Kraftübertragnngseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine Kraftüber- tragungseinrichtung, das heisst eine Einrich- tung, die Kraft von einer Antriebwelle zu einer Abtriebwelle überträgt, und bezweckt eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, bei welcher die kinetische Energie der Arbeits flüssigkeit in einer Flüssigkeitskupplung (zum Beispiel Föttingersehe Art) zur Über tragung der Kraft benutzt wird,
und zwar in Verbindung mit einem den an der Antrieb- bezw. Abtriebwelle herrschenden veränder lichen Kraft- bezw. Belastungsverhältnissen entsprechend in der Übersetzung stufenlos und selbsttätig veränderlichen Wechselge triebe.
Die Kraftübertragungseinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Primärglied der Flüssigkeitskupp lung kraftschlüssig mit der Antriebwelle und deren Sekundärglied mit einem Haupt glied eines Differentialgetriebes verbunden ist. Zwischen dem Primär- und Sekundär- glied ist ein Flügelrad angeordnet, welches mit einem weiteren Hauptglied des Getriebes verbunden ist.
Das die Differentialbewegung ausführende Hauptglied des Getriebes ist an die Abtriebwelle der Einrichtung angeschlos sen.
Statt .das Drehmoment der Antriebwelle unmittelbar durch eine Flüssigkeitskupplung auf die Abtriebwelle zu übertragen, findet daher ein Zwischenglied Verwendung, wel ches mit dem Sekundärglied der Kupplung und mit der Abtriebwelle in Antriebsverbin dung steht, so dass das Drehmoment der An triebwelle zunächst auf das Zwischenglied im Sinne einer Drehung desselben sich aus wirkt, mit dem Erfolg, dass die Abtrieb welle anfänglich über ein Reduktionsgetriebe angedreht wird.
Dies dauert dann solange fort, bis die Abtriebwelle eine gewisse Dreh zahl erreicht und das Verhältnis zwischen der Belastung und dem Drehmoment der An triebwelle dem Sekundärglied der Kupplung ermöglicht, einen Teil des Drehmomentes der Antriebwelle aufnehmen, wodurch dann der Antrieb nunmehr auch durch das Sekundär glied vermittelt und die Drehzahl der Ab triebwelle weiter erhöht wird. .
Praktisch verwendet man als Diffe rentialgetriebe vorzugsweise ein Umlauf- rädergetriebe, in welchem Falle das Sekun därglied der Flüssigkeitskupplung am besten mit dem Aussenzahnkranz des Umlaufräder getriebes, das Flügelrad mit dem Sonnenrad und die Abtriebwelle mit der Träger der Um laufräder verbunden ist. Als Umlaufräder getriebe können auch die im Kraftwagenbau bekannten Differentialgetriebe angewendet werden, die einen umlaufenden Käfig mit z.
B. zwei Kegelrädern aufweisen, welche mit zwei seitlichen Kegelrädern in Eingriff sind.
Unter Flügelrad wird in vorliegender Be schreibung ein mit irgend welchen Flügeln, die irgend welche Form haben können, ver- sehenes rotierendes Rad- verstanden, welches zwischen dem primären und sekundären Glied der Kupplung zum Beispiel gleich achsig mit letzteren angeordnet werden kann,. so dass die durch das Primärglied aus- geschleuderte Flüssigkeit zwischen den Flü geln analog wie bei einer Agialturbine hin durchströmen kann.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 bis 3 sind schematische Darstel- lungen betreffend die Kraftübertragungsein- richtung; Fig. 4 ist ein Längsschnitt derselben; Fig. 5 ist eine teilweise Vorderansicht des Flügelrades; Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht eines Teils eines Sekundärgliedes der Kupplung;
Fig. 7, 8 und 9 sind Vorderansicht, Längsschnitt und Draufsicht eines Randteils des Flügelrades in grösserem Massstube. Das Primär- und Sekundärglied der Flüs sigkeitskupplung ist mit P bezw. S, das zwi schengelegte Flügelrad mit W und das Um laufrädergetriebe als Ganzes mit G bezeich net. I und 0 deuten die Antrieb- bezw. Ab- triebwelle an.
