Flüssigkeitsweehselgetriebe. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsweehselgetriebe mit einem treibenden Rotor, einem getriebenen Rotor und einem Stator, bei welchem der treibende mit dem getriebenen Rotor eine hydraulische Kupplung und einer der Rotoren mit dem Stator ein Pumpenwerk bildet.
Die Erfindung bezweckt, ein insbesondere für Autoniobile geeignetes Wechselgetriebe auszubauen.
Dies wird gemäss'der Erfindung dadurch erreicht, dass der Stator freigegeben werden Lind sich dann mit den Rotoren frei drehen kann.
In der Zeichnung ist der Gegenstandder Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dar gestellt.
Fig. <B>1</B> zeigt in achsialem Schnitt ein Wechselgetriebe für mehrere Übersetzungs stufen, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie F,-F der Fig. <B>1,</B> von links nach rechts ge sehen; Fig. <B>3-9</B> zeigen verschiedene Veiitilstel- Jungen, und zwar beim Freilauf, bei direkter Kupplung in der ersten, zweiten Lind dritten Übersetzungsstufe und beim Üüch-gang; Fig. <B>10</B> zeigt ein Schema zur Erklärung der Wirkungsweise.
Bei dein gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit der von einem nicht dargestellten Kraftmotor getriebenen Welle 21 ein zylin drisches Gehäuse 22 fest verbunden, mit welchem durch Schraubenbolzen 23 (Fig. 2) ein in mehrere ringförmige Teile 24,<B>25, 26,</B> <B>27</B> und<B>28</B> unterteilter treibender Rotor fest verbunden ist. Der Teil<B>28</B> dient gleichzeitig als Deckel des Gehäuses 22. Die Teile 24 bis<B>27,</B> welche sich durch radiale Vorsprünge <B>29</B> gegen die Innenseite des Gehäuses 22 stützen, besitzen, wie der entsprechende Teil des Deckels<B>28,</B> einen kleineren Durchmesser als das Innere des Gehäuses, so dass zwischen dem Gehäuse und den erwähnten Rohrteilen eine ringförmige Kammer<B>80</B> vorhanden ist, welche die Saugkammer bildet.
Die Aus führung des Rotors aus mehreren Teilen bietet aus Herstellungsgesichtspunkten Vorteile, weil hierdurch teils eine gute Dichtung zwischen gegeneinander beweglichen Teilen leichter .herbeigeführt werden kann und teils die Her stellung der erforderlichen Druck- und Saug kanäle. einfacher und besser wird. Der ge triebene Rotor ist in zwei Elemente<B>31</B> und 82 unterteilt. Jedes solches Element ist mit sechs gleichförmig verteilten Kolben<B>33</B> ver sehen, welche zylindrisch und hohl ausge führt und in zylindrischen Bohrungen des Rotorkörpers geführt sind.
Die Rotorteile <B>31</B> und<B>32,</B> welche mit ihren Kolben<B>33</B> zu sammen mit den Rotorteilen 24 und<B>25</B> und der eingeschlossenen Flüssigkeit eine hydrau lische Kupplung bilden, sind auf einer Welle 34 festgekeilt, welche die getriebene Welle bildet und z. B. mit der Kardanwelle eines Automobils oder dergleichen verbunden sein kann. Die Welle 34 ist in Kugellagern<B>35,</B> <B>36</B> und<B>37</B> gelagert, welche in der einen Seitenwand<B>38</B> des Gehäuses 0-2, in dem Rotorteil <B>25</B> und in einem Breinskasten <B>39</B> angeordnet sind.
In den Rotorteilen 24 und 25 sind Druckkanäle 40 und 41 angeordnet, welche in auf der Zeichnung nicht näher ge zeigter Weise mit einem gemeinsamen Kanal 42 (Fig. 2) verbunden sind und durch diesen Kanal und einen Veritilkörper 43 in Verbin dung mit Druckkanälen 44, 45 und 46 ge setzt werden können, welche in den Rotor- teilen <B>25, 26, 27</B> und<B>28</B> angeordnet sind. Die Anordnung der Kanäle ist dabei eine solche, wie sie schematisch in Fig. <B>11</B> dar gestellt und später erläutert ist.
