DE2724026C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Drehmoment-Über­ tragungsgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Ein gattungsgemäßes mechanisches Drehmoment-Übertragungs­ getriebe ist beispielsweise durch die GB-PS 1 52 966 be­ kanntgeworden. Bei diesem bekannten Drehmoment-Übertragungs­ getriebe treiben die An- und Abtriebswelle jeweils über Kurbeln auf zwei gelenkig miteinander verbundene Koppelglieder, von denen das eine als Schubstange ausgebildet ist, die in einer Schubführung des anderen Koppelgliedes gleitet, welches in dem mit der Antriebswelle fest verbundenen Gehäuse ange­ lenkt ist. Mit der Schubstange ist eine Trägheitsmasse fest verbunden, durch dessen Wirkungsweise die Abtriebswelle bei treibender Antriebswelle hochgefahren wird. Dabei wird es insbesondere als nachteilig angesehen, daß bei beispielsweise ruckartigen Lastwechseln auf der Antriebswelle große Kraft­ spitzen in den Übertragungselementen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Drehmoment-Übertragungsgetriebe zu schaffen, bei dem insbesondere auch bei ruckartigen Lastwechseln ein schonendes Verhalten gegeben ist.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Kennzeichnungs­ teiles des Anspruches 1 gelöst.

Anders als bei dem aus der GB-PS 1 52 966 bekannten Drehmoment- Übertragungsgetriebe wirkt mithin erfindungsgemäß eine Träg­ heitsmasse über elastische Verbindungsmittel auf ein Koppel­ glied bzw. die Abtriebswelle ein, wodurch sich die weiter unten noch im einzelnen erläuterten Wirkungen ergeben.

Wenn man einer rotierenden Masse eine periodische Drehbewegung erteilt, deren Periode eine erste Beschleunigungsstufe und eine zweite Verzögerungsstufe umfaßt, wobei die Geschwindigkeits­ änderungen der Masse während des ersten Viertels der Periode kleiner sind als diejenigen während des letzten Viertels, während die Geschwindigkeitsvariationen der Masse während des zweiten Viertels der Periode größer sind als während des dritten Viertels, werden an der Rotationsachse der rotierenden Masse Reaktionen erzeugt, welche die Tendenz haben, die Achse zu verschieben. Wenn letztere mit dem Zapfen einer Kurbel zusammenfällt, deren Achse koaxial mit der Welle (Antriebs­ welle) ist, an die ein Drehmoment angelegt wird, um die Bewegung auf die Masse aufzuprägen, so bewirken diese Reaktionen, daß die Kurbel sich derart dreht, daß an ihrer Achse (Antriebs­ welle) ein Drehmoment erzeugt wird. Die Größe dieses Dreh­ moments variiert umgekehrt proportional zur Periode der Drehbewegung der rotierenden Masse und zur Rotationsge­ schwindigkeit der Kurbelachse.

Bei einem Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach der Erfindung wird der rotierenden Masse eine periodische Rotationsbewegung aufgeprägt, bei welcher die Geschwindigkeitsänderungen im ersten Viertel der Periode kleiner sind als diejenigen im letzten Viertel, während die Geschwindigkeitsvariationen im zweiten Viertel der Periode größer sind als im dritten Viertel. An der Abtriebswelle wird ein Drehmoment erzeugt, dessen Größe umgekehrt proportional zur Periode der periodischen Drehbewegung der Masse sowie zur Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle variiert.

Vorzugsweise sind mehrere einander entsprechende rotierende Massen mit Freilauf auf derselben Achse angebracht, auf welche die durch die Antriebswelle angetriebenen Einrichtungen die­ selbe Drehbewegung aufprägen, mit gleichen gegenseitigen Phasenverschiebungen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die rotierende Trägheitsmasse frei drehbar auf dem Zapfen einer Kurbel angeordnet, deren Achse die Abtriebswelle des Drehmoment-Übertragungsgetriebes bildet. Die durch die Antriebswelle angetriebenen Einrichtungen sind durch ein radiales mechanisches Bauteil gebildet, welches die Antriebswelle drehbar mit der rotierenden Trägheitsmasse verbindet und wenigstens ein elastisches Element aufweist, das senkrecht zu seiner Längserstreckung in beiden Richtungen nachgeben kann.