Das Gehäuse C ist am Sekun- därglied 1J, fest angeordnet, und F bezeichnet eine Freilaufvorrichtung.
Das zwischengelegte Flügelrad besitzt an seinem Umfang Flügel 2, und die aus den Zellen 3 des Primärgliedes P der Kupplung herausgeschleuderte Flüssigkeit strömt zwi schen diesen Flügeln in die Zellen 4 des Sekundärgliedes S, wobei die Flüssigkeit durch die schrägen Kanäle zwischen den Rippen 5 des Flügelrades (vergleiche Fig. 5) in das Primärglied zurückfliesst. Die Rippen 5 könnten auch in radialen, die Hauptsache der Einrichtung enthaltenden Ebenen an geordnet sein, sie könnten auch abweichend von der Zeichnung durch gewöhnliche Rad speichen ersetzt werden.
Das Primärglied P ist mit der Antrieb. welle I aus einem Stück ausgebildet oder sonstwie mit letzterer fest verbunden, und der Zahnkranz 6 -des Umlaufrädergetriebes G ist am Sekundärglied S ausgebildet. Das Sonnenrad 7 des Umlaufrädergetriebes ist auf den Drehzapfen des Flügelrades W auf gekeiit, und die Umlaufräder 8 sind an einem Träger 9 angeordnet, welcher mit der Ab triebwelle 0 fest verbunden ist.
Beim Drehen des Primärgliedes P hat die aus seinen Zellen 3 herausgeschleuderte Flüssigkeit das Bestreben, sowohl das zwi schengelegte Flügelrad W, wie auch das Se kundärglied S zu drehen. Angenommen, dass auf die Abtriebwelte 0 (die mit dem Träger 9 der.
Umlaufräder verbunden ist) irgend eine Belastung wirkt, so wird dem Andrehen des Sekundärgliedes ein grösserer Widerstand entgegensetzt als dem Mitnehmen des Zwi schengliedes W, da das Übersetzungsverhält- nis zwischen dem Sekundärglied und dem Träger 9 der Umlaufräder, auf welchen die Belastung wirkt, kleiner ist als das Über- setzungsverhältnis zwischen dem Sonnenrad und dem Träger 9, so dass die effektive Be lastung des Sekundärgliedes grösser ist als die des Flügelrades.
Das Drehmoment der Antriebwelle wirkt sich daher in erster Linie auf eine Drehung des Zwischengliedes, das heisst des zwischengelegten Flügelrades W aus. Das Zwischenglied wird daher zunächst allein durch das Primärglied der Kupplung mitgenommen, wobei zwischen den beiden ein von der Drehzahl des Primärgliedes abhängi ges Rutschen eintritt.
Das Sonnenrad 7 des Umlaufrädergetriebes wird somit angedreht, wodurch der Träger 9 der Umlaufräder und damit auch die Abtriebwelle 0 angetrieben wird, und zwar in derselben Richtung, jedoch mit verminderter Drehzahl gegenüber dem Rad W, da. der Zahnkranz 6 infolge seines höheren Gegenmomentes noch immer fest steht. Die volle Kraft des treibenden Dreh momentes wird somit praktisch für das Drehen des Flügelrades W verwendet.
Mit zunehmender Drehzahl der Abtrieb welle 0 wird jedoch die auf die Abtriebwelle 0 und somit auf den Zahnkranz 6 und auf das Sekundärglied S der Kupplung aus wirkende Belastung allmählich herabgesetzt, so da.ss das Primärglied P allmählich auch das Sekundärglied S und damit den Zahn kranz 6 des Umlaufrädergetriebes G mit nimmt.
Bei der infolge der fortgesetzten Be lastungsverminderung eintretenden Dreh zahlerhöhung ,des Zahnkranzes 6 dreht letz terer selbst den Träger 9 der Umlaufräder und damit die Abtriebwelle 0 mit immer zu nehmender Drehzahl an, bis endlich die Drehzahl des Zahnkranzes 6 (das Rutschen in der Kupplung nicht beachtend) die Dreh zahl des Sonnenrades 7 erreicht. Unter die sen Umständen drehen sich alle Glieder & s T'mlaufrädergetriebes.mit derselben Geschwin- digkeit und die Drehzahl der Abtriebwelle erreicht die Drehzahl der Antriebwelle.
