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Getriebe mit hydraulischer Kraftübertragung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Getriebe mit hydraulischer Kraftübertragung, das mit einer Kolbenpumpe und mit einem von dieser getriebenen hydraulischen Motor ausgerüstet ist.
Das wesentliche Kennzeichen dieses neuen Getriebes besteht darin, dass die Pumpe gleichzeitig einem zweiten hydraulischen Motor Flüssigkeit liefert, der eine feste Masse oder eine Flüssigkeitssäule derart zu Schwingungen anregt, dass die Triebkraft der von der Pumpe gelieferten Flüssigkeit selbsttätig zwischen beiden Motoren im verkehrten Verhältnis der Widerstände geteilt wird, welche einerseits die getriebene Welle der Drehung, anderseits die Masse der Schwingung entgegensetzt.
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Masse oder Flüssigkeitssäule eine aus ihrem Trägheitswiderstand sich ergebende Rückwirkung auf die mit ihr verbundenen oder ihrer Einwirkung unterworfenen beweglichen Teile des Getriebes aus, die für die Verteilung der Triebkraft massgebend ist.
Dabei können erfindungsgemäss Einrichtungen vorgesehen sein, welche diese Wirkung der Trägheitsvorrichtung zu ändern gestatten. Bei Anwendung fester, schwingender Massen kann dies durch Verlegung des Angriffspunktes der die Schwingungen, erzeugenden Kraft dem Schwingungsmittelpunkt gegenüber erreicht werden. Wendet man als Trägheitsvorrichtung eine schwingende Flüssigkeitssäule an, so kann die Änderung der von ihr ausgeübten Trägheitsrückwirkung durch Änderung der Säulenlänge erzielt werden.
Die Erfindung ist in einigen Ausführungsbeispielen-schenatisch veranschaulicht, u. zw. zeigt : Fig. 1 eine Ausführungsform einer gemäss der Erfindung konstruierten Pumpe, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer andern Ausführungsform, Fig. 3 zeigt eine Abänderung, bei der als Trägheitsvorrichtung eine Flüssigkeitssäule'verwendet ist, während Fig. 4. die Anordnung der Pumpe zum Antrieb eines Schaltklinkenmotors veranschaulicht. Fig. 5 stellt eine Vierphasenanordnung der Pumpe dar, während Fig. 6 das Verfahren zeigt, wie eine veränderliche Trägheitsvorrichtung Verwendung finden kann.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist gemäss der Erfindung in der Art und Weise vorgegangen worden, dass in dem einen Ausführungsbeispiel an einer Pumpe, die einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom liefert, ein doppelt wirkender Kolben durch eine Kraftquelle in entsprechender Weise hin-und herbewegt wird. Der doppelt wirkende Kolben ist in einem Zylinder angeordnet, dessen beide Enden mit Einlass-und Auslassventilen kommunizieren sowie auch mit zwei Zylindern, in denen ein doppelt
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entgegengesetzt angeordneten Kolben e, t verbundenist, welche in koaxialen Zylindern, A arbeiten, wobei
Saugventile k, l an den Enden der Zylinder vorgesehen sind. Die Enden der Zylinder kommunizieren mit Parallelzylindern n, m, die Lieferventile o, p an ihren Enden besitz n.
Entgegengesetzt angeordnete Kolben q, r sind in diesen Zylindern mittels Stangen s, t mit einem Hebel u verbunden, der eine Gewichts-
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Bestreben, die Schwungmasse in ihrer Mittellage zu halten. Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende : Angenommen, dass die Saugventile k, l in dauernder Verbindung mit einem unter gegebenen, konstanten Druck befindlichen Flüssigkeitsbehälter stehen, so werden die Pumpenzylinder g, h, m, n zugleich mit den andern Röhren des Systems mit Flüssigkeit gefüllt. Darauf wird bei irgendeiner auftretenden Schwingung bzw. Bewegung der Pumpenkolben e, t die Flüssigkeit dem Hebel u und der Schwungmasse v Bewegung übermitteln.
