DE244979C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

244979 KLASSE 47h. GRUPPE

GEORGES FLERSHEIM in PARIS.

Flüssigkeitswechselgetriebe. Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Mai 1910 ab.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Flüssigkeitswechsel- und Zahnradgetriebe, das den Zweck hat, die Einrückung außerordentlich sanft eintreten zu lassen, und bei welchem die Dauer des Gleitens umgekehrt proportional dem Quadrat der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors ist. Diese Kupplung besteht in der Hauptsache aus einer passenden Anzahl von Umlauf rädern, die in

ίο einem ein Schwungrad bildenden Gehäuse gelagert sind und mit einem mittleren Zahntrieb oder einem Hohlzahnrad mit Innenverzahnung in Eingriff stehen, wobei der mittlere Zahntrieb oder das äußere Hohlzahnrad auf einer Seite eine Scheibe besitzt und mit der getriebenen Welle fest verbunden ist. In dem Getriebe ist ferner an passender Stelle, beispielsweise in einem Hohlraum zwischen der treibenden und der getriebenen Welle, der Zylinder einer Flüssigkeitsbremse angeordnet, deren Austrittsöffnungen für die Flüssigkeit in das Gehäuse münden. Das Gehäuse ist durch einen mit einer Stopfbüchse für den Durchtritt der getriebenen Welle ausgerüsteten Deckel verschlossen.

Auf der Zeichnung ist
Fig. ι die Vorderansicht eines Getriebes, bei dem der Deckel entfernt und die getriebene Welle geschnitten ist, während die Scheibe teilweise fortgebrochen erscheint.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt,

Fig. 3 eine ringförmige Flüssigkeitsbremse und die

Fig. 4 und 5 Längs- und Querschnitt in größerem Maßstabe durch eine mittlere, langsam wirkende Flüssigkeitsbremse in Verbindung mit einer ringförmigen Flüssigkeitsbremse.

A ist das gleichzeitig ein Schwungrad bildende Gehäuse des Getriebes, welches beispielsweise vier Umlaufräder C auf den Achsen B trägt; D ist der mittlere Zahntrieb, welcher die scheibenförmige Platte E besitzt, und welcher auf der getriebenen Welle F₁ die in der Verlängerung der treibenden, mit dem schwungradartigen Gehäuse A verschraubten Welle G liegt, unverrückbar befestigt ist. Eine Schraubenfeder H von passenden Abmessungen stützt sich einerseits gegen den mittleren Zahntrieb unter Einschaltung eines Kugeldrucklagers, anderseits gegen die Mitte des Deckels J, der auf das Schwungradgehäuse A fest aufgeschraubt und mit einer Stopfbüchse / für den Durchtritt der getriebenen Welle F ausgestattet ist; diese Stopfbüchse ist vorteilhaft mit einer Ledermanschette und einem Preßringe versehen.

Die Nabe des mittleren Zahntriebes D besitzt eine Aushöhlung, die der Nabe des Gehäuses A ähnlich gestaltet ist, so daß diese, wenn der Zahntrieb D mit seiner Scheibe E am Ende seiner Linksbewegung ist, in erstere eindringt und zwischen beiden ein enger, ringförmiger Raum gebildet wird, welcher von der das Innere des Gehäuses zum größten Teil ausfüllenden Flüssigkeit erfüllt ist. Falls es nötig ist, kann die hierdurch gebildete Bremsvorrichtung noch mit einer im Mittel-

punkt des Ganzen angeordneten Flüssigkeitsbremse verbunden sein, wie sie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, und die folgendermaßen eingerichtet ist:

In der Nabe des Gehäuses A ist ein zylindrischer Hohlraum L angeordnet, in welchem sich das einen Kolben bildende Ende der getriebenen Welle F bewegen kann. An diesem Ende der Welle sind mehrere Lederscheiben M, welche eine Dichtung bilden, mit Hilfe einer Kopfschraube N befestigt. Über den Schaft der Schraube ist ein Rohr O gesteckt, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Schraube ist, so daß zwischen dieser und dem Rohr ein ringförmiger Zwischenraum a bleibt. Die untere Fläche des Schraubenkopfes besitzt eine Nut b, die bis zum Anfange des Schraubenganges verlängert ist. Anderseits besitzt die Endfläche der Welle F gleichfalls eine radiale Nut c, die bis zu dem Loch reicht, in welches die Schraube N geschraubt ist, so daß die Nut b, der ringförmige Zwischenraum α und die Nut c einen Kanal für den Abfluß der Flüssigkeit bilden.

