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Flüssigkeitsgetriebe.
Den Gegenstand des Hauptpatentes Nr. 137233 bildet ein Flüssigkeitsgetriebe, bei dem in einem geschlossenen Flüssigkeitsring mindestens drei Organe, nämlich mindestens ein kolbenartiger Körper und zwei wirksame Flügel zweier fortschreitend in den Flüssigkeitsring eintauchender Flügelsysteme, ein Flüssigkeitsringstück an zwei Querschnitten derart abschliessen, dass der eine Abschluss von einem einzigen der genannten Organe und der andere Abschluss von zwei der genannten Organe erfolgt und diese drei Organe derart zusammenwirken, dass beim Drehantrieb eines Organs und relativ feststehendem zweiten Organ das dritte Organ mit einer durch die Grösse der wirksamen Druckflächen dieser Organe gegebenen Kraft-und Geschwindigkeitsübersetzung rotiert.
In einer Ausführungsform dieses Getriebes befinden sich die zwei Führungskörper für die Flügel in axialer Richtung nebeneinander, und die Flügel führen eine axiale Hin-und Herbewegung aus und dichten an ebenen Flächen, u. zw. die Flügel des einen Systems an dem gegenüber befindlichen Körper und die Flügel des andern Systems an dem Kolben, der für gewöhnlich nur einen Teil der Flüssigkeitsringbreite einnimmt.
Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausführungsform des Flüssigkeitsgetriebes. Dieses Getriebe besteht gleichfalls aus mindestens drei in einem Flüssigkeitsring dichtenden Organen oder Teilen, aber aus mindestens einem die Flüssigkeitsringbreite stetig einnehmenden Kolben und aus zwei fortschreitend in den Flüssigkeitsring eintauchenden, durch endlose, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie die Kolben rotierende Kurven zwangsläufig axial hin-und hergeführten Flügelsystemen, die mindestes ein die Kraft übertragendes Flüssigkeitsringstück an zwei Querschnitten derart abschliessen, dass in einem Querschnitt ein Kolben und im andern Querschnitt mindestens je ein Flügel der beiden Systeme aneinander dichtend wirksam sind,
so dass beim Drehantrieb eines dieser drei Teile und relativ feststehendem
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Querschnittsfläche des Flüssigkeitsringes gegebenen Kraft-und Geschwindigkeitsübersetzung rotiert.
Es ist ferner eine einfache Vorrichtung zur Änderung der Übersetzung vorgesehen, die eine Ver- grösserung der wirksamen Flügelquerschnitte des einen Flügelsystems unter gleichzeitiger Verkleinerung der wirksamen Flügelquersehnitte des gegenüberliegenden Flügelsystems dadurch bewirkt, dass die
Führungskurven für beide Flügelsysteme samt den Flügeln um ein gleiches Mass axial verschoben werden, indem sie insbesondere gemeinsam axial verschiebbar sind.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den
Querschnitt nach A-B und teilweise nach C-D der Fig. 2, Fig. 2 den Längsschnitt E-F der Fig. 1,
Fig. 3 die Hälfte des abgewickelten Flüssigkeitsringes im Querschnitt nach C-H der Fig. 1 und Fig. 4 eine abgeänderte Flügelanordnung in schematischer Darstellung.
Die treibende Welle 1 (Fig. 2 rechts) endet in einen Flansch 2, der durch Schrauben. 3 mit langen
Segmenten 4 (Fig. 1 und 3) verbunden ist. Die Segmente 4 sind mit dem Zylinderring 6 beispielsweise aus einem Stück hergestellt, ähnlich wie bei einem Zahnkranz mit Innenverzahnung.
*) Erstes Zusatzpatent Nr. 138670.
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An der inneren Mantelfläche der Segmente 4 sind zwei Ringe 6 bzw. 7 durch Schrauben 5 bzw. 9 befestigt.
In den von den Segmenten gebildeten Schlitzen oder Taschen 10 (z. B. 12 Stück) sind ebenso viele Flügel 11 geführt, die an ihren der Welle zugekehrten Flächen Rollen 12 tragen. Die Rollen sind in einer endlosen Kurvennut. M geführt, die in dem Hohlzylinder 14 eingeschnitten ist.
