DE3546420A1 - Stroemungsmechanisches getriebe - Google Patents
Stroemungsmechanisches getriebeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe,
das eine Last aus dem Stillstand oder aus niedriger Dreh
zahl auf eine höhere vorbestimmte Drehzahl, insbesondere
eine vorbestimmte Maximaldrehzahl beschleunigen kann.
In der US-PS 40 49 095 ist ein Getriebe mit mehreren Über
setzungstufen beschrieben, insbesondere ein Getriebe zum
Antreiben der Welle einer Wickel- oder Abwickelvorrich
tung für eine Materialbahn, das die Bahngeschwindigkeit
und die Bahnspannung im wesentlichen konstant halten
kann, während sich der Wickeldurchmesser ändert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Getriebe zum Über
tragen von Drehkraft oder Drehmoment zwischen einer Ein
gangswelle und einer Ausgangswelle. Die Eingangswelle
wird von einer Kraftmaschine angetrieben, während die Aus
gangswelle eine Last antreibt.
Das Getriebe startet, die Last in Ruhelage, in einer
reinen Strömungsbetriebsart, beispielsweise einer hydrau
lischen Betriebsart, als augenblicklicher Zustand, und
geht dann auf einen kombinierten hydraulisch/mechanischen
Zustand über, mit stufenloser Steigerung, und erreicht
schließlich einen vollmechanischen Zustand bei der vorbe
stimmten Maximaldrehzahl. Die Maximaldrehzahl ist eine
Funktion des Übersetzungsverhältnisses und der Eingangs
drehzahl. Das Getriebe kann durchgehend mit jedem Verhält
nis des Strömungsanteils zum mechanischen Anteil betrieben
werden, oder, an den oberen und unteren Drehzahlgrenzen,
in Abhängigkeit nur von der Art der verwendeten Steuerung
und der Leistungsfähigkeit der Anordnung.
Das Steuerungssystem kann manuell oder automatisch sein,
beeinflußt von der Drehzahl, der Last oder von anderen
Systemvariablen oder Parametern. Die für die Darstellung
verwendete Steuerung ist hier manuell.
Die vorliegende Erfindung schafft ein strömungsmechani
sches Getriebe mit einer Eingangswelle, einer Ausgangs
welle, einem Drehmomentübertragungssystem, das mechanisch
die Eingangswelle mit der Ausgangswelle verbindet, und
einer Strömungsgetriebeanordnung, die das Drehmoment
übertragungssystem mit der Ausgangswelle verbindet.
Wenn das Getriebe nach der vorliegenden Erfindung voll
ständig in der Strömungsbetriebsart, beispielsweise
hydraulisch, arbeitet, dann treibt die Eingangswelle das
Drehmomentübertragungssystem an, das die Strömungsgetrie
beanordnung betreibt, die die Ausgangswelle antreibt.
Wenn das Getriebe nach der Erfindung völlig in der mecha
nischen Betriebsart arbeitet, dann treibt die Eingangs
welle das Drehmomentübertragungssystem an, das wiederum
die Ausgangswelle antreibt.
Wenn daher das Getriebe den Betrieb aufnimmt und die Aus
gangswelle stillsteht, dann muß die Strömungsgetriebe
anordnung eingeschaltet sein, um das Drehmomentübertra
gungssystem mit der Ausgangswelle zu verbinden. Wenn
jedoch das Getriebe ausreichend lang betrieben worden
ist, um die Ausgangswelle auf ihre gewünschte Drehzahl zu
bringen, dann kann das Drehmomentübertragungssystem die
Eingangswelle direkt mit der Ausgangswelle mechanisch ver
binden. Dies rührt aus der Tatsache her, daß die Funktion
der Strömungsgetriebeanordnung ausgesetzt oder im Bereit
schaftszustand gehalten worden ist, sodaß die Drehmoment
übertragung die Strömungsgetriebeanordnung überbrücken
kann, wenn die Drehbewegung von der Eingangswelle auf die
Ausgangswelle übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem enthält ein auf der Ein
gangswelle befestigtes Eingangszahnrad und Verbindungsein
richtungen, die das Eingangszahnrad mit der Ausgangswelle
verbinden, wobei dafür Vorsorge getroffen ist, daß, wenn
immer die Ausgangswelle stillsteht, weil eine anfänglich
stationäre Last die Ausgangswelle festhält, die Verbin
dungseinrichtungen bewirken, daß Pumpenzahnräder die
hydraulische Pumpe betreiben, um den Hydraulikmotor in
Betrieb zu setzen, sodaß die Ausgangswelle eine Drehbe
wegung aufnimmt, die nur durch den Hydraulikmotor hervor
gerufen wird. Weiterhin ist Vorsehung dafür getroffen,
daß, wenn immer die Ausgangwelle von dem Hydraulikmotor
auf ihre maximale Drehzahl gebracht worden ist, der Motor
die Pumpe veranlaßt, die Pumpenzahnräder stillzusetzen,
sodaß die Ausgangswelle die Drehbewegung infolge der
Verbindungseinrichtung fortsetzt, die nur durch das Ein
gangszahnrad angetrieben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind drei Ausführungs
formen des Getriebes vorgesehen, die sich durch die Ver
bindungseinrichtungen unterscheiden.
Die erste Ausführungsform enthält ein auf der Ausgangs
welle befestigtes Ausgangszahnrad, wenigstens ein Übertra
gungskegelrad, das das Eingangszahnrad mit dem Ausgangs
zahnrad verbindet, wenigstens eine Querwelle, um das Über
tragungskegelzahnrad zwischen dem Eingangszahnrad und dem
Ausgangszahnrad drehbar zu lagern, ein mit einer Außenzah
nung versehenes Ringrad, das im Innern auf einen Durch
messer die das Übertragungskegelrad tragende Querwelle
hält, wobei die Anordnung des Kegelrades in Bezug auf die
Eingangs- und Ausgangszahnräder derart getroffen ist, daß
das Ringrad in der gleichen Richtung wie das Eingangs
zahnrad dreht, während das Ausgangszahnrad in entgegen
gesetzter Richtung dreht.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung enthält ein mit
einer Außenzahnung versehenes Ringrad, das koaxial zum
Eingangszahnrad angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser
des Ringrades größer ist, als der Außendurchmesser des
Eingangszahnrades, weiterhin wenigstens ein Planetenzahn
rad, das zwischen dem Eingangszahnrad und dem Ringrad
angeordnet ist und gleichzeitig in das Eingangszahnrad
und das mit einer Innenzahnung versehene Ringrad eingreift,
eine Ausgangstreibscheibe, die drehfest auf der Ausgangs
welle angebracht ist, wenigstens einen Planetenträger,
der an der Treibscheibe befestigt ist und das Planetenrad
drehbar lagert, sodaß das Planetenrad sich auf dem Plane
tenträger und innerhalb des Ringrades drehen kann.
Die dritte Ausführungsform enthält ein auf der Ausgangs
welle drehfest angebrachtes Ausgangszahnrad, wenigstens
ein Eingangsplanetenrad, das in das auf der Eingangswelle
befestigte Eingangszahnrad eingreift, eine Eingangstreib
scheibe, die drehbar auf der Eingangswelle angebracht
ist, wenigstens ein Ausgangsplanetenzahnrad, das in das
auf der Ausgangswelle befestigte Ausgangszahnrad eingreift,
eine Ausgangstreibscheibe, die drehbar auf der Ausgangs
welle angebracht ist und wenigstens eine Planetenwelle,
die an der Eingangstreibscheibe und der Ausgangstreib
scheibe drehbar gelagert ist und die Eingangs- und Aus
gangsplanetenzahnräder drehfest trägt.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, daß sie
eine hydraulische Beschleunigungseinrichtung aufweist,
mit deren Hilfe eine stufenlose Drehzahlsteigerung möglich
ist, bis schließlich ein rein mechanischer Antrieb herge
stellt wird. Man spart dadurch infolge der Verwendung
eines mechanischen Antriebs in Verbindung mit einem
hydraulischen Antrieb erheblich an Antriebsenergie im Ver
gleich zu einem rein hydraulischen Getriebe.
