DE2431555A1

DE2431555A1 - Hydrodynamisches-mehrzweck-getriebe

Info

Publication number: DE2431555A1
Application number: DE2431555A
Authority: DE
Inventors: Peter Martens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1976-01-22

Description

Besenreibung: Titel: Hydrodynamisches - Mehrzweck - Getriebe.
Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Kraftübertragung von Kraftmaschinen auf Antriebswellen oder Antriebsachsen, insbesondere für den Scniffsantrieb, Kraftfahrzeugantrieb und/oder Eisenbahnfahrzeugantrieb (Lokomotive); aber auch zur Arbeit als Pumpe oder Kompressor für ein Agregat.
Von derartigen Getrieben, wird die Leistung der Kraftmaschinenwelle auf die Antriebswelle oder Antriebsachse, durch Untersetzung oder Übersetzung der Wellendrenzahl, oder dadurch Änderung der Wellendrehrichtung übertragen.
Es ist bekannt, daß bei einem Schiffsantrieb in den letzten Jahren vielfach von den großen umsteuerbaren Motoren mit unmittelbaren Antrieb der Propellerwelle mehr und mehr Abstand genommen wird. Dafür werden kleinere Motore mit höherer Wellendrehzahl eingesetzt. Für die Kraftübertragung auf die Propellerwelle werden dazu Untersetzungsgetriebe benötigt.
(Otto Ludwig Handbuch des Maschinenbaues Seite 528) (Deutsches Patentamt Auslegeschrift Nr. 1288941) VEisenwerke REINTJES GmbH 325 Hameln Fertigungsprogramm: Baureihe: WAL - ZWAV - SUK - SUA) Es ist weiter bekannt, daß bei einem Schiffsantrieb die Umsteuerung, (Drehrichtung der Propellerwelle) von Voraus auf Zurück, möglichst scnnell vor sich gehen muß. Hier werden in letzter gleit, auch bei höheren PS Leistungen, Wendegetriebe eingesetzt.
(Deutsches Patentamt Auslegeschrift Nr. 1245790 und 1116106) (Bayerische Berg-, nütten- und Salzwerke A.G.
HÜTTENWERK SONTHOFEN Fertigungsprogramm: BHS - Stoeckicht Scfliffswendegetriebe Baureihe: UUW - UWtJ) Für den gleichen Zweck, werden aucn Scnaltgetriebe für Verstellpropelleranlagen verwendet. (Eisenwerke REINTJES GmbH 325 Hameln Fertigungsprogramm: Baureihe: VPAL - VWA) Beschreibung: Bei derzeitig verwendeten Getrieben, wird die Kraftubertragung, von der Antriebswelle zur Abtriebswelle, über Zahnräder, Kupplungen, Zwischenwellen und Strömungswandler usw. ausgeführt.
Dafür.muß allerdings senr viel hocnbeanspruchbares Material aufgewendet werden. Die Folge davon ist, daß die Getriebe gewichtsmäßig sehr schwer sind. Weiterhin ist eine genaue Busricntung der Getriebe, einerseits zu den Kraftmaschinen, und andererseits zur Propellerwelle erforderlich. Dafür ist bei sehr langen Propellerwellen, (Zwischenwellen zwischen Schwanzwelle und Getriebeabtriebswelle) viel Material- und Arbeitsaufwand erforderlich. Außerdem entsteht ein Leistungsverlust.
(Deutsches Patentamt Auslegescnrift Nr. 1272157) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftübertragung zu vereinfachen, und damit Material- und Arbeitsaufwand einzusparen, und Leistungsverluste zu vermindern.
Diese Mitgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß das hydrodynamische Mehrzweck- Getriebe die Kraftübertragung von einer, oder mehreren Kraftmaschinen gleichzeitig, unabhängig der axialen Richtung der Antriebs- und Abtriebswellen zueinander, in derselben Bauausführung, und mit denselben Maschinenteilen der drehenden Bewegung, als Untersetzungs- tbersetzungs-und Wendegetriebe ausführen kann; aber auch, durch unmittelbaren Antrieb der Getriebewelle von einer Kraftmaschine, in der gleichen Bauausfünrung, und mit den gleichen Maschinenteilen der drehenden Bewegung, als Pumpe und/oder Kompressor ansaugen und verdichten kann.
Im hydrodynamischen Getriebe wird ein Flüssigkeitsstrom, der durch eine von einer Kraftmaschine angetriebene Pumpe erzeugt wird, in drehende Bewegung umgewandelt.
(er Flüssigkeitsstrom wird in der weiteren Beschreibung als Olstrom bezeichnet, da bei der Verwendung von Öl gleichzeitig die Schmierung der gleitenden Teile des Getriebes gewährleistet ist.) In der Zeichnung: Blatt 1 ist der Längsschnitt des hydrodynamischen - Mehrzweck - Getriebes dargestellt. Beseniwe>.bung: as Getriebe besteht aus folgenden Teilen: l)em Getriebeblock 1 in dem sich die Druckräume 8 befinden.
