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Druckmittelregler für Umlaufgetriebe.
Ein selbsttätig gesteuertes Umlaufgetriebe (Geschwindigkeitswechselgetriebe) für Kraftfahrzeuge und andere Anwendungen muss für den praktischen Gebrauch nicht allein in jedem Augenblick selbsttätig wirken, sondern auch nach Belieben des Führers willkürlich bedient werden können, so dass durch einen einzigen einfachen Handgriff endgültig diese oder jene Geschwindigkeit beibehalten werden kann ohne Rücksicht auf die Motorgeschwindigkeit. Man muss ausserdem in jedem Augenblick die Selbsttätigkeit der Einrichtung verändern und sogar in bestimmtem Masse diese Selbsttätigkeit vorbestimmen können.
Der Führer eines Kraftwagens, eines Kraftrades oder einer andern Maschine muss daher in seinem Handbereich einen Handgriff oder eine ähnliche Einrichtung haben, welche ihm gestattet, unverzüglich von seiner Maschine die Wirkung zu erhalten, welche er zu haben wünscht, gleichgültig, ob diese selbsttätig oder willkürlich herbeigeführt ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf selbsttätige Geschwindigkeitswechselgetriebe, welche mit Flüssigkeitsdruck gesteuert werden, in Anwendung auf Kraftfahrzeuge. Sie kann auch Anwendung finden bei allen andern Getrieben gleicher Art in der Industrie, sowohl in selbsttätiger wie in willkürlich bedienter Anordnung.
Die nachstehend beschriebenen Vorrichtungen gemäss der Erfindung entsprechen den obigen Bedingungen. Um ihren Zweck zu erreichen, steuern sie selbsttätig oder von Hand aus den Druck und die Menge der Flüssigkeit, welche als Arbeitsmittel verwendet wird.
Sie bestehen aus zwei Gruppen : der eigentlichen Steuerung besondere Art, welche im Handbereich des Führers liegt, und einer hydraulischen Kontrollvorrichtung, welche hier Korrektor genannt werden soll. Dieser letztere, der durch die erstere gesteuert wird, kann in verschiedener Ausführung ausgebildet werden. Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine einfache Ausgestaltung der Vorrichtung.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine Ansicht mit teilweisem Schnitt einer Handsteuerung ; Fig. 2 einen Grundriss dieser Einrichtung ; Fig. 3 eine Ausführung des Druckkorrektors im Längsschnitt ; Fig. 4 einen Schnitt nach Linie .-B der Fig. 3 ; Fig. 5 eine drehbare Hülse im Schnitt ; Fig. 6 eine feste Hülse im Schnitt ; Fig. 7 die abgewickelte Innenseite der drehbaren Hülse nach Fig. 5 ; Fig. 8 die abgewickelte Aussenseite der festen Hülse nach Fig. 6 mit punktierter Einzeichnung der Lage der drehbaren Hülse nach Fig. 7 in der Stellung der ersten Gesehwindigkeitsstufe ; Fig. 9 eine Abwicklung der gegenseitigen Lage der Hülse der Fig. 6 und 7 in der zweiten Geschwindigkeitsstufe ; Fig. 10 eine entsprechende Ansicht in der dritten Geschwindigkeitsstufe.
Die Handsteuerung nach den Fig. 1 und 2 ähnelt gewissen beim Kraftwagen gebräuchlichen Steuerungen. Hier ist sie befestigt auf der Lenksäule 1 unterhalb des Steuerrades 2. Sie könnte ebensogut an einem andern Ort angebracht sein, sofern sie nur in der Reichweite der Hand des Führers liegt.
Die Steuerung besitzt einen Handgriff 3, der fest auf einer senkrechten Welle 4 (hier rohrförmig) angebracht ist, die in einem Haltering 5 drehbar ist, der auf der Lenksäule festsitzt. Der Handgriff ist überdeckt von einem festen Sektor 6, welcher die Angaben über die Wirkungsweise trägt. Das von dem Handgriff 3 abgewandte Ende der rohrförmigen Welle 4 trägt einen kleinen Hebel 7, der durch eine Gelenkstange mit dem Hebel 8 (Fig. 3) des Druckkorrektors verbunden ist.
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Dieser besteht aus einem Körper 9, in welchem mit leichter Reibung eine drehbare Hülse 10 gelagert ist, die im Schnitt in Fig. 5 veranschaulicht ist, und deren äusseres Ende einen Ansatz 11 trägt, mit dem der Antriebshebel 8 verbunden ist.