Diese und andere Anwendungen, Aufgaben und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hervor, wozu
auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es
zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Aus
führungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten
Ausführungsform.
Wo es in den Zeichnungen möglich ist, werden übereinstim
mende Bezugszeichen verwendet, um jene Merkmale und Ele
mente zu bezeichnen, die in den drei verschiedenen Aus
führungsformen einander identisch sind. In der zweiten
Ausführungsform nach Fig. 2 sind die entsprechenden Bezugs
zeichen doch um "200" und bei der Ausführungsform nach
Fig. 3 um "300" erhöht.
Das strömungsmechanische Getriebe ist in Fig. 1 mit 1, in
Fig. 2 mit 201 und in Fig. 3 mit 301 bezeichnet. Dieses
Getriebe enthält eine Eingangswelle 2, bzw. 202 bzw. 302
und eine Ausgangswelle 3 bzw. 203 bzw. 303. Das Getriebe
enthält weiterhin ein Drehmomentübertragungssystem, das
die Eingangswelle mit der Ausgangswelle verbindet. Dieses
Drehmomentübertragungssystem ist in Fig. 1 mit 4, in
Fig. 2 mit 204 und Fig. 3 mit 304 bezeichnet.
Das Getriebe enthält weiterhin eine Strömungsgetriebean
ordnung, die in Fig. 1 mit 5, in Fig. 2 mit 205 und Fig.
3 mit 305 bezeichnet ist. Diese Strömungsgetriebeanordnung
verbindet das Drehmomentübertragungssystem mit der Aus
gangswelle.
Die Strömungsgetriebeanordnung 5 enthält eine Hydraulik
pumpe 6 und ein Pumpenzahnrad 7, das das Drehmomentüber
tragungssystem 4 mit der Hydraulikpumpe 6 verbindet. Das
Pumpenzahnrad 7 ist mittels einer Welle 8 mit der Hydrau
likpumpe 6 verbunden. Die Strömungsgetriebeanordnung
enthält ferner einen Hydraulikmotor 9, der mit der Hydrau
likpumpe 6 verbunden ist. Ein Motorzahnrad 10 ist mittels
einer Welle 11 mit dem Hydraulikmotor 9 verbunden. Das
Motorzahnrad 10 verbindet den Hydraulikmotor 9 mit der
Ausgangswelle 3.
Die entsprechenden Merkmale in den Fig. 2 und 3 sind dort
in den Zeichnungen für die entsprechenden Komponenten der
Strömungsgetriebeanordnung dargestellt.
Die Hydraulikpumpe 6 nach Fig. 1 enthält einen Hochdruck
auslaßkanal 12 und einen Niederdrucksaugkanal 13. Der
Hydraulikmotor 9 enthält einen Hochdruckeinlaßkanal 14
und einen Niederdruckauslaßkanal 15. Eine Hochdruckleitung
16, die in den Zeichnungen aus Übersichtlichkeitsgründen
nicht vollständig dargestellt ist, verbindet den Hochdruck
auslaßkanal 12 der Hydraulikpumpe 5 mit dem Hochdruckein
laßkanal 14 des Hydraulikmotors 9. Eine Niederdrucklei
tung 17, die in der Zeichnung ebenfalls nicht vollständig
dargestellt ist, verbindet den Niederdrucksaugkanal 13
der Hydraulikpumpe 5 mit dem Niederdruckauslaßkanal 15
des Hydraulikmotors 9.
Ein Ausgangszahnrad 18 ist drehfest auf der Ausgangs
welle 3 angeordnet und kämmt mit dem Motorzahnrad 10,
sodaß sich die beiden letztgenannten Zahnräder in einander
entgegengesetzten Richtungen drehen.
Die Hydraulikpumpe 6 weist weiterhin einen ersten Strö
mungssteuerhebel 15. Der Hydraulikmotor 9 hat einen
zweiten Strömungssteuerhebel 20. Der Steuerhebel 19 für
die Hydraulikpumpe 5 ist als außerhalb der Pumpe 6 liegend
dargestellt. Der Hebel 19 verstellt eine Einrichtung im
Innern der Pumpe zur Einstellung der Fluidströmung und
des Drucks innerhalb der Pumpe. Diese Einrichtung inner
halb der Pumpe ist mit 21 bezeichnet und kann durch Kolben
oder Klappen gebildet sein. Ein Beispiel könnte eine
Kolbenpumpe vom Taumelscheibentyp sein. Der zweite Strö
mungssteuerhebel 20 für den Hydraulikmotor 9 ist außer
halb des Hydraulikmotors angeordnet und ist mit einer
Einrichtung 22 im Innern des Hydraulikmotors verbunden,
um die Fluidströmung und den Druck im Innern des Hydraulik
motors 9 einzustellen. Die Einrichtung 22 könnten Klappen
oder Kolben sein, beispielsweise eine Kolbenpumpe vom
Taumelscheibentyp.
Das Drehmomentübertragungssystem 4 enthält ein Eingangs
zahnrad 23, das auf der Eingangswelle 2 drehfest ange
bracht ist. Verbindungseinrichtungen verbinden das Ein
gangszahnrad 23 mit der Ausgangswelle 3. Es ist vorge
sehen, daß, wenn immer die Ausgangswelle 3 aufgrund einer
anfänglich stationären Last (nicht dargestellt), die die
Ausgangswelle 3 stillhält, bewegungslos ist, die Verbin
dungseinrichtungen bewirken, daß das Pumpenzahnrad 7 die
Hydraulikpumpe 6 antreibt, um den Hydraulikmotor 9 in
Betrieb zu setzen, sodaß die Ausgangswelle 3 ihre Drehung,
nur durch den Hydraulikmotor 9 angetrieben, beginnt.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß, wenn immer die Ausgangs
welle 3 ihre maximale Drehzahl vom Hydraulikmotor 9 erhal
ten hat, dieser Motor die Hydraulikpumpe 6 veranlaßt, das
Pumpenzahnrad 7 stillzusetzen, sodaß die Ausgangswelle 3
ihre Drehbewegung fortsetzt, wobei sie nur durch die Ver
bindungseinrichtungen angetrieben ist, die wiederum nur
durch das Eingangszahnrad 23 angetrieben sind.
Soweit bislang beschrieben, haben die verschiedenen Merk
male, die für die erste Ausführungsform der Erfindung
nach Fig. 1 dargestellt und erläutert worden sind, ein
entsprechendes identisches Merkmal bei den zweiten und
dritten Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3. Die
Verbindungseinrichtungen, die für die erste Ausführungs
form nach Fig. 1 beschrieben ist, unterscheiden sich
jedoch von denen nach der zweiten Ausführungsform in Fig.
2, die sich wiederum hinsichtlich der Verbindungseinrich
tungen von der dritten Ausführungsform unterscheidet, die
in Fig. 3 dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Eingangszahn
rad 23 auf der Eingangswelle 2 durch Schweißen oder auf
andere Art befestigt, sodaß die Drehung der Welle 2 eine
Drehung des Zahnrades 23 in gleicher Richtung ohne jeden
Schlupf hervorruft.
Die Verbindungseinrichtungen nach Fig. 1 enthalten ein
Ausgangszahnrad 23, das beispielsweise durch Schweißen
auf der Ausgangswelle 3 befestigt ist, sodaß die Drehung
des Zahnrades 24 eine Drehung der Welle 3 in gleicher
Richtung ohne jeden Schlumpf zwischem den Zahnrad 24 und
der Welle 3 hervorruft. Weiterhin ist wenigstens ein Über
tragungskegelrad 25 vorgesehen, das das Eingangszahnrad
23 mit dem Ausgangszahnrad 24 verbindet. Es versteht
sich, daß die Eingangs- und Ausgangszahnräder ebenfalls
Kegelräder sind. Wenigstens eine Querwelle 26 trägt das
Übertragungskegelrad 25 drehbeweglich zwischen dem Ein
gangszahnrad 23 und dem Ausgangszahnrad 24.
