DE29916706U1 - Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler - Google Patents

Description

&ogr; Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen getriebeartigen automatisierten

Drehmomentwandler, der ein kontinuierliches, variables, in einem Kraftübertragungssystem erforderliches Mindestdrehmoment gemäß der Laständerung bereitstellt.

Reguläre Schaltgetriebeeinheiten sind kompliziert und benötigen einen Präzisionsdrehmomentwandler. Wenn die Gangschaltungsposition geändert wird, wird eine Vibration erzeugt. Desweiteren soll die Zeitsteuerung der Gangschaltung durch eine präzise und empfindliche Erkennungs- und Berechnungseinrichtung bestimmt werden. Eine Reibungs-Drehzahlschalteinheit erreicht eine hohe Leistung, kann jedoch nur für eine kleine Last verwendet werden. Ferner gibt es bekannte differentialgetriebeartige Drehzahlschalt-Einheiten, wobei solche Systeme jedoch nur für eine einfache Verwendung vorliegen. Die herkömmliche Art des Drehzahlschaltmechanismus enthält nicht gestufte Geschwindigkeitsschalteinheiten und gestufte Geschwindigkeitsschalteinheiten, wie nachstehend erläutert wird.

In einer gestuften Drehzahlschalteinheit wird das Betriebssystem, welche das benötigte Drehmoment bzw. die Last mittels verschiedener Übersetzungsverhältnisse zur Verfügung stellt, in verschiedene Teile unterteilt. Da das Übersetzungsverhältnis zwischen jeweils zwei Teilen des Betriebssystems nicht veränderbar ist, wird die Änderung der Torsion im Betriebssystem durch den Motor gesteuert. Um diese Bedingung zu erfüllen, wird die Struktur des Motors sehr kompliziert. Die Bestimmung des Zeitpunkts, wann die Drehzahl der Rotation

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Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler
Hao-Pang HSlAO

verändert werden soll, muß durch eine präzise und empfindliche Erkennungsund Berechnungsvorrichtung gemacht werden. Diese präzise und empfindliche Erkennungs- und Berechnungsvorrichtung ist teuer.

Die meisten herkömmlichen nicht-gestuften bzw. stufenlosen Drehzahlschalteinheiten beruhen auf einer Reibungsbauweise. Es gibt auch bekannte magnetkraftartige stufenlose Drehzahlschalteinheiten. Die Anwendung von Reibungskräften oder magnetischen Kräften kann jedoch nur ein begrenztes Drehmoment erzeugen. Daher können diese stufenlosen Drehzahlschalteinheiten nur bei kleinen Kraftübertragungssystemen verwendet werden. Diese stufenlosen Drehzahlschalteinheiten erreichen eine hohe Leistung, benötigen jedoch Erkennungselemente, um die Übersetzungsverhältnisse zu bestimmen. Diese Erkennungselemente komplizieren die Bauweise des Systems.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen getriebeartigen automatisierten Drehmomentwandler zu schaffen, der automatisch das benötigte Mindestdrehmoment in einem Kraftübertragungssystem für die gewünschte Drehzahl ermittelt, wenn das Kraftübertragungssystem einen variablen Widerstand überträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler geschaffen, der einen hoch stabilen Getriebemechanismus verwendet, um eine automatische Veränderung des Ausgangsdrehmoments ohne die Unter-Stützung der Erkennungselemente zu erreichen. Überdies wird durch die vorliegende Erfindung ein getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler geschaffen, welcher Energie spart. Der getriebeartige automatisierte Drehmomentwandler hält ein festgelegtes Schlupfverhältnis zwischen der Drehzahl der Eingangsleistungswelle und der Ausgangsdrehzahl der Rückkopplungseinheit aufrecht. Dieses Merkmal paßt die Wandlerleistungskurve an, d. h., eine hohe Leistung wird unter einem festen Schlupfverhältnis erreicht. Weiterhin wird ein einfaches und effektives Regel- und Berech-