Da die Flüssigkeitssäulen verhältnismässig kurz sind, wird die Flüssigkeit in der Praxis wie eine biegsame Verbindungsstange arbeiten. Wenn die Frequenz des Pumpenkolbens grösser wird, so wird die Trägheit der Masse v einen beträchtlichen Widerstand bzw. einen Gegendruck der Bewegung entgegensetzen und in den Pumpenzylindern beträchtliche Druckwirkungen erzeugen. Wenn dann keine Förderung durch die Pumpe stattfindet, so werden diese Druckwirkungen grösser oder geringer sein, je nach der Geschwindigkeit der Pumpenkolben e, t, aber die Verschiebungen des Verbindungspunktes x zur Trägheitsvorrichtung werden stets die gleichen bleiben wie die Verschiebungen der Pumpenkolben e, t.
Wenn die Pumpe Flüssigkeit fördert, werden die Druckwirkungen abnehmen und folglich wird dann weniger Bewegung in der Trägheitsvorrichtung vorhanden sein. Bei jedem Saughub des Pumpenkolbens wird ein Fallen des Druckes auf der entsprechenden Kolbenseite eintreten. Die Trägheitsvorrichtung jedoch wird nicht fähig sein, der Flüssigkeitssäule sofort zu folgen und folglich wird das Saugventil auf jener Seite sich öffnen und Flüssigkeit wird in den Zylinder eintreten. Bei dem Druckhub des Pumpenkolbens wird der erzeugte Druck nicht fähig sein, die Trägheitsvorrichtung
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sofort zu bewegen und etwas Flüssigkeit wird deshalb durch das Förderventil geliefert werden, wenn der Gegendruck nicht grösser ist als der Pumpendruck.
Wenn der Gegendruck bis zu einer bestimmten Grenze ansteigt, wird sich das Förderventil nicht öffnen und die Trägheitsvorrichtung wird dann einfach mit ihrem Maximalhub hin-und herschwingen, wobei diese Bewegung ohne irgendwelchen. Kraftverbrauch aus der Kraftquelle, die die Pumpe treibt, vor sich geht, mit Ausnahme desjenigen, um die Reibung zu überwinden. Wenn jedoch der Gegendruck abnimmt, z. B. bei Verbrauch der Flüssigkeit, so wird sich das'Förderventil wieder öffnen und es wird dann von der Kraftquelle je nach der Stärke des Flüssigkeitsstromes Arbeit geleistet werden.
Hieraus ist ersichtlich, dass der Maximaldruck, der an den Förderventilen bei konstantem Flüssigkeitsstrom erhalten wird,. eine Funktion der Frequenz der Pumpe ist und dass durch. eine beschleunigte oder durch eine verlangsamt Tätigkeit der Kraftquelle verschiedene Maximaldrücke für ein und denselben Flüssigkeitsstrom erhalten werden können.
Es ist demgemäss, klar, dass diese Pumpe selbst dann Druck erzeugt, wenn kein Flüssigkeitsstrom stattfindet. Diese besondere Eigenschaft befähigt diese Pumpe, als Regulator oder als ein Geschwindigkeitsregler verwendet zu werden, indem man diesen Druck auf einen zweckdienlichen Hilfsmotor einwirken lässt. Der Druck steigt dann im Quadrat der Geschwindigkeit an.
Gemäss Fig. 2 wird in jedem der Pumpenzylinder ein doppelt wirkender Kolben verwendet. Die Kurbel b der Kraftquelle ist durch die Stange 1 mit der Kolbenstange 2, die den doppelt wirkenden
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Schwungrad 6 verbunden. Saugventile 7, 8 sind an de ? Saugseite und Lieferventile 9, 10 sind an der Lieferseite vorgesehen. Der schmale Durchlass oder Kanal 11 führt vom Lieferrohr 12 zu einem Kolben 13 in einem Zylinder 14, du'durch die Vrbindungstange. M mit dem schwingenden Schwungrad 6 bunden ist, das um den festen Punkt 16 schwingt.
