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Kraftübertragungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Kraftübertragungseinrichtungen,
die es z.B. ermöglichen, die Antriebskraft eines Motors auf die Räder eines Kraftfahrzeugs
zu übertragen.
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Bis jetzt ist es üblichg bei solchen Kraftübertragungseinrichtungen
zwei Steuer- oder Regelorgane vorzusehen, nämlich eine die Drehzahl des Motors regelnde
Drossel und ein Betätigungsorgan, mittels dessen ein Getriebe auf eines von mehreren
vorbestimmten Übersetzungsverhältnissen eingestellt werden kann, Ferner sind bereits
Kraftübertragungseinrichtungen mit nur einem äußeren Betätigungsorgan, nämlich der
Drossel zum Regeln der Motordrehzahl, bekannt, bei denen jeweils das geeignete von
mehreren festen Übersetzungsverhältnissen gemäß den jeweiligen ßetriebstedingungen
automatisch gewählt wird. Bei solchen Kraftübertragungseinrichtungen benötigt man
i r eine Betätigungseinrichtungg die so ausgebildet istg daß sie bestimmen kann,
welches der verfügbarau Übersetzungsverhältnisse unter den jewailigen Bedinguunge2n
d@@ am besten geeignete ist.
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Die Erfindung sieht nunmehr eine hydraulische Kraftübertragungseinrichtung
vor, bei der das zu übertragende Drehmoment automatisch in Abhängigkeit vom Verhältnis
zwischen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl bestimmt wird, und zwar dadurch,
daß automatisch innerhalb eines Arbeitsspiels oder Zyklus die Zeitspanne verlängert
wirdp während welcher das Drehmoment übertragen wird. Hierbei ist es möglichy die
Antriebsdrehzahl mit Hilfe einer Drossel zu regeln, und die Abtriebsdrehzahl richtet
sich nach der zu überwindenden Lastg wobei sich automatisch das richtige Übersetzungsverhältnis
des Getriebes einstellt. Eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinrichtung
umfaßt eine mit hin- und hergehender ßewegung arbeitende hydraulische Pumpe und
einen hydraulischen Motor, der mit Hilfe des durch die Pumpe geförderten Druckmittels
angetrieben wird. Der von der Pumpe gelieferte Strom des hy-
draulischen Druckmittels
alterniert im Verlauf der hin- und hergehenden Arbeitsbewegung der Pumpe, und man
kann dafür sorgen, daß der hydraulische Druck dem Motor nur während desjenigen Teils
des Arbeitsspiels der Pumpe zugeführt wird, während dessen der von der Pumpe gelieferte
Strom einen der Motordrehzahl entsprechenden Strom überschreitet. denn sich die
Drehzahl des Motors erhöhtg wird dem Motor das hydraulische Üruckmittel während
eines kleineren Teils des Arbeitsspiels zugeführtg und umgekehrt. Vorzugsweise ist
ein Akkumulator vorgeseheng in den die den Bedarf des hydraulischen Motors überschreitende
klenge des Druckmittels während desjenigen Teils des Arbeitsspiele, hineingepumpt
wirdg
während dessen das Druckmittel dem hydraulischen Motor zugeführt wird. Das diesem
Akkumulator zu entnehmende Medium, das zweckmäßig unter Druck steht, kann verwendet
werden, um dem hydraulischen Motor das Druckmittel während eines weiteren Teils
des Arbeitsspiels zuzuführen. Ein in der Strömungsrichtung von der Pumpe zum Akkumulator
hinter dem Akkumulator angeordnetes Rückschlagventil ermöglicht esq das in dem hydraulischen
Motor vorhandene Druckmittel zirkulieren zu lassen, während der hydraulische Motor
während des verbleibenden Teils des Pumpenarbeitsspiels läuft.
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Als Pumpe wird eine mit zwangsläufiger Verdrängung arbeitende 2umpe
mit einer Pumpenkammer verwendet, deren iiauminhalt zyklisch verändert wird, so
daß das hydraulische Medium angesaugt und dann unter einem Druck abgegeben wird.
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Bei der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine mit hin- und hergehender
Bewegung arbeitende rumpe mit zwei Zylin dern, die zweckmäßig als Taumelscheibenpumpe
ausgebildet ist. jeder der 2umpenzylinder kann eine Akkumulatorkammer speisen, und
bei einer bevorzugten Ausbildungsform ist nur ein einziger Akkumulator vorgesehen,
der jedoch zwei Druckmittelkammern umfaßt, von denen jede mit dem zugehörigen Pumpenzylinder
verbunden ist; außerdem ist eine gemeinsame Luftkammer vorgesehen, damit die beiden
hammern einem Druck ausgesetzt werden können. Die Rückschlagventilanordnung kann
dann vier Rückschlagventile umfassen, die ähnlich wie bei einem elektrischen Vollweggleichrichter
nach Art-einer BrUckenschaltung angeordnet sind.