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[File: 100263190 //HS19K01 Beschreibung· 22. September 1999 Getriebeartiger automaiisierter Drehmomenlwandler Hao-Pang HSIAO

nungsverfahren geschaffen, welches die Kennlinie bzw. die Eigenschaft des Getriebemechanismus und die· Anzahl der Rückkopplungsstufen bestimmt, wodurch ein Ausgleichspunkt zwischen der Systemkomplexität und dem Betrag der Rückkopplungsleistung erhalten werden kann. Ferner wird ein getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler geschaffen, welcher die Bauart und die Fertigung der Leistungsquelle (Motor) vereinfacht. Die Ausgangleistungskennlinie des getriebeartigen automatisierten Drehmomentwandlers ist unabhängig von der Kennlinie des Motors. Sowohl ein komplizierter als auch ein einfacher Motor kann den getriebeartigen automatisierten Drehmomentwandler antreiben, um die gewünschte Abgabe bei der gleichen PS-Leistung zu schaffen. Zudem wird ein Getriebeübertragungsmechanismus geschaffen, der die gleiche Übersetzung- und Verstärkungsleistung wie äquivalente elektronische Schalteinrichtungen erreicht, wodurch die mechanischen Mechanismusgestalter in die Lage versetzt werden, eine Mehrzahl an Produkten mit einer variablen Abgabe zu entwerfen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigt:

Fig.l ein Schaubild eines Differentialgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine äquivalente Zeichnung der Haupteinheit des Differentialgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A ein Hebelkraftdiagramm, in dem die Richtung der Bewegung des Punkts der Kraftaufbringung gemäß der vorliegenden Erfindung angedeutet wird;

Fig. 3B ein Hebelkraftdiagramm, in dem die Richtung der aufgenommenen Kraft an dem Punkt der Aufbringung gemäß der vorliegenden Erfindung angedeutet

wird;

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Fig. 4A und 4B das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A und 5B die Grundelemente der Differentialgetriebe-Rückkopplungseinheit gemaß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Einzelsatz-Rückkopplungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 eine Zweifachsatz-Rückkopplungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsform

Ein getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler gemäß der vorliegenden Erfindung weist im allgemeinen eine Haupteinheit und eine Rückkopplungseinheit auf.

A. Haupteinheit

Die Hauptübertragungsstruktur der Haupteinheit ist mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangspositionen ähnlich zu dem Differentialgetriebe der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, welches das erste Mal auf der Welt verwendet wurde. Aus der Erklärung des äquivalenten Diagramms und der Hebelkraftdiagramme werden die Leistungen dieser einfachen Getriebebauweise in einer nicht-gestuften Drehzahlschalt- und Drehmomentwandlung gut verständlich.

Fig. 1 stellt ein Schaubild eines Differentialgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Differentialgetriebe weist eine Eingangsleistungswelle I, eine Ausgangsleistungswelle O, ein Zahnrad A, das in Fig. 2 analysiert wird, ein Zahnrad B, das mit dem Zahnrad A zusammenwirkt, um eine Differentialbewegung zu produzieren, und welches eine Torsion zum Zahnrad C und zum Getriebekasten verteilt, ein Zahnrad C, das auf der Eingangsleistungswelle I fest angebracht ist, ein Zahnrad D, mit dem die

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Ausgangsleistungswelle O verbunden ist, und ein Ausgangsleistungszahnrad E, das zur Abgabe des Drehmoments fest am Getriebekasten befestigt ist. Das Drehmoment an der Ausgangsseite ist gleich dem Mindestdrehmoment, welches am Ausgang des Differentialgetriebes benötigt wird.

Fig. 2 ist eine äquivalente Zeichnung der Haupteinheit des zuvor erwähnten Differentialgetriebes. Das durchgehende Pfeilspitzenzeichen „Fl" deutet die Richtung der Bewegung des Zahnrads A, der Zahnstange C, der Zahnstange D und des Drehpunkts „C" an. Das Zahnrad A, die Zahnstange C und die Zahnstange D, welche in Fig. 2 gezeigt sind, korrespondieren mit dem Zahnrad A, Zahnrad C und Zahnrad D, welche in Fig. 1 gezeigt sind. Das Zeichen „I" deutet das Zentrum des Zahnrads A an. Das unterbrochene Pfeilspitzenzeichen „F2" deutet eine Undefinierte Verlängerung der Zahnstangen C und D in zwei gegensätzlichen Richtungen an. Weil kein Ende erkennbar ist, wenn ein kreisförmiges Zahnrad in eine Richtung rotiert wird, erstrecken sich die oberen und unteren Enden der Zahnstangen C und D unendlich nach oben und nach unten, wenn die Zahnräder C und D aus Fig. 1 in die Draufsicht von Fig. 2 projiziert werden. Die gestrichelte Linie F3 deutet den geometrischen Ort des Berührungspunkts zwischen der Zahnstange C und dem Zahnrad A, und der Zahnstange D und dem Zahnrad A an. Das Zeichen „M" deutet den Realzeitberührungspunkt zwischen der Zahnstange C und dem Zahnrad A an. Das Zeichen „N" deutet den Realzeitberührungspunkt zwischen der Zahnstange D und dem Zahnrad A an. Die gestrichelte Linie F4 „EE" deutet die Spurlinie des Drehpunkts „C" während der Betätigung des Mechanismus im Raum an. Die gestrichelte Linie „GE" deutet die Spurlinie des Drehpunkts „C" auf dem Zahnrad A an. Das Pfeilzeichen „F5" deutet die Richtung der Bewegung des Drehpunkts „C" an.

