseits das erste System verbunden ist und das andererseits in bestimmten Funktionsphasen über eine Einwegkupplung mit dem zweiten System verbunden ist, sowie mit einer An- und einer Abtriebswelle, die direkt oder indirekt mit den Wellen der Systeme oder des Differentialsystems verbunden sind, wobei eine weitere Einwegkupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse (Z-Z') unter Verwendung eines Kegelgetriebes senkrecht zu der zweiten Achse (X-X') angeordnet ist und daß das Differentialsystem (6,12,17,50) aus einem einfachen Planetengetriebe gebildet ist, wobei die eine Einwegkupplung (10a, i*. 20, 46) dem Differentialsystem und die andere (10ö, 15, 21, 43) dem ersten System direkt oder indirekt zugeordnet ist

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegkupplungen als hydraulisehe Kupplungen aus einer Pumpe mit einer Einwegventilanordnung gebildet sind.