DE868389C - Mechanischer, automatischer Drehmomentwandler, ausgebildet als stufenlos geregeltes Freilaufschaltwerkgetriebe mit hubveraenderlichem Kurven- oder Kurbeltrieb, insbesondere fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

• Mechanischer, automatischer Drehmomentwandler, ausgebildet als stufenlos geregeltes Freilaufschaltwerkgetriebe mit hubveränderlichem Kurven- oder Kurbeltrieb, insbesondere für Fahrzeuge Bekanntlich werden bei der Leistungsübertragung von Kraftmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, auf Arbeitsmaschinen zwecks Anpassung des von der Kraftmaschine abgegebenen Drehmoments an das von der Arbeitsmaschine geforderte Lastmoment übersetzungsgetriebe eingeschaltet.
• In den meisten Fällen ist es hierbei wünschenswert, eine stufenlose Änderung des Übersetzungsverhältnisses über den ganzen in Frage kommenden Bereich des Motor- und Lastdrehmoments mittels eines automatischen Drehmomentwandlers vornehmen zu können. Für diesen Zweck hat man bereits verschiedene stufenlos arbeitende Getriebebauarten vorgeschlagen, z. B. Flüssigkeitsgetriebe, Freilaufschaltwerkgetriebe usw.
• Die sogenannten mechanischen Getriebe im Gegensatz zu den Flüssigkeitsgetrieben haben im allgemeinen den Vorzug größerer Einfachheit und besseren Wirkungsgrades. Schwierigkeiten macht es, bei den mechanischen Getrieben die Anpassung des Motordrehmoments an das Lastdrehmoment und umgekehrt automatisch vorzunehmen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten für ein stufenlos regelbares Freilaufschaltwerkgetriebe mit hubveränderlichem Kurven- oder Kurbeltrieb, insbesondere für Fährzeuge, zu beseitigen.
• Die Erfindung besteht darin, daß ein den Hub, d. h. die Übersetzung des Getriebes,- automatisch in Abhängigkeit von den auftretenden Motor- und Lastdrehmomenten verändernder Regelmechanismus, z. B. ein Fliehkraftregler, in die Reihe der Getriebeelemente, die für die Übertragung des Drehmoments vom Motorabtrieb auf den Achsantrieb hintereinandergeschaltet sind, als kraftschlüssiges Übertragungselement eingeschaltet ist.
• Vorteilhaft wird hierbei der Regelmechanismus, der den Hub, d. h. die Übersetzung des Getriebes, automatisch in Abhängigkeit von den auftretenden Motor-undLastdrehmomenten verändert, zwischen dem das Motordrehmoment in das Getriebe einleitenden Bauelement upd dem bzw. den verstellbaren Getriebeelementen angeordnet.
• Bei einem solchen Getriebe mit hubveränderlichem I#,'-urbeltrieb, der aus ineinander verdrehbar gelagerten Exzenterpaaren gebildet wird, werden zweckmäßig die von Null bis zu einer bestimmten Maximalübersetzung verstellbaren Innenexzenter des Kurbelgetriebes durch Nasen od. dgl: mit einer Mitnehmerscheibe od. dgl. in Eingriff gebracht, die unter Einwirkung von vorzugsweise unter Vorspannung stehenden Fliehgewichten Relativdrehungen in bezug auf das das Antriebsdrehmoment einleitende Bauelement ausführen kann.
• Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Getriebes für Kraftfahrzeuge wird dieses vorteilhaft mit einer willkürlich zu betätigenden Kupplung, einem V örschaltgetriebe mit Freilauf und Schaltmuffe und einem mehrteiligen Vorgelegegetriebe mit Freilauf und Schaltmuffe kombiniert, derart, daß einerseits direkter Kraftdurchgang vom Motor bzw. der Kupplung über das stufenlose Getriebe sowie über eine konstante . Übersetzung mittels eines Teiles des Vorgelegegetriebes zum Abtrieb und andererseits zurück.vorn Abtrieb (Bremsen) über das Vorgelegegetriebe unter zwangsläufiger Umgehung des stufenlosen Getriebes auf die Kupplung bzw. den Motor, oder direkter Kraftdurchgang vom Motor bzw. der Kupplung über die durch die Schaltmuffe verbundenen entsprechenden Wellenteile unter Ausschaltung bzw. bei Feststellung des stufenlosen Getriebes auf Übersetzung Null zum Abtrieb und umgelcehrt möglich ist.