Zu den Verbindungseinrichtungen nach Fig. 1 gehört weiter
hin ein Ringrad 27, auf dessen Innendurchmesser die Quer
welle 26 angeordnet ist, wobei diese an der Innenwand 28
des Ringrades 27 befestigt ist. Die Anordnung des Über
tragungskegelrades 25 in Bezug auf die Eingangs- und
Ausgangszahnräder 23 und 24 ist derart, daß das Ringrad
27 in der gleichen Richtung wie die Eingangswelle und das
Eingangszahnrad 23 dreht, welche Drehrichtung umgekehrt
zu der des Ausgangszahnrades 24 ist.
Bei der Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist,
trägt die Querwelle 26 auch ein zweites Übertragungskegel
rad 29 in der Weise, daß alle vier Zahnräder sich ständig
in Eingriff miteinander befinden, wie aus Fig. 1 anschau
lich hervorgeht. Das Eingangszahnrad 23 kämmt gleich
zeitig in den Übertragungskegelrädern 25 und 29, die
wiederum gleichzeitig im Ausgangszahnrad 24 kämmen. Die
Übertragungskegelräder 25 und 29 drehen sich auf der
Welle 26 daher in einander entgegengesetzten Richtungen,
was durch entsprechende Pfeile in Fig. 1 eingezeichnet
ist.
Für jedes der Übertragungskegelräder sind Lager 30 bzw.
31 auf der Querwelle 26 vorgesehen, sodaß sich die Über
tragungskegelräder in der vorerwähnten Weise unabhängig
voneinander innerhalb des Ringrades 27 drehen können.
Das Ringrad 27 trägt auf seinem äußeren Umfang eine
Zahnung 32, die in eine entsprechende Zahnung 33 des
Pumpenzahnrades 7 eingreift.
Der Außendurchmesser jedes der Übertragungskegelräder 25
und 29 ist kleiner als der Innendurchmesser des Ring
rades 27, sodaß die Übertragungskegelräder das Ringrad 27
nicht berühren. Die einzige Verbindung zwischen den Über
tragungskegelrädern 25 und 29 sowie dem Ringrad 27 wird
durch die Querwelle 26 hergestellt, die an der Innenwand
28 des Ringrades 27 befestigt ist.
Bezugnehmend nun auf Fig. 2 enthalten die Verbindungs
einrichtungen ein Ringrad 40, das koaxial zum Eingangszahn
rad 223 angeordnet ist. Das Ringrad 40 hat einen Innen
durchmesser, der größer ist, als der Außendurchmesser des
Eingangszahnrades 223. Wenigstens ein Planetenzahnrad 41
ist zwischen dem Eingangszahnrad 223 und dem Ringrad 40
angeordnet. Das Planetenzahnrad 41 steht gleichzeitig in
Eingriff mit dem Eingangszahnrad 223 und dem Ringrad 40.
Damit ist gemeint, daß die Zahnung 42 am äußeren Umfang
des Planetenzahnrades 41 mit der Zahnung 43 am äußeren
Umfang des Eingangszahnrades 223 und gleichzeitig mit
einer Zahnung 44 am inneren Umfang des Ringrades 40 kämmt.
Weiterhin ist ein Träger 45 vorgesehen, der durch eine
Ausgangstreibscheibe realisiert ist, die drehfest auf der
Ausgangswelle 203 befestigt ist. Dieser Träger ist auf
der Ausgangswelle 203 durch Schweißen oder dgl. geeignete
Maßnahmen befestigt.
Am Träger 45 ist wenigstens eine Planetenwelle 46 mit
einem Ende fest angebracht, die das Planetenzahnrad 41
drehbar mittels Lagern 47 lagert, sodaß sich das Planeten
zahnrad 41 frei um die Planetenwelle 46 innerhalb des
Ringrades 40 drehen kann.
Das Planetenzahnrad 41 kann daher um die Planetenwelle 46
drehen, wogegen die Planetenwelle 46 in der Lage ist,
eine Umlaufbewegung auszuführen, da sie fest an der Aus
gangstreibscheibe 45 als Träger befestigt ist.
Wie Fig. 2 zeigt, weist im dargestellten Ausführungsbei
spiel die Verbindungseinrichtung drei Planetenzahnräder
41, 48 und 49 auf, die zwischen dem Eingangszahnrad 223
und dem Ringrad 40 angeordnet sind. Diese drei Planeten
zahnräder sind in gleichmäßigen Abständen um das Eingangs
zahnrad 223 innerhalb des Ringrades 40 so verteilt, daß
die drei Plaetenzahnräder 41, 48 und 49 gleichzeitig mit
der Außenseite des Eingangszahnrades 223 und der Innen
seite des Ringrades 40 in Berührung stehen.
Das Ringrad 40 weist an seinem äußerem Umfang eine Zahnung
50 auf, die mit einer Zahnung 233 des Pumpenzahnrades 207
kämmt, sodaß das Ringrad 40 einen Antrieb für das Pumpen
zahnrad 207 darstellt.
Das Planetenrad 48 ist auf einer entsprechenden Planeten
welle 51 mittels Lagern 52 drehbar gelagert. Die Planeten
welle 51 ist fest an der Ausgangstreibscheibe 45 ange
bracht. In gleicher Weise ist für das Planetenzahnrad 49
eine Planetenwelle 53 vorgesehen, die mittels Lagern 54
das Planetenzahnrad 49 drehbar lagert und ihrerseits fest
an der Ausgangstreibscheibe 45 angebracht ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Anordnung der
Planetenzahnräder 41, 48 und 49 in Bezug auf das Eingangs
zahnrad 223 so getroffen, daß das Ringrad 40 entgegen
gesetzt zur Drehrichtung des Eingangszahnrades 223 dreht,
wenn immer die Ausgangswelle 203 nur von dem Hydraulik
motor 209 angetrieben ist, wobei vorgesehen ist, daß die
Ausgangswelle 203 in der gleichen Richtung dreht, wie das
Eingangszahnrad 223. Das Eingangszahnrad rotiert in der
gleichen Richtung wie die Eingangswelle 202.
Die Anordnung der Planetenzahnräder 41, 48 und 49 in Bezug
auf das Eingangszahnrad 223 ist weiterhin so getroffen,
daß, wenn immer das Pumpenzahnrad 207 das Ringrad 40
bewegungslos hält, die Planetenräder die Ausgangstreib
scheibe 45 so antreiben, daß dieses in der gleichen Rich
tung wie das Eingangszahnrad 223 dreht, sodaß die Eingangs
welle 202 und die Ausgangswelle 203 in gleicher Rich
tung drehen.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Verbindungs
einrichtungen enthalten ein Ausgangszahnrad 60, das mit
der Ausgangswelle 303 durch Schweißen oder dgl. drehfest
verbunden ist, sodaß sich das Ausgangszahnrad ohne Schlupf
mit der Ausgangswelle 303 mitdreht.
Weiterhin ist wenigstens ein Eingangsplanetenzahnrad 61
in Eingriff mit dem Eingangszahnrad 323. Eine Eingangs
treibscheibe 62, die einen Eingangsträger bildet, ist
drehbar auf der Eingangswelle 302 angeordnet. Lager 63
dienen dazu, die Eingangstreibscheibe 62 auf der Eingangs
welle 302 drehbar zu lagern.
Wenigstens ein Ausgangsplanetenzahnrad 64 kämmt mit dem
Ausgangszahnrad 60.
Eine Ausgangstreibscheibe 65 ist mittels Lagern 66 drehbar
auf der Ausgangswelle 303 gelagert.
