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Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl von Flüssigkeitsgetrieben, insbesondere
für Fahrzeugantrieb. Bei Flüssigkeitsgetrieben, die aus einer oder mehreren Flüssigkeitspumpen
(Primärseite) mit angenähert gleichbleibender Fördermenge und aus einem oder mehreren
Flüssigkeitsmotoren (Sekundärseite) bestehen, wird eine stufenweise Veränderung
der Drehzahl des Sekundärmotors dadurch; erreicht, daß durch besondere Schieber
die einzelnen Kapselwerke der Primär- und Sekundärseite in verschiedener Anzahl
und Art zusammnengeschaltet werden, so daß die Drehzahl der Sekundärseite durch
die Liefermenge der auf sie arbeitenden Pumpen bestimmt ist. Ein allmähliches, stoßfreies
Anfahren mit der Geschwindigkeitsänderung von o bis zu dem der ersten Stufe entsprechenden
Wert sowie ein stetiger Lbergang von einer Stufe zur anderen, :ohne Auftreten von
übermäßig hohen Beschleunigungsdrücken, kann nur durch allmähliches Zuschalten erreicht
werden, was sich jedoch mit den zwischen Primär-und Sekundärseite eingebauten, mit
Rücksicht auf beste Kanalführung und geringste hydraulische Verluste als winfacheDrchächieber
nach Art der Corliss-Hähne ausgebildeten ölverteilschiebern nicht durchführen läßt,
weil sie nicht entlastet sind und daher bei den hohen Drücken im Getriebe ein allmähliches
Verdrehen und langsames Zuschalten der von ihnen gesteuerten Pumpen aus dem Leerlauf
in die Arbeitsstellung nicht gestatten. Daher ist außer den Drehschiebern ein Umlaufglied
zwischen der Druck- und Saugseite des Flüssigkeitsmotors erforderlich, welches durch
allmähliches Absperren eines Leenau:fkanals der zuzuschaltenden Pumpe bei Vor- und
Rückwärtsgang einen stetig wachsenden Teil des von der Pumpe gelieferten Druckölstromes
der Sekundärseite zuführt und den übrigen, allmählich kleiner werdenden Teil durch
den Leerlaufkanal zur Pumpe zurückfließen läßt. Dieser Vorgang wurde bisher durch
Vermittlung eines federbelasteten, mit mechanischem Gestänge betätigten Umlaufgliedes
nur unvollkommen erreicht.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Vereinigung eines Umlaufventils
besonderer Bauart, im folgenden auch hydraulischer Dämpfer oder kurz Dämpfer genannt,
mit einem oder mehreren an beliebig entfernter Stelle angeordneten und mit ersterem
in besonderer Weise verbundenen Steuergliedern vor, zu dem Zweck, mit dieser Vorrichtung
unter Zuhilfenahme des im Getriebe herrschenden öldruckes, sei dies auch nur der
bei Leerlauf des Getriebes von den Strömungswiderständen der Flüssigkeit herrührende
höhere! Druck, auf der Druckseite ein stoßfreies allmähliches Anfahren, einen stoßfreien
allmählichen übergang zu einer höheren Geschwindigkeitsstufe sowie ein stoßfreies
Bremsen zu erreichen. Abb. i und z zeigen die Anordnung -der Drehschieber und den
Einbau des Dämpfers im Flüssigkeitsmotor in zwei senkrecht aufeina.nd.erstehenden
Schnitten, Abb. 3 ein Ausführungsbeispiel des letzteren in Verbindung mit verschiedenen
Steuergliedern, Abb. 4. eine Einzelheit in anderer Stellung.
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Nach Abb. 3 besteht der untere Teil des Dämpfers aus dem Ventilkörper
i, der in geschlossener Stellung Saug- und Druckraum des Sekundärmotors voneinander
trennt. Für eine angenommene Drehrichtung ist z. B. 6 Druckraum und 5 Saugraum,
für die entgegengesetzte Drehrichtung vertauschen sich die Drücke. Durch den Schaft
z ist der Ventilkörper starr mit einem Kolben 3 verbunden, der in den Zylinder q.
eingeschliffen ist, und dessen Durchmesser größer ist als der des Ventilkörpers.
Auf diese Weise ergeben sich am Dämpfer drei wirksame Steuerflächen: a) die untere
volle Kreisfläche, die so angeordnet ist, daß sie unter dem Flüssigkeitsdruck des
einen Arbeitsraumes 6 der Sekundärseite steht; b) die wirksame Ringfläche in der
Mitte als Unterschied der oberen Kolben- und der unteren Ventilkreisfläche, welche
der Einwirkung des anderen Arbeitsraumes 5 der Sekundärseite ausgesetzt ist; c)
die :obere, die Summe der beiden, anderen Steuerflächen darstellende volle Kreisfläche.
Diese erhält einerseits Drucköl vom jeweiligen. Druckraum der Sekundärseite unter
Vermittlung des im Gehäuse 7 untergebrachten Steuerkolbens 8 oder auch, falls der
Dämpfer nicht zur hydraulischen Bremsung verwendet werden soll, von der Druckseite
der Primärpumpe über das stellbare Nadelventil 9. Anderseits kann dieselbe Kreisfläche
durch die weite Rohrleitung i o
über eines oder mehrere an beliebig
entfernter Stelle angeordnete Steuerglieder i 1, 14, 15 reit der zur Saugseite der
Primärpumpen führenden Saugleitung 13 in Verbindung gebracht werden. Eines der Steuerglieder
ist im Schaft des Dämpfers als federbelastetes Steuerventil. ausgebildet, das eine
in den Zylinder führende öffnung 17 überwacht, während der Raum 16 durch Bohrung
18 und unter Vermittlung des Steuerschützen i g immer mit dem Saugraum des Flüssigkeitsmotors
in. Verbindung steht, da der Schützen ig durch Bohrung 2o und z i in diesem Sinne
gesteuert wird. Abb. 4. zeigt eine andere Stellung, diu der Schützen ig .einnimmt,
sobald der Arbeitsraum 5 der Sekundärseite entsprechend dem entgegengesetzten Drehsinn
-zum Druckraum und Arbeitsraum 6 zum Saugraum geworden ist. Der Dämpfer hat keine
zusätzliche Federbelastung, keine nach außen geführte Spindel zur Verbindung mit
einem mechanischen Gestänge und keinen toten Hub.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: a) Stillstand
des Getriebes und Anfahren, d. i. allmähliche Erhöhung der Drehzahl des Flüssigkeitsmotors
bei gleichbleibender Drehzahl der Primärpumpe von o biss zu einem ersten Stufenwert.
