DE836439C - Stufenloser Drehmomentwandler, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Stufenloser Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge I )ie l`rtindung betrifft eine Finrichtung zttrübertragung drehender mechanischer Energie und zur stufenlosen Uniformung (fieser Energie hinsichtlich ihres Verhiiltnisses zwischen Drebinoinent und Drehzahl, also einen sogenannten Drehnionientwandler. Derartige I)reliinomentw-andler sind in den verschiedensten Formen bekanntgeworden. Ein besonders starkes Bedürfnis nach einer solchen Hinrichtung besteht bei Fahrzeugen, die mittels Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Dies rührt daher, daß Verbrennungsmotoren hinsichtlich ihres 1)relinionientes keinen genügend großen Itcgulicrliereicli umfassen, uni allen im Betrieb auftrcteiiel(°n Belastungszustä irden gewachsen zu sein. Aus dies(#in (;runde siii(1 insbesondere für Fahrzeuge. die durch Verbrennungsmotoren angetrieben immer wieder Konstruktionen von Drehsind, nionientw"an(llern .vorgeschlagen worden. Nur ganz wenige dieser Konstruktionen konnten sich in bescheidenem Umfang durchsetzen. Dies rührt daher; daß der#Virkungsgrad solcherDrehmomentwandler im allgemeinen verhältnismäßig schlecht ist.
• Erfindungsgemäß sind bei einem stufenlosen Drehmomentwandler, wo Antriebs- und Abtriebswelle in einer Linie angeordnet sind., die seine bewegten Teile umschließende Verbindungsvorrichtung umläuft, und ein ortsfester Stützkörper vorgesehen ist, der als Widerlager für die bewegten Teile (les Übersetzungsgetriebes dient, verschiedene Ausführungsformen eines solchen stufenlosenDrehmomentw-andlers gegeben, bei welchem die vorr\\-.- linten Nachteile beseitigt sind.
• e Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispiels-,veise und schematisch veranschaulicht.
• Es stellt dar Fig. i einen Längsschnitt durch eine mechanische Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 einen ebensolchen Längsschnitt nach einer etwas anderen Ausführungsform, Fig. 3 einen Querschnitt durch Einzelteile nach der Linie 111-11I der Fig. 2, Fig.4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Einrichtung ('hydraulisch), Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4, Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Einrichtung; nach einer weiteren Ausführungsforen (elektrisch). In Fig. i bedeutet i eine Antriebswelle, mit welcher eine Reibrolle 2 fest verbunden ist. 3 ist ein Stützkörper, beim gezeichneten Ausführungsbeispiel in Gestalt einer Rolle, welche durch einen Stützarm 4 ortsfest im Raum gehalten wird. In einer Verbindungsvorrichtung, z. B. Gehäuse 5, sind Reibscheiben 6 drehbar angeordnet, z. B. mittels Wellenzapfen 7. Idas Gehäuse kann in beliebiger Weise, z. B. mittels eines Hebels 8 in Richtung der Pfeile A, B verschoben werden. Die hier als Gehäuse ausgebildete Verbindungsv orrichtung 5 dient zum Abtrieb, z. B. an der Stelle g. Die Anordnung ist so getroffen, daß der :11>trieb g in einer Linie mit der Antriebswelle i liegt. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist die Zone der Reibscheiben 6, auf der die Reibrolle 2 bzw. die Stützrolle 3 wirkt, ausgespart, wie bei io gezeigt. Die Anordnung ist dabei zweckmäßig so getrotien, daß der Abstand a der Reibrolle 2 roll der Stützrolle 3 gleich dem Abstand b der Aussparung io von der Mitte der Reibscheiben 6 ist.