Weiterhin ist wenigstens eine Planetenwelle 67 vorgesehen,
die Eingangstreibscheibe 62, das Eingangsplanetenzahnrad
61, das Ausgangsplanetenzahnrad 64 und die Ausgangstreib
scheibe 65 miteinander verbindet. Diese Planentenwelle 67
ist an ihrem einen Ende durch Lager 68 an der Eingangs
treibscheibe 62 drehbar gelagert. Die Planetenwelle 67
ist am anderen Ende durch Lager 69 an der Ausgangstreib
scheibe 65 frei drehbar gelagert. Das Eingangsplaneten
zahnrad 61 und das Ausgangsplanetenzahnrad 64 sind auf
der Planetenwelle 67 drehfest angebracht. Daher dreht
sich die Planetenwelle 67 und wird durch das Eingangs
planetenzahnrad 61 angetrieben, um das Drehmoment vom
Eingangsplanetenzahnrad 61 auf das Ausgangsplanetenzahn
rad 64 zu übertragen. Es besteht daher kein Schlupf zwi
schen der Planetenwelle 67 und den beiden Planetenzahn
rädern.
Wie Fig. 3 zeigt, sind im dargestellten Ausführungsbei
spiel tatsächlich drei Eingangsplanetenzahnräder, nämlich
außer dem schon erwähnten Zahnrad 61 noch zweite und
dritte Eingangsplanetenzahnräder 70, 75 vorgesehen. Ent
sprechend gibt es außer dem schon erwähnten einen Ausgangs
planetenzahnrad 64 ein zweites und ein drittes Ausgangs
planetenzahnrad 71 bzw. 76.
Wie Fig. 3 weiterhin zeigt, sind dementsprechend drei
Planetenwellen vorgesehen, nämlich die schon erwähnte
erste Planetenwelle 67 und eine zweite und eine dritte
Planetenwelle 72 bzw. 77, die die entsprechenden Sätze
von Eingangs- und Ausgangsplanetenzahnrädern jeweils
drehfest miteinander verbinden.
Die drei Planetenwellen 67, 72 und 73 sind in gleich
mäßiger Verteilung, in Umlaufrichtung gesehen, auf der
Eingangstreibscheibe 62 und der Ausgangstreibscheibe 65
angeordnet.
Die zweite Planetenwelle 72 ist an ihren Enden mittels
Lagern 73 bzw. 74 an den Eingangs- und Ausgangstreibschei
ben 62 bzw. 65 drehbar gelagert. In gleicher Weise ist
die dritte Planetenwelle 77 an ihren Enden mittels Lagern
78 bzw. 79 an den Eingangs- und Ausgangstreibscheiben 62
bzw. 65 drehbar gelagert.
Ein Ringrad 80, das koaxial zur Ausgangswelle 303 ange
ordnet ist, dient dem Antrieb der Pumpe 306. Der Innen
durchmesser des Ringrades 80 ist größer als der Außen
durchmesser der Ausgangswelle 303. Das Ringrad 80 berührt
daher die Ausgangswelle 303 nicht. Das Ringrad 80 ist auf
seinem äußeren Umfang mit einer Zahnung 81 versehen, die
mit einer Zahnung 333 auf dem Pumpenzahnrad 307 kämmt.
Ein zylindrischer Rohrstutzen 82 befestigt das Ringrad 80
an der Ausgangstreibscheibe 65.
Die erste Ausführungsform für das stömungsmechanische
Getriebe 1 nach der Erfindung, wie in Fig. 1 dargestellt,
arbeitet wie folgt:
Eine Kraftmaschine, beispielsweise ein Motor oder eine
Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) ist direkt mit der
Eingangswelle 2 verbunden, die integral das Eingangszahn
rad 23 trägt. Das Eingangszahnrad 23 kämmt mit den zwei
Übertragungskegelrädern 25 und 29, die in Lagern 30 und
31 auf der Querwelle 26 drehbar gelagert sind, die mit dem
Ringrad 27 fest verbunden ist.
Das Ringrad 27 hat eine Außenzahnung 32, die in der
Zahnung 33 des Pumpenzahnrads 7 kämmt. Die Übertragungs
kegelräder 25 und 29 kämmen weiterhin mit dem Ausgangs
kegelrad 24. Dieses ist mit der Ausgangswelle 3 drehfest
verbunden.
Auf der Ausgangswelle 3 befindet sich weiterhin das Zahn
rad 18, das mit dem Motorzahnrad 10 kämmt. Die Pumpe 6
und der Motor 9 sind jeweils Maschinen mit variabler Ver
drängung.
Der Druckkanal 12 der Pumpe 6 ist mit dem Einlaßkanal 14
des Motors 9 verbunden. Der Auslaßkanal 15 des Motors 9
ist mit dem Saugkanal 13 der Pumpe 6 verbunden. Eine
Druckwellenkompensationseinrichtung ist gewöhnlich in
diesem geschlossenen Kreis angeordnet, jedoch hier nicht
dargestellt.
Eine Überprüfung der Anordnung zeigt, daß die Drehrichtung
der Ausgangswelle 3 umgekehrt zur Drehrichtung der Ein
gangswelle 2 ist. Diese erste Ausführungsform hat den
Vorteil, daß, wenn das Getriebe in geeigneter Weise mon
tiert ist, es eine bequeme Drehmomentaufhebung zeigt.
Bei dieser ersten Ausführungsform des Getriebes nach Fig.
1 sind die Anfangsbedingungen wie folgt:
- a) die Kraftmaschine arbeitet;
- b) der Pumpensteuerhebel 19 und der Motorsteuerhebel 20 sind jeweils in die Nullstellung gestellt, und
- c) die Last und die Ausgangswelle 3 befinden sich im Ruhezustand.
Um mit der Bewegung zu beginnen, wird zunächst der Steuer
hebel 20 des Motors in die volle Verdrängungsstellung
gebracht, unter Beachtung der richtigen Drehrichtung.
Sodann wird der Steuerhebel 19 der Pumpe 6 in die volle
Verdrängungsstellung gebracht, wiederum unter Beachtung
der richtigen Drehrichtung. Dies hat zur Folge, daß die
Ausgangswelle 3 sich zu drehen beginnt. Augenblicklich
wird beim Beginn dieser Drehbewegung der Motor 9 von der
Pumpe 6 in Betrieb gesetzt und das Getriebe 1 arbeitet
vollhydraulisch. Sobald die Drehbewegung der Ausgangs
welle 3 beginnt, wird das Getriebe teilweise mechanisch
betrieben und wird gleichzeitig hydraulisch betrieben.
Von dieser Ausgangsposition bei der Ruhelage bis zum Ein
setzen der Bewegung vollzieht sich in dem Getriebe
folgendes. Die anfänglich stationäre Last hält die Aus
gangswelle 3 fest und stationär. Die Kraftmaschine treibt
die Eingangswelle 2 und treibt das Haupt- oder Eingangs
zahnrad 23, das seinerseits die Übertragungskegelräder 25
und 29 antreibt. Diese kämmen in dem Ausgangskegelrad 24,
das beim Start stationär ist, weil sich die Ausgangs
welle 3 in Ruhe befindet.
Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, die Eingangswelle 2 sich bei
spielsweise im Uhrzeigersinn dreht, dann bewirkt dies,
daß die Übertragungskegelräder sich in den mit Pfeilen
dargestellten Richtungen drehen und sich dabei quer um
das stationäre Ausgangskegelrad 24 bewegen. Dies hat zur
Folge, daß die Übertragungskegelräder 25 und 29 über die
Querwelle 26 das Ringrad 27 im Uhrzeigersinn in Drehung
versetzten, wie in Fig. 1 durch den Pfeil angedeutet.
Das nun rotierende Ringrad 27 treibt das Pumpenzahnrad 7,
das wiederum die Pumpe 6 antreibt. Die Pumpe 6 drückt
hydraulische Flüssigkeit durch die Leitung 16 zum Motor 9
und treibt diesen daher an, der wiederum das Motorzahn
rad 10 antreibt.