Der Stator besitzt drei Elemente 47, 48 und 49, deren jedes mit sechs radial beweg lichen Kolben<B>50, 51</B> bezw. <B>52</B> versehen ist, und die mit den Rotorteilen <B>25, 26, 27</B> Lind <B>28</B> in bekannter Weise drei Kapselpurlipen bilden.
Die Kapselpumpen 47, 25,<B>26</B> und 48,<B>26, 27</B> sind in bezug auf ihre volunietri- sehen Kapazitäten gleich Lind ausserdem gleich den Kupplungselementen<B>31,</B> 24 und<B>32,</B> 24, <B>25,</B> während die Kapazität der Kapselpumpe 49,<B>27, 28</B> gleich der Hälfte derjenigen einer der Pumpe 47,<B>25, 26</B> und 48,<B>26, 27</B> bezw. eines der Kupplungselemente <B>31,</B> 24 und<B>32,</B> 24,<B>25</B> ist.
Die Statorelemente 47, 48 und, 49 sind auf einer Hülse<B>53</B> festgekeilt, welche in Kugellagern 54,<B>55</B> und<B>56</B> gelagert ist, die in dem Rotorteil <B>25,</B> dein Deckel<B>28</B> bezw. dem Breinskasten <B>39</B> angeordnet sind. Die Hülse<B>53</B> ruht auf zwei Dichtungshülsen<B>57</B> und<B>58,</B> in denen sich die Welle 34 frei drehen kann. An dem äussern Ende der Hülse <B>53</B> ist ein Bremsrad<B>59</B> festgekeilt, um wel ches in bekannter Weise ein Bremsband an geordnet ist, durch welches die Hülse<B>53</B> und die Statorteile 47, 48 und 49 von Hand oder in anderer Weise festgebremst werden können.
Die Kolben<B>33, 50, 51</B> und<B>52</B> liegen am äussern Ende nicht direkt gegen die innern Flächen der Rotorteile 24 bis<B>28</B> an, sondern gegen dort angebrachte Einsatzringe<B>81.</B> Das Gehäuse 22 wird an einem Ende von der treibenden Welle 21 getragen und ruht am andern Ende durch die Vermittlung einer am Deckel<B>28</B> sitzenden Hülse<B>63</B> in einem Kugellager 64, welches im Breniskasten <B>39</B> angebracht ist. Zwischen der Hülse<B>63</B> und der Hülse<B>53</B> ist eine Dichtungshülse<B>65</B> an gebracht. Auf der Hülse<B>63</B> ist eine Hülse <B>66</B> verschiebbar, aber undrehbar angeordnet, welche an der Aussenseite mit einem (j'rewinde von verhältnismässig grosser Steigung ver sehen ist.
Dieses greift in ein entsprechendes Gewinde in der Nabenbohrung eines Zahn rades<B>67</B> ein, weich letzteres in einem am Deckel<B>28</B> befestigten Lagerschild<B>68</B> dreh bar angeordnet ist. Bei der Verschiebung der Hülse<B>66,</B> welche z. B. durch. Schwenken eines um die Hülse greifenden Gabelarmes <B>69</B> geschehen kann, wird das Zahnrad<B>67 je</B> nach Verschiebungsrichtung der Hülse in der einen oder der andern Richtung gedreht. In dem Schild<B>68</B> ist ferner ein im Eingriff mit dem Zahrirad <B>67</B> befindliches Zahnrad<B>70</B> ge lagert, welches mit der Drehwelle<B>71</B> des Ventilkörpers 43 fest verbunden ist.
Dieser besitzt drei miteinander fest verbundene Ele mente<B>72, 73</B> und 74, eines für jedes der Statorelemente 47, 48 bezw. 49.