Der Hohlzylinder 14 wird von zwei axial verlaufenden Armen 15 getragen, mit welchen er gegen Drehung gekuppelt und gegen eine axiale Verschiebung durch in diese eingreifende Segmente 16 gesichert ist, die durch Schrauben 17 mit dem Hohlzylinder 14 verbunden sind ; auf diese Weise ist der Hohlzylinder 14 mit den Tragarmen 15 starr verbunden. Hingegen ist der Hohlzylinder 14 auf dem in der angetriebenen. Welle 18 eingelassenen Gleitkeil 19 samt den Tragarmen 15 axial verschiebbar.
Die Tragarme 15 sind durch Öffnungen 20 des Bundes 21 der Welle 18 hindurchgeführt und enden in der Büchse 22, die auf dem in der Welle 18 eingelassenen Gleitkeil 23 verschiebbar ist. Auf der Büchse 22 ist mittels Keil 24 der Hohlzylinder 25 aufgekeilt, in dem eine endlose Kurvennut 26 eingeschnitten ist.
Der Hohlzylinder 25 kann durch einen auswechselbaren Ring 27 derart axial eingestellt werden, dass die beiden Kurvennuten 13, 26 in die richtige axiale Entfernung zueinander gebracht werden können. Der Hohlzylinder 25 wird durch eine auf die Büchse 22 aufgeschraubte Mutter 28 gegen den Einstellring 27 gepresst. In der endlosen Nut 26 werden Rollen 29 geführt, die an der der Welle zugekehrten Fläche der Flügel 30 angebracht sind. Die Flügel 30 (z. B. acht Stück) sind in Schlitzen 31 axial verschiebbar, die durch die langen Segmente 32 gebildet werden ; diese Segmente sind mit dem Zylinderring 33 aus einem Stück hergestellt.
Die Segmente 32 tragen an ihrer inneren Mantelfläche an einem Ende den durch Schrauben 35 befestigten Ring 34 und am. andern Ende den Ring 36, der mit einer die Schlitze 31 abschliessenden Scheibe 37 beispielsweise aus einem Stück hergestellt ist.
Die Ringe 6, 7 und 34,36 besitzen eine derartige Länge, dass sie bei der-axialen Flügelbewegung durch die vordere bzw. rückwärtige Stirnfläche der Flügel 11 bzw. 30 nicht überschliffen werden, so dass ein Übertreten der im Flüssigkeitsring und in den Schlitzen 10 und 31 befindlichen Druckflüssigkeit in die Zylinderräume 93 bzw. 94 vermieden wird.
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Segmente 4 oder, wie beispielsweise dargestellt, die Abschlussringe 6 und 34 beider Segmente 4 und 32 stützen sich auf den Wellenbund 21, wodurch die zur Welle 18 konzentrische Lage der Segmente 4 und 32 gesichert ist.
Diese Abstützung (Lagerung) kann auch mittels Kugellager erfolgen, die zwischen den Abschlussringen 6 bzw. 34 und dem Wellenbund 21 oder der Welle 18 eingebaut werden.
Die Scheibe 37 ist mittels Schrauben 38 an dem Zylinderring 33 befestigt, der beispielsweise durch Schrauben 39 mit dem Gehäuse 40 verbunden ist, wodurch der Zylinderring 33, die Segmente 32 und die Flügel 30 an einer Drehung gehindert sind.
In einer durch die Büchsen 25 und die Mutter 28 gebildeten ringförmigen Nut ist ein Ring 41 drehbar angeordnet, der mit einem äusseren Schraubengewinde 42 versehen ist. Der Ring 41 ist durch axiale Bolzen 43 sowohl mit der Scheibe 37 als auch mit dem Deckel 44 verbunden, wodurch er an einer Drehung, nicht aber an einer axialen Verschiebung behindert ist. Die Schraubenmutter zum Gewinde 42 ist ein Zahnrad 45, das durch je einen seitlichen zylindrischen Ansatz 46 bzw. 47 der Scheibe 37 bzw. des Deckels 44 an einer axialen Verschiebung, nicht aber an einer Drehung gehindert ist. Mit dem Zahnrad 45 steht ein Triebling 48 in Eingriff, dessen Welle 49 durch den Deckel 44 nach aussen geführt ist.
Durch Drehen des Trieblinges 48 wird über das Zahnrad 45 der Ring 41 axial bewegt, wodurch die mit
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und Rollen 12, 29 und damit auch die Flügel 11, 30 um das gleiche Mass axial verschoben werden.
