NL1016563C2 - Inrichting voor het traploos regelen van een toerental. - Google Patents

Description

Inrichting voor het traploos regelen van een toerental

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het traploos regelen van een toerental. Met name heeft de uitvinding betrekking op een dergelijke inrichting welke in hoofdzaak slechts overbrengingen door middel 5 van tandwielen omvat.

In de techniek zijn traploze transmissies algemeen bekend in de vorm van de zogenoemde half-hydraulische transmissies. Een nadeel van dergelijke inrichtingen is dat deze altijd een bepaalde mate van slip hebben. Hierdoor gaat een 10 aanzienlijk deel van de energie die in de inrichting wordt gevoerd verloren, wat betekent dat het totale rendement van de inrichting sterk wordt verminderd.

De uitvinding heeft nu tot doel een inrichting te verschaffen voor het traploos regelen van een toerental, wel- 15 ke een verbeterd rendement heeft. Met name heeft de uitvinding tot doel een inrichting te verschaffen waarmee geen slip wordt verkregen. In het bijzonder heeft de uitvinding het doel een inrichting te verschaffen welke voor de overbrenging slechts tandwielen omvat.

20 Hiertoe voorziet de uitvinding in een inrichting als in de aanhef genoemd welke omvat: a) een eerste aandrijfas welke is verbonden met een aandrijving, bijvoorbeeld een motor, en welke is voorzien van een koppelingsmiddel; 25 b) een eerste aandrijflijn, omvattende een middel voor verbinding met het koppelingsmiddel, welke in verbinding staat met een eerste planetair tandwielstelsel, welke een drager omvat die is verbonden met een uitgaand eindkoppe-lingsmiddel; 30 c) een tweede aandrijflijn, omvattende een middel voor verbinding met het koppelingsmiddel, welke in verbinding staat met een tweede planetair tandwielstelsel, welke een drager omvat die is verbonden met een uitgaand eindkoppe-lingsmiddel; 35 d) waarbij een ringwiel van het eerste planetaire tandwielstelsel aan zijn omtrek door middel van een koppe- *101656' 2 lingsmiddel is gekoppeld met een koppelingsmiddel aan de omtrek van een ringwiel van het tweede planetaire tandwielstel-sel zodanig, dat deze twee ringwielen bij rotatie een ten opzichte van elkaar tegengestelde draairichting verkrijgen; en 5 e) een eindstelsel, ten minste omvattende: el) een eerste dubbel tandwiel, draaiend om een draaias die in hoofdzaak parallel ligt aan de drager van de eerste aandrijflijn, en welke is voorzien van een koppelingsmiddel voor koppeling aan het eindkoppelingsmiddel van de 10 eerste aandrijflijn, alsmede van een tweede koppelingsmiddel; e2) een tweede dubbel tandwiel, parallel geplaatst ten opzichte van en in lijn met het eerste dubbele tandwiel, welke tevens is voorzien van een koppelingsmiddel voor koppeling aan het eindkoppelingsmiddel van de tweede aandrijflijn, 15 alsmede van een tweede koppelingsmiddel; e3) een satellietwiel dat met een koppelingsvlak in contact staat met de tweede koppelingselementen van de dubbele tandwielstelsels, en dat in hoofdzaak loodrecht daartussenin is geplaatst, en dat kan roteren rond een rotatie-as, 20 welke rotatie-as is verbonden met een eerste uiteinde van een homokineet of dergelijke, welke homokineet aan zijn andere uiteinde kan roteren rond een rotatie-as welke in lijn ligt met de rotatie-as van de dubbele tandwielen, en welke rotatie-as de uitgaande as van de inrichting vormt; 25 f) een toerenregelaar verbonden aan het koppelings middel op het ringwiel van één van de planetaire tandwielstelsels waarmee een gewenste draaisnelheid van de ringwielen en derhalve van de uitgaande as kan worden geregeld.

Met een dergelijke inrichting wordt verkregen dat 30 het toerental van de uitgaande as traploos kan worden geregeld door middel van de toerenregelaar die is verbonden met één van de ringwielen van de planetaire tandwielstelsels.

