DE3844265A1 - Verfahren zum wandeln des an einer welle vorhandenen drehmomentes und hydrostatischer drehmomentwandler zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum wandeln des an einer welle vorhandenen drehmomentes und hydrostatischer drehmomentwandler zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des
Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
Bei Verwendung einer Verbrennungskraftmaschine bei Fahrzeugen,
Erdbaumaschinen u. dgl. kommt der Kraftübertragung zentrale
Bedeutung zu. Die Angleichung der Drehgeschwindigkeit des
Motors und der Kardanwelle derart, daß an der Kardanwelle das
von der jeweiligen Last in verschiedenen Fahrsituationen
bedingte Drehmoment vorhanden ist, setzt die Verwendung eines
Getriebes voraus, das eine Anzahl Übersetzungsverhältnisse
besitzt. Üblicherweise werden die verschiedenen Übersetzungen
durch Zahnräder erzielt. Die durchschnittliche
Fahrgeschwindigkeit im europäischen Autoverkehr wird auf 18,5 km/h
geschätzt. Das bedeutet, daß häufig angehalten wird bzw.
daß viele Schaltvorgänge und Fahren in niedrigem Gang mit
geringer Motorauslastung gegeben sind. Unter solchen Umständen
ist die Kraftstoffwirtschaft des Verbrennungsmotors schlecht
und die Verluste bei der Kraftübertragung sind groß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, wobei eine
wesentliche Verbesserung der Kraftstoffwirtschaft durch die
Entwicklung einer in einem weiten Übersetzungsbereich stufenlos
arbeitenden Kraftübertragung gewährleistet wird, die eine je
nach der Fahrsituation geschmeidige Umstellung des
Drehmomentwandlungsverhältnisses ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 bzw. durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 4 gelöst.
Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Umwandlung der
Bewegungsenergiequanten mittels der Impulse in potentielle
Energie. Die Bewegungsenergiequanten entstehen, wenn der Motor
einen Augenblick lastfrei läuft und die Geschwindigkeit seiner
bewegten Teile und damit die darauf beruhende Bewegungsenergie
ansteigt. Wenn danach die vom Motor angetriebene Antriebswelle
mit der Mittelwelle in Eingriff kommt, erhöht sich die
Winkelgeschwindigkeit der Mittelwelle und wird derjenigen der
Antriebswelle nahezu gleich und größer als die
Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle. Dadurch nimmt die
Torsionskraft der zwischen der Mittelwelle und der Abtriebswelle
liegenden Feder zu. Anschließend wird die Verbindung zwischen
der Antriebwelle und der Mittelwelle unterbrochen und der
gleiche Prozeß fängt wieder von vorn an. Auf diese Weise wird
die Zunahme der Bewegungsenergie mittels eines Impulses in eine
Torsionskraft, d. h. in eine Zunahme der potentiellen Energie
umgewandelt und ein an der Abtriebswelle bestehendes Drehmoment
aufrechterhalten, das von der Last abhängig ist und bspw. im
Vergleich zu dem vom Motor abgegebenen durchschnittlichen
Drehmoment bspw. zehnfach größer sein kann. Zu diesem Zweck
ist zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle eine
hydrostatische Kupplung vorgesehen, mit der die Verbindung der
Antriebswelle und der Mittelwelle bzw. die Loslösung derselben
voneinander schnell und ohne mechanisch beanspruchende
Sekundärwirkungen erfolgen kann. Anstelle einer hydrostatischen
Kupplung kann auch eine magnetische Kupplung angewandt werden.