• Durch Längsverschiebung der Verbindungsvorrichtung s in Richtung der Pfeile <d oder ß läßt sich das Übersetzungsverhältnis der Energieübertragungseinrichtung vom Rückwärtsgang über Null und weiter über das Übersetzungsverhältnis i : i verändern. Beim Übersetzungsverhältnis i : i wird innerhalb des Übersetzungsgetriebes keine Energie übertragen, das Übersetzungsgetriebe wirkt vielmehr wie eine starre Kupplung. Die Reibrolle 2 steht dabei im Mittelpunkt der Reibscheiben 6 und dreht die beweglichen Teile des übersetzungsgetriebes im Verhältnis i : i. Um dabei eine unnütze Reibung an der Stützrolle 3 zu vermeiden, sind die Reibscheiben 6 an dieser Stelle ausgespart oder abgesetzt. Dasselbe gilt für das Übersetzungsverhältnis i : o, Leerlauf, wobei die Reibrolle2 sich ein Bereich der Aussparung io und die Stützrolle 3 im -Mittelpunkt der Reibscheiben 6 befindet.
• Es ist bei mechanischen Reibungsgetrieben seit längerer Zeit bekannt, den erforderlichen Anpreßdruck an den Reibflächen vom übertragenen Drehinoment abhängig zu machen. Dadurch kann man erreichen, (laß dieser Anpreßdruek dem übertragenen Drehmoment proportional wird, so daß er bei allen Betriebszuständen gerade (las richtige Maß hat. Bei einem gewöhnlichen, aus einer Reibrolle und einer Reibscheibe bestehenden stufenlosen Übersetzungsgetriebe ist dabei das an der Reibrolle, d. h. auf der Antriebsseite herrschende Drehmoment herangezogen, da sich auf der Abtriebsseite, d. h. an der Reibscheibe, der wirksame Hebelarm beim Verstellen des Übersetzungsverhältnisses ändert, wodurch nicht die gewünschten Anpreßdrücke entstehen würden. Bei dein mechanischen Reibungsgetriebe nach der Erfindung ist von diesem Gedanken ebenfalls Gebrauch gemacht, jedoch mit der besonderen Maßgabe, daß der Anpreßdruck durch das Drehmoment auf der Abtriebsseite erzeugt wird und diesem Drehmoment proportional ist. Dies ist bei dem Getriebe deshalb erforderlich, weil der Anpreßdruck sich auf beide Reibrollen 2 und 3 auswirken und für beide Reibrollen ausreichen muß.
• Erfindungsgemäß ist für diesen Zweck beispielsweise auf der Abtriebsseite des Gehäuses s ein verdrehbarer Körper ii mit Ansätzen oder Nocken 12 aufgesetzt. An dem Gehäuse 5 sind doppelarmige Hebel mit Armen 13, 14 schwenkbar angeordnet. Der im Bereich der Nocken 12 befindliche Teil des Hebelarmes 14 ist so gestaltet, daß sich zu beiden Seiten der Nocken je eine schiefe Ebene 15 befindet. Der Abtrieb findet in diesem Fall von einer Fläche 16 des Körpers i i statt. Sowohl beim Vorwärtsals auch beim Rückwärtsgang laufen die Nocken 12 auf die schiefe Ebene 15 auf, wodurch die Hebel 13, 14 in Richtung des Pfeiles C verschwenkt werden. Die Hebelarme 13 wirken dabei auf die verschiebbar gelagerten Wellen 7 der Reibscheiben und erhöhen den Anpreßdruck proportional zum übertragenen Drehmoment.
• Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme, das Abtriebsmoment zur Erzeugung des An@reßdruckes Heranzuziehen, ergibt sich besonders bei Anwendung der Übertragungseinrichtung auf Fahrzeuge. Da das mechanische Getriebe auch das Obersetzungsverhältnis i : o ermöglicht, wobei das betreffende Fahrzeug stillsteht und in dieser Ruhelage festgehalten ist, obwohl der Motor läuft, ist erfindungsgemäß die bei Fahrzeugen verwendete Kupplung nicht wie üblich zwischen Motor und Getriebe sondern auf der Abtriebsseite des Getriebes angeordnet, um so bei Stillstand des Fahrzeuges eine Blockierung durch die Reibrolle 3 aufzuheben. Die Anordnung der Kupplung auf der Abtriebsseite des Getriebes und die Abhängigkeit des Anpreßdruckes der Reibscheiben vorn Drehmoment auf der Abtriebsseite erlauben, durch Lösen der Kupplung das Abtriebsmoment aufzuheben und damit den Anpreßdruck gleich Null zu machen. Damit wird eine leichte Verstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses durch müheloses Verschieben der Verbindungsvorrichtung, die die Reibscheibe trägt, ermöglicht.
