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Dokumentenidentifikation DE60000534T2 18.06.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1147329
Titel KONTINUIERLICH VERSTELLBARES, MECHANISCHES GETRIEBE
Anmelder Guichard, Louis, Dijon, FR
Erfinder Guichard, Louis, F-21000 Dijon, FR
Vertreter porta Patentanwälte Dipl.-Phys. Ulrich Twelmeier Dr.techn. Waldemar Leitner, 75172 Pforzheim
DE-Aktenzeichen 60000534
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 20.01.2000
EP-Aktenzeichen 009006230
WO-Anmeldetag 20.01.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/FR00/00121
WO-Veröffentlichungsnummer 0000043694
WO-Veröffentlichungsdatum 27.07.2000
EP-Offenlegungsdatum 24.10.2001
EP date of grant 02.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse F16H 33/08

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Gerät zur Kraftübertragung mit kontinuierlich verstellbarem Übersetzungsverhältnis von unendlich bis 1 : 1, bestehend aus einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle in derselben Achse, sowie aus einer Antriebsplatte, die in gleichmäßigem Abstand zur Antriebswelle befestigte Drehzapfen trägt, um die sich Fliehgewichte drehen können. Dieses Gerät gehört in die Kategorie von Geräten, bei denen jeder Drehzahlunterschied zwischen Antriebs- und Abtriebswelle eine Winkelauslenkung der Fliehgewichte um die besagten Drehzapfen hervorruft. Diese Winkelauslenkungen bewirken ihrerseits eine radiale Verlagerung der Schwerpunkte der besagten Fliehgewichte in Bezug zur Antriebswelle, und damit eine Änderung der kinetischen Energie dieser Fliehgewichte, was zu einer Steigerung des an die Abtriebswelle übertragenen Drehmoments führt.

Man kennt bereits aus der Beschreibung des Europa-Patents EP 0 399 888 ein Gerät der genannten Art. Bei ihm ist die Antriebsplatte fest mit der Antriebswelle verbunden und trägt eine durchgehende kreisförmige Spur, die exzentrisch zur gemeinsamen Achse der Antriebs- und Abtriebswelle liegt. In dieser kreisförmigen Spur laufen Rollen. Jede dieser Rollen wird von einem drehbaren Hebel getragen, der über einen Drehzapfen von einem Fliehgewicht bewegt wird, während die Rolle in der kreisförmigen Spur läuft. Diese Anordnung bewirkt eine Winkelauslenkung des Fliehgewichts um seinen Drehzapfen auf der Antriebsplatte.