Die drehbare Hülse 10 bildet zwischen der äusseren und inneren Wand des Körpers 9 eine
Kammer 12, welche durch die Öffnung 13 mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, welcher das Gehäuse des Umlaufgetriebes selbst sein kann,
Die gleiche drehbare Hülse ist ausserdem innen auf einer festen Hülse 14 gelagert, die für sich im Schnitt in Fig. 6 gezeigt ist und am Körper 9 festgehalten wird. Im Innern der festen Hülse 14 verschiebt sich ein Kolben 15 von besonderer Form, welcher an einem Ende eine Nut 16 besitzt, die in Verbindung mit dem Innenraum des Kolbens durch eine Reihe Löcher 17 steht. Der Kolben 15, welcher gegen einen Anschlag 18 stossen kann, wird an seinem Platz gegen den Anschlag gehalten durch eine bestimmt bemessene Feder 19.
An der dem Kolben 15 gegenüberliegenden Seite ist ein Ventil 20 vorgesehen, welches durch eine bestimmt bemessene Feder 21 auf seinen Sitz gepresst wird. Dieses
Ventil 20 kann die Kammer 22 (gebildet durch den Raum zwischen dem Innern der festen Hülse 14, zwischen dem Kolben 15 und dem Ventil 20) mit einer Ausflussöffnung 23 in Verbindung bringen, welche, wie die Öffnung 13, mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, der, wie schon bemerkt ist, das Gehäuse des Umlaufgetriebes selbst sein kann.
Der Eintritt der Flüssigkeit in den Korrektor wird durch die Öffnung 24 bewirkt und der Aus- tritt durch die Öffnung 25.
Eine Verriegelung 26 wird gebildet durch eine Stange, die in Nuten 27 der Büchse 28 eingreifen kann, welche fast mit der drehbaren Hülse 10 verbunden ist. Die erste Nut entspricht der Stellung "Stop" (Halt), die andern Nuten entsprechen je einer Geschwindigkeit und die Bahn 35 entspricht dem selbsttätigen Betrieb. Eine Feder 29 presst die Druckstange 26 in die Nuten 27.
Die drehbare Hülse 10 weist Aussparungen 30 auf, die mit andern Aussparungen gleicher
Grösse 31 übereinstimmen, welche in der festen Hülse 14 angebracht sind.
Die drehbare Hülse 10 enthält ferner eine grosse rechteckige Öffnung 32, und die feste Hülse 14 ist mit zwei Öffnungen 33 und 34 besonderer Form und Anordnung versehen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende :
Wenn der Steuerhandgriff 3 auf Stop"steht, ist die Einrichtung so eingestellt, dass die drehbare
Hülse 10 ihre Aussparungen 30 gegenüber den Aussparungen 31 der festen Hülse stehen hat, wie in
Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Stellung dringt die unter Druck stehende Flüssigkeit, welche von der Öffnung 24 herkommt, in die Kammer 22 ein und fliesst von dort durch die Aussparungen 31 und 30 in die Ringkammer 12, um von dort durch die Öffnung 13 auszutreten.
Die Aussparungen 31 und 30 und die Öffnung 13 sind so gross bemessen, dass sie reichlich die
Fördermengen der Pumpe durchlassen, so dass kein merklicher Druck entsteht. Die den Kanal 25 anfüllende Flüssigkeit wird also keine Wirkung auf die Teile ausüben, die sie steuert. Die Einrichtung befindet sich in der Ruhelage. Der Handgriff 3 wird in seiner Stellung durch die Verriegelung 26 gehalten, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Wenn man jetzt den Handgriff 3 auf den mit 1 gekennzeichneten Punkt am Sektor 6 einstellt, wird der Riegel 26 in die erste Raste 27 einfallen und die drehbare Hülse 10 gegenüber der festen Hülse 14 in der in Fig. 8 in Abwicklung dargestellten Lage festlegen. Die Lage der Hülse 10 ist in Fig. 8 punktiert angedeutet.
Wie man sieht, decken sich dann die Aussparungen 30 der drehbaren Hülse 10 nicht mehr mit den Aussparungen 31 der festen Hülse 14. Dagegen legt die grosse Öffnung 32 der Hülse 10 die Aus- sparungen 33 und 34 der festen Hülse 14 frei. Diese sind indessen durch den beweglichen Kolben 15 versperrt. Die unter Druck stehende Flüssigkeit, welche durch die Öffnung 24 in die Kammer 22 gelangt, kann infolgedessen nur noch in den Kanal 25 fliessen, welcher sie zu den von ihr gesteuerten
Teilen leitet. Da diese Teile genügend dicht sind, so steigt der Druck so hoch, dass er den Kolben 15 zum Zusammendrücken der Feder 19 verschiebt.