Dem Läufer 2 mit den Schubkolbenführungen 14, und den darin befindlichen Schubkolben 7.
Der Getriebewelle 3, auf die der Läufer 2 aufgesetzt ist.
Dem vorderen Getriebedeckel 4 mit dem Steuersegment 6, und dem hinteren Getriebedeckel 5 mit dem Steuersegment 6 (mechanische Steuerung) Durch den vorderen Getriebedeckel 4, wird die Getriebewelle 3 über ein Drucklager 9, durch den Abschlussdeckel 10 mit dem Dichtring 11 nach Aussen geführt. Der Getriebedeckel 5 nimmt das Führungslager 12 auf, und ist nach Aussen mit dem Dicntungsdeckel 13 verschlossen.
Zeichnung : Blatt 2 stellt den Querschnitt nach A-B dar.
(vordere Getriebeseite mechanische Steuerung) Zeicnnung: Blatt 3 stellt den Querschnitt nach C-D dar.
(hintere Getriebeseite mechanische Steuerung) Hieraus ist die Anordnung der Druckräume 8 im Getriebeblock 1, vordere und hintere Getriebeseite je drei, so wie die Stellung der Scnubkolben 7, vordere und nintere Getriebeseite je fünf, die sich in den Scnubkolbenfünrungen 14 des Läufers 2 abdichtend eingepasst befinden, ersichtlicn. Im Getriebeblock 1 befinden sich die Kanale 15a und 15b. Sie führen in die Druckräume 8, und dienen je nach Drenrichtung der Getriebewelle 3 als Eintrittskanäle oder Austrittskanäle. (bei Betrieb als nydrodynamisches Kraftübertragungsgetriebe) Die tberströnkanäle 16 dienen nur als Austrittskanale, und werden durch Rückschlagventile 17 gesteuert.
In der Zeicnnung: Blatt 6 ist die Seitenansicht des Laufers 2 darSaestellt.(Fig. 1) Hier ist ersichtlich, wie die Scnubkolbenführungen 14 der vorderen, und der hinteren Getriebeseite gegenüber versetzt sind. Die Schubkolben 7 Zeichnung: Blatt 6 Fig. 2 sind aus mehreren Einzelteilen, wie folgt zusammengesetzt. (mechanische Steuerung) Dem Schubkolbenkörper 7 mit der Stößelplattenfünrung 39 und den darin befindlichen Stößelzapfen 36, die gleichzeitig als Drucktederfiihrung dienen. Der Stößelplatte 34 mit den Stößelzapfen 36 den Druckfedern 35 der Dichtungsleiste 18 Beschceibung : den Sicherungspasstücken 37 und den Sicherungsschrauben 38.
er Abstand, der Linien der Druckraumaussenfläche 19 von Punkt 23 bis Punkt 24, zu den Linien der Oberfläcnen der Steuersegmente 6 von Punkt 20 bis Punkt 21, die paralel zueinander verlaufen, ist gleich der gesamten Länge der Schubkolben 7.
(minus Dehnungsspiel) Das Dehnungsspiel wird durch die Druckfedern 35 ausgeglichen, damit ein Abdichten der Druckraumaussenfläche 19, durch die Dichtungsleiste 18 gegen den Olstrom gewahrleistet ist. Zeichnung: Blatt 2 Schnitt A-B 4 Kraftübertragung des hydrodynamischen Getriebes mit mecnanischer Steuerung geht folgendermaßen vor sich: Von einer Olpumpe, die von einer Kraftmaschine angetrieben wird, fließt der Ölstrom durch eine Ronrleitung Pv Zeicnnung: Blatt 2 Fig. 1 über einen Steuerschieber 25 in die Kanäle 15a und dadurch in die Druckräume 8 des hydrodynamischen Getriebes T er Zeichnung : Blatt 2 Schnitt nach A-B ist durch Pfeile der Ölstromverlauf im Getriebe bei Drehrichtung "Recmts" der Getriebewelle 3 dargestellt. Da nun, durch die Steuerung der Steuersegmente 6, die Schubkolben 7 die Druckräume 8 abdichten, scniebt der Ölstrom die Schubkolben 7 vor sich her, und versetzt dadurch den Läufer 2 mit der Getriebewelle 3 in Drehbewegung. Mit dem Eintritt des nächsten Schubkolben 7 in den Druckraum 8, wird durch überlappen der Kanalkante 40 des Eintrittskanals 15a mit der Dichtungsleiste 18, der Ölstrom unterbrochen. ach der Unterbrechung des Ölstromes, wird der Uberströmkanal 16, durch die Dichtungsleiste 18 des vorherigen Schubkolben 7, geöffnet. Dadurch fließt ein Teil des Ölstromes durch die Rückschlagventile 17 in den Austrittskanal 15b ab.
Flach Austritt des Schubkolben 7 aus dem Druckraum 8, fließt das noch vorhandene Öl beim nacnfolgen des nächsten Schubkolbens 7, der nun die Kraftübertragung übernommen hat, durch den Austrittskanal 15b wieder über den Steuerschieber 25 zurück zur Ölpumpe Pr und schließt damit den Kreislauf.