In diesem Gerät bestimmt ein durch die gemeinsame Achse der Antriebs- und Abtriebswelle sowie durch die Achse der exzentrischen Kreisspur gehender Durchmesser AA' zwei Halb-Umfänge auf dieser Spur. Auf einem der Halb-Umfänge AA' verlagert sich der Schwerpunkt jedes Fliehgewichts hin zur gemeinsamen zentralen Achse der Antriebs- und Abtriebswelle und erfährt dadurch eine Abbremsung, wodurch sich die kinetische Energie des Fliehgewichts verringert, während sich der Schwerpunkt jedes Fliehgewichts auf dem anderen Halb-Umfänge A'A von der gemeinsamen Achse entfernt und dadurch eine Beschleunigung erfährt, wodurch die kinetische Energie des Fliehgewichts wieder zunimmt. Diese Abbremsungen und Beschleunigungen sind mit einer Winkelauslenkung des Fliehgewichts verbunden und dadurch mit einer Änderung der Winkelposition des Fliehgewichts in Bezug zu demjenigen Radius, der sich von der Fliehgewicht-Drehachse zur gemeinsamen zentralen Achse der Antriebs- und Abtriebswelle erstreckt. Unter Berücksichtigung dieser Winkelpositionen erzeugt die Massenträgheit jedes Fliehgewichts eine resultierende Kraft, die während der Beschleunigung zum Inneren der Vorrichtung gerichtet ist, während sie im Verlauf der Abbremsung eine nach außen gerichtete resultierende Kraft erzeugt. Die Auswirkungen dieser im Bahnverlauf A'A nach innen und im Bahnverlauf AA' nach außen gerichteten Kräfte addieren sich, um auf die exzentrische Achse der kreisförmigen Spur ein Drehmoment um die gemeinsame zentrale Achse von Antriebs- und Abtriebswelle auszuüben, das auf die Abtriebswelle übertragen wird. Die so übertragenen Drehmomente nehmen mit der Drehzahl der Antriebswelle zu, verringern sich jedoch, wenn die Drehzahldifferenz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle abnimmt. Diese Verringerung des übertragenen Drehmoments entspricht einer Verringerung der Häufigkeit der oben genannten Beschleunigungen und Abbremsungen der Fliehgewichte. Man erhält somit in der Tat ein selbstanpassendes Gerät zur mechanischen Kraftübertragung, welches bei jeder Steigerung des auf die Abtriebswelle einwirkenden Bremsmoments, das seinerseits zu einer Verringerung der Drehzahl der Abtriebswelle in Bezug zur Antriebswelle führt, mit einer dazu proportionalen Steigerung des von der Antriebswelle zur Abtriebswelle übertragenen Drehmoments reagiert. Diese Drehmomente nähern sich dem Wert Null, wenn sich die Drehzahl der Abtriebswelle derjenigen der Antriebswelle angleicht. Sobald sich also das Übersetzungsverhältnis dem Wert 1 : 1 nähert, bleiben nur noch die Zentrifugalkräfte übrig, die ein positives Drehmoment bewirken, weil die Fliehgewichte im Verlauf des Halb-Umfangs AA' eine günstigere Winkelposition einnehmen als im Verlauf des Halb-Umfangs A'A und dadurch die von den Fliehkräften im Verlauf des Halb-Umfangs AA' bewirkten positiven Drehmomente größer sind als die von den Fliehkräften im Verlauf des Halb-Umfangs A'A bewirkten negativen Drehmomente. Unter diesen Umständen wirkt sich jede Änderung der Drehzahl und des Antriebsmoments sofort auf das Übersetzungsverhältnis und das Abtriebs-Drehmoment aus und diese verschiedenen Parameter passen sich an die jeweils optimalen Betriebsbedingungen des Geräts an.

Das im Patent EP 0399 888 beschriebene Gerät hat jedoch einige Nachteile. Einerseits führt die Verwendung von Rollen, die in einer kreisförmigen Spur oder in zwei kreisförmigen Spuren abrollen, zu plötzlichen Drehzahländerungen oder sogar zu einer brutalen Drehrichtungsumkehr dieser Rollen, wodurch an den Berührungspunkten zwischen Rollen und Spur erhebliche Reibkräfte entstehen, die ihrerseits Abrieb, Erhitzung und Lärm hervorrufen. Um andererseits eine ausreichend große Winkelauslenkung der Fliehgewichte und damit ausreichend große Drehmomente zu erzielen, müssen die recht viel Raum beanspruchenden Rollen und Spuren notwendigerweise seitlich versetzt zur Ebene der Fliehgewichte angeordnet werden, d. h. mit einem Überhang, was zu Ermüdung und Abnutzung der verschiedenen Gelenke führt.

Eine weiterer sehr wichtiger Nachteil dieser Vorrichtungen beruht auf der Tatsache, dass die oben beschriebenen Beschleunigungen im Verlauf des Halb-Umfangs A'A tatsächlich nur ab der Position A' bis zur weit vor der Position A liegenden Position A" ausgeübt werden, und es folgt daraus auch, dass die Abbremsungen, die ab Position A" einsetzen, bereits zwischen den Positionen A" und A entgegengerichtete Drehmomente und sehr nachteilige Stöße erzeugen.

Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, genau diesen Nachteilen abzuhelfen. Zu diesem Zweck enthält das automatische Gerät zur mechanischen Kraftübertragung mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis von unendlich bis 1 : 1 die folgenden Teile: 1) eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle in derselben Achse; 2) eine mit der Antriebswelle fest verbundene Antriebsplatte, die in gleichmäßigem Winkelabstand auf einem zur Antriebswelle konzentrischen Kreis befestigte erste Drehzapfen trägt, um die sich Fliehgewichte dergestalt drehen können, dass jede Drehzahldifferenz zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle eine Winkelauslenkung der Fliehgewichte um deren Drehzapfen bewirkt, so dass eine radiale Verlagerung ihres Schwerpunktes in Bezug zur Antriebswelle und damit eine Änderung der kinetischen Energie der Fliehgewichte stattfindet und demzufolge eine Erhöhung des auf die Abtriebswelle übertragenen Drehmoments; 3) Steuerhebel gleicher Länge, die einerseits mit einem Ende an mit dem Auslenkungsende der Fliehgewichte fest verbundenen zweite Drehzapfen, und andererseits mit dem anderen Ende an dritte Drehzapfen angelenkt sind, welche sich kreisförmig auf dem Kurbellager der zentralen Kurbelwelle befinden, die ihrerseits die Abtriebswelle bildet, um durch sie die Winkelauslenkung der Fliehgewichte zu bewirken; und das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fliehgewicht länglicher, gebogener Form mit einer konvexen Außenseite und einer konkaven Innenseite mit seiner Vorderseite mit den auf der Antriebsplatte befindlichen ersten Drehzapfen mittels einer doppelt gelenkigen Vorrichtung verbunden ist, die dazu dient, den Fliehgewichten eine eingeschränkte Beweglichkeit in Umfangsrichtung in Bezug zu den ersten Drehzapfen zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die driften Drehzapfen auf einer angetriebenen Nabe angebracht, die ihrerseits drehbar auf dem Kurbellager der zentralen Kurbelwelle, die die Abtriebswelle bildet, gelagert ist, und diese dritten Drehzapfen sind gleichmäßig verteilt in gleichem Abstand zur Achse des Kurbellagers und sind untereinander parallel sowie parallel zu dieser Achse angeordnet.

Die Tatsache, dass die Steuerhebel drehbar auf Drehzapfen, die sich auf einer auf dem Kurbellager drehbaren Nabe befinden, gelagert und nicht direkt am Kurbeilager angelenkt sind, stellt in der Tat eine besondere Ausführungsform der Erfindung dar. Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung ist eine doppelt gelenkige Vorrichtung, die den vorderen Teil jedes Fliehgewichts mit ersten Drehzapfen verbindet, in der Nähe der Innenseite des Fliehgewichts angeordnet und das Gelenk jedes Steuerhebels am Fliehgewicht befindet sich am hinteren Teil in der Nähe der Außenseite des Fliehgewichtes.

Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung dient eine zweite, parallel zur Antriebsplatte ausgerichtete und zur zentralen Kurbelwellenachse zentrierte Platte dazu, die anderen Enden der ersten Drehzapfen aufzunehmen und zu halten, so dass dadurch, zusammen mit der ersten Antriebsplatte und den ersten Drehzapfen, eine sehr steife und widerstandsfähige Baugruppe entsteht, die die auf die Fliehgewichte wirkenden Zentrifugalkräfte aufnimmt, welche bei hohen Drehzahlen erhebliche Werte annehmen können.

Das erfindungsgemäße Gerät bietet eine Anzahl Vorteile. Zunächst ermöglicht es einen großen, kontinuierlich veränderbaren Übersetzungsbereich, innerhalb dessen sich das Drehzahlverhältnis und das Drehmomentverhältnis automatisch an die jeweils besten Betriebsbedingungen anpassen. Das Drehzahlverhältnis kann sich von einer Drehzahl Null am Ausgang (oder einem Verhältnis unendlich) bis zu einem Verhältnis 1 : 1 ändern, ohne dass dazu eine ausrückbare oder sonstige Kupplung erforderlich wäre. Außerdem sind für jede Eingangs-Drehzahl die beim Anlauf erzeugten Drehmomente sehr viel höher als die Drehmomente beim 1 : 1-Verhältnis und sie nehmen zwischen diesen beiden Grenzwerten regelmäßig ab.

