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Steuerung für hydraulische Wechsel-und Wendegetriebe.
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung'für hydraulische Wechsel-und Wendegetriebe, welche auch für Flüssigkeiten jeglicher Art verwendbar ist und die geringsten Verluste durch Reibung und Undichtigkeiten gewährleistet.
Sie besteht im Wesentlichen aus zwei konzentrisch angeordneten Behältern für die Füllungsund Entleerungsperiode, welche zwischen zwei Gruppen von Pumpen angeordnet sind und einem Schieber, der zwischen Schieberspiegeln gleitet, von denen der eine die Mündungen der Kanäle zu der Zylindern der Antriebspumpen. der andere die Verbindungsöffnungen zu den Behältern besitzt. Dieser Schieber führt eine Planetenbewegung aus und alle Punkte desselben, so auch die Mittelpunkte seiner ausgebohrten Verbindungslöcher, beschreiben bei einer Umdrehung der Antriebswelle kleine Kreise von solchen Radien, dass die Schieberöffnungen nacheinander die Behälter für die Füllung oder die Entleerung mit den Zylinderkanälen in Verbindung setzen oder voneinander abschliessen.
In den beiliegenden Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen die Steuerung in Verbindung mit zwei Pumpengruppen, u. zw. die in der Zeichnung dargestellte Generator-oder Antriebsgruppe, welche mittels der Steuerung eine zweite in der Zeichnung nicht dargestellte Empfänger-oder angetriebene Gruppe versorgt.
Fig. 1 zeigt hiebei einen Axialschnitt durch die treibende Pumpengruppe. Fig. 2 ist eine Ansicht des Schnittes 1-1 in Fig. 1, Fig. 3 ist die Ansicht des Schnittes lI-lI in Fig. 1, Fig. 4 zeigt denselben Schnitt in der Ansicht nach links mit den Mündungen der zu den Zylindern laufenden Kanälen, Fig. 5 ist der Schnitt III-III in Fig. 2.
Aus diesen Figuren ist zu ersehen, dass die SteuerungsvUl'1'ichtung mit einer Gruppe radial um eine Antriebswelle 2 angeordneten Pumpenzylindern 1 in Verbindung gebracht ist. Jeder dieser Zylinder enthält einen durch die um die Antriebswelle gelagerte Exzenterscheibe 4 angetriebenen Kolben 3. Die Exzenterscheibe 4 erhält ihre Bewegung senkrecht zur Antriebswelle durch einen über die Welle aufgeschobenen Zylindernocken mit schief verlaufender Nockenfläche 5, so dass durch Verschiebung des Nockenzylinders längs der Antriebswelle durch die Reguliervorrichtung 6 mit dem Steuerrad 7 die Exzentrizität des Exzenters 4 und hiedurch die Pumpenkolbenhübe verändert werden können.
Je nach der Einstellung des Noekenzylinders 5 wird durch die Kolben : 3 eine regelbare Flüssigkeitsmenge gefördert und durch die Kanäle 8 zu deren Mündungen 9 getrieben. Diese Mündungen sind mit ringförmigen Hülsen 10 versehen, die in der Richtung ihrer Achsen nachgiebig sind und durch elastische Dichtungen aus Metall oder Leder einen Ausfluss von Flüssigkeit zwischen Hülse und Mündungswand verhindern. Die Hülsen 10 werden hiedurch fest an den Schieber 12 gedrückt. Der Schieber hat nach der dargestellten Ausführungsform die Gestalt einer kreisrunden Scheibe und ist mit ausgebohrten Löchern 1 : 3 versehen, deren Mittelpunkte in einem Kreise um die Wellenachse gelegen sind.
Der Schieber gleitet einerseits an der Fläche, in welcher die Kanäle 8 mit ihren früher angegebenen Dichtungshülsen 10 münden, anderseits an der Oberfläche der mit den Öffnungen versehenen 14, 15 Behälterkammern 16 und 17 für die Füllungs-und Entleerungsperiode. Die angeschlossenen Behälter von beliebiger Form
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einander getrennt.
Die Verbindungsöffnungen des Schiebers und der beiden Gleittlächen sind zueinander so gelegen, dass die Schieberöffnungen 13 immer mit den Mündungsöffnungen 9 in Verbindung stehen und abwechselnd entweder mit den Öffnungen 15 des Behälters für die Füllung (in der Fiillungsperiode) oder mit den Öffnungen 14 des Behälters für die Entleerung (in der Ausstosspeliode) oder aber mit keiner dieser beiden Öffnungen (in der Zwischenperiode von Füllung und Auslass) in Verbindung kommen. Auf der Antriebswelle oder einer von dieser angetriebenen Nebenwelle befindet sich ein Exzenter oder eine Kurbel 19, deren Kurbelzapfen in eine entsprechende Ausnehmung der Steuerseheibe 12 eingreift. Die auf diese Weise durch den sich mit der Antriebswelle drehenden Kurbelzapfen 19 erzeugte Hin-und
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In Fig. 2 sind die kreisförmigen Wege der Lochmittelpunkte des Schiebers 12 strichpunktiert eingezeichnet.
