Hydraulisches Getriebe. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Getriebe, das zum Beispiel als hydraulisches Wechselgetriebe für Auto mobile ausgebildet sein kann und das mit einem Rotor, einem Stator und in einem die ser Teile in radialer Richtung verschiebbar angeordneten -Flügeln ausgerüstet ist, wel che in einem zwischen Rotor und Stator ge bildeten ringförmigen Arbeitsraum wirken, wobei im .andern Teil mindestens eine mit Dichtungsflächen ausgestattete Scheidewand, gegen welche die Flügel in ihrer äussersten Stellung dichtend anliegen, und mindestens eine weitere mit Dichtungsflächen ausge stattete Scheidewand vorgesehen ist.
Gemäss der Erfindung ist derjenige Teil des Getrie bes, in dem die Flügel angeordnet sind, mit radial verstellbaren Elementen versehen, welche zur dichten Anlage gegen :die Dich tungsflächen der zuletzt genannten Scheide wand gebracht werden können, welche Dich tungsflächen im andern Teil des Getriebes radial einstellbar sind, zum Zwecke, das von der radialen Entfernung zwischen den bei den Dichtungsflächen abhängige Hubvolumen des Getriebes verändern zu können. Das Getriebe kann mit Vorteil als ein hydraulisches Wechselgetriebe mit einem als Pumpe wirkenden und einem als hydrau lische Kupplung wirkenden Kapselwerk aus gebildet sein.
Auf der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines insbesondere für Automobile bestimmten hydraulischen Wech selgetriebes gemäss der Erfindung gezeigt.
Fig. 1 ist ein Längs- oder Achsialschnitt des Getriebes; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B, und Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie C-D der Fig. 1, von rechts nach links ge sehen.
Auf den Zeichnungen bezeichnet 1 die treibende Welle einer beliebigen Kraftma schine, beispielsweise einem Automobilmotor, mit welcher ein durch Deckel 45 geschlosse nes Gehäuse 2 fest verbunden ist. In letz terem ist ein Teil 3 fest, welcher den treiben den Rotor des Getriebes bildet und in wel chem die mit Dichtungsflächen 4, 5 bezw. 6, 7 im folgenden Arbeitsflächen genannt, ver sehenen Scheidewände und mit Dichtungs- flächen 8, 9 bezw. 10, 11 (Fig. 2 und 3), im folgenden Widerlagerflächen benannt, ver- sehenen Scheidewände der beiden zweipolig ausgeführten Kapselwerke 3, 13 und 3, 20 ausgebildet sind.
Im Gehäuse 2 ist. ferner die mit der Kardanwelle des Automobils verbun dene getriebene Welle 12 drehbar belagert, auf welcher der getriebene Rotor 13 festge keilt ist, der zusammen mit dem treibenden Rotor 3 ein als eine hydraulische Kupplung arbeitendes Kapselwerk bildet mit einem zwi schen Rotor 3 und Rotor 13 gelegenen ring förmigen Arbeitsraum.
Im Rotor 13 sind zwölf paarweise verteilte, radial verschieb bare Flügel 14 vorgesehen, welche vermit telst Rollen 15, die auf in den Flügeln 14 ge lagerten Zapfen 16 angeordnet sind, von im rotierenden Gehäuse 2 bezw. im treibenden Rotor 3 ausgebildeten Kurvennuten 17, 18 in der Weise geführt werden, dass die Flügel, wenn sie die Arbeitsflächen 4 und 5 errei chen, gegen diese dichten, und, wenn sie die Widerlager 8 und 9 erreichen, einwärts gegen das Rotorzentrum verschoben werden, so dass sie von den Widerlagern, gegen welche der Rotorkörper 13 dicht anliegt, abstehen. Im Rotor 13 angeordnete Federn 19 wirken auf die Zapfen 16 und verursachen so, dass die Rollen 15 geben die äussern.
