<Desc/Clms Page number 1>
Sehipberanordmung bei Kolbenflüssigkeitsgetrieben.
Die Erfindung betrifft eine besondere Anordnung von Sehiebern, welche für die Verteilung der
Flüssigkeit bei sogenannten Kolbenflüssigkeitsgetrieben dienen, die die Leistung teils mechanisch und teils hydraulisch oder auch nur hydraulisch übertragen. Solche Kolbenflüssigkeitsgetriebe bestehen im Prinzip aus einer Pumpe und einem Motor, in welchen Zylinder entweder radial oder axial zur
Getriebeachse angeordnet sind, und bei welchen die Verstellung des Hubes der in diesen Zylindern laufenden Kolben durch Taumelscheibe oder verstellbare Exzenter oder denselben Zweck erreichende Mittel durchgeführt wird. Es entsteht nun durch die Wirkung der Pumpe und die analoge Wirkung des Motors ein Flüssigkeitskreislauf, der von besonders ausgebildeten Schiebern verteilt oder gesteuert werden muss.
Eine Anordnung dieser Schieber besteht nun darin, dass sie hintereinander liegend eo-axial angeordnet sind, dass diese Schieber im Wesen eine glockenförmige Form haben, mit ihren ringförmigen
Stirnfläe, hen in Anschlag gebracht werden können, welche Stellung ihre normale Betriebslage ist und in dieser Stellung zwei Räume bilden, eine äussere Kammer und eine innere Kammer. Diese erwähnten Kammern stehen durch Kanäle mit den Zylindern der Pumpe und des Motors in Verbindung. Jeder dieser Schieber muss an seinem äusseren Ende mit einer Welle od. dgl. in einer solchen Weise verbunden sein, dass er sich mit dieser Welle gleichzeitig drehen muss oder von dieser Welle gleichzeitig festgehalten wird.
Die um den äusseren Mantel der Schieber angeordnete erwähnte äussere Kammer dient bei derartigen Getrieben gewöhnlich als Druckkammer, die innerhalb der Schieber gebildete Kammer als Saugkammer, da sich durch diese Anordnung günstige Möglichkeiten ergeben, den Flüssigkeitsdruck auch für die Abdichtung der beiden Schieber gegeneinander und gegen das sie umgebende Gehäuse zu verwenden. Eine Folge dieser Anordnung ist das Entstehen sehr starker Druckwirkung der Betriebsflüssigkeit auf die Schieber und damit grosser Flächenpressungen zwischen Schieber und Gehäuse. Die Schieber drehen sich in dem sie umgebenden Gehäuse, das in diesem Sinne als Laufbuchse für die Schieber bezeichnet werden kann, mit sehr variablen von Null bis zu einem hohen Maximum sieh ändernden Geschwindigkeiten.
Besonders bei jener Art von Kolbenflüssigkeitsgetrieben, die den Zweck haben, die Leistung teils mechanisch und teils hydraulisch zu übertragen, tritt oft der Fall ein, dass die relative Drehung zwischen Schiebern und rotierendem Getriebegehäuse durch verhältnismässig sehr lange Zeit sehr gering ist, ja sich sogar dem Nullwert nähert. Für diese geringe Drehung ist es besonders wichtig, dass eine ganz einwandfreie Lagerung stattfindet, die dann gegeben ist, wenn sich die Welle (in diesem Falle die Schieber) ganz einwandfrei in die Lagerschale hineinlegen kann. Die in die äussere Druckkammer unter sehr hohem Druck (80-150 atü) eintretende Flüssigkeit hat die Wirkung, dass die Schieber auf die Gleitfläche mit sehr grossen Flächendrücken aufgepresst werden.
Die Betriebsverhältnisse, unter welchen die Schieber in dem ihre Laufbuchse bildenden Gehäuse rotieren, sind also hinsichtlich der Einstellbarkeit und gleichmässigen Flächenbelastung und der hiedurch begünstigten Bildung des Sehmierölkeiles zwischen rotierendem Teil und der Lagerschale respektive Laufbuchse dieselben wie bei hochbelasteten Gleitlagern. Zur Bewältigung dieser Schwierigkeiten sind bei hochbelasteten Gleitlagern Massnahmen getroffen worden, die die Einstellbarkeit der Lagerschalen zur drehenden Welle betreffen, so z. B. kugelig gelagerte Lagerschalen oder aufgelöste und um einzelne Punkte kippbare Lagerschalenteile u. dgl. mehr.
