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Flüssigkeitswechselgetriebe. Die Erfindung betrifft Flüssigkeitswechselgetriebe,
und zwar insbesondere für Kraftfahrzeuge, «-elche aus einem Hauptpumpwerk und einem
Nebenpumpwerk mit einer oder mehreren Pumpen bestehen und welche irnit regelbaren
Verbindungskanälen zwischen dem Hauptpumpwerk und der oder den -Nebenpumpen versehen
sind, wobei der Druck der Flüssigkeit im Hauptpumpwerk die Regelungsvorrichtungen
der Verbindungskanäle hydraulisch beeinflußt: derart, daß sie die Verbindungskanäle
öffnen und somit eine Verbindung zwischen de.n Hauptpump-,verh und der oder den
Nebenpumpen selbsttätig herstellen. Zweck der Erfindung ist es, die verschiedenen
Ktfpplungsstufen, und zwar Freilauf, unmittelbar-t Kupplung und verschiedene Übersetzungsstufen
in der Weise herbeizuführen, daß stets die zur Zeit am meisten zweckmäßige Kupplungsstufe
selbsttätig erhalten wird. Es wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
die obenerwähnten hydraulisch bewegten Regelungsvorrichtungen derart eingerichtet
sind, daß sie durch unmittelbare oder mittelbare Beeinflussung der Fliehkraft die
erwähnten Verbindungskanäle absperren, und zwar je nach dem gegenseitigen Größenverhältnis
zwischen Flüssigkeitsdruck (Belastung) und Fliehkraft (Umdrehungszahl).
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Auf den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen eines Flüssigkeitswechselgetriebes
gemäß der Erfindung veranschaulicht. Abb. i ist ein Längsschnitt des Getriebes gemäß
der einen Ausführungsform längs der gebrochenen Linie A-B der Abb. 2. Abb. z ist
ein Querschnitt längs der Linie C-D der Abb. i. Abb. 3 ist ein Längsschnitt des
Getriebes gemäß der anderen Ausführungsform.
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Gemäß Abb. i und 2 ist mit der treibenden Welle i ein allseitig geschlossenes
Gehäuse 2 fest verbunden. In diesem Gehäuse 2 ist die getriebene Welle 3 gelagert,
auf der eine Scheibe 5 fest aufgekeilt ist, die mit radial beweglichen Kolben .4
versehen ist. Der zugehörige Teil des Gehäuses 2 ist in an sich bekannter Weise
mit Arbeitsflächen und Widerlagern versehen und bildet zusammen mit der Scheibe
5 und den Flügelkolben 4. eine Kapselpumpe, die als erstes oder Hauptpumpwerk bezeichnet
sei. Im Gehäuse 2 und gegen dieses drehbar sind ferner zwei Scheiben 6 und 7 angeordnet,
die, wie die Scheibe 5, mit radial beweglichen Kolben 8 bzw. 9 versehen sind. Der
zugehörige Teil des Gehäuses 2 trägt ebenfalls Arbeitsflächen und Widerlager und
bilden zusammen mit den Scheiben 6 und 7 und den Flügelkolben 8 bzw. 9 zwei Kapselpumpen,
die das Nebenpumpwerk darstellen. Sämtliche Pumpen 2, 4., 5, 2, 6, 8 und 2, 7, 9
sind doppelt wirkend ausgeführt, d. h. je mit zwei Arbeitsflächen und zwei Widerlagern
und
<c?nit auch je mit zwei Druckräurren und zwei Saugräumen # ersehen, welche untereinander
verbunden sind. Die Scheiben 6 und ; sind auf Hülsen io bzw. i i festgekeilt, die
gegeneinander und gegenüber der getriebenen Welle 3 drehbar und an den äußeren Enden
mit Sperrvorrichtungen i 2 bzw.13 versehen sind, welche mit Sperrzähnen 14 in einem
ortsfesten Gestell 15 zusammenwirken, so daß die Scheiben 6 und 7 sich in an sich
bekannter Weise mit dem treibenden Gehäuse 2 frei drehen können, aber verhindert
sind, sich in entgegengesetzter Richtung zu drehen.