Natürlich könnte
die Pumpe auch mehr als zwei Zylinder umfassen, wobei jeder Zylinder mit einer Akkumulatorkammer
verbunden sein müßte. Hierbei ist es jedoch zweckmäßig, eine gerade Zahl von Zylindern
vorzusehen, die jeweils paarweise miteinander verbunden sind.
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Der Akkumulator kann eine Luftkammer umfassen, die mit einer Kammer
für das hydraulische Druckmittel zusammenarbeitet; in diesem Falle hat die Luftkamnmer
vorzugsweise einen begrenzten Rauminhalt, so daß sich der hydraulische Druck in
dem System erheblich erhöhen kanng während das Druckmittel dem Akkumulator zugeführt
wird. Der Rauminhalt der Luftkammer soll z.B. kleiner sein als der doppelte Wert
des Hubvolumens der Zylinder.
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Um eine Last, z.B. ein Kraftfahrzeug, in Bewegung zu setzen, kann
man ein sogenanntes Kurzschlußventil vorseheng das es dem durch die Pumpe geförderten
Druckmittel ermöglichtg zu zirkulieren und um den hydraulischen Motor herumzuströmen.
Dieses Kurzschlußventil kann so angeordnet sein, daß es vollständig geschlossen
isty wenn die Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht; dies kann z.B.
mit Hilfe einer durch Fliehkräfte wirksam werdenden Vorrichtung oder mit Hilfe einer
Vorrichtung bewirkt werdeng die durch das Druckmittel betätigt wird, welches einer
von der Antriebswelle aus angetriebenen Pumpe entnommen wird.
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Alternativ kann man ohne Rücksicht daraufg db ein Akkumulator vorhanden
ist oder nichtg einen Kanal vorseheng mittels dessen die von der Pumpe zu dem hydraulischen
Motor führenden Leitungen überbrückt werden könneng wobei in diesem Kanal ein bewegliches
oder verschiebbares Organ angeordnet ist. Diesen
Organ kann einen
oder mehrere hin- und herbewegbare Kolben umfassen oder aber durch ein in dem Überbrückungskanal
enthaltenes hydraulisches Druckmittel gebildet werden, wobei der Kanal in diesem
Falle durch ein langes Rohr in Form einer Rohrschlange oder dergleichen gebildet
wird.
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i Die vorstehend beschriebene Anordnung ist von ziemlich einfacher
Konstruktiong und sie kann als Ersatz für das bei einem Kraftfahrzeug vorhandene
Kraftübertragungssystem verwendet werden. Man kann z.B. dafür sorgeng daß der hydraulische
Motor zwei der Räder des Fahrzeugs über ein Differential antreibt; alternativ könnte
man zwei Motoren vorsehen, die hintereinander oder parallel geschaltet sind und
jeweils dazu dieneng eines der Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Die Kraftübertragungseinrichtung
läßt sich auf einfache Weise dadurch steuern, daß man die Drehzahl des Fahrzeugmotors
nach Bedarf regelt; hierbei weist die KraftUbertragungseinrichtung nicht nur einen
hohen Wirkungsgrad auf, sondern es ist durch einfache Änderungen ander Konstruktion
der Einrichtung möglich, die Drehmomentcharakteristiken innerhalb eines großen Bereichs
zu variieren; hierbei können insbesondere die Betriebebedingungen des Akkumulators
vartiert werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den allgemeinen Aufbau
einer erfindungsgemäßen automatischen Kraftübertragungeeinrichtunge
Fig.
2 zeigt im Schnitt die Pumpe der Anordnung nach Fig. 1.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Rückschlagventilaggregat der Anordnung
nach Fig. 1.
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Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3. Fig. 5 zeigt
im Schnitt den Akkumulator der Anordnung nach Fig. 1.
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Fig. 6 zeigt im Längsschnitt den Druckbehälter der Anordnung nach
Fig. 1.
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Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch das Startventil der Anordnung nach
Fig. 1.
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Fig. 8 zeigt im Schnitt eine der bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten
Vorrichtungen zum Verhindern des Auftretens von Kayitation.
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Fig. 9 und 10 sind zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung
nach Fig. 1 dienende graphische Darstellungen.
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Fig. 11 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch zwei abgeänderte Ausbildungsformen
der Erfindung.
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Fig. 12 zeigt im Längsschnitt den in Fig. 11 nur schematisch angedeuteten
Überbrückungs- oder Umschaltkolben.