Vorteile bestehen in der einfachen Bauart sowie vor allem in
den technischen Eigenschaften, wie stufenloses Arbeiten
innerhalb eines weiten Drehmomentwandlungsbereiches. Außerdem
wird automatisch das jeweils von der an der Abtriebswelle
liegenden Last bedingte Wandlungsverhältnis gewählt, so daß
eine vollständige Automatisierung möglich ist. Dies beruht bei
unveränderter Drosselung des Motors darauf, daß bei einem
Anstieg des Drehmomentwandlungsverhältnisses infolge schwerer
Belastung der Abtriebswelle die Zahl der Impulse je Zeiteinheit
in nahezu gleichem Verhältnis zunimmt, während deren Zeitdauer
entsprechend kürzer wird. Infolgedessen ist die mit Hilfe der
Kupplung von der Antriebswelle auf die Mittelwelle und weiter
auf die Abtriebswelle übertragende Energiemenge je Zeiteinheit
nahezu unverändert, was auch für die Belastung des Motors gilt.
Daher wirken sich - wenn die Einstellungen der das Arbeiten der
Vorrichtung steuernden Ventile nicht verändert werden - die
Lastschwankungen an der Abtriebswelle auf das
Drehmomentwandlungsverhältnis und auf die Drehzahl der
Abtriebswelle aus, wohingegen der Einfluß auf die Belastung und
die Drehzahl des Motors gering ist. Eine völlige
Automatisierung wird erreicht, wenn die Steuerventile mit den
Schwankungen der Motorleistung und der Drehzahl sowie mit den
Schwankungen der Last an der Abtriebswelle synchronisiert sind.
Ein erheblicher Vorteil gegenüber herkömmlichen automatischen
Kraftübertragungen ist u. a. der wesentlich bessere Wirkungsgrad
der Kraftübertragung und gute Wirkungsgrad bei niedrigen
Belastungsverhältnissen, weil keine Zahnradverluste gegeben
sind. Bei direkter Durchschaltung sind die Verluste in erster
Linie auf die Ölviskosität zurückzuführen und deshalb
unbedeutend. Andererseits bewirkt jeder Impuls Verluste, deren
Betrag von der während des Impulses durch das Ventil
fließende Ölmenge und von der Druckdifferenz abhängig ist.
Indem bei zunehmendem Wandlungsverhältnis die Impulszahl je
Umdrehung der Abtriebswelle zunimmt, ergibt sich, daß der
Wandlungswirkungsgrad als Funktion des
Drehmomentwandlungsverhältnisses nach folgender Formel gegeben
ist:
mit
n = Wirkungsgrad,
CR = Drehmomentwandlungsverhältnis, und
c = von der Bauweise der Vorrichtung
abhängiger Koeffizient.
n = Wirkungsgrad,
CR = Drehmomentwandlungsverhältnis, und
c = von der Bauweise der Vorrichtung
abhängiger Koeffizient.
Der Wert des Koeffizienten c, der auch den Maximalwert des
Drehmomentwandlungsverhältnisses bestimmt, ist in erster Linie
davon abhängig, wie viele Impulse je Umdrehung der Antriebswelle
in Bezug auf die Mittelwelle erzeugt werden. Versuche mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtungs-Ausführungsform mit zwei
impulserzeugenden Stegen ergaben den Wert c = 9,5, wobei das
maximale Drehmomentwandlungsverhältnis 1 : 10,5 betrug. Man
findet diesen Wert experimentell, indem man die Abtriebswelle
bis zum Stillstand abbremst. Im abgebremsten Stillstand ist der
Wirkungsgrad Null. Bei einem Wandlungsverhältnis von 1 : 2 ist
der Wirkungsgrad n = 0,89. Der Einfluß der Verluste war
dadurch nachweisbar, daß das Übersetzungsverhältnis dann
2,24 : 1 betrug.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 bilden die Teile 3, 5 und 6 die hydrostatische
Kupplung, wobei das Zentralzahnrad 3 ein Teil der Antriebswelle
1 ist. Das Kupplungsgehäuse 6 ist ein Teil der Mittelwelle 17,
die mittels einer Feder 16 eine Abtriebswelle 22 dreht. Eine
Einwegkupplung 9 verhindert die Drehung der Mittelwelle 17
entgegen der Richtung der Kraftübertragung. Im Zentralzahnrad 3
sind aus Fig. 2 ersichtliche Mulden 4 und Stege 28 vorhanden.