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Das Hauptpumpwerk 2, .4, 5 und die ebenpumpwerke 2; 6, 8 und 2, 7,
9 sind durch eine mit dem Gehäuse 2 fest verbundene Zwischenwand 1E> getrennt, in
welcher achsial verlaufende Kanäle vorgesehen sind, durch welche eine Verbindung
zwischen der Hauptpumpe 2, 4, 5 und den Nebenpumpen 2, 6, 8 und 2, 7, 9 hergestellt
werden kann, und zwar führen zwei Durchtrittsöffnungen 4o von den Druckräumen des
Hauptpumpwerkes 2, 4, 5 zu den Druckräumen der Nebenpumpe 2, 6, 8 (nur eine dieser
Öffnungen ersichtlich in der Abb. 2) und zwei Durchtrittsöffnungen 41 (Abb. i und
2) von den Druckräumen des Hauptpumpwerkes 2, 4, 5 zu den Druckräumen der Nebenpumpe
2, 7, 9. Die Kanalführungen zwischen dem Hauptpumpwerk und den Nebenpumpen bilden
an sich keinen Teil der Erfindung und können beliebig ausgeführt werden. Die Herstellung
der verschiedenen Kupplungsstufen erfolgt in an sich bekannter Weise durch Regelung
der erwähnten Verbindungskanäle zwischen Hauptpumpwerk und Nebenpumpwerk. Werden
diese Kanäle ganz abgesperrt, dann werden die drehbaren Pumpenteile 2, 4 und 5 durch
die eingeschlossene Flüssigkeit miteinander kraftschlüssig verbunden, und somit
wird die treibende Welle i mit der getriebenen Welle 3 unmittelbar gekuppelt, während
durch Herstellung einer Verbindung zwischen dem Hauptpumpwerk 2, :4, 5 und einer
oder beiden der Neben-)umpen 2, 6; 7 und 2, 7, 9 eine Verzögerung der getriebenen
Welle 3, d. h. ein Übersetzungsverhältnis zwischen .ihr und der treibenden Welle
i, bewirkt wird, das von dem v'erhältnis der Fassungsvermögen des Hauptpumpwerkes
und der Nebenpumpe bzw. der ebenpumpen abhängig ist. Freilauf wird ladurch bewirkt,
daß zwischen dem Druck--aum und dem Saugraum des Hauptpumpv.erkes 2, 4, 5 eine unmittelbare
Verbindung iergestellt wird, so daß nur ein Umlauf der Triebflüssigkeit ohne Kraftübertragung
zu-:tande kommt.
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Die Erfindung bezweckt, wie ,dies schon an-"egeben worden ist, die
verschiedenen Kupplungsstufen in der Weise herbeizuführen, dat stets die zur Zeit
am meisten zweckmäßige Kupplungsstufe selbsttätig erhalten wird. Es wird dies durch
die unten näher angegebenen Regelungsvorrichtungen erreicht, welche den eigentlichen
Kern der Erfindung bilden. Die Regelungsvorrichtungen sind hierbei entsprechend
der Ausführung der Kapselpumpen paarweise an diametral gegenüberliegenden Stellen
angeordnet, wobei der Deutlichkeit halber jedoch nur eine Regelungsvorrichtung jedes
Paares gezeigt ist.
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In der Zwischenwand 16 sind an diametral oder hauptsächlich diametral
gegenüberliegenclen Stellen Bohrungen 17, 18 und i9 vorgesehen, welche senkrecht
zur Achsenrichtung zerlaufen und Führungen für hin und her bewegliche Kolbenventile
20, 21 und 22 bilden. Sämtliche Ventile sind in ihren Außenlagen gezeigt, in denen
an den inneren Enden der Ventilstangen 23, 24, 25 angebrachte Köpfe 26, 27, 28 gegen
die Innenseite von in den Bohrungen 17, 18, i9 befestigten Ringen 29, 30, 31 anliegen,
so daß weitere Auswärtsbewegung der Ventile verhindert wird. Mit den Köpfen 26,
27, 28 sind Stangen 323, 33, 34 drehbar verbunden, welche paarweise mit Ringen
35, 36 und 37 drehbar vereinigt sind, die auf einer mit der Zwischenwand
16 fest verbundenen Hülse 38 drehbar angeordnet sind. Durch diese Zusammenkupplung
der Ventilpaare wird eine gleichförmige Bewegung der Ventile jedes Paares gewährleistet.
Die Ventilräume 17 und 18 stehen an ihren äußeren Enden durch die Öffnungen 39 in
der Zwischentvand 16 (Abb. i) mit den Druckräumen des Hauptpumpwerkes 2, 4, 5 in
ständiger Verbindung, so daß die Ventile 2o und 21 von dem Flüssigkeitsdruck in
den erwähnten Räumen in an sich bekannter Weise unmittelbar bewegt werden. Dde Ventilräume
17 können ferner in einer gewissen Lage des Ventils 2o durch Öffnungen 40 (nur eine
ersichtlich in der Abb. 2) mit den Druckräumen der Nebenpumpe 2, 6, 7 in Verbindung
gesetzt werden, -wobei zugleich zwischen den Druckräumen der Hauptpumpe 2, .4, 5
und der Nebenpumpe 2, 6, 7 eine Verbindung hergestellt wird. In ähnlicher Weise
können durch Verinittelung der Ventilräume 18 und Öffnungen 41 in der Zwischenwand
16 die Druckräume der Pumpwerke 2, 4, 5 und 2, 7, 9 miteinander in Verbindung gesetzt
werden. Die Ventile 20 und 21, welche, wenn sich das Getriebe in Tätigkeit befindet,
wie erwähnt, von dem Flüssigkeitsdruck im Hauptpumpwerk 2, 4, 5 beeinflußt werden,
werden außerdem gemäß der Erfindung durch die Fliehkraft nach außen geschleudert,
wobei die oben angege- i benen Verbindungen zwischen den Druckräumen der t'umpwerke
zustande kommen, wenn
der Flüssigkeitsdruck im Hauptpumpwerk 2,
d, 5, d. h. das Drehmoment der getrieLenen Welle 3, größer ist als die von den '\"entilkö
rpern 2o, 21 ausgeübte Fliehkraft, die ihrerseits teils von dem Gewicht der Ventilkörper,
teils von der Drehzahl des die Ventile tragenden Drehgehäuses 2 abhängig ist. Der
Ventilkörper 20 ist hierbei, wie dies aus der Abb. 2 liervorgelit,hohl ausgebildet,
während derVentilkörper 21 massiv ist: infolgedessen wird offenbar das leichtere
Ventil 20 zwischen den Druckräumen der Pumpwerke 2, 4., 5 und 2, b, 7 eine Verbindung
bei einem niedrigeren Druck öffnen, als hei dem das schwerere Ventil 21 eine Verbindung
-zwischen den Druckräumen der Pumpwerke 2, 4., 5 und 2, 7, 9 öffnet. Die Ventile
22, welche außer von der Fliehkraft in entgegengesetzter Richtung von Federn 4.2
beeinflußt werden, bewirken, wenn sich das Getriebe in Ruhe befindet und bis auf
eine gewisse geringere Drehzahl, durch Öffnungen 43 eine unmittelbare Verbindung
zwischen dein Druckraum und dein Saugraum des Hauptpumpwerkes 2, 4., 5, so daß hierbei
in bekannter Weise Freilauf erhalten wird. In der Zwischenwand 16 sind ferner in
bekannter Weise Sicherheitsventile 44 angeordnet, welche bei der CTmschaltung der
Druckrichtungen die Druck- und Saugräume selbsttätig verbinden, so daß auch hierbei
Freilauf erhalten wird.
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Das beschriebene Flüssigkeitswechselgetriebe ist, wie erwähnt, insbesondere
für Kraftfahrzeuge bestimmt, und bei der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise
des Getriebes wird angenommen, (laß die Ventile 22 in Tätigkeit treten, d. h. die
Verbindungen 43 zwischen den Druckräumen und den Saugräumn des Hauptpumpwerkes 2,
.1, 5 absperren, wenn die Drehzahl bis auf 300 pro Minute gelangt und somit
das Drehmoment des Tr.iebinotors verwendbar ist, während die Ventile 2o und 21 derart
bemessen sind, daß bei einer Drehzahl von z. B. 9oo pro Minute und darüber und bei
einem maximalen Drehmoment des Triebmotors ihre Fliehwirkung größer ist als der
hierbei im Hauptpumpwerk 2, 4., 5 herrschende Flüssigkeitsdruck, so claß also die
erwähnten Ventile die Verbindungen zwischen den Druckräumen der Pumpwerke absperren
und unmittelbare Kupplung erhalten wird.