Begrenzungsflä chen der Kurvennuten 17, 18 anliegen, wo durch eine wirksame Dicktung zwischen .den Flügeln 14 und den Arbeitsflächen 4, 5 her- lbeigeführt wird. Die Widerlager 8 und 9 bilden Scheidewände zwischen den Räumen 57 bezw. 58 des Kapselwerkes.
Im Kapselwerk 3, 20, das als Pumpe wirkt, sind radial verstellbare Widerlager 10, 11 angeordnet. Der normal feststehende Statorkörper 20 weist zwölf paarweise ver teilte, radial verschiebbare Flügel 21 auf (wie beim Kapselwerk 3, 13), und vierund zwanzig paarweise verteilte Elemente oder Gegenkolben 22, welche in radialer Richtung einstellbar sind und geben die Widerlager 10, 11 dichten. Die Flügel 21 werden mit- telst Rollen 23 in den im treibenden Rotor 3 vorgesehenen Kurvennuten 24 so geführt, dass sie von den Widerlagern 10, 11 abstehen, aber gegen die Arbeitsflächen 6, 7 dichten. Federn 25 bewirken das Anliegen der Rollen gegen die äussere Fläche der Kurvennut 24.
Die Einstellung der Gegenkolben 22 erfolgt durch im Statorkörper 20 angeordnete, ach- sial verstellbare Schieber 26, welche mit zur Achsrichtung, das heisst zur Verschiebungs richtung geneigten Führungsrippen 27 ver sehen sind, die in Nuten der Verlängerungen 28 der Gegenkolben 22 eingreifen. Durch Verstellung der Schieber 26 im einen oder andern Sinne wird somit eine Verschiebung- der Gegenkolben 22 in radialer Richtung ge ben oder von dem Zentrum des Stators 20 weg herbeigeführt.
Die Einstellung der Wi derlager 1.0, 11 erfolgt in ähnlicher Weise, indem im treibenden Rotor 3 Schieber 29 an geordnet sind, welche in achsialer Richtung verstellbar und mit zur Verschiebungsrich tung geneigten Rippen 30 versehen sind, die in Nuten der Widerlager 10, 11 eingreifen. Die Neigung der Rippen 2 7 und 30 soll die selbe sein, so dass, wenn die Schieber 26 und 29 gleichzeitig um den bleichen Betrag ver schoben werden, die Dichtung zwischen den Gegenkolben 22 und den Widerlagern 10, 11 aufrecht erhalten wird. Die erwähnten Schie ber 26 und 29 können aber auch unabhängig voneinander verschoben werden.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, bestehen die Widerlager 10, 11 aus je zwei Teilen, um bei verschie denen Einstellagen der erwähnten Teile, deren gegen die Gegenkolben 22 anliegende Führungsfläche einen unveränderlichen Krümmungshalbmesser besitzt, eine wirk same Dichtung zwischen dieser Fläche und den Gegenkolben 22 zu gewährleisten. Ferner ist der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Gegenkolben bezw. deren Anzahl und die Ausdehnung der Widerlager in pe- ripherischer Richtung derart gewählt, dass stets wenigstens ein Gegenkolben sich in dichtender Berührung, mit ein und demselben Widerlager befindet.
Der Statorkörper 20 ist am einen Ende einer im Verhältnis zur ge- triebenen Welle 12 drehbaren Hülse 31. fest- sel@eilt, an deren anderem Ende ein Brems rad 32 befestigt ist, durch welches die Hülse 31 und damit der Stator 20 festgebremst wer den kann. Die Dichtung zwischen der Welle 12 und .der Hülse 31 wird durch an den En den der Hülse angebrachte Büchsen 34 und 35 bewirkt.