Das Motorzahnrad 10 kämmt mit dem Ausgangszahnrad 18.
Wenn die Drehung des Motorzahnrads 10 beginnt, dann be
ginnt sich auch das Ausgangszahnrad 18 zu drehen, womit
schließlich die Ausgangswelle 3 und daher die damit ver
bundene Last (nicht dargestellt) in Drehung versetzt
werden. Im Augenblick des Beginns dieser Bewegung befindet
sich das System in einer voll hydraulischen Betriebsart.
Um das Verhältnis so zu verändern, daß die hydraulische
Betriebsart minimal wird und das Getriebe völlig mecha
nisch arbeitet, wird folgendes ausgeführt: der Steuer
hebel 20 am Motor 9 wird in die Nullverdrängungsstellung
gebracht. Ist dies geschehen, erhöht der Motor seine Dreh
zahl mit der Ausgangswelle. Dies ist eine Folge der ver
minderten Verdrängungsleistung. Gleichzeitig wird die
Pumpe 6 langsamer, wegen des gesteigerten Widerstandes
innerhalb des Motors 9. Bei der Nullverdrängung des Motors
9 läuft der Motor "frei" und die Pumpe wird blockiert,
weil das Fluid nicht mehr durch den Motor 9 fließen kann.
Wenn die Pumpe auf diese Weise blockiert ist, dann ist
auch das Ringrad 27 festgehalten.
Bei diesem Punkt arbeitet das Getriebe 1 rein mechanisch
und der Kraftfluß ist wie folgt: die Eingangswelle 2, die
von der Kraftmaschine im Uhrzeigersinn angetrieben wird,
wie in Fig. 1 gezeigt, treibt das Eingangszahnrad 23, das
nun die örtlich festgehaltenen Übertragungskegelräder 25
und 29 so antreibt, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Übertra
gungszahnräder 25 und 29 treiben das Ausgangskegelzahnrad
24, das die Ausgangswelle im Gegenuhrzeigersinn antreibt,
wie in Fig. 1 gezeigt, und somit die daran angeschlossene
Last (nicht dargestellt).
Das Getriebe 1 arbeitet in der rein mechanischen (nicht
hydraulischen) Betriebsart nicht mit maximaler Drehzahl.
Die zweite Ausführungsform des strömungsmechanischen
Getriebes 201 nach der vorliegenden Erfindung, wie in
Fig. 2 dargestellt, arbeitet wie folgt:
Die Eingangswelle 202 und das Eingangszahnrad 223 sind
fest miteinander verbunden und werden direkt von der
Kraftmaschine (nicht dargestellt) angetrieben. Die Plane
tenzahnräder 41, 48 und 49 kämmen in dem Eingangszahnrad
223 und werden von Lagern 47, 52 und 54 auf den Planeten
wellen 46, 51 und 53 gelagert, die fest an der Träger
scheibe 45 angebracht sind (dies ist selbstverständlich
nur eine von vielen Möglichkeiten für die Lagerung der
Planetenzahnräder).
Das Ringrad 40 hat eine Innenzahnung 44, in der die Plane
tenzahnräder 41, 48 und 49 kämmen, wodurch ein vollstän
diges Planetengetriebe gebildet wird. Das Ringrad 40
weist weiterhin eine Außenzahnung 50 auf. Diese treibt
das Pumpenzahnrad 207.
Die Trägerscheibe 45 ist drehfest mit der Ausgangswelle
203 verbunden, die ihrerseits drehfest mit dem Ausgangs
zahnrad 218 verbunden ist. Im Ausgangszahnrad 218 kämmt
das Motorzahnrad 210.
Der Druckkanal 212 der Pumpe 206 ist mit dem Einlaßkanal
214 des Motors 209 verbunden, während der Ausgangskanal
215 des Motors 209 mit dem Saugkanal 213 der Pumpe 206
verbunden ist. Eine Druckwellenkompensationseinrichtung
ist gewöhnlich in dieser geschlossenen Schleife angeord
net, aber hier nicht dargestellt.
Sowohl die Pumpe 206 als auch der Motor 209 sind von der
Art mit variabler Verdrängung und werden manuell gesteuert
(in der Zeichnung) durch Steuerhebel 219 bzw. 220. Es ist
möglich, automatische Steuerungen unter herrschenden
Betriebsbedingungen vorzunehmen.
Für die zweite Ausführungsform des Getriebes 201 nach
Fig. 2 sind die Anfangsbedingungen wie folgt:
- a) die Kraftmaschine ist in Betrieb;
- b) der Pumpensteuerhebel 219 und der Motorsteuerhebel 220 befinden sich im Nullverdrängungszustand, und
- c) die Last und die Ausgangswelle 203 befinden sich in Ruhe.
Um die Bewegung zu beginnen, wird der Motorsteuerhebel
220 in die Vollverdrängungsstellung gebracht, wobei die
Drehrichtung der Welle 203 in Betracht gezogen wird, die
dieselbe sein muß, wie die der Eingangswelle 202.
Sodann wird der Pumpensteuerhebel 219 in die Vollver
drängungsgestellung gebracht, wobei ebenfalls die Wellen
umdrehung beachtet wird.
Das Getriebe befindet sich nun im Zustand minimaler Dreh
zahl, wobei die Antriebsart voll hydraulisch ist. Die
Last ist mit der Ausgangswelle 203 verbunden und befindet
sich nun in Drehbewegung. Die vollhydraulische Betriebs
art der Drehmomentübertragung erscheint augenblicklich.
Der Kraftweg von der Kraftmaschine (nicht dargestellt)
ist wie folgt: die Eingangswelle 202 wird von der Kraft
maschine in Uhrzeigerrichtung angetrieben und die Welle
202 treibt das Zahnrad 223, das mit ihr fest verbunden
ist. Beim anfänglichen Startpunkt ist nur die Träger
scheibe 45 nun mit der in Ruhe befindlichen Ausgangswelle
203 fest verbunden. Die Planetenwellen 46, 51 und 53, die
fest mit der Scheibe 45 verbunden sind, sind im Anfangs
zustand daher ebenfalls in Ruhe.
Das Zahnrad 223 treibt die Planetenzahnräder 41, 48 und
49, die das Ringrad 40 entgegen dem Uhrzeigersinn antrei
ben, das seinerseits das Pumpenzahnrad 207 antreibt. Das
Pumpenzahnrad 207 treibt die Pumpe 206. Diese entwickelt
hydraulischen Druck und liefert diesen an den Motor 209.
Dieser beginnt nun, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu
drehen, womit das Ausgangszahnrad 218 im Uhrzeigersinn ge
dreht wird, sodaß die Ausgangswelle 203 im Uhrzeigersinn
dreht. Das Getriebe befindet sich nun im Maximalverhältnis,
mit langsamster Ausgangsdrehzahl.
Um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu verändern,
und somit die Ausgangsdrehzahl zu erhöhen, wird der
Steuerhebel 220 des Motors 209 in die Nullverdrängungs
stellung gebracht. Dies bewirkt eine Steigerung der Motor
drehzahl wegen der verminderten Verdrängungsleistung.
Gleichzeitig nimmt die Pumpendrehzahl 206 wegen des ge
steigerten Strömungswiderstandes ab, der von der vermin
derten Verdrängungsleistung des Motors 209 hervorgerufen
wird.
Das Ergebnis dieser Situation ist, daß der Motor 209 die
Drehzahl der Ausgangswelle 203 steigert, während die
Pumpe 206 die Drehzahl des Ringrades 40 vermindert.