Die angetriebene Welle 18 wird einerseits durch das Lager 50 gegen den Deckel 54 und anderseits durch das Lager 51 gegen die Scheibe 2 abgestützt. Das Gehäuse 40 ist auf der Antriebsseite durch den Deckel 52 angeschlossen, gegen welchen die Welle 1 und Scheibe 2 durch Lager 33 bzw. 34 abgestützt sind.
Der Flüssigkeitsring mit der Breite 57 (s. insbesondere Fig. 3) wird durch die Stirnflächen 55 der Segmente 4 und die Stirnflächen 56 der Segmente 32 seitlich abgeschlossen, während er an der inneren Mantelfläche durch die äussere Zylinderfläche des Wellenbundes 21 (Fig. 2) und an der äusseren Mantelfläche durch die innere Zylinderfläche eines Ringes 58 abgeschlossen wird, der mit seitlichen Zylinderansätzen 59, 60 die Zylinderringe 5, 33 übergreift.
Ein Doppelkolben 61 ist radial durch eine Ausnehmung des Wellenbundes 21 gesteckt und mit letzterem durch Schrauben 62 verbunden (Fig. 1 und 2), während er an beiden Stirnflächen durch Schrauben 63 mit dem Aussenring 58 verbunden ist. Die beiden im Flüssigkeitsring befindlichen Teile 64, 64 des Doppelkolbens 61 bilden die wirksamen Kolben und besitzen die Breite 57 des Flüssigkeitsringes, so dass sie den Querschnitt des letzteren abdichtend ausfüllen. Es wird daher der Flüssigkeitsring durch die beiden Kolben 64 in zwei gleiche Ringsegmente geteilt ; in Fig. 3 ist ein solches Ringsegment dargestellt.
Anstatt zweier Kolben 64 ist auch die Anordnung nur eines Kolbens oder auch von mehr als zwei Kolben möglieh.
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beiden Segmentstüeke, die in der Drehrichtung 65 unmittelbar vor den beiden Kolben 64 liegen, sind durch die Bohrungen 67 mit dem Gehäuseraum 68 verbunden.
Da der Nutzylinder 14 und die Büchse 22 mit der angetriebenen Welle 18 verbunden sind und ferner der Nutzylinder 25 mit der Büchse 22 verkeilt ist, werden sich die Nuten 13, 26 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Kolben 64 drehen.
Beim Beispiel der Fig. 1-3 sind die Nuten 13, 26 derart geformt und angeordnet, dass sie zwischen den beiden Kolben 64 in annähernd gleich langen und einander gegenüberliegenden Strecken 69-70 (Fig. 3) parallel und gerade (d. h. nicht ansteigend) verlaufen, so dass beim Lauf der Rollen 12, 29 in den Strecken 69-70 jederzeit die Stirnfläche 71-72 mindestens eines Flügels 11 an der Stirnfläche 73-74 mindestens eines Flügels 30 anliegt bzw. dichtend vorbeigleitet, wodurch in jedem Augenblick das zwischen den zwei Kolben 64 befindliche Flüssigkeitsringsegment durch das Zusammenarbeiten mindestens zweier einander gegenüberliegender Flügel 11, 30 unterbrochen ist.
Die Nuten 13, 26 sind zwischen zwei Strecken 69-70 derart gestaltet, dass die Flügel 11, 30 durch die Führung der Rollen 12, 29 in entsprechenden Kurvennuten 69-75 und 70-76 in die Schlitze 10 bzw. 31 vollständig zurückgezogen werden und im zurückgezogenen Zustande längs den Strecken 75-77 und 76-78 geführt werden, so dass eine Berührung der Flügel 11, 30 mit den beiden Kolben 64 in allen Lagen der Flügel vermieden wird.
Beim dargestellten Beispiel ist ferner die Breite 71-72 der Flügel 11 kleiner als die grösste Breite 79 der gegenüberliegenden Segmente 32 an der inneren Wand des Zylinderringes 33 (Fig. 1). Anderseits ist die Breite 73-74 der Flügel 30 kleiner als die Entfernung 80 der Flügel 11 voneinander und daher auch kleiner als die entsprechende grösste Breite der Segmente 4 an der inneren Zylinderwand des Zylinderringes 5 (entsprechend dem Mass 79 der Fig. 1).