Selbstverständlich könnte auch eine andere als die oben beschriebene Einrichtung zum Abführen der Flüssigkeit am Eride der Welle angeordnet sein. :

Die Nabe P des Schwungsrades wird von einem radial oder, geneigt gerichteten Loch d durchbrochen, welches von einer in der Lagerbüchse f angeordeten Nut e von passender Gestalt ausgeht. Die Kanten dieser Nut e sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht, abgerundet, um zu vermeiden, daß die Lederscheiben zerschnitten werden. .

Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende:

Wenn die getriebene Welle sich langsamer als das Gehäuse dreht und ι

den Unterschied der Geschwindigkeiten bedeutet, so drehen sich , die Umlaufräder mit der Geschwindigkeit 2 (tu —ω¹) um ihre Achsen. Die Folge davon ist, daß die Flüssigkeit, die die Zahnkränze der Umlaufräder umspült, nicht in den Zahnlücken bleiben kann. Jedes Teilchen wird mit einer Kraft f fortgeschleudert, deren Größe sich aus folgender Formel bestimmt : ■

f — —m[z(u)-

- ω¹)]² ρ = 2 m ρ (tu — ou¹)²,

worin m die Masse eines Moleküls und ρ sein radialer Abstand von der Achse des Umlaufrades ist.

Durch diese Kräfte f wird die die Umlaufräder umgebende Flüssigkeit radial fortgeschleudert. Aber wie bei Schleuderpumpen nicht nur Flüssigkeit fortgeschleudert wird, sondern auch in der Mitte angesaugt wird, so wird hier diejenige Flüssigkeitsmenge, die sich zwischen der scheibenförmigen Platte und dem mittleren Teil der Umlaufräder befindet, angesaugt, und zwar in achsialer Richtung.

Ist also das Getriebe ausgerückt, so entsteht eine Druckverminderung unter der scheibenförmigen Platte E, d. h. auf der den Umlaufrädern zugekehrten Seite der Platte. Auf der anderen Seite findet keine Druckverminderung statt. Die Scheibe wird daher von den Umlaufrädern entsprechend der Fördermenge dieser Umlaufräder angesaugt, wenn man die Räder als schlecht wirkende Schleuderpumpen ansieht. Die Scheibe wird daher proportional dem Quadrat der Geschwindigkeiten der treibenden und getriebenen Welle angesaugt, wenn das Getriebe ausgerückt ist.

Wird eingerückt, so tritt folgendes ein:

Wird angenommen, daß die getriebene Welle fast ebenso schnell umläuft wie das Gehäuse des Getriebes,, so drehen sich die Umlaufräder sehr langsam. Es tritt dann keine Schleuderwirkung auf. Die Ursache des Saugens ist dabei durchaus verschieden.

Im Augenblick 'der Einrückung wirken die Umlauf räder wie Kapselpumpen. Sie saugen die Flüssigkeit nicht mehr an ihrer Achse an, sondern an ihrem Umfang, und zwar an derjenigen Stelle, ' die dem Umfang des Gehäuses am nächsten liegt. Dort füllen sich die Zahnlücken mit Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit bleibt an ihrer Stelle, bis die Zähne des mittleren Zahntriebes in die Zahnlücken eintreten, sobald eine Lücke mit einem Zahn des mittleren Zahntriebes bei ihrer Umdrehung in Berührung kommt. In diesem Augenblick wird alle Flüssigkeit ausgetrieben infolge des hohen Druckes, der an dieser Stelle erzeugt wird. Diese Flüssigkeit entweicht durch die zu diesem Zweck gelassenen Öffnungen, die durch den Spielraum von 0,2 mm zwischen den Zahnköpfen und den am Gehäuse sitzenden Rippen wänden "gebildet werden. Ist aber der Druck an diesem Punkt genügend, um die Flüssigkeit herauszudrücken, so ist demgegenüber der Druck in der umgebenden Flüssigkeit ungenügend, um die Flüssigkeit durch dieselben Durchgangsöffnungen wieder hineinzupressen. Es ergibt sich daraus, daß der ganze Teil der Verzahnung eines Umlaufrades, der sich zwischen den Zähnen des mittleren Zahntriebes und den Rändern der scheibenförmigen Platte befindet, und der etwa V₄ des Umfanges beträgt, leer von Flüssigkeit ist, ebenso wie der größte Teil der Zahnlücke des mittleren Getriebes, bei welchem dieser Zustand auf etwa ⁴/₆ des Umfanges herrscht.

