Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Leistungsregelung von Flüssigkeitsgetrieben. Bei Flüssigkeitsgetrieben beliebiger Bau art, bestehend aus einem Primärteil mit gleichbleibender Drehzahl als .Pumpe und einem Sekundärteil als Motor, sind Einrich tungen zur Drehzahländerung des Motors be kannt, welche von Hand aus betätigt werden und die Fördermenge pro Umdrehung der Pumpe oder des Motors verändern, ohne auf die gleichzeitig auftretenden Drucke im Ge triebe Rücksicht zu nehmen.
Bisweilen ist auch eine Sicherheitsvorrichtung zur Begren zung des Höchstdruckes vorgesehen, während im übrigen der Druckverlauf innerhalb einer Beschleunigungsperiode keine festgelegte Ge setzmässigkeit befolgt, sondern beispielsweise ganz von der Geschicklichkeit des Führers abhängt, mit der dieser das Getriebe ein schaltet. Weiter sind Einrichtungen be kannt, die eine zwangsläufige Abhängigkeit zwischen Fördermenge und Getriebedruck schaffen, zum Beispiel in der Weise, dass bei Überschreiten des zulässigen Höchstdruckes die Drehzahl des Flüssigkeitsmotors unver- mittelt auf einen niedrigeren Wert gebracht wird.
Alle diese und ähnliche Einrichtungen sind unvollkommen, da sie heftige Druck stösse, unerwünscht hohe Beschleunigungen und Verzögerungen, unzulässige Material beanspruchungen. und schädliche Drosselver luste in der Flüssigkeitsströmung eintreten lassen, und die Anlage arbeitet mit schlech tem Gesamtwirkungsgrad, da auch die Lei stung des Antriebsmotors starken Schwan kungen zwischen höchster Spitzenleistung und nahezu gänzlicher Entlastung ausgesetzt ist oder zum mindesten nicht in ihrer vollen Grösse zur Ausnützung kommt, so dass der Antriebsmotor in einem Gebiet schlechteren Wirkungsgrades arbeiten muss.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein Regelverfah ren und die Mittel zur Durchführung dessel ben anzugeben, das diese Mängel beseitigt. Das Verfahren beruht darauf, die nutzbar abgegebene Leistung eines Flüssigkeits motors selbsttätig so einzuregeln, dass sie in stetigem Verlauf in der erreichbar kürzesten Zeit von irgendeinem Wert (z.
B. - Null beim Anfahren) auf den gegebenen Höchst wert gebracht wird und diesen weiterhin in nerhalb der konstruktiv gezogenen Grenzen praktisch gleichbleibend beibehält, zum Bei spiel auch, wenn sich die äussern Widerstände ändern, indem die Zufuhr von Arbeitsflüs sigkeit zum Motor, solange der Leistungs höchstwert noch nicht erreicht ist, selbsttätig durch eine Regeleinrichtung derart verändert wird, dass sieh der aus konstruktiven Grün den zulässige, nach oben begrenzte Höchst druck in gleichbleibender Grösse einstellt, der nicht nur das Moment zur Überwindung der äussern Widerstände, sondern auch das Höchsterreichbare Moment zur Erzeugung der Beschleunigung liefert,
so dass in der er reichbar kürzesten Zeit die Volleistung im Motor vorhanden ist. Ist jedoch der Leistungs höchstwert erreicht, dann geschieht die Än derung der im Motor arbeitenden Flüssig keitsfördermenge derart, dass immer jener Druck derart gesetzmässig in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsfördermenge eingeregelt wird, welcher mit der augenblicklichen Flüssigkeitsfördermenge multipliziert einen Höchstwert entsprechend der vollen Motor leistung ergibt.
Die Einrichtung zur Durchführung des Regelverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisch betätigtes, als Stufen kolben ausgebildetes erstes Regelglied derart konstruiert und angeordnet ist, dass durch seine Verschiebung in dem einen oder andern Sinne die im Motor Nutzarbeit leistende Flüssigkeitsfördermenge verändert wird, und dass ihm die zu seiner Verschiebung erforder liche Steuerflüssigkeit so lange im positiven oder negativen Sinne durch ein zweites Re gelglied zugeteilt wird, bis dieses zweite Re gelglied unter dem Einfluss des Getriebe druckes und dem entgegengesetzten Einfluss einer Federspannung jenen Gleichgewichts zustand einnimmt, bei dem es den Durch fluss von Steuerflüssigkeit zum ersten Regel glied unterbindet,
wobei ein drittes Regel glied die Vorspannung der das zweite Regel glied belastenden Feder bewirkt. Im Folgenden ist eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Regeleinrichtung gegeben, bei denen das Regelverfahren auf verschiedenen Arbeitsgebieten mit Benützung von verschiedenartigen Getrieben zur An wendung gelangt.
Fig. 1 zeigt eine Gesa.mtregeleinrichtung der vorstehend gekennzeichneten Art, ange ordnet an einem Getriebe mit stetig veränder barer Primärfördermenge und eindeutig fest gelegtem Sekundärarbeitsvolumen; Fig. 5 ist ein anderes Beispiel für die Gesamtregelein- richtung, angeordnet an einem Getriebe mit zwei verschieden grossen Primärdrehkolben, somit abgestufter Primärfördermenge und eindeutig festgelegtem Sekundärarbeitsvolu- men;
Fig. 2 bis 4, 6 und 7 sind Einzeldar stellungen von zugehörigen Teilen; Fig. 8 ist eine beispielsweise Ausführungsform eine selbsttätigen dritten Regelgliedes zur Ein richtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 bedeutet 1 die den Primärteil eines Flüssigkeitsgetriebes bildende Pumpe mit stetig veränderbarer Fördermenge, be stehend aus acht kreisenden Kolbenpumpen in sternförmiger Anordnung, deren Stangen auf einem gemeinsamen Mittelstück sitzen, das sich um einen in seinem Innern gelegenen Zapfen dreht. Dieser Zapfen kann von der Mittellage aus, welche der Förderung Null der Pumpen entspricht, nach der einen oder andern Seite (in der Figur nach oben oder nach unten) gegenüber dem kreisenden Zy linderblock verstellt werden, so dass sich bei der grössten Verstellung in dem einen oder andern Sinne bei gleichbleibender Drehrich tung der Pumpe die Höchstfördermenge für Vor- oder Rückwärtsfahrt ergibt.
Hierzu ist der Zapfen fest mit einem Gleitstück ver bunden, das mittelst der Stange 2 aus seiner Mittellage gebracht werden kann. 8 stellt den als Sekundärteil des Getriebes dienenden, doppelt beaufschlagten Flüssigkeitsmotor des Getriebes :dar, der in dem einen oder andern Sinne zur Drehung veranlasst wird, je nach dem ihm das von der Pumpe geförderte Drucköl von der einen oder andern Seite zu- fliesst, wobei das Rohrpaar 4, 4' ebenso wie 4", 4"' je nach Einstellung Öl vom Betriebs druck oder vom Saugdruck erhält.
Die bei den Rohre 4' und 4"' führen zu je einem Rücksahlagventil 5, das derart beschaffen ist, dass sich der Druck von dem druckölfüh- renden Rohr von der Sekundärseite über den einen Ventilkegel in den Raum 6 fortpflan zen kann, während der andere Ventilkegel das zweite Rohr zur Sekundärsaugseite ab schliesst.
Zweckmässig können diese Rück schlagventile gleich an der Sekundärpumpe angebracht werden. Im Gehäusekörper 7 des Fahrschalters, der beliebig entfernt vom Ge triebe aufgestellt werden kann, befindet sich der von seitlichem Flüssigkeitsdruck voll ständig entlastete Steuerschieber 8 mit Feder 12 (Regelglied B), der im untern Teil als Hohlschieber mit Durchbrechungen 9 aus gebildet ist und im obern Teil eine Ein drehung mit der steuernden gante 10, sowie d'en hubbegrenzenden Bund 11 besitzt.
Die Öffnungen 9 des Schiebers über Ringraum 25 zum Ringraum 15; ander- seits in einer Ausnehmur < g im. Schalthahn 16, der mittelst Kurbel 17 gedreht. werden kann. Ist der Steuerschieber 8 in der tief sten Stellung, so ist der Ringraum 15 gegen über dem zu einer Ölsammelleitung und im weiteren Verlauf zu einem unter Atmo sphärendruck stehenden Ölsammelbehälter (z. B.
Ausgleichsgefäss des Getriebes) füh renden Kanal 14 abgesperrt, dagegen wird der Raum 6 durch die Öffnungen 9 mit der Ausnehmung im Schalthahn 16 verbunden. Diese Ausnehmung steht mit keiner weiteren Öffnung in Verbindung, wenn der Schalt hahn 16 seine -Mittelstellung nach Fig. 3 einnimmt, die ebenso wie Fig. 4 den Schalt hahn im Horizontalschnitt zeigt. Von Schalt hahn führt der Rohranschluss 18 in die be reits erwähnte Olsammelleitung,
und die An schlüsse 19 und 20 führen durch die Druck regelleitungen 21 und 22 zu den beiden äussern grössten Flächen eines Doppelstufen- kolbens 23 (Regelglied A) im Arbeitszylin der 24.
Hat der :Schalthahn 16 die Stellung nach Fig. 4, die beispielsweise der Betriebs- stellung für Vorwärtsfahrt entspricht, oder die zur Mittelstellung symmetrische Lage nach der andern Seite, entsprechend der Be triebsstellung für Rückwärtsfahrt, so gibt er die Verbindung des Raumes 6 mit Anschluss 19 bezw. 20 frei.
In einer Mittelstellung des Steuerschiebers 8 sind sowohl die Öffnungen 9, als auch der Kanal 14 abgedeckt und in einer noch etwas höheren Lage (Fig. 2) blei ben zwar die Öffnungen 9 abgedeckt, da gegen wird der Weg von Rohranschluss 19 bezw. 20 über 25 und 15 zum Kanal 14 frei. Die innern Ringflächen des Regelgliedes A, die nach späterer Begründung ungefähr halb so gross sind wie die äussern Flächen, sind ständig dem in den Rohrleitungen 4 und 4" herrschenden Druck ausgesetzt. Die Vor- spannung der Feder 12 kann mit der Spann kappe 13 von Hand aus eingestellt werden.
Sämtliche Leitungen und Hohlräume sind mit Öl gefüllt, geringe Leckölverluste wer den durch einen nicht gezeichneten, über dem Getriebe angeordneten Ölbehälter mit Rohr leitung zur jeweiligen Primärsaugseite sofort ersetzt. Im übrigen wird dieser Ersatz vor teilhaft durch eine kleine Umlaufpumpe be wirkt, die aus dem Behälter saugt und über ein Doppelrückschlagventil in die jeweilige Getriebesaugseite fördert, von welcher an einer andern Stelle eine nahezu gleiche Öl menge vorteilhaft durch ein Rohr mit einem einstellbaren Drosselorgan wieder dem Be hälter zufliesst.
Es lässt sich dadurch auch auf der Saugseite ein geringer Überdruck, zum Beispiel 1 Atm., einstellen, der in wirk samer Weise das unerwünschte Ansaugen von Luft bei den Wellendurchführungen ver hindert. Diese Einrichtung ist bekannt.