Bei dieser Anordnung wird eine dauernde Unterbrechung des Flüssigkeitsringes durch Zusammenarbeit der gegenüberliegenden Flügelsysteme 11, 30 dadurch erreicht, dass die Anzahl der Flügel 11 von der Anzahl der Flügel 30 verschieden ist und dass die nicht ansteigenden Nutenstrecken 69-70 mindestens eine derartige Länge besitzen, dass mindestens drei Flügel 11 des Flügelsystems mit der grösseren Flügelanzahl und mindestens zwei Flügel 30 des Flügelsystems mit der kleineren Flügelanzahl sich gleichzeitig in den nicht ansteigenden Nutenstrecken 69-70 befinden.
Bei den vorausgesetzten Flügelbreiten würde bei einer beliebig grossen Anzahl von gleichzeitig in den nicht ansteigenden Nutenstrecken 69-70 geführten Flügeln ein dichtendes Zusammenarbeiten beider Flügelsysteme in allen Flügellagen auch dann nicht stattfinden, wenn beide Flügelsysteme die gleiche Flügelanzahl besitzen würden oder wenn die Flügelanzahl'des einen Systems ein Vielfaches, z. B. das Doppelte der Flügelanzahl des andern Systems, betragen würde.
Eine günstige gegenseitige Abdichtung der beiden Flügelsysteme findet z. B. statt, wenn die Flügelanzahl des einen Systems das Eineinhalbfache der Flügelanzahl des andern Systems beträgt, wie dies
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Damit die Flüssigkeit bei der axialen Bewegung der Flügeln in die Schlitze 10, 30 eintreten und aus diesen wieder austreten kann, hiebei aber die Stirnflächen 71-72 und 73-74 als ununterbrochene Dichtungsflächen erhalten bleiben, besitzen die Flügeln Längskanäle 81 beliebigen Querschnittes, die jedoch nicht an den Stirnflächen, sondern in der Nähe der letzteren mittels der schrägen Bohrungen 82 an der Seitenfläche der Flügel ausmünden.
Die seitlichen Öffnungen 82 der Flügel 11, 30 können in der gleichen Richtung, u. zw. entweder in der Pfeilrichtung 65 oder, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, entgegengesetzt der Pfeilrichtung 65, an den Seitenflächen der Flügel ausmünden. Die Öffnungen 82 der Flügel 11 können aber auch in entgegengesetzter Richtung wie jene der Flügel 30 an den Seitenflächen ausmünden.
Um während der axialen Bewegung der Flügel in ihren Führungsschlitzen auch in jenen Lagen, in welchen die Flügel vollständig in die Schlitze zurückgezogen sind, ein Überströmen der Flüssigkeit in und aus dem Flüssigkeitsring zu ermöglichen, besitzen die Schlitze 10, 31 seitliche Erweiterungen 83 (Fig. 3 und 1). Um jenen Druck, der durch die Druckflüssigkeit infolge der Erweiterungen 83 auf die Flügel ausgeübt wird, auszugleichen, befinden sich auf den gegenüberliegenden Wänden der Schlitze 10, 31 die Erweiterungen 84.
Um eine axiale Verkürzung der Flügelführungen in den Schlitzen zu vermeiden, erstrecken sich die Erweiterungen 83, 84 nur über einen Teil der radialen Höhe der Flügel (Fig. 1), so dass am radial äusseren Teil der Segmente 4, 32 die Führungsleisten 85 und am l'radial inneren Teil der Segmente die Führungsleisten 86 bis : an die Stirnflächen 56 der Segmente 4 bzw. bis an die Stirnflächen 56 der Segmente 32 reichen.
Um kleinere Beschleunigungs- bzw. VerzögerungskrÅafte während der Bewegung der Flügel in den Kurvenstrecken 75--69 und 70-76 (Fig. 3) zu erhalten, kann eine Abänderung gemäss Fig. 4 getroffen werden, durch die es ermöglicht wird, die ansteigenden Kurvenstücke der Nuten entsprechend länger und die nicht ansteigenden Nutenstreeken 69-70 kürzer zu halten.