Nun ist an allen Punkten der von Flüssigkeit nicht gefüllten Zahnlücken der Druck gleich Null. '

Bedeutet nun s die Fläche einer Zahnlücke,

auf einer zur Radachse senkrechten Schnittebene gemessen, η die Zahl der mit Flüssig-. keit nicht ganz gefüllten Lücken und ferner σ die Flächen der Lücken, in denen hoher Druck infolge der durch die Umlauf räder übertragenen Kräfte herrscht, und. ist dieser Druck = π, so ist die unter Druck stehende Fläche = 40-, da vier Umlaufräder vorhanden sind.

Bedeutet ferner j> den mittleren,, innerhalb der Vorrichtung herrschenden Druck der Flüssigkeit, der durch die Umdrehung des Gehäuses erzeugt wird, so ist diese Wirkung der Fliehkraft auf die Flüssigkeitsmoleküle p proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit w des Gehäuses: .

Anderseits ist der Druck π proportional der übertragenen Kraft

. Tr = K¹C. .-;·..

Die scheibenförmige Platte E ist daher zwei entgegengesetzten Kräften unterworfen. Die eine ist die Druckkraft R:

2? = 47Ti7 = 4 X¹ o-C,

die andere ist die Saugekraft S, welche auf die Wirkung der von der Flüssigkeit nicht ausgefüllten, also saugend wirkenden Zahnlücken zurückzuführen ist,

Wenn ω einer gegebenen Kraft C entspricht, so ist S größer als die Druckkraft R; denn die Kraft, welche die Scheibe anzusaugen bestimmt ist, ist:

S — R = nsKw²

Man sieht, daß diese Saugewirkung, obwohl sie eine ganz andere Ursache hat, proportional dem Quadrat der Umdrehungsgeschwindigkeit des Gehäuses ist.

Die Scheibe wird von dieser Kraft gegen die Umlaufräder bewegt und gegen sie angepreßt, wodurch wieder jeglicher Flüssigkeitsumlauf gehemmt wird und feste Kupplung eintritt. Das Getriebe hat daher in einem gewissen Punkte das Bestreben, selbsttätig auf Kupplung zu wirken oder dem Entkuppeln entgegenzuwirken, es ist also selbstschließend. Diese Wirkung ist um so stärker, je schneller der Motor oder die Maschine läuft, und das Kuppeln tritt also bei größerer Gesch.windigkeit schneller ein als bei geringerer.

Aus diesem Grunde ist die Anordnung der Flüssigkeitsbremse nach Fig. 3 in Verbindung mit der nach Fig. 4 und 5 getroffen, und es findet je nach den zu treibenden Kräften und je nachdem man eine plötzlichere oder sanftere Einrückung haben will, nur eine Bremse oder beide gleichzeitig Anwendung. Die Flüssigkeit, die sich, zwischen den einander zugekehrten Flächen des mittleren Zahntriebes D und der Nabe P des schwungradförmigen Gehäuses befindet, findet beim Abfließen einen gewissen Widerstand in dem Maße, als die Scheibe genähert wird, und man erreicht so eine gewisse Bremsung, .