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Die in Fig. 1 gezeigte Kraftübertragungseinrichtung kann Craftfahrzeugs
von einem benutzt werdeng um die Räder eines Y Verbrennungsmotor aus anzutreiben*
Der Verbrennungsmotor treibt eine Pumpe 11 über ei.n Untersetzungsgetriebe
mit einem Drehzahl-»
Verhältnis von 2:1 an, und die Fahrzeugräder
werden durch einen mit hin- und hergehender Bewegung arbeitenden hydraulischen Motor
13 mit drei in einer Reihe angeordneten Zylindern angetrieben; der Motor 13 entwickelt
bei 1500 U/min und einem Druck des Druckmittels von etwa 85 atü eine Leistung von
80 PS. Der hydraulische Motor umfaßt ein obenliegendes drehbares Ventil, das von
der Kurbelwelle aus angetrieben wird.
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Bei der hydraulischen Pumpe 11 handelt es sich um eine Taumelscheibenpumpe
mit zwei Zylindern, bei der jeder Zylinder mit der Saugleitung 14 und der Förderleitung
15 durch ein Aggregat mit vier Rückschlagventilen 16 verbunden ist; die vier iRüakschlagventile
sind analog einem elektrischen Vollweggleichrichter angeordnet. Außerdem sind die
Zylinder der Pumpe 11 direkt mit einer Kammer eines doppelten Akkumulators 17 verbunden.
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Ein einfach aufgebautes Umsteuerventil
18 bekannter Art ermöglicht
eag die Drehrichtung des hydraulischen Motors
13
umzukehren, Um das Verständnis
der Erfindung zu erleichtern, ist es zweckmäßigt zunächst den in Fig.
5 im Schnitt gezeigten Akkumulator z# beschreiben. Dieser Akkumulator umfaßt
zwei Druckmittelkammerng und jede Druckmittelkammer ist mit einem der Zylinder der
Pumpe
11 verbunden. Die beiden Kammern sind durch Gummimembranen
23 von einer Druckluftfeder getrenntg die durch den Innenraum 24 eines Beutels
gebildet wirdg der durch die Membranen abgegrenzt wird.
| Wenn beide Kammern entleert eindv wie en in Pig.
5 darge- |
| stellt ist# ist das Volumen der verdichteten Luft in
den Beutel |
| 24 annähernd gleich dem Hubvolumen einen der Zylinder der Pumpe |
| 11, und der Druck der Luft kann unter diesen Bedingungen
zweck- |
| mäßig z,Be etwa 70 atU betragen» Diene Druckluh wird
über den |
| Einlaß 25 zugefUhrt. Die Membranen 23 werden
durch poröse Metall- |
| platten 30 abgestützt, die z.B. aus geaintertem Metall
bestehen |
| und zwischen Schultern 26 und 27 den Gehäuses
und den Deckeln |
| den Akkumulators in ihrer Lage gehalten werden; hierbei werden |
| die Platten 30 durch einen zylindrischen Abstandering
289 der |
| gegenüber dem An-umulatorgehäuse durch Dichtungeringe
29 ab- |
| gedichtet wirdt in einem Abstand voneinander gehalten. Die
Rän- |
| der der Gummimembranen 23 sind zwischen den Platten
30 und den |
| Abetandering 20 ei ffl spannte |
| Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Rückschlagventilaggregat
um- |
| faßt einen Klotz bzw.-ein Gehäuse 31 mit einem rechtwinkligen |
| getzwerk von Kanälen 32v 339 34 und 35g, die
an den Eckin einen |
| Rechtecke aber unter Federspannung stehende Rückschlagventile |
| 36 miteinander verbunden sind* |
| Die beiden Pumpenzylinder werden bei 37 und 38 mit den |
| zugehörigen '&Kanälen 33 und 35 verbundeng
der zu der Pörderleitung |
| 14 führende Auslag ist in den Kanal 32 bei
39 vorgeaeheng wäh- |
| rend der Anschluß fUr die Saug191tung 15 in dem Kanal
34 bei 41 |
| ausgebildet iNte |
| lian erkennt@ daß das bei 37 oder 38 zugefÜhrt0
»ruaköl |
| Uber Rückechlaglrentil@*zu der rörderleitung bei
399 jedoch |
| nicht gu dem Einlaß 41 gelangen kann; dies ist in ?ige
1 bei 16 |
schematisch dargestellt. 2erner kann das Druckmittel durch den
hydraulischen Motor 13 und das Ventilaggregat 16 zirkuliereng wenn die Pumpe keine
ausreichende Menge den Druckmittels fördern kann, um dem Bedarf des hydraulischen
Motors zu entsprechen. Bei der Pumpe 11 handelt es sich um eine in Fig. 2 dargestellte
Taumelscheibenpumpe mit zwei Zylindern und einer Taumelscheibe 42, die von dem Verbrennungsmotor
aus angetrieben wirdi die Pumpe umfaßt zwei hin- und berbewegbare Zylinder 43 und
44, die sich an der Taumelscheibe über hydrostatisch wirkende Gleitschuhe 45 abstützen,
In Fig. 2 sind die Abgabeleitungon den Rückschlagventilaggregate 16 bei 46 und 47
angedeutet, Der Zylinderdruck wird über die Leitungen 48 auf der Rückseite der Taumblocheibe
42 vorgesehenen Flächen zugeführtg die den gleichen Flächeninhalt haben wie die
Gleitschuhe 45, damit die hydrostatischen axialen Kräfte ausgeglichen werden.
