DE4005204A1 - Self-regulating speed converter - consists of two or more planetary gears with two or more driven shafts - Google Patents

Abstract

The self-regulating speed converter consists of two or more planetary gears. It has two or more driven shafts (10,12). The torques of the two or more driven shafts (10,12) automatically and continuously compensate the planetary wheel (3,7) axles, in the case of bevel gears, or compensate the speeds in the case of the spur wheel design. USE/ADVANTAGE - The self-regulating speed converter loads the drive machine depending on its output capacity and equalises changes in the driven speed by means of the torque.

Description

Die Erfindung betrifft einen selbstregelnden Umlaufdrehzahlwandler mit mindestens zwei oder mehreren Abtrieben, deren Drehzahlen sich zwangsläufig, selbstregelnd und stufenlos in Abhängigkeit der jeweils anliegenden und sich verändernden Drehmomente einstellen.The invention relates to a self-regulating rotational speed converter with at least two or more drives, whose speeds are inevitable, self-regulating and infinitely variable depending on the respective and set changing torques.

Die bekannten als Drehzahlwandler verwendeten Umlaufgetriebe sind sehr unterschiedlich ausgeführt und die gewünschte Änderung der Abtriebsdrehzahlen wird mittels Beschleunigung oder Verzögerung des Umlaufräderträgers oder eines der beiden mit den Umlaufrädern in Verbindung stehenden Gegenräder über Differenzumdrehungen erzeugt.The known epicyclic gear used as a speed converter are very different and the desired The output speed is changed by means of acceleration or deceleration of the planet gear carrier or one of the two connected to the planet gears Counter wheels generated by differential revolutions.

Welche von den Funktionskräften (Antriebs-, Abtriebs-, Beschleunigungs- oder Verzögerungskraft) den einzelnen Elementen des Umlaufgetriebes zugeordnet wird ist willkürlich festlegbar und kann entsprechend des Verwendungszweckes in allen Kombinationen erfolgen.Which of the functional forces (drive, output, Acceleration or deceleration force) the individual Elements of the epicyclic gear are arbitrary definable and can be according to the purpose  done in all combinations.

Eingesetzt werden solche Umlaufgetriebe als Drehzahlwandler unter anderem für begrenzte Drehzahlbereiche, als Wendegetriebe und besonders als Achsausgleichgetriebe (Differentialgetriebe) bei Kraftfahrzeugen. Letzteres hat gegenüber anderen Umlaufgetrieben den Vorteil, daß seine Differenzumdrehungen nur durch die unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ausgelöst und ausgeglichen werden, ohne daß zusätzliche Verzögerungs- oder Beschleunigungskräfte notwendig sind.Such epicyclic gearboxes are used as speed converters among other things for limited speed ranges, as reversing gear and especially as an axle differential (differential gear) in motor vehicles. The latter has the advantage over other epicyclic gears that its Differential revolutions only due to the different speeds the drive wheels of the motor vehicle triggered and be compensated for without additional delay or acceleration forces are necessary.

Alle Arten von Umlaufgetrieben sind vor allem vorteilhaft wegen ihrer Achsgleichheit, der Drehrichtungsfreiheit, des geringen Platzbedarfs und ihrer horizontalen sowie vertikalen Einsatzfähigkeit.All types of epicyclic gearboxes are particularly advantageous because of their axis alignment, the freedom of rotation, the small footprint and its horizontal and vertical Operability.

Mit der Erfindung wird angestrebt, einen für Fahrzeuge oder ähnliche Betriebsverhältnisse sich stufenlos selbstregelnden Drehzahlwandler zu erstellen, der die Antriebsmaschine entsprechend ihres Leistungsvermögens belastet und die Abtriebsdrehzahländerungen selbsttätig durch die angreifenden Drehmomente steuert und ausgleicht.The invention is aimed at one for vehicles or Similar operating conditions are continuously self-regulating To create speed converters that match the prime mover their performance and the output speed changes automatically by the attacking  Torque controls and balances.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch Verbindung von zwei oder mehreren Umlaufgetrieben in nachfolgend dargestellter Weise.The invention solves this problem by connection of two or more epicyclic gears in the following Wise.

Den Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung mit Kegelradumlaufgetrieben in Achsgleichheit zeigt die Abb. 1. Fig. 1 shows the structure of an embodiment of the invention with bevel gear planetary gears in the same axis.