Wenn der Motor 209 die Nullverdrängung erreicht hat,
wobei der Steuerhebel 220 in der Nullstellung gehalten
wird, kann der Motor 209 "frei" laufen. Die Pumpe 206 ist
blockiert, da sie in ihrem Verdrängungszustand verbleibt,
der Strömungsweg jedoch durch den Motor 209 unterbrochen
ist. Das Getriebe 201 arbeitet nun vollmechanisch und der
Kraftfluß ist wie folgt:
Die Kraftmaschine treibt die Eingangswelle 201 im Uhrzei
gersinn an, wie in Fig. 2 gezeigt. Das mit der Eingangs
welle 202 drehfest verbundene Zahnrad 223 treibt die
Planetenräder 41, 48 und 49 an. Diese müssen in einer
kreisförmigen Umlaufbewegung im Innern des Ringrades 40
das Eingangszahnrad 223 umlaufen.
Diese Umlaufbewegung der Planetenzahnrader 41, 48 und 49
dreht die Trägerscheibe 45 über den Planetenwellen 46, 41
und 53. Da die Trägerscheibe 45 und die Ausgangswelle 203
drehfest miteinander verbunden sind, wird die Ausgangs
welle 203 nicht auf rein mechanische Weise von der Kraft
maschine angetrieben.
Wie in der zuvor erläuterten Ausführungsform arbeitet das
Getriebe 201 auch ohne Pumpe variabler Verdrängung, be
findet sich jedoch dann stets in der Antriebs-Betriebs
art. Die Nullverdrängungsposition der Pumpe 206 schafft
eine neutrale (Nicht-Antriebs-) Betriebsart für das
Getriebe.
Um das Getriebe umzukehren würde der Motor 209 in die
Vollverdrängungs-Startposition gebracht. Dies bringt das
Getriebe auf seine minimale Drehzahl. Dann würde der
Pumpenhebel 219 in die volle Rückwärtsposition bewegt
werden.
Wenn die zwei obigen Merkmale in das Getriebe 201 einge
baut werden, dann ist es notwendig, eine Pumpe mit variab
ler Verdrängung zu verwenden.
Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3
dargestellt und arbeitet wie folgt:
Eine Kraftmaschine (nicht dargestellt) ist mit der Ein
gangswelle 302 verbunden, auf der das Eingangszahnrad 323
drehfest angebracht ist. Die Eingangswelle wird von einem
Lager 63 getragen, das in der Trägerscheibe 62 auf der
Eingangsseite angebracht ist. Die eingansseitige Träger
scheibe 62 und die ausgangsseitige Trägerscheibe 65 sind
drehfest miteinander verbunden, beispielsweise durch
einen äußeren zylindrischen Mantel 83, jedenfalls aber
auch durch die Planetenwellen 67, 72 und 77. Zwischen den
beiden vorgenannten Trägerscheiben kann sich wenigstens
eine weitere Trägerscheibe befinden. Diese Trägerscheiben
tragen wie schon erwähnt, Lager, in denen die Planeten
wellen 67, 72 und 77 drehbar gelagert sind. Weiterhin
tragen sie Lager, in denen sich die Eingangswelle 302 und
die Ausgangswelle 303 frei drehen können.
Das Ringrad 80 zum Antrieb der Pumpe 306 ist fest am Ende
des Rohrstutzens 82 angebracht, der an der Ausgangstreib
scheibe 65 befestigt ist, sodaß eine Drehung der Scheibe
65 eine Drehung des Pumpenzahnrades 307 hervorruft.
Die Eingangswelle 302 ist mit dem Eingangszahnrad 323
durch eine Keilnutverbindung, durch Schweißen oder andere
geeignete Maßnahmen, fest verbunden. Das Ausgangstreib
rad 60 ist mit der Ausgangswelle 303 drehfest verbunden.
Weiterhin ist mit der Ausgangswelle 303 das Ausgangszahn
rad 318 drehfest verbunden.
Das Ausgangszahnrad 318 kämmt mit dem Motorzahnrad 310.
Dieses treibt das Ausgangszahnrad 318 und damit die Aus
gangswelle 303 während eines Teiles des Betriebszyklus
an.
Der gesamte Aufbau kann in einem geeigneten Gehäuse ange
ordnet sein, das die inneren Komponenten in Lagern zwi
schen den Behältern und der Hauptwelle trägt und entspre
chende Befestigungsflansche für die hydraulische Pumpe
und den Hyraulikmotor aufweist.
Der Motor 309 ist ein Hydraulikmotor mit variabler Ver
drängung. Er kann von jeder geeigneten Konstruktion sein,
beispielsweise Kolben enthalten. Beispielsweise ist ein
Taumelscheiben-Kolbenmotor für den Einsatzzweck günstig.
Die Pumpe 306 weist ebenfalls eine variable Verdrängung
auf. In der Beschreibung sei angenommen, daß die Pumpe im
Startzeitpunkt auf volle Verdrängung eingestellt ist und
in diesem Zustand gehalten wird.
Der Druckkanal 312 der Pumpe 306 ist mit dem Einlaßkanal
314 des Motors 309 verbunden. Der Auslaßkanal 315 des
Motors 309 ist mit dem Saugkanal 313 der Pumpe 306 ver
bunden. Eine Druckwellenkompensationseinrichtung wird
gewöhnlich in diesem geschlossenen Kreis verwendet, ist
jedoch hier nicht dargestellt.
Für die dritte Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.
3 dargestellt ist, sind die Anfangsbedingungen wie folgt:
- a) die Last und die Ausgangswelle 303 befinden sich in Ruhe;
- b) der Pumpensteuerhebel 319 und der Motorsteuerhebel 320 befinden sich in der Nullverdrängungsstellung, und
- c) die Kraftmaschine (d. h. der Motor oder die Maschine) läuft.
Zu Beginn wird der Motorsteuerhebel 320 in die Vollver
drängungsposition für die ausgewählte Drehrichtung ge
bracht. Die Kraftmaschine dreht die Eingangswelle 302 im
Uhrzeigersinn, wie in Fig. 3 durch den Pfeil angedeutet.
Auf der Grundlage der ausgewählten Drehrichtung wird der
Pumpensteuerhebel 319 in die Vollverdrängungsposition
bewegt. Wenn diese zweite Bewegung vollzogen ist, dann
beginnt die Bewegung des Getriebes wie folgt:
Im anfänglichen Startzustand ist die Ausgangswelle 303
durch die stationäre Last (nicht dargestellt) in den Ruhe
zustand versetzt. Das Eingangszahnrad 323 bewirkt daher
aufgrund seiner Drehbewegung, daß die Eingangsplaneten
zahnräder 61, 70 und 75 sich drehen, die ihre Bewegung
über die Planetenwellen 67, 72 und 77 auf die Ausgangspla
netenzahnräder 64, 71 und 76 übertragen.
Wegen des ursprünglich stationären Zustandes der Ausgangs
welle 303 und daher des Ausgangstreibrades 60 laufen die
angetreibenen Ausgangsplanetenzahnräder um das Ausgangs
treibrad 60 entgegen dem Uhrzeigersinn um. Dadurch werden
die Treibscheiben 62 und 65 entgegen dem Uhrzeigersinn in
Drehung versetzt.
Da das Ringrad 80 mechanisch fest über den Rohrstutzen 82
mit der Ausgangstreibscheibe 65 verbunden ist, dreht sich
das Ringrad 80 mit der gleichen Drehzahl wie die Ausgangs
treibscheibe 65. Dieses Ringrad 80 treibt das Pumpenzahn
rad 370, das wiederum die Pumpe 306 in Betrieb setzt.
Die Pumpe 306 erzeugt nun hydraulischen Druck, der durch
die Leitung 316 zum Motor 309 übertragen wird, der sich
nicht im Vollverdrängungszustand befindet und bewirkt,
daß das Motorzahnrad 310 entgegen dem Uhrzeigersinn ange
trieben wird. Dieses Zahnrad 310 treibt das Ausgangszahn
rad 318 und mit ihm die Ausgangswelle 303 im Uhrzeiger
sinn an. Die Last wird daher mit höchstem Verhältnis und
langsamster Drehzahl angetrieben, wobei die Drehmoment
übertragung zu Anfang vollhydraulisch ist. Zu diesem Zeit
punkt findet keinerlei mechanische Drehmomentübertragung,
sondern nur eine hydraulische Kraftübertragung statt.