Wenn Fig. 1 mit Fig. 2 verglichen wird, werden mehrere zusätzliche Linien in Fig. 2 gefunden. Diese Linien sind gedachte Linien der gedachten Zahnstangen und Zahnräder. Die Größe und Positionen dieser imaginären Zahnräder und Zahnstangen können stufenlos verändert werden. Tatsächlich existieren ein Zahnrad und Zahnstangen mit einer solchen Leistung nicht. Aber das Phänomen der stufenlosen Veränderung der Größe und Position existiert. Für ein leichtes Verständnis der vorliegenden Erfindung ist eine äqui-

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Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler Hao-Pang HSIAO

valentes Diagramm verwendet, um die stufenlose Größe und Positionswechsel des Zahnrads und der Zahnstangen zu verdeutlichen.

Fig. 3A und 3B sind Hebelkraftdiagramme, welche sich aus Fig. 2 ergeben. Fig. 3A zeigt die Richtung der Bewegung des Aufbringungspunkts an. Fig. 3B zeigt die Richtung der aufgenommenen Kraft am Aufbringungspunkt an. Die Richtung der Bewegung des Aktionspunkts wird mit F6 angegeben. Die Richtung der aufgenommenen Kraft am Aktionspunkt wird mit F7 angegeben.

Bevor das Prinzip des getriebeartigen automatisierten Drehmomentwandlers verstanden wird, soll ein Grundkonzept bekannt sein. Fig. 4A zeigt zwei parallele Eisenstangen 10 mit der gleichen Steifigkeit, welche mit einem starren Glied 20 fest verbunden sind, und einen Stahlstab 30, der zwischen den Eisenstangen 10 eingefügt und gedrückt wird, um die Eisenstangen 10 zu verformen. Wenn eine Kraft auf den Punkt „D" am Stahlstab 30 aufgebracht wird, liegt der Auflagepunkt bzw. der tragende Punkt am Punkt M und am Punkt N vor. Falls die zwei Eisenstangen 10 den gleichen Durchmesser und gleiche Steifigkeit aufweisen, liegt der Drehpunkt im Mittelpunkt C zwischen den beiden Eisenstangen 10. Falls der Durchmesser und die Starrheit der beiden Eisenstangen 10 geändert werden, wird die Position von „C" relativ geändert (siehe Fig. 4B). Das ist das Grundprinzip des Schwebedrehpunkts.

Es sind eine unbestimmte Anzahl von kontinuierlich wirkenden Stahlstäben an dem Punkt „C" angenommen; somit kann die gedachte Linie „EE" aus Fig. 2 als die Spurlinie des Drehpunkts „C" im Raum und „GE" als die Spurlinie des Punkts „C" an dem Zahnrad A betrachtet werden. Die anderen Punkte in Fig. 2 sind die gleichen wie die in Fig. 1 gezeigten. Wenn „EE" die Zahnstange D und „GE" das Zahnrad A sind, dann ist die Struktur die gleiche wie beim konzentrischen Zahnrad A. Zu diesem Zeitpunkt wird der Punkt „N" in den Raum verschoben, d.h., der Punkt „N" nimmt keine Kraft auf (weil die Kraft an dem Drehpunkt C aufgebracht ist). Wenn eine Last an dem Punkt „N" plaziert wird, verteilt die Last allmählich die Kontaktkraft zwischen „GE" und „EE", bis keine Kraft zwischen „GE" und „EE" aufgenommen ist. Wenn keine Kraft zwischen

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„GE" und „EE" aufgenommen ist, beeinflußt die Entfernung von EE nicht die Bewegung des Mechanismus. Zu diesem Zeitpunkt ist der Drehpunkt C kein tragender Punkt, wobei der Mechanismus jedoch in Gang bleibt. Damit läßt sich das Konzept des Schwebedrehpunkts gut erläutern.