• Bei der beispielsweisenhydraulischenAusführung der Übertragungseinrichtung sind in der Antriebswelle i Kanäle 17 vorgesehen, welche durch Öffnungen 18 nach außen münden. In einem ortsfesten Gehäuse ig ist eine die :liitriebswelle i umgebende Hülse 2o angeordnet, welche im Bereich der Öffnungen 18 segmelitf(*irmige Aussparungen 21 aufweist. Die Antriebswelle i ist von Pumpenkörpern 22 tllngel)cit und damit z. B. durch Keil 23 fest verbunden. lm Bereich der Öffnungen 18,21 sind in den Pumpenkörpern 22 Zylinder 24 mit Kolben 25 angeordnet. Die Kolben sind mit Laufrollen 26 ausgerüstet, die geeignet sind, sich in einem Ripg 27 abzuwälzen. Dieser Ring ist in dem Gehäuse i9 in Richtung der Pfeile D, F (Fig. 5) verschiebbar angeordnet.
• Auf der Abtriebsseite sind analog zur Antriebsseite ebenfalls Zvlinder24 mit Kolben25 und Laufrollen 26 vorgesehen. hier ist das Ende der Alltriebswelle von einer Hülse 28 umgeben, welche im Bereich der Offnungen i8 und der Zylinder 24 segmentförmige Ausschnitte29 besitzt. Die Laufrollen 26 sind von einer Glocke 30 umgeben, die ebenso wie die Hülse 28 ein Teil der Abtriebswelle 31 ist bzw. mit dieser fest verbunden ist. Die innere Lauffläche 32 dieser Glocke ist exzentrisch zur Mittellinie der Antriebs- und Abtriebswelle.
• Die`y'irkungsweise derVorrichtung ist wiefolgt: Bei der gezeichneten Stellung der einzelnen Teile ist das Verhältnis der Übertragung i : o zugrunde gelegt, d. 11. bei vollem Umlauf der Antriebswelle ein Stillstand der Abtriebswelle. Sobald der Ring 27 in 1Ziclitung des Pfeiles D verschoben wird, beginnt die Abtriebswelle mit einem Übersetzungsverhältius im sell)enDrehsinn wie dieAntriebswelle umzulaufen. `'Penn die Verschiebung des Ringes 27 so weit vorgenommen ist, daß seine innere Lauffläche kmizentrisch zur Mittellinie der Antriebsfelle liegt, findet keine Bewegung der Kolben 25 mehr statt und die ;alitriel>swelle 31 läuft mit dem lTl@ersetzungsverhältnis i : i um.
• Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der Ring 27 noch weiter als in Fig. 5 gezeichnet in Richtung des Pfeiles F_ verschoben werden kann. In <diesem 1#a11 ist die Förderleistung der Pumpen auf der :\ntriellsseite griißer als dem Ühersetzungsverh<iltiiis i : o entspricht. Dadurch wird bewirkt, claß auf der Abtriebsseite eine Rückdrehung der Glocke 30 eintritt und elemgeinäß die Abtriebswelle 31 ini unigekehrte» Drehsinn angetrieben wird (Riickw:irt sgang ) .
• Beider elekti-isclien AnoreIntingderÜÜertragttngseinriclitting ist auf der Antriebswelle i ein elektrischer kcitor33 zwischen Polen 34 angeordnet. In der \'erl;ingerung der :liitriebswelle i ist an dem Stützarm 3; ein feststellender Anker 36 ortsfest allgeordnet. Uni den kotor 33 und den Anker 36 sind Pole 34 1111<l 37 allgeordnet. die von einer umlaufenden Verbindungsvorrichtung, z. B. dem Gehäittse 38 getrageli werden. Die Pole 34 und 37 sind elektrisch unter sich verbunden, wie bei 39 gezeigt, und die Bürsten 4o sind all diese Leitung angeschlossen. In die Leitung sind ferner Regulierwiderstinde -1i..12 eingeschaltet. Die Abnahme der Energie lindet von der innlaufenden Verbindungsv@»-richtung 43 statt.