Wird nun der Ölstrom durch den Steuerschieber 25 so gesteuert, Zeichnung: Blatt 2 Fig. 3 daß er durch die Kanäle 15b in die Druckräurne 8 des hydrodynamischen Getriebes fließt wird die Drehrichtung der aetriebewelle 3 geändert, und das Öl fließt Beschreigung : lurch die Kanäle 15a wieder ab. (Drehrichtung "Links") Zeichnung: Blatt 2 Fig. 2 stellt die Stellung des Steuerschieers 25 bei Stillstand des Getriebes dar.
Eine Untersetzung, oder Übersetzung der Umdrehungen der Kraftmaschinenwelle gegenüber den Umdrehungen der Getriebewelle, wird durch das Verhältnis der Fördermenge der Ölpumpe, zur Durchlaufmenge des hydrodynamischen Getriebes bestimmt.
Eine Drehzanlverminderung kann noch dadurch erreicht werden, daß vom Steuerschieber 25 nur ein Teil des Öl stromes durch das hydrodynamische Getriebe, der übrige Teil gleich zur Ölpumpe zuriick geleitet wird.
Zeichnung: Blatt 4 Hig. 1 stellt den Querschnitt eines hydrodynamiscnen Getriebes mit hydraulischer Steuerung dar.
Hierbei werden die hubRolber 7 durch einen Öldruckring 26, -essen Kanäle 27a mit den Kanälen 15a des Getriebetle Kt 1, und die Kanäle 27b mit den Kanälen 15b des Getriebeblocks 1 verbunden sind, gesteuert. Die Schubkolbenkörper 7 sind zur Steuerseite (Öldruckring) nin geschlossen. Die Stößelplatten 34 und die pruckfedern 35 entfallen.
bi Steuerung gesenied folgendermaßen: Zeicnnung : Draufsicht, Drehrichtung "Rechts" Sobald, während der Umdrehung des Läufers 2 die Kante 28 der Schubkolbenführung 14, die Kante 29 des Kanals 27b des Öldruckringes 26 überschritten hat, tritt das Öl in die Schubkolbenfiihrung 14 und drückt den Schubkolben 7 mit der Dichtungsleiste 18 gegen die Aussenfläche 19 des Druckraumes 8. Die Dichtungsleiste 18 ist im Schubkolbenkörper 7 axial so beweglich, daß sie sich in jeder Schubkolbenstellung, der gekrümmten Aussenflache 19 des Druckraumes 8, mit den beiden Dichtungsflächen anpasst. (Zeichnung : Blatt 6 rig. 2.) Der hydrodynamische Ablauf der Kraftübertragung, ist gleich dem der mechanischen Steuerung.
Deckt sich nun während der weiteren Umdrehung des Läufers 2, nie Kante 30 der Scnubkolbenführung 14 mit der Kante 31 des Kanals 27b wird die Ölzufuhr unterbrochen. Nachdem die Kante 28 der Schubkolbenführung 14 die Kante 32 des Kanals 27a überschritten hat, wird das Öl von dem Schubkolben 7, der von der AussenfL-che 19 des Druckraumes 8 zurück gedrängt wird, durch den Beschreibung.
kanal 27a ninaus gedrückt. Zeichnung: Blatt 4 Fig. 2 stellt en Querschnitt des Getriebedeckels 5 mit dem Öldruckring 26 dar.
ei der Anwendung des nydrodynamischen Getriebes in Kraftfahrbeugen, Eisenbannfahrzeugen oder Baumascninen, kann es als Stufen - Schaltgetriebe, durch Anordnen mehrerer hydrodynamischer Triebwerke verschiedener Größe auf einer Welle, die Kraftübertragung, von der Kraftmaschine zur Antriebsachse übernehmen.
Durch Umschalten des Öl stromes, von einem Triebwerk auf ein anderes, wird die Drehzahl der Getriebewelle verändert.
Durch Umschalten des Ölstromes auf gegenstrom (Rückwärts) wirkt das Getriebe gleichzeitig als Bremse.
ei Kraftfahrzeugen usw. deren Antriebsachsen rechts und links welle für sich angetrieben werden, kann das hydrodynamische Getriebe gleichzeitig die Aufgabe eines Antriebs- sowie die eines Ausgleichsgetriebes (Differential) übernehmen.
Durch die Uberströmkanäle 16 mit den Rückschlagventilen t7 wir eir schnellerer Abfluss wie Zufluss des Ölstromes ermöglieht. Tladurcn wird der Vorlauf der Achse, dessen Antriebsrad den längeren Weg zuriicklegt, aewährleistet.
Ire @er gleichen Bauausführung, und mit den gleichen @@@ Maschinenteilen der drehenden Bewegung, kann das Getriebe als Pumpe und/pder Komnpressor verwendet werden. Dabei wird die Welle des Getriebes, durch Kupplung, Zahnradantrieb, Riemenantrieb oder dergleichen, unmittelbar von einer Kraftmaschine angetrieben. Die Kanäle 15a und 15b dienen hierbei, je nach Drehrichtung der Antriebswelle, als Ansauge- oder Druckkanäle.
