Patente

 

Die VRG-Schutzrechtsanmeldung wurde am 1.3.2010 beim Deutschen Patentamt eingereicht und am 1.9.2011 offengelegt.

Am 14.2.2011 wurde die VRG-Schutzrechtsanmeldung weltweit eingereicht und am 9.9.2011 veröffentlicht.

Der Prüfungsantrag für die USA und die EU wurde gestellt.

Am 3.2.2015 wurde das US-Schutzrecht erteilt

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Was wurde da patentiert, was es noch nicht gab?

Eigentlich nichts weltbewegend Neues, wenn man sich die Funktionsteile betrachtet. Bei den Umlaufgetrieben gibt es zwei Zustände, Der Planetensatz als Standgetriebe und der Planetensatz als Überholgetriebe.

Ein Planetensatz besteht, zunächst einmal, aus drei Funktionselementen, dem Sonnenrad, dem Planetenträger (Steg) und dem Hohlrad. Die auf dem Steg angeordneten Planetenräder sind nur Verbindungselemente zwischen Sonnenrad und Hohlrad.

Dreht sich das Sonnenrad bei stehendem Steg, dreht sich das Hohlrad mit einer Drehzahl gemäss des Übersetzungsverhältnisses zwischen Sonnenrad und Hohlrad analog zum Sonnenrad. Es ist also ein Standgetriebe.

Dreht sich das Sonnenrad bei stehendem Steg und man bremst das Hohlrad an, beginnt sich der Steg zu drehen. Wenn sich also die Drehzahl des Hohlrades verringert, erhöht sich die Drehzahl des Stegs. Der Planetensatz wirkt als Überholgetriebe.

Dreht sich das Sonnenrad bei stehendem Hohlrad, dreht sich der Steg mit einer Drehzahl gemäss dem Übersetzungsverhältnis analog zum Sonnenrad.

Ein Getriebe zum Ändern der Abtriebsdrehzahl nutzt also diese beiden Zustände aus.

Legt man am Sonnenrad als dem Eintriebselement eine feste Drehzahl an und legt den Steg als Austriebselement fest, dreht sich das Hohlrad als Regelelement mit seiner höchsten Drehzahl. Wird nun das Regelelement angebremst, beginnt sich das Austriebselement zu drehen. Wenn das Regelelement bis zum Stillstand abgebremst ist, dreht das Austriebselement mit seiner höchsten Drehzahl.

Legt man am Austriebselement einen Widerstand, also eine Last mit gleichbleibendem Drehmoment an, ist am Eintriebselement ein Drehmoment gemäss des Übersetzungsverhältnisses erforderlich. Dadurch liegt natürlich am Regelelement auch ein dem Übersetzungsverhältnis entsprechendes Drehmoment an.

Diese Drehmomente an den Funktionselementen ändern sich nicht, wenn sich die Planetensatzfunktionen vom Standgetriebe über den Zustand des Überholgetriebes wieder zum Standgetriebe bewegen.

Das Drehmoment bleibt also eine gleichbleibende Grösse bei den Funktionselementen.

Die Drehzahl ist über diese Funktionsstrecke gleichbleibend für das Eintriebselement und veränderlich für das Austriebselement und das Regelelement.

Alle drehenden Funktionselemente sind auch leistungstransportierende Elemente, sobald ein Drehmoment im System anliegt, wobei ein Drehmoment nur anliegt, wenn am Austriebselement eine Last angelegt ist und das Eintriebselement ein Drehmoment generieren kann.

Die exakte Leistungsberechnung lautet (2*Pi*Moment*Drehzahl)/60.000 in Kilowatt bei einem Drehmoment in Newtonmeter (Nm) und einer Drehzahl in 1/min. Der Einfachheit halber rechnen wir mit Drehmoment mal Drehzahl gleich Leistung.

Demnach baut sich am Eintriebselement, bei stehendem Austriebselement, eine Leistung auf, wenn das Regelelement angebremst wird. Beginnt sich das Austriebselement zu drehen, liegt auch an diesem Element eine Leistung an.

Wir haben nun eine Eintriebsleistung, eine Austriebsleistung und eine Regelleistung.

Die Eintriebsleistung teilt sich also in Austriebsleistung und Regelleistung, wobei die Austriebsleistung einer weiteren mechanischen Nutzung zugeführt wird, generiert die Regelleistung über das Bremselement lediglich Bremsleistung, also Wärme und somit Verlust. Steht das Regelelement still, wird auch keine Verlustleistung erzeugt und am Austriebselement steht die Eintriebsleistung zur Verfügung. Die Drehmomente haben sich natürlich nicht verändert, einzig die Leistung hat sich vom Regelelement zum Austriebselement verändert. Die Leistung am Austriebselement erhöhte sich mit der Austriebsdrehzahl und die Leistung am Regelelement verringerte sich mit abnehmender Drehzahl.

Sinn und Zweck eines Getriebes ist es aber, die Leistung nahezu verlustfrei in verschiedenen Gangstufen zu transportieren.

Bei Stufen-Schalt-Getrieben generieren die Übersetzungen auch verschiedene Abtriebsmomente, abnehmend mit der Zunahme der Abtriebsdrehzahl des Getriebes.

Bei dem betrachteten Planetensatz ist dies nicht der Fall, das Drehmoment bleibt gleich.

Beim Stufen-Schalt-Getriebe gibt es keine Verlustleistung, da die Übersetzung in den Schaltstufen festgelegt ist.

Der Grund allen Übels ist die Verlustleistung bei diesem Planetensatz mit veränderlicher Drehzahlübersetzung.

Man muss also diese Verlustleistung in das Getriebe zurückführen, also auf den Eintrieb aufaddieren. Durch diese Form der Energierückführung wird das Drehmoment im Modus „Standgetriebe“ am Austriebselement erhöht und im Modus „Überholgetriebe“ die Verlustleistung am Regelelement in das System rekuperiert.

Am Abtriebselement stellt sich also ein Drehmoment in der Höhe der Eintriebsleistung ein (siehe: Leistung = (2*PI*Moment*Drehzahl)/60000). Bei niederer Abtriebsdrehzahl ein hohes Drehmoment und bei hoher Abtriebsdrehzahl ein niederes Abtriebsmoment, in der Höhe folgend dem Übersetzungsverhältmis von Eintriebsdrehzahl zu Austriebsdrehzahl.

Der Impuls im Leistungskreis läuft also vom Eintriebselement (Sonne) über das Austriebselement (Steg) zum Regelelement (Hohlrad), von dort über das Stützelement (einfacher Planetenradsatz) zum Eintriebselement (Hohlrad) der Rekuperations-Stufe , über das Austriebselement (Steg) zum Addierelement (Sonne). Die beiden Sonnenräder sind miteinander drehfest verbunden. Das Stützelement stützt sich am Austriebselement verlustfrei ab.

Das Stützelement ist Mitglied des Stütz-Impulskreises und dient zum Öffnen und/oder Schliessen des Leistungs-Impulskreises.