Die Ringnut 16 des Kolbens 15 legt dann die Aussparung 33 frei, durch die die Druckflüssigkeit in die Kammer 12 und in die Öffnung 13 austreten kann. Der Druck wird infolgedessen begrenzt und kann den durch die Spannung der Feder 19 bestimmten Wert nicht übersehreiten, sofern die Aus- sparung 33 einen genügend grossen Querschnitt aufweist, um die so erhaltene Fördermenge der Druck- pumpe durchzulassen. Dieser Druck, welcher, wie man sieht, durch den Kanal 25 hindurch auf das Geschwindigkeitswechselgetriebe einwirkt, entspricht einer ersten Geschwindigkeitsstufe des Getriebes.
Bringt man den Handgriff 3 in die auf den Sektor 6 mit 2"gekennzeichnete Stellung, so führt man die dritte Raste 27 unter den Riegel 26. Die drehbare Hülse 10 nimmt dann gegenüber der festen
Hülse 14 die in Abwicklung in Fig. 9 dargestellte Stellung ein. In dieser Stellung sind die Aussparungen 30 weiter von den Aussparungen 31 entfernt und die grosse Öffnung 32 der drehbaren Hülse 10 legt nur noch teilweise die Aussparung 33 der festen Hülse 14 frei, während sie die Aussparung 34 der gleichen
Hülse vollständig offen legt.
In dieser Lage wird, wie bereits zuvor geschildert, der Druck den Kolben 15 soweit verschieben, dass die Ringnut 16 des Kolbens den restlichen Teil der Öffnung 33 freilegt. Da aber der unabgedeckte
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Teil der Aussparung 33 verringert ist, so wird der Kolben nur eine Haltepause bei dieser Aussparung machen, weil die Fördermenge der Pumpe grösser ist als die, welche der freiliegende Teil der Aus- sparung 33 durchlassen kann. Der Druck wird infolgedessen weiter anwachsen und die Feder 19 wird mehr zusammengedrückt, so dass der Kolben 15 seinen Weg fortsetzend vollständig die Aussparung 33 verschliessen wird, gleichzeitig aber die Aussparung 34 der festen Hülse 14 freilegen wird, deren Durchlass- querschnitt ausreicht, um die Fördermenge der Pumpe aufzunehmen.
Es wird also der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 22 bei dieser Stellung des Kolbens 15 und infolgedessen auch in dem Kanal 25 höher sein als bei der zuvor beschriebenen Stellung, wodurch man eine zweite Geschwindigkeitsstufe des Geschwindigkeitswechselgetriebes erhält.
Beim Weiterschieben des Handgriffes 3 gelangt dieser in die Stellung 3", welche für die drehbare
Hülse 10 und die feste Hülse 14 der Fig. 10 entspricht, gemäss welcher nur die Aussparungen 33 und 34 in geringem Umfang freibleiben. Aus dem gleichen Grunde wie vorher ist der Durchfluss durch den freien Teil jeder der Aussparungen 33 und 34 ungenügend, um die vollständige Fördermenge der Pumpe bei einer gewissen Geschwindigkeit des Motors zu sichern, der Druck wird also steigen. Der Kolben 15 wird am Grunde seines Hubes gesperrt, nachdem er den freien Teil der Öffnung 34 hinter sich hat.
Da die Flüssigkeit keine Ausflussmögliehkeit mehr findet, steigt ihr Druck schnell, bis das Ventil 20 (Fig. 3), welches bis jetzt auf seinen Sitz durch die Feder 21 gehalten wird, sich seinerseits öffnet, um die Öffnung 23 den Überschuss der Fördermenge durchzulassen. Die Feder 21 ist so bemessen, dass sie nur in Wirkung tritt, nachdem der Kolben 15 am Ende seines Hubes angelangt ist. In diesem Augen- blick wird der höchste Druck erreicht, welcher im Getriebe der grössten Geschwindigkeit entspricht.
Beim Weiterschieben des Handgriffes 3 hinter den Punkt 3"kann man ihn in eine beliebige
Stellung des Sektorteiles mit der Bezeichnung Automatik"legen. Diese Lage des Handgriffes 3 führt die drehbare Hülse 10 in eine Zwischenlage zwischen der Einstellung nach Fig. 10 und derjenigen, bei welcher die Aussparungen 33 und 34 vollkommen geschlossen sind.
Je nach dem Wert des freien Querschnittes der Aussparungen 33 und 34 bleibt der Flüssigkeits- druck mehr oder weniger lange bei den durch diese Querschnitte bestimmten Werten der Durchfluss- menge. Jeder aus der Durchflussmenge durch die Aussparungen 33 und 34 herrührende Druck ergibt eine bestimmte Geschwindigkeit, so dass die Geschwindigkeitsübertragung mehr oder weniger lange auf einer dieser Geschwindigkeiten verbleibt, je nach der Grösse der Durchflussmenge durch die Quer- schnitte der Aussparungen 33 und 34.