Die Steuerglieder<I>A, B</I> und C bilden die wesentlichen Bestandteile der Einrichtung für die selbsttätige Leistungsregelung, die durch den von Hand verstellbaren Schalt- hahn 16 im gegebenen Zeitpunkt an dem be triebsfertigen Getriebe in Tätigkeit ,gesetzt werden.
Die Einrichtung, das Getriebe be triebsfertig zu machen, das heisst die Dreh richtung des Sekundärmotors für den ganzen Drehzahlbereich im Vorhinein festzulegen, bevor er in Gang gesetzt wird, ist in dem gegebenen Beispiel nicht selbständig ausge führt, sondern durch Ausbildung des Regel gliedes A mit vier Steuerflächen und zwei Druckregelleitungen 21 und 22 mit zwei Anschlüssen 19 und 20 am Hahngehäuse in das Regelglied A und den Schalthahn 16 verlegt, der infolgedessen ausser der Leer laufstellung (Mittelstellung) zwei Betriebs stellungen aufweist,
verschieden für Vor wärts- und Rückwärtsfahrt. Beim Regelglied A ist die unterste, zweitgrösste Steuerfläche mit Leitung 21 der Vorwärtsfahrt zugeord net, die oberste grösste Steuerfläche mit Lei tung 22 der Rückwäxtsfahrt, und es tritt die eine oder andere gleichzeitig mit der Ein schaltung der Regelung in Tätigkeit. Wie den Anforderungen, die die selbst tätige Regeleinrichtung bei dem gegebenen Getriebe in Fig. 1 erfüllen muss, um seine wirtschaftliche Ausnützung zu ermöglichen, Genüge geleistet wird, soll anhand eines Ver wendungsbeispiels erläutert werden.
Das Ge triebe sei primär von einer Verbrennungs- kra.ftmaschine mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben, sekundär mit irgendeiner Ar beitsmaschine gekuppelt, die umgesteuert werden muss und bei welcher bei Inga.ng- setzung für Vorwärts- oder Rückwärtsgang nicht nur ein während des ganzen Betriebes annähernd konstantes Lastmoment zu über winden ist, sondern auch grössere rotierende Massen zu beschleunigen sind.
Zur Ein leitung des Stillstandes soll zunächst das wirkende Lastmoment allein die Verzögerung erzeugen, bis gegen Ende eine ausgiebige Bremsung und dann entweder sofort oder nach einer Pause der Rückwärtsgang erfol gen soll.
Die Wirkungsweise des gegebenen Ge triebes auf Grund der selbsttätigen Regel einrichtung ist nun die folgende: Der An triebsmotor sei in Gang gesetzt, die Regel einrichtung und der Schalthahn 16 haben die in Fig. 1 gezeichnete Stellung entsprechend Leerlauf, die Pumpe 1 sei ebenfalls in Leer laufstellung, bei welcher der Drehzapfen des Mittelstückes jedoch nicht, wie später erläu tert, die mathematisch genaue Mittelstellung einnimmt, sondern um einen kleinen Betrag, z. B. 0,25 mm, oberhalb des genauen Mittels steht. Damit fördert die Pumpe 1 schon eine geringe Ölmenge von der Saugseite links bei der gegebenen Drehrichtung zur Druckseite rechts.
Da aber der Motor 3 noch still steht und die von ihm weggehenden Leitungen 4, 4", 4' und 4"' durch das Regelglied A bezw. durch den Schalthahn 16 abgeschlossen sind, muss sich diese geringe Fördermenge der Pumpe durch sämtliche nicht absolut dich tende Trennungsfläohen zwischen Druck- und Saugseite zu letzterer durchzwängen, und es entsteht damit ein geringer Initialdruck auf der rechten Seite des Getriebes, z.
B. 0,2 Atm. Dieser Druck ist aber noch nicht imstande, den Sekundärmotor schon wegen der mecha nischen Reibung in Drehung zu versetzen, noch durch Einwirkung über Rohr 4 auf die untere Mittelringfläche von _A den Drehzap fen der Pumpe wegen der vorhandenen mechanischen Bewegungswiderstände aus der geringen exzen±rischen Stellung in die mathematisch genaue Mittellage zurück zuführen, obwohl die obere Mittelring fläche von A durch Rohr 4" mit der Ge- triebesaugseite und die beiden grossen End flächen durch 21 und 22 über 19, 20 und 18 mit der Atmosphäre verbunden sind.
Ein Vergleich mit der Selbsterregung eines Gene- rators ist hier am Platze.
Der Schalthahn 16 steht noch auf Leer laufsfellung nach Fig. 3 und sperrt die. zwi schen Regelglied A und B mittelst Druck regelleitung 21, 22 vorgesehene Verbindung, das Getriebe ist aber betriebsfertig. Wird nun der Schalthahn 16 von Hand aus in die Lage nach Fig. 4 für beabsichtigten Vor wärtsgang des Motors 3 eingestellt, so gibt er diese Verbindung frei, die Regeleinrich tung ist damit eingeschaltet und der gesetz mässige Verlauf der selbsttätigen Regelung kann beginnen.
Der Initialdruck von der Druckseite des Motors pflanzt sich sofort durch Rohr 4', über das linksseitige Rück- schlabaventil 5 in den ITohlraum 6, durch die Öffnungen 9, den Schaltahn 16, Öffnung 19 und durch die Druckregelleitung 21 zur Un terseite des Stufenkolbens 23 fort, während gleichzeitig die Oberseite desselben über Rohr 22 und Öffnungen 20 und 18 unter Atmo sphärendruck gehalten wird, und der untere Mittelringraum durch Rohr 4 mit der Druck seite und der obere Mittelringraum durch Rohr 4" mit der Saugseite des Motors 3 in Verbindung steht.
Infolgedessen ergibt sich für den Doppelkolben 23 eine treibende Über schusskraft im Sinne einer Aufwärtsbewe gung und mit ihm wird durch die Stange 2 auch der Drehzapfen der Pumpe 1 gehoben, wobei das hierzu erforderliche Ölvolumen aus dem oben angegebenen, mit der Saugseite ver bundenen Olausgleichsbehälter entnommen wird. Es wird somit der Hub der arbeiten ,den Primärkolben und damit die Förder menge vergrössert, die vorderhand aber nur zur weiteren Auffüllung des untersten Steuerraumes von 24 dient.
Dies geschieht sehr rasch, wobei der Druck anfänglich nur einen Wert. annimmt, der zur Überwindung der Bewegungswiderstände und der Flüssig keitsreibung, sowie zur Beschleunigung der verstellbaren Teile genügt, jedoch ebenfalls rasch ansteigt, insbesondere, wenn der obere Kolbenteil von 23 die Abströmöffnungen zum Rohr 22 zu überlaufen beginnt und der nunmehr als Ölbremse wirkende oberste Raum die Bewegungswiderstände in steigen dem Masse erhöht.
Daher wäre die Abström- öffnung vorteilhaft als schmaler Längs schlitz auszuführen ebenso wie unten bei Rohr 21. Somit wird der Druck inzwischen auf jenen Wert gekommen sein, der ein ge nügend grosses Drehmoment zur Einleitung der Bewegung des Motors 3 liefert. Aber der steigende Druck, dem auch das untere Ende des Steuerschiebers 8 ausgesetzt ist, hebt diesen bei dem der Federspannung entspre chenden Wert entgegen der Wirkung der Feder 12 empor, bis die Öffnungen 9 durch die Wände des Zylinders dieses Schiebers nahezu geschlossen werden.
Die dabei auf tretende Drosselung des Ölzutrittes zum Un terende des Kolbens 23 im Verein mit der ungedrosselten Verbindung des untern Mit telringraumesmit der Leitung 4 und zusam men mit den vorerwähnten Bewegungswider ständen hat zur Folge, dass der Kolben 23 in seiner anfänglich raschen Bewegung nach aufwärts sofort gebremst wird und nur eine weitere allmählich linear zunehmende Ver grösserung der Primärfördermenge bis zum Erreichen des Höchstwertes zulässt,
entspre chend der wachsenden Schluckfähigkeit des Motors 3 bei konstant bleibendem Höchst druck und konstanter Beschleunigung der Sekundärseite. Denn würde beispielsweise die Liefermenge der Pumpe 1 rascher anstei gen wollen als dem linear zunehmenden Schluckvermögen des Motors 3 bei eben ein gestelltem, durch die Vorspannung der Feder bestimmtem Höchstdruck (Höchstbeschleuni gung) entspricht, so:
müsste der Druck weiter steigen, da die Sekundärseite mehr beschleu nigt wird und das Druckregelglied B würde die Öffnungen 9 mehr und mehr abdrosseln und schliesslich ganz absperren; damit wäre der Zufluss zur Leitung 21 und die Einwir kung des Getriebedruckes auf die untere End- fläche von 23 unterbunden, das Steuerglied A würde in -der augenblicklichen Lage durch Einwirkung des Druckes von Leitung 4 fest gehalten und blockiert. Damit würde aber die Steigerung der Primärförderung auf hören, die Sekundärseite konstant bleibende Geschwindigkeit annehmen,
der vorher mit aufzuwendende Beschleunigungsdruck inWeg- fäll kommen, somit der Getriebedruck sin ken und das Regelglied B wiederum in seine alte Drosselstellung zurückkehren.
Die In gangsetzung der für vorstehendes Beispiel angenommenen Arbeitsmaschine geschieht demnach, abgesehen von einer verschwindend kleinen anfänglichen Unregelmässigkeit im Verlauf des Leistungsgesetzes vor Beginn der Drehung der Sekundärseite, mit konstant bleibendem, vom Regeldruck B überwach tem Höchstdruck (- Beschleunigungsdruck Druck zur Erzeugung des Lastmomentes) im Getriebe und stetig linear bis zum Höchst- wert zunehmender, in der Sekundärseite ar beitender Fördermenge, eingestellt vom Re- gelglied A, unter der Einwirkung der durch das Regelglied C auf konstante Vorspannung von Hand aus eingestellten Feder.
Die nutz bare Sekundärleistung nimmt selbsttätig und stetig linear bis zum Höchstwert zu. Da. die Regelung der Arbeitsflüssigkeit im Motor durch das Regelglied A für das gegebene Ge triebe mittelbar durch Beeinflussung der Pri märseite erfolgt, gilt der gleiche Verlauf der Gesetzmässigkeit auch für diese, sowie für den Antriebsmotor, und es bedarf keiner weiteren Begründung, dass der angegebene Regelungsverlauf für die Anfahrperiode der zweckmässigste und wirtschaftlichste ist.
Es geht ferner hervor, dass sich der gleich bleibende Anfahrdruck durch Veränderung der Federvorspannung auf einen andern gleich bleibenden Wert beliebig heben oder senken lässt, wodurch nur die Grösse der Höchst leistung beeinflusst wird, jedoch der Verlauf des Leistungsgesetzes derselbe bleibt.
Bei der Weiterfahrt mit der konstanten Höchstgeschwindigkeit wird der Druck um den Wert des Beschleunigungsdruckes sin ken, damit auch die erforderliche Antriebs leistung etwas kleiner sein. In den meisten Fällen dürfte es genügen, die Vorspannung der Feder auf- einen Höchstdruck einzustel len, der mit der Höchstförderung die zuläs sige Überlast des Motors gibt, um dann nach Ablauf der Beschleunigungsperiode Normal last des Motors zu erhalten. Dadurch, dass man eine vorbestimmte zulässige Überlast gleichbleibend zur Erzeugung der Beschleu nigung einstellen kann, erspart man eine Überdimensionierung des Antriebsmotors.