Wenn daher eine angemessene Last am Punkt „N" vorliegt, bildet sie mit „M" ein Kräftepaar, wobei eine stufenlose, genaue (keine reibungsartige) Drehzahlwechselwirkung erreicht wird. Der Übertragungswirkungsgrad ist jedoch zu diesem Zeitpunkt niedrig, da eine Hälfte der Leistung zu „N" gegeben wurde. Um den Übertragungswirkungsgrad zu verbessern, muß die Last bei „N" zur Hauptleistung zurückgekoppelt werden.

B. Rückkopplungseinheit

Fig. 5 veranschaulicht die Grundelemente des Differentialgetriebe-Rückkopplungsmechanismus. Fig. 5A deutet das Bezugszeichen des Differentialgetriebes an. Fig. 5B veranschaulicht ein Stirnrad. Die Rückkopplungseinheit besteht aus dem Differentialgetriebe und dem Stirnrad. In Fig. 5A bedeutet X ein X-Differentialgetriebe; L bedeutet ein linksseitiges Zahnrad an; R bedeutet ein rechtsseitiges Zahnrad; D bedeutet ein Differentialgetriebe an. Ll, Rl und Dl deuten den Betrag des Ausgangs- oder Eingangsverhältnisses des verteilten Drehmoments zu dem linksseitigen Zahnrad, dem rechtsseitigen Zahnrad und dem Differentialgetriebe an. Um eine Unordnung oder eine Wiederholung zu vermeiden, können die Stellen der Zeichen angepaßt oder ausgestrichen werden, so daß die Zeichen des Betrags des Ausgangs- oder Eingangsverhältnisses des Drehmoments an anderen als den in Fig. 5A gezeigten Stellen aufgezeigt werden können.

Fig. 6 zeigt ein Schaubild des einzelnen Satzes der differentialgetriebeartigen Rück-

führungs- bzw. Rückkopplungseinheit. In der Zeichnung ist das mit „1" bezeichnete Differentialgetriebe das Hauptantriebsgetriebe und die mit „2" und „3" bezeichneten Differentialgetriebe sind der Rückkopplungsgetriebesatz. In einer Einzelrückkopplungs-

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Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler Hao-Pang HSIAO

zirkulation muß 1/7 der Gesamtleistung in das Zahnrad R des Differentialgetriebes „2" eingeleitet werden, so daß 3/7 des Drehmoments des Zahnrads L des Differentialgetriebes „1" und das 1/7 vom dessen Drehmoment zu der Eingangsseite durch eine Kupplung Z zurückgeführt werden können.

a. Bevor die Rückkopplungseinheit eingeführt wird müssen folgende Regeln und Prozeduren erklärt werden:

a-1) Das gleiche Drehmoment muß paarweise in einem Kräftepaar ohne einen festen Drehpunkt existieren.

a-2) Wenn zwei verschiedene Drehmomente an einem differentialgetriebeartigen Kräftepaar aufgebracht werden, kann das größere Drehmoment nur eine Abgabe gleich dem kleineren Drehmoment schaffen, um ein Kräftepaar zu bilden.

a-3)Wenn zwei Drehmomente zu den beiden Zahnrädern einer Differentialgetriebestruktur eingeleitet werden, gibt das dritte Zahnrad der Differentialgetriebestruktur ein Drehmoment aus, welches das zweifache vom Drehmoment des kleineren Eingangsdrehmoments beträgt.

a-4)Das restliche, nach der Anwendung des größeren Eingangsdrehmoments verbliebene Drehmoment, und das aus a-3 erhaltene Ausgangsdrehmoment wird zu zwei Zahnrädern an einer "relativen Position" der nächsten Differentialgetriebestruktur übertragen, um eine Drehmomentverstärkungswirkung wie bei a-3 zu bilden (die Verwendung der "relativen Position", um das Drehmoment zu übertragen, kann auf einfache Weise eine einheitliche Rotationsdrehzahl relativ zur Eingangsseite bringen, um den Rückkopplungsvorgang zu erleichtern).