Danach wird dieser selbstregelnde Drehzahlwandler mit der Antriebswelle 1 und den Abtriebswellen 10 und 12 aus zwei Umlaufgetrieben mit den Achsen der Umlaufräder 3 und 7 einschließlich den drehfreien Umlaufrädern 4, 4′, 8 und 8′ gebildet.Then this self-regulating speed converter with the drive shaft 1 and the output shafts 10 and 12 from two planetary gears with the axes of the planet gears 3 and 7 including the non-rotating planet gears 4 , 4 ' , 8 and 8' is formed.

Die Achse 3 der Umlaufräder 4 und 4′ ist mit Abtriebswelle 12 und die Achse 7 der Umlaufräder 8 und 8′ ist mit Abtriebswelle 10 fest verbunden.The axis 3 of the planet gears 4 and 4 ' is connected to the output shaft 12 and the axis 7 of the planet gears 8 and 8' is connected to the output shaft 10 .

Die Gegenräder 2 und 5 sowie 6 und 9 beider Umlaufgetriebe sind ebenfalls drehfrei auf den Wellen 12 bzw. 10 gelagert und die Gegenräder 5 und 6 sind bei dieser Ausführungsform gekoppelt. Zusätzlich besteht zwischen Gegenrad 9 über Stirnräder und Welle 11 eine Verbindung zur Abtriebswelle 12. The counter gears 2 and 5 and 6 and 9 of both epicyclic gears are also rotatably mounted on the shafts 12 and 10 and the counter gears 5 and 6 are coupled in this embodiment. In addition, there is a connection to the output shaft 12 between counter gear 9 via spur gears and shaft 11 .

Bei der Darstellung der Wirkungsweise des selbstregelnden Drehzahlwandlers wird davon ausgegangen, daß der Antrieb von Welle 1 über Räder auf das drehfreie Gegenrad 2 und folglich auf die Umlaufräder 4 und 4′, die Umlaufräderachse 3 und somit auf die Abtriebswelle 12 erfolgt.In the representation of the operation of the self-regulating speed converter, it is assumed that the drive from shaft 1 via wheels to the non-rotating counterwheel 2 and consequently to the epicyclic wheels 4 and 4 ' , the epicyclic axle 3 and thus to the output shaft 12 .

Das an der Abtriebswelle 12 anliegende Drehmoment führt zur Verzögerung der Drehbewegung der Umlaufräderachse 3 und damit zu verstärkter gegenläufiger Drehung der bei dieser Ausführung gekoppelten drehfreien Gegenräder 5 und 6, wobei letzteres die Drehbewegung über die Umlaufräder 8 und 8′ mit der in der Abtriebswelle 10 befestigten Umlaufräderachse 7 auf das ebenfalls drehfreie Gegenrad 9 überträgt. Das Gegenrad 9 erhält auf diese Weise und außerdem zusätzlich zwangsläufig über die Welle 11 die gleiche Drehrichtung wie Abtriebswelle 12.The torque applied to the output shaft 12 leads to the deceleration of the rotational movement of the planet wheel axis 3 and thus to increased counter-rotation of the coupled non-rotating counterwheels 5 and 6 in this embodiment, the latter securing the rotary movement via the planet wheels 8 and 8 ' with the one in the output shaft 10 Orbital axis 7 transmits to the likewise non-rotating counter gear 9 . The counter wheel 9 receives in this way and also inevitably via the shaft 11 the same direction of rotation as the output shaft 12 .

Daraus resultiert sowohl über diese feste Verbindung mittels Welle 11 als auch über die Abtriebswelle 10, die bei vorausgesetztem in gleicher Drehrichtung wie Abtriebswelle 12 verzögerndem Drehmoment auf die Umlaufräderachse 7 wirkt, ein Zwangslauf, der wie beschrieben auch über die an den Abtriebswellen 10 und 12 anliegenden Drehmomente und damit über die Achsen 3 und 7 der Umlaufräder auf beide Umlaufgetriebe vorliegt.This results in a forced operation both via this fixed connection by means of shaft 11 and via the output shaft 10 , which acts on the planetary gear axle 7 when torque is retarded in the same direction of rotation as the output shaft 12 , which, as described, also acts on the output shafts 10 and 12 Torques and thus via axes 3 and 7 of the epicyclic gears to both epicyclic gears.