Es versteht sich von selbst, dass diese Drehmomente mit dem Quadrat der Antriebsdrehzahl, mit der Masse der benutzten Fliehgewichte, mit dem Radius der Fliehgewichts-Bahnen, mit der Exzentrizität der Kurbellager in Bezug zur zentralen Achse, sowie mit der Auslenkungsfrequenz der Fliehgewichte um ihre Drehzapfen steigen. Diese Drehmomente können beim Anlauf und bei hohen Untersetzungsverhältnissen sehr viel höhere Werte als das Antriebs-Drehmoment erreichen. Außerdem ist darauf hinzuweisen, dass der Motor, der die Antriebswelle treibt, sich weiter drehen kann, auch wenn die Abtriebswelle völlig blockiert ist. In diesem Fall ist das übertragene Drehmoment maximal, die Arbeit ist jedoch Null und angesichts der sehr geringen mechanischen Reibungsverluste in den Gelenken führt dieser Zustand zu keiner Ermüdung oder unnormalen Überhitzung des Geräts.

Im Übrigen gestattet es die vorne an jedem Fliehgewicht angebrachte doppelt gelenkige Vorrichtung eventuelle Vibrationen zu dämpfen und die zur Abtriebswelle übertragenen Drehmomente auch bei hohen Drehzahlen gleichmäßig einzuregeln. Die einfache, robuste, zuverlässige und gut ausgewuchtete Konstruktion arbeitet auch bei hohen Drehzahlen leise und ist einfach zusammenzubauen und wieder zu zerlegen, so dass das erfindungsgemäße Gerät bei besonders geringen Gestehungskosten leicht zu fertigen und platzsparend ist, und beim Übersetzungsverhältnis 1 : 1 einen mechanischen Wirkungsgrad von praktisch 100% bietet. Das Gerät lässt sich direkt an den Kurbelwellen Ausgang von Wärmekraftmaschinen als Ersatz für die übliche Schwungscheibe anbringen und ermöglicht so eine erhebliche Gewichtseinsparung im Vergleich zur herkömmlichen Kraftübertragung mit Kupplung und Getriebe.

Neben seiner Anwendung als Kraftübertragung mit automatischer Änderung des Übersetzunge- und Drehmomentverhältnisses lässt sich dass Gerät auch einfach für bestimmte Anwendungen als automatische Kupplung (ohne Reibung, Abnutzung oder Erhitzung), als automatische Koppelvorrichtung oder als Drehmomentbegrenzer einsetzen.

In der Folge werden als nicht einschränkende Beispiele verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei stellen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Geräts entlang der Linie I-I von Abb. 2 dar;

Fig. 2 einen axialen Schnitt des Geräts dar;

Fig. 3 eine Variante der doppelt gelenkigen Vorrichtung an einem Fliehgewicht dar;

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Geräts in 16 aufeinander folgenden Stellungen im gleichen Winkelabstand der verschiedenen Drehzapfen im Verlauf einer Umdrehung dar.

Das in den Fig. 1 und 2 abgebildete Gerät enthält mehrere Fliehgewichte 1, im Allgemeinen vier Stück davon, in länglicher gebogener Form, die eine konvexe Außenseite 1a und einen konkave Innenseite 1b aufweisen. Diese Fliehgewichte sind mit einer doppelt gelenkigen Vorrichtung mit einem ersten Drehzapfen 2 verbunden, der vorne und nahe der Innenseite 1b des Fliehgewichts 1 angebracht ist. Dieser erste Drehzapfen 2 ist rechtwinklig an seinen beiden Ende zwischen einer ersten Antriebsplatte 3, die von der Antriebsweile 5 mit der zentralen Achse O angetrieben wird, und einer zweiten Platte 4 befestigt, die parallel und koaxial zur ersten Antriebsplatte 3 angeordnet ist. Im Inneren dieser aus den Platten 3 und 4 sowie den Drehzapfen 2 bestehenden festen Baugruppe befindet sich eine Kurbelwelle 8, die die zur Antriebswelle 5 koaxiale Abtriebswelle 6 in der zentralen Achse O bildet. Auf dem Kurbellager 7 mit der Achse O1 der Kurbelwelle 8 befindet sich eine drehbar gelagerte Nabe 9, die von gleichmäßig am Umfang des Kurbellagers 7 mit der Achse O1 verteilten, zueinander parallelen und zur Achse O1 des Kurbellagers 7 parallelen, dritten Drehzapfen 10 durchstoßen wird. Die Drehrichtung des Geräts ist, wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt, im Uhrzeigersinn. Zu jedem Fliehgewicht 1 gehört ein Steuerhebel 14, der an jedem seiner Enden einerseits mit einem zweiten Drehzapfen 13, der sich am hinteren Ende des Fliehgewichts 1 in der Nähe der Außenseite 1a befindet, und andererseits mit einem dritten Drehzapfen 10, der an der drehbaren Nabe 9 auf dem Kurbellager 7 der Kurbelwelle 8 befestigt ist, angelenkt ist. Jeder Steuerhebel 14 besteht aus zwei Stegen, deren Enden jeweils mit den Enden der Drehzapfen 10 und 13 verbunden sind.

Um die Funktion des Geräts besser zu erläutern, wurden die Fig. 1 und 4 entlang einer diametralen, senkrechten Achse AA' unterteilt. Diese Achse geht durch die zentrale Achse O und durch die Achse O1 des Kurbellagers 7 und teilt die Bahn der Fliehgewichte 1 in die zwei Bereiche A-A' und A'-A, jeweils rechts bzw. links der Achse AA'. Da die beiden Achsen O und O1 exzentrisch zueinander liegen, ist einsichtig, dass bei unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebsweile 5 und der Abtriebswelle 6 die Steuerhebel 14 Winkelauslenkungen der Fliehgewichte 1 um deren jeweiligen ersten Drehzapfen 2 bewirken. Diese Auslenkungen führen zu Beschleunigungen der Fliehgewichts-Schwerpunkte G im Bereich A'-A und zu Abbremsungen im Bereich AA'. Im Beschleunigungsbereich A-A übt die Massenträgheit jedes Fliehgewichts 1 eine resultierende Kraft auf den Steuerhebel 14 aus, die zu einer nach rechts gerichteten Druck-Kraft, d. h. einer positiven Kraft, auf den dritten Drehzapfen 10, und damit auf die Nabe 9 und damit auf das Kurbellager 7 führt. Diese positive Kraft wirkt im Uhrzeigersinn, wie in den Fig. 1 und 4 ersichtlich. Im Abbremsungsbereich A-A' wirken die aus der kinetischen Energie der Fliehgewichte 1 resultierenden Kräfte dagegen als Zugkraft auf die Steuerhebel 14, die als eine nach rechts gerichtete Kraft über die Nabe 9 und das Kurbellager 7 wiederum im positiven Sinne wirkt. Diese nacheinander in positiver Richtung wirkenden und durch die Beschleunigung bzw. Abbremsung der Fliehgewichte auf das Kurbellager 7 erzeugten Kräfte führen somit zu einem positiven Drehmoment des Kurbellagers 7 auf die Abtriebswelle 6.

Je schneller sich die Antriebswelle 5 gegenüber der Abtriebswelle 6 dreht, um so häufiger schwingen die Fliehgewichte innerhalb einer gegebenen Zeit, und um so größer wird das auf die Abtriebswelle 6 ausgeübte Drehmoment. Dieses Phänomen führt zu dem selbstanpassenden Verhalten des erfindungsgemäßen Geräts.

Außerdem rotieren bei einer gegebenen Drehzahldifferenz zwischen Antriebswelle 5 und Abtriebswelle 6 die Fliehgewichte um so schneller um die zentrale Achse O je schneller sich die Antriebswelle 5 dreht und ihre Massenträgheit wird dadurch größer. Mit dieser größeren Massenträgheit übermitteln sie daher an die Abtriebswelle 6 ein größeres Drehmoment. Daraus ergibt sich die grundlegende Eigenschaft der Erfindung, dass nämlich die übermittelten Drehmoment um so größer werden, je schneller sich die Antriebsweile 5 dreht.