Es sei nun angenommen, dass während des vollen Ganges aus irgend einer Ursache eine plötzliche, unzulässige und dauernd wirkende Überlast an der Arbeitsmaschine auftritt. Damit wird sofort der Öldruck über das zu lässige Mass steigen und der Steuerschieber 8 wird in die Lage nach Fig. 2 kommen, die Druckregelleitung 21 wird über 19, 25 und 15 mit dem ins Freie führenden Kanal 14 verbunden, der Druck auf die untere End- fläche von 23 verschwindet, der Druck von Rohr 4 bewegt den Kolben 23 sofort in die Mittelstellung,
damit wird selbsttätig nahezu Leerlauf der Pumpe 1 und Stillstand des Mo tors 3 erreicht, also geringste Fördermenge bei höchstem, durch die Federspannung be grenztem Betriebsdruck, der aber unter obiger Annahme den Motor 3 nicht mehr zu drehen vermag. Die Arbeitsmaschine wird jedoch sofort von neuem in Gang gesetzt, wenn die unzulässige Überlast verschwindet.
Soll in einem gegebenen Zeitpunkt die Arbeitsmaschine zum Stillstand gebracht werden, und zwar durch freien Auslauf, ohne die Antriebsmaschine abzustellen, so ist das Getriebe von Hand aus auf, Leerlauf zu stel len. Dazu dient Schalthahn 16, der jetzt wie der in die Mittelstellung nach Fig. 3 gedreht wird, damit die Regelglieder B und C gegen über Leitung 21 absperrt und die untere Endfläche von A durch Rohr 21 über 19 und 18 vom Druck entlastet. Der Motor 3 wird nun infolge des weiterwirkenden Lastmomen tes verzögert und kann daher die zuletzt ein gestellte Höchstförderung der Pumpe 1 nicht mehr aufnehmen.
Die rechte Seite des Ge triebes bleibt somit weiter Druckseite, aber das Regelglied A ist nicht mehr im Gleich gewicht, sondern wird unter der Einwirkung eines zu seiner Verstellung in die Mittellage eben ausreichenden niedrigen Druckes, der sich durch Rohr 4 zur untern Mittelring fläche fortpflanzt, zugleich mit der Verzöge rung des Motors 3 selbsttätig in die Mittel lage zurückgeführt. Diese ist erreicht, wenn der Motor 3 zum Stillstand kommt.
Da aber das Getriebe zwischen Saug- und Druckseite geringe Undichtigkeiten aufweist, wird wäh rend des Auslaufes die von der Pumpe 1 ge förderte Flüssigkeitsmenge immer um einen kleinen Betrag grösser sein als die vom Motor zur Saugseite geförderte Menge, welcher Be trag unter der Einwirkung des geringen, zur Pumpenverstellung erforderlichen Druckes durch die Spalten zur Saugseite entweicht.
Infolgedessen bleibt der Motor 3 stehen, be vor noch das Pumpenmittelstück in die ge naue Mittellage gekommen ist, die es über haupt nicht erreichen kann, sobald der erfor- derliche iVerstelldruck unter seine wirksamö Grösse gesunken ist.
Dieser bleibende Initial druck gibt aber den ersten Anstoss zur Ein leitung einer abermaligen Vorwärtefahrt, so bald man diese durch Drehung des Schalt hahnes 16 wünscht. Bei Verwendung einer Zubringerpumpe nach oben gegebener Be schreibung hat man übrigens gleich von An fang an einen reichlich grossen Steuerdruck auch zur Einleitung der Rückwärtsfahrt zur Verfügung.
Dass die einzelnen Steuerflächen des Re gelgliedes A nicht in genau abgestuftem Ver hältnis zueinander stehen müssen, ist aus der Wirkungsweise klar, da es nicht darauf an kommt, dass die resultierende Verstellkraft nach beiden Seiten genau gleich gross ist.
Wäre das vorstehende Getriebe statt mit der beschriebenen selbsttätigen Regeleinrich tung nur mit einer von Hand betätigten Ver- stellvorrichtung für den Kolbendrehzapfen versehen, dann würde es selbst die einfach gestellten Anforderungen .des Betriebes nur unvollkommen erfüllen. Denn nur unter sorgsamster Beobachtung eines Druckmano meters wäre es möglich, die Verschiebung des Kolbendrehzapfens mit einer solchen Ge schwindigkeit vorzunehmen, dass sich ein gleichbleibender Höchstwert des Anfahr- druckes einstellt.
Würde der Anfahrdruck niedriger gehalten, dann wäre die Motor leistung nicht ausgenützt, beim Übersteigen über das zulässige Mass müsste ein Sicher heitsventil Treibflüssigkeit mit Drosselver lusten abströmen lassen.
Anschliessend soll die Beschreibung und Wirkungsweise eines selbsttätigen Regelglie des C zur Erzeugung einer variablen, gesetz mässig verlaufenden Vorspannung in Verbin dung mit der übrigen Regeleinrichtung und dem gleichen Getriebe nach Fig. 1 erläutert werden. Das Getriebe soll beispielsweise zum Antrieb einer Drehbank dienen, auf der bei einem Werkstück stirnseitig eine ebene Kreisfläche mit gleichbleibender Spannstärke vom äussern Umfang zum Mittel hin abge dreht werden soll. Diese Arbeit wird in wirtschaftlichster Weise mit gleichbleiben- der, höchstzulässiger Schnittgeschwindigkeit erfolgen.
Denn in diesem Falle ist das Pro dukt aus gleichbleibendem Arbeitswiderstand, der aber mit abnehmender Entfernung des Messers vom Mittelpunkt abnehmendes Last moment ergibt, mal gleichbleibender Schnitt- geschwindigkeit, gleichbleibend, das heisst das Getriebe muss bei stetig sinkendem Öl druck selbsttätig stetig steigende Drehzahl ergeben. Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines selbsttätigen Regel gliedes obiger Art zur Erfüllung der gestell ten Anforderungen.
An Stelle der starren Spannkappe 13 der Fig. 1 tritt ein beweglicher Federteller, der die Vorspannung der Feder 12 durch Ver mittlung eines festgelagerten zweiarmigen Hebels 28 verändert. Auf das rechte Ende dieses Hebels wirkt der Nocken 27, auf dem ein im Gestell. gelagerter Trieb 26 festsitzt. In diesen greift die gezahnte, den Kolben 23 und den Drehzapfen des Pumpenmittelstückes verbindende Stange 2, so dass ein zwangs läufiger, gesetzmässiger Zusammenhang zwi schen der jeweiligen Stellung des Regelglie des A und der Vorspannung der Feder 12 besteht.
In Fig. 8 ist die Mittelstellung der Stange 2 gezeichnet, bei welcher die Ver spannung der Feder infolge Ausbildung des Nockens 27 den grössten Wert aufweist, der für eine gewisse Verschiebungsstrecke der Stange 2 nach oben oder unten (Vorwärts oder Rückwärtsgang) unverändert bleibt, um dann bei weiterer Verschiebung allmählich nach der Nockenform abzunehmen.
Die Wirkungsweise ist anhand des An wendungsbeispiels die folgende: Die Dreh bank sei unbelastet für Vorwärtsdrehung in Gang gesetzt, wie im vorigen Beispiel an gegeben. Der Motor 3 hat seine Höchst geschwindigkeit angenommen, die Stange 2 ist ganz oben, der Steuerschieber 8 ganz unten, die Öffnungen 9 sind frei, die Vor spannung der Feder 12 hat den kleinsten Wert, weil der Hebel 28 auf der tiefsten Stelle des Nockens aufruht. Der Öldruck ist aber wesentlich niedriger, als dieser Vor spannung entspricht, weil die Drehbank leer läuft.
Die Öffnungen 9 sind über den Schalt hahn 16 durch Leitung 21 mit. der untern Endfläche von 23 verbunden; in 4 und 4' herrscht der niedrige Betriebsdruck, in 4" und 4"' und Leitung 22 der Saugdruck (Atmosphäre). Wird nun das Messer am äussersten Umfang des Werkstückes ange setzt, so steigt sofort der Öldruck über den der augenblicklichen Vorspannung der Feder entsprechenden Wert, der Steuerschieber 8 liebt sich bis in die Stellung nach Fig. 2 und vernichtet durch Verbindung der Druckregel leitung 21 über 19, 25 und 15 mit Kanal 1.1 den Druck auf der untern Endfläche von 23.
Dadurch stellt das Regelglied A durch Ab wärtsbewegung sofort abnehmbare Förde rung der Pumpe 1 und abnehmende Ge schwindigkeit des Motors 3, aber durch gleichzeitiges Verdrehen des Nockens 2? gegen die Mittelstellung zu wachsende Vor spannung der Feder ein. Ist das augenblick lich wirkende Lastmoment so gross, dass es eben noch durch den zugelassenen Höchst druck im Getriebe überwunden werden kann, so wird sich schliesslich die Stange 2 bis zu jener Stellung nach abwärts verschoben haben, bei welcher eine weitere Verschie bung keine weitere Veränderung der Vor spannung infolge des konzentrischen Nocken teils ergeben würde.
(Wäre das Lastmoment dauernd noch grösser entsprechend unzuläs siger Überlast des Motors, dann tritt Still tand des Motors 3 ein, wie im voraus gegangenen Beispiel beschrieben.) Die wach sende Gesamtspannung der Feder überwiegt schliesslich den Gegendruck auf der untern Fläche- von 8 und bringt mit der Steuerkante 10 den Kanal 14 zum Schluss. Je nach der Grösse der jetzt herrschenden positiven Über deckung zwischen den Öffnungen 9 und dem Ringraum 25, die auch mit dem Werte Null oder negativ ausgeführt sein kann, wird der Kolben 23 eine kurze Zeit. blockiert.
Da aber das Lastmoment infolge der Arbeitsweise des :Messers abnimmt, sinkt der Druck weiter und der Schieber 8 gelangt. in jene schwebende Gleichgewichtsstellung, bei welcher die Öff nungen 9 wiederum den Zufluss von Getriebe- drucköl zur Regelleitung 21 freigeben. Alle diese Vorgänge spielen sich in kurzer Zeit ab, sie bedeuten nur die selbsttätige Einstel lung der Regeleinrichtung auf den Anfangs punkt der beginnenden Dauerregelung, die jetzt einsetzt.
Sie stellt von nun an mit ab nehmendem Druck eine stetig steigende För dermenge nach dein durch das Regelglied C vorgeschriebenen Gesetze, die einen bestimm ten Druck an eine bestimmte Fördermenge bindet, selbsttätig ein, wie im vorausgegan genen Beispiel beschrieben und erfüllt somit die Bedingungen für die wirtschaftlichste Arbeitsweise. Ähnlich würde sich der Vor gang beim Abdrehen der Scheibe von innen nach aussen, sowie bei Rücl#.wärtsga.ng ab spielen.
