DE251071C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- ΛΙ 251.071.-KLASSE 63 c. GRUPPE

LENTZ-GETRIEBE G.m.b.H. in MANNHEIM.

Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Motorfahrzeugen mittels Flüssigkeitsgetriebes.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Januar 1910 ab.

Die Regelung der Geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen soll grundsätzlich in der Weise erfolgen, daß die Kraftübertragung, d. h. die Übertragung der Motorleistung auf die Triebräder, unter tunlichst geringem Verlust vor sich geht, und daß der Übergang von einer Geschwindigkeitsstufe zur anderen, wozu auch das Anfahren gehört, recht allmählich und ohne jeden Stoß bewerkstelligt werden kann.

ίο Bei Flüssigkeitsgetrieben, bei denen der Kraftmotor eine Pumpe antreibt, von der die z. B. mit den Rädern eines Fahrzeuges verbundenen Flüssigkeitsmotoren beaufschlagt werden, wird eine Veränderung der Geschwindigkeit der Flüssigkeitsmotoren nach Bedarf, z. B. dadurch erreicht, daß die Pumpe aus verschiedenen Abteilungen besteht, die beliebig ein- und ausgeschaltet werden können. Andererseits kann ein Geschwindigkeitswechsel bei gleichbleibender Fördermenge der Pumpen auch durch Veränderung der Beaufschlagungsmenge der Flüssigkeitsmotoren mittels in die Beaufschlagungsleitung eingebauter Regelungsorgane bewirkt werden.

Die Regelung der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors durch Änderung der Beaufschlagungsmenge kann auch so durchgeführt werden, daß in der Verbindung zwischen der Druck-, und Saugleitung der Pumpen ein Absperrorgan eingeschaltet wird, durch dessen Öffnung die Beaufschlagungsmenge des Motors und damit dessen Geschwindigkeit verkleinert, durch dessen Schließen diese aber vergrößert werden kann.

Alle diese Regelungsverfahren ermöglichen es bei Flüssigkeitsgetrieben nicht, die Regelung unter vorteilhafter Einhaltung der eingangs aufgeführten Bedingungen durchzuführen.

Vorliegende Erfindung besteht hingegen in einem Verfahren, das eine Vereinigung des bekannten Regelungsverfahrens durch Änderung der Fördermenge der Pumpe mit dem Verfahren der Regelung durch Änderung der Beaufschlagungsmenge des Motors darstellt; letzteres ist jedoch im Gegensatz zum bekannten Verfahren in der Weise ausgeführt, daß die Regelung durch die vom Fahrer nach Bedarf bei jedem Geschwindigkeitswechsel bewirkte Einstellung eines in die Verbindung zwischen Druck- und Saugleitung der Pumpen eingebauten Abschlußorgans bewirkt wird. Durch dieses Verfahren ist es möglich, bei Flüssigkeitsgetrieben die Regelung unter vorteilhafter Einhaltung der angeführten zwei Grundforderungen durchzuführen.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt z. B. im Schema ein Flüssigkeitsgetriebe zur Erklärung der Erfindung, α ist die Motorwelle, b, c ist die Druckpumpe des Flüssigkeitsgetriebes, die zur Erzielung ζ. Β. einer dreifachen Verschiedenheit der in der Zeiteinheit geförderten Flüssigkeitsmenge aus dem Abteil b und dem doppelt so großen Abteil c bestehen kann, da jede einzeln und auch beide miteinander fördern können, d sei die Druckleitung, e die Saugleitung der Druckpumpe b, c, s der Flüssigkeitsmotor, dessen Welle mit den Triebrädern des Wagens in einer mittelbaren oder unmittel-

baren Verbindung stehen soll und der durch die von der Pumpe b, c geförderte Druckflüssigkeit beaufschlagt wird.

Durch ein hier nicht gezeigtes Regelungsorgan kann einer der Abteile b oder c der Pumpe ausgeschaltet werden, so daß eine ' dreifache Änderung der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors s möglich ist, je nachdem b allein oder c allein oder b und c zusammen ίο in die Leitung d fördern, g ist eine Verbindungsleitung zwischen den Leitungen d und e, in welcher ein Absperrorgan h eingeschaltet ist. Das Regelungsverfahren gestaltet sich nun wie folgt:

A. Anfahren.

Es ist bloß das Abteil b der Pumpe .zur Beaufschlagung herangezogen, und das Absperrorgan h ist ganz geöffnet. Der Flüssigkeitsstrom nimmt seinen Weg von b aus durch d, g, h, e zurück nach b, und der Motor s bleibt infolge des eventuell durch Anziehen der Bremse noch vermehrten Wagenwiderstandes stehen. Durch allmähliches Schließen des Absperrorgan h wird der Widerstand in der Leitung g erhöht, der Druck der von b geförderten Flüssigkeitsmenge steigt allmählich, bis er imstande ist, den Wagenwiderstand zu überwinden, und der Wagen setzt sich allmählich in Bewegung, und zwar ohne unangenehmen Ruck oder Stoß.