Eine derartige Lösung dieses Problemes einer einwandfreien Lagerung ist hinsichtlich der rotierenden Schieber bei Kolbenflüssigkeitsgetrieben nicht möglich, weil das Gehäuse, das auch als Laufbuchse dient, wegen der druckölführenden Kanäle ein starres, unnachgiebiges Gebilde sein muss.
Nach dem bisherigen Stand der Technik ist zur Lösung dieser Probleme nur eine Mitnehmerklaue bekannt, die eine Verschiebung des Schiebers in einer Koordinatenebene des Schiebers parallel
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
die stets denselben Schieber gegen den andern Schieber in der Richtung der Längsachse so lange verschieben, bis die beiden Schieber in Anschlag kommen. (Einkupplungsvorgang, beim Auskupplungs- vorgang entgegengesetzte Bewegung. ) Diese bekannte Anordnung nimmt auf die besonderen Reibungs- verhältnisse keine Rücksicht. Bei der Bewegung des einen Schiebers gegen den andern treten allmählich zwischen den sich nähernden Stirnflächen der Schieber Drosselwiderstände auf, so dass der Druck im Getriebedruckraum allmählich ansteigt.
Da nun zunächst noch das Gehäuse stillsteht und auch der der Schaltbewegung dienende Schieber nur eine kleine Geschwindigkeit in der Richtung der Längsachse besitzt, ist hiebei der Reibungskoeffizient zwischen dem Schieber und seiner Laufbuchse bzw. Gehäuse als Reibungskoeffizient der Ruhe zu betrachten. Die Verschiebung eines derartigen Elementes erfordert also bei den beträchtlichen Flüssigkeitsdrücken sehr grosse Kräfte und bedingt selbstverständlich auch einen gewissen Verschleiss des Schiebers.
Die nach dem bekannten Stand der Technik verwendete Art, die Schaltvorgänge durch Bewegung stets desselben Schiebers gegenüber dem andern vorzunehmen, löst das Problem der einwandfreien Lagerung der Schieber in der Laufbuchse nicht, bedingt einen vorzeitigen Verschleiss des der Schaltbewegung dienenden Schiebers und erfordert des weiteren für diese Schaltbewegung dieses Schiebers eine sehr bedeutende Kraft.
Eine weitere Aufgabe liegt in der Tatsache, dass bei Getrieben mit höheren und sehr variablen Flüssigkeitsdrüeken (100 alibi und mehr) die bekannten Wirkungen der Kompressibilität des Öles verbunden mit der Elastizität der Wandungen bedeutende Schwierigkeiten bieten. Die Verhältnisse zeigen hier eine weitgehende Analogie zu den Verhältnissen bei Kolbendampfmaschinen, die mit sehr variablen Dampfdrücken arbeiten und bei denen entsprechend der Höhe der Dampfspannung die Einund Ausströmzeitpunkte des Dampfes im Verhältnis zur Kolbenstellung verändert werden müssen.
Zum Verständnis sei bemerkt, dass besonders bei jener Antriebsart der Kolbenflüssigkeitsgetriebe sehr verschiedene Drücke auftreten, bei welcher das Gehäuse des Getriebes durch irgendeine Kraftquelle in Drehung versetzt wird und die durch das Getriebe veränderte Geschwindigkeit von einer Welle od. dgl. abgenommen wird, bei welcher Betriebsart also die Drehzahl der abgetriebenen Welle von Null bis zu einem Maximum veränderlich ist.
Der Gegenstand der Erfindung, der die dargestellten Probleme einheitlich löst, besteht in der Anwendung einer besonderen Dichtung zwischen Druckkammer und Motor-oder Pumpengehäuse und
EMI2.2
bindung als ein in jeder Richtung frei bewegliches Gelenk ausgebildet sind. Diese besagte Verbindung ist eingebaut zwischen jedem Schieber oder einer mit diesem starr verbundenen Spindel einerseits und den seine Drehung bestimmenden Wellen oder sonstigen Elementen anderseits. Die Dichtung und die als Kupplung wirkende Verbindung sind so konstruiert, dass die Schieber in ihre Laufbuchse sich in den drei Koordinaten parallel zu ihren Längsachsen und im Winkel zu den mit ihnen verbundenen elastischen Deformationen oder Ungenauigkeiten durch die Montage ausgesetzten Wellen u. dgl. einstellen können.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Anordnung, besagte als Kupplung wirkende Verbindung zwischen Schieberspindel und den ihre Drehung bestimmenden Elementen einzubauen, wird man in dem Falle wählen, wenn die Sehieberspindel als Hohlwelle für die Durchleitung hochgespannten Drucköles aus dem Getriebedruckraum nach aussen verwendet wird, um so Spindel und Schieber unter Vermeidung flexibler Dichtungen starr verbinden zu können. Wenn nun die Spindel mit dem Schieber starr verbunden ist, und besagte Kupplung an ihrem andern Ende angebracht ist, so stellt diese Spindel einen langen frei schwebenden Hebelarm dar, der durch sein Eigengewicht und das Gewicht der mit der Spindel verbundenen Kupplungsteile ein Kippmoment auf den Schieber ausübt.