Wird dasselbe Getriebe mit dem ange gebenen selbsttätigen Regelglied C als Loko- motivgetriebe verwendet, dann stellt sich zu Beginn des Anfahrens, wie oben beschrieben, sofort der festgelegte zulässige Höchstdruck bei kleinster Fördermenge ein, die mit der Beschleunigung des Motors 3 allmählich steigt, und zwar zunächst bei gleichbleiben dem Höclrstdrucli:, da der Hebel 28 an dem konzentrischen Teil des Nockens abläuft. Die Leistung steigt stetig bei höchster, gleich bleibender Zugkraft der Lokomotive bis zum Höchstwert.
Damit wird ,jene Grenzförde- rling erreicht, die mit dem bisher konstant gehaltenen Höchstdruelz die maximale Lei stung des Motors ergibt. Nun tritt die ab fallende Bahn des Nockens in Tätigkeit, die derart gestaltet ist, dass sie im weiteren Ver laufe steigende Geschwindigkeit mit sinken dem Oldruek bei gleichbleibender Leistung ergibt.
Steigt umgekehrt während der wei teren Fahrt der Öldruck über das der augenblicklichen Geschwindigkeit zugeord nete Mass, dann sinkt die Geschwindigkeit, kurz, sie passt sieh selbsttätig dem Fahr widerstand an. Zusammengefasst ist das Er gebnis der vorstehenden Regeleinrichtung folgendes: Allmählich bis zum Höchstwert ansteigende Leistung bei gleichbleibendem Höchstdruck und allmählich ansteigender Fördermenge und im weiteren Verlauf gleich- bleibende Höchstleistung bei veränderlichem Druck und veränderlicher Fördermenge, wo bei stets das Produkt aus Druck und Förder menge der konstanten Höchstleistung des Motors gleich ist.
Diese Art der Regelung entspricht der wirtschaftlichsten Arbeits weise. Mit einer einfachen Handregelung wäre dies niemals zu erreichen.
Durch Veränderung der Entfernung des Federtellers vom Hebel 28 durch Verstellen der Schraube 29 lässt sich ausserdem die ab solute Grösse der konstant bleibenden Regel leistung heben oder senken, ohne dass im ge setzmässigen Verlauf der Regelung eine Än derung eintritt.
Um zu zeigen, dass die vorbeschriebene Regeleinrichtung auch für jene Gruppe von Flüssigkeitsgetrieben den relativ wirtschaft lichsten Betrieb ermöglicht, welche primär- seitig aus einer oder mehreren Kapselpumpen mit einzeln unveränderlicher Fördermenge und aus einem Flüssigkeitsmotor der gleichen Art bestehen, soll anhand der Fig. 5 eine beispielsweise Gesamteinrichtung in Anwen dung auf ein solches Getriebe mit der Be stimmung als Lokomotivgetriebe beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert werden.
1 bedeutet den Primärteil des Getriebes, bestehend aus zwei Kapselpumpen obiger Art, 2 ist der Motor. Zwischen beiden sind in der Zeichnung nicht ersichtlich gemachte, beispielsweise von Hand aus verstellbare Verteilschieber angeordnet, welche einen Teil einer zum Betriebsfertigmachen des Getrie bes dienenden Hilfseinrichtung darstellen, indem sie die gleichnamigen Arbeitsräume (Saug- bezw. Druckräume) der Pumpe und des Motors entweder miteinander verbinden, um den Motor 2 für eine bestimmte Dreh richtung und einen bestimmten Drehzahl bereich betriebsfertig zu machen,
oder sie voneinander trennen und gleichzeitig Saug- und Druckraum jeder Primärpumpe mitein ander verbinden, um Leerlauf der in sich kurzgeschlossenen Pumpen zu ermöglichen. Diese verschiedenartige Stellung der Verteil- schieber kann für jede Primärpumpe ge trennt herbeigeführt werden, und damit kön- nen für jede Drehrichtung verschiedene Dreh zahlbereiche des Motors 2 vorbestimmt .wer den.
Im vorliegenden Falle können zum Bei spiel die Arbeitsräume der kleineren Pumpe allein mit den gleichnamigen Arbeitsräumen des Motors verbunden werden, während die grössere, in sich kurzgeschlossene Pumpe leer läuft. Oder es kann die grössere Pumpe allein diese Verbindung aufweisen, oder endlich können auch beide Pumpen derart mit dem Motor verbunden sein.
Da aber jede Pumpe bei dieser Art vonäGetrieben ihre Förder menge nicht mit Null beginnend kann an steigen lassen, sondern nach Schaltung der Verteilschieber sofort einen gegebenen Stu fenwert liefert, ist es noch notwendig, diese Fördermenge zum Beispiel durch ein geöff netes Absperrglied zwischen Druck- und Saugseite des Motors 2 umlaufen zu lassen, das somit bei ganz geöffneter Stellung einen andern Teil der erwähnten Hilfseinrichtung bildet, um das Getriebe betriebsfertig zu machen.
Erst wenn dieses Absperrglied in bereits bekannter Weise von Hand aus oder hydrau lisch allmählich zum Schluss gebracht wird und den Durchfluss mehr und mehr abdrosselt, steigt der Druck auf der Druckseite, bis sich der Motor in Bewegung setzt. Von diesem Augenblick an wird der von der Pumpe kommende Flüssigkeitsstrom gleichbleibender Grösse in einen mit der Geschwindigkeit des Motors allmählich wachsenden Arbeitsstrom im Motor und in einen zweiten, sich allmäh lich verringernden, ohne nutzbare Arbeits- leistung zier Saugseite der Pumpe zurückflie ssenden Leerlaufstrom unterteilt,
bis das Ab sperrglied gänzlich geschlossen ist, die ge samte Pumpenlieferung im Motor arbeitet und damit eine höchsterreichbare Stufen geschwindigkeit sekundär eingeschaltet ist. Die Betätigung des Absperrgliedes muss na turgemäss beim Zuschalten einer jeden Pri märstufe von neuem erfolgen, um höchst gefährliche Druckstösse mit fast vollständiger Abbremsung der Pumpe zu verhindern. Diese Art der Regelung der sekundär arbeitenden Flüssigkeitsmenge weist die gleichen Unvoll- kommenheiten auf wie das früher beschrie bene Getriebe mit stetig veränderbarer För dermenge.
Denn beim Schliessen des Ab sperrgliedes während der Beschleunigungs periode muss der Führer mit grösster Auf merksamkeit fortgesetzt darauf achten, tlass hierbei der Druck keinen unzulässigen Wert annimmt, wenn der Schluss zu rasch ge schieht, was bei Anwendung eines Sicher heitsventils erhöhte Drosselverluste zur Folge hätte. anderseits soll der Schluss mit einer solchen vorteilhaften Geschwindigkeit ge schehen, dass der Druck während der Be schleunigungsperiode dauernd gleichbleiben den Höchstwert aufweist, um wirtschaft lichste Ausnützung zu erreichen. Dieser For derung kann nur mit der beschriebenen selbsttätigen Regelungseinrichtung in voll kommener Weise gerecht werden.
Das Absperrglied, das durch verschiedene Drosselstellungen die im Motor Nutzarbeit leistende Flüssigkeitsmenge regelt, wird hierzu nach Fig. 5 vorteilhaft so ausgebildet. dass es zugleich als Regelglied A wirkt. Es stellt einen Stufenkolben 3 mit drei Steuer flächen vor, von denen die innerste einen Ventilschlitz trägt, der je nach der Grösse der Azialv erschiebung den Durchfluss mehr oder weniger drosselt. Die Steuerfläche 4 ist un gefähr doppelt so gross als die beiden andern.
Sämtliche Steuerflächen sind Flüssigkeits drücken ausgesetzt, und zwar stehen die bei den kleineren Steuerflächen unmittelbar unter dem Einfluss der Drücke in den beiden Arbeitsräumen des Getriebes; von der gröss ten Steuerfläche 4 führt die durch den hand betätigten Schalthahn 17 absperrbare Druck regelleitung 5 durch Bohrung 18 zum Teil ringraum 16 (Fug. 7) und wird im weiteren Verlauf mittelbar durch das früher be schriebene Regelglied i;
selbsttätig entweder durch Öffnungen 14, über das Doppelrück- schlagventil 8 mit Rohrleitungen 7, 7' mit der jeweiligen Getriebedruckseite verbunden, wenn der Steuerschieber 9 sich in einer un tern Stellung befindet. und die Öffnungen 14 freigibt, den ins Freie führenden Kanal 13 jedoch abschliesst, öder sie wird abgesperrt, sobald die Öffnungen 14 durch die Auf wärtsbewegung von 9 zur Abdeckung gelan gen und Kanal 13 auch noch abgedeckt ist, oder endlich wird sie bei der Stellung des Schiebers 9 nach Fig. 6 vom Raume 16 über Ringraum 15 und Kanal 13 mit der Atmo sphäre verbunden.
Der Steuerschieber 9 wird mittelst des zweiarmigen Hebels 10 mit den an der Muffe 24 sitzenden Drehzapfen 11 durch die Feder 12 belastet. Die Einrichtung zur Erzeugung der Federvorspannung, das ist das Regelglied C, ist in dem gezeichneten Beispiel von Hand zu betätigen, das Regel glied C ist daher nicht selbsttätig, in dem vorliegenden Falle aber zur Erzeugung einer veränderlichen Federvorspannung eingerich tet.
Zu diesem Zwecke ist all der '\\'elle des Schalthahnes 17 ein festsitzender Arm mit Rolle 22 angeordnet, der die Drehung der Handkurbel 21 mitmacht. und dabei die längs verschiebbare, aber durch Gleitnase ?3 an der Drehung verhinderte Muffe 21 mit Zapfen 11 vermittelst der Schraubenfläche 25 hebt oder senkt. Dadurch verändert der Hebel 10 die Vorspannung der Feder. Die rückwir kende Spannung der Feder 12 drückt die Schraubenfläche 25 beständig an die Rolle 22.
Eine in der Figur nicht ersichtliche Blockierung zwischen der Welle der Fahr kurbel 21 und der Schaltvorrichtung für die die Einzelpumpen zu- oder abschaltenden Verteilschieber sorgt dafür, dass eine be stimmte Stellung der Verteilschieber des Ge triebes nur eine bestimmte Höchstverdrehung der Fahrkurbel zulässt.
Dadurch wird er reicht, dass zu jeder durch die Zahl der arbei tenden Pumpen eindeutig festgelegten För dermenge nur eine bestimmte, durch die Grösse der Verdrehiin- der Fahrkurbel fest- gelegte Höchstvorspannung der Feder 12 ge hört, die bis zu diesem Höchstwert jedoch in beliebiger Grösse eingestellt werden kann. Diese Blokierung gehört mithin zum Regel glied C.
Der Schalthahn 17 steht in Leer laufstellung, wenn seine Öffnung 19 in den ins Freie mündenden Kanal 20 führt und die Öffnung 18 durch die Gehäusewand des Ge häuses 6 abgedeckt ist, infolge der Ausbil- Jung des Raumes 16 als Teilkreisringraum (Fig. 7 zeigt ihn, sowie den Schalthahn 17 im Horizontalschnitt). Jede andere Stellung des mit der Fahrkurbel 21 verdrehbaxen Schalthahnes sperrt dagegen die Leerlauf öffnung 19 und gibt beständig die Verbin dung zwischen der Druckregelleitung 5 und dem Regelglied B frei.