Die Flügelsysteme 11, 30 besitzen bei der schematischen Anordnung nach Fig. 4 die gleiche Anzahl Flügel mit beispielsweise verschiedenen Flügelbreiten, wobei einerseits die Flügelbreiten 71-72 der
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Flügel 77 entsprechend grösser ist als die grösste Entfernung 87 der Flügel 30 voneinander und anderseits die Flügelbreite 73-74 der Flügel 30 entsprechend grösser ist als die grösste Entfernung 88 der Flügel 11 voneinander. Die Entfernungen 87, 88 entsprechen dem Mass 79 in Fig. 1. Die Masse 89 und 90, um welche die Flügelbreiten grösser sind als die gegenüberliegenden grössten Segmentbreiten 87 bzw. 88, sind so bemessen, dass eine gute Abdichtung zwischen den Flügelstirnflächen gewährleistet ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird eine fortwährende gegenseitige Abdichtung der Flügel an ihren Stirnflächen dadurch erzielt, dass bei gleicher Anzahl der Flügel beider Flügelsysteme mindestens je ein Flügel des einen Systems, z. B. 11, und mindestens zwei Flügel des andern Systems, z. B. 30, sich gleichzeitig in den geraden (nicht ansteigenden) einander gegenüberliegenden Nutenstrecken 69-70 (Fig. 3) befinden. Dementsprechend entspricht die in die Ebene gestreckte und auf den äusseren Segmentdurchmesser bezogene gerade Nutenstrecke des einen Systems, z. B. 11, mindestens der grössten Entfernung 91 der Flügelmittel (gemessen am äusseren Segmentumfang), während die entsprechende Nutenstreeke des andern Systems, z. B. 30, mindestens die doppelte Länge erfordert (2 mal 91).
Die Kraftübertragung durch das Getriebe findet auf folgende Weise statt : Mit der Welle 1 werden die Segmente 4 und die Flügel 11 in der Pfeilrichtung 65 gedreht. Durch die in den Flüssigkeitsring ragende Enden der Flügel 11 wird die Umfangskraft auf die Flüssigkeit übertragen, die sich in dem abgeschlossenen, in Fig. 3 durch die punktierte Fläche dargestellten Flüssigkeitsringsegment befindet. Da die gegen die Flügel 11 abdichtenden Flügel 30 durch die Verbindung der Segmente 32 und des Zylinderringes 33 mit dem feststehenden Gehäuse 40 an der Drehung gehindert sind, werden die in den Flüssigkeitsring eintauchenden und in demselben fortschreitenden Enden der Flügel 11 die Kolben 64 in der Pfeilrichtung 65 fortbewegen und damit die Welle 18 im gleichen Sinne drehen.
Die durch das Getriebe erzielte Übersetzung zwischen den Wellen 1, 18 bestimmt sich aus dem Verhältnis der Kolbenbreite 57 zur Eintauchtiefe 92 der Flügel 11 im Flüssigkeitsring (Fig. 3).
Da sich die Nutenbüchsen 14, 25 durch ihre Verbindung mit der Welle 18 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Kolben 64 drehen, so werden durch die Nuten 13, 26 die Flügel 11 bzw. 30 derart in ihren Schlitzen 10 bzw 31 geführt, dass die jeweils gegeneinander dichtenden und die Arbeitsübertragung durchführenden Flügelpaare in der Druckübertragung hintereinander abgelöst werden, ohne dass diese Druckübertragung eine Unterbrechung erleidet.
Die Übersetzungsänderung im Flüssigkeitsgetriebe erfolgt derart, dass durch die Drehung der Welle 49 der Ring 41 axial verschoben wird, wodurch auch die Nuten 13, 26 axial verschoben werden.
Hiedurch wird die Eintauchtiefe 92 der Flügel 11 um das Mass der axialen Verschiebung und damit die Übersetzung im Flüssigkeitsring und zwischen den Wellen ?,-M entsprechend geändert, wobei die Abdichtung der beiden um das gleiche Mass verschobenen Flügelsysteme 11, 30 gegeneinander erhalten bleibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsgetriebe nach Patent Nr. 137233, gekennzeichnet durch mindestens einen die Flüssigkeitsringbreite einnehmenden Kolben (64) und zwei fortschreitend in den Flüssigkeitsring eintauchende, durch endlose, mit gleicher Winkelgesehwindigkeit wie die Kolben rotierende Kurven (1"j, 26) zwangsläufig axial hin-und hergeführte Flügelsysteme (11, 30), die mindestens ein die Kraft übertragendes Flüssigkeitsringstück an zwei Querschnitten derart abschliessen, dass in einem Querschnitt ein Kolben und im andern Querschnitt mindestens je ein Flügel der beiden Systeme aneinander dichtend wirksam sind,
so dass beim Drehantrieb eines dieser drei Teile und relativ feststehendem zweiten Teil der dritte Teil mit einer durch das Verhältnis der wirksamen Druckflächen der Flügel zur Querschnittsfläche des Flüssigkeitsringes gegebenen Kraft-und Geschwindigkeitsübersetzung rotiert.