Bei der beispielsweisen Anwendung auf ein Kraftfahrzeug und auf normaler Bahn ist es im praktischen Betrieb nicht nötig, auf den Punkten 1, 2 und 3 stehen zu bleiben, sondern man kann gleich unmittelbar von der Stellung Stop"auf den Betrieb "Automatik" übergehen. Der Druck, welcher die Geschwindigkeiten bestimmt, wird selbsttätig erreicht durch die Haltezeit, welche der
Kolben 15 erhält, wenn seine Nut gegenüber einem freien Teil der Aussparungen 33 und 34 liegt.
Je grösser der Querschnitt dieses freien Teiles ist, umso grösser ist die Zeit der Wirkung jeder
Geschwindigkeitsstufe.
Es ist weiter zu beachten, dass ohne Rücksicht auf die Stellung des Handgriffes 3 die Wirkungs- weise stets selbsttätig ist, d. h., wenn der Handgriff auf der Stellung der zweiten Gesehwindigkeitsstufe steht, wird es nicht möglich sein, diese zu überschreiten, aber die Wirkungsweise der Maschine von Stop"bis zu dieser zweiten Geschwindigkeitsstufe bleibt trotzdem selbsttätig. Wenn also die Motor- geschwindigkeit unter eine gewisse Höhe fällt, welche nicht mehr einen genügenden Flüssigkeitsdurchfluss sichert, fällt der Druck. Die Feder 19 entspannt sich und führt die Nute 16 des Kolbens 15 gegenüber der Aussparung 33, welche die erste Geschwindigkeit regelt.
Wenn die Motorgeschwindigkeit noch weiter fällt, senkt sich der Druck noch mehr, bis er ungenügend wird, um die Wirkung selbst bei der ersten Geschwindigkeitsstufe zu sichern. Die Maschine bleibt stehen.
Wenn dagegen anstatt zu sinken, die Motorgeschwindigkeit sieh erhöht, während der Handgriff 3 immer noch in Stellung 2"bleibt, erhöht sich auch die Durchflussmenge der Pumpe und lässt den Druck steigen, indem von der ersten Geschwindigkeitsstufe (deren freier Teil der Öffnung 33 unzu- reichend wird) der Wert für die zweite Geschwindigkeitsstufe erreicht wird, welche nicht überschritten werden kann, solange die Stellung des Handgriffes 3 auf der Stellung 2"bleibt.
Das gleiche findet statt für die Stellung des Handgriffes auf der ersten und auf der dritten Gesohwindigkeitsstufe.
Wenn der Handgriff auf Automatik"steht und man will beispielsweise auf die zweite Geschwin- digkeit übergehen, genügt es, den Handgriff auf die Stellung 2"zurückzuführen. Die Hülse 10 nimmt alsdann die Lage nach Fig. 9 ein. Die Nute 16 des Kolbens 15 befindet sich gegenüber dem axialen
Teil der Aussparung 34, wodurch bewirkt wird, dass sofort der Druck fällt und die Zurückführung auf den Betriebswert für die zweite Geschwindigkeit stattfindet.
Wenn jetzt der Handgriff 3 vollständig auf"Automatik"steht und infolgedessen vom Langsam- lauf im Anfang man in sehnellerer Weise zu einer stärkeren Verteilung gelangen will, genügt es, den
Handgriff auf die Stellung 2"überzuführen (oder die Stellung,, 1" je nach Bedarf). Während des
Langsamlaufes fällt der Druck und stabilisiert sich, wenn die Motorgeschwindigkeit genügend ist,
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auf den durch die Öffnung 33 oder 34 gesteuerten Wert, je nachdem der Handgriff auf Stellung,, 1" oder Stellung 2"steht. Wenn der Übergang zur Leistungssteigerung stattfindet, kann der Druck keinen andern Wert erreichen als den durch die Stellung des Handgriffes bestimmten.
Es wird also hiedurch für den Betrieb eine Vorbestimmung gesichert.
. Durch einfache Bewegung eines Handgriffes ist es hienach möglich, entweder das Anhalten oder eine beliebige Geschwindigkeit oder den vollkommen selbsttätigen Betrieb nach Belieben des
Führers mit Vorausbestimmung der Geschwindigkeit zu erlangen. Es ist natürlich möglich, die Vor- richtung für eine beliebige Anzahl von Geschwindigkeitsstufen auszubauen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Druckmittelregler für Umlaufrädergetriebe mit beweglicher Steuerhülse, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleichachsige Hülsen vorgesehen sind, von denen die eine im Schaltkörper festliegt und die andere mit leichter Reibung auf der festen drehbar ist, so dass durch Verdrehung der beweglichen
Hülse auf den festen Aussparungen von besonderer Form in beiden Hülsen mehr oder weniger in Über- einstimmung gebracht werden können, um den Durchflussquerschnitt bzw. den Druck zu regeln.