Door deze inrichting wordt tevens verkregen dat de toerenregelaar die is verbonden met ten minste één van de ringwielen 35 van de planetaire tandwielstelsels slechts zeer weinig vermogen hoeft te leveren om het toerental daarvan te doen variëren .

r ,r ' 1 f i.~ c o 3

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden alle koppelingselementen gevormd door tandwielen. Volgens nog een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de eerste en de tweede aandrijflijn identiek uitgevoerd, evenals de twee dubbele 5 tandwielen.

De uitvinding zal hierna aan de hand van de bijgevoegde tekening nader worden verduidelijkt. De figuren tonen een schema van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een schematische weergave van een eer-10 ste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een schematische weergave van een tweede vereenvoudigde uitvoeringsvorm van een inrichting zoals getoond in Fig. 1.

Hoewel de in Fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm eenvou-15 diger van aard is dan die welke is getoond in Fig. 1, zal de uitvinding hierna in hoofdzaak aan de hand van de in Fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm worden beschreven.

Zoals getoond in fig. 1 omvat de inrichting 1 voor het traploos regelen van een toerental, een eerste aandrijfas 20 2 welke wordt aangedreven door een motor 3, en welke via een systeem van tandwielen is verbonden met een uitgaande as 27. Deze uitgaande as 27 kan naar keuze zijn verbonden aan een tandwiel, of elk ander koppelingsmiddel of overbrengings-orgaan.

25 De eerste aandrijfas 2 is voorzien van een koppe- lingsmiddel 4, bijvoorbeeld een tandwiel, welke aan zijn omtrek in contact staat met twee tandwielen 6, 11, welke bij rotatie van het koppelingsmiddel 4 in een eerste draairichting een ten opzichte van elkaar identieke rotatiebeweging 30 opgelegd krijgen die tegengesteld is aan dat van het koppelingsmiddel 4.

Hierna zal voor het gemak worden gesproken van tandwielen waar elke soort koppelingsmiddel wordt bedoeld, maar waarbij de uitvinding echter niet tot dergelijke koppelings-35 middelen beperkt is. Ook andere middelen voor het overbrengen van een rotatiebeweging zijn mogelijk, bijvoorbeeld riemen, snaren en dergelijke.

(*101656 3 4

De inrichting volgens de uitvinding omvat verder een eerste aandrijflijn 5 en een tweede aandrijflijn 10. De eerste aandrijflijn 5 omvat een tandwiel 6 dat in verbinding staat met het tandwiel 4 van de eerste aandrijfas 2. Het 5 tandwiel 6 is door middel van geschikte middelen verbonden met een eerste planetair tandwielstelsel 7. Planetaire tand-wielstelsels zijn algemeen bekend en behoeven hier niet nader te worden beschreven. De overbrengingsverhouding van het planetaire tandwielstelsel kan in principe vrij worden gekozen. 10 Het eerste planetaire tandwielstelsel 7 omvat een drager 8 (zijnde de uitgaande as van het eerste planetaire tandwielstelsel) welke een tandwiel 9 aandrijft en tevens de rotatie-as van de drager 8 vormt.

De tweede aandrijflijn 10 van de inrichting volgens 15 de uitvinding, omvat tevens een eerste tandwiel 11, welke wordt aangedreven door het tandwiel 4. Het tandwiel 11 drijft een tweede planetair tandwielstelsel 12 aan, welk planetair tandwielstelsel 12 bijvoorbeeld identiek aan het eerste planetaire tandwielstelsel is uitgevoerd. De uitgaande as, ofte-20 wel de drager 13, van het tweede planetaire tandwielstelsel 12, drijft een tandwiel 14 aan, en vormt in de weergegeven uitvoeringsvorm de rotatie-as van het tandwiel 14.

Het eerste planetaire tandwielstelsel omvat, zoals in de techniek bekend, een ringwiel welke aan zijn omtrek is 25 voorzien van een vertanding 29. Het tweede planetaire tandwielstelsel 12 omvat eveneens een ringwiel dat aan zijn omtrek van een vertanding 30 is voorzien. De ringwielen grijpen door middel van hun vertandingen 29, 30 in elkaar en zijn derhalve direct met elkaar gekoppeld.