Die schematische Fig. 4 stellt 16 aufeinander folgende Stellungen der verschiedenen Drehzapfen nach jeweils gleichen Zeitabschnitten dar. Dabei lässt sich die jeweilige Lage der Schwerpunkte der Fliehgewichte 1 während einer vollen Umdrehung der Antriebsplatte 3 um das Kurbellager 7 im Falle einer einfach gelenkigen Verbindung zwischen dem antreibenden Drehzapfen 2 und dem Fliehgewicht 1 nach Bedarf verdeutlichen. Die in dieser schematischen Fig. 4 vorgenommenen Messungen zeigen, dass die größten Umfangsgeschwindigkeiten der zweiten Drehzapfen 13 tatsächlich in der Umgebung der Position A", die weit vor der Position A liegt, auftreten, und dass die Abbremsungen, die ab Position A" auftreten, im Bereich zwischen A" und A zu sehr nachteiligen Gegen-Drehmomenten und Stößen führen.

Die erfindungsgemäße doppelt gelenkige Vorrichtung bietet eine Abhilfe gegen diesen Nachteil. Sie besteht aus einer kreisförmigen Nocke 11 mit dem Zentrum O2, die in einer Bohrung im vorderen Teil des Fliehgewichts 1 drehbar gelagert ist. Diese Nocke 11 ist selbst drehbar auf dem ersten antreibenden Drehzapfen 2 montiert, dessen Achse exzentrisch zum Zentrum O2 der Nocke und in der Nähe der Innenseite 1b des Fliehgewichts 1 liegt. Diese Vorrichtung erlaubt ein Schwenken der Nocke 11 unter dem Einfluss des Antriebs-Drehmoments und damit eine eingeschränkte Beweglichkeit der Fliehgewichte 1 in Umfangsrichtung in Bezug zu den ersten Drehzapfen 2, womit die maximalen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten aus dem Bereich A' zum Punkt A hin verlagert werden und die Abbremsungen erst bei Überschreiten des besagten Punktes A einsetzen. In der Tat sind die drehbaren Nocken 11 gleichzeitig den Schwenk-Momenten durch die Massenträgheit der Fliehgewichte ausgesetzt, die sich den Zugkräften der antreibenden Drehzapfen widersetzt, sowie den entgegengerichteten Schwenk-Momenten, die sich aus den auf den Schwerpunkt der Fliehgewichte ausgeübten Zentrifugalkräften ergeben. Diese beiden entgegengesetzten Kräfte, d. h. die Massenträgheitskräfte und die Zentrifugalkräfte, die sich jeweils gleichzeitig mit dem Quadrat der Drehzahl ändern, bewirken bei sämtlichen Drehzahlen, auch sehr hohen, eine Gleichgewichts-Stellung der Nocke 11 in der Bohrung des Fliehgewichts 1.

Dieselben Ergebnisse können mit einer abweichenden Ausführungsform dieser doppelt gelenkigen Vorrichtung erreicht werden. Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus einem Ring 12, der drehbar auf dem ersten Drehzapfen 2 angebracht ist und der auf einer konkav geformten Fläche 15 abrollt, deren konkave Wölbung zur Außenseite 1a gerichtet ist und die sich in einer "bohnenförmigen" Aussparung in der Nähe der Innenseite 1b im vorderen Teil des Fliehgewichts 1 befindet.