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Der Auslaß 51 des Pumpengehäueee 52 führt zu einen in Fig.1 gezeigten
Sumpf 53.
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Die Vorrichtung 50 zum Verhindern des Auftretens von Kavitation ist
in Fig. a in Schnitt dargestellte Je eine solche Vorrichtung ist gemäß pig. 1 an
jede Förderleitung der Pumpe angeaohloseen, und diese Vorrichtungen bilden eine
Druckölquellet die dem betreffenden Rückschlagventil 36 den Aggregata
16 genügend Zeit läßtv um anzusprechen* Die Vorrichtung
50 umfaßt ein Gehäus4 55 mit einer Membran 569 die einen Luft
unter atmosphärischem Druck enthaltenden Hohlraum 57 von einer Kamer
58 trenntg welche mit der 7örder-;
seite der Pumpe in Verbindung
steht.
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Wenn der betreffende Pumpenzylinder einen Förderhub ausführtp drückt
die mhembran 56 die Luft in dem Hohlraum 5'7 arf den im Zylinder herrschenden Druck
zusammeng und wenn der Saughub beginnt, steht praktisch das gesamte Volumen des
Hohlraums 57 zur Verfügungp um dem Zylinder Öl während der Zeitspane zuzuführeng
die abläuftg bevor sich die Rückschlagventile öffnen. Hierdurch wird verhindert,
daß der Druck im Zylinder bis unter den Atmosphärendruck zurückgeht; somit kann
keine Kavitation auftreten.
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Beim Anlassen des Verbrennungsmotors ist es zweckmäßigg die Pumpe
11 kurzzuschließeng bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf z.B. 750 bis 1000
U/min angestiegen ist.
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Zu diesem Zweck ist ein Anlaßventil 61 gemäß Fig. 1 zwischon der Förderleitung
14 und dir Saugleitung 15 angeschlossen. Dieses Ventil ist in Fig. 7 im Schnitt
dargestellt; es bildet normalerweise eine Verbindung zwischen den beiden Teilen
des Kurzschlualeitungewege über die beiden Öffnungen 62 und 63.
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Das Ventil 61 wird entgegen dem Druck einer Feder 64 durch einen hydraulischen
Druck betätigtv der bei 65 von einer in pig. 1 gezeigten Druckverstärkerpumpe
66 aus zugeführt wird; bei der pumpe 66 handelt es sich um eine Zahnradpumpe bekanAer
Artt die von der 2umpenwelle aus über ein Getriebe 12 angetrieben wird-
Die pumpe 66 saugt das hydraulische Medi= aus dem sumpf
53 an und entwickelt einen Druck an den Undichtigkeiten
den Kreiglau:tag den das Druckmittel proportional zur Drehzahl
den Verbrennungsmotors zugeführt wird* Dieser Druck wirkt au-e
die
i@ummer 659 und wenn sich die Drehzahl i@rhöhtg bewegrt sich das Ventilorgan 67
gemäß Fie. 7 entgegen der ßraft der Feder 64 nach rechts, bis die Kurzschlußverbindung
zwischen den Öffnungen 62 und 63 unterbrochen ist.
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Während dieser Anlaßperiode und während des normalen Betriebs wird
das System von der Druckverstärkerpumpe 66 aus unter Druck gesetztg mittels
deren ein Druckbehälter 69 in der Saugleitung 15 einem Druck ausgesetzt wird.
Der Druckbehälter 69 ist in Fig. 6 im Längsschnitt dargestellt; wird das Druckmittel
von der Pumpe 66 aus dem Druckbehälter 69 über den Einlaß 71 zugeführtg wird ein
Kolben 72 entgegen der Kraft einer Feder 73 nach oben bewegt, bie beim Erreichen
eines vorbestimmten Drucks eine zu dem Sumpf 53 führende Öffnung 74 freigegeben
wird. Die 2eder ist so eingestelltg daß sie bei dieser Stellung einen Duruck von
etwa 7 atü in dem System aufrechterhält.
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Ferner ist ein Überdruckventil 76 bekannter Art vorgeaehen, das auf
einen Druck von etwa 140 atü eingestellt ist und ein' Verbindung zwischen der Saugleitung
und der Pörderleitung herstellen kann, Auch das Gehäuse 13 des hydraulischen
Motors 13 ist an den Sumpf 53 angeschlossene Die Druckverstärkerpumpe
66 kann auch dazu dienen# einen Schmierstoff der Pumpe und den Lagern dea
hydraulischen Motors zuzufUhrene Jeder Zylinder der Pumpe 11 kann als Generator
für einen sinusförmigen ölstrom betrachtet werden. Die Pördermenge eines
Zylinders
innerhalb eines vollständigen Arbeitsspiels der Pumpe ist in Fig. 9 in Form einer
Sinuawelle 81 dargestellt. Die positive Hälfte der Sinuswelle repräsentiert den
Förderhub, während die negative Hälfte dem Saughub entspricht. In Fig. 9 stellt
eine waagerechte Linie 82 das Ölvolumen darg das der hydraulische Motor 13 während
dieser Arbeitsperiode benötigt.
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Aus Gründen der Einfachheit ist die Linie 82 als gerade Linie
gezeichnet, doch sei bemerktg daß genau genommen bei einem hydraulischen Motor die
drei Zylinder die von der Pumpe abzugebende Druckmittelmenge während jeder Periode
sechemal variiert.
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Die Linie 81 und 82 sind so gezeichnet, daß sie den Druckmittelstrom
oder Durchsatz je Einheit des Pumpendrehwinkels angebeng wobei der Drehwinkel #
der Pumpe auf der Absziesenachse aufgetragen ist. Somit ändert sich die Annäherung
an eine Sinuswelle 819 die die Förderleistung der Pumpe darstelltg nichtg wenn sich
die Drehzahl der Pumpe ändertg doch wenn der Druckmittelbedarf des hydraulischen
Motors konstant ist, ist der Bedarf des Motors je Einheit des Pumpendrehwinkele
umgekehrt proportional zur Drehgeschwindigkeit der Pumpeg Somit verläuft die gerade
Linie 829 die den Bedarf des Motors je Einheit des Pumpenwinkels wiedergibt,
bei hohen Drehzahlen der Pumpe der 0-Achse nahe benachbart# und sie entfernt sich
weiter von dieser Achseg wenn-die Pumpendrehzahl verringert wird, Die Pumpendrehzahl#
bei welcher der Bedarf des Motors gleich dem Höchstwert der Pörderleistung der Pumpe
isto wird hier als Synchrondrehzahl bezeichnet.
Ist die Pumpendrehzahl
höher als die Synchrondrehzahl, schneidet die Linie 82 gemäß Fig. 9 die Sinuswelle.
Während des Abschnitts A-B des Arbeitsspiels reicht die Förderleistung der Pumpe
nicht aus, um den Bedarf des Motors zu decken, und der Motor-Druckölstrom zirkuliert
über die Rückschlagventilbrücke 16 und wird um die Pumpenzylinder 43 und 44 herumgeleitet.
Während dieses Teeils des Arbeitsspiels wird dem Motor 13 kein Druck zugeführt.
Vom Punkte B ab überschreitet der von der Pumpe gelieferte Druckmittelstrom den
Bedarf des Motorag und zwischen B und C wird dem Motor Drucköl zugeführt. Das überschüssige
Öl, dessen Menge durch die Fläche 83 in Fig. 9 repräsentiert wird, wird in dem Akkumulator
17 gespeichert. Zwischen B und C wird somit dem Motor Öl zugeführtg dessen Druck
durch den im Akkumulator herrschenden Druck bestimmt wird. Während der Periode C-D
wird Öl, das zwischen B und C gespeichert wurdeg freigegebeng wobei ein Teil dieser
Ölmenge dazu dient, den Motor während dieser Periode zu versorgen, während ein anderer
T2eil zur Pumpe zurückgeleitet wird, um Arbeit an die Pumpe abzugeben. Dieser Vorgang
wird in Fig. 9 durch die Fläche 84 repräsentiert, die gleich der Fläche 83 ist,
Zwischen C und D bleiht der Motor ebenfalls einem Druck ausgesetzt. Beide Zylinder
der Pumpe arbeiten auf ähnliche Weise. Somit wird dem Motor das Druckmittel während
eines Teils jedes Arbeitsspiels zugeführtg der durch die Strecke bestimmt wirdv
welche die Linie 82 für den Bedarf des Motors auf der Förderkurve
81 der Pumpe abgreift. Wird die Drehzahl der Pumpe herabgesetzt# wird auch
der Teil des Arbeite-.spiele verkleinertg innerhalb dessen dem Motor das Druckmittel
zugeführt wird. Erhöht sich der Bedarf dee Motorag d.h. bewegt sich das Fahrzeug
schnellerg wird der aktive Teil des Arbeitespiele erneut verkleinerte
Es ist ereichtlichp daß der Anteil
der Zeit, während dessen
das Druckmittel dem Motor zugeführt wird, nur von dem Verhältnis zwischen der Förderleistung
der Pumpe und dem Bedarf des Motors abhängt, d.h. vom Verhältnis zwischen der Drehzahl
des Verbrennungsmotors und der Drehzahl der Fahrzeugräder. Dieses Verhältnis kann
auch als "Übersetzung" bezeichnet werden.