30 De uitgaande tandwielen 9, 14 van de eerste respec tievelijk de tweede aandrijflijn staan volgens de uitvoeringsvorm zoals getoond in Fig. 1 elk in verbinding met een dubbel tandwiel 16, 20. Fig. 2 toont een vereenvoudigde uitvoeringsvorm, waarbij het uitgaande tandwiel 14 van de tweede 35 aandrijflijn 10 direct het tandwiel 20 vormt. Het eerste dubbele tandwiel 16 omvat in de weergegeven uitvoeringsvorm een buitenvertanding 18. Deze buitenvertanding 18 grijpt in op de vertanding aan de buitenomtrek van het tandwiel 9 van de eer- -1 0 1 - 5 6 :1¾ 5 ste aandrijflijn 5. Het dubbele tandwiel 20 is voorzien van een binnenvertanding 21, welke binnenvertanding 21 aangrijpt op de buitenvertanding van het tandwiel 14 van de tweede aandrijflijn 10. Volgens de in Fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm 5 wordt een directe verbinding verschaft vanaf de uitgaande as 13 en het tandwiel 20. Dit heeft als voordeel dat een 1:1 overbrenging mogelijk is, wat niet het geval is wanneer het uitgaande tandwiel 14 met zijn buitenvertanding ingrijpt op binnenvertanding van tandwiel 20. De in Fig. 1 getoonde beide 10 dubbele tandwielen 16, 20 draaien elk om een in lijn met elkaar liggende rotatie-as 17. De beide dubbele tandwielen 16, 20 zijn tevens voorzien van een vertanding op hun naar elkaar toe gerichte zijden. Deze vertandingen 19, 22 liggen, zoals weergegeven in de figuur, exact boven elkaar, waarbij een 15 haaks tandwiel 23, ook wel satellietwiel 23 genoemd, aan zijn omtrek met zijn buitenvertanding ingrijpt in de vertanding 19 en 22. Wanneer de tandwielen 16, 20 ten opzichte van elkaar met een verschillende draaisnelheid roteren, zal dit resulteren in een rotatiebeweging van het satellietwiel 23. Het sa-20 tellietwiel 23 is met zijn rotatie-as 25 gelagerd in een lager 28 welke op zijn beurt draaibaar is rond een draaias 29 welke in lijn ligt met de as 17 van de dubbele tandwielen 16, 20. Hierdoor wordt verkregen dat het satellietwiel 23 zich kan verplaatsen ("afwikkelen") over een cirkelvorm die wordt 25 gedefinieerd door de vertanding 19, 22 op de beide dubbele tandwielen 16, 20.

De rotatie-as 25 van het satellietwiel 23 is aan zijn van het satellietwiel afgekeerde uiteinde, zoals weergegeven in fig. 1, verbonden met een eerste zijde van een homo-30 kineet of dergelijke, welke homokineet 26 aan zijn andere uiteinde is verbonden met een as 27, welke in het weergegeven geval de uitgaande as van de inrichting vormt. Ook deze as kan zijn verbonden met een geschikt middel om deze te verbinden met een niet nader weergegeven inrichting.