Ein Ölkanal 7 öffnet sich sowohl in den Druckraum der Kupplung
als auch in die Mulde 4 und verbindet diese mit einem
Verbindungsrohr 10. Ein Ölkanal 8 öffnet sich in die Mulde 4
und verbindet diese mit einem Verbindungsrohr 11. Ein Ölkanal
13 verbindet ein Verbindungsrohr 24 mit dem Saugraum der
Kupplung. Wenn sich das Zentralzahnrad 3 in Bezug auf das
Kupplungsgehäuse 6 dreht, rotiert das Seitenzahnrad 5 in
entgegengesetzter Richtung und die Kupplung saugt Öl durch das
Verbindungsrohr 24 an, das mit der (nicht gezeichneten) Ölwanne
der Vorrichtung in Verbindung steht. Das Verbindungsrohr 10 ist
mit einem Steuerventil 55 (Fig. 4) verbunden. Durch ein
Verbindungsrohr 53 fließt das Öl in die Ölwanne der
Vorrichtung.
Wenn sich das Zentralzahnrad 3 im Verhältnis zum
Kupplungsgehäuse 6 dreht und der Steg 28 die Öffnungen
erreicht, mit denen die Ölkanäle 7 und 8 in die Mulde 4 münden,
wird der Ölfluß vom Druckraum zum Ölkanal 8 gesperrt, und
Ölfluß findet ausschließlich durch den Ölkanal 7 zum
Verbindugnsrohr 10 und weiter zum Steuerventil 55 statt. Von
der jeweiligen Stellung des Steuerventils ist der
Strömungswiderstand und der dadurch verursachte Druckverlust
abhängig. Als Funktion des Unterschieds zwischen den
Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle und der Mittelwelle
bestimmt dieser Druckverlust, wie hoch die Druckspitze im
Druckraum der Kupplung während des Impulses wird. Je höher die
Differenz der Winkelgeschwindigkeiten und/oder das Drehmoment,
das von der Last bewirkt wird, und an der Mittelwelle angreift,
umso höher ist die Druckspitze und umso höher das Drehmoment,
welches während des Impulses das Kupplungsgehäuse 6 in Richtung
der Kraftübertragung dreht. Um eine gänzlich automatische
Arbeitsweise zu ermöglichen, ist die Abtriebswelle 22 mit einer
Ölpumpe 20 versehen, von welcher der Ölfluß zum
Verbindungsrohr 57 am Steuerventil 55 (Fig. 4) geht. Den
Öldruck bestimmt ein Druckbegrenzungsventil, das von der
Drehgeschwindigkeit der Abtriebwelle gesteuert wird, und das
unter verschiedenen Fahrverhältnissen den richtigen Grunddruck
in der Kupplung aufrechterhält.
In der in Fig. 5 gezeichneten Ausführungsform besteht die
hydrostatische Kupplung aus einem scheibenförmigen, zur
Antriebswelle 671 exzentrischen Kolben 63, aus einer Bodenplatte
66 und aus einem Zylinder 64, der um das Lager 65 schwenkbar
gelagert ist. Im Schnitt A-A² gemäß Fig. 6 ist die Mündung des
Ölkanals 71 sichtbar, die sich in den Zylinderraum 60 öffnet
und dauernd offen steht. Desgleichen ist aus Fig. 6 die Mündung
des Ölkanals 67 ersichtlich, die in der Extremlage des
Zylinders 65 geschlossen ist. In dieser Lage werden die Impulse
erzeugt, und das Ventil, dem das Öl durch die Mündung des
Kanals 71 zufließt, steuert die Arbeitsweise der Vorrichtung.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher die
Bewegung des Kolbens 47 in axiale Richtung stattfindet.
Gleitstangen 41 und Stangenführungen 40 und 42 verhindern ein
Verkanten des Kolbens 47 auf die Antriebswelle 30 zu. Der
Impuls entsteht, wenn eine Knagge am Kolben 47 auf die Knagge
43 an der Mittelwelle trifft und der Kolben 47 in Fig. 3 nach
links auszuweichen sucht. Vom Verbindungsrohr 34 strömt Öl zu
einem Ventil, das die Arbeitsweise der Vorrichtung steuert.
Nach dem Impuls führt die Feder 39 den Kolben 47 in die
Ausgangslage zurück und Öl fließt durch das Verbindungsrohr 32in die Druckraum 46, wobei das Verbindungsrohr 32 mit der
Ölwanne der Vorrichtung fluidisch in Verbindung steht.
In den gezeichneten Ausführungsformen ist das
Druckbegrenzungsventil, das die maximale Druckhöhe im Druckraum
der Kupplung bestimmt, z. B. mit dem Verbindungsrohr 57 (Fig. 4)
verbunden.
Bei der Ausführung gem. Fig. 1 ruft die Drehbewegung der
Antriebswelle in Bezug auf die Mittelwelle eine plötzliche oder
eine stetige Bewegung von Öl aus dem Saugraum der
hydrostatischen Kupplung zu deren Druckraum in solcher Weise
hervor, daß der im Druckraum bestehende Druck der Bewegung
zwischen den Teilen der Kupplung und damit der Bewegung
zwischen der Antriebswelle und der Mittelwelle entgegenarbeitet.
Aus diesem Grund wird die Arbeitsweise der Kupplung durch ein
Ventil bestimmt, das den Ölfluß aus dem Druckraum und die Höhe
des dort herrschenden Drucks steuert. Wenn das Steuerventil
ganz geöffnet ist, entsteht kein Druck und die Vorrichtung
befindet sich in der Neutrallage. Bei völlig geschlossenem
Ventil liegt Direktschaltung vor. Zwischen diesen Grenzlagen
des Steuerventils erzeugt die Vorrichtung Impulse und arbeitet
als Drehmomentwandler, wobei das Drehmomentwandlungsverhältnis
durch die Ventileinstellung bestimmt wird und stufenlos nach
der Last im gesamten Leistungs- und Drehzahlbereich des Motors
variiert.
Die Vorrichtung ist direkt durchgeschaltet, wenn im Druckraum
der Kupplung ein genügend hoher Grunddruck relativ zur Lasthöhe
aufrechterhalten wird. Der Druck ist z. B. mit Hilfe einer
Ölpumpe und eines Druckbegrenzungsventils erhältlich, die von
der Abtriebswelle angetrieben sind. Das Ventil steuert den
Grunddruck derart, daß die Vorrichtung in Direktschaltung
innerhalb des beim Fahren mit verschiedenen Geschwindigkeiten
auf ebener Strecke erforderlichen Drehmomente zuzüglich einer
geeigneten Reserve gehalten wird. Falls die Last bspw. infolge
steiler Berganfahrt steil ansteigt, setzt die Impulserzeugung
automatisch ein. Die Impulse halten dasjenige Drehmoment bei,
das die Last an der Abtriebswelle verlangt, wobei die Drehzahl
der Abtriebswelle und die Fahrgeschwindigeit abnehmen. Falls in
diese Situation die Leistung des Motors ausreichend zunimmt,
steigt die Drehzahl des Motors und der Antriebswelle in Bezug
auf die Drehzahl der Mittelwelle in dem Grad, daß die
entstehenden Impulse genügend Energie an die Abtriebswelle ohne
Reduktion ihrer Drehzahl übertragen. Die Vorrichtung arbeitet
in beiden Fällen stufenlos als Drehmomentwandler.
Die Ausführungsform, die manuellen Kraftübertragungen
entspricht, ist mit einer Ventilgruppe ausgestattet, in welcher
das Hauptventil von Hand bedient wird und bei Leerlauf des
Motors ein zusätzliches Ventil von der Steuerung des
Hauptventils unabhängig die Vorrichtung in der Neutrallage
hält. Der Motor ist mit einem Drehzahlbegrenzer ausgerüstet.
Eine Kraftübertragung in entgegengesetzter Richtung wird mit
einem Einwegventil erzielt , welches den Ölrückfluß aus dem
Saugraum der Kupplung zur Ölwanne der Vorrichtung unterbindet.
Wenn die Mittelwelle mit höherer Drehzahl als die Antriebswelle
läuft, tritt Öl vom Druckraum der Kupplung in ihren Saugraum
über. Da das Einwegeventil den Ölfluß aus dem Saugraum hinaus
verhindert, steigt dort der Druck, bis die Mittelwelle die
Antriebswelle und den Motor dreht. Dann ist eine Motorbremsung
wirksam und der Motor kann z. B. durch Schleppen des Fahrzeuges
gestartet werden. Insbesondere in Verbindung mit der von Hand
bedienbaren Ausführung ist es angebracht, die Vorrichtung mit
einem Ventil zu versehen, das durch Begrenzen des Maximaldrucks
im Druckraum der Kupplung den Maximalwert des erzeugten
Drehmoments begrenzt und auf diese Weise übermäßige
Beanspruchung der Kraftübertragungskomponenten verhindert. Es
ist auch angebracht, die Vorrichtung mit einem Hilfsventil
auszurüsten, das mit dem Hauptsteuerventil synchronisiert ist.
Wenn dieses Ventil in der extremen Schließstellung steht,
verhindert es den Ölfluß vom Druckraum der Kupplung durch alle
Kanäle außer demjenigen den das Hauptsteuerventil geschlossen
hält und der die Vorrichtung dauernd durchgeschaltet hält,
unabhängig von der Drehzahl und der Belastung des Motors.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch vorzüglich zum
Einsatz in Erdbaumaschinen o. dgl. geeignet. Die Kombination von
Feder und hydrostatischer Kupplung kann z. B. zum geschmeidigen
Anlassen von schweren Maschinen in der Industrie verwendet
werden.
Wenn die Antriebswelle in Bezug auf die Mittelwelle rotiert,
bewirkt die in Fig. 1 gezeichnete Ausführungsform den Übergang
von Öl vom Saugraum der hydrostatischen Kupplung in ihren
Druckraum. Wenn ein Impuls erzeugt wird, strömt das Öl vom
Druckraum nur durch das Steuerventil, welches die Strömung
drosselt. Da die Einwirkung des Drucks auf die Dichte des Öls
vernachlässigbar ist, steigt der Druck dann im Druckraum der
Kupplung steil an, bis er dort den Eintritt von Öl sperrt, was
die Bewegung der Kupplungsglieder stillsetzt und auf diese
Weise die Antriebswelle und die Mittelwelle miteinander kuppelt.
Es ist auch möglich, daß die Bewegung eines Kolbens in einem
Zylinder entsprechende Wirkung herbeiführt.
Das vom Motor entwickelte Drehmoment dreht dann die Mittelwelle
in der Kraftübertragungsrichtung und erhöht die Torsionskraft
in der zwischen der Mittelwelle und der Abtriebwelle
eingesetzten Feder. Die Zeitdauer der Impulse und der
Drehwinkel der Mittelwelle sind von der Stellung des
Steuerventils und von der Höhe des an der Mittelwelle
wirkenden, von der Last verursachten Drehmoments abhängig. Je
höher das Drehmoment, umso höher ist die Druckspitze in der
Kupplung und umso größer die Strömungsgeschwindigkeit des Öls
durch das Steuerventil bei der festgelegten Stellung des
Steuerventils. Das bedeutet eine kürzere Dauer der Impulse und
ein höheres Übersetzungs- sowie Drehmomentwandlungsverhältnis.
Liste der Bezugsziffern
Fig. 1
1 Antriebswelle
2 Hauptlager
3 Zentralzahnrad
3 Mulde
5 Seitenzahnrad
6 Kupplungsgehäuse
7 Ölkanal
9 Ölkanal
10 Verbindungsrohr
11 Verbindungsrohr
12 Ölförderkomponente
13 Ölkanal
14 Federbefestigungspunkt
15 Lager
16 Feder
17 Mittelwelle
18 Lager
19 Hauptlager
20 Ölpumpe
21 Hauptlager
22 Abtriebswelle
23 Lager
24 Verbindungsrohr
25 Federbefestigungspunkt
26 Verbindungsrohr
27 Verbindugnsrohr
1 Antriebswelle
2 Hauptlager
3 Zentralzahnrad
3 Mulde
5 Seitenzahnrad
6 Kupplungsgehäuse
7 Ölkanal
9 Ölkanal
10 Verbindungsrohr
11 Verbindungsrohr
12 Ölförderkomponente
13 Ölkanal
14 Federbefestigungspunkt
15 Lager
16 Feder
17 Mittelwelle
18 Lager
19 Hauptlager
20 Ölpumpe
21 Hauptlager
22 Abtriebswelle
23 Lager
24 Verbindungsrohr
25 Federbefestigungspunkt
26 Verbindungsrohr
27 Verbindugnsrohr
Fig. 2
3 Zentralzahnrad
4 Mulde
28 Steg
3 Zentralzahnrad
4 Mulde
28 Steg
Fig. 3
30 Antriebswelle
31 Einwegventil
32 Verbindungsrohr
33 Hauptlager
34 Verbindungsrohr
35 Ölkanal
36 Hauptlager
37 Ölkanal
38 Zylinderwand
39 Feder
40 Stangenführung
41 Gleitstange
42 Stangenführung
43 Knagge
44 Einwegkupplung
45 Mittelwelle
46 Druckraum
47 Kolben
30 Antriebswelle
31 Einwegventil
32 Verbindungsrohr
33 Hauptlager
34 Verbindungsrohr
35 Ölkanal
36 Hauptlager
37 Ölkanal
38 Zylinderwand
39 Feder
40 Stangenführung
41 Gleitstange
42 Stangenführung
43 Knagge
44 Einwegkupplung
45 Mittelwelle
46 Druckraum
47 Kolben
Fig. 4
51 Ventilhebel
52 Ventildurchlaß
53 Verbindungsrohr
54 Verbindungsrohr
55 Ventilgehäuse
46 Ventilspindel
57 Verbindungsrohr
51 Ventilhebel
52 Ventildurchlaß
53 Verbindungsrohr
54 Verbindungsrohr
55 Ventilgehäuse
46 Ventilspindel
57 Verbindungsrohr
Fig. 5
60 Druckraum
61 Antriebwelle
62 Hauptlager
63 Kolben
64 Zylinder
65 Lager
66 Bodenplatte
67 Ölkanal
68 Lager
69 Einwegkupplung
70 Mittelwelle
60 Druckraum
61 Antriebwelle
62 Hauptlager
63 Kolben
64 Zylinder
65 Lager
66 Bodenplatte
67 Ölkanal
68 Lager
69 Einwegkupplung
70 Mittelwelle
Fig. 6
63 Kolben
64 Zylinder
65 Lager
66 Bodenplatte
67 Ölkanal
71 Ölkanal
63 Kolben
64 Zylinder
65 Lager
66 Bodenplatte
67 Ölkanal
71 Ölkanal
Claims (13)
1. Verfahren zum Wandeln des an einer Welle vorhandenen
Drehmoments,
dadurch gekennzeichnet,
daß von einer durch einen Motor angetriebenen
Antriebswelle Energiequanten an eine eine Last treibende
Abtriebswelle in Form von Impulsen übertragen werden,
wobei die Anzahl Impulse je Zeiteinheit der Differenz
zwischen den Drehzahlen der Antriebswelle und der
Abtriebswelle entspricht, so daß die Abtriebswelle ein
Drehmoment aufweist, das größer ist als das
durchschnittliche vom Motor erzeugte Drehmoment.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle wiederholt von einer Mittelwelle
abgeschaltet wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der
bewegten Teile des Motors und die darauf basierende
Bewegungsenergie zunimmt, wobei der Zuwachs an
Bewegungsenergie bei Wiederverbindung der Antriebswelle
mit der Mittelwelle als Impuls in potentieller Energie
umgewandelt wird, die als Torsionskraft einer zwischen
der Mittelwelle und der Abtriebswelle vorgesehenen Feder
an der Abtriebswelle ein der Last entsprechendes
Drehmoment aufrechterhält, wobei der Wirkungsgrad n eine
Funktion des Drehmoment-Wandlungsverhältnisses CR gemäß
folgender Formel ist:
wobei c ein von der Bauweise abhängiger Koeffizient ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle mittels einer einen Druckraum
aufweisenden hydrostatischen Kupplung mit der Mittelwelle
verbunden bzw. von ihr getrennt wird, wobei das von der
hydrostatischen Kupplung übertragene Drehmoment eine
Funktion der Druckhöhe im Druckraum der Kupplung ist, so
daß das umgewandelte Drehmoment in gleichem Verhältnis
zu- bzw. abnimmt, in dem die Druckhöhe im Druckraum
steigt bzw. fällt.
4. Vorrichtung zum Wandeln des an einer Welle vorhandenen
Drehmoments,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine von einem Motor angetriebene Antriebswelle und
eine eine Last treibende Abtriebswelle vorgesehen ist,
wobei von der Antriebswelle an die Abtriebswelle
Energiequanten in Form von Impulsen übertragen werden,
deren Zahl je Zeiteinheit der Differenz zwischen den
Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle
verhältnisgleich ist, so daß an der Abtriebswelle ein
Drehmoment gegeben ist, das größer ist als das
durchschnittliche vom Motor erzeugte Drehmoment.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle eine
Zwischenwelle vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle
wiederholt von der Mittelwelle abgeschaltet wird, wobei
die Bewegungsgeschwindigkeit der bewegten Teile des
Motors und die darauf basierende Bewegungsenergie
zunimmt, und der Zuwachs an Bewegungsenergie bei
Wiederanschaltung der Antriebswelle an die Mittelwelle als
Impuls in potentielle Energie umgewandelt wird, die als
Torsionskraft einer zwischen der Mittelwelle und der
Abtriebswelle eingeschalteten Feder an der Abtriebswelle
ein der Last entsprechendes Drehmoment aufrechterhält,
wobei der Wirkungsgrad n der Vorrichtung durch folgende
Formel gegeben ist:
mit
n = Wirkungsgrad,
CR = Drehmomentwandlungsverhältnis, und
c = von der Bauweise der Vorrichtung
abhängige Koeffizient.