Der Schalthahn 17 dient als Hilfsglied bei der selbsttätigen Re geleinrichtung, das die durch oben beschrie bene Verteilschieber für eine bestimmte Drehrichtung betriebsfertig gemachte Sekun därseite im gegebenen Zeitpunkt unter gleich zeitiger Freigabe der Regeleinrichtung in Gang zu setzen, bezw. wieder zum Stillstand zu bringen hat.
Bezüglich der Wirkungsweise der be schriebenen Regeleinrichtung sei gleich vor weg bemerkt, dass sie in Anwendung auf ein Getriebe mit Stufenförderung den Anforde rungen des Betriebes nicht in jener vollkom menen Weise nachkommen, kann, wie bei einem Getriebe mit stetig veränderbarer Pri märförderung. Dies liegt aber in der Natur des Getriebes. Trotzdem erreicht auch hier nur die selbsttätige Regeleinrichtung die re lativ beste wirtschaftliche Ausnützung der Anlage, wie aus der nachstehend beschrie benen Arbeitsweise hervorgeht.
Die Lokomotive stehe still, der Antriebs motor sei in Gang gesetzt, die Primärpumpen seien durch die Verteilschieber in sich kurz geschlossen, daher im Leerlauf, der Schalt hahn 17 sei durch Kurbel 21 auf Leerlauf ge stellt. Er verbindet daher die Steuerfläche 4 durch Rohr 5 über Öffnung 19 und Kanal 20 mit der Atmosphäre. Nun soll die Lokomo tive mit der ersten Geschwindigkeitsstuf e in Bewegung gesetzt werden.
Dazu ist zunächst die Betätigung der Hilfseinrichtungen erfor derlich, um die selbsttätige Regeleinrichtung einzuschalten. Es wird daher die kleinere Pumpe betriebsfertig gemacht, indem ihre Verteilschieber so gestellt werden, dass das geförderte Öl jenem Arbeitsraum des Motors 2 zugeführt wird, der später als Druckraum die beabsichtigte Drehrichtung ergibt.
Auch der Drehzahlbereich des Motors ist damit schon festgelegt, denn seine höchsterreichbare Drehzahl ist durch die Fördermenge der be- triebsfertig gemachten kleineren Pumpe ein deutig bestimmt. Aber das dem einen Ar beitsraum des Motors zugeführte Öl arbeitet noch nicht, da es durch das offene Absperr glied 8 fast ungedrosselt in den andern Ar beitsraum zur Saugseite der Pumpe über strömen kann.
Nunmehr wird die andere Hilfseinrichtung betätigt, die die Regelein richtung freigibt, das heisst mit Fahrkurbel 21 wird der Hahn 17 in Betriebsstellung ge bracht, bei welcher die Öffnung 19 verdeckt, die Öffnung 18 jedoch zum Regelglied B freigegeben wird.
Es strömt nunmehr von .der vorbestimmten Druckseite des Motors 2, in der bereits ein kleiner, durch die Drossel widerstände verursachter Druck herrscht, durch eine der Rohrleitungen 7, 7' Drucköl über das Rückschlagventil 8 durch die Öff nungen 14, über den Teilringraum 16, durch die Öffnung 18 und Leitung 5 zur Steuer fläche 4, das Regelglied A unter Einwirkung einer freien Überschusskraft im Sinne der Schlussbewegung verschiebend. Damit tritt erhöhte Drosselung so lange ein, bis der gleichzeitig steigende Druck den Motor 2 in Drehung versetzt.
Da aber gleichzeitig das Regelglied B unter Einwirkung dieses Druk- kes gehoben wird, sperrt es den Durchfluss durch die Öffnungen 14 mehr und mehr und kommt in eine schwebende Gleichgewichts lage bei einem durch die augenblickliche Ge samtspannung der Feder 12 bestimmten Druck.
Da die Blockierung zwischen den Verteilschiebern der ersten Stufe und der Welle der Fahrkurbel die den höchstzulässi gen Druck bedingende Vorspannung der Fe der einzustellen gestattet, welcher zusammen mit der Fördermenge der ersten Stufe Höchstleistung ergibt, so kann durch ent sprechend grosse Drehung der Fahrkurbel fast augenblicklich der höchstzulässige Ge triebedruck eingestellt werden,
während die arbeitende Fördermenge im Motor 2 durch das Regelglied A allmählich von Null bis zum ersten Stufenwert bei gleichbleibender Beschleunigung gebracht wird. Die selbst- tätige Regeleinrichtung bewirkt demnach im Motor eine Regelung auf gleichbleibenden Druck bei stetig wachsender Fördermenge, somit stetig wachsende Sekundärleistung. Die Primärleistung ist dabei konstant auf ihrem Höchstwert gehalten, die Zugkraft hat während der ganzen Beschleunigungsperiode konstanten Höchstwert. Der Unterschied in den Flüssigkeitsleistungen der beiden Seiten wird durch Drosselung vernichtet.
Diese Art der Regelung stellt für ein Getriebe mit Stufenförderung, wie leicht ersichtlich, den wirtschaftlich günstigsten Fall vor.
Ist die durch die Förderung der ersten Stufe bedingte Geschwindigkeit voll erreicht und will man eine höhere Stufengeschwin digkeit, zum Beispiel die zweite, dann tritt die selbsttätige Regelung in der gleichen Weise von neuem in Wirkung, wie eben für die erste Stufe beschrieben. Es ist nur not wendig, durch Verdrehen der Verteilschieber die erste Stufe von der Sekundärseite abzu schalten und die zweite Stufe betriebsfertig zu machen, wobei zwangsläufig die zum Re gelglied C gehörige Blockierung zwischen Verteilschieber und Fahrkurbel die letztere in eine Stellung zurückführt,
die einen der nunmehrigen Förderung der Pumpe entspre chenden niedrigeren Druck als Höchstdruck zulässt, so dass wiederum das Produkt aus Höchstdruck mal Förderung der zweiten Stufe die Höchstleistung ergibt. Der gleiche Verlauf gilt für die dritte Stufe.
Es ist da bei aber nicht mehr notwendig, den Schalt hahn 17 in Leerlauf- und Betriebsstellung zu bringen, denn, ist zum Beispiel die Sekun därdrehzahl entsprechend der ersten Stufe voll erreicht und wird mit dem Schalthahn und den Verteilschiebern die arbeitende erste Stufe gegen die zweite ausgetauscht, so be deutet dies eine plötzliche unstetige Er höhung der Primärfördermenge, welche der Motor 2 infolge seines augenblicklichen Schluckvermögens nicht aufzunehmen ver mag.
Infolgedessen wird sich eine Ölstauung verbunden mit einer Druckerhöhung einstel len, das Regelglied 13 hebt sich sofort in die Stellung nach Fig. 6 und entspannt die Steuerfläche 4 über Leitung 5, Öffnung 18, Ringraum 16 und 15 zur Bohrung 13, so dass das Regelglied A sofort von seinem Sitz in eine solche Drosselstellung übergeht, die dem eingestellten Höchstdruck entspricht. Von da an schliesst sich A allmählich selbsttätig und vermehrt damit stetig zunehmend die sekun där arbeitende Fördermenge bis zum Höchst wert der zweiten Stufe.
Kommt-die Lokomotive zum Beispiel auf eine Steigung, die mit der geschalteten Ge schwindigkeit nur unter Anwendung von dauernd unzulässiger Überlast genommen werden könnte, wobei der Druck fortwäh rend seinen zulässigen Höchstwert überschrei ten müsste, so wird das Regelglied A in der vorher beschriebenen Weise durch Vermitt lung der Bohrung 13 so weit zum Öffnen ge bracht, da.ss sich nur der zulässige Höchst- druclL dauernd einstellt bei gleichzeitiger Verminderung der Motordrehzahl bis zum Stillstand. Der augenblickliche Abfall der Geschwindigkeit wird dem Führer anzeigen, dass er eine niedrigere Geschwindigkeitsstufe zu schalten hat, um Überlast zu vermeiden.
Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, dass die selbsttätige Regeleinrichtung jedesmal nach dem von Hand erfolgten Zuschalten einer Stufe einsetzt und sich auf den Be reich dieser Stufe erstreckt, wenn durch das Regelglied C der jedesmalige, durch die Blok- kierung begrenzte Höchstwert der zugehöri gen V orspannung der Feder eingestellt wurde.
Es ist ohne weiteres denkbar, dass diese Einstellung zwangsläufig zugleich mit .der Schaltung der Verteilschieber erfolgt, in dem entweder das Schaltgestänge der Ver- teilschieber auf den Federteller einwirkt, oder die Fahrkurbel in bestimmten Stellun gen entsprechend den verschiedenen Stufen höchstdrücken zum Beispiel einen Servo motor veranla.sst, die Schaltung der zugehöri gen Geschwindigkeitsstufe zu besorgen.
Es ist ferner möglich, das Zu- und Ab schalten sämtlicher Geschwindigkeitsstufen, das ist die sprungweise Änderung der Pri märfördermenge, durch einen Servomotor im geeigneten Zeitpunkt selbsttätig besorgen zu lassen, wobei das Regelglied G' selbsttätig jedesmal die entsprechende Vorspannung ein stellt, so dass die Regeleinrichtung nur bei Ingangsetzung des Getriebes durch den Schalthahn freigegeben werden muss. Es ist in diesem Falle nur notwendig, den veränder lichen Getriebedruck dazu heranzuziehen, die selbsttätige Schaltung der Stufen im ge gebenen Zeitpunkt zu veranlassen.
Jedoch darf das selbsttätige Zuschalten einer höheren Geschwindigkeitsstuf e erst dann erfolgen, wenn der augenblickliche Druck mit sinken der Primärleistung bis zum Höchstwert des Stufendruckes der höheren Stufe gesunken ist, weil eben nur die unveränderlich ge gebene Fördermenge der nächsten Stufe zu geschaltet werden kann. Das selbsttätige Ab schalten einer Geschwindigkeitsstufe muss jedoch eintreten, sobald ihr augenblicklicher Druck den zulässigen Höchstwert überschrei tet.
Der Regelungsverlauf eines Stufen getriebes in Verwendung als Lokomotiv- getriebe mit dieser vollkommensten Form der Regeleinrichtung ist zusammengefusst fol gender: Während der Anfahrperiode tritt der jeweilige Stufenhöchstdruck in gleichbleiben der Grösse auf, die Primärleistung ist bis zum Erreichen der Höchstgeschwindigkeit gleich bleibend; die Sekundärgeschwindigkeit nimmt innerhalb jeder Stufe stetig und bei gleich bleibendem Fahrwi4erstand mit abgestuften Beschleunigungswerten, jedoch innerhalb einer jeden Stufe mit gleichbleibender Be schleunigung, zu;
die nutzbare Sekundär leistung wächst selbsttätig innerhalb einer jeden Stufe stetig linear. Während der nor malen Fahrt gibt die Regelung infolge der Natur des Getriebes zwar nicht ständig gleichbleibende Primär- und Sekundär leistung, doch schwanken diese nur in dem Gebiet von Normalleistung bis herab zu einem Werte, der gegeben ist durch das Pro dukt Fördermenge irgend einer Stufe mal Höchstwert des Stufendruckes der folgenden Stufe. Je geringer der Unterschied in der Förderung der einzelnen Stufen, desto ge ringer ist diese Schwankung und desto. mehr nähert sich der Regelungsverlauf eines Ge- triebes mit Stufenförderung und über alle Stufen .selbsttätig sich erstreckender Lei stungsregelung der früher beschriebenen vollkommenen Art der Regelung bei Getrie ben mit stetig veränderbarer Fördermenge.
Method and device for the automatic power control of fluid transmissions. In the case of liquid drives of any design, consisting of a primary part with constant speed as a pump and a secondary part as a motor, devices for changing the speed of the motor are known, which are operated by hand and change the flow rate per revolution of the pump or motor. without taking into account the simultaneously occurring pressures in the transmission.
Sometimes a safety device is also provided to limit the maximum pressure, while the pressure curve within an acceleration period does not follow a set legal standard, but depends entirely on the skill of the driver with which he switches the gear on. Devices are also known which create an inevitable dependency between the delivery rate and the transmission pressure, for example in such a way that the speed of the liquid motor is suddenly brought to a lower value when the maximum permissible pressure is exceeded.
All of these and similar devices are imperfect because they encounter violent pressure, undesirably high accelerations and decelerations, inadmissible material stresses. and damaging throttle losses in the liquid flow, and the system works with poor overall efficiency, since the power of the drive motor is also subject to strong fluctuations between maximum peak power and almost complete relief or at least not being used to its full extent, so that the drive motor has to work in an area of poorer efficiency.
The purpose of the present invention is to provide a regulating method and the means for performing the same which overcomes these deficiencies. The method is based on automatically regulating the usable power output of a liquid motor so that it can reach any value in the shortest possible time (e.
B. - zero when starting) is brought to the given maximum value and continues to maintain this practically constant within the design limits drawn, for example when the external resistances change by the supply of Arbeitsflüs fluid to the engine as long as the The maximum output value has not yet been reached, is automatically changed by a control device in such a way that, for structural reasons, the maximum permissible maximum pressure is set in a constant size, which not only sets the moment to overcome the external resistance, but also the maximum achievable moment to generate the acceleration,
so that full power is available in the engine in the shortest possible time. If, however, the maximum output value is reached, then the change in the liquid delivery rate working in the motor occurs in such a way that the pressure is always regulated as a function of the liquid delivery rate, which multiplied by the current liquid delivery rate results in a maximum value corresponding to the full engine output.
The device for carrying out the control method is characterized in that a hydraulically actuated first control element, designed as a stepped piston, is constructed and arranged in such a way that its displacement in one sense or the other changes the amount of fluid delivered in the engine, and that the To move it, the control fluid required is distributed in a positive or negative sense by a second Re gel member until this second Re gel member, under the influence of the transmission pressure and the opposite influence of a spring tension, assumes the state of equilibrium in which there is the flow of Control fluid to the first control element prevents,
wherein a third rule member causes the bias of the second rule member loading spring. The following is a description of exemplary embodiments of the regulating device in which the regulating method is applied in various fields of work with the use of various types of transmissions.
Fig. 1 shows a Gesa.mtregeleinrichtung of the type characterized above, is arranged on a transmission with constantly changeable ble primary flow rate and clearly set secondary work volume; 5 is another example of the overall regulating device, arranged on a transmission with two primary rotary pistons of different sizes, thus graduated primary delivery rate and clearly defined secondary work volume;
Figs. 2 to 4, 6 and 7 are individual positions of associated parts; FIG. 8 is an exemplary embodiment of an automatic third control element for the device according to FIG. 1.
In Fig. 1, 1 means the primary part of a fluid transmission forming the pump with continuously variable flow rate, be standing of eight rotating piston pumps in a star-shaped arrangement, the rods of which sit on a common center piece that rotates around a pin located in its interior. This pin can be adjusted from the central position, which corresponds to the delivery zero of the pumps, to one or the other side (up or down in the figure) relative to the circling cylinder block, so that the greatest adjustment in one or in another sense, if the direction of rotation of the pump remains the same, results in the maximum flow rate for forward or reverse travel.
For this purpose, the pin is firmly connected to a slider that can be brought out of its central position by means of the rod 2. 8 shows the double-acted fluid motor of the gearbox serving as the secondary part of the gearbox, which is made to rotate in one sense or the other, depending on whether the pressure oil delivered by the pump flows to it from one side or the other, whereby the pipe pair 4, 4 'as well as 4 ", 4"' receives oil from the operating pressure or the suction pressure depending on the setting.
The pipes 4 'and 4' '' each lead to a backflow valve 5, which is designed in such a way that the pressure from the pipe carrying pressure oil can propagate from the secondary side via one valve cone into space 6, while the other Valve cone closes the second pipe to the secondary suction side.
These check valves can expediently be attached to the secondary pump. In the housing body 7 of the drive switch, which can be set up at any distance from the Ge gearbox, there is the control slide 8 with spring 12 (control member B), which is fully relieved of lateral fluid pressure, which is formed in the lower part as a hollow slide with openings 9 and in the upper Part of a rotation with the controlling gante 10, as well as d'en stroke-limiting collar 11 has.
The openings 9 of the slide via the annular space 25 to the annular space 15; on the other hand in a recess. Switch tap 16, which is turned by means of crank 17. can be. If the control slide 8 is in the lowest position, then the annular space 15 is opposite to that of an oil collecting line and, in the further course, to an oil collecting tank which is under atmospheric pressure (e.g.
Compensating tank of the transmission) leading channel 14 is blocked, on the other hand, the space 6 is connected through the openings 9 with the recess in the switch tap 16. This recess is not connected to any other opening when the switching cock 16 assumes its middle position according to FIG. 3, which, like FIG. 4, shows the switching cock in horizontal section. From the switching cock, the pipe connection 18 leads into the already mentioned oil collecting line,
and the connections 19 and 20 lead through the pressure control lines 21 and 22 to the two outer largest areas of a double-stage piston 23 (control element A) in the working cylinder 24.
If the: switch tap 16 has the position according to FIG. 4, which corresponds, for example, to the operating position for forward travel, or the position symmetrical to the central position to the other side, corresponding to the operating position for reverse travel, it provides the connection of space 6 with the connection 19 and 20 free.
In a central position of the control slide 8, both the openings 9 and the channel 14 are covered and in a slightly higher position (FIG. 2) the openings 9 remain covered, as against the path of pipe connection 19 respectively. 20 via 25 and 15 to channel 14 free. The inner ring surfaces of the regulating member A, which, according to the reasons given later, are approximately half the size of the outer surfaces, are constantly exposed to the pressure prevailing in the pipes 4 and 4 ″. The preload of the spring 12 can be manually adjusted with the clamping cap 13 can be set off.
All lines and cavities are filled with oil, low leakage oil losses who are replaced immediately by an oil tank (not shown) with a pipe to the respective primary suction side, which is arranged above the gearbox. In addition, this replacement will be effective by a small circulation pump that sucks from the container and promotes through a double check valve in the respective transmission suction side, from which at another point an almost equal amount of oil advantageously through a pipe with an adjustable throttle body again Container flows towards.
In this way, a slight overpressure, for example 1 atm., Can also be set on the suction side, which effectively prevents the undesired suction of air at the shaft bushings. This facility is known.
The control elements <I> A, B </I> and C form the essential components of the device for the automatic power control, which are set in action by the manually adjustable switch valve 16 at the given time on the ready-to-use transmission.
The device to make the gearbox ready for operation, i.e. to set the direction of rotation of the secondary motor for the entire speed range in advance, before it is started, is not carried out independently in the given example, but by training the rule A with four control surfaces and two pressure control lines 21 and 22 with two connections 19 and 20 on the valve housing in the control element A and the switch valve 16, which as a result has two operating positions in addition to the idle position (middle position),
different for forward and reverse travel. In control element A, the lowest, second largest control surface with line 21 of the forward drive is zugeord net, the top largest control surface with line 22 of the Rückwäxtsfahrt, and one or the other occurs at the same time as the control is switched on. How the requirements that the self-operating control device must meet in the given transmission in Fig. 1 in order to enable its economic exploitation, is met, will be explained using an example of use.
The transmission is primarily driven by an internal combustion engine at a constant speed, secondarily coupled to some kind of work machine that has to be reversed and which, when started for forward or reverse gear, does not only approximately run during the entire operation constant load torque must be overcome, but larger rotating masses must also be accelerated.
To initiate the standstill, the acting load torque should first generate the delay alone, until the end of extensive braking and then reverse gear should take place either immediately or after a break.
The operation of the given Ge gearbox due to the automatic control device is now as follows: The drive motor is set in motion, the control device and the switch tap 16 have the position shown in Fig. 1 corresponding to idle, the pump 1 is also empty running position in which the pivot of the center piece does not, however, as tert erläu later, occupies the mathematically exact center position, but by a small amount, e.g. B. 0.25 mm, above the exact mean. In this way, the pump 1 already delivers a small amount of oil from the suction side on the left in the given direction of rotation to the pressure side on the right.
But since the motor 3 is still at a standstill and the lines 4, 4 ", 4 'and 4"' going away from it by the control element A respectively. are completed by the switch tap 16, this small flow rate of the pump must squeeze through all not absolutely you tend separation surfaces between the pressure and suction side to the latter, and there is thus a low initial pressure on the right side of the transmission, z.
B. 0.2 atm. However, this pressure is not yet able to set the secondary motor in rotation due to the mechanical friction, nor by acting via pipe 4 on the lower central ring surface of the pump pivot due to the existing mechanical movement resistance from the low eccentric position return to the mathematically exact center position, although the upper middle ring area of A is connected to the transmission suction side by pipe 4 ″ and the two large end areas are connected to the atmosphere by 21 and 22 via 19, 20 and 18.
A comparison with the self-excitation of a generator is appropriate here.
The switch tap 16 is still on idle position according to FIG. 3 and locks the. between control element A and B by means of pressure control line 21, 22 provided connection, but the transmission is ready for operation. If the switch tap 16 is now set by hand in the position shown in FIG. 4 for the intended forward speed of the motor 3, it releases this connection, the control device is turned on and the legal course of the automatic control can begin.
The initial pressure from the pressure side of the motor is immediately transmitted through pipe 4 ', via the left-hand non-return valve 5 into the cavity 6, through the openings 9, the switching valve 16, opening 19 and through the pressure control line 21 to the underside of the stepped piston 23 , while at the same time the top of the same via pipe 22 and openings 20 and 18 is kept under atmospheric pressure, and the lower central annulus through pipe 4 with the pressure side and the upper central annulus through pipe 4 "with the suction side of the motor 3 is in communication.
As a result, the double piston 23 has a driving surplus force in the sense of an upward movement and with it the pivot of the pump 1 is lifted by the rod 2, the oil volume required for this being taken from the above-mentioned oil compensation tank connected to the suction side . The stroke of the work, the primary piston and thus the delivery rate are thus increased, which for the moment only serves to fill up the lowest control chamber of 24.
This happens very quickly, with the pressure initially only having one value. assumes that it is sufficient to overcome the resistance to movement and the fluid friction, as well as to accelerate the adjustable parts, but also increases rapidly, especially when the upper piston part of 23 begins to overflow the outflow openings to the pipe 22 and the uppermost space, now acting as an oil brake, the Movement resistances in increasing the mass increases.
The outflow opening would therefore advantageously be designed as a narrow longitudinal slot, as is the case at the bottom with tube 21. Thus, the pressure will meanwhile have reached that value which supplies a sufficiently high torque to initiate the movement of the motor 3. But the increasing pressure, which is also exposed to the lower end of the control slide 8, lifts this at the corresponding value of the spring tension against the action of the spring 12 until the openings 9 are almost closed by the walls of the cylinder of this slide.
The resulting throttling of the oil inlet to the lower end of the piston 23 in conjunction with the unthrottled connection of the lower middle ring space with the line 4 and together with the aforementioned movement resistances means that the piston 23 moves upwards immediately in its initially rapid movement is braked and only allows a further, gradually linear increase in the primary delivery rate until the maximum value is reached,
accordingly the increasing swallowing capacity of the motor 3 with constant maximum pressure and constant acceleration of the secondary side. If, for example, the delivery rate of pump 1 would want to increase faster than the linearly increasing absorption capacity of motor 3 with the maximum pressure (maximum acceleration) just set and determined by the preload of the spring, then:
the pressure would have to rise further, since the secondary side is accelerated more and the pressure control element B would throttle the openings 9 more and more and finally shut them off completely; This would prevent the inflow to line 21 and the effect of the transmission pressure on the lower end surface of 23, and the control member A would be held firmly and blocked in the current position by the effect of the pressure from line 4. However, this would stop the increase in primary conveyance, and the secondary side would assume a constant speed,
The acceleration pressure that had to be applied beforehand is no longer necessary, so that the transmission pressure sinks and the control element B returns to its old throttle position.
The starting of the working machine assumed for the above example takes place, apart from a vanishingly small initial irregularity in the course of the power law before the start of the rotation of the secondary side, with a constant maximum pressure monitored by control pressure B (- acceleration pressure pressure to generate the load torque) in Gearbox and steadily linear up to the maximum value of increasing flow rate working in the secondary side, set by control element A, under the action of the spring manually set by control element C to constant pretension.
The usable secondary power increases automatically and steadily linearly up to the maximum value. There. the control of the working fluid in the engine by the control element A for the given gear is carried out indirectly by influencing the primary side, the same course of the law also applies to this as well as to the drive motor, and no further justification is required that the specified control course for the start-up period is the most appropriate and economical.
It also shows that the constant starting pressure can be increased or decreased as desired by changing the spring preload to another constant value, whereby only the size of the maximum power is influenced, but the course of the power law remains the same.
If you continue to travel at the constant maximum speed, the pressure will sink by the value of the acceleration pressure, so that the required drive power will also be slightly lower. In most cases it should be sufficient to adjust the preload of the spring to a maximum pressure which, with the maximum delivery, gives the permissible overload of the motor in order to then obtain the normal load of the motor after the acceleration period has expired. The fact that a predetermined permissible overload can be set consistently to generate the acceleration saves overdimensioning the drive motor.
It is now assumed that a sudden, impermissible and permanent overload occurs on the working machine for whatever reason during full gear. The oil pressure will immediately rise above the permissible level and the control slide 8 will be in the position according to FIG. 2, the pressure control line 21 is connected via 19, 25 and 15 to the duct 14 leading to the outside, the pressure on the lower end - area of 23 disappears, the pressure from tube 4 moves piston 23 immediately to the middle position,
thus almost idling of the pump 1 and standstill of the Mo sector 3 is reached automatically, so the lowest flow rate at the highest, by the spring tension be limited operating pressure, but the motor 3 is no longer able to rotate under the above assumption. However, the machine is immediately restarted when the impermissible overload disappears.
If the working machine is to be brought to a standstill at a given point in time, namely by free run-out without turning off the drive machine, the transmission must be manually set to idle. This is done by switching tap 16, which is now turned into the middle position according to FIG. 3, so that control elements B and C shut off via line 21 and the lower end face of A is relieved of pressure through pipe 21 via 19 and 18. The motor 3 is now delayed as a result of the ongoing Lastmomen tes and can therefore no longer record the last set maximum delivery of the pump 1.
The right side of the transmission thus remains on the pressure side, but the control element A is no longer in equilibrium, but is under the action of a low pressure that is just enough to move it into the central position, which is propagated through tube 4 to the lower central ring area, at the same time with the delay tion of the motor 3 automatically returned to the central position. This is reached when the motor 3 comes to a standstill.
But since the transmission between the suction and pressure side has minor leaks, the amount of liquid conveyed by the pump 1 will always be a small amount greater than the amount conveyed by the motor to the suction side, which Be under the influence of the small amount , the pressure required to adjust the pump escapes through the gaps on the suction side.
As a result, the motor 3 stops before the central part of the pump has come into the exact central position that it cannot reach at all as soon as the required adjustment pressure has fallen below its effective value.
This permanent initial pressure gives the first impetus to initiate another forward drive, as soon as you want this by turning the switch cock 16. By the way, when using a feeder pump as described above, you have an ample control pressure available right from the start to initiate reverse travel.
The fact that the individual control surfaces of the control element A do not have to be in a precisely graduated relationship to one another is clear from the mode of operation, since it does not matter that the resulting adjustment force is exactly the same on both sides.
If the above transmission were only provided with a manually operated adjusting device for the piston pivot instead of the described automatic control device, then it would itself only incompletely meet the simple requirements of the operation. Because only with the most careful observation of a pressure gauge would it be possible to move the piston pivot at such a speed that a constant maximum value of the start-up pressure is set.
If the start-up pressure were kept lower, the engine power would not be fully utilized; if it exceeded the permissible level, a safety valve would have to let the propellant flow out with throttle losses.
Subsequently, the description and mode of operation of an automatic control element of the C for generating a variable, regular preload in conjunction with the rest of the control device and the same transmission according to FIG. 1 will be explained. The transmission is intended to serve, for example, to drive a lathe on which a flat circular surface with constant clamping strength is to be rotated from the outer circumference to the center in the case of a workpiece. This work will be carried out in the most economical way with a constant, maximum permissible cutting speed.
Because in this case the product of constant working resistance, which, however, results in a decreasing load torque with decreasing distance of the knife from the center point, times constant cutting speed, is constant, i.e. the gear unit must automatically produce steadily increasing speed with steadily decreasing oil pressure. Fig. 8 shows an example embodiment of an automatic rule member of the above type to meet the requirements posed.
Instead of the rigid clamping cap 13 of FIG. 1, a movable spring plate occurs, which changes the bias of the spring 12 by means of a fixed two-armed lever 28. On the right end of this lever, the cam 27 acts, on which one in the frame. stored drive 26 is stuck. The toothed rod 2 connecting the piston 23 and the pivot pin of the pump center piece engages in these, so that there is an inevitable, regular relationship between the respective position of the rule member of the A and the bias of the spring 12.
In Fig. 8, the middle position of the rod 2 is drawn, in which the United tension of the spring due to the formation of the cam 27 has the greatest value, which remains unchanged for a certain displacement of the rod 2 up or down (forward or reverse) to then gradually decrease according to the cam shape with further displacement.
The mode of operation is based on the application example as follows: The lathe is set in motion for forward rotation without load, as given in the previous example. The motor 3 has assumed its maximum speed, the rod 2 is at the top, the spool 8 at the bottom, the openings 9 are free, the tension of the spring 12 has the lowest value because the lever 28 rests on the lowest point of the cam . The oil pressure is, however, much lower than this voltage corresponds to, because the lathe is running empty.
The openings 9 are on the switching tap 16 through line 21 with. connected to the lower end face of 23; in 4 and 4 'the low operating pressure prevails, in 4 "and 4"' and line 22 the suction pressure (atmosphere). If the knife is now placed on the outermost circumference of the workpiece, the oil pressure immediately rises above the value corresponding to the current preload of the spring, the control slide 8 loves itself to the position shown in FIG. 2 and is destroyed by connecting the pressure control line 21 via 19 , 25 and 15 with channel 1.1 the pressure on the lower end face of 23.
As a result, the control element A provides immediately removable support by downward movement of the pump 1 and decreasing speed of the motor 3, but by simultaneously rotating the cam 2? against the middle position to growing before tension of the spring. If the momentarily acting load torque is so great that it can just be overcome by the maximum permissible pressure in the gearbox, rod 2 will finally have shifted downwards to the position at which a further shift does not change the Before voltage would result in part due to the concentric cam.
(If the load torque were constantly greater, corresponding to inadmissible overload of the motor, then motor 3 would come to a standstill, as described in the previous example.) The increasing total tension of the spring ultimately outweighs the counter pressure on the lower surface of 8 and brings it with the control edge 10 the channel 14 at the end. Depending on the size of the now prevailing positive overlap between the openings 9 and the annular space 25, which can also be carried out with the value zero or negative, the piston 23 is a short time. blocked.
But since the load torque decreases as a result of the way in which the knife works, the pressure continues to drop and the slide 8 arrives. into that floating equilibrium position in which the openings 9 in turn enable the flow of transmission pressure oil to the control line 21. All of these processes take place in a short time; they only mean the automatic setting of the control device to the starting point of the ongoing control that now begins.
From now on, with decreasing pressure, it automatically sets a steadily increasing flow rate according to the laws prescribed by the control element C, which binds a certain pressure to a certain flow rate, as described in the previous example and thus fulfills the conditions for the most economical way of working. The process would be similar when turning the disc from the inside out, as well as with Rücl # .wärtsga.ng.
If the same transmission with the specified automatic control element C is used as a locomotive transmission, then at the beginning of the start-up, as described above, the specified maximum pressure is immediately set at the smallest flow rate, which increases gradually with the acceleration of the motor 3, namely initially with the Höclrstdrucli: because the lever 28 runs off the concentric part of the cam. The power increases steadily with the highest, constant pulling force of the locomotive up to the maximum value.
This achieves the limit conveying which, with the maximum pressure that has been kept constant up to now, produces the maximum power of the engine. Now the falling path of the cam comes into operation, which is designed in such a way that, in the further course, it results in increasing speed with decreasing Oldruek with constant power.
Conversely, if the oil pressure rises above the level assigned to the current speed as the journey continues, the speed drops, in short, it automatically adapts to the driving resistance. In summary, the result of the above control device is the following: Gradually increasing power up to the maximum value with constant maximum pressure and gradually increasing flow rate and in the further course constant maximum output with variable pressure and variable flow rate, where the product of pressure and flow rate is always the constant Engine output is the same.
This type of regulation is the most economical way of working. This could never be achieved with a simple manual control.
By changing the distance of the spring plate from the lever 28 by adjusting the screw 29, the absolute size of the constant control power can also be increased or decreased without any change occurring in the regular course of the control.
In order to show that the control device described above also enables the most economical operation for that group of fluid gears, which primarily consist of one or more capsule pumps with individually unchangeable delivery rates and a fluid motor of the same type, a for example, the entire device in application to such a transmission with the provision being described as a locomotive transmission and their mode of operation explained.
1 means the primary part of the transmission, consisting of two capsule pumps of the above type, 2 is the motor. Between the two are not shown in the drawing, for example manually adjustable distributor slides are arranged, which represent part of an auxiliary device used to make the gearbox operational by connecting the working spaces of the same name (suction or pressure spaces) of the pump and the motor either with one another connect to make the motor 2 ready for operation for a certain direction of rotation and a certain speed range,
or they separate from each other and at the same time connect the suction and pressure chamber of each primary pump mitein other to allow idling of the short-circuited pumps. This different position of the distributor slide can be brought about separately for each primary pump, and thus different speed ranges of the motor 2 can be predetermined for each direction of rotation.
In the present case, for example, the working spaces of the smaller pump can be connected solely to the working spaces of the same name in the motor, while the larger, self-contained pump runs empty. Or the larger pump alone can have this connection, or finally both pumps can be connected in this way to the motor.
However, since every pump in this type of gearbox cannot increase its delivery rate starting with zero, but instead immediately delivers a given step value after switching the distributor slide valve, it is still necessary to adjust this delivery rate, for example by means of an open shut-off element between pressure and pressure To let the suction side of the motor 2 rotate, which thus forms another part of the mentioned auxiliary device in the fully open position, in order to make the transmission ready for operation.
Only when this shut-off element is gradually brought to the end by hand or hydraulically in a known manner and the flow is throttled more and more does the pressure on the pressure side rise until the motor starts moving. From this moment on, the constant flow of liquid coming from the pump is divided into an operating flow in the motor that gradually increases with the speed of the motor and a second, gradually decreasing, idling flow that returns to the suction side of the pump with no useful work output,
until the shut-off element is completely closed, the entire pump delivery is working in the motor and a maximum possible step speed is switched on secondary. The shut-off element must of course be actuated anew each time each primary stage is switched on in order to prevent extremely dangerous pressure surges with almost complete braking of the pump. This type of regulation of the secondary operating fluid volume has the same imperfections as the previously described gear with continuously variable delivery rate.
Because when the shut-off element closes during the acceleration period, the driver must be extremely careful to ensure that the pressure does not assume an inadmissible value if the closure happens too quickly, which would result in increased throttling losses if a safety valve were used. on the other hand, the conclusion should be made at such an advantageous speed that the pressure during the acceleration period remains constant at its maximum value in order to achieve the most economical utilization. This requirement can only be fully met with the automatic control device described.
The shut-off element, which regulates the amount of liquid doing useful work in the engine by means of various throttle positions, is advantageously designed according to FIG. 5 for this purpose. that it also acts as a control element A. It presents a stepped piston 3 with three control surfaces, the innermost of which has a valve slot which, depending on the size of the social displacement, more or less restricts the flow. The control surface 4 is roughly twice as large as the other two.
All control surfaces are exposed to fluid pressures, namely those with the smaller control surfaces are directly under the influence of the pressures in the two working spaces of the transmission; from the largest control surface 4 leads through the manually operated switch valve 17 lockable pressure control line 5 through hole 18 to part of the annular space 16 (Fug. 7) and is in the further course indirectly through the previously described control element i;
automatically connected to the respective transmission pressure side either through openings 14, via the double check valve 8 with pipes 7, 7 'when the control slide 9 is in a lower position. and opens the openings 14, but closes the duct 13 leading to the open air, or it is closed off as soon as the openings 14 get covered by the upward movement of 9 and duct 13 is also covered, or finally it is closed when the Slider 9 according to FIG. 6 from space 16 via annular space 15 and channel 13 connected to the atmosphere.
The control slide 9 is loaded by the spring 12 by means of the two-armed lever 10 with the pivot pin 11 seated on the sleeve 24. The device for generating the spring preload, that is the regulating member C, is to be operated by hand in the example shown, the regulating member C is therefore not automatic, but in the present case it is set up to generate a variable spring preload.
For this purpose, a fixed arm with a roller 22 is arranged on all of the switch tap 17, which arm takes part in the rotation of the hand crank 21. and at the same time the longitudinally displaceable, but prevented from rotating by the sliding lug? 3, the sleeve 21 with the pin 11 by means of the screw surface 25 raises or lowers. As a result, the lever 10 changes the preload of the spring. The retroactive tension of the spring 12 constantly presses the screw surface 25 against the roller 22.
A blockage, not visible in the figure, between the shaft of the driving crank 21 and the switching device for the distributor slider switching the individual pumps on or off ensures that a certain position of the distributor slider of the transmission only allows a certain maximum rotation of the driving crank.
This ensures that for each delivery rate clearly defined by the number of pumps working, only a certain maximum preload of the spring 12, which is determined by the size of the torsion of the travel crank, belongs, but of any size up to this maximum value can be adjusted. This blocking is therefore part of the rule C.
The switch tap 17 is in the idle position when its opening 19 leads into the opening into the open channel 20 and the opening 18 is covered by the housing wall of the Ge housing 6, as a result of the training Jung of the space 16 as a partial circular annulus (Fig. 7 shows it , and the switch tap 17 in horizontal section). Any other position of the switch tap which can be rotated with the travel crank 21, however, blocks the idle opening 19 and constantly releases the connec tion between the pressure control line 5 and the control element B.
The switch tap 17 serves as an auxiliary member in the automatic Re gel device that sets the secondary slide made ready for use by the above-described distributor slide for a certain direction of rotation at the given time with simultaneous release of the control device, respectively. has to bring it to a standstill again.
Regarding the mode of operation of the control device described, it should be noted immediately that it cannot meet the requirements of the company in the same way as a gearbox with continuously variable primary conveyance when applied to a gearbox with stepped conveyance. But this is due to the nature of the transmission. Nevertheless, only the automatic control device achieves the relatively best economic utilization of the system, as can be seen from the working method described below.
The locomotive is at a standstill, the drive motor is in motion, the primary pumps are short-circuited by the distributor slides, therefore idling, the switching valve 17 is set to idle by crank 21. It therefore connects the control surface 4 through pipe 5 via opening 19 and channel 20 with the atmosphere. Now the locomotive is to be set in motion at the first speed level.
To do this, it is first necessary to operate the auxiliary devices in order to switch on the automatic control device. The smaller pump is therefore made ready for operation by setting its distributor slides in such a way that the pumped oil is fed to the working chamber of the motor 2 which later results in the intended direction of rotation as the pressure chamber.
The speed range of the motor is also already defined, because its maximum speed is clearly determined by the delivery rate of the smaller pump that has been made ready for operation. But the oil supplied to the one work area of the engine does not yet work because it can flow through the open shut-off member 8 almost unthrottled into the other work area to the suction side of the pump.
Now the other auxiliary device is actuated, which releases the Regelein direction, that is, with the crank 21, the cock 17 is brought into the operating position in which the opening 19 is covered, but the opening 18 to the control member B is released.
It now flows from .the predetermined pressure side of the motor 2, in which there is already a small pressure caused by the throttle resistances, through one of the pipes 7, 7 'pressure oil via the check valve 8 through the openings 14, via the partial annulus 16, through the opening 18 and line 5 to the control surface 4, the control member A under the action of a free excess force in the sense of the final movement. Increased throttling thus occurs until the simultaneously increasing pressure sets motor 2 in rotation.
But since at the same time the control element B is lifted under the action of this pressure, it blocks the flow through the openings 14 more and more and comes into a floating equilibrium position at a pressure determined by the instantaneous total tension of the spring 12.
Since the blockage between the distributor slides of the first stage and the shaft of the travel crank allows the preload of the springs to be set, which, together with the delivery rate of the first stage, results in maximum performance, the crank can be turned almost instantly by turning the travel crank accordingly maximum permissible gear pressure can be set,
while the working flow rate in the motor 2 is gradually brought by the control element A from zero to the first step value with constant acceleration. The automatic regulating device accordingly effects regulation in the motor to maintain a constant pressure with a steadily increasing flow rate, thus a steadily increasing secondary power. The primary power is kept constant at its maximum value, the tractive force has a constant maximum value during the entire acceleration period. The difference in the fluid performance of the two sides is destroyed by throttling.
As is easy to see, this type of control represents the most economically advantageous case for a gearbox with stepped feed.
If the speed required by the promotion of the first stage is fully reached and you want a higher stage speed, for example the second, then the automatic control comes into effect again in the same way as just described for the first stage. It is only necessary to switch off the first stage from the secondary side by turning the distributor slide and to make the second stage ready for operation, whereby the blocking between distributor slide and travel crank belonging to the control element C inevitably returns the latter to a position
which allows a lower pressure than the maximum pressure, corresponding to the current delivery of the pump, so that the product of maximum pressure times delivery of the second stage results in the maximum output. The same process applies to the third stage.
However, it is no longer necessary to bring the switching tap 17 to idle and operating position, because, for example, the secondary speed corresponding to the first stage is fully reached and the first stage is working against the second with the switching tap and the distributor slides exchanged, this means a sudden, unsteady increase in the primary flow rate, which the motor 2 cannot absorb as a result of its instantaneous swallowing capacity.
As a result, an oil stagnation is connected with a pressure increase adjust len, the control member 13 immediately lifts into the position of FIG. 6 and relaxes the control surface 4 via line 5, opening 18, annular space 16 and 15 to the bore 13, so that the control member A. immediately passes from its seat to such a throttle position that corresponds to the set maximum pressure. From then on, A gradually closes automatically and thus steadily increases the secondary delivery rate up to the maximum value of the second stage.
If the locomotive comes, for example, on an incline that could only be taken at the switched speed with the use of permanently impermissible overload, whereby the pressure would have to continuously exceed its permissible maximum value, the control element A is activated in the manner described above Mediation of the bore 13 opened so far that only the permissible maximum pressure is set continuously with a simultaneous reduction in the engine speed to a standstill. The instantaneous drop in speed will indicate to the operator that he should shift to a lower speed level in order to avoid overload.
From this example it can be seen that the automatic control device starts each time after a stage has been manually switched on and extends to the area of this stage if the maximum value of the associated bias voltage limited by the blocking is set by the control element C each time the spring has been adjusted.
It is easily conceivable that this setting is inevitably carried out at the same time as the switching of the distributor slider, in which either the switching linkage of the distributor slider acts on the spring plate or the crank in certain positions according to the various stages presses a servo motor, for example cause you to switch to the associated speed level.
It is also possible to switch all speed levels on and off, that is, the abrupt change in the primary feed rate, to be done automatically by a servo motor at the appropriate time, the control element G 'automatically setting the appropriate bias each time so that the The control device only needs to be released when the gear unit is started using the switch tap. In this case it is only necessary to use the changeable transmission pressure to initiate the automatic switching of the stages at the given time.
However, the automatic switching on of a higher speed level may only take place when the current pressure has fallen to the maximum level of the level pressure of the higher level with the lowering of the primary power, because only the unchangeable flow rate of the next level can be switched. A speed level must switch off automatically as soon as its current pressure exceeds the maximum permissible value.
The control process of a stepped gearbox in use as a locomotive gearbox with this most perfect form of the control device is summarized as follows: During the start-up period, the respective maximum step pressure occurs in constant magnitude, the primary power remains constant until the maximum speed is reached; the secondary speed increases steadily within each step and with constant driving resistance with graduated acceleration values, but within each step with constant acceleration;
the usable secondary power automatically grows linearly within each level. During normal travel, due to the nature of the transmission, the control does not give constant primary and secondary power, but these fluctuate only in the range from normal power down to a value that is given by the product delivery rate at any stage Maximum value of the stage pressure of the following stage. The smaller the difference in the promotion of the individual levels, the lower this fluctuation and the more. the control course of a transmission with stepped delivery and automatically extending power control over all stages approximates the perfect type of control described earlier in transmissions with continuously variable delivery rate.