die Rückschlagventile 17 in den überströmkanälen 16 sin- .icnt vorhanden. Dafür befinden sicn in den Druckkanälen oder in den angeschlossenen Druckleitungen Rückschlagventile um einen Rückstrom zu verhindern. Bei einem Durchlauf eines Scnubkolben 7 durch einen Druckraum 8, wird vor dem Schubkolben verdichtet, und. gleienzeitig hinter dem Schubkolben angesaugt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das nydrodynamische - Mehrzweck - Getriebe sehr einfach in der Bauausführung ist, und daß sich die elastische Kraftübertragung schonend auf die Kraftmaschinen auswirkt.
Beschreibung : Im Schiffsantrieb bestehen die Vorteile darin, daß die starre iertindung der Kraftmaschinen mit dem Untersetzungs - und Wendegetriebe und der Propellerwelle, die eine starke Belastung des Materials durch die Bewegungen des Schiffskörpers, und damit auen Leistungsverlust zur Folge hat, dadurch wegfällt, weil ias hydrodynamische Getriebe unmittelbar an die Schwanzwelle (Pronellerwellenendstiick) gekuppelt werden kann. Da das hydrodynamische Getriebe nur durch Rohrleitungen, durch die der Ölstrom fließt, mit den Kraftmaschinen verbunden ist, können eines in beliebiger Richtung aufgestellt werden. Dadurch wird Raum und Material eingespart. Es besteht ausserdem die Möglichket, eine Hilfsmaschine (Reservemasenine) die an dem Ölstromnetz angeschlossen ist, zu jeder Zeit für den Scniffsantrieb mit einzuschalten, und/oder eine andere Maschine abzuschalten. bin weiterer Vorteil liegt darin, daß der Umsteuerungsvorgang von Voraus auf Zurück oder umgekenrt sehr schnell und auf einfache Weise ausfiihrbar ist.
Bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen und/oder Eisenbahnfahrzeigen (Lokomotiven), wird durch das hydrodynamische Getriebe ein zügiges und ruckfreies Anfahren und Beschleunigen ermöglicht.
Zeichnung: Blatt 5 zeigt drei Ausführungsbeispiele in Schematischer Darstellung. Fig. 1 stellt eine Schiffsantriebsanlage dar. n. = Motor T = Turbine P = Ölpumpe HG = hydrodynamisches Betriebe S = Steuerschieber B = Ölausgleichbehälter V = Vorlaufleitung (Druckleitung) R = Rücklaufleitung (Saureleitung) Von den Pumpen P, die von den Kraftmaschinen M und 1 angetrieben werden, wird das Öl durch die Rohrleitung R aus dem Ölausgleichbehälter B gesaugt und in die Vorlaufleitluig V gepumpt, die zum Steuerschieber S führt, mit dem der Ölstrom zum hydrodynamischen Getriebe nG gesteuert wird. (Vorwärts - Rückwärts -Stopp) Durch die Rücklaufleitung R fließt der Olstrom wieder in ren Ölausgleichbehälter B. Damit ist der Kreislauf geschlossen. Fig. 2 stellt den hydrodynamischen Antrieb als Stufenschaltgetriebe dar. Hierbei wird das Mehrzweck - Getriebe, als Öldruckpumpe P mit dem Motor M gekuppelt,und als hydrodynamisches Stufengetriebe zum Antrieb verwendet HG. 1 = Untersetzung 2 = Gleichlauf 3 = Ubersetzung. Fig. 3 zeigt ein Agregat, mit einem mehr zwenk - Getriebe als Kompressor. M = Motor K = Kompressor.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisches - mehrzweck - Getriebe zur Kraftübertragung =ron Kraftmascninen auf Antriebswellen oder Antriebsachsen, insbesondere fiir den Schiffsantrieb, Kraftfahrzeugantrieb und/oder Eisenbahnfahrzeugantrieb ; aber auch zur Arbeit als Pumpe oder Kompressor fiir ein Agregat, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das hydrodynamische - Mehrzweck -Getriebe die Kraftübertragung von einer, oder mehreren Kraftmaschinen gleichzeitig, unabhängig der axialen Richtung der Antrieb - und Abtriebswellen zueinander, in derselben Bauausführung, und mit denselben Maschinenteilen der drehenden Bewegung, als Untersetzungs-, Übersetzungs und Wendegetriebe ausführen kann, und durch unmittelbaren Antrieb der tretriebewelle von einer Kraftmaschine, in der gleichen Bauausfünrung, und mit den gleichen aseninenteilen der drehenden Bewegung, als Pumpe und/oder Kompressor ansaugen und verdichten kann.

2. hydrodynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hydrodynamischen Getriebe ein Flüssigkeitsstrom. der durch eine von einer Kraftmaschine angetriebene Pumpe erzeugt wird, in drehende Bewegung umgewandelt wird.

3. flvdrodynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolben 7 des hydrodynamischen Getriebes, mechanisch durch die Steuersegmente 6, oder hydraulisch durch den Öldruckring 26 gesteuert werden können.

4. Hydrodynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hydrodynamischen Getriebe, auf einfachste Weise, durch Umleiten des Flüssigkeitsstromes, von den Kanälen 15a auf die Kanäle 15b oder umgekehrt, eine Drehrichtungsänderung der Getriebewelle erzielt wird.

Patentansprüche: 5. Hydrodynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Untersetzung oder Übersetzung der Umdrenunger der Kraftmaschinenwelle gegenüber den Umdrehungen der hydrodynamischen Getriebewelle, durch das Verhältnis der Flüssigkeitsfördermenge der angetriebenen Pumpe zur Flüssiggeitsparchlaufmenge des hydrodynamischen Getriebes bestimmt wird.

6. Hydrocynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 1.

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Stufen - Schaltgetriebe, durch Anordnen mehrerer hydrodynamischer Triebwerke verschiedener Größe auf einer Welle und durch Umleiten des Flüssigkeitsstrodes von einem Triebwerk auf ein anderes, unterscniedliche Umdeenungen der Getriebewelle, bei gleichbleibenden Umdrehungen er Kraftmaschinenwelle erreicht werden.

7. Hydrosynamisches - Mehrzweck - Getriebe nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch Umschalten des Flüssigkeitsstromes auf Gegenstrom, das hydrodynamische Getriebe grleicheine als bremse wirkt.