Auf der Hülse 31 ist koachsial eine zweite Hülse 36 verschiebbar und dreh bar angeordnet, an deren innerem Ende eine Ringscheibe 37 befestigt ist, um welche drei Ringe oder Scheiben 38, 39, 40 drehbar an geordnet sind, mit welchen die im Statorkör per 20 verschiebbaren Schieber 26 fest ver bunden sind. Am äussern Ende der Hülse 36 ist ein Teil 41 einer nicht näher gezeigten Steuervorrichtung befestigt, durch welche die Hülse 36 und damit die Schieber 26 zur Re gelung der radialen Lage der Gegenkolben 22 im Statorkörper 20 in achsialer Richtung verschoben werden können. Die Dichtung zwischen den Hülsen 31 und 36 wird durch ,in .den Enden der Hülse 36 angebrachte Büchsen 42 und 43 bewirkt.
Auf der Hülse 36 ist ferner eine koachsiale dritte Hülse 44 verschiebbar gelagert, welche in einer am Deckel 45 des Gehäuses 2 ausgebildeten Nabe 46 geführt wird und sich mit dem Deckel 45 dreht, an welcher Drehung auch die Hülse 36 teilnimmt. Am innern Ende der Hülse 44 ist eine Nabe 47 eines Armsystems 48 fest, mit welchem die Schieber 29- fest verbunden sind, während am äussern Ende der Hülse 44 ein Teil 49 einer nicht näher gezeigten Steuervorrichtung fest ist, mittelst welchen die Hülse 44 nebst den Schiebern 29 zur Re gelung der radialen Lage der Widerlager 10, 11 im treibenden Rotor 3 in achsialer Rich tung verschoben werden kann. Das Arm system 48 mit den Schiebern 29 ist durch Federn 50 beeinflusst, welche um Zapfen 51 im Deckel 45 angebracht sind und die Nabe 4 7 normal gegen die Ringflansche 37 am innern Ende der Hülse 36 andrücken.
Hier durch wird bewirkt, dass bei der Verschie bung der Hülse 36 mit .den Schiebern 26 die Hülse 44 mit dem Armsystem 48 und den Schiebern 29 an dieser Bewegung selbsttätig teilnehmen, so dass die Einstellung der Ge genkolben 22 und der Widerlager 10, 11 gleichzeitig erfolgt, wodurch Leckverlust zwischen diesen Teilen vermieden wird. In Fig. 1 sind die Teile in einer Lage gezeigt, in welcher die Nabe 47 auf der Hülse 44 ausser Berührung mit der Ringflansche 37 entgegen der Wirkung der Federn 50 gehal ten ist, wobei keine Berührung zwischen den Gegenkolben und :den Widerlagern statt findet. In der Nabe 46 des Deckels 45 ist ein mit einem federbelasteten Kugelventil 52 versehener Kanal 53 vorhanden, durch wel chen etwa ausleckendes Druckmedium zum Saugraum des Getriebes selbsttätig zurück geführt wird.
Im Gehäuse 2 ist, ferner ein in Verbindung mit dem Saugraum des Getriebes stehender Raum 54 angeordnet, in dem das Druckmedium durch die Wirkung der Flieh kraft von mitgeführter Luft getrennt wird. Mit der getriebenen Welle 12 ist endlich ein Bremsrad 55 verbunden, durch welches er stere rasch gebremst werden kann.
Die: Wirkungsweise des Getriebes 3, 20 ist wie folgt: Angenommen, die Gegenkolben 22 seien soweit gegen das Stator-Zentrum verschoben. dass ihre Aussenfläche bündig mit der Peri pherie des Stators 20 ist, und die Widerlager 10, 11 seien soweit gegen das Statorzentrum verschoben, dass sie gegen die Peripherie des Stators 20 abdichten. In diesem Falle gleicht das Kapselwerk 3, 20 dem Kapselwerk 3, 13. Es ist ohne weiteres klar, dass der radiale Abstand zwischen den Arbeitsflächen und den Widerlagern, .d. h. die radiale Weite des ringförmigen Arbeitsraumes das Hubvolu men eines solchen Kapselwerkes bestimmt, vorausgesetzt, dass die achsiale Ausdehnung des Arbeitsraumes keine Veränderung er fährt.