Weiterhin kann die rotierende Masse mit Freilauf auf dem Zapfen einer Kurbel angebracht sein, deren Achse die Abtriebswelle des Drehmoment-Übertragungsgetriebes bildet. Die durch die Antriebswelle angetriebenen Einrichtungen sind durch die Zentrifugalmasse gebildet, welche mittels eines oszillierenden Schenkels mit dem Umfang einer fest mit der Antriebswelle ver­ bundenen Platte in Verbindung steht, wobei ein Zwischenpunkt des Schenkels gelenkig mit einem Innenpunkt der rotierenden Masse verbunden ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die rotierende Trägheitsmasse eine Vielzahl starrer Körper auf, welche mittels Schwingschenkeln mit dem Umfang einer mit Freilauf auf der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers ange­ ordneten Scheibe verbunden sind. Die durch die Antriebswelle angetriebenen Einrichtungen weisen einen Doppelschieber auf, der freilaufend mit dem Zapfen einer Kurbel angeordnet ist, dessen Achse die Abtriebswelle des Drehmoment-Übertragungs­ getriebes bildet. Der Doppelschieber kann an einem Ende mit einer sich axial von der Peripherie einer an der Eingangswelle befestigten Scheibe erstreckenden Nase und an seinem anderen Ende mit einer sich axial von dem Umfang der die starren Körper tragenden Scheibe erstreckenden Nase in Eingriff stehen.

Weiterhin kann die rotierende Masse erfindungsgemäß wenigstens einen starren Körper aufweisen, der um das eine Ende eines Armes schwingbar ist und an seinem anderen Ende mit Freilauf auf dem Zapfen einer Kurbel angelenkt ist, deren Achse die Ausgangswelle bildet. Die durch die Antriebswelle angetriebenen Einrichtungen weisen eine Nase auf, die axial vom Umfang einer mit der Antriebswelle fest verbundene Platte vorsteht, und in dem Arm ist ein Schlitz zum Aufnehmen der Nase vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs­ beispiels der Erfindung, wobei

Fig. 2 eine Vorderansicht der Eingangsseite darstellt;

Fig. 3, Fig. 5 und Fig. 7 drei Abwandlungen eines zweiten Ausführungs­ beispiels der Erfindung, im axialen Schnitt gezeigt, wobei

Fig. 4, Fig. 6 und Fig. 8 Vorderansichten der Eingangsseite wieder­ gegeben;

Fig. 9 und Fig. 11 zwei abgewandelte Formen, im axialen Schnitt dargestellt, eines dritten Ausführungs­ beispiels der Erfindung, wobei

Fig. 10 und Fig. 12 Vorderansichten der Eingangsseite dar­ stellen;

Fig. 13 und Fig. 15 schematische Axialschnitte durch zwei abgewandelte Formen eines weiteren Aus­ führungsbeispiels der Erfindung, und wobei

Fig. 14 und Fig. 16 Vorderansichten der Eingangsseite dar­ stellen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine Antriebswelle 1 drehbar in einem Lager 2 gelagert und endet in einer Platte 3, die an dem zum Inneren der Vorrichtung gelegenen Ende der Antriebswelle 1 ange­ bracht ist. Eine rotierende Trägheitsmasse besteht aus einer schweren Scheibe 4, welche freilaufend in ihrem Zentrum auf dem Zapfen 5 einer Kurbel 6 angebracht ist, deren Drehzapfen eine Abtriebswelle 7 der Vorrichtung bildet und in einem Lager 8 drehbar ist. Ein elastischer Arm 9 in Form einer Blattfeder steht von der Platte 3 der Antriebswelle 1 radial vor. An seinem äußeren Ende steht eine axiale Nase 10 vor, die einen radialen Schlitz 11 in der Scheibe 4 eingreift. Auf die Antriebswelle 1 wird ein Antriebsmoment ausgeübt und auf die Ausgangswelle 7 wird ein Widerstandsmoment aufge­ bracht. Die Masse der Scheibe 4 wird als gleichmäßig verteilt angenommen.