Die präzise Wirkungsweise dieser Steuerung wird durch diese Anordnungsweise auch für hohe Tourenzahlen der Antriebswelle 2 gesichert, weil die Schieberbewegung mit einem so kleinen Ausschlag arbeitet, dass die durch die Steuerbewegung verursachten Arbeits-und Reibungsverluste auf ein Minimum eingeschränkt werden. Weiters übt die Flüssigkeit durch die Hülsen 10 einen ziemlichen Druck auf die Steuerscheibe aus und presst sie gegen die andere Gleitfläche der Behälteröffnungen 16 und 17. Sobald also diese Gleitflächen zueinander genügend eingeschliffen sind, wird auch die Dichthaltung der bewegten Teile eine vorzügliche sein.
Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 6 ist der Doppelbehälter bestehend aus den konzentrischen Hohlräumen 16 und 17 zwischen zwei Schieberplatten 12 und 12'angeordnet, die, wie bereits angeführt, mittels einer Kurbel oder Exzenterscheibe bewegt werden, u. zw. der eine 12 auf der Antriebswelle 2, der andere 12'auf einer hohlen Zwischenwelle 2', von welcher die Pumpenkolben 3'der Empfängergruppe angetrieben werden. Die AntriebsaIt der Kolben 3 geschieht auf dieselbe Weise, wie bei den Kolben 3, indem die Kolbenköpfe an einem Exzenter 4'angelenkt sind. der von der Zwisehenwelle 2' angetrieben wird. Die Exzentrizität der Scheibe 4'ist unveränderlich.
Die angetriebene Welle 24 reicht durch die Zwischenwelle 2'hindurch und endet in eine Klauenkupplung 25 mit welcher entweder die Antriebswelle 2 mit der angetriebenen Welle 24 direkt oder über die Zwischenwelle 2'gekuppelt werden kann.
Bei dieser Anordnung mit zwei Steuerschiebern 12 und 12kann für einen beliebigen Geschwindig- keitswechsel zwischen den beiden Pumpengruppen eine richtig wirkende Steuerung der umlaufenden Flüssigkeiten erzielt werden.
Bei dieser Ausführungsform arbeitet jedoch der Zylindel'l1ocken 4 nur bei niedriger Tourenzahl in befriedigender Weise ; bei höherer Tourenzahl stellen sich Unzukömmlichkeiten ein. Bei der Längsverschiebung des Zylindernockens und der hiedurch bewirkten grösseren Exzentrizität des Exzenterlinges wird das Massengleichgewicht bereits so sehr gestört, dass schädliche Schwingungen auftreten und der Gang der Maschine hiedurch versehlechteft und ihre Funktionsdauer verkürzt wird. Ausserdem bewirkt die schräge Steigung des Zylindernockens J einen Seitendruck auf den Exzenterring 4 der diesen aus seiner Ebene zu schwingen trachtet.
Dieser Umstand erfordert die Anbringung von Ansehlägen oder Führungsstücken seitlich des Exzenterringes und die hiedurch entstehenden Reibungsverluste versehlechtem den Wirkungsgrad der Maschine.
Die Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 vermeidet diese Nachteile. Hiebei ist der Zylinder-
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der Antriebswelle 2 aufgeschoben ist. Der Nocken 5a ist in bezug auf seine schräge Steigung symmetrisch zur Steigung des Nockens 5 ausgebildet, so dass ein Gegengewicht das welches von diesem Nocken auf dieselbe Weise bewegt wird, wie der Exzenterring von dem anderen Nocken 5 einen massenausgleich herbeiführt. Dieses Gegengewicht wird an der Fläche 26 des ExzentelTinges geführt und kann sieh senkrecht zur Antriebswelle durch die Nockeneinwirkung verschieben.
Dmch diese Vorrichtung wird die Exzenterscheibe 4 für alle Exzenterstellungen im Gewichte ausgeglichen, da sich das Gegengewicht in gleicher Weise von der Wellenachse entfernt, je mehr der Exzenterring 4 durch den Nocken 5 nach der entgegengesetzten Seite hin verschoben wird.