Wenn das Drehzahlverhältnis 1 : 1 erreicht ist, erfahren die Fliehgewichte 1 keine Abbremsungen und Beschleunigen mehr, da die Antriebswelle 5 und die Abtriebswelle 6 zueinander im Stillstand sind, obwohl sie sich gemeinsam mit der Antriebsdrehzahl drehen. Dennoch werden dabei allein durch die Zentrifugalkräfte ausreichend starke positive Drehmomente erzeugt, weil die Winkelstellung der Steuerhebel 14 zu Zugkräften auf die Nabe 9 und das Kurbellager 7 führt, die insgesamt sehr viel stärker in die positive als in die negative Richtung wirken. Durch Betrachtung der Fig. 1 und 4 kann man einsehen, dass die Zugkräfte an den Steuerhebeln 14 auf das Kurbellager 7 eine positive Wirkung ausüben, wenn diese Steuerhebel zu einem bestimmten Zeitpunkt mit der positiven und die Kreisbahn der Achse O1 des Kurbellagers 7 um die zentrale Achse O tangierenden Richtung O1-X einen Winkel von weniger als 90º bilden. Im Gegensatz dazu erzeugen die Steuerhebel negative Wirkungen, wenn sie mit der oben beschriebenen Richtung O1X einen Winkel von mehr als 90º bilden. Die Fig. 1 zeigt, dass von den vier dargestellten Steuerhebeln drei positive Wirkungen und nur einer eine negative Wirkung ausüben. Auch die schematische Fig. 4 zeigt, dass bei den 16 dargestellten aufeinanderfolgenden Stellungen die Steuerhebel in 10 Stellungen positive und nur in 6 Stellungen negative Wirkungen erzeugen. Daraus folgt, dass die Zentrifugalkräfte auf die Abtriebswelle 6 insgesamt stets starke positive Drehmomente ausüben, und zwar nicht nur beim Drehzahlverhältnis 1 : 1, sondern auch in allen anderen Drehzahlverhältnissen von unendlich bis 1 : 1.

Diese von den Zentrifugalkräften erzeugten positiven Drehmomente addieren sich zu den von den Abbremsungen und Beschleunigungen der Fliehgewichte erzeugten oben erläuterten positiven Drehmomenten und sorgen so für eine automatische, perfekt selbst-anpassende Funktion des Geräts.

Um höhere Leistungen und Drehmomente zu übertragen und um eine perfekte dynamische Auswuchtung des Geräts zu erreichen, sieht die Erfindung bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eine zweite Anordnung von Fliehgewichten 1' vor. Diese sind auf den denselben ersten Drehzapfen 2 gelagert wie die Fliehgewichte 1 der ersten Anordnung, sind mit Steuerhebeln 14' mit den Drehzapfen 10' und 13' verbunden und wirken auf eine zweite Nabe 9' die drehbar auf einem zweiten Kurbellager 7' angebracht ist. Dieses ist auf der zentralen Achse O der Kurbellwelle 8 genau diametral gegenüberliegend zum ersten Kurbellager 7 angeordnet. Sämtliche Sauteile der zweiten Anordnung sind exakt ähnlich den entsprechenden Bauteilen der ersten Anordnung. Das gesamte Gerät lässt sich entweder in einem dichten festen Gehäuse unterbringen, oder in einem drehbaren dichten Gehäuse, das sich durch Verlängern und Verbinden der Außenränder der beiden Antriebsplatten 3 und 4 formen lässt.


Anspruch[de]

1. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis von unendlich bis 1 : 1, das folgende Teile enthält:

- eine Antriebswelle (5) und eine Abtriebswelle (6) auf derselben Achse,

- eine mit der Antriebswelle (5) fest verbundene Antriebsplatte (3), die in gleichmäßigem Winkelabstand auf einem zur Antriebswelle (5) konzentrischen Kreis befestigte erste Drehzapfen (2) trägt, um die sich Fliehgewichte (1) dergestalt drehen können, dass jede Drehzahldifferenz zwischen der Abtriebswelle (6) und der Antriebswelle (5) eine Winkelauslenkung der Fliehgewichte (1) um deren Drehzapfen (2) bewirkt, so dass eine radiale Verlagerung ihres Schwerpunktes in Bezug zur Antriebswelle und damit eine Änderung der kinetischen Energie der Fliehgewichte (1) stattfindet und demzufolge eine Erhöhung des auf die Abtriebswelle übertragenen Drehmoments,