Liegen keine Reibungs- oder sonstigen Widerstände oder andere Einflüsse wie Schwingungserscheinungen (z. B. in Form von Torsionsschwingungen) vor, so bewirkt die durch das aufge­ brachte Drehmoment hervorgerufene Rotation der Antriebswelle 1 eine Drehung der Scheibe 4 - unter Einwirkung des elastischen Armes 9 - um ihre Achse, also um den Kurbelzapfen 5. Die Bewegung der Scheibe 4 ist eine periodische Bewegung, bei der (wegen der Nachgiebigkeit des Armes 9 und der Trägheit der Scheibe 4 und entsprechend hervorgerufenen Verzögerungen und Voreilungen, die beim Übertragen der Bewegung von der Antriebswelle 1 auf die Scheibe 4 auftreten) die Geschwindig­ keitsänderungen während des ersten Viertels der Periode geringer sind als diejenigen während des letzten Viertels, während die Geschwindigkeitsänderungen während des zweiten Viertels der Periode größer sind als während des dritten Viertels. Dies erzeugt Reaktionen am Kurbelzapfen 5, auf dem die Scheibe 4 sich frei dreht, welche dazu führen, daß die Kurbel 6 sich um ihre Achse 7 dreht, wodurch sich wiederum die durch die Achse 7 gebildete Abtriebswelle der Vorrichtung in derselben Richtung wie die Antriebswelle dreht. Das Drehmoment, welches auf diese Weise an der Welle 7 auftritt, ist in der Lage, ein Widerstandsmoment auszugleichen, welches am Abtrieb der Vorrichtung wirkt, wenn an den Antrieb ein Antriebsmoment angelegt wird. Die Intensität dieses Drehmomentes ist umgekehrt proportional der Periode der Drehbewegung der durch die Scheibe 4 gebildeten Masse und zur Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 7.

Die Vorrichtung kann also als mechanisches Drehmoment-Über­ tragungsgetriebe wirken, wobei kontinuierliche Geschwindigkeits­ änderungen als Funktion des Widerstandsmomentes möglich sind, an welches sich das Abtriebsdrehmoment automatisch anpaßt.

Man kann sich leicht vorstellen, daß bei einem wie vorstehend beschriebenen einfachen Mechanismus die Drehbewegung der Abtriebswelle einem sehr diskontinuierlichen Gesetz folgt und durch die Bedingungen, unter denen die Vorrichtung ver­ wendet und belastet wird, negativ beeinflußt werden kann. Es liegt daher auf der Hand, daß in der Praxis mehrere rotierende Trägheitsmassen 4 vorgesehen sein sollten, die alle frei auf derselben Achse laufen, und zwar mit derselben periodischen Drehbewegung und mit gleichen wechselseitigen Phasenverschie­ bungen, die auf diese durch Einrichtungen, welche durch die Eingangswelle angetrieben werden, aufgeprägt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, der Kurbel 6 und damit der Abtriebswelle 7 ein Bewegungsgesetz zu geben, welches unter dem Gesichtspunkt einer praktischen Verwendbarkeit akzeptabel ist.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Vorrichtung weist eine Antriebswelle 1 auf, die drehbar in Lagern 2 angeordnet ist und in einer Platte 3 endet. Eine rotierende Trägheitsmasse 4 in Form einer Scheibe, welche freilaufend auf einem Zapfen 5 einer Kurbel 6 angebracht ist, weist eine Achse auf, welche die Abtriebswelle 7 der Vorrichtung bildet, wie dies be­ reits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert worden ist.

