DE2635946A1

DE2635946A1 - Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE2635946A1
Application number: DE19762635946
Authority: DE
Inventors: Michel Combastet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-08-10
Publication date: 1977-04-21
Also published as: NL7608834A; US4077278A; SE7609023L; ES450340A1; FR2327454A1; FR2327454B1; BR7605315A; JPS641694B2; JPS5247163A

Description

PATENTANWÄLTE « r- ο C Q / g

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.

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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.

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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.

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PATENTANWÄLTE ? R ? S ^ Δ R

DR. JAEGER & GRAMS

DlPU-CHEM. OR. KLAUS JAEGER TELEPHON: (Ο8Θ) 8 84 27Ο1; 8 67 4Ο8Ο DIPL.-INQ. KLAUS O. QRAMS GRAFELFINQ ■ ARIBOSTR. 47 TELEX : B 21777 leer d 8Ο31 STOCKOORF · KREUZWEG

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

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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

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Claims

26359Λ6 Patentansprüche

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

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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,

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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.

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