- Steuerhebel (14) gleicher Länge, die einerseits mit einem Ende an mit dem Auslenkungsende der Fliehgewichte (1) fest verbundenen zweiten Drehzapfen (13), und andererseits mit dem anderen Ende an dritten Drehzapfen (10) angelenkt sind, welche sich kreisförmig auf dem Kurbellager (7) der zentralen Kurbelwelle (8) befinden, die ihrerseits die Abtriebswelle (6) bildet, um durch sie die Winkelauslenkung der Fliehgewichte (1) zu bewirken,

dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fliehgewicht (1) von länglicher, gebogener Form mit einer konvexen Außenseite (1a) und einer konkaven Innenseite (1b) mit seiner Vorderseite mit den auf dar Antriebsplatte (3) befindlichen ersten Drehzapfen (2) mittels einer doppelt gelenkigen Vorrichtung (2, 11; 12, 15) verbunden ist, die dazu dient, den Fliehgewichten (1) eine eingeschränkte Beweglichkeit in Umfangsrichtung in Bezug zu den ersten Drehzapfen (2) zu ermöglichen.

2. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt gelenkige Vorrichtung (2, 11; 12, 15), die den vorderen Teil jedes Fliehgewichts (1) mit den ersten Drehzapfen (2) verbindet, sich in der Nähe der Innenseite (1b) des Fliehgewichts (1) befindet und dass sich das Gelenk (13) jedes Steuerhebels (14) auf dem betreffenden Fliehgewicht (1) am hinteren Teil in der Nähe der Außenseite (1a) des Fliehgewichtes (1) befindet.

3. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt gelenkige Vorrichtung aus einer kreisförmigen Nocke (11) mit Achse (O2) besteht, die drehbar in einer Bohrung im vorderen Teil des Fliehgewichts (1) gelagert ist und dass selbige Nocke (11) ihrerseits drehbar auf dem ersten Drehzapfen (2) gelagert ist, der seinerseits exzentrisch und parallel zu Achse (O2) der Nocke (11) verläuft, und sich in der Nähe der innenseite (1b) des Fliehgewichts (1) befindet.

4. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt gelenkige Vorrichtung aus einem Ring (12) besteht, der drehbar auf dem ersten Drehzapfen (2) gelagert ist, und der auf einer konkav gewölbten Fläche (15) einer im vorderen Teil des Fliehgewichts (1) in der Nähe seiner innenseite (1b) angebrachten Aussparung abrollt.

5. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Drehzapfen (10) auf einer angetriebenen Nabe (9) angebracht sind, die ihrerseits drehbar auf dem Kurbellager (7) der zentralen Kurbelwelle (8), die die Abtriebswelle (8) bildet, gelagert ist, und wobei diese dritten Drehzapfen (10) gleichmäßig verteilt in gleichem Abstand zur Achse (O1) des Kurbellagers (7) und untereinander parallel sowie parallel zu dieser Achse (O1) angeordnet sind.

6. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß einem beliebigen der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Steuerhebel (14) aus zwei ähnlichen, parallelen Stegen besteht, deren Enden einerseits jeweils an den beiden gegenüberliegenden Enden der dritten Drehzapfen (10) und andererseits jeweils an den beiden gegenüberliegenden Enden der im hinteren Teil in der Nähe der Außenseite (1a) der Fliehgewichte (1) gelegenen zweiten Drehzapfen (13) befestigt sind.

7. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß einem beliebigen der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite unabhängige Anordnung von Fliehgewichten (1'), von doppelt gelenkigen Vorrichtungen (2, 11; 12, 15) und von Steuerhebeln (14') besitzt, die genau ähnlich zur ersten Anordnung ist und die mit einer zweiten drehbaren Nabe (9') zusammenwirkt, welche ihrerseits auf einem dem ersten Kurbellager (7) zur zentralen Achse (O) der Abtriebswelle (6) genau diametral gegenüberliegenden zweiten Kurbellager (7') gelagert ist.

8. Automatisches Gerät zur mechanischen Kraftübertragung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die alle untereinander ähnlichen Fliehgewichte (1, 1') jeder der beiden Anordnungen paarweise auf denselben ersten Drehzapfen (2) gelagert sind, und wobei diese ersten Drehzapfen (2) parallel zur Achse (O) verlaufen und zwischen zwei parallelen und koaxialen Platten (3, 4) befestigt sind, die ihrerseits drehfest mit der Antriebswelle (5) bzw. drehbar mit der zentralen Welle der Kurbelwelle (8) verbunden sind.







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