• Um das bei Kraftfahrzeugen bei längerem Bergabfahren erwünschte Bremsen mit dem,-Motor bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zu verstärken, wird eine derartige Gestaltung des Vorgelegegetriebes verbunden mit einer Einstellungsmöglichkeit des stufenlosen Getriebes, d. h. Begrenzung der stufenlosen Regelung, z. B. bis zu 5o °/o des maximal möglichen Übersetzungswertes, vorgeschlagen, daß Kraftdurchgang vom Abtrieb zurück zum Motor (Bremsen) zwangsläufig über das Vorgelegegetriebe mit einer festen Übersetzung von Abtrieb zu Antrieb entsteht, die gleich oder größer sein muß als der gewählte begrenzte Wert für die Übersetzung des stufenlosen Getriebes. Für die Erzielung des Rückwärtsganges wird, wie bei normalen Wechselrädergetrieben, ein zusätzliches, sogenanntes Umkehrvorgelege vorgesehen unter Umgehung des stufenlosen-Getriebes, wobei der Kraftdurchgang vom Motor zum Abtrieb und umgekehrt über die gleichen Bauelemente der Vorgelege erfolgt.
• An Hand der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles für ein Kraftfahrzeuggetriebe werden weitere Merkmale der Erfindung noch eingehender erläutert.
• Die Abtriebswelle des nicht dargestellten Motors treibt eine beliebig gestaltete, willkürlich zu betätigende Kupplung i an. Mit der Abtriebsseite der Kupplung ist eine Welle 5 verbunden. Auf der Welle 5 ist ein Zahnrad 2 fest und ein Zahnrad 4 mit einem Freilauf 3 angeordnet. Die Welle 5 kann mit der Schaltmuffe 6 mit der Welle 7 direkt gekuppelt werden. Außerdem stellt die Schaltmuffe 6 eine dauernde Kupplung zwischen der Welle 5 und dem Gehäuse 8 des Fliehkraftreglers 9 her. Die als Kolben ausgebildeten Fliehgewichte io des Fliehkraftreglers 9 sind über Pleuel ir an einer Kurbelscheibe i2 angelenkt, die ihrerseits fest mit einem auf der Welle 7 gelagerten Exzenterpaar 13, den sogenannten Innenexzentern, verbunden ist. Das zu dem Innenexzenterpaar 13 gehörige Außenexzenterpaar 14 ist über entsprechend gestaltete Mitnehmer i 5 mit dem Gehäuse S des Fliehkraftreglers 9 gekuppelt. Auf den Außenexzentern i4 sind Exzenterpleuel 16, beim dargestellten Ausführungsbeispiel 4 Pleuelscheiben gelagert, die über Schwinghebel I7. mit dem Freilaufrollenschalt-,verk i 8 in Verbindung stehen. In der gezeichneten Lage der Innen- und Außenexzenterpaare 13 und 14 beträgt der Hub der Exzenterpleuel i6 Null,. d. h. es wird keine hin und her gehende Bewegung auf die Schwinghebel 17 übertragen; es wird also auch keine Bewegung in die Freilaufrollenschaltwerke 18 eingeleitet. Werden infolge Bewegung der Fliehgewichte io nach außen die Kurbelscheibe 12 und damit die Innenexzenter 13 in bezug auf die vom Gehäuse 8 des Fliehkraftreglers 9 angetriebenen Außenexzenter 14 verdreht, so verschieben sich die vorher mit ihrem Außenumfang konzentrisch zur Welle 7 gelegenen Exzenter 14 exzentrisch zur Welle 7. Hieraus resultiert eine Hubbewegung für die Exzenterpleuel 16 und damit über die Schwinghebel 17 der Antrieb der vier Freilaufschaltwerke 18. Die Schaltwerke 18 übertragen ihre Bewegung über Zahnräder i9 auf einen Zahnradsatz 2o, der über, einen weiteren, eine konstante Übersetzung ergebenden Zahnradsatz 23 das mit der Abtriebswelle 7 fest verbundene Zahnrad 21 antreibt.
• Auf der zusätzlicher. Vorgelegewelle 24 sind folgende Getriebeelemente angeordnet: Ein Zahnradsatz 25 mit Freilauf 28, ein loses Zahnrad 29, eine Schaltmuffe 30 und ein loses Zahnrad 3 i, wobei die Schaltmuffe 3o entweder das Zahnrad 29 mit der Welle 24 oder das Zahnrad 31 mit der Welle 24 1:uppelt. Ferner ist auf der Welle 24 der bereits genannte Zahnradsatz :a3 für die konstante Übersetzung fest angeordnet.
• Außerdem ist eine zweite Vorgelegewelle 32 vorgesehen, die folgende Getriebeelemente trägt: zwei feste Zahnräder 33 und 34 für den Rückwärtsgang, ferner einen losen Zahnradsatz 35.
• Die Wirkungsweise der dargestellten Getriebeanordnung ist folgende: Abgesehen von der durch :1,usrücken der normalerweise immer eingerückten Kupplung i möglichen Trennung des Antriebsmotors vom Getriebe, wird bei der sogenannten Parkstellung der Fliehkraftregler 9 auf Nullstellung blockiert, und zwar vorzugsweise durch die Muffe 6, so daß selbst bei Gasgeben kein Antrieb des Fahrzeuges erfolgt.
• Soll angefahren werden, so wird der Regler 9 freigegeben, durch Gasgeben wandern die Fliehgewichte io nach außen, und das Freilaufschaltwerkgetriebe 18 und der ihm nachgeschaltete Antrieb wird über die inzwischen gegeneinander verdrehten Exzenterpaare 13 und 14. angetrieben, und zwar erfolgt diese Verstellung bzw. Einstellung der Exzenterpaare 13 und 14. sowohl in Abhängigkeit vom abgegebenen Motordrehmoment als auch in Abhängigkeit vom Lastmoment, so daß jeweils genaues Gleichgewicht zwischen den beiden Momenten herrscht (automatische Drehmomentwandlung ).
• Beim Gaswegnehmen, also bei umgekehrtem Kraftverlauf von der Abtriebsseite zur Antriebsseite, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dieser umgekehrte Kraftfluß zwangsläufig über folgende Getriebeelemente: vorn Abtrieb 22 bzw. Zahnrad 21 über den Zahnradsatz 23, die Welle 24. und über den Freilauftrieb 28 und damit Zahnradsatz 25 auf das Zahnrad 4. und damit über den Freilauftrieb 3 auf die Welle 5, d. h. auf den Motor. Das Freilaufschaltwerkgetriebe 18 läuft hierbei im, Freilauf.
• Nach Erreichen der maximalen Übersetzung des stufenlos regelbaren Getriebes laufen die Antriebswelle 5 und die Abtriebswelle 7 synchron. In diesem Fall wird bei dem erfindungsgemäßen Getriebe durch entsprechendes Schalten der Muffe 6 direkt Kraftdurchgang von der Welle 5 auf die Welle 7 vorgenommen. Dabei wird das stufenlos regelbare Getriebe bzw. der Fliehkraftregler auf Null gestellt. Dieses Schalten der Muffe 6 und das Zurückstellen des Getriebes bzw. des Reglers auf Nullstellung kann durch eine auf Synchronlauf der Wellen 5 und 7 ansprechende, beliebig gestaltete Vorrichtung, gegebenenfalls automatisch, erfolgen. Bei direkter Kuppfung der Wellen 5 und 7 erfolgt der umgekehrte Kraftfluß vom Abtrieb zum Antrieb ebenfalls direkt von der Welle 7 auf die Welle 5.
• Der bekanntlich bei stufenlos regelbaren Getrieben mit automatischer Drehmomentwandlung für Fahrzeuge erforderliche besondere Bremsgang bei Bergfahrt wird bei dem dargestellten Ausführungsheispiel wie folgt erzielt: Das stufenlos regelbare Getriebe wird auf eine bestimmte erreichbare Übersetzung, z: B. auf 5o olo des maximal erreichbaren Übersetzungswertes, begrenzt. Ferner ist für den Kraftfluß vom Abtrieb zum Antrieb in diesem Fall eine ohne Kupplung einschaltbare Übersetzung vorgesehen, die gleich oder größer sein muß als die gewählte begrenzte Übersetzung für das stufenlose Getriebe. Dieser umgekehrte Kraftfluß erfolgt über folgende Elemente: Abtrieb 22 bzw. Zahnrad 21, Zahnradsatz 23, Welle 24., Schaltmuffe 30, Zahnrad 29, Zahnradsatz 35., Zahnradsatz 25, Zahnrad Freilauftrieb 3 über die Welle 5 auf den Motor.
• Ein gegebenenfalls notwendiger Rückwärtsgang ergibt sich über folgende Getriebeelemente: Kupplung i, Welle 5, Zahnrad 2, Zahnrad 33, Welle 32, Zahnrad 34., Zahnrad 31, Muffe 30, Welle 2.4, Zahnradsatz 23, Zahnrad 21 und Abtrieb 22.
• Die Fliehgewichte io des Fliehkraftreglers erhalten vorteilhaft eine Vorspannung durch eine oder mehrere Federn, damit eine bestimmte Leerlaufdrehzahl des Motors möglich ist, bis zu der kein Ansprechen des Getriebes erfolgt.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, wie es bei einem Kraftwagen, Lastkraftwagen od. dgl. Verwendung finden würde. Für ein Kraftradgetriebe würde der Aufbau z. B. einfacher, da die Getriebeteile für den Rückwärtsgang entfallen. Für Antriebe, bei denen die Antriebsmaschine, nicht wie bei einem Landfahrzeug, beim Bergabfahren zum Bremsen mit herangezogen wird, kann der Aufbau noch wesentlich vereinfacht werden. Außerdem können Einzelheiten des erfindungsgemäßen -Getriebes mehr oder weniger abgewandelt werden, ohne dadurch vom Wesen der Erfindung abzuweichen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mechanischer, automatischer Drehmomentwandler, ausgebildet als stufenlos geregeltes Freilaufschaltwerkgetriebe mit hubveränderlichem Kurven- oder Kurbeltrieb, insbesondere für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Hub, d. h. die Übersetzung des Getriebes, automatisch in Abhängigkeit von den auftretenden Motor- und Lastdrehmomenten verändernder Regelmechanismus, z. B. ein Fliehgewichtsregler, in die Reihe der Getriebeelemente, die für die Übertragung des Drehmoments vom Tl:otorabtrieb auf den Achsantrieb hintereinandergeschaltet sind, als kraftschlüssiges übertragungselement eingeschaltet ist.
2. 2. Stufenlos regelbares Freilaufschaltwerkgetriebe nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung des den Hub, d. h. die Übersetzung des Getriebes, automatisch in Abhängigkeit von den auftretenden Motor-.und Lastdrehmomenten verändernden Regelmechanismus zwischen dem das Motordrehmoment in das Getriebe einleitenden Bauelement und dem bzw. den verstellbaren Getriebeelementen.
3. 3. Stufenlos regelbares Freilaufschaltwerkgetriebe mit hubveränderlichem Kurbeltrieb, dei aus ineinander verdrehbar gelagerten Exzenterpäaren gebildet wird, nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von Null bis zu- einer bestimmten Maximalübersetzung verstellbaren Innenexzenter (13) des Kurbeltriebes durch Nasen od. dgl. mit einer Mitnehmerscheibe @(i2) od. dgl. im Eingriff stehen, die unter der Einwirkung von vorzugsweise unter Vorspannung stehenden Fliehgewichten (io) Relativdrehungen in Bezug' auf das das Antriebsdrehmoment einleitende Bauelement (8, 15) ausführen kann.
4. 4. Stufenlos regelbares Getriebe nach einem der Ansprüche i bis 3, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer willkürlich zu betätigenden Kupplung (i), einem Vorschaltgetriebe (2, 4) mit Freilauf (3) und Schaltmuffe (6) und einem mehrteiligen Vorgelegegetriebe (23, 24, 25, 29, 31) mit Freilauf (28) und Schaltmuffe (3o) derart; daß einerseits direkter Kraftdurchgang vom Motor bzw. der Kupplung (i) über das stufenlose Getriebe (8 bis 19) sowie über eine konstante Übersetzung (2o, 21) mittels eines Teiles (23) des Vorgelegegetriebes (23, 24, 25 28, 29, 30; 3 i) zum Abtrieb (22) und andererseits zurück vom Abtrieb (22) (Bremsen) über das Vorgelegegetriebe (23, 24, 25, 28) unter zwangsläufiger Umgehung des- stufenlosen Getriebes (8 bis i9) auf die Kupplung (i) bzw. den Motor oder direkter Kraftdurchgang vom Motor bzw. der Kupplung (i) über die durch die Schaltmuffe (6) verbundenen Wellenteile (5 und 7) unter Ausschaltung bzw. bei Feststellung des stufenlosen Getriebes (8 bis i9) auf Übersetzung Null zum Abtrieb (22) und umgekehrt möglich ist.