Der : Kolben 13 dient dazu, die Mittellage des schwingenden Schwungrades 6 aufrechtzuerhalten, und es ist ersichtlich, dass sich, sobald der Druck in dem Lieferkanal ansteigt, die auf die Schwungmasse einwirkende Kraft selbsttätig erhöht, so dass Kräfte, die das Bestreben haben, das schwingende Schwungrad in der Mittellage zu erhalten, selbsttätig mit den Kräften anwachsen, die die Schwingungen hervorrufen.
In der in der Fig. 8 veranschaulichten Ausführungsform entfällt das Gewicht oder die Schwungmasse und die erforderliche Trägheitsvorrichtung ist durch ein gewöhnliches Rohr, das mit Flüssigkeit gefüllt ist und eine zweckdienliche Länge besitzt, dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Kurbel der Kraftquelle b mit zwei entgegengesetzt angeordneten Kolben e, t durch die Verbindungsstangen c, d verbunden. Die Köpfe der Pumpenzylinder g, h sind mittels eines langen Rohres 21 verbunden und die Saugventile & , l sowie die Lieferventile o, p sind an den Seiten der Zylinder angeordnet. Die Flüssigkeit wird durch den Saugkanal 23 ausgesaugt und bei 24 geliefert.
Hier ist ersichtlich, dass bei einer solchen Anordnung der Druck bei Punkt 25 im Rohre 21 im wesentlichen konstant ist. Bei einer Vielphasenanordnung, die aus einer Anzahl von Einheiten, ähnlich der in der Zeichnung dargestellten, : besteht, können alle diese konstanten Druckpunkte untereinander verbunden werden.
Wenn die Lieferventile entfallen, kann die Vorrichtung direkt als eine Quelle von alternierend auftretenden Druckwirkungen zum Betrieb verschiedener Maschinentypen, wie z. B. von Schaltklinkemotoren od. dgl. verwendet werden.
Gemäss Fig. 4 ist die Antriebskurbel b durch die Verbindungsstangen c, d mit den entgegengesetzt angeordneten Kolben e, t verbunden, wotiei die Trägheitsvorrichtung durch die im Rohre 21 befindliche Flüssigkeit vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Saugventile k, l wie. bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, die Lieferventile entfallen, während die Pumpenzylinder g, h in direkter Verbindung mit den Zylindern 31, 32 stehen, in welchen entgegengesetzt angeordnete Kolben 33,35 arbeiten, die mit einem um den festen Drehpunkt 36 schwingenden Hebel 35 verbunden sind, der durch Vermittlung zweier Schwinghebel37, 38 ein bei 40 drehbar gelagertes Schaltrad durch geeignete Schaltklinke antreibt.
Diese Anordnung ist besonders zweckdienlich in solchen Fällen, in denen die Kraftquelle eine Maschine darstellt, die wohl ein gleichbleibendes Drehmoment, aber eine innerhalb bestimmter Grenzen veränderliche Geschwindigkeit aufweist, so dass eine beträchtliche Veränderung des Druckes bei der Förderung der Pumpe eintritt. Die Vorrichtung ist infolgedessen äusserst zweckdienlich für den Antrieb von Fahrzeugen. Zum Antrieb der Pumpe kann eine Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, während die beiden Pumpenzylinder mit den entgegengesetzt angeordneten Kolben oder aber mit dem doppelt wirkenden Kolben verbunden sind, die einen Schaltklinkenmotor der vorbeschriebenen Art antreiben.
An Stelle eines Schaltklinkenmotors kann ein gewöhnlicher hydraulischer Rotationsmotor verwendet werden, in welchem Falle die Pumpe mit zwei der vorerwähnten Lieferventile versehen wird, um einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom zu sichern. Die von den hydraulischen Motoren gelieferte Flüssigkeit wird dann durch die Saugventile wieder angesaugt.