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Wird nun angenommen, claß der Triebniotor und damit die Welle i und
das Drehgehäuse 2 -in Drehung versetzt werden, so hat dies anfänglich keinen Einfluß
auf die getriebene Scheibe 5 mit der Welle 3, weil, wie erwähnt, zwischen den Druckräumen
und :den Saugräumen desHauptpumpwerkes 2, 4., 5 durch die Ventile 22 eine Verbindung
vorhanden ist und somit nur ein Umlauf der Flüssigkeit inneohalb des erwähnten Pumpwerkes
vor sich geht. Weil hierbei die Ventile 2o und 21 keinem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt
werden, werden sie infolge der Fliehkraft nach außen geführt und sperren die Verbindung
zwischen den einzelnen Druckräumen ab, wenn eine solche beim Ingangsetzen vorhanden
war. Die Pumpenkolben 6 und 7, welche hierbei keinem Druck ausgesetzt sind, sind
freigegeben und drehen sich mit dem treibenden Drehgehäuse 2, und die Flüssigkeit
läuft innerhalb der Pumpwerke 2, 6, 8 und 2, 7, 9 nicht um.
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Wenn die Drehzahl des Triebmotors den angenommenen Wert von
300 pro Minute überschreitet, treten die Ventile 22 in Tätigkeit und sperren
die Verbindungen 43 zwischen den Druckräumen und den Saugräumen des Hauptpumpwerkes
2, 4, 5 ab. Es entsteht hierbei im erwähnten Pumpwerk ein Druck, welcher durch die
Flüssigkeit auf den angetriebenen Drehkolben 5 und auch auf die Ventile 2o und 21
unmittelbar überführt wird, wobei die getriebene Welle 3 mit einer Geschwindigkeit
gedreht wird, die teils von der Umdrehungszahl der Motorwelle i, teils von der Belastung,
d. h. vorn Drehmoment der Welle 3, abhängig ist. Nenn hierbei das erwähnte. Drehmoment
und damit der Druck im Hauptpumpwerk 2, d., 5 kleiner ist .als die von den Ventilen
20 und 21 bei der fraglichen Umdrehungszahl ausgeübte Fliehkraft, so bleiben offenbar
die Verbindungen ,4o und .41 zwischen den Druckräumen der Pumpwerke 2, 4., 5 und
2, 6, 7- bzw. 2, 7, 9 abgesperrt, und eine unmittelbare Kupplung wird erhalten.
Wenn andererseits der auf das Ventil 2o ausgeübte Druck größer ist als die fragliche
Fliehkraft des erwähnten Ventils, so werden die Verbindungen .I.o zwischen den Druckräumen
der Pumpwerke 2, d., 5 und 2, 6, 8 geöffnet, und eine Übersetzung zwischen den Wellen
i und. 3 wird erhalten, welche von dem Verhältnis der Fassungsvermögen der beiden
Pumpwerke unmittelbar abhängig ist. Wenn ferner das Drehmoment der Welle 3 vergrößert
wird, so wird der Druck im Hauptpumpwerk 2, a, 5 weiterhin erhöht, und das Ventil
21 wird einwärts geführt und öffnet die Verbindungen -.i zwischen den Druckräumen
der Pumpwerke 2, rt, 5 und 2, 7, 9. Es wird hierbei zwischen den Wellen i und 3
eine Übersetzung erhalten, die von .dem Verhältnis einerseits des Fassungsvermögens
des Pumpwerkes 2, .l, 5 und andererseits des gemeinsamen Fassungsvermögens der Nebenpumpen
2, 6, 8 und 2, 7, 9 abhängig ist.
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Wird hiernach die Belastung der Welle 3 vermindert, und -zwar z. B.
dadurch, daß der Anlaßwiderstand überwunden und der Weg eben ist, so wird auch der
Druck im Hauptpumpwerk 2. 4., 5 vermindert, und das eine
oder die
beiden Ventilpaare 20, 21 werden durch die Fliehkraft nach außen geführt und sperren
eine oder beide der Verbindungen .4o und - i zwischen den einzelnen Druckräumen
ab, so (laß entweder ein geringeres Übersetzungsverhältnis oder eine unmittelbare
Kupplung selbsttätig erhalten wird. Laie oben angerebenen Verhältnisse finden offenbar
bei dem hier angenommenen Beispiel bei allen Umdrehungszahlen zwischen
300 und goo pro Minute statt.
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Wird die Umdrehungszahl des Triebmotors bis auf den angenommenen Wert
von goo pro Minute erhöht, so wird zwischen den Wellen i und 3 eine unmittelbare
Kupplung selbsttätig herbeigeführt, indem, wie erwähnt, bei dieser Umdrehungszahl
die Fliehkraft der Ventile 20, 21 größer ist als der Druck, welcher bei dem maximalen
Drehtnomerit des Motors in dem Pumpwerk 2, d., 5 entsteht. Wird in diesem Falte
das Drehmoment der getriebenen Welle 3 vergrößert, so wird offenbar die Gesch-,vindigkeit
der Motorwelle r und damit auch die Fliehkraft der Ventile 20 und 21 vermindert,
so daß das eine .oder beide in Tätigkeit treten und in angegebener Weise selbsttätig
eine Übersetzung herbeiführen.
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Aus dem oben Angeführten ist. es klar, (laß die Kupplungsstufe in
Übereinstimmung mit den vorläufig herrschenden Verhältnissen, d. h. mit der Belastung
der getriebenen Welle und mit der Umdrehungszahl der treibenden Welle, völlig sebsttäbig
eingestellt wird, und der Führer hat nur die Brennstoffzufuhr zum Motor nach Bedarf
zu regeln.
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Die in der Abb. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von
der Ausführungsform gemäß Abb. i und 2 wesentlich dadurch, daß die treibende Welle
r hier mit dem Drehkolben 5 fest verbunden ist, der somit treibend wirkt statt getrieben
wird, und daß die getriebene Welle 3 durch die Zwischenwand 16 mit dem Gehäuse 2
fest verbunden ist, welches somit den getriebenen Pumpenteil statt des treibenden
bildet. Die Ventilvorrichtungen 1 nur 21 ist in der Abb. 3 ,ersichtlich) sind auch
hier in der "Zwischenwand 16 des Gehäuses 2 angebracht und, wie vorher, von dem
Druck im Hauptpumpwerk 2, d., 5 beainflußt, ihre Wirkung wird aber nun von der Umdrehungszahl
des getriebenen Teiles (des Gehäuses 2 mit der Welle 3) statt von der Umdrehungszahl
des treibenden Teiles (des Gehäuses 2 mit der Welle i) abhängig.
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Die Ventilvorrichtungen können, wenn erwünscht, auch derart angeordnet
sein, daß .ihre Wirkung von der Umdrehungszahl sowohl des treibenden wie auch des
angetriebenen Teiles abhängig wird, d. h. in der Weise, daß, wenn z. B. zwei Ventilvorrichtungen
vorhanden sind, die Wirkung .der einen von der Umdrehungszahl des treibenden Teiles
und die Wirkung der anderen von der Umdrehungszahl des getriebenen Teiles abhängig
eist.
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Es ist offenbar, daß die angegebenen Verhältnisse durch zweckmäßige
Abänderungen der Ventilvorrichtungen beliebig verändert werden können, indem diese,
wenn erwünscht, auch durch Federn o. dgl. bewegt - werden können, welche die Fliehkraft
oder -den Flüssigkeitsdruck entweder unterstützen oder ihnen entgegenwirken. Die
Ventilvorrichtungen brauchen auch nicht, wie gezeigt, unter unmittelbarem Einfluß
der Fliehkraft und des Flüssigkeitsdruckes zu stehen, sondern diese Kräfte können
durch zweckmäßige Bewegungsübertragungen dazu gebracht werden, auf die Ventilvorrichtungen
mittelbar zu wirken.
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Die Erfindung ist ferner nicht auf die .in den Zeichnungen veranschaulichten
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch in den Fällen verwendet werden,
wo zwei oder mehr als drei Pump-,verke vorhanden sind.