Mit dieser Anordnung der beiden Umlaufgetriebe wird über die Abtriebswellen 10 und 12 und die mit ihnen in Verbindung befindlichen Umlaufräderachsen eine gegenseitige abhängige und zwangsläufige, über verzögernd oder beschleunigend wirkende Drehmomente der Abtriebswellen stufenlos selbstregelnde Angleichung beider Abtriebswellen erreicht. Dabei erhöht sich die Drehzahl der einen Abtriebswelle umso mehr, je geringer die Drehzahl der anderen durch die Belastung wird und umgekehrt. Es ergibt sich somit wie erwähnt eine drehmomentabhängige Drehzahlwandlung.With this arrangement of the two epicyclic gears, a mutually dependent and inevitable, via decelerating or accelerating torques of the output shafts, a steplessly self-regulating adjustment of both output shafts is achieved via the output shafts 10 and 12 and the planet wheel axles connected to them. The speed of one output shaft increases, the lower the speed of the other becomes due to the load and vice versa. As mentioned, this results in a torque-dependent speed conversion.

Andererseits unterscheiden sich die Drehzahlen der Abtriebswellen unter der Voraussetzung eines durch beide Abtriebswellen gleichzeitig in Bewegung gesetzten Objektes nur gering, es sei denn, daß durch Unter- oder Übersetzung absichtlich eine vorgegebene Differenz der Drehmomente und damit der Drehzahlen der Abtriebswellen angestrebt wird, um den Ablauf der Drehzahlwandlung dadurch wesentlich anders zu gestalten und auszunutzen.On the other hand, the speeds of the output shafts differ provided one by both output shafts only slightly moving object at the same time, unless deliberately by sub or translation a predetermined difference in the torques and thus the  Output shaft speeds are aimed at the expiry to make the speed conversion significantly different and take advantage of.

Wie Abb. 1 und folgende Abbildungen zeigen, können die Abtriebe variabel ein- oder beidseitig angeordnet werden. Die Abb. 2 bis 7 stellen mögliche verschiedene Ausführungsformen des selbstregelnden Umlaufdrehzahlwandlers aus zwei Kegelradumlaufgetrieben dar, wobei in Abb. 3 durch feste Verbindung des Gegenrades 9 mit der Abtriebswelle 12 keine zusätzliche Welle erforderlich ist. Auch in Abb. 4 ist das Gegenrad 6 mit der Abtriebswelle 12 fest verbunden. Insbesondere erscheinen die Varianten der Abb. 1, 2, 4 der Abb. 5 und 6 (in Abb. 6 Wellen in mehreren Ebenen) mit gleichachsigen getrennten Abtrieben und besonders der Abb. 7 konstruktiv und fertigungstechnisch günstig, während die Ausführungsformen der Abb. 7 keine Achsgleichheit der Umlaufgetriebe und im Teil A nicht gleichachsige Abtriebe, jedoch durch Hinzufügen der Räderanordnung im Teil B über eine Zwischenwelle mit Zwischenrad gleichachsige Abtriebe mit den Abtriebswellen 10 und 12′ aufweist. Diese letztgenannte Ausführung im Teil B der Abb. 7 wird von Seiten des geringen Platzbedarfs und der unten angeordneten gleichachsigen Abtriebswellen hervorgehoben.As Fig. 1 and the following figures show, the drives can be arranged variably on one or both sides. Fig. 2 to 7 represent possible different embodiments of the self-regulating revolution speed converter from two bevel gear epicyclic gears, in Fig. 3 no additional shaft is required due to the fixed connection of the counter gear 9 with the output shaft 12 . Also in Fig. 4, the counter gear 6 is fixedly connected to the driven shaft 12. In particular, the variants of Figs. 1, 2, 4 of Figs. 5 and 6 (in Fig. 6 shafts in several planes) with coaxial separate drives and especially of Fig. 7 appear to be constructively and technically favorable, while the embodiments of Fig. 7 no parity of the epicyclic gears and in part A not coaxial drives, but by adding the wheel arrangement in part B via an intermediate shaft with an idler gear coaxial drives with the driven shafts 10 and 12 ' . This last-mentioned version in part B of FIG. 7 is emphasized in terms of the small space requirement and the coaxial output shafts arranged below.

In Analogie zu den in Abb. 1 bis 7 dargestellten gekoppelten Kegelradumlaufgetrieben enthalten die Abb. 8 bis 13 die Ausführungsformen mit Stirnradumlaufgetrieben.In analogy to the coupled bevel gear planetary gears shown in Fig. 1 to 7, Figs. 8 to 13 contain the embodiments with spur gearboxes.

Den Umlaufräderachsen 3 und 7 der Kegelradausführungen entsprechen bei den Stirnradausführungen die Stege der Umlaufräder und den Gegenrädern 2, 5, 6 und 9 die sogenannten Mittelräder der Stirnradumlaufgetriebe.The planetary gear axles 3 and 7 of the bevel gear designs correspond to the webs of the planetary gears in the spur gear designs and the counter gears 2 , 5 , 6 and 9 to the so-called center gears of the helical planetary gearboxes.

Hier wird von konstruktiver und fertigungstechnischer Erwägung vor allem auf die Varianten der Abb. 8, 9, 12, 13 und 10 verwiesen.In terms of design and manufacturing considerations, reference is made above all to the variants in FIGS. 8, 9, 12, 13 and 10.

Die Abb. 10 zeigt die Achsgleichheit Antrieb und einseitige Abtriebe, während in Abb. 12 getrennte Abtriebswellen vorhanden sind. Die Abb. 13 läßt im Teil A nicht gleichachsige und im Teil B über eine Zwischenwelle mit Zwischenrad gleichachsige Abtriebe mit den Abtriebswellen 10 und 12′ erkennen. Fig. 10 shows the same axis drive and one-sided drives, while in Fig. 12 there are separate drive shafts. Fig. 13 shows in part A not coaxially and in part B via an intermediate shaft with an idler gear with the output shafts 10 and 12 ' .

Insgesamt sind selbstverständlich Verbindungen aus mindestens zwei oder mehreren Umlaufgetrieben in Kegelrad- und Stirnradausführung mit entsprechenden An- und Abtrieben in allen symmetrischen oder spiegelbildlichen Ausführungen möglich. Besonders ist zu betonen, daß die drei Wellen des Antriebs und der Abtriebe infolge des Funktionsprinzips des selbstregelnden Umlaufdrehzahlwandlers aus zwei Umlaufgetrieben in allen Kombinationen untereinander austauschbar sind, so daß dadurch konstruktiv wesentlich leichter der ein- oder beidseitige Abtrieb festgelegt werden kann.Overall, of course, connections from at least two or more epicyclic bevel gears and spur gears with appropriate drives and drives in all symmetrical or mirror-image versions possible. It should be emphasized that the three shafts of the drive and the downforce due to the principle of operation of the self-regulating Orbital speed converter from two epicyclic gears in all combinations are interchangeable, so that this makes the one-sided or double-sided design much lighter Downforce can be set.

Darüberhinaus können zusätzlich alle Möglichkeiten der Unter- und Übersetzung einfließen und genutzt werden.In addition, all options for and translation are incorporated and used.

Zusammengefaßt ist die Erfindung bedeutsam für Drehzahlanpassungen zwischen Antriebsmaschine und antreibenden Elementen zahlreicher Fahrzeuge wie beispielsweise für Kraftwagen, Schienen- und Wasserfahrzeuge sowie weiterer häufiger Anwendungen in der Technik (Maschinenbau), bei denen belastungsabhängige Drehzahlwandlungen erforderlich sind, die bisher mit Schaltgetrieben unterschiedlichster Bauart, auch stufenlos mit halb- oder vollautomatischen Getrieben erreicht werden.In summary, the invention is significant for speed adjustments between prime mover and driving Elements of numerous vehicles such as for automobiles, Rail and water vehicles and more common Applications in technology (mechanical engineering) where load-dependent speed conversions are required that so far with manual transmissions of various designs, too  achieved continuously with semi or fully automatic transmissions will.