Was nun die Anordnung der Kanäle an belangt, so dient zu deren Erläuterung die Fig. <B>10,</B> welche die Kupplungselemente 31, 24 bezw. <B>32,</B> 24,<B>25</B> und die Pumpenelemetite 49,<B>27, 28</B> nebst den Druckkanälen ohne Ventile und die Verbindungen zwischen den Kupplungs- bezw. Pumpenelementen und den Satigkanälen zeigt, alles in Richtung gegen die treibende Welle gesehen. Die 8chiiitte durch die Elemente sind der Deutlichkeit halber nebeneinander gelegt.
In den Fig. <B>3-9</B> sind schematisch im Querschnitt die drei Ventilelemente in vor kommenden Stellungen gezeigt. Es bezeich net 42 die für die sämtlichen oben erwähn ten Pumpenelemente gemeinsame Drucklei tung. Diese Leitung besitzt für das Pumpen element 48,<B>26, 27, d.</B> h. für das Ventileiement <B>73</B> der Fig. <B>3-9,</B> zwei Zweige. Die Druck leitungen der Pumpenelemente 47,<B>25, 26</B> und 48,<B>26, 27</B> bezw. 49,<B>27, 28</B> sind<B>'</B> wie in Fig. <B>1</B> und 2 mit 44, 45 bezw. 46 be zeichnet. Von diesen Leitungen besitzt die Leitung 44 zwei Zweige.
Die zu der Satig- kammer <B>30</B> führende Leitung ist mit<B>75</B> be zeichnet. Jedes der letzterwähnten Pumpen elemente, das bei dem Ausführüngsbeispiel zweipolig auscreführt, <B>d.</B> h. in bekannter Weise mit zwei Widerlagern versehen ist, besitzt ausserdem zwei in Verbindung mit der Sang kammer<B>30</B> stehende Satigkanäle <B>76</B> und<B>77</B> (Fig. <B>1).</B> In derselben Weise' ist jedes der Kupplungselemente<B>31,</B> 24 und 302, 2#4, <B>25</B> mit zwei in Verbindung mit der Saugkammer stehenden Kanälen versehen, welche auf der Zeichnung nicht ersichtlich sind.
Ist der Ventilkörper in der Weise einge stellt, dass die Ventilelemente<B>72, 73</B> und 74 die in Fig. <B>3</B> untereinander gezeigten Lagen einnehmen, so haben alle Kupplungs- und Pumpenclemente direkte Verbindung zwischen den Druck- und Saugkammern. Wenn dann die treibende Welle 21 mit dem Gehäuse 22 und der) Rotorteilen .24-28 in Drehung ver setzt wird, so drehen sich sämtliche Elemente frei, ohne etwa Pumpwirkung aufeinander auszuüben. Diese Lage der Ventilelemente repräsentiert also Freilauf.
Wird nun der Ventilkörper 43 in die in Fig. 4 gezeigte Lage gedreht, so wird die Verbindung zwischen einerseits den Kupp lungselementen<B>31,</B> 24 und 32, 24,<B>25</B> und anderseits den Pumpeneleinenten 47, 48 und 49 ganz abgesperrt.
Die Rotorelemente 24, <B>25</B> werden also mit den Rotoreleinenten <B>31,</B> <B>32</B> durch die innerhalb dieser Elemente ein geschlossene Flüssigkeit direkt verbunden, während bei den letzterwähnten Pumpenele- inenten jedes direkte Verbindung zwischen den Saug- und Druckkammern ei-hält, so dass die Flüssigkeit innerhalb jedes Elementes durch die Kanäle 44, 45 bezw. 46 und die Kanäle<B>75, 76</B> und<B>77</B> zirkulieren kann.
Die durch die Welle 21 übermittelte Leistung wird also durch die Vermittlung des Ge häuses 22 direkt durch den Flüssigkeitsdruck zwischen den Rotoren 24, 25 und<B>31., 32</B> ohne Pumpwirkung zur Welle 34 überführt.
Um hierbei den durch die Pumpwirkung der Elemente 47,<B>25, 26</B> und 48,<B>26, 27</B> bezw. 49,<B>27, 28</B> verursachten Reibungsverlust zu vermeiden, kann die Freigebung der Stator- eleinente 47, 48, 49 herbeigeführt werden, was durch Lösen des Bremsrades<B>59</B> geschieht. Dadurch kann die mit den Statorelementen verbundene Hülse<B>53</B> sich frei drehen.