Schließlich befindet sich der Wagen — bei

- . geschlossenem Organ h — in der vollen, dem Volumen b entsprechenden Geschwindigkeit,

d. h. der von der Pumpe b geförderte Flüssigkeitsstrom gelangt ohne jede Abdrosselung auch bei der niedrigsten Betriebsgeschwindig-

·.· keit des Wagens in den Motor s.

B. Übergang zur nächsten
(zweiten) Geschwindigkeit.

Der Übergang von der dem Abteil b der

- Pumpe entsprechenden ersten Geschwindigkeit zu der dem Abteil c der Pumpe entsprechenden zweiten Geschwindigkeit könnte einfach so erfolgen, daß durch Verstellung des nicht gezeigten Regelungsorgans das Abteil b ausgeschaltet und gleich danach das Abteil c eingeschaltet wird. Dabei würde aber ein Stoß eintreten, weil der Wagen in der Geschwindigkeit ι sich befindet und dabei plötzlich das dieser Geschwindigkeit nicht mehr entsprechende Volumen in den Motor s gefördert wird.

Nach dem neuen Verfahren wird gleichzeitig mit dem Einschalten des Abteils c an Stelle des Abteils b das Absperrorgan h so weit zu öffnen sein, daß die zugeschaltete Flüssigkeitsmenge durch die Verbindungsleitung g zur Pumpe b wieder zurückfließt und demnach die der vorhergehenden Stufe b entsprechende Menge mit dem gleichen Druck wie vorher in den Motor s gelangt. Die Erhaltung dieses Druckes bedingt allerdings eine Drosselung des abgezweigten Stromes in dem Organ h, die jedoch in' Ansehung des nur vorübergehenden Bestandes dieses Zustandes sehr wohl zugelassen werden kann und daher nicht als eine Verschlechterung der Kraftübertragung anzusprechen ist. .

Durch allmähliches Schließen des Organs h wird immer weniger Flüssigkeit durch die Leitung g abfließen können und immer mehr in den Motor gelangen, bis bei vollständigem Schluß von h' die ganze dem Pumpeninhalt entsprechende Menge nach s gelangt und die zweite Geschwindigkeit erreicht ist. Es ist einleuchtend, daß der Geschwindigkeitsübergang so ohne jeden Stoß auf den Wagen und ohne Rückstoß auf den Benzinmotor sowie ohne jede mit einem solchen Stoß verbundene Drucksteigerung im Flüssigkeitsgetriebe vor sich gehen wird.

Der Übergang'von der zweiten Geschwindigkeit auf die dritte erfolgt entsprechend dem beschriebenen Vorgang, der allgemeine Gültigkeit besitzt. "■ ■

C. Übergang von einer höheren Geschwindigkeit zur nächst niederen Geschwindigkeit.

Würde dieser Übergang bloß durch Ausschalten z. B. des Abteils c der Pumpe unter gleichzeitiger Einschaltung des Abteils b vorgenommen werden, so würde wegen der Tragheit des mit der zweiten Geschwindigkeit sich bewegenden Fahrzeugs bei der erfolgten Verminderung der in der Zeiteinheit von der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge der Motor s von der Flüssigkeit nicht angetrieben, sondern diese ansaugen und in den Saugraum e der Pumpe drücken, also selbst als Pumpe wirken, und die Pumpe b und damit den Benzinmotor treiben. Bei der Plötzlichkeit des Übergangs wäre der Eintritt dieses Zustandes natürlich mit einer stoß artigen Steigerung des Druckes in der Saugleitung e von einem Negativum auf ein Positivum von erheblicher Höhe verbunden.

Nach dem neuen Verfahren geht aber mit dem beispielsweisen Umschalten von Geschwindigkeit 2 auf Geschwindigkeit 1 durch Vertauschen von Abteil c gegen Abteil· b Hand in Hand das Öffnen des Absperrorgans h, so daß neben dem Kreislauf der durch b geför-■ derten Flüssigkeitsmenge auch ein unmittelbarer Ausgleich des von s nunmehr in die Saugleitung e geschafften Überschusses in Form von unmittelbarem Nachsaugen aus e durch h, g nach d seitens des Motors s erfolgt, wodurch ein Übergangsstoß wirksam vermieden wird. :

■ Durch allmähliches Schließen von Ji erfolgt ein ganz mäßiges Anstauen in der Saugleitung β, also auf der Vorderseite des Motors, der zu keiner unzulässigen Drucksteigerung führen kann, und die allmähliche Verminderung der Wagengeschwindigkeit unterstützt, so lange, bis diese mit der Fördermenge von b übereinstimmt und das Organ h vollständig geschlossen ist.

- '

D. Plötzliche und vorübergehende Verminderung der Geschwindigkeit.

Um eine vorübergehende Geschwindigkeitsverminderung auf schnelle Art und.ohne Umschaltung der Pumpenvolumina zu erreichen, braucht bloß das Organ h geöffnet zu werden. Sofort erfolgt eine Teilung der von der Pumpe durch d geförderten Flüssigkeit in zwei Ströme, ein augenblickliches Fallen in d und damit das Sinken, ja eventuell Aufhören des Antriebes des Motors s entsprechend dem Grad des Offenseins von h und damit die beabsichtigte Geschwindigkeitsverminderung.
Ebenso kann durch Schließen von h der Antrieb und damit die Geschwindigkeit wieder vermehrt werden, wenn die Ursache des Stoppens, z. B. ein Hindernis auf der Straße, vorüber ist.

E. Bergab fahren für kurze Zeit,

Der Antrieb, welchen die Pumpe ausübt, wird durch Öffnen von h vernichtet. Durch das gleiche Mittel wird auch das Eintreten eines Druckes infolge Antriebswirkung der Flüssigkeitsmotoren durch das Wagengewicht in der Saugleitung verhindert.

In vorstehendem ist immer angenommen, daß das Absperrorgan h ein von Hand aus zu öffnendes oder zu schließendes Organ sei.

Die mit dem Verfahren zu erreichende Wirkung sanfter Übergänge aus einer Geschwindigkeit in die andere sowie Verminderung von plötzlicher Drucksteigerung kann in noch höherem Maße erreicht werden, wenn das Organ h durch Federkraft in der Schlußstellung gehalten wird. Das Organ h darf dann natürlich nur ein Ventil sein, und zwar entweder ein Aufsatzventil oder ein Kolbenventil, nicht aber ein Hahn.

Durch verschiedenes Spannen der Feder ist man dann in. die Lage gesetzt, noch größere Feinheiten im Öffnen des Absperrorgans h und damit in der Wirkung dieses Öffnens zu erzielen. ■

Die Fig. 2 stellt ein solches Ventil h bekannter Ausführung dar, das durch eine Feder i belastet ist.

Die Spindel k des Ventils h ist mit einer von Hand mittels Kurbel r achsial verschiebbaren Schraubenspindel I beweglich verbunden. Die Spindel I besitzt zwei Anschläge m und n, welche gegen den Anschlag 0 der Spindel k derart wirken können, daß durch m das Ventil h auf den Sitz gedrückt und dadurch die Öffnung g (Leitung g) geschlossen wird, oder daß durch η das Ventil beim Aufwärtsdrehen der Schraubenspindel I geöffnet wird.

Zwischen die Spindeln k und I ist eine Druckfeder i eingefügt, welche das Ventil h auf den Sitz drückt, wenn keiner der Anschläge m oder η den Anschlag derselben berührt.

Wäre das Ventil mit der Stellspindel I in direkter starrer Verbindung, so müßte der Fahrer, um alle die vorher geschilderten allmählichen Wirkungen in der gebotenen Feinheit zu erreichen, eine außergewöhnliche Feinfühligkeit entwickeln, um ja immer genau nur so viel Querschnittzuwachs oder Querschnittabnahme einzuhalten, wie dem Übergang ohne fühlbaren Sprung entspricht.

. Das ist bei einem rüttelnden Fahrzeug, bei dem noch dazu der Fahrer auch gespannt auf sonstige . Vorrichtungen und Umstände aufpassen muß, sehr schlecht durchführbar.'

Fig. 3 zeigt eine andere Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens, die besondere Vorteile aufweist.

Zur Verwirklichung des Verfahrens genügt, wie eingangs dargelegt wurde, eine einfache, von Hand aus zu betätigende Abschlußvorrichtung, ζ. B. ein Ventilkegel h, gemäß Fig. 4.

In der Fig. 3 ist eine Vorrichtung veranschaulicht, bei der das Ventil von Hand geschlossen und geöffnet werden kann, und bei welcher gleichzeitig die selbsttätige Feinein-Stellung durch die Wechselwirkung zwischen Flüssigkeitsdruck und Federspannung eintreten kann. Die in der Fig. 3 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich in ihrer Wirkung von der in Fig. 2 gezeigten dadurch, daß die selbsttätige Feineinstellung nicht nur nach einer, sondern nach beiden Seiten erfolgen kann und der Schluß von Hand immer durch Vermittlung der Feder erfolgt. Die Vorrichtung besitzt demgemäß kein Ventil mit Aufsatzfläche, sondern ein Kolbenventil h, und die Ventilspindel ist mit Hilfe eines auf ihr sitzenden Bundes t von zwei einander entgegenwirkenden Federn belastet. Die Federn i und / sind beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und können in ihrer Spannung durch Heraus- oder Hineinschrauben des Gehäusedeckels u gemeinsam beeinflußt werden. Die Wirkung der Vorrichtung ist die, daß infolge des auf der einen Seite des Kolbenventils bestehenden Flüssigkeitsüberdruckes die eine Feder unter Entlastung der anderen mehr gespannt ist, so lange, bis der Spannungsüberschuß der stärker gedrückten Feder dem Flüssigkeitsüberdruck auf das Kolbenventil das Gleichgewicht hält.

Soll das Kolbenventil zwecks Regelung ge-

öffnet werden und ist dazu ein Weg von der Größe ι erforderlich, so muß der Gehäusedeckel uiTi einen Weg von der Größe 2 herausgeschraubt werden, worauf dann bei beginnender Strömung durch den Strömungsdruck die Wechselwirkung zwischen diesem und den Federn mit eintritt.

Weil nunmehr das Abschlußorgan ständig unter Federdruck steht, so ist es auch imstände, als Sicherheitsventil sowohl für Vorwärts- als auch Rückwärtslauf, d. h. als Sicherheitsventil für beide Leitungen zu dienen, und es kann somit von der Anbringung besonderer Sicherheitsventile Abstand genommen. werden.

Als Nachteil dieser Vorrichtung ist zu bezeichnen die Notwendigkeit, den Gehäusedeckel stets doppelt so viel zu verschieben, wie das Ventil verschoben werden soll.

Eine andere Ausführungsform, die den be-

ao sonderen Vorteil mit sich bringt, bei Anwendung einer einzigen Feder für beide Leitungen gleichmäßig zu wirken, ist in der Fig. 5 gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einem Stufenkolben ventil h^l, dessen Spindel von einer Feder i belastet ist und direkt von Hand aus verschoben werden kann. Der Stufenkolben ist so ausgebildet, daß sowohl bei Vorwärtsais auch bei Rückwärtsfahrt der Überdruckquerschnitt der gleiche bleibt, wie nachstehend abgeleitet wird.

Differenz des Flächeninhalts der oberen Kolbenseite χ und der unteren Kolbenseite y = f, Querschnittsfläche der Ventilspindel = 2 f.
Mit p sei der spec. Druck in der Druckleitung d und mit q der in der Saugleitung e bezeichnet.

Resultierender Druck P = p 2 f — p f + q f = pf+qf=f(p ₊ q).
Das gleiche gilt, wenn die Räume ihre Rollen vertauschen, d. h. der Saugraum zum Druckraum wird, und umgekehrt: p' sei jetzt der Druck im Saugraum, q' sei jetzt der Druck im Druckraum.
Der von der Federspannung auszugleichende resultierende Druck P' = p' f — q' f + q' 2 f = ff+ Pf= f (P' + q'h

Da f konstant ist, so ist der resultierende Druck nach aufwärts von den Drücken in den beiden Räumen abhängig. Wenn die Summe der Drücke den als zulässig berechneten Federdruck überschreitet, so wird der Ventilkolben sofort in die Höhe gedrückt werden, worauf ein Ausgleich der Drücke in den beiden Räumen vor sich geht. Durch Verschiebung der Spindel von Hand aus kann die Regelung der Geschwindigkeitsübergänge des Getriebes erfolgen. Die Feinregelung kann dadurch herbeigeführt werden, daß von Hand aus das Organ bloß bis zu einem gewissen Grad geöffnet wird ' und im übrigen die Wechselwirkung zwischen Überdruck und Federkraft und damit die selbsttätige Verschiebung des Ventilkolbens eintritt. Die Vorrichtung wirkt auch als Sicherheitsventil für beide Leitungen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Motorfahrzeugen mittels Flüssigkeitsgetriebes, gekennzeichnet durch die besondere Kombination, daß bei in bekannter Weise stufenweise erfolgender Regelung der Geschwindigkeiten durch Änderung der För- dermenge der Druckpumpen durch Teilung der jeweiligen Fördermenge in an sich bekannter Weise in einen Strom, der die Flüssigkeitsmotoren beaufschlagt, und in einen solchen, der unmittelbar über ein Drosselorgan zur Druckpumpe zurückkehrt, die Geschwindigkeitsübergänge bewirkt werden, wobei nicht die ganze, sondern nur die jeweils geförderte Flüssigkeitsmenge der Regelung durch das Drosselorgan unterliegt und dadurch eine größere Empfindlichkeit der Regelung ermöglicht wird. *

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein federbelastetes Stufenkolbenventil, welches so ausgebildet ist, daß es sowohl für Vorwärts- als auch für Rückwärtslauf des Getriebes stets die gleiche Überdruckfläche besitzt (Fig. 5).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.