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Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler
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a-5) Wiederhole die Vorgänge von a-3 und a-4 bis ein zufriedenstellendes Drehmoment auftritt (Bemerkung: a-3 und a-4 müssen paarweise existieren).

a-6) Verwende einen Wandler, um das aus a-5 erhaltene Drehmoment zu der Leistungseingangsseite zurück zu führen.

a-7) Jede Art eines Differentialgetriebes und eines Planetengetriebes paßt zu dem Design von a-1 bis a-6.

b. Aus den Regeln und Prozeduren von a) kann die Rückkopplungseinheit erklärt werden. Wenn in einem Wandler (ein hydraulischer Wandler, magnetischer Wandler oder ein Reibungswandler) das Differentialverhältnis auf einem festen Wert gehalten wird, erreicht der Übertragungswirkungsgrad ein maximales Niveau. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Rückkopplungsdrehzahl der Rotation und die Drehzahl der Rotation an der Leistungseingangsseite auf einem festgelegten Differentialverhältnis zu halten. Daher kann die am Punkt „N" in Fig. 2 aufgenommene Kraft zu der Leistungseingangsseite durch ein angemessenes Drehmoment weitergeleitet werden, um eine hoch-effiziente Leistungszirkulation zu erreichen.

c. Das mit 1 bezeichnete Differentialgetriebe aus den Fig. 6 und 7 ist das Hauptantriebsgetriebe. Der Rückkopplungsvorgang beginnt bei einem anderen mit 2 bezeichnetem Differentialgetriebe.

d. Da die Rückkopplungseinheit gestaltet ist, um das Drehmoment vom Zahnrad L des ersten Differentialgetriebes 1 zur Eingangsseite des ersten Differentialgetriebes 1 mittels der Aufbringung eines kleinen Drehmoments zu führen, muß das Drehmoment an der Eingangsseite des Zahnrads L des anderen (der anderen) Differentialgetriebe der Rückkopplungseinheit mit Ausnahme des dritten Diffe-

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rentialgetriebes 3 in Fig. 6 und des Differentialgetriebes 5 in Fig. 7 größer als das Eingangsdrehmoment des Zahnrads R und des Zahnrads D sein.

e. Zur Erleichterung des Verständnisses wird der Betrag des Drehmoments an der Antriebsseite von jedem Zahnrad jeweils mit einer ganzen Nummer repräsentiert. Das kleinste Drehmoment ist mit „1" bezeichnet. Gemäß des zuvor erwähnten Drehmomentverstärkungsprinzips beträgt der Betrag eines Drehmoments an der Antriebsseite jedes Zahnrads einem 2er Index Betrag (2°, 2\ 2², 2³*). Daher kann die Charakteristik des Differentialgetriebes aus dem Betrag der in Fig. 6 und 7 gezeigten Kraft gut verstanden werden.

f. Fig. 6 veranschaulicht eine Rückkopplungscharakteristik, welche gemäß der Prozedur von a) gestaltet ist. Sie wird nur einmal verstärkt, d.h., sie geht nur einmal durch die Prozeduren von a-3 und a-4. Der minimale Betrag des Drehmoments ist an der Stelle, wo das Eingangsdrehmoment bzw. das Startdrehmoment eingeleitet wird, und der Vorgang zur Verstärkung des Drehmoments wird begonnen, d.h., das Zahnrad R des zweiten Differentialgetriebes 2. Es sei angenommen, daß das eingeleitete bzw. eingegebene Startdrehmoment in das Zahnrad R des zweiten Differentialgetriebes 2 eine Einheit des Drehmoments beträgt; dann muß eine gleichwertige Einheit des Drehmoments in das Zahnrad L des zweiten Differentialgetriebes 2 eingeleitet werden, wodurch es dem Zahnrad D des zweiten Differentialgetriebes 2 ermöglicht wird, zwei Einheiten des Drehmoments aufzunehmen. Diese Zwei-Einheiten des Drehmoments werden in das Zahnrad D des dritten Differentialgetriebes 3 eingeleitet, um mit der Eingangsseite des Zahnrads L des dritten Differentialgetriebes 3 einen Drehmomentverstärkungsvorgang durchzuführen, womit die R-Seite des dritten Differentialgetriebes 3 befähigt wird, vier Einheiten des Drehmoments aufzunehmen. Da die Rotationsdrehzahl bei R des dritten Differentialgetriebes 3 gleich der Eingangsseite des ersten Differentialgetriebes 1 ist, kann ein Wandler Z verwendet werden, um das Drehmoment zu der Eingangsseite des Differenti

algetriebes zurück zu führen.