Bei dieser Ventilstellung, welche direkte Kupp lung repräsentiert, bei welcher die Welle 84 mit derselben Geschwindigkeit wie die Welle 21 getrieben wird, wird also die ganze Leistung direkt durch die innerhalb der Kupplungs elemente<B>31,</B> 24 und<B>32,</B> 24,<B>25</B> eingeschlos sene Flüssigkeit ohne Pumpwirkung über führt. Die Freigebufig der Statorelemente kann auch beim Freilauf erfolgen.
Bei weiterer Drehung des Ventilkörpers 43 in die in Fig. <B>5</B> gezeigte Lage bleibt die Verbindung zwischen den Kupplungselementen <B>31 '</B> 24 bezw. <B>32,</B> 24, 25 und den Pumpen- eleinenten 47,<B>25, 26</B> bezw. 48,<B>26, 27</B> ab gesperrt, während die Verbindung zwischen den ersterwähnten Elementen und dem Pum penelement 49,<B>27, 28</B> geöffnet wird.
Die Pumperielemente 47,<B>25, 26</B> und 48,<B>26., 27</B> sind somit<B>je</B> für sich kurzgeschlossen, während zu den Kupplungselementen<B>31,</B> 24 und 32, 24,<B>25</B> Flüssigkeit durch den Kanal 42, den Ventilkörper 43 und den Kanal 46 aus dein Druckraum des Pumpeneleinentes 49;<B>27, 28</B> gefb.rdert wird. Infolge der Drehung des Gehäuses 22 mit den darin angebrachten Teilen des treibenden Rotors wird der ge triebene Rotor<B>31,</B> 32 in gleicher Richtung mitgenommen, aber mit einer Verzögerung, die abhängt von der Flüssigkeitsmenge, welche die Statorpumpe nach den Elementen<B>31,</B> 24 und 032, 24,<B>25</B> fördert.
Da nun das Pumpenelement 49,<B>27, 28</B> eine Kapazität besitzt, die nur ein Viertel der gemeinsamen Kapazität der Kupplungseleniente <B>31,</B> 24 und 32, 24,<B>25</B> ist, so werden die Elemente<B>31,</B> <B>3-1</B> mit der Welle 34 mit einer Geschwindig keit rotieren, die sich zu der Dreligeschwin- digkeit der Welle 21 verhalten wird wie <B>1 -</B> 11/,3, <B>d.</B> h. das Übersetzungsverhältnis zwi- .sehen den Wellen 34 und 0.1 wird 3:4. Die Ventilstellung nach Fig. <B>5</B> repräsentiert die erste Übersetzungsstufe.
In Fig. <B>6</B> ist der Ventilkörper weiter ge dreht worden, so dass zwischen den Kupp lungselementen<B>31,</B> 24 bezw. <B>32,</B> 24,<B>25</B> und dem Pumpenelement 48,<B>26, 27</B> Verbindung hergestellt worden ist, während die Verbin dung zwischen den ersterwähnten Elementen und den ElerneAten 47,<B>25, 26</B> und 49,<B>27,</B> 28, die<B>je</B> kurzgeschlossen sind, abgesperrt ist.
Weil nun die Kapazität des Pumpen- elernentes 48,<B>26, 27</B> gleich die Hälfte der jenigen der Kupplungselemente<B>31,</B> 24 und <B>3,2,</B> 24,<B>'25</B> ist, ist es ohne weiteres ersieht- lieh, dass das Übersetzungsverhitltnis zwischen den -#Vellen 34 und 21 1:2 wird. Die Ven tilstellung nach Fig. <B>6</B> repräsentiert die zweite Übersetzungsstufe.