Die Einrichtung, mittels welcher die Antriebswelle 1 die die Scheibe 4 in Drehung versetzt, ist hier jedoch verschieden. Sie besteht nämlich aus einer Zentrifugalmasse 12, welche mit der Platte 3 durch einen starren Schenkel 13 verbunden ist, der schwenkbar am Umfang der Platte 3 angelenkt ist. Weiterhin ist eine Verbindungsstange 14 vorgesehen, deren Enden an einem Zwischenpunkt 15 der Verbindungsstange 13 bzw. an einem Innenpunkt 17 der Scheibe 4 angelenkt sind.

Auch bei diesem System treten - verglichen mit einem starren Getriebe - Verzögerungen und Voreilungen beim Übertragen der Drehbewegung von der Platte 3 auf die Scheibe 4 auf. Dement­ sprechend erhält man dieselben Betriebscharakteristiken, wie sie bereits vorstehend unter Bezug auf das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel erläutert worden sind. Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel treten dem­ entsprechend Verzögerungen und Voreilungen auf, welche in Abhängigkeit von der durch die Zentrifugalmasse 12 erzeugten Zentrifugalkraft und dementsprechend von der Geschwindigkeit der Antriebswelle 1 variieren.

Zwei Abwandlungen der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Vor­ richtung sind in den Fig. 5 bis 8 wiedergegeben. Bei der Vorrichtung nach den Fig. 5 und 6 ist die Zentrifugalmasse 12 mit der Platte 3 mittels eines elastischen Schenkels 17 ver­ bunden, der bei 18 am Umfang der Platte 3 befestigt ist. Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Vorrichtung ist die Zentrifugalmasse 12 mit der Platte 3 durch eine verbindende Mehrstangenanordnung 19 verbunden. Diese Stangenanordnung weist eine Verbindungsstange 20 auf, die nahe dem Zentrum der Platte 3 angelenkt ist. Eine Verbindungsstange 21 ist bei 22 an der Verbindungsstange 20 angelenkt sowie bei 24 an der Zentrifugalmasse und an der vorstehend genannten Ver­ bindungsstange und bei 26 am Umfang der Platte in einer Winkelstellung angelenkt, welche gegenüber der Anlenkposition der Verbindungsstange 20 phasenmäßig verschoben ist. Eine Verbindungsstange 27 ist bei 22 gelenkig mit den ersten beiden Verbindungsstangen und bei 28 mit der Scheibe 4 gelenkig verbunden.

Das in den Fig. 9 und 10 gezeigte Ausführungsbeispiel weist eine Antriebswelle 1 mit einer Endplatte 3 auf, welche in einem Lager 2 drehbar gelagert ist. Weiterhin sind eine Kurbel 6 mit einem Kurbelzapfen 5 und eine Abtriebswelle 7 vorge­ sehen. In diesem Fall besteht jedoch die rotierende Masse aus einer Vielzahl von Körpern 29, welche durch starre Schenkel 30 mit dem Umfang einer Scheibe 31 verbunden sind, an denen die Schenkel bei 32 angelenkt sind. Die Scheibe 31 ist drehbar auf der Abtriebswelle 7 angebracht. Die Drehung der Körper 29 wird durch einen Doppelschieber 33 gewährleistet, der frei­ laufend in seinem Mittelpunkt auf dem Kurbelzapfen 5 ange­ bracht ist, wobei in zwei Schlitze 34 bzw. 35 an seiner Peripherie eine Nase 36 eingreift, die axial aus der Platte 3 austritt, bzw. eine Nase 37, die axial von der Massen- Stützscheibe 31 austritt. Es ergibt sich, daß auch bei dieser Anordnung der Körper 29 durch die Rotation der Welle 1 auf­ geprägte Bewegung auf den Kurbelzapfen 5 in der Weise ein­ wirkt, daß sich die Antriebswelle 7 dreht.