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Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler
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g. Aus der Folgerung von a-6 wird erreicht, daß das Ausgangsdrehmoment am Zahnrad L des ersten Differentialgetriebes 1 (1+2=3) drei Drehmomentseinheiten beträgt. Aus dem Prinzip des Kräftepaares wird verständlich, daß das Ausgangsdrehmoment am Zahnrad D des ersten Differentialgetriebes 1 drei Einheiten beträgt. Wenn eine Einheit des Eingangsdrehmoments addiert wird, beträgt das Eingangsdrehmoment an der Eingangsseite sieben Einheiten.

h. Aus der Folgerung von a-7 ist bekannt, daß die durch den Wandler zu übertragende Leistung in einem Rückkopplungsablauf 4/7 der Eingangsleistung beträgt.

Diese 4/7 Eingangsleistung muß durch eine unbegrenzte Anzahl von Rückkopplungsabläufen wiederholt werden. Daher ist die zu übertragende Gesamtleistung durch den Wandler gleich:

4/7 + (4/7)² + (4/7)³ + * *. + (4/7)" = 4/3 Eingangsleistung

i. Fig. 7 stellt eine gemäß der Prozedur von a). gestaltete Rückkopplungscharakteristik dar. Sie wird zweifach verstärkt, d.h. sie wird zweimal durch die Prozeduren a-3 und a-4 durchgeschickt. Der Unterschied zwischen dem Rückkopplungsablauf dieser Charakteristik und der in Fig. 6 gezeigten Charakteristik liegt darin, daß der verstärkte Betrag des in Fig. 7 gezeigten Rückkopplungsdrehmoments größer als das in Fig. 6 gezeigte Drehmoment ist, d.h., die in Fig. 7 gezeigte Charakteristik erreicht das 16-fache des Eingangsdrehmoments. Gemäß dieser Charakteristik beträgt die durch den Wandler zu übertragende Leistung in einem Ablauf 16/31 der Eingangsleistung. Die durch den Wandler zu übertragende Gesamtleistung ist:

16/31 + (16/31)² + (16/31)³ + **. + (16/31)" = 16/15 Eingangsleistung.

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In einem N-Schicht-Rückkopplungsverstärkungsmechanismus ist der Verstärkungsbetrag des Rückkopplungsdrehmoments zum Eingangsdrehmoment: 2⁽²*^N), und die Übertragungsleistung des Wandlers ist:

)(2·&Lgr;&Ggr;)

Der Umfang und die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand des folgenden Beispiels in bezug auf die beigefügten Zeichnungen umfassend verständlich.

Da der Mechanismus das für die gewünschte Ausgangsleistung benötigte Mindestdrehmoment automatisch ausrechnen kann, und weil die Regelung der Übetragungsleistung des Wandlers den an der Leistungseingangsseite erlaubten Leistungseingangsbetrag ermittelt, kann der Mechanismus der vorliegenden Erfindung in jeder Situation verwendet werden, wo die Leistung, das Drehmoment oder die Drehzahl verändert werden soll. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung statt eines Frequenzwandlers oder Fahrzeuggeschwindigkeitsschalters verwendet werden.

1. Als Ersatz für einen Frequenzwandler:

Die in Fig. 6 gezeigte Grundstruktur kann zur Erklärung verwendet werden. Bei jeder Situation, in der ein Frequenzwandler benötigt wird, ist eine Lastveränderung erforderlich. Der "Eingang" des getriebeartigen automatisierten Drehmomentwandlers ist mit einer Leistungsquelle verbunden (normalerweise der Motor), wobei der "Ausgang" mit der Ausrüstung verbunden ist. Das Verfahren der Laständerung liegt darin, die Übetragungsleistung des Wandlers zu verändern. Die einfachste Struktur des Wandlers ist ähnlich zu einem Induktormotor. Eine Änderung der Induktionsfläche oder des magnetischen Rußbetrags des induzierten Teils (beispielsweise die Wicklung) kann den magnetischen Induktivitätsbetrag ändern, und daher kann der Leistungsübertragungsbetrag des Schalters im Verhältnis verändert werden. Gemäß der Regeln des Entwurfs, welcher in (a) des Unterpunkts 2 "Rückkopplungseinheit" der zuvor erwähnten Prin-