Wie ersichtlich, wird daher die Drehzahl der Abtriebwelle von Null bis zur Drehzahl der Antriebwelle der Herabsetzung der Be lastung der ersteren entsprechend selbsttätig erhöht, das heisst eine Veränderung der Be lastung an der Abtriebwelle wird durch eine entsprechende, durch diese Belastung selbst tätig geregelte Abänderung des Übersetzungs verhältnisses begleitet, so dass das Dreh moment als praktisch konstant betrachtet werden kann.
Eine nach dem oben angegebe nen Grundsatz aufgebaute Kraftübertra- gungseinrichtung kann daher als ein stufen los veränderlicher Drehmoment-Umformer bezw. ein stufenloses Wechselgetriebe be trachtet werden, welches eine selbsttätig wir kende Flüssigkeitskupplung mit enthält.
Die Wirkung der obenbeschriebenen Ein richtung kann durch die nachfolgend be schriebenen Massnahmen noch beträchtlich verbessert werden.
Die Flügel 2 des Flügelrades W sind mit- telst radialer Zapfen 10 drehbar gelagert, wobei die Flügel unter Federwirkung derart beeinflusst sind, dass sie das Bestreben haben, sich in achsialer Richtung nach Fig. 3 bezw. 9 einzustellen. Zu diesem Zwecke kann zum Beispiel gegen die abgeflachten innern Enden der Zapfen 10 unter Federwirkung ein Ring 12 angedrückt werden (Fig. 8), welcher das Drehen der Zapfen zu verhindern sucht. Die Abflachungen der Zapfen 10, gegen welch er stere der Ring 12 sich legt, sind bei 11 an gedeutet.
Dabei ist das Sekundärglied<B>S</B> der Kupplung samt dem Zahnkranz 6 des Um laufrädergetriebes an Rückwärtsdrehung durch eine zwischengelegte Freilaufvorrich- tung bezw. ein Gesperre F verhindert.
Durch diese Anordnung werden die Flü gel 2 aus ihrer normalen achsialen Lage ge mäss Fig. 3 und 9 durch das Kreiseln,der aus dem Primärglied der Kupplung herausge schleuderten ach.sialen Flüssigkeitssäulen beim Anlassen der Antriebwelle in eine die Flüssigkeit nach rückwärts leitende, ge neigte Lage gedreht (Fig. 2).
Die durch die schräggestellten-Flügel 2 mit bezug auf die Drehrichtung unter einem Winkel nach rück wärts geleitete Flüssigkeit wird dabei nach Fig. 2 auf die Wandung der Zellen 4 des Sekundä-rglied-es <B>S</B> treffen, ohne letzteres rückwärts drehen zu können, da die Vorrich tung I' diese R-ückwärtsdrehung verhindert.
Es entsteht daher eine Reaktionswirkung der Flüssigkeit auf die Flügel 2, welche an der Vorwärtsdrehung des Flügelrades W mit hilft. Da das Flügelrad mit dem Sonnenrad 7 des Umlaufrädergetriebes verbunden ist, wird hierdurch die Überwindung der Be lastung an der Abtriebwelle erheblich unter- stützt. Das Flügelrad wirkt jetzt wie der Ro tor einer Reaktionsturbine, wobei das Sekun därglied S der Kupplung den Leitschaufel kranz bildet.
Diese Wirkung wind fort gesetzt, bis die Kraftwirkung der aus dem Primärglied der Kupplung austretenden Flüssigkeitsstrahlen infolge zunehmender Drehzahl des Flügelrades W mit Bezug auf dieses nachlässt, die Flügel kehren dann all mählich in ihre ursprüngliche achsial:
e Lage zurück, und wenn die Drehzahl des Flügel rades .die des Primärgliedes erreicht, stellen sich die Flügel wieder achsial oder an nähernd achsial ein, worauf die Flüssigkeits strahlen sich in Richtung der Pfeile in Fig. 3 bewegen,
das heisst sie bleiben praktisch aeh- sial. Die Winkelstellung der drehbaren Flü gel 2 hängt natürlich von der Drehzahldiffe renz des Primärgliedes P und des Flügel rades W ab und wird mit der Veränderung dieser fortwährend verändert. Wenn alle Teile sich mit voller Geschwindigkeit drehen. sind die Flügel achsial oder beinahe achsial eingestellt.