35 De inrichting werkt nu als volgt. De motor 3 zal door middel van de aandrijfas 2 en middels het tandwiel 4 de beide tandwielen 6, 11 van de eerste respectievelijk de tweede aandrijflijn 5, 10 doen roteren. De tandwielen 6 en 11 »1016 5 6 3 6 draaien hierbij in dezelfde richting. De verdere werking van de inrichting zal nu worden beschreven aan de hand van de vooronderstelling dat de eerste en de tweede aandrijflijn 5, 10 identiek zijn uitgevoerd. Dit wil zeggen dat alle tandwie-5 len alsmede de beide planetaire stelsels identiek zijn. Ook de beide dubbele tandwielen 16, 20 zijn identiek uitgevoerd, met dien verstande dat de steek van het tandwiel 18 en het tandwiel 21 gelijk zijn. Hierdoor wordt verkregen dat, bij een belasting van de uitgaande as 27, en bij een aandrijving 10 door middel van de motor 3, de krachten in de beide aandrijf-lijnen, alsmede de koppels die door de ringwielen van de planetaire stelsels door middel van de vertandingen 29, 30 op elkaar worden uitgeoefend, exact aan elkaar gelijk zijn. Daardoor wordt verkregen dat de ringwielen 29, 30 van het 15 eerste en het tweede planetaire tandwielstelsel, doordat deze op elkaar ingrijpen door middel van hun vertanding, stil zullen staan. Op het ingrijpingspunt van de vertandingen 29, 30 op de beide ringwielen zal het ene ringwiel namelijk een positieve kracht uitoefenen terwijl het andere ringwiel een ne-20 gatieve kracht uitoefent. Deze krachten compenseren elkaar. Doordat deze krachten elkaar compenseren, is het mogelijk om met een toerenregelaar 28, zoals weergegeven in de figuur, en welke ingrijpt op de buitenvertanding van één van de beide ringwielen, met zeer weinig vermogenstoevoer, de ringwielen 25 ten opzichte van elkaar te laten roteren. Deze toerenregelaar kan bijvoorbeeld een elektrische servomotor of een variabele hydromotor, of elke andere geschikte toerenregelaar zijn.

Wanneer aan de ringwielen een rotatiebeweging wordt opgelegd, zullen de ringwielen in een tegengestelde richting 30 ten opzichte van elkaar gaan draaien. Door deze draaiing van de ringwielen zullen de dragers 8, 13 van het eerste respectievelijk tweede planetaire tandwielstelsel 7 respectievelijk 12 de draairichting van de ringwielen volgen. Wanneer de planetaire tandwielstelsels beide identiek zijn uitgevoerd zal 35 dit resulteren in een onderling tegengestelde en tevens in grootte verschillende draaisnelheid van de dragers 8, 13 en derhalve van de tandwielen 9, 14. Wanneer deze tandwielen 9 en 14 identiek zijn uitgevoerd, evenals de steek van de ver- • ’ ^ 1'!· - iZ C; o 7 tending 18, 21 van de beide dubbele tandwielen, zullen deze dubbele tandwielen 16, 20 met een verschillende snelheid gaan ronddraaien. Bijvoorbeeld kan het eerste dubbele tandwiel daardoor een eerste snelheid tegen de wijzers van de klok in 5 verkrijgen, terwijl het tweede dubbele tandwielstelsel een tweede draaisnelheid krijgt, die tegengesteld is aan de draairichting van het eerste dubbele tandwiel en die tevens van een andere grootte-orde is. Hierdoor wordt verkregen dat het satellietwiel 23 vanwege de ingrijping van de buitenver-10 tanding daarop met de vertanding 19, 22 van het eerste en het tweede dubbele tandwiel zal gaan roteren, en tevens rond de as 29 zich zal gaan afwikkelen. Door de eerstgenoemde rotatie van het satellietwiel 23 zal via de homokineet 26 een rota-tiebeweging aan de uitgaande as 27 worden opgelegd, welke, 15 afhankelijk van de onderlinge draaisnelheid en draairichting van de beide dubbele tandwielen 16, 20, kan worden verhoogd of verlaagd door de afwikkeling van het satellietwiel 23 tussen de beide dubbele tandwielen 16, 20.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm kunnen 20 de beide planetaire stelsels zodanig worden uitgevoerd dat, bij een stilstand van de beide ringwielen de rotatiesnelheid van de tandwielen 9, 14 identiek maar tegengesteld is. Daardoor wordt verkregen dat het satellietwiel 23 zich niet over de beide dubbele tandwielen zal afwikkelen, wanneer de steek 25 van de vertanding 21 en 18 onderling, alsmede van de vertanding 9 en 14 onderling, identiek is.

Doordat de krachten van de beide aan elkaar gekoppelde ringwielen elkaar opheffen, is het mogelijk om met zeer weinig vermogen de toerenregelaar het toerental van de uit-30 gaande as te laten variëren. In feite is het voor de toerenregelaar benodigde vermogen slechts gelijk aan het vermogens-verlies dat in de planetaire tandwielstelsels 7, 12 wordt verkregen.