Beim Kapselwerk 3, 13 oder beim Kapselwerk 3, 20 mit oben erwähnter Ein stellung der Gegenkolben und Widerlager ist der wirksame Teil .des Flügels beim Zusam menwirken mit der Flüssigkeit die ganze über die Walze (Rotor 13 oder Stator 20) vorste hende, parallel zur Achse verlaufende Flä che des Flügels. Gelingt es nun zum Beispiel den Durchmesser des Rotorkörpers 13 oder des Stators 20 grösser zu machen, wobei gleichzeitig der Durchmesser .der Widerlager flächen entsprechend vergrössert werden muss, so erhält man einen schmäleren Arbeitsraum und eine kleinere wirksame Fläche der Flü gel, also ein vermindertes Hubvolumen.
Dies wird nun beim Kapselwerk 3, 20 mit Hilfe der einstellbaren Gegenkolben 20 und der einstellbaren Widerlager erreicht. Auch in diesem Falle ist die Weite des Arbeitsraumes durch den radialen Abstand zwischen der. Arbeitsflächen 6, 7 und den Widerlagerflä chen 10, 11 gegeben. Wie beispielsweise im linken untern Quadranten der Fig. 3 ersicht lich, ist die wirksame Fläche .des Flügels 21, mit welcher die Druckflüssigkeit im Druck raum 56 zusammenwirkt, nicht die ganze Fläche, welche über den Stator 20 hervor steht, sondern nur die über den äussern Durch- nesser der Gegenkolben 22 hinausragende Fläche, da die Flüssigkeit im zur Wirkung auf den Flügel entgegengesetztem Sinne auf den untersten Gegenkolben 22 wirkt.
Die Ge- enholben sind hierbei nur als Teile des Sta torkörpers 20, nicht aber als Förderflügel zu betrachten, da sie normalerweise nicht gegen die Arbeitsflächen 6, 7 abdichten. Sie tragen daher zur Förderung der Flüssigkeit nichts :der nur ganz unbedeutend bei. Das Hub volumen des als Pumpe wirkenden Kapsel werkes 3, 20 kann von einem Minimum, das gleich Null ist, und bis auf ein Maximum geregelt werden, und zwar durch Einstellung der Gegenkolben 22 (unter entsprechender Einstellung .der Widerlager 10, 11) von einer Lage, in der sie gegen die Arbeitsflächen 6 und 7 anliegen, bis in eine Lage, in der sich ihre äussere Flächen in der Umfangsfläche des Statorkörpers 20 oder auch innerhalb die ser Fläche befinden.
Zur Erklärung der Wirkung des beschrie benen Wechselgetriebes sei vorerst angenom men, dass die Widerlager 10, 11 und die Ge genkolben 22 des Kapselwerkes 3, 201 durch Vermittlung der verschiebbaren Hülsen 44 und 36 und der Schieber 29, 26 in der Weise eingestellt worden sind, dass die wirksame Fläche der Flügel 21 gleich derjenigen der Flügel 14 des Kapselwerkes 3, 13 ist.
Wenn das Gehäuse 2 mit dem treibenden Rotor 3 in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Pfeilrichtung in Drehung versetzt wird, so fliesst das vom als Pumpe wirkenden Kapselwerk 3, 20 in Bewegung versetzte Druckmedium von den Druckräumen 59 des erwähnten Kapselwer kes 3, 20 direkt nach den mit ersteren ver bundenen Saugräumen 58 des Kapselwerkes 3, 13 und wird von letzterem gänzlich auf genommen, von wo es über die Druckräume 57 nach den Saugräumen 56 des Kapsel werkes 3, 20 zurückgeführt wird. In diesem Fall findet somit nur ein Kreislauf des Druckmediums zwischen den beiden Kapsel werken 3, 20 und 3, 13 statt und der Rotor 13 mit der Welle 12 steht still.
Diese Ein stellung der Widerlager 10, 11 und der Ge genkolben 22, bei der offenbar das Hubvolu men des Kapselwerkes 3, 20 gleich demjeni gen des Kapselwerkes 3, 13 ist, stellt somit Freilauf des Wechselgetriebes dar.