Zur Aufnahme der durch die Steigung des Zylindel'l1ockens hervorgerufenen Seitendrüeke auf den Exzenterring durch die Antriebswelle 2 und durch den Zylindernocken 5 ein Keil 27 hindurchgeschoben.
Dieser Keil läuft im Zylindernocken durch eine genügend lang gehaltene Keilnut 28 um diesem Nocken die zur Verstellung der Exzentrizität des Ringes 4 nötige Längsverschiebung zu gestatten. An den beiden Keilenden greift derselbe in entsprechende Aussparungen des Exzentel1'inges 4 ein und verbindet auf diese Weise den Ring direkt mit der Welle, so dass seitliche Anschläge zur Stütze des Ringes gegen die durch die schiefe Fläche des Nockens hervorgerufenen Seitendrücke nicht notwendig und die früher erwähnten Nachteile der Anordnung durch diesen Keil 27 vollständig behoben werden.
Die eben beschriebene Steuerungsanordnung nach Fig. 6 eignet sich auch zur Regelung für hydraulische Wechselgetriebe zur Änderung der Geschwindigkeit ; doch verläuft bei dieser Pumpenanordnung
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die geförderte Fliissigkeitsmenge nicht vollkommen gleichmässig, da für eine bestimmte Zylindernockenstellung die Fördermenge der Flüssigkeit aller Pumpen einer Gruppe während einer Wellenumdrehung graphisch durch eine Sinuskuive daigebtellt meiden kann. Dadurch entstehen sowohl bei den Antriebspumpen, wie auch bei den Empfängerpumpen Erschütterungen, welche den Wirkungsgrad der Maschine schädlich beeinflussen.
Es empfiehlt sich deshalb bei grösseren Tourenzahlen der Antriebswelle die folgende Ausführungsart anzuwenden, welche ebenfalls einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
Bei dieser Ausführung ermöglicht die besondere Ausbildung der Einlass-bzw. Auslassbehälter die Anordnung von zwei oder meheien Antriebspumpengruppen von gleicher Zylinder-anzahl in radialer Weise um die Antriebswelle herum. Die Zylinder einer Gruppe sind gegen jene der zweiten Gruppe um einen bestimmten Winkel versetzt, so dass die Richtungen der Kolbenwegen sich kreuzen und der maximalen Fördermenge an Flüssigkeit der einen Gruppe eine gleichzeitige minimale Fördermenge der anderen Gruppe entspricht, wodurch die Gesamtförderung des Pumpensystemes ziemlich gleichmässig erhalten bleibt und die schädlichen Erschütterungserscheinungen vermieden werden.
Zu diesem Zwecke enthält der Zwischenbehälter drei konzentrische Hohlräume, von denen der äussere als Einlassbehälter für die eine Pumpengruppe oder für ein ganzes System gleichmässig um die Antriebswelle verteilter Pumpengruppen dient, während der innere Hohlraum der durch geeignete
Kanäle mit dem Aussenbehälter in Verbindung steht, als Einlassbehälter für eine zweite gegen die erste in angedeuteter Weise versetzte Pumpengruppe oder für ein ganzes System von solchen Gruppen zur Anwendung kommt. Der mittlere Hohlraum dagegen dient als gemeinsamer Auslassbehälter für beide
Gruppen oder Systemen von Gruppen.
Der Schieber, oder die beiden Schieber für die Ausführungsart nach Fig. 6, ist dann mit zwei entsprechenden Reifen von Steuerungsöffnungen für die zugeordneten Pumpengruppen versehen.
Die Antriebsvorrichtungen der Pumpenkolben für die um die Antriebswelle gelegenen Gruppen, sind so eingerichtet, dass ein vollständiger Massenausgleich der bewegten Teile erreicht wird, indem die aus einem Stück bestehenden zwei Zylindernocken für den Antrieb der beiden Gruppen durch die symetrische Anordnung der Steigung ihrer schiefen Nockenfläche entgegengesetzte Kolbenaussehläge bewirken und dadurch auch den einseitigen Flüssigkeitsdruck auf die Schieberfläche ausgleichen und ein Ecken desselben verhindert wird.
Die Fig. 9 zeigt einen Axialschnitt einer diesen Gesichtspunkten entsprechenden Ausführungsart.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Steuerung für mehrzylindrige hydraulische Wechsel-und Wendegetriebe mit mehrzylindrigen, treibenden und angetriebenen Pumpengruppen, gekennzeichnet durch eine in Planetenbewegung befindliche mit Steuerungsöffnungen versehene Steuerseheibe, welche zwischen zwei Gleitflächen bewegt wird, deren eine am Pumpengehäuse angeordnet und mit Verbindungsöffnungen zu den Zylindern versehen und deren andere an einem Zwischenbehälter angebracht ist.