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zipserklärung angedeutet wurde, wird das Drehmomentverteilungsverhältnis bei jedem Übertragungspunkt festgelegt, wie in Fig. 6 bei einem dynamischen Gleichgewicht gezeigt wird. Wenn daher die Leistung an jedem Übertragungspunkt an einer oberen Begrenzung festgelegt wird, weist die Eingangsleistung einen oberen Grenzwert auf. Somit wird eine Leistungsregelung erreicht. Der Übertragungspunkt, der am einfachsten geregelt werden kann, ist der „Wandler". Daher kann der Eingangsleistungsbetrag an der Eingangsseite durch eine Änderung des Leistungsübertragungsbetrags des Wandlers verändert werden, und die gewünschte Drehzahländerung am Ausgangsende kann mittels der Eigenschaft des Mechanismus erreicht werden, daß er in der Lage ist, automatisch eine Änderung gemäß des Widerstands an dem Ausgangsende zu unternehmen.

2. Fahrzeugsgeschwindigkeitsschalter.·

Die in Fig. 6 gezeigte Grundstruktur wird nochmals zur Erklärung verwendet. Das Verfahren, um die Leistungssanforderungen der gegenwärtig verwendeten Motorfahrzeuge zu erreichen, ist einfacher als das zuvor erwähnte erste Beispiel "Als Ersatz für einen Frequenzwandler". Alle automatischen schaltgetriebenen Motorfahrzeuge weisen üblicherweise einen Wandler auf, der die Leistung des Motors anpaßt. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung als Ersatz für das Drehzahlschaltgetriebe befähigt das Übertragungssystem des Motorfahrzeugs, ein stufenloses Drehzahlveränderungsystem zu bilden. Es ermöglicht dem Kraftübertragungssystem, automatisch den Betrag der Torsion an einer Ausgangsseite gemäß des Betrags des externen Widerstands zu verändern. Da der Ausgangsbetrag des Drehmoments an der Eingangsseite mit der Veränderung des Widerstands an der Ausgangsseite nicht verändert wird, erreicht die Erfindung einen stufenlosen Drehzahländerungsvorgang, und verlängert die Lebensdauer des Motors. Da die Konstruktion eines Motors nicht die Leistung an verschiedenen Schaltgetriebepositionen berücksichtigen muß, wird die Herstellung eines Motors vereinfacht, und die Motorherstellungskosten werden bedeutend gesenkt.

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Es versteht sich, daß die Zeichnungen nur zum Zweck der Veranschaulichung, und nicht als eine Definition der Begrenzungen und des Umfangs der offenbarten Erfindung dienen sollen.

Ein getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler wird verwendet, um ein kontinuierliches variables Mindestdrehmoment zu schaffen, welches in einem Kraftübertragungssystem zur Änderung der Last benötigt wird. Der getriebeartige automatisierte Drehmomentwandler enthält eine Drehmoment-ändernde Haupteinheit, welche zur Aufname einer Eingangsleistung aus einem Antriebsgetriebesatz ausgebildet ist, wobei der Antriebsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein linkes Zahnrad auf der linken Seite und ein rechtes Zahnrad auf der rechten Seite aufweist; und einen Rückkopplungsgetriebemechanismus, der aus einer Mehrzahl von Rückkopplungsgetriebesätzen ausgebildet ist, welche paarweise in einem Kräftepaar angeordnet sind, wobei jeder Rückkopplungsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein links Zahnrad auf der linken Seite und ein rechts Zahnrad auf der rechten Seite aufweist, wobei die Drehzahl der Ausgangsrotation am Rückkopplungsgetriebemechanismus und die Drehzahl der Eingangsrotation an der Drehmoment-Haupteinheit auf einem festen Schlupfverhältnis gehalten werden, wodurch die Leistung am Rückkopplungsgetriebemechanismus durch einen Wandler zur Drehmoment-Haupteinheit zurückgeleitet wird.