5. 5: Stufenlos regelbares Getriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine derartige Gestaltung des Vorgelegegetriebes (23 bis 31) und eines losen Zahnradsatzes (35) auf einer zusätzlichen Vorgelegewelle (32), verbunden mit einer Einstellmöglichkeit des stufenlosen Getriebes (8 bis i9), d. h: Begrenzung der stufenlosen Regelung, z. B. bis zu 5o % des maximal möglichen Übersetzungswertes, daß Kraftdurchgang vom Abtrieb (22) zurück zum Motor (Bremsen) zwangsläufig über das Vorgelegegetrebe (23 bis 31) und den Zahnradsatz (35) mit einer festen Übersetzung Abtrieb zu Antrieb entsteht, die gleich öder größer sein muß als der gewählte begrenzte Wert für die Übersetzung des stufenlosen Getriebes.
6. 6. Stufenlos regelbares Getriebe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Anordnung einer zusätzlichen Vorgelegewelle (32) mit Umkehrzahnrad (33) und fester Übersetzung (34, 31) zur Erzeugung der gegenläufigen Drehung des Abtriebes (22) für den Rückwärtsgang 1i unter Umgebung des stufenlosen Getriebes (S bis LA), wobei der Kraftdurchgang vom Motor zum Abtrieb (22) und umgekehrt über die gleichen Bauelemente (1, 5,:2, 33, 32, 34, 31, 30, 24, 23, 21, a2) der Vorgelege erfolgt.
7. 7. Stufenlos regelbares Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau des Vorschaltgetriebes: Auf dem mit der Abtriebsseite der willkürlich zu betätigenden Kupplung (i) verbundenen Wellenstück (5) ist ein festes (2) sowie ein mit Freilauf (3) versehenes Zahnrad (4) angeordnet, wobei ersteres mit einem festen Zahnrad (33) der Nebenwelle (32) für den Rückwärtsgang und letzteres mit einem Zahnradsatz (25) der Vorgelegewelle (ä4) kämmt; ferner ist das mit der Abtriebsseite der Kupplung (i) verbundene Wellenstück (5) über eine Schaltmuffe (6) willkürlich entweder mit dem stufenlosen Getriebe (8 bis i9) bzw. mit der Abtriebswelle (;) kuppelbar. B. Stufenlos regelbares Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau des Vörgelegegetriebes: Auf der Vorgelegewelle (24) sind angeordnet ein Zahnradsatz (25) mit Freilauf (28), dessen eines Rad (26) mit dem Freilaufrad (4) des Vorschaltgetriebes und dessen zweites Rad (27) mit einem Rad (36) eines lösen Zahnradsatzes (35) der zusätzlichen Vorgelegewelle (32) kämmt; ferner ein loses Zahnrad (29), das einerseits mit dem zweiten Rad (37) des genannten Zahnradsatzes (35) der zusätzlichen Vörgelegewelle (32) kämmt und andererseits mittels einer Schaltmuffe mit Klaue (30) mit der Vorgelegewelle (2@4) kuppelbar ist; außerdem ein loses Zahnrad (V), das mit einem festen Zahnrad (34) der zusätzlichen Vorgelegewelle (32) kämmt und mittels der genannten Schaltmuffe (3o) mit der Vorgelegewelle (24) kuppelbar ist, wobei die Schaltmuffe (30) mit Rad (29) außer Eingriff kommt; ferner ein fester Zahnradsatz (23) für die konstante Untersetzung vom stufenlosen Getriebe (8 bis zg) auf die Abtriebswelle (7). g. Stufenlos regelbares Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau des zusätzlichen Vorgelegegetriebes, das im wesentlichen zur Erzeugung des Rückwärtsganges vorgesehen ist: Auf der Welle (32) des zusätzlichen Vorgelegegetr iebes sind angeordnet ein festes Zahnrad (33), das mit dem Zahnrad (2) kämmt, welches fest auf dem mit der Abtriebsseite der Kupplung (i) verbundenen Wellenstück (5) angeordnet ist; ein: loser Zahnradsatz (35), dessen eines Rad (36) mit dem einen Rad (27) des Freilaufzahnradsatzes (25) der Vorgelegewelle (24) kämmt und dessen zweites Rad (37) mit dem losen, willkürlich mit der Welle (24) kuppelbaren Zahnrad (29) kämmt; ferner ein festes Zahnrad (34)a das mit dem anderen willkürlich mit der Welle (24) kuppelbären Zahnrad (3i) kämmt.