Die beweglichen Flügel 2 können den Strömungslinien entsprechend, nach Art der bekannten Turbinenschaufeln ausgebildet werden, und zwar mit irgendwelchen Ab änderungen, die geeignet sind, dieselben den besonderen Arbeitsverhältnissen bei der Ein richtung nach der Erfindung bestens anzu passen. Bei der dargestellten Ausführung sind zum Beispiel die Flügel mit einer ab gebogenen, schräg nach hinten gerichteten Vorderkante versehen.
Zwischen dem Primär- und Sekundär glied der Kupplung können auch mehrere Flügelräder zwischengeschaltet werden, in welchem Falle .das zweite, vierte usw. Flügel rad feststehende Flügel besitzt und als Leit- flügelrad wirkt, während die andern Flügel räder als Reaktionsturbinenrotoren arbeiten.
Diese als Leitschaufelkranz wirkenden Flü gelräder können auch miteinander verbunden sein, und sie können an Rückwärtsdrehung einzeln oder zusammen durch mehrere oder nur ein Gesperre verhindert werden. Die Kraftübertragungseinrichtung nach der Erfindung kann mit irgend einem geeig neten Rücklaufgetriebe ausgestattet werden. und zwischen dem Vorwärts- und Rückwärts gang kann eine neutrale Lage vorgesehen werden.
Die Drehachsen der drehbaren Flügel (das heisst die Achsen der Drehzapfen 10) sind vorzugsweise so verlegt, dass sie von,der Vorderkante der Flügel (das heisst der Kante neben dem Primärglied der Kupplung) wei ter entfernt sind als von der Hinterkante, so dass die Flügel mit Bezug zur genannten Drehachse Doppelhebel mit ungleich langen Armen. bilden.
Die erwähnte Vorrichtung F zum Ver hindern des Rücklaufes des Sekundärgliedes der Kupplung kann direkt zwischen dem Sekundärglied oder aber einem damit fest verbundenen Bestandteil einerseits und einem relativ feststehenden Maschinenteil ander seits angeordnet werden. Wie zum Beispiel aus Fig. 4 ersichtlich, ist ein Glied des Ge- sperres F, nämlich der Zahnkranz 13, an einer Nabe des Gehäuses C ausgebildet, wel ches mit dem Sekundärglied S der Kupplung fest verbunden ist.
Ein weiteres Glied des Gesperres, nämlich die Klinke oder Klinken 14, .sind an einem relativ feststehenden Teil, zum Beispiel am Lager 15 angebracht. Es kann auch eine Einrichtung vorgesehen wer den, um das Gesperre nach Wunsch ausschal ten zu können, da unter gewissen -Umständen der Rücklauf des Sekundärgliedes der Kupp lung und des Aussenzahnkranzes 6 des Um laufrädergetriebes vorteilhaft sein kann.
So wird zum Beispiel der Rücklauf des Zahn- kranzes 6 gestatten, die Belastung äusserst langsam und allmählich aufzunehmen, so dass der Motor auf volle Tourenzahl ge bracht werden kann, bevor der Antrieb auf das Umlaufrädergetriebe übertragen wird. Zum Ein- bezw. Ausschalten des Gesperres kann zum Beispiel vorgesehen sein, den re lativ feststehenden Teil des Gesperres durch eine Bandbremse oder dergleichen nach Be lieben stillzusetzen oder freizugeben.
Wenn der Erfindungsgegenstand zum Beispiel als Kraftwagengetriebe angewendet wird, kann diese Bremse mit der Wagenbremse derart verbunden werden, dass wenn die Wagen bremse angezogen wird, .die Gesperrbremse gelöst wird.