Um einen Wechsel im Verhältnis von mechanischem gegenüber
hydraulischem Antrieb zu beginnen, wird der Motorsteuer
hebel 320 gegen die Minimalverdrängungsposition bewegt.
Wenn dies geschehen ist, beginnen mehrere Wirkungen gleich
zeitig aufzutreten. Wegen der verminderten Verdrängung
beginnt der Motor 309, seine Drehzahl zu steigern. Der ge
steigerte Widerstand, der von der verminderten Verdrängung
des Motors 309 hervorgerufen wird, beginnt damit, die
Pumpe 306 zu verzögern. Die gesteigerte Drehzahl des
Motors 309 wird über das Motorzahnrad 310 auf das Aus
gangszahnrad 318 und daher auf die Ausgangswelle 303 über
tragen. Das Motorzahnrad 310 rotiert entgegen dem Uhr
zeigersinn, sodaß das Zahnrad 318 und mit ihm die Aus
gangswelle 303 sich im Uhrzeigersinn drehen, d. h. in der
selben Richtung wie die Eingangswelle 302.
Die verminderte Drehzahl der Pumpe 306 wird über das
Pumpenzahnrad 307 und das Ringrad 80 auf die Ausgangs
treibscheibe 65 übertragen, die somit abgebremst wird.
Schließlich ist das Ergebnis dieser Änderung, daß, wenn
sich der Motorsteuerhebel 320 in der Nullverdrängungsposi
tion befindet, der Motor "frei" läuft. Der Motor 309 läßt
keine Fluidströmung mehr durch sich hindurch, sodaß die
Pumpe 306 blockiert wird, die sich noch immer im Vollver
drängungszustand befindet. Daher wird auch die Ausgangs
treibscheibe 65 blockiert.
In diesem Zustand ist der Kraftübertragungsweg wie folgt:
die Kraftmaschine dreht die Eingangswelle 302 und das
Eingangszahnrad 323 im Uhrzeigersinn. Dieses treibt die
Eingangsplanetenzahnräder 61, 70 und 75 entgegen dem Uhr
zeigersinn an, die dieses Drehmoment über die Planeten
wellen 67, 72 bzw. 77, die in Lagern 69, 74 bzw. 79 gelagert
sind, auf die nun stationäre Ausgangstreibscheibe 65 über
tragen.
Die Planetenwellen, 67, 72 und 77 übertragen die entgegen
dem Uhrzeigersinn gerichtete Drehung auf die Ausgangspla
netenzahnräder 64, 71 und 76, die wiederum dem Ausgangs
treibrad 60 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn vermitteln.
Das Ausgangstreibrad 60 ist fest an der Ausgangswelle 303
befestigt.
Die Ausgangswelle 303 ist in der Ausgangstreibscheibe 65
mittels eines Lagers 66 gelagert und überträgt das im Uhr
zeigersinn gerichtete Drehmoment auf die mit ihr verbun
dene Last.
Das Getriebe funktioniert auch ohne Pumpe variabler Ver
drängung, dann jedoch aber stets in einer Antriebs-Betriebs
art. Die Nullverdrängungsposition der Pumpe 360 schafft
einen neutralen, nicht antreibenden Betriebszustand für
das System.
Um das Getriebe umzukehren, wird der Motor 309 in die
volle Startposition gebracht, die das Getriebe auf seine
minimale Drehzahl bringt. Der Pumpenhebel 319 muß dann in
die volle Rückwärtsposition gebracht werden.
Wenn die beiden oben genannten Positionen verwendete
werden sollen, dann muß eine Pumpe variabler Verdrängung
verwendet werden.
Der in der obigen Beschreibung der Erfindung verwendete
Ausdruck "Verbindungseinrichtungen" bezeiht sich auf eine
Antriebsverbindung, die, zu einem Teil, die Eingangs
elemente mit den Ausgangselementen des Getriebes verbindet.
Wo immer auch möglich, bestehen die Einzelteile des Ge
triebes aus hartem, festem und dauerhaftem Material, bei
spielsweise aus Metall, insbesondere Stahl oder Messing.
Claims (13)
1. Getriebe, das eine Eingangswelle (2, 202, 302) mit
einer Ausgangswelle (3, 203, 303) verbindet, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe ein strömungs
mechanisches Getriebe ist, enthaltend ein Drehmomentüber
tragungssystem (4, 204, 304), das mechanisch die Eingangs
welle (2, 202, 302) mit der Ausgangswelle (3, 203, 303) ver
bindet, und eine Strömungsgetriebeannordnung (5, 205, 305),
die das Drehmomentübertragungssystem (4, 204, 304) mit der
Ausgangswelle (3, 203, 303) verbindet.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsgetriebeanordnung (2, 205,
305) enthält: eine Hydraulikpumpe (6, 206, 306), ein Pumpen
zahnrad (7, 207, 307), das das Drehmomentübertragungssystem
(5, 205, 305) mit der Pumpe (6, 206, 306) verbindet, einen
Hydraulikmotor (9, 209, 309), der mit der Pumpe (6, 206, 306)
verbunden ist, und ein Motorzahnrad (10, 210, 310), das den
Motor (9, 209, 309) mit der Ausgangswelle (3, 203, 303) ver
bindet.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hydraulikpumpe (6, 206, 306) einen
Hochdruckauslaßkanal (12, 212, 312) und einen Niederdruck
saugkanal (13, 213, 313) aufweist, der Hydraulikmotor (9, 209,
309) einen Hochdruckeinlaßkanal (14, 214, 314) und einen
Niederdruckauslaßkanal (15, 215, 315) aufweist, daß die
Strömungsgetriebeanordnung (5, 205, 305) eine Hochdruck
leitung (16, 216, 316), die den Auslaßkanal (12, 212, 312)
der Pumpe (6, 206, 306) mit dem Einlaßkanal (14, 214, 314)
des Motors (9, 209, 309) verbindet, und eine Niederdruck
leitung (17, 217, 317), die den Saugkanal (13, 213, 313) der
Pumpe (6, 206, 306) mit dem Auslaßkanal (15, 215, 315) des
Motors (9, 209, 309) verbindet, enthält und daß ein Ausgangs
zahnrad (18, 218, 318) an der Ausgangswelle (3, 203, 303)
befestigt ist, in das das Motorzahnrad (10, 210, 310) ein
greift.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsgetriebeanordnung (5, 205,
305) weiterhin enthält: einen ersten Strömungssteuer
hebel (19, 219, 319) für die Hydraulikpumpe (6, 206, 306) und
einen zweiten Strömungssteuerhebel (20, 220, 320) für den
Hydraulikmotor (9, 209, 309).
5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Drehmomentübertragungssystem (4, 204
304) enthält: ein Eingangszahnrad (23, 223, 323), das an
der Eingangswelle (2, 202, 302) befestigt ist, Verbindungs
einrichtungen (24-29, 40-53, 61-79), die das Eingangs
zahnrad (23, 223, 323) mit der Ausgangswelle (3, 203, 303)
verbinden, wobei Vorkehrungen darfür getroffen sind, daß,
wenn immer die Ausgangswelle (3, 203, 303) aufgrund einer
anfänglich stationären Last, die die Ausgangswelle (3, 203,
303) festhält, bewegungslos ist, die Verbindungseinrich
tungen (24-29, 40-53, 61-79) das Pumpenzahnrad (7, 207, 307)
veranlassen, die Hydraulikpumpe (6, 206, 306) anzutreiben,
um den Hydraulikmotor (9, 209, 309) zu betätigen, sodaß die
Ausgangswelle (3, 203, 303) eine Drehbewegung beginnt, nur
durch den Hydraulikmotor (9, 209, 309) betrieben, und wobei
weiterhin Vorkehrungen dafür getroffen sind, daß, wenn
immer die Ausgangswelle (3, 203, 303) von dem Hydraulikmotor
(9, 209, 309) auf ihre Maximaldrehzahl gebracht worden ist,
der Motor (9, 209, 309) die Pumpe (6, 206, 306) veranlaßt,
das Pumpenzahnrad (7, 207, 307) bewegungslos zu machen,
sodaß die Ausgangswelle (3, 203, 303) ihre Drehbewegung
fortsetzt, durch die Verbindungseinrichtungen (24-29,
40-53, 61-79) angetrieben, die nur durch das Eingangs
zahnrad (23, 223, 323) angetrieben sind.