Claims (11)

1. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler mit:
einer aus einem Antriebsgetriebesatz ausgebildeten drehmomentändernden Haupteinheit zur Aufnahme einer Eingangsleistung, wobei der Antriebsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein linkes Zahnrad auf der linken Seite, und ein rechtes Zahnrad auf der rechten Seite aufweist; und
einem Rückkopplungsgetriebemechanismus, wobei der Rückkoppluügsgetriebemechanismus eine Mehrzahl von Rückkopplungsgetriebesätzen aufweist, die paarweise in einem Kräftepaar angeordnet sind, wobei jeder Rückkopplungsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein linkes Zahnrad auf der linken Seite und ein rechtes Zahnrad auf der rechten Seite aufweist, wobei die Drehzahl der Ausgangsrotation am Rückkopplungsgetriebemechanismus und die Drehzahl der Eingangsrotation an der Drehmoment-Haupteinheit auf einem festen Schlupfverhältnis gehalten werden, wodurch die Leistung an dem Rückkopplungsgetriebemechanismus durch einen Wandler zur Drehmoment-Haupteinheit zurückleitbar ist.

2. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe des Rückkopplungsgetriebesatzes aus mehreren Zahnradsätzen ausgebildet ist.

3. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe der drehmomentändernden Haupteinheit als ein Differentialgetriebe oder ein Planetengetriebe vorliegt.

4. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe des Rückkopplungsgetriebesatzes als ein Differentialgetriebe oder ein Planetengetriebe vorliegt.

5. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinheit veranlaßt wird, die Leistung zur drehmomentändernden Haupteinheit zurück zu leiten, wenn die Eingangsseite der drehmomentändernden Haupteinheit 1/7 des gesamten Leistungsausgangs abgibt.

6. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe des Rückkopplungsgetriebesatzes aus zwei Stufen zueinander alternativ angeordneter Zahnradsätze ausgebildet ist, wodurch die Rückkopplungseinheit dazu befähigt ist, die Leistung zur drehmomentändernden Haupteinheit zurück zu leiten, wenn die Eingangsseite der drehmomentändernden Haupteinheit 1/31 des gesamten Leistungsausgangs abgibt.

7. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler entweder ein hydraulischer Wandler, ein magnetischer Wandler oder ein Reibungswandler ist.

8. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialgetriebe der Rückkopplungsgetriebesätze des Rückkopplungsgetriebemechanismus paarweise in einem Kräftepaar mit keinem festen Drehpunkt vorliegen.

9. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des größeren Drehmoments gleich dem kleineren Drehmoment ist, wenn zwei Drehmomente ein Kräftepaar an einem Differentialgetriebe des Rückkopplungsgetriebemechanismus bilden.

10. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Getriebe des Differentialgetriebes ein Drehmoment abgibt, welches das Zweifache des kleineren Eingangsdrehmoments beträgt, wenn zwei Drehmomente in jedes der beiden Getriebe des Differentialgetriebes eines Differentialgetriebesatzes des Rückkopplungsgetriebemechanismus eingeleitet sind.

11. Getriebeartiger automatisierter Drehmomentwandler mit:
einer aus einem Antriebsgetriebesatz ausgebildeten Drehmomentändernden Haupteinheit zur Aufnahme einer Eingangsleistung, wobei der Antriebsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein linkes Zahnrad auf der linken Seite und ein rechtes Zahnrad auf der rechten Seite aufweist; und
einem Rückkopplungsgetriebemechanismus, wobei der Rückkopplungsgetriebemechanismus eine Mehrzahl von Rückkopplungsgetriebesätzen aufweist, welche paarweise in einem Kräftepaar angeordnet sind, wobei jeder Rückkopplungsgetriebesatz ein Differentialgetriebe, ein linkes Zahnrad auf der linken Seite und ein rechtes Zahnrad auf der rechten Seite aufweist, wobei die Drehzahl der Ausgangsrotation am Rückkopplungsgetriebemechanismus und die Drehzahl der Eingangsrotation an der Drehmoment-Haupteinheit auf einem festen Schlupfverhältnis gehalten werden, wodurch die Leistung an dem Rückkopplungsgetriebemechanismus durch einen Wandler zur Drehmoment-Haupteinheit zurückleitbar ist, wobei die bertragungsleistung des Wandlers in dem N-Schicht-Rückkopplungsverstärkungsmechanismus beträgt: