Flässigkeits-Wechselgetriebe, welches für die Pumpe und für die Turbine je mindestens ein Propellerrad aufweist. Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüs sigkeitswechselgetriebe, welches für die Pumpe und für die Turbine je mindestens ein Propellerrad aufweist, wobei die Schau feln mindestens eines der Propellerräder ver drehbar auf der Nabe angeordnet sind. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche während des Be triebes sowohl in Abhängigkeit von der Drehzahl der treibenden Seite, als auch in Abhängigkeit von der Drehzahl der getrie benen Seite des Getriebes die verdrehbaren Propellerschaufeln verdreht.
Die Erfindung ist nachstehend mit Hilfe einer vereinfachten Darstellung in der Zeich nung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 stellt das Flüssigkeitsgetriebe dar, Fig. 2 und 3 veranschaulichen die zuge hörige Steuerungsvorrichtung in zwei ver schiedenen Stellungen und schliesslich Fig. 4 eine. Einzelheit der Brennkraftmaschine. Das in Fig. 1 dargestellt Flüssigkeitsge triebe dient beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeuges durch eine Brennkraftmaschine. Die mechanische Leistung der in Fig. 1 nicht gezeichneten Antriebsmaschine wird von der treibenden Welle 1 auf die getriebene Welle 2 übertragen, welche dann die Leistung wei ter auf Fahrzeugachsen überträgt. Durch die Welle 1 wird ein Pumpenrad 3 über ein Zahnradgetriebe 6 getrieben, wodurch die das Rad umgebende Flüssigkeit in Strömung versetzt wird.
Durch die Strömung wird dann das Turbinenrad 4 angetrieben, wel ches wiederum über ein zweites Zahnradge triebe 13 die Leistung auf die Welle 2 über trägt. Die Flüssigkeitsströmung wird im Sinn der Pfeile 5 zu einem Kreislauf ge schlossen, wobei zur Vermeidung von Strö mungsverlusten an Stellen mit raschen Rich tungsänderungen Leitschaufeln 7 eingebaut sind.
Die Schaufeln 8 des Turbinenrades 4 können während des Betriebes mit Hilfe einer im Innern der Nabe angeordneten Vor richtung um ihre Achse verdreht werden. Der Antrieb der Verdrehvorrichtung erfolgt durch den Servomotor 9, in welchem ein Kol ben 10 mittels er durch die Leitungen 11 zu bezw. abgeführten Flüssigkeit verschoben wird. Das mit dem Kolben 10 verbundene Gestänge 12 steuert die in der Nabe ange ordnete Verdrehvorrichtung für die Schau feln B.
Mit Hilfe der Leitungen 14, 15 und 16 können Instrumente zur Messung des Druk- kes im Flüssigkeitskreislauf angeschlossen werden. Gegebenenfalls können auch Vor richtungen, welche den Druck der durch die Schaufelkränze strömenden Flüssigkeit er höhen, beispielsweise Pumpen, durch die Lei tungen 14, 15 oder 16 angeschlossen werden. Es wird dann auf der Saugseite der Pum pen- und der Turbinenschaufeln, insbeson dere in den Abströmkanten, die Entstehung von Kavitationserscheinungen vermieden.
Zur Steuerung des Getriebes nach Fig. 1 ist eine Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 vor gesehen, welche -aus einer Impulsgabevor richtung 17 für die Drehzahl der treibenden Seite, einer Impulsgabevorrichtung 18 für die Drehzahl der getriebenen Seite, einer Wendeeinrichtung 19 zur Umkehrung der Drehrichtung und endlich einer Einrichtung 20 zur Einstellung der Leistung besteht.
Der Regler 17 verdreht mit Hilfe des Ge stänges 21 und der Hülse 24 die Welle 22, die mittels des Laufkeils 23 verschiebbar in der Hülse 24 geführt ist. Der Regler 18 ver stellt den Hebel 25 an dem in die Regler hülse 26 eingreifenden Ende.
Am Kolben 10 des Servomotors greift ein Gestänge 27 an, welches die Kolben bewegung mit Hilfe des Hebels 28 auf das Gestänge 29, von hier auf das' Gestänge 22 und dann auf die Kurvenfläche 30 über trägt. Die Lage der Kurvenfläche 30 ist so mit eine Funktion einerseits der Stellung der Hülse des Reglers 17 und anderseits der Stellung des Kolbens 10 und damit der Stel lung der Propellerschaufeln 8, siehe Fig. 1.
Der Hebel 25 greift mit einem Fühler auf die Kurvenfläche 30, so dass die Lage des Hebels 25 eine Funktion der Stellung der Kurvenfläche 30 wird. Nach der Lage dieses Hebels 25 richtet sich dann auch die Lage des Gestänges 31 und des Schiebers 32.
Der Schieber 33 der Wendeeinrichtung 19 wird in seiner Längsrichtung mittels eines Handhebels 3 4 verschoben, er kann in drei verschiedenen Stellungen festgestellt werden. In der Stellung L des Handhebels 34 ist das Getriebe für Leerlaufbetrieb ein gestellt. Dann wird keine Leistung übertra gen. In der Stelllung V ist das Getriebe für Betrieb mit Vorwärtsdrehrichtung und in der Stellung R für Betrieb mit Rückwä,rts- drehrichtung eingestellt.
Zur Veränderung der Leistung der An triebsmaschine 35 ist ein Regler vorgesehen, welcher die Brennstoffpumpe 36 beeinflusst und dessen Hülsenbelastung mittels der Ein richtung 20 durch den Handhebel<B>37,</B> das Gestänge 38 und den Hebel 39 eingestellt werden kann.
Die mit der Kurbelwelle der Brennkraft- maschine gekuppelte Welle 40 (Fig. 4) der Brennstoffpumpe 36 treibt die einzelnen Stössel jeder Brennstoffpumpe an und gleich zeitig auch den Regler 41, welcher mittels der Hülse 42 den Hebel 43 und das Gestänge 44 verstellt. Das Gestänge 44 verdreht mit Hilfe der Verzahnung 45 in an sich bekann ter Weise die Förderstössel der Einzelpumpen, so dass eine grössere oder eine kleinere Brenn stoffmenge gefördert wird. Die Hülse 42 des Reglers wird durch eine Feder 46 belastet, deren Spannung mit Hilfe des Hebels 47, welcher auf derselben Welle sitzt, wie der Hebel 39, verändert wird.
Wird das Ge stänge 38 angehoben, so entspannt sich die Feder 46, wobei nur eine geringere Leistung vom Motor aufgebracht wird, während eine abwärts gerichtete Bewegung des Gestänges 38 die Spannung der Feder 46 erhöht, so dass die Kraftmaschine eine grössere Leistung auf das Getriebe überträgt.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Leerlaufstellung (Fig. 2) des Hebels 34 sind die beiden Leitungen 11, welche an den Stellen 48 bezw. 49 an der Wendeein richtung 19 angeschlossen sind, miteinander durch die Bohrungen 50 und 51 des Schie- bers 33 und durch den Ringkanal 52 ver bunden. Zu beiden Seiten des Kolbens 10 stellt sich der gleiche Flüssigkeitsdruck ein, so dass die beiden gleich stark ausgebildeten Federn 55 und 56 den Kolben 10 in seine Mittellage drücken.
In dieser Stellung stehen die Schaufeln 8 genau in der Strömungs richtung der während des Leerlaufes durch die Kränze der Propellerräder des Getriebes strömenden Flüssigkeit, so dass von der trei benden Seite auf die getriebene Seite keine Kraft ausgeübt und demzufolge auch keine Leistung übertragen werden kann. Die Ma schinenanlage arbeitet somit im Leerlauf und die Drehzahl der Antriebsmaschine 35 richtet sich nach der Stellung des Hebels 37.
Die der Zuführung eines Druckmittels dienende Leitung 53 ist während der Leer laufstellung des Hebels 34 mit der Leitung 57 verbunden, weil die Kurvenfläche 30 bei Mittelstellung des Kolbens 10 den Greifer des Hebels 25 und damit den Schieber 32 in die höchste Lage stellt. Die Ablaufleitung 54 ist bei Leerlaufstellung an die Leitung 58 angeschlossen.
Wird für Vorwärtsdrehrichtung der He bel 34 in die Stellung V verstellt, so entsteht eine Verbindung einerseits zwischen der an den Anschluss 48 angeschlossenen Leitung 11 mit der Leitung 57 und anderseits zwischen der an den Anschluss 49 angeschlossenen Lei tung 11 mit der Leitung 58. Dann entsteht eine Verbindung zwischen den miteinander beim Leerlauf schon in Verbindung stehen den Leitungen 53 und 57 mit der an den An schluss 48 angeschlossenen Leitung 11, wäh rend eine zweite Verbindung zwischen der Ablaufleitung 54, der Leitung 58 und der an den Anschluss 49 angeschlossenen Leitung 11 hergestellt ist. Der Kolben 10 wird somit nach rechts verschoben.
Gleichzeitig ergibt sich als Folge der nach rechts gerichteten Bewegung des Kolbens 10 und der damit zu- sammenhängenden Verstellung der Kurven fläche im Sinn einer Rückführung eine Ab wärtsbewegung des Schiebers 32 durch Ver mittlung des Hebels 28, des Gestänges 29, der Kurvenfläche 30, des Hebels 25 und des Gestänges 31. Dann wird der Kolben 10 in einer bestimmten, der Lage der beiden Hül sen der Regler 17 und 18 entsprechenden Stellung beim Abschluss der Anschluss der Leitungen 57 und 58 stehen bleiben.
Senkt sich der Schieber 32, beispielsweise durch Beeinflussung mittels des Reglers 1.7 über das Gestänge 21, die Hülse 24 und den Keil 23, so entsteht eine Verbindung der Zu führungsleitung 53 mit der Leitung 58 und der an den Anschluss 49 angeschlossenen Leitung 11, während die Abführungsl.eitung über die Leitung 57 mit der an die Leitung 48 angeschlossenen Leitung 11 in Verbindung steht. Dann wird der Kolben 10 nach links verschoben.
Wird durch den Hebel 37 eine grössere Leistung eingestellt, so steigt zunächst die Drehzahl der- Antriebsmaschine 35. Dann wird die Hülse des Reglers 17 gehoben und die Kurvenfläche 30 in einer Weise ver stellt, dass der Fühler des Hebels 25 sich hebt. Gleichzeitig mit dem Hebel 25 wird auch der Schieber 32 angehoben, so dass das durch die Leitung 53 zugeführte Druckmit tel durch .die Leitung 57 und die an den An schluss 48 angeschlossene Leitung 11 -auf die linke Seite des Kolbens 10 geführt wird, so dass dieser weiter nach rechts verschoben wird und damit die Stellung der Schaufeln gegenüber der Flüssigkeitsströmung einen grösseren Anstellwinkel erhält.
Diese Regel bewegung wird dadurch rückgeführt, dass gleichzeitig mit der nach rechts gerichteten Verschiebung des Kolbens 10 und mittels des Hebels 28 und des Gestänges 29, 22 die Kur venfläche 30 nach links verschoben wird, so dass der Greifer wieder gesenkt wird, bis der Schieber 32 den Durchtritt des Druckmittels aus der Leitung 53 nach dem Servomotor wieder abschliesst.
Durch die Verstellung der Turbinen schaufeln steigert sich nun die Drehge- schwindigkeit der getriebenen Welle 2, so dass entsprechend der sich vergrössernden Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln auch der Steigungswinkel der Schaufeln verändert werden muss, um den bezüglich der Strö mungsrichtung zu messenden Anstellwinkel des Schaufelprofils. beizubehalten. Zu diesem Zweck ist der Regler 18 vorgesehen, dessen Hülse bei einer Geschwindigkeitssteigerung der Welle 2 .sich anhebt, so dass. der Schie ber 32 abermals angehoben wird und wiede rum eine weitere Verschiebung des Kolbens 10 nach rechts verursacht, bis der Regelvor gang durch Verschiebung der Kurvenfläche 30 wieder rückgeführt ist.
Um die Drehrichtung der getriebenen Welle 2 zu ändern, braucht nur die Neigung der Schaufeln 8 des Turbinenrades 4 durch Verschiebung des Kolbens 10 geändert zu werden. Die Schaufeln werden dann von der entgegengesetzten Seite durch die Flüssig keit angeströmt, so dass ein Wechsel der Drehrichtung erfolgt.
Die beschriebenen Regelvorgänge werden bei der Ausführung sich nicht nacheinander, sondern miteinander abspielen, bis ein der Leistung der Kraftmaschine und der Be lastung der getriebenen Welle entsprechen der Gleichgewichtszustand hergestellt ist. Jede Veränderung der Leistung der Kraft maschine wird durch die Steuerungsvorrich tung sofort so ausgeglichen, dass die Schau felstellung des Turbinenrades den zur Flüs sigkeitsströmung notwendigen Anstellwinkel erhält. In gleicher Weise werden die Tur binenschaufeln auch verstellt, wenn die Be lastung der Welle 2 und damit deren Dreh geschwindigkeit sich verändert, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass die Kraftma schine im Betrieb geschont wird, weil sie bei jeder Leistung mit der kleinstmöglichsten Drehzahl arbeitet.
Anstatt die Turbinen schaufeln durch eine Steuerungsvorrichtung zu verstellen, können natürlich auch die Pumpenschaufeln oder sogar Leitschaufeln verstellt werden. In gewissen Fällen, wo sehr grosse Veränderungen des Übersetzungsver- hältnisses vorliegen oder wo besonders auf die Einhaltung eines hohen Wirkungsgrades getrachtet werden muss, können sowohl die Schaufeln des Turbinenrades, als auch die Schaufeln des Pumpenrades verstellt werden. Gegebenenfalls kann dann erwünscht er scheinen, sowohl für die Steuerung der Tur binenschaufeln, als auch für die Steuerung der Pumpenschaufeln je eine besondere Steuerungsvorrichtung anzuordnen.
Die Beeinflussung der Steuerungsvor richtung braucht nicht unmittelbar von den Drehzahlen der treibenden und der getrie benen Seite entnommen zu sein, sondern sie kann auch durch eine mit den Drehzahlen zusammenhängende Betriebsgrösse beeinflusst werden. So kann beispielsweise an Stelle der Drehzahl der treibenden Seite die Drehzahl der Antriebsmaschine zur Steuerung ver wendet werden, oder die Druckverhältnisse, welche sich im Flüssigkeitskreislauf des Ge triebes ergeben, beispielsweise die absolute Höhe eines Druckes oder der Unterschied des Druckes an zwei verschiedenen Stellen.
Das Verhältnis der Drehzahlen der trei benden und der getriebenen Seite eines Ge triebes nach der Erfindung kann man in einem weiten Bereich sich selbsttätig wech seln lassen. In bestimmten Fällen kann so gar mit einem Getriebe nach der Erfindung ein Übersetzungsbereich erzielt werden, bei dem die getriebene Seite nicht allein lang samer oder gleich wie die treibende Seite, sondern auch schneller als die letztere drehen kann.
Man kann ferner dafür sorgen, dass die Drehrichtung des getriebenen Teils des Getriebes gewendet werden kann, und .zwar dadurch, dass die Steigung der Schau feln eines der Propellerräder durch Verdre hung geändert wird.- Bei Verwendung des Getriebes zum Antreiben von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen mittels Brennkraftmaschinen, kann zur Übertragung der Leistung von der Pumpe auf die Turbine das gewöhnliche Schmiermittel der Brenn- kraftmaschine verwendet werden. Es wird damit eine besondere Vereinfachung in der Konstruktion erzielt.
Die Kühlung des Ge triebeöls kann mit der Kühlung der Brenn kraftmaschine vereinigt werden.