Die Anwendung des beschriebenen selbstregelnden Drehzahlwandlers ist überall dort möglich, wo eine Übertragung auf mindestens zwei oder mehrere in der Bewegung gegenseitig abhängige Abtriebe eines angetriebenen Objektes gegeben ist, wie in erster Linie bei Fahrzeugen, bei denen unter Verwendung der Erfindung darüberhinaus die sonst notwendigen Achsausgleichgetriebe (Differentialgetriebe) bei der Übertragung der Drehbewegung auf die antreibenden Räder einer Achse nicht mehr erforderlich sind, da ihre Funktion von dem dargestellten selbstregelnden Drehzahlwandler aufgrund seiner Wirkungsweise mit übernommen wird. Anders ist beim Allradantrieb auf zwei oder mehrere Achsen und auch beim Zwischendifferentialgetriebe im Fahrzeugbau zu verfahren; so erfolgt z. B. bei zweiachsigen Allradantrieb jeweils ein Abtrieb des Drehzahlwandlers auf eine Achse unter Verwendung von Achsausgleichgetrieben. Der selbstregelnde Drehzahlwandler kann dann gleichzeitig die Funktion des Zwischendifferentialgetriebes mit übernehmen und dieses einsparen.The application of the self-regulating speed converter described is possible wherever a transfer to at least two or more mutually dependent in the movement Output of a driven object is given, like primarily in vehicles where using the invention also the otherwise necessary Axle differential (differential gear) during transmission the rotary motion on the driving wheels of one Axis are no longer required because their function depends on that illustrated self-regulating speed converter due to its Mode of action is taken over. It is different with all-wheel drive on two or more axles and also with the differential gear to proceed in vehicle construction; so done e.g. B. in two-wheel all-wheel drive, an output of Speed converter on an axis using axle differential. The self-regulating speed converter can then at the same time the function of the intermediate differential gear take over and save this.

Claims (6)

1. Selbstregelnder Drehzahlwandler gekennzeichnet durch Kopplung von zwei oder mehreren Umlaufgetrieben in Kegel- oder Stirnradausführung mit zwei oder mehreren Abtriebswellen, deren Drehmomente die Umlaufräderachsen bei den Kegelradausführungen oder über die Stege der Umlaufräder bei den Stirnradausführungen die Drehzahlen zwangsläufig, selbsttätig und stufenlos angleichen.1.Self-regulating speed converter characterized by coupling two or more epicyclic bevel or spur gears with two or more output shafts, the torques of which inevitably, automatically and continuously adjust the speeds of the epicyclic axles on the bevel gears or on the webs of the epicycles on the spur gears. 2. Austauschbarkeit der Abtriebswelle, der Abtriebswellen sowie der angetriebenen Elemente zweier verbundener Umlaufgetriebe in Kegel- oder Stirnradausführungen des beschriebenen selbstregelnden Drehzahlwandlers in allen Variationsmöglichkeiten.2. Interchangeability of the output shaft, the output shafts and the driven elements of two connected Epicyclic gear in bevel or spur gear designs of described self-regulating speed converter in all possible variations. 3. Willkürliche Festlegung des Antriebs bezüglich der Seitenwahl, einseitige oder beidseitige sowie gleichachsige oder nicht gleichachsige Abtriebe des selbstregelnden Drehzahlwandlers aus Kopplung von zwei Umlaufgetrieben in Kegel- oder Stirnradausführung.3. Arbitrary determination of the drive with regard to the choice of side, unilateral or bilateral as well as coaxial or non-coaxial drives of the self-regulating speed converter from coupling of two epicyclic gears or spur gear design. 4. Möglichkeit der Einsparung von Achsausgleichgetrieben (Differentialgetrieben) zur Übertragung der Drehbewegung auf die antreibenden Räder einer Achse bei Anwendung des beschriebenen selbstregelnden Drehzahlwandlers im Fahrzeug-, insbesondere im Kraftfahrzeugbau. 4. Possibility of saving axle differential gears (Differential gears) for transmission of the rotary motion on the driving wheels of an axle when using the described self-regulating speed converter in the vehicle, especially in motor vehicle construction.   5. Einsatz des selbstregelnden Drehzahlwandlers unter den Bedingungen des Allradantriebs auf zwei oder mehrere Achsen im Fahrzeug- und Kraftfahrzeugbau auch in der Weise, daß die Funktion des Zwischendifferentialgetriebes mit übernommen wird und letzteres dadurch eingespart werden kann.5. Use of the self-regulating speed converter among the Conditions of four-wheel drive on two or more Axes in vehicle and motor vehicle construction also in the Way that the function of the intermediate differential is taken over and the latter saved can be. 6. Anwendung des aus zwei oder mehreren Umlaufgetrieben in Kegel- oder Stirnradausführung aufgebauten selbstregelnden Drehzahlwandlers mit allen Möglichkeiten von Unter- oder Übersetzungen.6. Application of two or more epicyclic gears in Self-regulating bevel or spur gear design Speed converter with all possibilities of sub- or translations.