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Die Erfindung bietet ferner eine Verwendungsmöglichkeit für hydraulische Anlagen, bei denen ständig ein bestimmter Flüssigkeitsdruck aufrecht zu erhalten ist. Dies wird, ohne die Anwendung irgendeines Förder- bzw. Sicherheitsventiles erreicht. Die von der Pumpe geleistete Arbeit wird selbsttätig bei der Lieferung durch den Windkessel und das Lieferreservoir reguliert, und wenn höhere Druckwirkungen erforderlich werden, ist es nötig, die Kraftquelle (Triebwelle) zu beschleunigen oder aber die Trägheitsmasse zu vergrössern.
In der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind vier Kolben 41, 42, 43, 44 angeordnet, die durch eine Antriebskurbel 45 verbunden sind. Die Kolben arbeiten in radialen Zylindern 46, 47, 48, 49, weiche durch Saugventile 50, 51 mit Saugkanälen 52, 53 sowie durch Lieferventile 54, 55 mit Lieferkanälen 56, 57 kommunizieren. Alle Zylinder sind in direkter Verbindung mit dem Rohr 58, wobei die
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in Fig. 5 mit 59 bezeichneten Stellen unterbrochen. An diesen Stellen kann eine beliebig lange Flüssigkeitssäule angeschlossen werden, um die für die erforderliche Trägheit notwendige Säulenlänge zu erzielen.
Diese Einrichtung arbeitet in ähnlicher Weise wie die vorbeschriebene Zweiphasenanordnung.
In gewissen Fällen kann eine veränderliche Trägheitsvorrichtung erwünscht sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man die Trägheitsvorrichtung als Pendel ausbildet, wobei die Kolben, die das Pendel in Schwingungen versetzen, an einem Punkte desselben angreifen, der, um das Trägheitsmoment zu ändern, mit Bezug Åauf den Aufhängungspunkt des Pendels verschiebbar ist.
Denselben Effekt hann man durch die Einrichtung gemäss Fig. 6 erreichen, die insbesondere für den Anschluss an den Punkten 59 der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung geeignet ist, indem man dort das Gussknie 60 bzw. 61 anschliesst. Diese Gusskrümmer gehen in die Zweigleitungen 62, 63 über, welche mittels eines verschiebbaren U-förmigen Rohres 65 in Verbindung stehen, während zweckdienliche
Stopfbüchsen oder Dichtungen 65,66 die Verbindungsstücke an den Stossstellen flüssigkeitsdicht machen.
Das Rohr 64 wird von einer Muffe 6 ? umfasst, die mit einer Stange 68 verbunden ist, welche durch Drehen der Schraubenmutter 69 mittels des Handgriffes 70 hoch-oder niedergestellt werden kann. Durch diese
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indem man durch einfaches Drehen des Handgriffes 70 die U-förmige Röhre 64 höher oder niedriger stellt.
Ein Pendel oder ein Schwungrad, das durch eine Kurbel von veränderlicher oder einstellbarer Länge in Schwingungen versetzt wird, kann dem gleichen Zweck dienen, wobei die beiden Kolben, die mit der Trägheitsvorrichtung zusammen arbeiten, in entgegengesetzter Richtung auf die Kurbel einwirken,
Eine veränderliche Trägheitsvorrichtung kann endlich auch dadurch geschaffen werden, dass man teleskopisch ineinander greifende Rohre verwendet, welche die Einstellung auf einer grösseren oder
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die Geschwindigkeit der Kraftquelle zu ändern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Getriebe mit hydraulischer Kraftübertragung, das mit einer Kolbenpumpe und einem von dieser getriebenen hydraulischen Motor ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe gleichzeitig einem zweiten hydraulischen Motor (q, t Fig. 1 bzw. 4, Fig. 2) Flüssigkeit liefert, der eine feste Masse fc, 6) oder eine Flüssigkeitssäule derart zu Schwingungen anregt, dass die Triebkraft der von der Pumpe gelieferten Flüssigkeit selbsttätig zwischen beiden Motoren im verkehrten Verhältnis der Widerstände geteilt wird, welche einerseits die getriebene Welle der Drehung, anderseits die Masse der Schwingung entgegensetzt.