DE3856070T2 - Stufenlos verstellbares, mechanisches Getriebe - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Drehmomentwandler und ist aus dem europäischen Patent Nr. 0 347 504 (Anmeldung Nr. 88 305 802.2) ausgeschieden.
• Bei Anwendungen im gewerblichen und nicht-gewerblichen Bereich ist es häufig notwendig&sub1; zwischen einer Kraftquelle und der Last eine Übertragungsvorrichtung vorzusehen, um ein einstellbares Drehmoment zu erreichen. Übliche Beispiele solcher Anwendungen sind Kraftfahrzeuge und landwirtschaftliche Zugmaschinen. Herkömmliche Übertragungsvorrichtungen, die in solchen Geräten benutzt werden, verwenden Schaltgetriebe oder Flüssigkeitskupplungen. In früheren Jahren wurden Anordnungen mit Riemen und Umlenkscheiben verwendet, um ein einstellbares Drehmoment zu schaffen. Schaltgetriebe sind für die Kraftübertragung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle wirkungsvoll, werden aber von vielen als ziemlich ungeeignet betrachtet, weil es zum Wechseln der Übersetzungsverhältnisse notwendig ist, die Welle mittels einer Kupplung lastfrei zu machen. Es sind auch Planetengetriebe verwendet worden, und in Verbindung mit Flüssigkeitskupplungen haben diese Kraftübertragungen mit annehmbarem Wirkungsgrad ergeben, obwohl ihre Herstellung kompliziert und teuer ist.
• Ein Drehmomentwandler mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Merkmalen ist aus GB-A-516 122 bekannt.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer in hohem Maße wirkungsvollen Kraftübertragung, welche die Möglichkeit der Anderung des Drehmomentes zwischen Antriebs- und Abtriebswelle bietet. Außerdem soll die vorliegende Erfindung eine Kraftübertragung schaffen, bei der sich das Drehmoment auch ohne Lastunterbrechung stufenlos ändern läßt. Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kraftübertragung, die in einer ersten Ausführungsform auch unter Last umkehrbar ist.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zweite Ausführungsform der Kraftübertragung zu schaffen, die verschiedene Merkmale des direkten Antriebs und des Abtriebs mit stufenlos veränderlichem Drehmoment kombiniert. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragung zu schaffen, die einfach herzustellen, relativ billig und von großer Lebensdauer ist.
• Ein erfindungsgemäßer Drehmomentwandler umfaßt ein Gehäuse, eine im wesentlichen statische Hydraulikkammer im Gehäuse mit einer Vielzahl Teilkammern, eine Getriebekammer im Gehäuse, eine Antriebswelle in der Hydraulikkammer, eine Abtriebswelle in der Getriebekammer, ein Getriebe für die antriebsmäßige Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle, wobei das Getriebe ein Getriebeelement aufweist, das auf einem am Gehäuse befestigten Zapfen drehbar angeordnet ist, und einen Rotor in der Hydraulikkammer, der mit der Antriebswelle fest verbunden ist, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Teilkammern während aller Betriebszustände des Drehmomentwandlers voneinander getrennt sind, der Rotor Mittel aufweist, die radial nach innen zur Antriebswelle hin durch Vorspannmittel vorgespannt sind und in Abhängigkeit von der Drehung des Rotors das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle zu ändern vermögen.
• In einer ersten Ausführungsform ist eine Kraftübertragung geschaffen, die Kraft von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle direkt oder, alternativ, durch ein vorher festgelegtes niedriges übersetzungsverhältnis oder durch die Verwendung eines neuartigen regelbaren hydraulischen Drehmomentwandlers mit zwischen Eins und dem obengenannten niedrigen Übersetzungsverhältnis stufenlos veränderbaren Übersetzungsverhältnissen übertragen kann. Der regelbare hydraulische Drehmomentwandler nutzt die Wechselwirkung zwischen veränderbar ausfahrbaren Klinken und einem statischen Fluid aus, um das Drehmoment in Abhängigkeit von der festgestellten Ausgangslast zu verändern.
• Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigt:
• Fig. 1 einen Schnitt entlang der Achse der Eingangs- oder Antriebswelle einer mechanischen Kraftübertragungseinheit, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht,
• Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
• Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,
• Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1,
• Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1,
• Fig. 6 einen Schnitt einer anderen, der vorliegenden Erfindung nicht entsprechenden Einheit entlang einer der Fig. 2 entsprechenden Linie,
• Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6,
• Fig. 8 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem regelbaren hydraulischen Drehmomentwandler,
• Fig. 9 eine Endansicht des Drehmomentwandlers gemäß Fig. 8, wobei Teile weggebrochen sind, um Einzelheiten sichtbar zu machen,
• Fig. 10 eine Seitenansicht des Drehmomentwandlers gemäß
• Fig. 8 und 9, der mit einer einsinnig wirkenden Bremse verbunden ist, die der mit Bezug auf Fig. 7 beschriebenen ähnlich ist,
• Fig. 11 eine Endansicht der Bremse gemäß Fig. 10,
• Fig. 12 eine schematische Ansicht des Rotorteus des Drehmomentwandlers mit der Darstellung unterschiedlicher Konfigurationen der Klinkenenden,
• Fig. 13 einen der Fig. 8 ähnlichen Querschnitt, jedoch mit einer Abwandlung, bei der mehrere Wandler in Serie zusammen mit der Bremse gemäß Fig. 10 und 11 verbunden sind, und
• Fig. 14 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des hydraulischen Drehmomentwandlers.
• Die Einheiten gemäß Fig. 1 bis 5 sowie 6 und 7 werden als Stand der Technik bezüglich der erfindungsgemäßen Ausführungsformen gemäß der übrigen Figuren beschrieben.
• Wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt, umfaßt die erste Kraftübertragungseinheit ein Gehäuse 10 mit zueinander fluchtenden Öffnungen 12 und 14 auf entgegengesetzten Seiten desselben. In der Öffnung 12 ist eine Antriebs- oder Eingangswelle 16 gelagert, und in der Öffnung 14 ist eine getriebene oder Abtriebswelle 18 gelagert. Die Abtriebswelle 18 trägt an ihrem innengelegenen Ende ein Schrägzahnrad 20, das so angeordnet ist, daß seine Mittelachse mit der Abtriebswelle 18 gleichachsig ist. Das Schrägzahnrad 20 weist eine zylindrische Vertiefung 22 auf, die sich in ihm entlang dessen Mittelachse erstreckt und einen zylindrischen Stummel 24 aufnimmt, der aus dem Ende der Antriebswelle 16 gleichachsig herausragt und in der Vertiefung 22 drehbar gelagert ist, wodurch die Antriebswelle 16 und die Abtriebswelle 18 in bezug aufeinander gleichachsig und drehbar gehalten sind.
• Die Öffnung 14 im Gehäuse erstreckt sich durch eine mit 26 bezeichnete Wand auf einer Seite des Gehäuses, und von der Wand 26 nach innen erstrecken sich vier Teilerwände 28, 30, 32 und 34 in der Weise, daß sie verschiedenen Seiten des Schrägzahnrades 20 gegenüberliegen. Jede der Teilerwände hat zwei ebene Wände 36 und 38, die zueinander lotrecht und in Ebenen angeordnet sind, die zu den Achsen der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 18 parallel sind. Die Wände 36 der Teilerwände 28 und 34 sind in derselben Ebene angeordnet, und diese Ebene ist zu einer Ebene parallel, die durch die Wände 36 der Teilerwände 30 und 32 geht. In gleicher Weise ist die Wand 38 der Teilerwand 34 in derselben Ebene wie die Wand 38 der Teilerwand 32 angeordnet, und die Wände 38 der Teilerwände 28 und 30 sind parallel zu dieser Ebene und in derselben Ebene angeordnet.
• Die Wände 36 der Teilerwände 28 und 30 sind mit zueinander fluchtenden Öffnungen 40 versehen, in denen ein Zapfen 42 aufgenommen ist. Der Zapfen 42 ist in den Öffnungen 40 drehbar gelagert und trägt ein Schrägzahnrad 44, das mit dem Schrägzahnrad 20 kämmt. Das Schrägzahnrad 44 ist auf dem Zapfen 42 drehbar angeordnet, und ein Paar Seitenplatten 46 und 48 eines Gehäuses so ist ebenfalls mit Öffnungen 52 und 54 versehen, die auf dem Zapfen 42 um diesen drehbar angeordnet sind. Das Gehäuse 50 weist ferner ein zweites Paar Seitenplatten 56 und 58 auf, von denen die Platte 56 im Abstand von und auf der Seite der Platte 46 und die Platte 58 im Abstand von und auf der Seite der Platte 48 angeordnet ist. Die Platte 56 ist in ihrer Stellung relativ zur Platte 46 durch einen Abstandshalter 60 gehalten, der zwischen den Platten 46 und 56 angebracht ist, und die Platte 58 ist in ihrer Stellung relativ zur Platte 48 durch einen zweiten mit ihnen verbundenen Abstandshalter 62 gehalten. Zwischen den Platten 46 und 56 erstreckt sich in der Nähe des Umfangs vom Schrägzahnrad 44 ein Stift 64, und zwischen den Platten 48 und 58 erstreckt sich, zum Stift 64 fluchtend, ein zweiter Stift 66. Eine Verbindungsstange 68 ist an einem Ende in zwei parallele Abschnitte 70 und 72 gegabelt. Der Abschnitt 70 weist eine Öffnung 74 auf, die den Stift 64 aufnimmt, und der Abschnitt 72 hat eine Öffnung 76, die den Stift 66 aufnimmt. Die Abschnitte 70 und 72 sind folglich auf den Stiften 64 und 66 gelagert und somit mit dem Gehäuse 50 verbunden.
• Die Verbindungsstange 68 ist in einer mit der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 18 gemeinsamen Ebene angeordnet und im wesentlichen parallel zur Achse dieser Wellen. Das dem Gehäuse 50 entgegengesetzte Ende der Verbindungsstange 68 ist an einer Taumelscheibe 78 angeordnet, die, wie weiter unten beschrieben wird, in eine mit der Drehung der Antriebswelle 16 synchrone Taumelbewegung gebracht wird. Aus der Taumelbewegung der Taumelplatte 78 ergibt sich, daß die Verbindungsstange 68 das Gehäuse 50 auf der Welle 42 vor- und zurückbewegt. Das Gehäuse so ist mit dem Schrägzahnrad 44 durch ein einsinnig wirkendes Zahnrad 80 oder einsinnig wirkende Bremse, die nachstehend beschrieben wird, verbunden.
• Die Taumelscheibe 78 verwendet eine zylindrische Scheibe 82 mit einer mittigen Öffnung 84, welche die Eingangs- oder Antriebswelle 16 aufnimmt. Ein Zapfen 86 erstreckt sich mittig durch die Öffnung 84 und eine Bohrung 88, die sich durch die Mittelachse der Antriebswelle 16 erstreckt, wodurch die Taumelscheibe 78 mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Öffnung 84 in der Scheibe 82 der Taumelscheibe 78 ist so gestaltet, daß sich die Taumelscheibe in bezug auf die Antriebswelle 16 schwenken läßt.
• Die Scheibe 82 weist eine flache zylindrische Peripherie 90 auf, und ein Paar Nuten 92 und 94 ist an der Peripherie 90 ausgebildet und bildet Laufbahnen für Kugeln 96. Den Umfang der Scheibe 82 übergreift eine U-förmige zylindrische Kappe 98, die Nuten 100 und 102 enthält, welche Laufbahnen für die Kugeln 96 bilden. Folglich kann sich die Kappe in bezug auf die Scheibe 82 drehen.
• Die Kappe ist mit einem sich nach außen erstreckenden Stift 104 versehen, der ein im wesentlichen zylindrisches Bauteil 106 trägt. Das dem Gehäuse 50 entgegengesetzte Ende der Verbindungsstange 68 ist mittels einer passenden Öffnung 108 in einer Endnabe 110 der Verbindungsstange 68 um das sphärische Bauteil 106 schwenkbar gelagert. Die Verbindungsstange 68 vermag somit die Taumelbewegungen von der Taumelscheibe 78 auf das Gehäuse 50 zu übertragen.
• Der Winkel der Taumelscheibe in bezug auf die Antriebswelle 16 ist durch einen Hebel 112 einstellbar, der durch einen Zapfen 114 schwenkbar angeordnet ist, wobei der Zapfen an einer am Gehäuse 10 angebrachten tragenden Rippe 116 befestigt ist. Auf der Antriebswelle 16 ist eine Hülse 118 translatorisch verstellbar angeordnet. Die Hülse 118 trägt einen Bund 120, der mittels einer Kugellager-Anordnung 122 in einer festen Stellung auf der Hülse angeordnet ist. Das Ende des Hebels 112 ist mit dem Bund 120 durch einen Zapfen 124 und einen Hebelarm 126 verbunden. Das der Taumelscheibe 78 zugewandte Ende der Hülse 118 ist mit der Taumelscheibe durch einen Arm 126, der rechtwinklig zur Antriebswelle 16 von der Hülse abgeht, und ein Verbindungsstück 128 verbunden, das mittels Zapfen 130 und 132 schwenkbar verbunden ist;
• Die Zeichnungen zeigen eine spezielle einsinnig wirkende Bremse 80 zum Verbinden der Verbindungsstangen 68 mit dem Schrägzahnrad 44; es leuchtet jedoch ein, das andere Typen einsinnig wirkender Kupplungen ebenfalls verwendet werden können. Die dargestellte spezielle einsinnig wirkende Bremse 80 ist wegen ihres einfachen Aufbaues, der geringen Kosten und der Umschaltbarkeit von besonderem Vorteil. Die einsinnig wirkende Bremse 80 verwendet eine Stange 130, welche die Seitenplatten 46 und 48 des Gehäuses 50 durchdringt und in bezug auf jene drehbar ist. Auf der Stange 130 ist zwischen den Seitenplatten 46 und 48 ein Kasten 132 angeordnet, an der Stange befestigt und dreht sich mit der Stange. Der Kasten 132 umfaßt ein Paar Seitenwände 134 und 136, die von der Stange 130 nach unten ragen, und ein Paar Endwände 138 und 140, die sich zwischen den Seitenwänden 134 und 136 so erstrecken, daß ein rechteckiges Gehäuse gebildet ist. Mittig zwischen den Endwänden 138 und 140 erstreckt sich ein Zapfen 142, auf dem ein Schrägzahnrad 144 drehbar gelagert ist. Das Schrägzahnrad 144 ist in Eingriff mit dem Umfang des Schrägzahnrades 44.
• Die Stange 130 ist mit einer Vorrichtung zum Schwenken des Kastens 132 in bezug auf die zur Antriebswelle 16 und zur Abtriebswelle 18 lotrechten Achse verbunden; diese Vorrichtung ist mit 146 bezeichnet. Wenn der Zapfen 142 parallel zur Tangente an das Schrägzahnrad 44 an der Berührungsstelle des Schrägzahnrades 44 und des Schrägzahnrades 144 ausgerichtet ist, neigt das Zahnrad 144 dazu, sich mit dem Schrägzahnrad 44 zu drehen. Wenn jedoch die Vorrichtung 146 den Zapfen 142 aus der vorstehend beschriebenen Position wegschwenkt, wirkt das Schrägzahnrad 144 als Sperre und verhindert, daß sich das Schrägzahnrad 44 in einer Richtung dreht, ermöglicht aber eine Drehung in der Gegenrichtung. Das Schrägzahnrad 144 wirkt als Sperre gegenüber dem Schrägzahnrad 44 bei einer Drehung des Schrägzahnrades 44 gegen die untere voreilende Kante des Schrägzahnrades 144.
• Folglich wird durch die Taumelbewegung der Taumelscheibe 78 eine Hin- und Herbewegung der Verbindungsstange 68, somit das Antreiben des Gehäuses 50 in einer periodischen Bewegung auf der Welle 42 hervorgerufen. Die einsinnig wirkende Bremse 80 überträgt die Hin- und Herbewegung der Verbindungsstange 68 auf das Schrägzahnrad 44 in der einen und der anderen Richtung, je nach dem Winkel, in den das Schrägzahnrad 144 durch die Schwenkvorrichtung 146 gebracht worden ist. Weil das Schrägzahnrad 44 das Schrägzahnrad 20 und die getriebene Welle 18 antreibt, läßt sich die Drehrichtung in Abhängigkeit von einem Antrieb in einer Richtung der Antriebswelle 16 durch die Schwenkvorrichtung 146 steuern.
• Bei dieser speziellen Einheit verwendet die Schwenkvorrichtung 146 ein Federstahl-Bauteil 148, das an einem Ende der Stange 130 befestigt ist und von dort nach unten ragt. Das entgegengesetzte Ende des Federstahl-Bauteils ist mit einem Ansatz 150 in Eingriff, der auf einer ebenen Fläche eines Kegelrades 152 angeordnet ist. Das Kegelrad 152 ist am Zapfen 42 befestigt, und der Zapfen 42 erstreckt sich zu einem Steuerhebel 154.
• Bei der vorliegenden Auslegung ist nicht beabsichtigt, daß die Verbindungsstange 68 das Schrägzahnrad 44 um 3600 dreht; bei der vorliegenden Auslegung ist ein Antrieb des Schrägzahnrades um nicht mehr als 900 beabsichtigt. Folglich ist die Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Vielzahl Schrägzahnräder versehen, die mit dem Schrägzahnrad 44 gleich sind, um die Abtriebswelle durch einen beträchtlichen Teil des 360º-Zyklus anzutreiben. Bei der speziellen Auslegung sind diese zusätzlichen Schrägzahnräder mit 44A, 44B und 44C bezeichnet. Das Schrägzahnrad 44A ist auf einem Zapfen 42A gelagert, der zwischen den Wänden 38 der Teilerwand 28 und der Teilerwand 34 drehbar angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist das Schrägzahnrad 44B auf einem Zapfen 428 9elagert, der zwischen den Wänden 36 der Teilerwände 34 und 32 drehbar angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist das Schrägzahnrad 440 auf einem Zapfen 420 gelagert, der an den Wänden 38 der Teilerwände 32 und 30 drehbar angeordnet ist. Jedes der Schrägzahnräder 42A, 42B und 42C ist mit einer Verbindungsstange 68A, 68B bzw. 68C verbunden, und die Verbindungsstangen sind mit der Kappe 98 der Taumelscheibe 78 in gleicher Weise wie die Verbindungsstange 68 an gleichmäßig beabstandeten Stellen am Umfang der Kappe 98 verbunden. Auch ist jede der Verbindungsstangen 68A, 68B und 68C mit dem Schrägzahnrad 44A, 44B bzw. 44C mittels eines zugehörigen einsinnig wirkenden Zahnrades oder Bremse 80A, 80B bzw. 80C verbunden, wobei das einsinnig wirkende Zahnrad mit dem einsinnig wirkenden Zahnrad 80 gleich ist.
• Es ist notwendig, daß jedes der einsinnig wirkenden Zahnräder 80A, 80B und 80C mit einer Schwenkvorrichtung versehen ist, die der durch das einsinnig wirkende Zahnrad 80 betätigbaren Schwenkvorrichtung 146 ähnlich ist. Das einsinnig wirkende Zahnrad 80A weist ein sich nach unten erstreckendes Federstahl-Bauteil 148A auf, das mit einem Ansatz 150A auf der ebenen Fläche eines Kegelrades 156 in Eingriff ist. Das Kegelrad 156 kämmt mit dem Kegelrad 158, das an dem dem Kegelrad 152 entgegengesetzten Ende des Zapfens 42 angeordnet ist, derart, daß Drehbewegung vom Hebel 154 auf das Kegelrad 156 übertragbar ist. Das Kegelrad 156 ist auf einem Ende des Zapfens 42A angeordnet, und auf dem entgegengesetzten Ende der Welle 42A ist ein Kegelrad 160 angeordnet. Das Kegelrad 160 kämmt mit einem auf dem entgegengesetzten Ende der Welle 42B angeordneten Kegelrad 162. Das Kegelrad 164 kämmt mit dem Kegelrad 166, das auf einem Ende des Zapfens 42C angeordnet ist,dessen entgegengesetztes Ende ein Kegelrad 168 trägt, das mit dem Kegelrad 152 auf dem Zapfen 42 kämmt.
• Das einsinnig wirkende Zahnrad 808 ist mit einem Federstahl- Bauteil 148B versehen, das mit einem Ansatz 150B auf dem Kegelrad 162 in Eingriff ist, um eine Betätigung der Schwenkvorrichtung 146B zu schaffen. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein Federstahl-Bauteil 148C einer Schwenkvorrichtung 146C für das einsinnig wirkende Zahnrad 80C zu einem Ansatz 150C auf der Rückseite des Kegelrades 166.
• Um Redundanz herzustellen, ist das einsinnig wirkende Zahnrad 80 mit einer zweiten Schwenkvorrichtung 170 versehen, die von dem der Schwenkvorrichtung 146 entgegengesetzten Ende der Stange 130 aus wirkt, wobei die Schwenkvorrichtung 170 von gleicher Ausbildung wie die Schwenkvorrichtung 146 ist. In gleicher Weise ist das einsinnig wirkende Zahnrad 80A mit einer redundanten Schwenkvorrichtung 170A versehen, das einsinnig wirkende Zahnrad 80B mit einer redundanten Schwenkvorrichtung 170B und das einsinnig wirkende Zahnrad 80C mit einer redundanten Schwenkvorrichtung 170C.
• Um für eine Schmierung der verschiedenen beweglichen Bauteile der in den Zeichnungen dargestellten Kraftübertragungsvorrichtung zu sorgen, ist das Gehäuse 10 flüssigkeitsdicht ausgeführt, und im Gehäuse ist ein Ölvolumen 172 aufgenommen; das Öl ist nur zum Teil dargestellt.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Einheit. Die Kraftübertragungsvorrichtung der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform enthält das Gehäuse 10, die Antriebswelle 16 und die Taumelscheibe 78 in gleicher Ausführung, aber die Schrägzahnräder 20 und 44, 44A, 44B und 44C wurden durch Kegelräder oder Kegeltellerräder ersetzt, und statt vier Loszahnräder 44, 44A, 44B und 44C zu verwenden, werden drei solcher Zahnräder verwendet.
• Wie in Fig. 6 dargestellt, ist die Eingangs- oder Antriebswelle 16 auf der Achse eines Kegelrades oder Kegeltellerrades 174 gelagert, das mit dem Ende der Ausgangs- oder Abtriebs welle 18 gleichachsig und drehfest angeordnet ist. Das Kegelrad 174 in der Einheit gemäß Fig. 6 und 7 entspricht dem Schrägzahnrad 20 der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform.
• Von der Endwand 26 des Gehäuses erstrecken sich nach innen drei flache Teilerwände 176, 178 und 180 und sind in gleichen Abständen von der gemeinsamen Achse der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 18 und ferner mit gleichem Zwischenabstand um die Abtriebswelle 18 angeordnet. Jede der Teilerwände 176, 178 und 180 ist mit einer Öffnung 182, 184 bzw. 186 versehen, die in einer gemeinsamen, zur Abtriebswelle 18 lotrechten Ebene angeordnet ist. In der Öffnung 182 ist eine Welle 188 angeordnet und in ihrer Stellung relativ zur Teilerwand 176 blockiert. In der Öffnung 184 ist eine Welle 190 angeordnet und in ihrer Stellung relativ zur Teilerwand 178 blockiert. In der Öffnung 186 ist eine Welle 192 angeordnet und in ihrer Stellung relativ zur Teilerwand 180 blockiert. Jede der Wellen 188, 190 und 192 ist an ihren Enden mit einem Gewinde versehen, und zur Sicherung der Wellen relativ zu den Teilerwänden 176, 178 und 180 wird eine Gegenmutter 194 verwendet.
• Auf der Welle 188 ist eine Hülse 196 drehbar gelagert, und auf dem der Teilerwand 176 entgegengesetzten Ende der Hülse 196 ist ein Kegeltellerrad 198 angeordnet, das mit dem Kegeltellerrad 174 kämmt. Auf der Hülse 196 ist ein Loszahnrad 200 drehfest angeordnet, das dem Loszahnrad 44 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Ein Gehäuse 202 mit an entgegengesetzten Seiten des Loszahnrades 200 angeordneten parallelen Wänden 204 und 206 ist durch Öffnungen 208 und 210 in der Wand 204 bzw. 206 auf der Hülse 196 gelagert. Im Gehäuse 202 ist mittels eines Zapfens 214 ein Kasten 212 schwenkbar angeordnet, der dem Kasten 132 der ersten Ausführungsform entspricht. Im Kasten ist an einer zur Achse des Loszahnrades 200 lotrechten Achse ein einsinnig wirkendes Zahnrad 216 angeordnet. Wie bei der ersten Ausführungsform, ist das Loszahnrad, wie das einsinnig wirkende Zahnrad 216, ein Schrägzahnrad.
• An den Wänden 204 und 206 ist auf deren dem Loszahnrad 200 abgewandten Seiten ein Ring 218 bzw. 220 angeordnet, und die Ringe 218 und 220 sind auf der Hülse 196 gelagert. Eine U- förmige Stütze 222 ist an ihren Enden mit den Ringen 218 und 220 verbunden und erstreckt sich, den Umfang des Loszahnrades 200 übergreifend, nach außen. Eine Schraubenfeder 224 ist an einem Ende mit der Stütze 222 und am anderen Ende mit dem Ende eines Zapfens 226 verbunden, der das einsinnig wirkende Zahnrad 216 durchdringt und auf dem das Zahnrad drehbar ist. Auf diese Weise übt die Feder 224 eine Schwenkkraft auf das einsinnig wirkende Zahnrad 216 aus, derart, daß die Drehung des Loszahnrades 200 entsprechend Fig. 7 auf die dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung beschränkt ist.
• In Fig. 6 sind drei Kegeltellerräder dargestellt. Die Kegeltellerräder 198A und 198B sind mit dem Kegeltellerrad 198 gleich und auf einer Welle 190 bzw. 192 angeordnet. Jedes der Kegeltellerräder 198A und 198B ist auf dem Ende einer Hülse 196A bzw. 196B angeordnet, auf denen je ein Gehäuse 202A bzw. 202B drehbar angeordnet ist, die mit dem Gehäuse 202 gleich sind. Jedes der Gehäuse 202A und 202B trägt einen schwenkbaren Kasten 212A bzw. 212B, und der Kasten 212A enthält ein einsinnig wirkendes Zahnrad 216A und der Kasten 212B ein einsinnig wirkendes Zahnrad 216B; die Zahnräder 216A und 216B sind mit dem Zahnrad 216 gleich.
• Die Gehäuse 202, 202A und 202B sind mit einer Endplatte 227, 227A bzw. 227B versehen, die sich zwischen den Wänden 204 und 206 erstreckt. Die Endplatte 227 tragt einen nach außen herausragenden Stift 228, und die Endplatten 227A und 227B tragen nach außen herausragende Stifte 228A und 228B. Eine Verbindungsstange 230 ist an einem Ende mit dem Stift 228 verbunden und erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Achse der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 18 zur nicht dargestellten Taumelscheibe hin, die mit der Taumelscheibe 78 gleich ist. Auf ähnliche Weise erstreckt sich eine Verbindungsstange 230A vom Stift 228A zur Taumelscheibe hin, und eine Verbindungsstange 230B erstreckt sich vom Stift 228B zur Taumelscheibe hin.
• Die Verbindungsstangen 230A und 230B sind auch im wesentlichen parallel zur Achse der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 18 angeordnet und mit der Bewegung der Peripherie der Taumelscheibe translatorisch in der Weise verstellbar, die weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 5 erläutert wurde.
• Die Arbeitsweise der in Fig. 6 und 7 dargestellten Einheit ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Einheit gemäß den Fig. 1 bis 5, mit der Ausnahme, daß die Kraftübertragung durch jedes der Kegelräder 198 über etwa 120º ihrer Drehung erfolgt. Ferner ermöglicht die Ausführungsform gemäß Fig. 6 und 7 keine Umkehr der Abtriebswelle 18 in bezug auf die Antriebswelle 16, da die Federn 224, 224A und 224B den Kasten 212, 212A bzw. 212B stets in derselben Drehrichtung unter Zugspannung halten.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 13 wird jetzt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ßeschrieben. Wie weiter unten näher beschrieben wird, ist bei dieser Ausführungsform ein regelbarer hydraulischer Drehmomentwandler vorgesehen, der einen zwangsläufigen niedrigen Gang, einen zwangsläufigen direkten Gang und dank seiner eigenen Auslegung einen stufenlos regelbaren Drehmomentwandler aufweist, der das Drehzahlverhältnis zwischen der Abtriebs- und der Antriebswelle innerhalb der Grenzen wirkungsvoll verändert, die durch den speziellen niedrigen Gang und das 1: 1-Verhältnis des direkten Ganges festgelegt sind. Anhand Fig. 8 und 9 ist erkennbar, daß der regelbare hydraulische Drehmomentwand-1er 300 ein Gehäuse 301 aufweist, das bei diesem Beispiel Endplatten 303 und 305, kreisrihgförmige Gehäuseteile 307 und 309 und eine Trennwand 311 umfaßt, die das Gehäuse 301 in eine Zahnradkammer 313 und eine Hydraulikkammer 315 unterteilt. Die vorstehend beschriebenen, das Gehäuse bildenden Bauteile sind miteinander durch mit Umfangsabstand angeordnete Schrauben 317 verbunden, die, wie am deutlichsten in Fig. 8 erkennbar, sich vollständig durch die Platte 303, das kreisringförmige Bauteil 307, die Trennwand 311, das kreisringförmige Bauteil 309 und die Platte 305 erstrecken.
• Gemäß Fig. 8 dringt eine Antriebswelle 321 durch die Platte 303, die Hydraulikkammer 315 und die Trennwand 311 in die Zahnradkammer 313 ein, in der sie mit dem Antriebszahnrad 323 drehfest verbunden ist. Zu diesem Zweck ist die Welle 321 mit einem Abschnitt 325 von verkleinertem Durchmesser versehen, auf dem das Antriebszahnrad 323 angeordnet ist, und dazwischen ist ein Klotz 327 angeordnet, um das Antriebszahnrad 323 mit ihr starr verbunden zu halten. Nach dem Abschnitt 325 von verkleinertem Durchmesser der Welle 321 ist ein weiterer Abschnitt 329 von verkleinertem Durchmesser für einen nachstehend zu erläuternden Zweck vorgesehen.
• Ferner ist in Fig. 8 zu erkennen, daß eine getriebene oder Abtriebswelle 331 im Gehäuse 301 angeordnet ist und sich durch die Platte 305 hindurch in die Zahnradkammer 313 erstreckt. Die Abtriebswelle 331 weist eine Vertiefung 333 auf, deren Abmessungen so sind, daß sie als Lager den weiteren Abschnitt 329 von verkleinertem Durchmesser der Antriebsoder Eingangswelle 321 aufnimmt. In dieser Hinsicht ist es wichtig zu verstehen, daß die Beziehung zwischen dem weiteren Abschnitt 329 von verkleinertem Durchmesser und der Vertiefung 333 nur die der Aufnahme in einem Lager ist, und daß kein direkter Antrieb der Abtriebswelle 331 durch die Antriebswelle 321 über den weiteren Abschnitt 329 von verkleinertem Durchmesser erfolgt. Ferner ist in Fig. 8 zu erkennen, daß mit der Abtriebswelle 331 ein getriebenes Zahnrad 335 durch einen Klotz 337 drehfest verbunden ist. Um das Antriebszahnrad 323 mit dem getriebenen Zahnrad 335 antriebsmäßig zu verbinden, ist in der Zahnradkammer 313 ein insgesamt mit 339 bezeichneter Zahnradblock vorgesehen. Der Zahnradblock 339 ist auf einer Welle oder einem Zapfen 341 drehbar angeordnet, der sich zwischen einer in der Platte 305 ausgebildeten Vertiefung 343 und einer in der Trennwand 311 ausgebildeten Vertiefung 345 erstreckt. Der Zahnradblock 339 enthält einen großen Zahnradteil 347, der mit dem Antriebszahnrad 323 antriebsmäßig verbunden ist, und einen kleineren Zahnradteil 349, der mit dem getriebenen Zahnrad 335 antriebsmäßig yerbunden ist. Folglich kann unter bestimmten Betriebszuständen des Drehmomentwandlers 300 ein Antrieb mit zwangsläufigem niedrigem Gang zwischen der Antriebswelle 321 und der Abtriebswelle 331 über däs Antriebszahnrad 323, den großen Zahnradteil 347, den kleinen Zahnradteil 349, das getriebene Zahnrad 335 und die Abtriebswelle 331 eingestellt werden. Die Bedingungen, unter denen diese Arbeitsweise zustande kommt, werden weiter unten näher beschrieben.
• In Fig. 8 und 9 ist ferner zu erkennen, daß mit der Antriebswelle 321 mittels eines Klotzes 351 ein Rotor 350 starr drehfest verbunden ist. Wie am deutlichsten in Fig. 9 zu erkennen, weist der Rotor 350 eine Vielzahl sich radial erstrekender Vertiefungen 353 auf, in denen je eine Klinke 355 verschieblich angeordnet ist. In jeder Vertiefung 353 ist eine Klinke 355 angeordnet. In jeder Vertiefung 353 ist ein weiterer Stift 359 angeordnet. Mit den Stiften 357 und 359 ist eine Zugfeder 361 verbunden, die jede zugehörige Klinke 355 zur Fläche 363 jeder zugehörigen Vertiefung 353 hin zieht. Wie ferner in Fig. 9 zu erkennen, weist jede Klinke 355 eine am weitesten außen gelegene Fläche 365 auf, die durch eine voreilende Kante 367 und eine nacheilende Kante 369 begrenzt ist.
• Ferner ist in Fig. 9 zu erkennen, daß in das sich in Umfangsrichtung erstreckende Bauteil 307 Flächen 371 eingearbeitet sind, die voneinander durch weitere Flächen 373 getrennt sind. Die Flächen 371 begrenzen zusammen mit der Peripheriefläche 375 des Rotors 350 zugehörige Kammern 377, die mit Hydraulikfluid 379 gefüllt sind. Es leuchtet dem Fachmann ein, daß die Wechselwirkung zwischen der Fläche 373 am Bauteil 307 und der Außenumfangsfläche 375 des Rotors 350 die einzelnen Kammern 377 abdichtet, um dadurch zu verhindern, daß Hydraulikfluid 379 beim Drehen des Rotors 350 von einer Kammer zu einer anderen wandert. Folglich kann das Hydraulikfluid 379 in jeder zugehörigen Kammer 377 als statisches Fluid betrachtet werden.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 wird eine Bremsvorrichtung beschrieben werden, die der weiter oben beschriebenen und in Verbindung mit dem Drehmomentwandler 300 benutzbaren ähnlich ist. Gemäß Fig. 10 ist bei dem Drehmomentwandler 300 mit seiner Antriebswelle 321 und seiner Abtriebswelle 331 an der Platte 305 ferner ein kreisringförmiges Verlängerungsteil 381 angeordnet, welches sicli durch das Gehäuse 401 der Bremsvorrichtung 400 erstreckt und darin gelagert ist. Wie dargestellt, weist die Bremse 400 ein im Gehäuse 401 angeordnetes Schrägzahnrad 403 auf, das durch einen Klotz 405 mit dem Verlängerungsteil 381 drehfest verbunden ist. Somit kann der Drehmomentwandler 300 in bezug auf das Gehäuse 401 drehen, aber zwangsweise zusammen mit dem Schrägzahnrad 403 der Bremse 400.
• Insbesondere in Fig. 11 ist zu erkennen, daß im Gehäuse 40L auf einem Zapfen 407 ein Trägerkäfig 409 schwenkbar angeordnet ist. Das Schwenken des Trägerkäf igs 409 wird durch eine Handhabe oder eine Betätigungseinrichtung 411 gesteuert, die mit einem Ende 413 des Trägerkäf igs 409 durch ein Verbindungsstück 415 und eine gekrümmte Stange 417 verbunden ist, von der ein Ende 427 sich durch ein im Ende 413 des Trägerkäfigs 409 ausgebildetes Loch mit einer Länge erstreckt, welche durch die Position der Muttern 419 einstellbar ist. Am anderen Ende 421 des Trägerkäfigs 409 ist ein Loch vorgesehen, welches das Auf- und Abbewegen des Endes 421 auf einem Schaft 423 ermöglicht, der von einer Druckfeder 425 umschlungen ist. In der in Fig. 11 gezeigten Stellung des Trägerkäfigs 409 neigt somit die Feder 425 dazu, den Trägerkäfig 409 in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung zu schwenken, dem sich die auf der Stange 417 angeordneten Muttern 419 widersetzen.
• Wie ferner in Fig. 11 zu erkennen, ist in einem Sattelteil 431 für den Trägerkäfig 409 eine Schnecke 429 angeordnet. Wenn im Betrieb der Bremse 400 der Verstellhebel oder die Betätigungseinrichtung 411 die in Fig. 11 mit durchgezogenen Linien gezeichnete Stellung einnimmt, sind die Zahnräder 403 und 429 genau zueinander ausgerichtet, und das Schrägzahnrad 403 kann sich in jeder Richtung frei drehen. Wenn der Verstellhebel 411 in die in Fig. 11 mit strichpunktierten Linien gezeichnete entgegengesetzte Stellung seines Verstellweges bewegt wird, wird der auf den Trägerkäfig 409 von den Muttern 419 ausgeübte Druck aufgehoben, wodurch es der Feder 425 ermöglicht wird, nach unten auf das Ende 421 des Trägerkäf igs 409 zu pressen und es dadurch zu ermöglichen, daß der Trägerkäfig 409 um den Zapfen 407 schwenkt, so daß die Schnecke 429 in bezug auf das Schrägzahnrad 403 gekippt wird. Insbesondere bewirkt dieses Schwenken des Trägerkäfigs 409, daß die Mitten der Wellen, auf denen das Schrägzahnrad 403 und die Schnecke 429 angeordnet sind, weniger als die Hälfte der Gesamtsumme der Teilkreisdurchmesser der Schneckenräder 403 und 429 werden. Es wurde festgestellt, daß bei Bestehen dieser Beziehung das Schneckenrad 403 sich in derselben Richtung frei drehen kann, in der sich die Antriebswelle 321 dreht, aber nicht in der Gegenrichtung. Im umgekehrten Fall bewirkt eine Bewegung des Verstellhebels 411 aus der mit strichpunktierten Linien dargestellten Stellung, daß die Muttern 419 den Trägerkäfig 409 gegen die Kraft der Feder 425 in eine Stellung schwenken, in der die Ausrichtung der Zahnräder 403 und 429 wieder zustande kommt, um es dadurch zu ermöglichen, daß sich das Zahnrad 403 in beiden Richtungen dreht. Wenn zur weiteren Erläuterung die Schrägzahnräder, wie in Fig. 11 dargestellt, auf quer zueinander angeordneten Wellen angeordnet sind und der Abstand zwischen den Mitten der Wellen kleiner ist als die Hälfte der Gesamtsumme der Teilkreisdurchmesser des Zahnrades 403 und des Zahnrades 429, neigt der statische Druck zwischen Kopf und Fuß der miteinander kämmenden Zahnräder dazu, dem radialen Druck der miteinander kämmenden Zahnräder dort entgegenzuwirken, wo sich ihre Flächen treffen. Der statische Druck neigt dazu, die Zahnräder zu blockieren, wogegen der radiale Druck dazu neigt, diese Zahnräder relativ zueinander zu drehen.
• Wenn die Welle des Zahnrades 429 im schwimmend angeordneten Sattel 431 gelagert ist, der seinerseits auf der zur Welle 331 parallelen Welle 4C7 angeordnet ist, ist unter der Voraussetzung, daß die Mitte der Welle 407 und die Mitte der Welle 331 in korrektem Abstand angeordnet sind, das Zahnrad 431 in jeder Richtung frei drehbar, solange die rechtwinklige Stellungsbeziehung zwischen der Welle 331 und der das Zahnrad 429 tragenden Welle aufrechterhalten wird.
• Wenn der schwimmend angeordnete Sattel 431 aus der rechtwinkligen Ebene herausbewegt wird, wird das Zahnrad 429 noch immer in einer Richtung frei drehbar und in der anderen Richtung gesperrt sein, je nachdem, wie der schwimmend angeordnete Sattel 431 gekippt wird. Wenn sich das Zahnrad 403 in das Zahnrad 429 von der Seite her dreht, die einen Abstand größer als 90º hat, werden die Zahnräder, durch radialen Druck angetrieben, frei drehen; wenn aber der Winkel kleiner als 90º ist, werden die Zahnräder, bewirkt durch statischen Druck, blockiert sein.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 wird nun die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Drehmomentwandlers 300 in Verbindung mit der einsinnig wirkenden Bremse 400 beschrieben. Zu Beginn wurde angenommen, daß die an die Antriebswelle 321 angeschlossene Kraftmaschine so arbeitet, daß die Antriebswelle 321 dreht, die Abtriebswelle 331 über ein Differentialgetriebe mit den Rädem eines durch die Kraftmaschine fortzübewegenden Fahrzeugs verbunden ist, und die Bremsvorrichtung 400 gelöst ist, wie dies die in Fig. 11 mit durchgezogenen Linien gezeichnete Position der Handhabe 411 verdeutlicht. Unter diesen Bedingungen dreht sich die Welle 321, die Welle 331 steht fest, und das Gehäuse 301 dreht sich in einer der Drehrichtung der Welle 321 entgegengesetzten Richtung, weil sich der Zahnradblock 339 um das feststehende Abtriebszahnrad 335 dreht und der Zapfen 341, der den Zahnradblock 339 mit dem Gehäuse 301 verbindet, die Drehung des Zahnradblocks 339 um das Abtriebszahnrad 335 auf das Gehäuse 301 überträgt. Gemäß Fig. 10 dreht sich das Verlängerungsteil 381 der Platte 305 zusammen mit dem Gehäuse und bewirkt, daß das Zahnrad 403 in derselben Richtung wie das Gehäuse 301 und in einer zur Drehrichtung der Welle 321 entgegengesetzten Richtung dreht.
• Nunmehr verstellt der Fahrzeugführer die Handhabe 411 in die in Fig. 11 mit strichpunktierten Linien gezefchnete Stellung. Wie weiteroben beschrieben, bewirkt diese Verstellung der Handhabe ein Kippen der Schnecke 429, die dadurch eine Rückwärtsbewegung des Zahnrades 403 verhindert, dagegen dessen Vorwärtsbewegung zuläßt. Somit wird durch das Verstellen der Handhabe 411 in die mit strichpunktierten Linien gezeichnete Stellung die weiter oben beschriebene Gegendrehung des Gehäuses 301 gestoppt, wodurch folglich bewirkt wird, daß die Abtriebswelle 331 in derselben Drehrichtung wie die Antriebswelle 321 dreht, wobei diese Drehung über das Antriebszahnrad 323, den Zahnradblock 339 und das Abtriebszahnrad 335 übertragen wird. Somit dreht sich die Abtriebswelle in bezug auf die Antriebswelle 321 mit einer Drehzahl, die durch das durch die vorstehend beschriebenen Zahnräder 323, 347, 349 und 335 entstehende Übersetzungsverhältnis bestimmt ist. Zu Beginn steht das Gehäuse 301 still, an einer Gegendrehung durch die Wirkung der Bremse 400 verhindert und anfänglich nicht in derselben Richtung drehend wie die Antriebswelle 321, wie nachstehend erläutert wird.
• Wie weiter oben beschrieben, wird die Bewegung der Klinken 355 radial nach außen aus ihren Kammern 353 heraus durch die Federsteifigkeit der Feder 361 sowie durch das Gewicht der Klinken 355 gesteuert, welches das Maß beeinflußt, in dem die Zentrifugalkraft auf sie wirkt. Folglich läßt sich durch die Wahl des Klinkengewichts und der Federkraft und ferner durch Auslegen der speziellen Gestalt der Kammern 377 und dadurch des "Hubes" der Klinken 355 die Leistungskurve des hydraulischen Drehmomentwandlers für spezielle Anwendungen auslegen.
• Wenn die Bremse 400 betätigt ist und die Antriebswelle die Abtriebswelle über das Getriebe antreibt, dreht die Antriebswelle 321 auch den Rotor 350. Zu Beginn wird die Drehzahl des Rotors 350 ausreichend niedrig sein, so daß die Klinken 355 dank der auf sie durch die Federn 361 ausgeübten Kraft vollständig innerhalb der Vertiefungen 353 bleiben werden. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 321 und des Rotors 350 zunimmt, wird an irgendeiner Stelle der Beschleunigungskurve der Antriebswelle 321 die auf die Klinken 355 wirkende Zentrifugalkraft genügend groß sein, um die auf sie durch die Feder 361 ausgeübte Federkraft zu überwinden. Die Klinken 355 beginnen dann, sich nach außen zu bewegen, und an irgendeiner weiteren Stelle der Beschleunigungskurve der Antriebswelle 321 werden die Kanten 369 der zugehörigen Klinken 355 beginnen, in die Kammern 377 einzudringen, wenn sich der Rotor 350 in diesen bewegt. Wenn dies geschieht, wird der Raum zwischen den Kanten 369 der zugehörigen Klinken 355 und den Außenwänden 371 der zugehörigen Kammern 377 zwischen ihnen eine etwas verengte Öffnung bilden. Diese etwas verengte Öffnung wird ein Kräfteungleichgewicht zwischen dem Rotor 350 und dem die Kammern 377 bildenden kreisringförmigen Bauteil 307 hervorrufen, derart, daß dadurch, infolge dieses Kräfteungleichgewichts, eine kleine Drehung des gesamten Gehäuses 301 in derselben Richtung wie die Drehrichtung der Antriebswelle 321 und der Abtriebswelle 331 verursacht wird. Diese kleine Drehung des Gehäuses 301 bewirkt eine geringe Herabsetzung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Abtriebswelle 331 und der Antriebswelle 321. Der Grund hierfür ist, daß das Gehäuse 301 über den Zapfen 341 die Zahnradblöcke 339 in Umfangsrichtung um das Abtriebszahnrad 335 bewegen wird. Auf jede Umdrehung der Antriebswelle 321 erfolgt somit eine kleine Drehung des Gehäuses 301, die bewirkt, daß sich die Abtriebswelle 331 etwas weiter dreht, als wenn das Gehäuse 301 stationär wäre.
• Wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 350 zunimmt, nimmt die Länge zu, mit der die Kante 369 der Klinken 355 in die Kammern 377 eindringen wird, um dadurch die Druckdifferenzwirkung zu erhöhen und dadurch die Drehgeschwindigkeit des Gehäuses 301 zu vergrößern. Mit jeder kleinen inkrementalen Zunahme des Hubes der zugehörigen Klinken 355 weg vom Rotor 350, wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 321 und der Abtriebswelle 331 dementsprechend verringert werden. Wenn beispielsweise das anfängliche Übersetzungsverhältnis bei stationärem Gehäuse 301 sechs Umdrehungen der Antriebswelle 321 je Umdrehung der Abtriebswelle 331 entspricht, kann eine anfängliche kleine Drehung des Gehäuses 301 das Übersetzungsverhältnis auf fünf Umdrehungen der Antriebswelle 321 je Umdrehung der Abtriebswelle 331 verringern. Unter diesen Verhältnissen wird somit bei sechs Umdrehungen der Antriebswelle 321 die Abtriebswelle 1,2 Umdrehungen ausführen. Bei weiterer Zunahme der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 321, werden die Klinken 355 aus den zugehörigen Vertiefungen 353 heraus etwas weiter nach außen dringen, so daß das Gehäuse 301 beginnen wird, etwas schneller zu drehen, und das Übersetzungsverhältnis auf vier Umdrehungen der Antriebswelle 321 je Umdrehung der Abtriebswelle 331 geändert wird, so daß auf jede sechs Umdrehungen der Antriebswelle eineinhalb Umdrehungen der Abtriebswelle kommen. Mit der Zunahme der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 321 wird irgendwann seine Drehzahl auf einem genügend hohen Wert sein, um auf die Klinken 355 eine ausreichende Zentrifugalkraft auszuüben, so daß diese beginnen, sich an die Außenwände 371 der Kammern 377 anzulegen. Wenn dies geschieht, und weil das Fluid 379 in jeder zugehörigen Kammer 377 unter Abdichtung zurückgehalten wird, verblocken sich der Rotor 350 und das Gehäuse 301 über das kreisringförmige Bauteil 307 und bewegen sich als eine Einheit, so daß die Abtriebswelle 331 infolge der Wechselwirkung zwischen dem Zapfen 341 und dem Zahnradblock 339 ebenfalls gezwungen ist, sich mit dem Gehäuse 301 zu bewegen. Wenn die Klinken 355 an den Flächen 371 anliegen, wird folglich der hydraulische Drehmomentwandler 300 in einer Betriebsart sein, in der zwischen der Antriebswelle 321 und der Abtriebswelle 331 ein direkter Antrieb entstanden ist.
• Wenn in dieser Betriebsart des direkten Antriebs zwischen Antriebswelle 321 und Abtriebswelle 331 auf die Welle 331 eine zusätzliche Last gebracht wird, die zu groß ist, als daß die Welle 331 im Übersetzungsverhältnis 1:1 drehen kann, wird dies in den Kammern 377 anhand der Kräfte erfaßt, die über die Abtriebswelle 331, das Zahnrad 335, den Zahnradblock 339 und den Zapfen 341 auf das Gehäuse 301 wirken. Dieses Erfassen der zusätzlichen Last wird durch das Fluid 379 dadurch nachgewiesen, daß es auf die Flächen 365 der Klinken 355 wirkt und dadurch die Kanten 369 von den Wänden 371 etwas wegbewegt, um dadurch eine kleine Verringerung der Drehzahl des Gehäuses 301 in bezug auf die Abtriebswelle 331 zu ermöglichen. Diese kleine Verringerung der Drehzahl des Gehäuses 301 in bezug auf die Abtriebswelle 331 verursacht eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses über das Verhältnis bei direktem Antrieb, das zuvor erreicht wurde. Mit zunehmender Last vergrößert sich der Abstand zwischen den Kanten 369 der Klinken 355 von den Wänden 371 entsprechend und ermöglicht dadurch, daß der hydraulische Drehmomentwandler 300 das Übersetzungsverhältnis automatisch auf einen Wert erhöht, der ausreicht, um die Last durch die Antriebswelle 321 über den Drehmomentwandler 300 anzutreiben. Es ist somit zu erkennen, daß der Drehmomentwandler 300 ein festes Übersetzungsverhältnis im unteren Bereich für direkten Antrieb umfaßt, das nach Bedarf im voräus festlegbar ist, ein festes Übersetzungsverhältnis im oberen Bereich, das nach Bedarffestlegbar ist, und einen stufenlos veränderbaren Zwischenbereich aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Klinken 355, dem Fluid 379 und den Wänden der Kammern 377.
• Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht des Rotors 350 mit in ihm angeordneten Klinken 355, 355a und 355 b. Die Klinke 355 ist gleich mit der in Fig. 9 dargestellten Klinke 355, wogegen die dargestellten Klinken 355a und 355b etwas unterschiedliche Konfigurationen an ihren Endabschnitten aufweisen, die, wie weiter oben beschrieben, in Wechselwirkung mit dem Fluid 379 stehen. Die Fig. 12 ist hier aufgenommen, um einige mögliche Abwandlungen der Endabschnitte der Klinken 355 darzustellen, um, wie es dem Fachmann einleuchtet, verschiedene Leistungskurven für den Drehmomentwandler 300 zu erzielen.
• Fig. 13 ist nunmehr zu entnehmen, daß mehrere erfindungsgemäße Drehmomentwandler 300 in Serie hintereinander angeordnet werden können, um dadurch die durch die Verwendung der Vorrichtung erzielten Übersetzungsverhältnisse zu vervielfachen. Wenn beispielsweise jeder Drehmomentwandler 300 ein Übersetzungsverhältnis zwischen An- und Abtrieb im unteren Bereich von 4:1 und im oberen Bereich ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 hat, lassen sich durch Anordnen von zwei Drehmomentwandlern 300 in Serie hintereinander Übersetzungsverhältnisse zwischen 16:1 und 1:1 erzielen. Gemäß Fig. 13 umfaßt der Drehmomentwandler 300 eine Antriebswelle 321' und eine Abtriebswelle 331', die auch die Antriebswelle 321 für den Drehmomentwandler 300 bildet. Gemäß Fig. 10 ist das (in den Ansprüchen alternativ als erste Welle (Anspruch 2) und als Verlängerungsteil (Anspruch 9) bezeichnete) Verlängerungsteil 381 der Platte 305 vom Drehmomentwandler 300 mit dem Schrägzahnrad 403 der Bremse 400 drehfest verbunden. Unter diesen Umständen ist die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 13 einleuchtend. Wenn sich die Antriebswelle 321' des Drehmomentwandlers 300' in Vorwärtsrichtung dreht, dreht sich seine Abtriebswelle 331', die auch die Antriebswelle 321 des Drehmomentwandlers 300 bildet, langsamer mit einer Geschwindigkeit, die von dem speziellen, für die zugehörigen Zahnräder des Drehmomentwandlers 300' gewählten Übersetzungsverhältnis abhängig ist. Die Welle 331', 321 des Drehmomentwandlers 300 dreht die Abtriebswelle noch langsamer, abhängig von den im Drehmomentwandler 300 vorgesehenen speziellen Übersetzungsverhältnissen. Wenn somit das für beide Drehmomentwandler 300' und 300 gewählte Übersetzungsverhältnis 4:1 beträgt, dreht sich auf je 16 Umdrehungen der Antriebswelle 321' die Abtriebswelle 331 einmal. Bei gelöster Bremse 400 drehen sich die Gehäuse 301' und 301 in einer den Drehrichtungen der zugehörigen Wellen 321' und 321 entgegengesetzten Richtung. Bei betätigter Bremse 400 wird diese Rückwärtsdrehung der Gehäuse 301' und 301 gestoppt, und zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Abtriebswelle 331 in derselben Richtung wie die Antriebswelle 321' und bei einem Verhältnis, das von den entsprechenden Übersetzungsverhältnissen in den Drehmomentwandlern 300' und 300 abhängig ist. Wenn sich die Welle 321' über eine bestimmte Drehzahl hinaus beschleunigt, beginnen die Klinken 355', aus ihren zugehörigen Vertiefungen 353' heraus gegen die Kraft der zugehörigen Federn 361 nach außen zu dringen. Wenn dies geschieht, beginnt das Gehäuse 301, sich aufgrund der vorstehend beschriebenen Druckdifferenzkräfte langsam in derselben Richtung wie die Antriebswelle 321' zu drehen. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 321' und der Abtriebswelle 331' beginnt somit, sich zu verringern, wenn die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 331' beginnt, sich der Geschwindigkeit der Antriebswelle 321' zu nähern. Weil die Abtriebswelle 331' auch die Antriebswelle 321 für den Drehmomentwandler 300 ist, verursacht diese Wirkung, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Rotors 350 erhöht und dadurch irgendwann bewirkt, daß sich die Klinken 355 beginnen, aus den zugehörigen Vertiefungen 353 heraus nach außen zu dringen. Wenn dies geschieht, beginnt das vom Drehmomentwandler 300 erzeugte Drehmoment, sich zu verringern, um dadurch das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 321 und der Abtriebswelle 331 weiter zu verringern. Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 331 sowohl durch das sich verändernde Übersetzungsverhältnis des Drehmomentwandlers 300' als auch durch das sich verändernde Übersetzungsverhältnis des Drehmomentwandlers 300 beeinflußt wird; folglich bewirkt diese Vervielfachungswirkung, daß die Vorrichtung gemäß Fig. 13 Übersetzungsverhältnisse in einem viel größeren Bereich umfaßt, als ein Drehmomentwandler allein. Bei dem anhand Fig. 13 beschriebenen Beispiel, bei dem jeder Drehmomentwandler ein Übersetzungsverhältnis zwischen An- und Abtrieb im unteren Bereich von 4:1 und im oberen Bereich von 1:1 hat, hat die Vorrichtung gemäß Fig. 13 ein Übersetzungsverhältnis, das zwischen 16:1 und 1:1 stufenlos regelbar ist, wobei eine die Veränderung der Übersetzungsverhältnisse repräsentierende Kurve von den vorstehend beschriebenen Auslegungsparametern abhängig ist, nämlich von der Gestalt der Fläche 365, 365' der zugehörigen Klinken 355, 355', der Konfiguration der zugehörigen Kammern 377 und 377', der Federsteifigkeit der zugehörigen Federn 361, 361' und dem Gewicht der zugehörigen Klinken 355 und 355'. Somit können durch weiteres Anordnen von Drehmomentwandlern hintereinander und aufgrund des Vervielfachungseffekts sehr niedrige Übersetzungsverhältnisse erzielt werden, die im Betrieb von Fahrzeugen, wie Militärpanzern und großen Bulldozern, nützlich sein können.
• Anhand der Fig. 14 wird nunmehr eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbesserten hydraulischen Drehmomentwandlers beschrieben. Merkmale dieser Ausführungsform, die mit den in den Fig. 8 und 13 beschriebenen gleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen, jedoch mit Doppelstrich-Index bezeichnet. Der in Fig. 14 dargestellte verbesserte Drehmomentwandler 300" ist von gleichem Aufbau wie der in Fig. 8 dargestellte verbesserte Drehmomentwandler 300. Die einzigen Unterschiede bestehen in bestimmten Abwandlungen der Antriebswelle 321", des Rotors 350" und der Vertiefungen 353". In Fig. 14 ist zu erkennen, daß in der Antriebswelle 321" ein längsgerichteter Strömungskanal 330 ausgebildet ist, der an einem seiner Enden eine Vielzahl Ausgangskanäle 332 aufweist, die sich im wesentlichen radial zur Welle 321" erstrecken. Jeder Kanal 332 ist so angeordnet, daß er mit einem entsprechenden Kanal 334 im Rotor 350" verbunden ist, wobei jeder Kanal 334 eine Fluidverbindung zwischen dem Kanal 330 und einer zugehörigen Rotorvertiefung 353" herstellt. Am anderen Ende des Kanals 330 ist eine Vielzahl Kanäle 336 so angeordnet, daß sie in Fluidverbindung mit dem Kanal 330 stehen und sich in der Welle 321" radial erstrecken. Die durch die Kanäle 336 gebildeten Öffnungen sind von einem Lager 338 umschlossen, in dem und bezüglich desselben sich die Welle 321" dreht. Innerhalb des Lagers 338 ist eine kreisringförmige Kammer 340 vorgesehen, die einerseits eine Fluidverbindung mit jedem der Kanäle 336 herstellt und andererseits über einen Kanal 342 im Lager mit einem weiteren äußeren Kanal 344 verbunden ist. Der Kanal 344 ist über eine Pumpe 348 und ein Zu- und Ablaufventil 352 mit einem Behälter 346 für Hydrau likfluid verbunden. Das Zu- und Ablaufventil 352 fördert Fluid aus dem Behälter 356 über den Kanal 344 zur kreisringförmigen Kammer 340 und leitet Fluid aus dem kreisringförmigen Kanal 340 über den Kanal 354 zum Behälter 346 ab. Zum Steuern der Arbeitsweise der Pumpe 348 und des Ventils 352 und dadurch zum Steuern der Arbeitsweise des Drehmomentwandlers 300" ist ein Steuergerät 356 vorgesehen, das bei Bedarf ein Mikrorechner oder eine andere Rechnerform sein kann. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Gerät 356 und der Pumpe 348 eine Steuerleitung 358 vorgesehen, wogegen eine weitere Steuerleitung 362 das Steuergerät 356 mit dem Ventil 352 verbindet.
• Bei Bedarf kann die Ausführungsform gemäß Fig. 14 in derselben Weise wie die Ausführungsform gemäß Fig. 8 betrieben werden, und dies lediglich dadurch, daß das Ventil 352 in einer Stellung gehalten wird, in der Fluid in der Kammer 340 zum Behälter 346 abgeleitet wird. Auf diese Weise hat der Druck des Fluides keine Wirkung auf die Klinken 355". Wenn jedoch die Position der Klinken 355" in bezug auf die Kammern 377" gesteuert und dadurch die Drehmomentkurve des Drehmomentwandlers 300" verändert werden soll, kann das Steuergerät 356 so betätigt werden, daß der Kanal im Ventil 352 geöffnet wird, der den Behälter 356 mit der kreisringförmigen Kammer 340 verbindet, und daß die Pumpe 348 eingeschaltet wird, um Fluid aus dem Behälter 346 mit einem vorbestimmten Druck, der von den gewünschten Leistungsdaten abhängig ist, zur kreisringförmigen Kammer 340 zu fördern. Bei geöf fnetern Ventil 352 und arbeitender Pumpe 348 strömt Fluid aus dem Behälter 346 durch den Kanal 344 in die kreisringförmige Kammer 340, in die Wellenkanäle 336, 330 und 332 und von dort in die zugehörigen Vertiefungen 353". Wenn der Druck des Fluides auf der Rückseite der Klinken 355" ansteigt, werden die Klinken im Rotor 350" radial nach außen bewegt, unabhängig von dessen Drehgeschwindigkeit. Folglich kann das Steuergerät 356 so programmiert werden, daß es in den Vertiefungen 353" genügenden Druck zum Ausfahren der Klinken 355" in eine Stellung erzeugt, in der ein beliebiges vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis für den verbesserten Drehmomentwandler 300" steuerbar eingestellt sein kann, unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle 321".
• Der Fachmann wird viele Abwandlungen der vorliegenden Erfindung im Rahmen der Erfindung ersinnen. Beispielsweise kann eine herkömmliche einsinnig wirkende Rollenkupplung oder Freilaufkupplung die einsinnig wirkenden Zahnräder oder Bremsen 80, 80A, 80B und 80C ersetzen und einen Teil der Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielen. Auch können gemäß der hier enthaltenen Lehre so viele Drehmomentwandler 300, 300', 300" wie gewünscht hintereinander angeordnet werden. Ferner können anstelle des Zahnradblockes 339 Kegeltellerräder ohne funktionsmäßige Einbuße verwendet werden. Ferner kann bei Bedarf der verbesserte Drehmomentwandler 300 ohne die erfindungsgemäße einsinnig wirkende Bremse 400 verwendet werden. In diesem Falle würde ein Bremsband das Gehäuse 301 umschlingen. Wenn das Bremsband eine Drehung des Gehäuses 301 durch Reibschluß mit ihm verhindert, würde der Drehmomentwandler das Drehmoment liefern, das durch seine verschiedenen zusammenwirkenden Zahnräder erzeugt wird. Wenn ein direkter Antrieb erzeugt werden soll und die Drehzahl der Antriebswelle 321 genügend groß ist, würde das Bremsband gelöst werden, damit das Gehäuse 301 mit derselben Geschwindigkeit drehen kann wie die Antriebswelle 321 und dadurch die Abtriebswelle 331. Es könnte eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche das Anliegen der Flächen 365 der Klinken 355 an den Flächen 371 der Kammern 377 feststellt und als Reaktion darauf das Bremsband löst, um ein Abwürgen der Kraftmaschine zu vermeiden.