Eine Abwandlung der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Vor­ richtung ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 und 12 verwirklicht, wobei dort die Massen 29 mit der Scheibe 31 durch flexible, nachgiebige, elastische Schenkel 38 ver­ bunden sind, die an der Peripherie der Scheibe und an den Massen befestigt sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist in den Fig. 13 und 14 gezeigt. Bei dieser Vor­ richtung ist eine rotierende Zentrifugalmasse 39 vor­ gesehen, die schwingfähig am Ende eines Armes 40 befestigt ist, der an seinem anderen Ende freilaufend auf dem Kurbel­ zapfen 5 angebracht ist. Der Arm 40 wird durch die Nase 40′ der Platte 3 der Eingangswelle 1 gedreht, während wie in den anderen Fällen die Abtriebswelle 7 mit der Kurbelachse 6 zusammenfällt. Um ein Schwingen der Masse 39 um den Arm 40 zu bewerkstelligen, ist bei der in diesen Figuren gezeigten Vorrichtung ein nachgiebiger, elastischer Schenkel 41 vorge­ sehen, der an einem Ende an der Masse 39 und an seinem anderen Ende am Ende des Armes 40 befestigt ist. Es können jedoch auch andere Anordnungen vorgesehen sein.

In den Fig. 15 und 16 ist eine Abwandlung der Vorrichtung wiedergegeben, bei der die Masse 39 mit dem Arm 40 durch einen starren Schenkel 42 verbunden ist, der sich von der Masse aus senkrecht und bei 43 am Ende des Armes 40 angelenkt ist.

Bei dem in den Fig. 13 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispiel sollten mehrere schwingende Massen vorgesehen sein, wobei jede ihren eigenen Arm aufweist, der am Kurbelzapfen 5 angelenkt und durch eine entsprechende Anzahl von Schenkeln von der Platte 3 angetrieben ist, wobei diese jeweils um gleiche Beträge phasenverschoben sind.

Claims (10)

1. Mechanisches Drehmoment-Übertragungsgetriebe mit kinetisch träger Wirkungsweise, mit koaxial ange­ ordneter An- und Abtriebswelle, die über zugehörige Kurbeln auf wenigstens ein Koppelglied einwirken, und mit einer Trägheitsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse (12, 29, 39, 4) über ein elastisches Verbindungsmittel (9; 13, 14; 20-27; 30; 32; 38; 41; 42; 43) auf das Koppelglied (4; 14; 33; 40) einwirkt.

2. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Verbindungs­ mittel aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Stangen (13, 14) besteht und an einer der beiden Stangen (13) die Trägheitsmasse (Zentrifugalmasse 12) fest angebracht ist.

3. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das elastische Verbindungs­ mittel die als elastische Stange (17) ausgebildete Kurbel der Antriebswelle (1) ist.

4. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das elastische Verbindungs­ mittel eine Mehrfach-Verbindungsstangenanordnung (20- 27) ist, die an radial und/oder peripher nicht zusammen­ fallenden Punkten an einer der beiden Kurbeln angreift und an einer der drei Stangen die Trägheitsmasse (12) fest angebracht ist.

5. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Abtriebswelle (7) verbundene Koppelglied als Schwungscheibe (4) ausgebildet ist.

6. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach einem der An­ sprüche 2 und 5 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse (4) mit der Zentrifugalmasse (12) zusammenwirkt.

7. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse mehrere Zentrifugalmassen (29) aufweist, die jeweils über Schwingschenkel (30) am Umfang einer auf der Abtriebswelle (7) drehbar angeordneten Scheibe (31) verbunden sind, die mit einem Zapfen (37) in einem Schlitz (35) der einen Koppel (33) eingreift.

8. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schenkel (30) der Zentri­ fugalmassen (29) starr und an dem Umfang der Scheibe (31) schwenkbar angelenkt sind.

9. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schenkel (38) der Zentri­ fugalmassen (29) elastisch und am Umfang der Scheibe (3) befestigt sind.

10. Drehmoment-Übertragungsgetriebe nach einem der vor­ stehenden Ansprüche mit einem einzigen Koppelglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (33) an der einen Kurbel (5) angelenkt ist und einen Schlitz (35) aufweist, in den ein Zapfen (37) der anderen Kurbel (3) eingreift.