De homokineet of dergelijke kan ook worden vervangen 35 door een tandwieloverbrenging, waarbij deze in staat moet zijn om ten eerste een rotatiebeweging van het satellietwiel 23 op de as 27 over te brengen, en ten tweede een afwikkeling van het satellietwiel 23 om de as 29 op de as 27 over te »1016 5 63 8 brengen. Een dergelijke tandwieloverbrenging is in de techniek bekend.

Met de inrichting volgens de uitvinding kan een toerental van een aandrijving 3, bijvoorbeeld een motor, trap-5 loos worden geregeld met behulp van overbrengingen die slechts bestaan uit tandwieloverbrengingen. Er wordt derhalve een zeer betrouwbare en krachtige overbrenging verschaft, waarbij geen grote rendementsverliezen worden verkregen zoals in de techniek gebruikelijk is bij traploze varieerbare over-10 brengingen waarbij te allen tijde een zekere mate van slip wordt verkregen.

De rotatie van de uitgaande as 27 kan op twee manieren worden verkregen. Ten eerste door een rotatie van het sa-tellietwiel 23 om zijn rotatie-as 25, en waarbij het satel-15 lietwiel 23 zich volgens een eerste extreme uitvoeringsvorm te allen tijde bevindt op de positie zoals weergegeven in de figuur. Deze wordt verkregen wanneer de beide dubbele tandwielen 16, 20 met een tegengesteld gerichte maar overigens identieke draaisnelheid bewegen. Dat wordt verkregen wanneer 20 de dragers 8, 13 van het eerste respectievelijk tweede planetaire tandwielstelsel dezelfde draairichting hebben, derhalve wanneer de beide ringwielen van het eerste respectievelijk tweede tandwielstelsel ten opzichte van elkaar stilstaan. Uiteraard dient hiervoor te gelden dat de motor 3 een rotatie-25 beweging verschaft aan de tandwielen 6, 11 via tandwiel 4.

Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt de rotatie-beweging van de uitgaande as 27 verkregen door een rotatiebe-weging van het satellietwiel 23, slechts door rotatie van het satellietwiel 23 om de rotatie-as 17. Dit wordt verkregen, 30 als tweede extreme situatie, doordat de beide dubbele tandwielen 16, 20 met dezelfde rotatiesnelheid in dezelfde richting roteren. Dit betekent dat de drager 13 en de drager 8 met een zelfde rotatiesnelheid maar tegengesteld ten opzichte van elkaar roteren, wanneer alle tandwielen, zoals hiervoor 35 uiteengezet, identiek aan elkaar zijn. Zoals gezegd, en zoals bekend aan een deskundige in de techniek, zullen de draaisnelheid van de dragers 8, 13 bij een tegengesteld gerichte rotatie van de ringwielen 29, 30 tegengesteld aan elkaar zijn

: ! V O V

9 maar verschillend ten opzichte van elkaar. De reden hiervoor is aan de deskundigen in de techniek bekend. Derhalve zal in de praktijk veelal een combinatie worden verkregen van een rotatie van het satellietwiel 23 om zijn rotatie-as 25 en te-5 gelijkertijd een afwikkeling van het satellietwiel 23 langs de vertanding 19, 22 op de dubbele tandwielen 16, 20. De feitelijke draaisnelheid van de uitgaande as 27 kan hierbij worden geregeld door een toerenregelaar 28.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is be-10 perkt tot hetgeen in de figuur is getoond en zoals hiervoor is beschreven. Overbrengingen anders dan tandwielen zijn mogelijk. Ook is mogelijk dat de tandwielen en de planetaire tandwielstelsels van de eerste en de tweede aandrijflijn ten opzichte van elkaar verschillen, evenals de vertandingen van 15 de dubbele tandwielen 16, 20. Hierdoor kan de rotatiesnelheid van de uitgaande as 27 op een van tevoren bepaalde waarde worden gesteld wanneer de ringwielen van de beide planetaire tandwielstelsels 7, 12 ten opzichte van elkaar stilstaan.