n = Wirkungsgrad,
CR = Drehmomentwandlungsverhältnis, und
c = von der Bauweise der Vorrichtung
abhängige Koeffizient.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Verbinden bzw. zum Loslösen zwischen der
Antriebswelle und der Mittelwelle eine hydrostatische
Kupplung vorgesehen ist, wobei das von der Kupplung
übertragene momentane oder permanente Drehmoment eine
Funktion der Druckhöhe im Druckraum der Kupplung ist, so
daß das von der Vorrichtung umgewandelte Drehmoment in
gleichem Verhältnis zu- bzw. abnimmt, in dem die
Druckhöhe im Druckraum steigt bzw. fällt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die hydrostatische Kupplung ein Gehäuse aufweist,
daß zwischen der Antriebswelle und der Mittelwelle
vorgesehen und Teil der einen Welle ist, und daß die
Kupplung ein Zentralzahnrad aufweist, das ein Teil der
anderen Welle ist, wobei die je Zeiteinheit vom Saugraum
der Kupplung in ihren Druckraum geförderte Ölmenge der
Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Antriebswelle
und der Mittelwelle verhältnisgleich ist und der im
Druckraum der Kupplung herrschende Druck durch Drosselung
des aus dem Druckraum austretenden Ölflusses bestimmt
ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß je Umdrehung der Antriebswelle in Bezug auf die
Mittelwelle mindestens eine Stellung der Wellen
zueinander gegeben ist, in der infolge der Position der
Komponenten der hydrostatischen Kupplung zueinander der
Ölfluß vom Druckraum der Kupplung durch andere Kanäle
außer dem zu den Ventilen führenden Kanals gesperrt ist,
wobei durch Drosselung des Ölflusses die Druckhöhe im
Druckraum der Kupplung gesteuert ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Bewegung des Zentralzahnrades oder einer
entsprechenden Komponente der hydrostatischen Kupplung in
Bezug auf das Kupplungsgehäuse ein Übergang von Öl aus
dem Saugraum der Kupplung in ihren Druckraum gegeben ist,
und daß durch die Erzeugung eines Impulses der von dem
Impuls herrührenden Druck ansteigt, bis er die Bewegung
zwischen den Kupplungsteilen stillsetzt und ein
Drehmoment erzeugt, das die Mittelwelle in der
Kraftübertragungsrichtung dreht, wobei der Drehwinkel der
Mittelwelle und die Zeitdauer der Impulse von der durch
die Last hervorgerufenen Drehmomenthöhe und von der
Drosselung des Ölausflusses aus dem Druckraum der
Kupplung abhängig sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß je Umdrehung der Antriebswelle in Bezug auf die
Mittelwelle mindestens eine Stellung der Wellen
zueinander gegeben ist, in der die Komponenten der
Vorrichtung eine Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder
auslösen und den Druck im Druckraum des besagten
Zylinders erhöhen, wodurch eine Verlangsamung der
Bewegung des Kolbens in Bezug auf den Zylinder gegeben
ist und die Wellen für die Zeitdauer der Impulse
zusammengeschaltet sind und das Drehmoment umgewandelt
wird, welches die Mittelwelle in der
Kraftübertragungsrichtung dreht, wobei der Drehwinkel der
Mittelwelle und die Zeitdauer der Impulse vom durch die
Last hervorgerufenen Drehmoment und von der Drosselung
des Ölflußmenge aus dem Druckraum der Kupplung abhängig
sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ventilkombination vorgesehen ist, die bei
Leerlauf des Motors einen Druckanstieg in der Kupplung
verhindert und die Kupplung in ihrer Neutrallage hält,
durch Unterbinden des Ölrückflusses von der Kupplung zu
einer Ölwanne der Vorrichtung die Kraftübertragung in der
entgegengesetzten Richtung aufrechterhält und durch
Begrenzen des Maximaldrucks in der Kupplung und damit des
Maximalwerts des umgewandelten Drehmomentes eine
mechanische Überbelastung der Kraftübertragung
verhindert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Druckraum der hydrostatischen Kupplung ein
Grunddruck aufrechterhalten wird, dessen Höhe von der
Drehzahl der Abtriebswelle oder von der
Fahrgeschwindigkeit eines die Vorrichtung aufweisenden
Fahrzeugs abhängig ist, wobei der obere Grenzwert des
umgewandelten Drehmoments derartig bestimmt wird, daß
beim Fahren mit verschiedenen Geschwindigkeiten in der
Ebene der Grunddruck fortlaufend die Erzeugung von
Impulsen verhindert und die Vorrichtung in
Direktschaltung hält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung ein Hilfsventil aufweist, das mit einem
Hauptsteuerventil synchronisiert ist und das in seiner
extremen Schließstellung den Ölfluß aus dem Druckraum
der Kupplung durch alle Kanäle außer demjenigen
verhindert, der durch das Hauptsteuerventil geschlossen
wird und der die Vorrichtung dauernd direkt geschaltet
hält, unabhängig von der Drehzahl und der Belastung des
Motors.
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