Es entsteht in diesem Falle die Aufgabe, die Gewichtswirkungen und Massenstösse, welche auf die Spindel wirken, auszugleichen, so dass sich diese nicht auf den Schieber fortsetzen und dessen Lagerung in seiner Laufbuchse nicht nachteilig beeinflussen, wobei in diesem Zusammenhange bemerkt sei, dass die einwandfreie Lagerung der Schieber als Grundproblem der Erfindung bezeichnet wurde.
Die Erfindung sieht für den erwähnten notwendigen Gewichtsausgleich ein System als Hebel wirkender Elemente und ein Gegengewicht bildender Massen vor, wobei besagtes System an einem Punkte gelenkig mit dem Getriebekasten oder sonstigen festen Teilen und an einem oder zwei weiteren Punkten gelenkig mit der Schieberspindel verbunden ist.
Der Notwendigkeit, die Schieber ausser durch den Flüssigkeitsdruck auch durch mechanische Mittel in Kontakt bringen zu können, Rechnung tragend, besteht die Erfindung in einem besonders konstruierten Gestänge, das die beiden Schieber an ihren Stirnflächen gegeneinander verspannt, und einer dieses Gestänge verspannenden lösbaren Vorrichtung, die in einer besonderen Führung so gelagert ist, dass sie sich frei in Achsenrichtung des Gehäuses bewegen kann, so dass die so verspannten Schieber als Ganzes die durch die besondere, Gelenk bildende Kupplung geschaffene Möglichkeit der Längsverschiebung innerhalb der Laufbuchse dazu ausnutzen können, die Gleitflächen dem Erfordernis einwandfreier Lagerung entsprechend durch diese Verschiebung dauernd glatt zu halten.
Die Erfindung zeigt die einwandfreie Lagerung der Schieber auch beim schnellen und oftmaligen
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
Drücken der Flüssigkeit in verschiedene axiale Lagen einstellen müssen. Die Erfindung sieht also vor, die Schieber mit verschiedenen Durchmessern ihrer Wellenstümpfe und mit den Elementen, die dem einseitigen Flüssigkeitsdruek entgegenwirken (am zweckmässigsten Federn) und dem die gegenseitige Verspannung der Schieber bewirkenden Gestänge als Differentialkolben zu verwenden.
Die Anordnung der Schieber als Differentialkolben, so dass sich die beiden Schieber in ihrer Längsachse derart verschieben können, dass bestimmten Flüssigkeitsdrücken immer eine bestimmte
EMI4.1
zuströmen beginnt und auszuströmen aufhört, zu verändern. Eine erfindungsgemässe Veränderung besagter Zeitpunkte geschieht durch schräg liegende auf der Oberfläche der Schieber angeordnete Steuerkante.
Im folgenden werden verschiedene Ausführungen der Erfindung an den Fig. 1-11 beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Getriebe, Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupplung, Fig. 3 zeigt den Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer andern Kupplung, Fig. 5 zeigt den Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Form der Kupplung, Fig. 7 zeigt den Querschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 zeigt eine Schieberabdichtung im selben Schnitt wie Fig. 1, Fig. 9 zeigt eine weitere Sehieberabdichtung im selben Schnitt wie Fig. 1, Fig. 10 zeigt einen Schnitt nach Linie der Fig. 1, Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch die Schieberkammer (Schieber jedoch in Ansicht) in der Anordnung für sehr hohe und'sehr variable Drücke.