*1016 5 6 3

Claims (6)

1. Inrichting (1) voor het traploos regelen van een toerental, omvattende: a) een eerste aandrijfas (2) welke is verbonden met 5 een aandrijving (3), bijvoorbeeld een motor, en welke is voorzien van een koppelingsmiddel (4); b) een eerste aandrijflijn (5), omvattende een middel (6) voor verbinding met het koppelingsmiddel (4), welke in verbinding staat met een eerste planetair tandwielstelsel 10 (7), welke een drager (8) omvat die is verbonden met een uit gaand eindkoppelingsmiddel (9); c) een tweede aandrijflijn (10), omvattende een middel (11) voor verbinding met het koppelingsmiddel (4), welke in verbinding staat met een tweede planetair tandwiel- 15 stelsel (12), welke een drager (13) omvat die is verbonden met een uitgaand eindkoppelingsmiddel (14); d) waarbij een ringwiel van het eerste planetaire tandwielstelsel (7) aan zijn omtrek door middel van een koppelingsmiddel (29) is gekoppeld met een koppelingsmiddel (30) 20 aan de omtrek van een ringwiel van het tweede planetaire tandwielstelsel (12) zodanig, dat deze twee ringwielen bij rotatie een ten opzichte van elkaar tegengestelde draairichting verkrijgen; en e) een eindstelsel (15), ten minste omvattende: 25 el) een eerste dubbel tandwiel (16), draaiend om een draaias (17) die in hoofdzaak parallel ligt aan de drager (8) van de eerste aandrijflijn (5), en welke is voorzien van een koppelingsmiddel (18) voor koppeling aan het eindkoppelingsmiddel (9) van de eerste aandrijflijn (5), alsmede van een 30 tweede koppelingsmiddel (19); e2) een tweede dubbel tandwiel (20), parallel geplaatst ten opzichte van en in lijn met het eerste dubbele tandwiel (16), welke tevens is voorzien van een koppelingsmiddel (21) voor koppeling aan het eindkoppelingsmiddel (14) 35 van de tweede aandrijflijn (10), alsmede van een tweede koppelingsmiddel (22) ; 1^1 016 5 6 3 A e3) een satellietwiel (23) dat met een koppelings-vlak (24) in contact staat met de tweede koppelingselementen (19, 22) van de dubbele tandwielstelsels (16, 20), en dat in hoofdzaak loodrecht daartussenin is geplaatst, en dat kan ro-5 teren rond een rotatie-as (25), welke rotatie-as (25) is verbonden met een eerste uiteinde van een homokineet of dergelijke, welke homokineet aan zijn andere uiteinde kan roteren rond een rotatie-as (27) welke in lijn ligt met de rotatie-as (17) van de dubbele tandwielen (16, 20), en welke rotatie-as 10 (27) de uitgaande as van de inrichting (1) vormt; en f) een toerenregelaar (28) verbonden aan het koppe-lingsmiddel (29, 30) op het ringwiel van één van de planetaire tandwielstelsels (7, 12) waarmee een gewenste draaisnelheid van de ringwielen en derhalve van de uitgaande as (27) 15 kan worden geregeld.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tandwiel (20) wordt gevormd door het uitgaande koppe-lingswiel (14) van de tweede aandrijflijn (10), en waarbij het tandwiel (20) parallel is geplaatst ten opzichte van en 20 in lijn met het eerste dubbele tandwiel (16) en welke is voorzien van een koppelingsmiddel (22).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de koppelingsmiddelen worden gevormd door tandwielen .

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het ken merk, dat de overbrengingsverhoudingen van de eerste aandrijflijn (5) identiek zijn aan die van de tweede aandrijflijn (10) .

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het ken-30 merk, dat de steek van de buitenvertanding (18) van het eerste dubbele tandwiel (16) identiek is aan de steek van de binnenvertanding (21) van het tweede dubbele tandwiel (20) .

6. Voertuig, voorzien van een inrichting volgens één der conclusies 1-5. f * < Λ