6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (24-29)
umfassen: ein Ausgangszahnrad (24) auf der Ausgangswelle
(2), wenigstens ein Übertragungskegelzahnrad (25), das
das Eingangszahnrad (23) mit dem Ausgangszahnrad (24) ver
bindet, eine Querwelle (26), die das Übertragungskegel
zahnrad (25) drehbeweglich zwischen dem Eingangszahnrad
(23) und dem Ausgangszahnrad (24) trägt, ein Ringrad
(27), das auf einem Innendurchmesser desselben die Quer
welle (26) trägt, wobei die Querwelle (26) an der Innen
wand (28) des Ringrades (27) angebracht ist, und wobei
die Anordnung des Übertragungskegelzahnrades (25) in
Bezug auf die Eingangs- und Ausgangszahnräder (23, 24)
derart ist, daß das Ringrad (27) in der gleichen Richtung
wie das Eingangszahnrad (23) dreht, welche Richtung umge
kehrt zu der Drehrichtung des Ausgangszahnrades (24) ist.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei Übertragungskegelzahnräder (25, 29)
von der Querwelle (26) gehalten werden, daß Lager (30, 31)
für jedes Übertragunskegelzahnrad (25, 29) zwischen den
Übertragungskegelzahnrädern (25, 29) und der Querwelle
(26) angeordnet sind, sodaß jedes Übertragungskegelzahn
rad (25, 29) in der Lage ist, eine unabhängige Drehbewegung
um die Querwelle (26) und innerhalb des Ringrades (27)
auszuführen, und daß das Ringrad (27) um seinen äußeren
Umfang eine Zahnung (32) aufweist, die mit dem Pumpenzahn
rad (7) kämmt.
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Außendurchmesser eines jeden Über
tragungskegelzahnrades (25, 29) kleiner ist, als der Innen
durchmesser des Ringrades (27), sodaß die Übertragungs
kegelzahnräder (25, 29) das Ringrad (27) nicht berühren.
9. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (40-53)
enthalten: ein Ringrad (40), das koaxial zum Eingangs
zahnrad (223) angeordnet ist und einen Innendurchmesser
aufweist, der größer als der Außendurchmesser des Eingangs
zahnrades (223) ist, daß wenigstens ein Planetenzahnrad
(41) zwischen dem Eingangszahnrad (223) und dem Ringrad
(40) angeordnet ist und gleichzeitig mit dem Eingangs
zahnrad (223) und dem Ringrad (40) in Berührung ist, daß
eine Ausgangstreibscheibe (45) fest an der Ausgangswelle
(203) befestigt ist, daß wenigstens eine Planetenwelle
(46) das Planetenzahnrad (41) mit der Ausgangstreibscheibe
(45) verbindet, und daß Lager (47) für das Planetenzahnrad
(41) vorgesehen sind, die zwischen dem Planetenzahnrad
(41) und der Planetenwelle (47) angeordnet sind, sodaß
das Planetenzahnrad (41) in der Lage ist, um die Planeten
welle (47) und innerhalb des Ringrades (40) eine Drehbe
wegung auszuführen.
10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (40-53)
drei Planetenzahnräder (41, 48, 49) enthalten, die zwischen
dem Eingangszahnrad (223) und dem Ringrad (40) angeordnet
sind, wobei die drei Planetenzahnräder (41, 48, 49) äqui
distant um das Eingangszahnrad (223) angeordnet sind und
das Ringrad (40) um seinen äußeren Umfang eine Zahnung
(50) aufweist, die in dem Pumpenzahnrad (207) kämmt,
sodaß das Ringrad (40) einen Pumpenantrieb darstellt, die
Anordnung der Planetenzahnräder (41, 48, 49) in Bezug auf
das Eingangszahnrad (223) derart ist, daß das Ringrad
(40) in entgegengesetzter Richtung zum Antriebszahnrad
(223) rotiert, wenn die Ausgangswelle (203) nur durch den
Hydraulikmotor (209) angetrieben ist, wobei Vorkehrungen
dafür getroffen sind, daß die Ausgangswelle (20) in der
gleichen Richtung wie das Eingangszahnrad (223) dreht,
und wobei die Anordnung der Planetenzahnräder (41, 48, 49)
in Bezug auf das Eingangszahnrad (223) derart ist, daß wenn
immer das Pumpenzahnrad (207) das Ringrad (40) bewegungs
los macht, die Planetenzahnräder (41, 48, 49) die Ausgangs
treibscheibe (45) so antreiben, daß sie in der gleichen
Richtung wie das Eingangszahnrad (223) dreht, sodaß die
Eingangswelle (202) und die Ausgangswelle (203) in glei
cher Richtung drehen.
11. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (61-79)
umfassen: ein Ausgangstreibrad (60), das an der Ausgangs
welle (303) befestigt ist, wenigstens ein Eingangspla
netenzahnrad (61), das in dem Eingangszahnrad (323) kämmt,
eine Eingangstreibscheibe (62), die drehbar auf der Ein
gangswelle (302) angeordnet ist, wenigstens ein Ausgangs
planetenzahnrad (64), das in dem Ausgangstreibrad (60)
kämmt, eine Ausgangstreibscheibe (65), die drehbar auf
der Ausgangswelle (303) gelagert ist, wenigstens eine
Planetenwelle (67), die die Eingangstreibscheibe (62),
das Eingangsplanetenzahnrad (61), das Ausgangsplaneten
zahnrad (64) und die Ausgangstreibscheibe (65) mitein
ander verbindet, wobei die Planetenwelle (67) am einen
Ende an der Eingangstreibscheibe (62) drehbar gelagert
ist und am anderen Ende an der Ausgangstreibscheibe (65)
drehbar gelagert ist und das Eingangsplanetenzahnrad (61)
und das Ausgangsplanetenzahnrad (64) drehfest auf der
Planetenwelle (67) angebracht sind.
12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß es drei Eingangsplanetenzahnräder (61,
70, 75), drei Ausgangsplanetenzahnräder (64, 71, 76) und
drei Planetenwellen (67, 72, 77) enthält, wobei jeweils
eine Planetenwellen (67, 72, 77) ein Eingangsplanetenzahn
rad (61, 70, 75) mit seinem entsprechenden Ausgangsplaneten
zahnrad (64, 71, 76) verbindet und die Planetenwellen (67, 72,
77) um die Oberfläche der Eingangstreibscheibe (62) und
der Ausgangstreibscheibe (65) gleichmäßig verteilt ange
ordnet sind.
13. Getriebe nach Anspruch 11, gekennzeichnet
durch ein das Pumpenzahnrad (307) antreibendes Ringrad
(80), das koaxial zur Ausgangswelle (303) angeordnet ist,
und dessen Innendurchmesser größer als der Außendurch
messer der Ausgangswelle (303) ist, an seinem äußeren
Umfang eine Zahnung (81) aufweist, die in der Zahnung
(333) des Pumpenzahnrades (307) kämmt, und durch einen
zylindrischen Rohrstutzen (82), der das Ringrad (80) fest
mit der Ausgangstreibscheibe (65) verbindet.
Applications Claiming Priority (1)
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