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Aus Fig. 9 ist ersichtlich» daß danng wenn der Bedarf des hydraulischen
Motors etwa der Hälfte des Spitzenwertes der Förderleistung der Pumpe entspricht,
die Zeitspanne B-D, während welcher das Druckmittel durch einen Pumpenzylinder gefördert
wird, gleich einer Hälfte des Pumpenarbeitespiels wird. Da der andere Pumpenzylinder
während der anderen Hälfte des Arbeitespiels Drucköl förderte, wird das Druckmittel
somit dem Motor kontinuierlich zugeführt, und eine weitere Vergrößerung der Antriebskraft
dadurcht daß das Druckmittel über einen größeren Teil des Arbeitsspiels zugetührt
wirdv kann nicht dadurch bewirkt werden, daß die Pumpendrehzahl über diesen Punkt
hinaus erhöht wird. Jedoch ergibt sich eine weitere Vergrößerung der Antriebskraft
bei einer Erhöhung der Pumpendrehzahl trotzdemp denn die @nenge des in dem Akkumulator
während des Arbeitsspiels gespeicherten Drucköls wird vergrößertg und der Druck
der Feder 24 nimmt um einen entsprechenden Betrag zu. Wiederum ist die Zugkraft
nur eine Funktion der erwähnten "Übersetzung".
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Fig, 10 ist eine grap#ieche Darstellungg in der die Zugkraft
über der "Übersetzung" für eine Kraftübertragungseinrichtung aufgetragen iatt für
deren Pumpe die nachstehenden . Angaben gelten:
Fördermenge
der Pumpe je Umdrehung etwa 198 cm3 Maximales Volumen der Akkumulatorfeder etwa
99 cm3 Akkumulatordruck (entleert) etwa 70 atü Der hydraulische Motor 13 treibt
die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs direkt an, wobei eine Drehzahl von 1500 U/min
zu einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 145 km/h fährt. Der Druckmitteldurchsatz des
hydraulischen Motors beträgt je Umdrehung etwa 300 em3, wobei der einzige vorhandene
Motor die beiden Hinterräder über ein Differential antreibt.
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Die Kurve 66 in Fig. 10 zeigt einen Teil der "Übersetzung" zwischen
den Werten 2 und 4, innerhalb dessen Vergrößerungen der Zugkraft in erster Linie
durch Vergrößerungen des Anteils des Arbeitsspiels herbeigeführt werden, während
dessen der hydraulische Motor mit Druck beaufschlagt wird. Die Wirkungen einer Vergrößerung
der Menge des in dem Akkumulator gespeicherten Öls sind innerhalb dieses "Übersetzungs"-Bereichs
gering. In dem hier beschriebenen Fall, bei dem mit einem statischen Akkumulatordruck
von etwa 70 atü gearbeitet wird, nimmt der mittlere Druck bei einer "Übersetzung"
von etwas mehr als 4 auf etwa 86 atü zu, wenn das Drehmoment den Antrieberädern
zuerst kontinuierlich zugeführt wird* Bei "Übersetzungen" von über 4 wird die Vergrößerung
der Antriebskraft durch Vergrößerungen der Menge des in dem Akkumulator
17 gespeicherten Ols bewirkt, sowie durch die darauf zurückzuführende Erhöhung
des Arbeitsdruckeg der bei der "Übersetzungff 10 etwa 140 atü erreicht. Bei
diesem Druck tritt daa Überdruckventil 76 in Tätigkeity um jede weitere DruckerhÖhung
zu
verhindern.
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Die Kurve 36 kann daher auf verschiedene 'Weise modifiziert werden.
Der Anstieg der Kurve bei höheren "Übersetzungen" kann durch Änderungen des Luftvolumens
in dem Akkumulator beeinflußt werden. Der Anstieg der Kurve bei niedrigeren "Übersetzungen"
kann durch Änderungen des Drucks modifiziert werdeng auf den der Akkumulator 17
anfänglich aufgeladen wird. Die gesamte "Übersetzungs"-Skala kann mit einem Faktor
multipliziert oder durch einen Faktor dividiert werden, imdem man das Verhältnis
zwischen dem Hubraum der Pumpe und dem Hubraum des Motors verändert.
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Eine Abwandlung des soeben beschriebenen Systems ist in Fig. 11 dargestellt.
Das Anlaßventil 61 und die Verbindung, mittels deren dieses Ventil von der uruckverstärkerpumpe
66 aus betätigt wirdp sind fortgelassen und durch zwei doppeltwirkende schwimmende
Kolben ersetztg die in zugehörigen Zylindern arbeiten; die beiden Zylinder sind
mit ihren Enden an beide Seiten des Akkumulators 17 angeschlossen.
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Gemäß Fig. 12 sind die beiden Zylinder 92 gleichachsig angeordnet.
Eine Seite des Akkumulators 17 steht in Verbindung mit den inneren Enden
der Zylinder, und die andere'Seite des Akkumulators ist an die äußeren Enden der
Zylinder angeschlossen, so daß die Kolben 01 gleich große und entgegengesetzte
Bewegungen ausführen und die Trägheitskräfte ausgeglichen werden.
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Gemäß Fig. 12 tragen die Kolben 91 Kolbenstangen
95> die in den betreffenden Enden der beiden Zylinder gleiteng so daß
die
erforderliche Kolbenmasse erzielt werden kann, ohne daß eine zu große Kolbenfläche
vorgesehen zu werden braucht. Die Kolben C)
werden durch schwache 2edern 96
zentriert, und sie sind so angeordnet, daß sie mit Puffern 97 in Form von
Hartgummiringen zusammenarbeiten könneng die auf 2ortsätze der Stirnwände der Zylinder
aufgesetzt sind.
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Bei einer 2ördermenge je Umdrehung der Pumpe von etwa 80 cm3 und einem
maximalen Federvolumen des Akkumulators von etwa 50 cm 3 sowie bei einem Basisdruck
im entleerten Zustand von etwa 85 atü kann.man eine Kolbenmasse von etwa 6,7 kg
vorsehen, wobei die Hublänge etwa 50 mm beträgt. Hierbei handelt es sich um die
gesamte Masse der beiden Kolben 91, die nur zu dem Zweck unterteilt ist, um die
Trägheitskräfte in der beschriebenen ffeise auszugleichen.
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Wird ein maximaler Pumpendruck von etwa 85 atü bei einer niedrigen
Drehzahl des Verbrennungsmotors von 1850 U/min erzeuut, könnte eine Zugkraft von
etwa 81 kg gewonnen werden. Der gesamte Hubraum der Zylinder beträgt etwa 41
cm 39 d.h. er ist gleich dem Hubvolumen eines Pumpanzylinders.
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Nimmt man an, daß sich das Pahrzeug im Stillstand befindet und der
Verbrennungsmotor angelassen wirdp bewirkt die geförderte FlUssigkeit lediglichg
daß sich die Kolben 91 in den zugehörigen Zylindern hin- und herbewegeng
um sich der Förderung der CD rumpenzylinder 43 und 44 in den beiden Enden der Zylinder
92
anzupasseng bis eine Drehzahl des Verbrennungsmotors erreicht wird, bei
welcher der Förderdruck der Pumpe den Basisdruck des Akkumulators von etwa
85 ata überschreitett so daß die Pumpe
beginnt, den Akkumulator
17 aufzuladen, Nimmt die Drehzahl der Pumpe über diesen viert hinaus zu, verkleinert
sich die Amplitude der Bewegungen der Kolben 91, und das System ist dann bestrebt,
sich ebenso zu verhalten, wie es an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde; hierbei wird
die Wiirkung der im Nebenschluß angeordneten Kolben fortschreitend geringer, während
sich die 2umpendrehzahl erhöht.
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Befindet sich das vahrzeug im Stillstand, erfolgt die Umschaltung
ziemlich plötzlich, und wenn der Akkumulator eine große Luftfeder umfaßtp verkleinertbsich
die Bewegungsstrecke der Kolben 91 schnell, bis die Kolben zum Stillstand gekommen
sind. Auch wenn nur geringe Undichtigkeiten vorhanden wären, würden die Kolben nicht
wieder beginnen, sich zu bewegen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors zurückgeht.
Bei einem begrenzten Luftvolumen im Akkumulator würde der uruck in dem System bestrebt
sein, anzusteigeng und das Überdruckventil 76 könnte sich ögfnen, bevor die Kolben
91 zum Stillstand gekommen sind.
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Um einen einwandfreien Antrieb des 2ahrzeugs zu ermöglicheng ist es
erwünschtg daß der Übergang zwischen der Betriebsweiseg bei welcher der Akkumulator
kein enthälty und der Betriebsweise, bei welcher der Akkumulator aufgeladen ist,
vollkommen umkehrbar ist; um dies zu erreicheng ist zwischen den mit dem hydraulischen
Motor 13 verbundenen Leitungen ein Überdruckventil 93 angeschlosseng
daß auf einen Druck kurz unterhalb des Akkumulatorbasisdrucks von etwa
85 atli eingestellt und mit einem Ventil 94 in Reihe geschaltet istg das
durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird» um bei Drehzahlen pberhalb
1850 u/min geschlossen zu werden# wenn der Förderdruck
der
Pumpe zuerst gerade diesen Akkumulatorbasisdruck erreicht; dieses Ventil wird bei
einer unter dem genannten Wert liegenden Drehzahl geöffnet. Alternativ könnte das
Ventil 94 durch das Gaspedal des 2ahrzeugs so gesteuert werden, daß es bei denjenigen
Stellungen geschlossen wird, bei welchen sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors
1850 U/min näherty und daß es geöffnet wird, wenn man die Gasdrossel schließt. Auf
diese Weise wird verhindert, daß der Akkumulator bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors
aufgeladen bleibt. Bei einer abgeänderten Ausbildungsform werden die Zylinder 92
mit den Kolben 91 durch eine lange Riohrleitung ersetztt wie es in Fig. 11 bei 98
mit strichpunktierten Linien angedeutet ist; diese Leitung stellt eine Verbindung
zwischen den an die 2umpe 11 angeschlossenen Leitungen und dem Rückschlagventilaggregat
16 her. Die in der Leitung 98 enthaltene Flüssigkeitsmasse wirkt als
sich hin- und herbewegende leasse, und während des Betriebs verhält sich diese Anordnung
ähnlich wie die soeben beschriebene. Die Leitung 98 bildet einen geschlossenen
Kreislauf zwischen den Pumpenauslässen, und die Trägheitskräfte werden im wesentlichen
ausgeglichen, wenn die Enden des Kanals genügend nahe beieinander angeordnet ist,
so daß es nicht erforderlich ist, eine doppelte Anordnung vorzusehen; ferner ist
es nicht erforderlichp mit Federn arbeitende Zentriervorrichtungen und Endanschläge
vorzusehen. Die Leitung 98 kann als Rohrschlange oder auf beliebige andere
geeignete Weise so ausgebildet werden, daß sie in dem verfügbaren Raum untergebracht
werden kann.
Bei der hier beschriebenen Kraftübertragungseinrichtung
könnte die Länge der Leitung 98 bei einem Innendurchmesser von etwa 1693
mm etwa 2 m betragen. Die Rohrleitung könnte einen Druckabfall von etwa 0935 at
je Fuß (rund 300 mm) ihrer Länge hervorrufen, wenn ein Öl mit einer geeigneten Viskosität
verwendet wird, und ein Gesamtdruckabfall von etwa 2,5 at über die ganze Länge von
etwa 2 m wird für geeignet gehalten, Zwar wurden die Zylinder 92 mit den Kolben
92 bzw. an deren Stelle die geschlossene Leitungsverbindung 98 in ihrer Zuordnung
zu dem Akkumulator 17 beschrieben, doch ist es auch möglich, jedes dieser beiden
Mierkmale bei einem System anzuwenden, bei dem kein Akkumulator vorgesehen ist;
in jedem Falle würde es hierbei immer noch möglich sein, daß das durch die Pumpe
geförderte Druckmittel bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors zirkuliert,
wenn der hydraulische Motor keinen Druckmittelbedarf hat.
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Bei einer weiteren Abwandlungg die man z.B. dann benutzen könnte,
wenn zwei getrennte hydraulische Motoren 13 jeweils eines der Räder eines Kraftfahrzeugs
antreibeng werden die Zylinder der Pumpe 11 in zwei Gruppen unterteilty wobei jeder
Gruppe ein eigener Akkumulator und eine eigene Überbrückungs- oder Kurzschlußeinrichtung
zugeordnet sind, und wobei jede Gruppe von Zylindern dazu dient, das Druckmittel
zum Antreiben eines der beiden Motoren zu
liefern. Diese Änordnung ermöglicht
est eine Differentialwirkung zu erzieleng zeBe wenn das Fahrzeugs eine Kurve befährt,
ohne daß ein Zahnradgetriebe benötigt wird; außerdem wird ein Drehmoment weiterhin
auf ein Antriebsrad aufgebrachtg wenn das andere Antriebsrad durchrutscht
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