Claims (10)

1. Drehmomentwandler, mit einem Gehäuse (301), einer im wesentlichen statischen Hydraulikkammer (315) im Gehäuse mit einer Vielzahl Teilkammern, einer Getriebekammer (313) im Gehäuse, einer Antriebswelle (321) in der Hydraulikkammer, einer Abtriebswelle (331) in der Getriebekammer, einem Getriebe (339) für die antriebsmäßige Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle, wobei das Getriebe ein Getriebeelement (347, 349) aufweist, das auf einem am Gehäuse befestigten Zapfen (341) drehbar angeordnet ist, und einem Rotor (350) in der Hydraulikkammer, der mit der Antriebswelle fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkammern während aller Betriebszustände des Drehmomentwandlers voneinander getrennt sind, der Rotor Mittel (355) aufweist, die radial nach innen zur Antriebswelle hin durch Vorspannmittel (361) vorgespannt sind und in Abhängigkeit von der Drehung des Rotors das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle zu ändern vermögen.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, mit einer einsinnig wirkenden Bremse, die gebildet ist von

a) einem Bremsengehäuse (401),

b) einer ersten Welle (381), die im Gehäuse zum drehbaren Lagern eines ersten Schrägzahnrades (403) angeordnet und mit der Abtriebswelle verbunden ist,

c) einer zweiten Welle (407), die im Gehäuse im wesentlichen parallel zur ersten Welle angeordnet ist,

d) einem Trägerkäfig (409), der auf der zweiten Welle schwenkbar angeordnet ist,

e) einer dritten Welle, die auf dem Trägerkäfig im wesentlichen rechtwinklig zur ersten und zur zweiten Welle (407) angeordnet ist,

f) einem zweiten Schrägzahnrad (429), das auf der dritten Welle drehbar angeordnet ist und in den Umfang des ersten schrägzahnrades eingreift, und

g) einer am Trägerkäfig angebrachten Betätigungsvorrichtung (411) zum steuerbaren Schwenken des Trägerkäf igs um die zweite Welle (407), wodurch, wenn der Trägerkäfig in eine Stellung geschwenkt ist, in der die Zähne der Schrägzahnräder im wesentlichen zueinander ausgerichtet sind, das erste schrägzahnrad in beiden Richtungen frei drehen kann, und wenn der Trägerkäfig in eine Stellung geschwenkt ist, in der die Zähne der Schrägzahnräder nicht zueinander ausgerichtet sind, das erste Schrägzahnrad auf eine Drehung in nur einer Richtung beschränkt ist.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 2, ferner mit einer Vorspannvorrichtung (425) im Bremsengehäuse (401) zum Vorspannen des Trägerkäfigs in eine schwenkrichtung, wobei die Betätigungsvorrichtung in einer Betätigungsrichtung von ihr gegen die Vorspannvorrichtung wirkt.

4. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste Welle (381) von einem Loch durchsetzt ist und mit dem Drehmomentwandler-Gehäuse (301) verbunden ist.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, bei dem der Rotor umfaßt:

a) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Vertiefungen (353), die sich in ihm radial erstrecken und am Umfang des Rotors münden,

b) eine Klinke (355) in jeder Vertiefung, in der sie verschieblich angeordnet ist, und

c) eine Zugfeder (361), die jede Klinke mit der zugehörigen Vertiefung verbindet, wobei jede zugfeder die zugehörige Klinke radial nach innen zur Antriebswelle hin zu drängen vermag.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 5, bei dem eine Vielzahl Drehmomentwandler (300, 300') in Serie hintereinander angeordnet sind, wobei die Abtriebswelle eines ersten dieser Drehmomentwandler (300') die Antriebswelle eines zweiten Drehmomentwandlers (300) bildet.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Vertiefungen in Fluidverbindung mit einem Durchlaß (330) in der Antriebswelle stehen, wobei dem Durchlaß Hydraulikfluid steuerbar zugeführt wird, um dadurch die Stellung der Klinken in den Vertiefungen steuerbar zu ändern.

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, bei dem der zweite Drehmomentwandler ein Gehäuse (301) mit einem Verlängerungsteil (381) daran und eine Abtriebswelle (331) aufweist, wobei das Verlängerungsteil mit einem Schrägzahnrad (403) eines einsinnig wirkenden Bremsmechanismus (400) verbunden ist und die Abtriebswelle (331) sich durch das Verlängerungsteil erstreckt.

9. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (301) ein Verlängerungsteil (381) aufweist, durch das sich die Abtriebswelle (331) drehbar erstreckt, wobei der Drehmomentwandler mit einem einsinnig wirkenden Bremsmechanismus (400) verbunden ist, der umfaßt: ein Bremsengehäuse (401), ein erstes Schrägzahnrad (403), das im Bremsengehäuse angeordnet und mit dem Verlängerungsteil fest verbunden ist, eine erste Welle (407), die im Gehäuse im wesentlichen parallel zum Verlängerungsteil angeordnet ist, einen Trägerkäfig (409), der auf der ersten Welle (407) um sie schwenkbar angeordnet ist, eine zweite Welle, die auf dem Trägerkäfig im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Welle (407) und zum Verlängerungsteil gelagert ist&sub1; ein zweites Schrägzahnrad (429), das auf der zweiten Welle drehbar angeordnet ist und in den Umfang des ersten Schrägzahnrades eingreift, eine am Trägerkäfig angebrachte Betätigungsvorrichtung (411) zum steuerbaren Schwenken des Trägerkäfigs um die erste Welle (407), wobei das Schwenken des Trägerkäfigs von der Betätigungsvorrichtung zwischen einer ersten Stellung, in der das erste Schrägzahnrad in beliebiger gewünschter Richtung frei drehen kann, und einer zweiten Stellung gesteuert wird, in der das erste Schrägzahnrad auf eine Drehung in nur einer Richtung beschränkt ist.

10. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, bei dem das Schwenken des Trägerkäfigs aus der ersten in die zweite Stellung bewirkt, daß sich das zweite Schrägzahnrad aus einer Stellung mit Ausrichtung zum ersten Schrägzahnrad in eine Stellung bewegt, in der es ihm gegenüber leicht versetzt ist.