In Fig. 1 bezeichnet 1 die Pumpenwelle, um welche herum das Pumpenzylindergehäuse mit den darin angeordneten Kolben und den dazugehörigen Bewegungsmechanismen angeordnet ist. Diese Pumpenwelle ist mittels der Kupplung 2 mit dem Pumpensehieber. 3 verbunden, der in dem die Laufbuehse 4 enthaltenden Gehäuse 5 sieh dreht. Eine Ausführungsform der das Gelenk bildenden Kupplung 2 ist im Längsschnitt in Fig. 2 und im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus einem Ring 2, in dem Nuten 6, 7, 8, 9 eingefräst sind. In die Nuten 6, 7 greifen die Klauen 10, 11 des Schiebers 3 ein, während die Nuten 8, 9 mit den Klauen 12, 13 der Welle 1 in Eingriff stehen.
Die
Klauen sind in die Nuten des Ringes 2 entsprechend beweglich eingepasst. Durch diese Konstruktion der Kupplung 2 ist es also dem Pumpenschieber. 3 möglich, sich in seiner Laufbuchse 4 nach den auf ihn wirkenden dynamischen und statischen Flüssigkeitsdrueken einzustellen. Eine andere Ausführung der ein Gelenk bildenden Kupplung ist aus Fig. 4 und 5 ersichtlich. Diese Kupplung besteht aus einem Ring 14, in dem die Nuten 15, 16 auf der einen Seite und die Nuten 17, 18 auf der andern Seite senkrecht hiezu angeordnet sind. In diese Nuten 15, 16 greifen Klauen 19, 20 des Schiebers 3 und in die Nuten 17, 18 Klauen 21, 22 der antreibenden Welle 1 entsprechend beweglich ein.
In Fig. 6 und 7 ist noch eine dritte Form dieser Kupplung 23 dargestellt. Hier sind die Nuten 24, 25, jene, in welche der Schieber 3 eingreift, und die Nuten 26,27, jene, in welche die Welle 1 eingreift.
Die als Kupplung wirkende Verbindung, die nach jeder Richtung frei beweglich ist, kann auch unter Zuhilfenahme einer flexiblen Welle geschehen.
Ring 28 in Fig. 1 ist die besondere Dichtung zwischen dem die Schieber umgebenden Druck-
EMI4.2
<Desc/Clms Page number 5>
spindel 39 verbunden ist, so dass durch die Kupplung 4. 3 die Drehung der Sehieberspindel 39 verhindert wird, indem die Kupplung 42 mit den beiden Armen 44, 45 durch Führungen 46,47 gehalten ist. Es ist aus der Fig. 10 ersichtlich, dass sieh die Kupplung 42 horizontal und das Stück 4. 3 in der Kupplung vertikal bewegen kann, so dass sich die Schieberspindel 39 und daher der mit ihr starr verbundene Motorschieber 38 in jeder Richtung nach dem Flüssigkeitsdruck in der Laufbuchse 4 frei einstellen kann.
Die Drehung der Kupplung 42 wird dadurch verhindert, dass die Führungen 46, 47 durch Schrauben 48, 49, 50, 51 fest mit dem Kasten 52 verbunden sind.
Teil 43, der am äusseren Ende der Motorspindel 39 starr mit ihr verbunden ist und die Drehung der Motorspindel 39 verhindert, kann zweckmässig zugleich als Windkessel 53 ausgebildet werden, um die Stösse, die durch die periodische Veränderlichkeit der Fördermenge der Kurbeltriebe in Pumpe und Motor verursacht werden, auszugleichen. Dieser Windkessel 53 ist nun mittels Bohrung 54 in der Spindel 39 mit dem Getriebedruckraum 29 verbunden.
Der Vorteil dieser im vorigen Absatz dargestellten Ausführungsart der Erfindung besteht darin, dass sämtliche Teile zwischen dem Getriebedruckraum 29 und dem Windkessel 5. 3, die Drucköl führen, miteinander starr verbunden sind, so dass jedwede bewegliche Dichtung vermieden wird. Dies ist insofern wichtig, als die Leitung für das Drucköl aus dem Getriebedruckraum 29 zum Windkessel 53, nämlich die hohlgebohrte Schieberspindel 39, eine verhältnismässig grosse lichte Weite benötigt, damit sieh besagte Stösse unter möglichst geringem Widerstand aus dem Getriebedruckraum 29 bis zum Windkessel 53 fortpflanzen können.