Werden hiernach die Hülsen 36 und 4-1 nebst den Schienen 26 und 29 in der Rich- tun g von links nach rechts in der Fig. 1 ver schoben, so werden infolge der Neigungsrich tung der Führungsrippen 27, 30 die Gegen kolben 22 und die Widerlager 10, 11 nach aussen vom Drehmittelpunkt verschoben. Der radiale Abstand zwischen den Führungsflä chen der Widerlager und den Arbeitsflächen 6, 7 wird somit vermindert, und demzufolge wird auch die wirksame Fläche der Flügel 21 und damit auch das Hubvolumen des Kap selwerkes 3, 20 vermindert.
Aus den Druck räumen 59 des Kapselwerkes 3, 20 wird hierbei. Flüssigkeit zu dem als hydraulisch Kupplung arbeitenden Kapselwerk 3, 13 ge fördert, und infolge der Drehung des Rotors 3 wird der getriebene Rotor 13 in gleicher Richtung mitgenommen, aber mit einer Ver zögerung, die abhängt von der geförderten Flüssigkeitsmenge. Werden zum Beispiel die Gegenkolben und die Widerlager :derart ein gestellt, dass das Hubvolumen des Kapsel werkes 3, 20 gleich der Hälfte von demjeni gen des Kapselwerkes 3, 13 wird, so wird offenbar das Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen 12 und 1 gleich 1:2.
Durch Ein- stellung der Widerlager 10, 11 und der Ge genkolben 22 kann somit das Übertragungs verhältnis zwischen den Wellen 1 und 12 beliebig verändert werden. Werden zum Bei spiel die erwähnten Organe in der Weise ein gestellt, dass der radiale Abstand<B>-</B>zwischen den Führungsflächen der Widerlager und den Arbeitsflächen 6 und 7 gleich Null wird, so wird offenbar auch das Hubvolumen des Kapselwerkes 3; 20 gleich Null, und der Ro tor 13 mit der Welle 12 wird mit derselben Geschwindigkeit wie das Gehäuse 2 und die treibende Welle 1 getrieben. Diese Einstel lung vergegenwärtigt direkte Kupplung, und der Stator 20 mit der Hülse 36 wird hierbei zweckmässig freigegeben, was durch Losma chen des Bremsrades 32 erfolgt.
Wenn an derseits die Widerlager 10, 11 und die Ge genkolben 22 in der Weise eingestellt werden, dass das Hubvolumen des Kapselwerkes 3, 20 grösser wird .als dasjenige des Kapselwerkes 3, 13, so wird der Rotor 13 in einer Richtung getrieben, die der Drehrichtung der Welle 1 entgegengesetzt ist. Diese Einstellung ver gegenwärtigt Rückwärtsgang.
Wünscht man bei einem beliebigen Über setzungsverhältnis Freilauf direkt herbeizu führen, so kann dies durch die Einstellung der Widerlager 10, 11 unabhängig von den Gegenkolben 22 derart erfolgen (Fug. 1), dass ein Spielraum zwischen den erwähnten Tei len entsteht, wodurch die Druck- und Saug räume miteinander direkt verbunden werden.
Durch das beschriebene Wechselgetriebe ist es somit möglich, :durch blosse Einstellung der Widerlager 10, 11 und der Gegenkolben 22 Freilauf, beliebige Übersetzungsstufen, direkte Kupplung und Rückwärtsgang her beizuführen, ohne verwickelte Kanalanord nungen mit zugehörigen Ventilen nebst Vor richtungen zum Steuern der Ventile zu ver wenden, durch welche ausserdem verlustbrin gende Drosselerscheinungen verursacht wer den. Bei der beschriebenen Vorrichtung ste hen die Druck- und Saugräume .der beiden Kapselwerke 3, 13 bezw. 3, 20 miteinander in direkter Verbindung. Es ist klar, dass das Hubvolumen der Pumpe auch dadurch ver- ändert werden kann, dass die Breite der wirk samen Druckfläche der Flügel regelbar ge macht wird.