• 1)ieWirkungsweise der Einrichtmig ist wie folgt: Bei Umlauf der :@utricliswelle i wird ein Strom erzeugt, vier durch die Pole 37 an dem feststehenden Anker 36 eine Drehung des Gehäuses 38 bewirkt.
• Durch jeweilige Einstellung der Widerstände 41 und 42 ist es möglich, das Übertragungsverhältnis von i : o bis i : i zu ändern.
• Wesentlich ist es, daß die Einrichtung nach der Erfindung nicht nur ein Drehzahlwandler, sondern auch ein Drehmomentwandler ist, wo auch bei der hydraulischen, pneumatischen und elektrischen Ausführung die Übertragung des gesamten Drehmomentes sichergestellt ist.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stufenloser Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welchen Antriebs- und Abtriebswelle in einer Linie angeordnet sind, die seine bewegten Teile umschließende Verbindungsvorrichtung umläuft, und ein ortsfester Stützkörper vorgesehen ist, der als Widerlager für die bewegten Teile des Übersetzungsgetriebes dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reibrolle der Antriebswelle sich auf einer Mehrzahl von Reibscheiben abwälzt, die sich an einer ortsfesten Stützrolle abwälzen, in ihrerLage gegenüber diesen beiden Rollen verschiebbar sind und in einer Verbindungsvorrichtung gelagert sind, die zum Abtrieb dient.
2. 2. Drehmomentwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des bekannten, aus Reibrollen und Reibscheiben bestehenden mechanischen, stufenlosen Übersetzungsgetriebes die Zone der Reibscheiben, auf der die Reibrolle (2) bzw. die Stützrolle (3) beim Übersetzungsverhältnis i : i und i : o wirkt, ausgespart ist.
3. 3. Drehmomentwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung irgendeines bekannten mechanischen Reibungsgetriebes als stufenloses Übersetzungsgetriebe der Anpreßdruck an den Abwälzflächen, z. B. durch auf schiefe Ebenen (15) wirkende Gleitkörper (12) der Abtriebswelle durch das Drehmoment das auf der Abtriebsseite herrscht, erzeugt wird und diesem Drehmoment proportional gestaltet ist.
4. 4. Drelimomentwandler nach Anspruch i für hydraulische und pneumatische Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebs-und Abtriebsseite Pumpenaggregate (24, 25) in exzentrischen, verstellbaren Ringen arbeiten und so durch Kanäle in der Antriebswelle miteinander verbunden sind, daß ein Energiefluß im Übertragungsmittel nur dann stattfindet, wenn die Übersetzung kleiner als i : i ist und bei Übersetzung i : o am größten ist. 5. Drehmomentwandler nach Anspruch i für elektrische Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß einem umlaufenden Rotor (33) der Antriebswelle ein ortsfester Anker (36) gegenübersteht und diese beiden Elemente von Polen eines elektrischen Feldes umgeben sind, die untereinander elektrisch verbunden und in einer umlaufenden, die Abtriebswelle enthaltenden Verbindungsvorrichtung(38) angeordnet sind, wobei Regulierwiderstände im Stromkreis den Grad der Übersetzung dergestalt regeln, daß bei der Übersetzung i : i kein Energiefluß im Getriebe selbst vorhanden, bei Übersetzung i : o derselbe ein Maximum ist. 6. Drehmomentwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Verschiebung der Reibscheiben eine gegebenenfalls eingebaute Kupplung auf der Abtriebsseite der Anordnung eingebaut ist. Angezogene Druckschriften: Maschinenbau, Bd.
5. 5, Heft .t, v.
6. April 1937, S.222 und 223; USA.-Patentschrift Nr. 2 397 634; Deutsche Patentschrift Nr. 739 402.