Zum Ausgleich der auf die Spindel wirkenden Gewichte und Stösse sieht die Erfindung eine besondere konstruktive Lösung nach Fig. 10 vor. Diese besteht aus dem Gegengewicht 55, das auf dem Hebel 56 befestigt ist, welcher im Punkt 57 mit Hebel 58 drehbar verbunden ist, und der mit einer Nase 59 entsprechend der Wirkung des Gewichtes 55 auf die mit der Schieberspindel 39 verbundenen Teile drückt und damit deren Gewicht ausgleicht. Es ist selbstverständlich, dass das Gegengewicht 55 auch Beschleunigungskräfte ausgleicht, welche auf die mit der Sehieberspindel 39 verbundenen Teile in senkrechter Richtung wirken.
Damit auch Beschleunigungskräfte, die in horizontaler Richtung auf die Motorschieberspindel 39 einwirken, ausgeglichen werden, ist der Hebel 58 im Punkt 60 mit der Kupplung 42 gelenkig verbunden, und eine Stange 61 greift in Punkt 62 dieses Hebels 58 an und ist gelenkig bei Punkt 63 im Kasten 52 gelagert. Auf die Motorschieberspindel. 39 wirkende horizontale Stösse werden durch dieses Hebelsystem nun in folgender Weise ausgeglichen. Ein solcher Stoss überträgt sich auf das Gelenk 60, auf den Hebel 58, der von der andern Seite durch das Gegengewicht 55 einen entgegengesetzten Stoss erhält, die sich beide durch Gelenk 62 und Gelenk 6. 3 auf den Kasten 52 übertragen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion sämtlicher Kupplungen ermöglicht eine freie Verschieb- bar. keit beider Schieber in der Richtung ihrer Längsachse.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine besondere Art der Ausführung einer gegen- seitigen Verspannung der beiden Schieber 3, 38. Sie besteht aus (Fig. 1) der Stange 64, welche durch das Lager 65 mit dem Pumpenschieber 3 derart verbunden ist, dass von der Stange 64 ausgeübte Längs- kräfte durch das Lager 65 auf den Pumpenschieber 3 übertragen werden können. Anderseits ist, wie erwähnt, der Motorschieber 38 fest mit der Schieberspindel 39 verbunden. Die gegenseitige Ver- spannung der Schieber 3, 38 geschieht beispielsweise dadurch, dass mit dem äusseren Ende der Schieber- spindel 39 eine Gewindemutter 66, und dass mit dem äusseren Ende der Zugstange 64 ein in die Mutter passendes Gewindestück 67 verbunden ist.
Die Verspannung der beiden Schieber 3, 38 geschieht nun durch gegenseitige Verdrehung der Mutter 66 gegen das Gewindestück 67 derart, dass beispielsweise das Gewindestück 67 durch Klauen 68 festgehalten wird und die Mutter 66 mittels Hebel 69 gedreht wird.
Wie aus der Fig. l zu ersehen, ist die Mutter 66 in der Führung 70 in Achsenriehtung verschiebbar gelagert. Ferner ist aus der Fig. 1 noch zu ersehen, dass die Übertragung der Schaltkräfte von der
Gewindemutter 66 bzw. Gewindestück 67 auf die Spindeln. 39, 64 durch Mitnehmerteile 71, 72, die eine ringförmige Form haben, geschieht, wobei diese Teile radiales Spiel gegen die Spindeln aufweisen.
Diese Vorrichtung bewirkt, dass sich die Sehieberspindel 39 senkrecht zu ihrer Achse bewegen kann, womit gleichzeitig die im Hauptproblem angegebene und geforderte Einstellbarkeit der Schieber 8, 38 in ihrer Laufbuchse 4 gesichert bleibt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht nun darin, dass bei Kolbenflüssigkeits-
EMI5.1
<Desc/Clms Page number 6>
achse, so dass der Zeitpunkt des Abschlusses der Saug- und Druckkanäle 81, 82, 83, 84, welche nach den Zylindern der Pumpe und des Motors gehen, in geeigneter Weise reguliert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung der Schieber bei Kolbenflüssigkeitsgetrieben, welche im Wesen aus einer Pumpe, einem Motor und den Flüssigkeitsstrom zwischen Motor und Pumpe verteilenden Schiebern bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente für jeden Schieber vorgesehen sind, welche zwischen jedem Schieber und den seine Bewegung bestimmenden Organen, z. B. Wellen, eingebaut sind und die so ausgebildet sind, dass sich die Schieber gegenüber den ihre Laufbuchse bildenden Teilen in jeder Richtung frei bewegen können, wobei besagte Elemente in erster Linie dem Zwecke dienen, eine einwandfreie Lagerung der Schieber zu gewährleisten.