Um eine vollkommenere Bremsung zu erreichen, d. h". eine allmählichere Einrückung, kann man zu dieser eine. Flüssigkeitsbremse nach den Fig. 4 und 5, wie sie oben beschrieben ist, hinzufügen. ^:

Während des ersten Teiles der Annäherungsbewegung der Scheibe E und ihres Zahntriebes D dringt die getriebene Welle, die damit verbunden ist, in den zylindrischen Hohlraum ein, und die Flüssigkeit, die in diesem Hohlraum· eingeschlossen ist, beginnt durch die Nut e und das Loch d aus diesem Hohlraum zwischen die Nabe P und die Nabe des mittleren Zahntriebes D auszutreten, bis die vordere Lederscheibe die hintere Kante der Nut e überlaufen hat. Sobald aber die getriebene Welle F genügend weit vorgedrungen ist und die Nut e durch die Lederscheiben M vollständig verschlossen und bedeckt worden ist, ist die Flüssigkeit, um aus dem Loch d zu entweichen, gezwungen, ihren Weg durch die 90, Kanäle δ, α, c zu nehmen, die ihr einen weit größeren Widerstand für den Durchtritt entgegensetzen, so daß eine verstärkte Bremsung die Folge ist.

Durch den allmählichen und eigentümlichen, durch die Scheibe E erfolgenden Abschluß der Austrittsöffnungen für die Flüssigkeit der durch die mit dem mittleren Zahntrieb in Eingriff stehenden Umlaufräder gebildeten Pumpen geht die Einrückung allmählich vor sich. Diese öffnungen werden durch die Zwischenräume zwischen den Zähnen der Räder gebildet.

Das Gesetz, nach welchem diese Öffnungen abgeschlossen werden, ist das nämliche wie das, nach welchem die Flüssigkeitsbremse arbeitet, d. h. die Einrückung erfolgt um so sanfter, je sanfter die Flüssigkeitsbremse arbeitet.

Wenn der mittlere Zahntrieb und die Scheibe an das Ende ihrer Bewegung gelangt sind, sind alle Austrittsöffnungen der Pumpe geschlossen, und es findet darin kein Umlauf der Flüssigkeit mehr statt. Die in der umgebenden Flüssigkeit auftretende Fliehkraft preßt die Scheibe auf die Umlaufräder um so .,stärker, je schneller das Getriebe umläuft, und verhindert, daß der durch die Zahnradpumpen infolge Gleitens entwickelte Druck die Scheibe abhebt.

Dieser Kupplungsdruck kann trotzdem leicht überwunden werden, indem die treibende Welle mit Hilfe der Ausrückgabel bewegt wird, wenn man die Kupplung lösen will.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Flüssigkeitswechselgetriebe mit zur Umdrehungsgeschwindigkeit der treibenden Welle in umgekehrtem Verhältnis stehender Einrückdauer, bei dem die treibende Welle fest mit einem zum Schwungrad ausgebildeten und Umlauf räder tragenden Gehäuse verbunden ist, während die getriebene Welle einen mittleren Zahntrieb oder ein Hohlzahnrad mit Innenverzahnung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrad (D) eines Umlaufräderwerkes eine seitliche Scheibe (E) besitzt, auf die der Druck wirkt, der in der umgebenden Flüssigkeit durch die Umdrehung des Gehäuses (A) und der Umlaufräder (C) hervorgebracht wird, während die durch die Umlaufräder erzeugte Saugewirkung bzw. die achsiale Bewegung der Scheibe (E) durch eine passende, im Innern des Getriebes angeordnete Flüssigkeitsbremse gedämpft wird.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Seiten der Nabe (P) des Gehäuses (A) und der Nabe des mittleren Zahntriebes (D) so gestaltet sind, daß sie ineinander eindringen, so daß ein ringförmiger Zwischenraum entsteht, der dadurch, daß er mit Flüssigkeit ausgefüllt ist, als Flüssigkeitsbremse wirkt.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsbremse, die dadurch entsteht, daß das Ende der mit Lederscheiben (M) ausgerüsteten getriebenen Welle (F) einen Kolben bildet, der in einem zylindrischen Hohlraum (L) in der Nabe (P) des Schwungrades (A) eindringt und mit dem Raum außerhalb der Nabe (P) durch eine kurze Längsnut (e) in dem Zylinderraum und durch ein radiales Loch (d) in Verbindung steht, durch welche Kanäle die in dem zylindrischen Hohlraum enthaltene Flüssigkeit während des ersten Teiles der Verschiebung der Welle (F) leicht entweichen kann, während sie nach Ab-Schluß der Nut (e) durch die Lederscheiben (M) nur durch einen engen Kanal (b, a, c) in dem Ende der Welle entweichen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.