Gemäss Fig. <B>7</B> ist zwischen den Kupp lungselementen<B>31,</B> 24 bezw. <B>32,</B> 24,<B>25</B> und den Pumpenelernenten 48,<B>26, 27</B> bezw. 49, <B>217, 28</B> Verbindung hergestellt worden, wäh rend das Pumpenelement 47,<B>25, 26</B> fort während kurzgeschlossen ist. Infolge des Volumenverhältnisses zwischen den nun ar beitenden<B>Ei</B> lementensystemen wird das Über setzungsverhältnis zwischen den Wellen 34 und 21 gleich 1:4. Die Ventilstellung nach Fig. <B>7</B> repräsentiert die dritte Übersetzungs stufe.
Wenn durch Einschalten der Statorele- mente 47, 48 und durch Ausschalten des Statorelementes 49 die Kapazitäten gleich gemacht werden,<B>so</B> wird die Übersetzung um endlich gross,<B>d.</B> h. die Einrichtung wirkt als Bremse. Die hierzu erforderliche Ventilstel lung ist in Fig. <B>8</B> gezeigt.
Wenn anderseits die Kapazität der Stator- elemente grösser gemacht wird als die der Rotorelemente, was im vorliegenden Falle durch Einschalten sämtlicher Elemente 47, 48 und 49 geschehen kann, so werden die Rotorelemente <B>31, 32</B> in einer Richtung ge trieben werden, die der Drehrichtung der Welle 21 entgegengesetzt ist. Somit wird Rückwärtsgang der Welle 34 herbeigeführt. Die hierzu erforderliche Ventilstellung ist in Fig. <B>9</B> gezeigt.
Je gi-bf,)ei, die Kapazität der l';tatorele- inente ist,<B>je</B> schneller wird die Welle 34 in der Rückwärtsrichtung getrieben. Um bei plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen und von diesen verursachten Drucksteigerungen etwaige Brüche zu vermeiden, ist zwischen den Saug- und Druckräumen ein Sicherheits ventil<B>78</B> eingeschaltet, das beim Überdruck Verbindung zwischen den Druck- und Satig- räumen selbsttätig herbeiführt und dadurch die Druckseite entlastet.
Der Ventilkörper 43 kann auch so aus geführt sein, dass die Reihenfolge der in Fig. <B>3</B> bis<B>9</B> gezeigten Ventilstellungen und somit der Übersetzungsstufen anders ist. Es kann auch jedes Statorelement mit einem Ventil versehen sein, das von den Ventilen der an dern Statorelernente unabhängig gesteuert wird, jedoch ist die gezeigte Ventilanordnung, durch welche durch einfache Einstellbewe gungen sowohl Geschwindigkeitsregelungen, wie auch Bremsen und Rückwärtsgang her beigeführt werden kann, dem gegenüber eine Vereinfachung.
Ferner kann die Anzahl der Statorelemente eine andere sein, so dass an dere Übersetzungsstufen erhalten werden können. Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, dass jedes Statorelenient für sich freigegeben werden kann, wodurch bei allen Übersetzungsstufen verhindert wird, dass irgend ein Element kurzgeschlossen wird und Reibungsverluste hervorruft.
Ferner kann die Steuerung<B>69</B> der Ventile in irgend einer Weise mit der Auslösevorrichtung des Brems rades<B>59</B> so verbunden sein, dass gleinhzeitig mit der Einstellung der Ventile für Freilauf und direkte Kupplung (Fig. <B>3</B> und 4) die Statorelemente 47-49 selbsttätig freigegeben werden.
Ein Vorteil des beschriebenen Wechsel getriebes besteht darin, dass das mit derWelle 21 fest verbundene und sich drehende Ge häuse 22 nebst den Rotorteilen 24-28 gleich zeitig als Schwungrad dient und somit das z. B. bei Automobilen erforderliche Schwung rad ersetzt, wie die erwähnten Teile nebst dem getriebenen Rotor<B>31,</B> 32 und dem Stator 47-49 den gewöhnlichen Getriebekasten er setzen.
Das Ingangsetzen eines mit einem hydraulischen Getriebe versehenen Automobils und auch der Übergang von einer Geschwin digkeit in QIne andere erfolgt ruhiger als bei Automobilen, welche mit Zahnrädergetrieben versehen sind.