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Die Drehschieber der ersten Primärstufe stehen derart, daß das geförderte
Treiböl bei stillstehender Sielz:undärs,eite nur durch den geöffneten Dämpfer zur
Saugseite der- Pumpe zurückfließen kann. Hierbei ist eines der Steuerglieder, z.
B. 14., geöffnet, so daß die Verbindung zwischen den Leitungen io und 13 zur Saugseite
der Primärpumpe hergestellt ist und die auf die obere Kolbenfläche des Dämpfers
wirkende Schlußkraft wegen der Drosselwirkung des Nadelventils 9 kleiner ist als
die auf die untere Ventil- bzw. mittlere Ringfläche wirkende entgegengesetzte Kraft.
Der Dämpfer bleibt geöffnet, der Flüssigkeitsmotor in Stillstand, die Primärpumpe
läuft leer. -Wird 1¢ geschlossen, so steigt im Zylinder 4. unter dem Einfluß des
auch bei leerlaufender Pumpe zwischen Saug- und Druckseite infolge der Strömungswiderstände
bestehenden Druckunterschiedes der öldruck, so daß der Dämpfer allmählich und stoßfrei
auf seinen Sitz niedergeht. Der Sekundärmotor setzt sich in Bewegung, bis der durch
den Dämpfer abgedrosselte ölstrom zur Gänze der Sekundärseite zugeführt wird. Die
Schlußgeschwindigkeit des Dämpfers ist außer durch die Einstellung des Nadelventils
9 gegeben durch die bezügliche Größe der drei Dämpfersteuerflächen. Ist die untere
Ventilfläche ebenso groß gewählt wie die wirksame mittlere Ringfläche, dann ist
bei gleichen Fahrtwiderständen die Anfahrzeit für Vor- und Rückwärtsfahrt gleich
groß. Dies ist z. B, bei Lokomotiven oder bei zweitrümiger Seilförderung ,erwünscht.
Soll jedoch die Schlußzeit des Dämpfers für beide Drehrichtungen verschieden groß
sein, z. B. bei eintrümiger Seilförderung die Anfahrzeit für den aufwärts gehenden
beladenen Förderkorb zweckentsprechend länger ausfallen als wie für den niedergehenden
leeren Korb, dann werden die untere Ventilfläche und die wirksame Ringfläche in
der Mitte verschieden groß ausgebildet, so daß die resultierende Schlußkraft in
beiden Fällen verschieden groß ausfällt. Durch teilweises Schließen des Steuergliedes
1 4. hat man es in der Hand, einen beliebigen Schwebezustand des Dämpfers und damit
eine beliebige Drehzahl im Bereich einer Stufe einzustellen.
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b) Leerlauf und Übergang von einer Geschwindigkeitsstufe zur nächsthöheren.
Soll mit Hilfe der Drehschieber die bisher in sich kurzgeschlossene zweite Stufe
an der Sekundärseite zugeschaltet werden, so wird zunächst für die kurze Dauer des
Schaltvorganges das Steuerglied 1q. geöffnet, damit die Verbindung vom Zylinder
q. mit der Saugseite der Primärpumpe hergestellt und der Druck auf die größte Steuerfläche
des Dämpfers aufgehoben. Da aber in diesem Augenblick einer der beiden Arbeitsräume
5 oder 6 unter dem Betriebsdruck steht, öffnet sich der Dämpfer wieder und stellt
Leerlauf der Sekundärseite ein. Der nunmehr druckentlastete Drehschieber der zweiten
Stufd wird in Arbeitsstellung gebracht, und durch Schließen des Steuergliedes 14.
wiederholt sich der unter »Anfahren« geschilderte Vorgang für die allmähliche und
stoßfreie Erhöhung der Drehzahl vom ersten bis zum zweiten Stufenwert. Der gleiche
Vorgang spielt sich bei der Zuschaltung weiterer Stufen für beide Fahrtrichtungen
ab.
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c) Bremsung des Getriebes. Hierzu ist .erforderlich, daß zuerst der
Dämpfer mit Steuerglied 1 ¢ geöffnet wird, worauf die dadurch ;entlasteten Drehschieber
in Bremsstellung gebracht werden, d. h. sämtliche Primärpumpen sind in sich kurzgeschlossen,
und das öl der Sekundärseite umströmt diese über den geöffneten Dämpfer, sie kann
frei auslaufen. Durch Schließen von 14 wird auch der Dämpfer zum Schließen gebracht,
da seineobere Kolbenfläche Drucköl über das Gehäuse 7 erhält. Dadurch wird der die
Sekundärseite umkreisende ölstrom allmählich mehr und mehr gedrosselt und auf einen
Bremsdruck gebracht, der sich durch teilweises Schließen von 14. in beliebiger Höhe
einstellen läßt.
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Vor zu hohen Drücken sowohl beim Bremsen als auch bei zu raschem Anfahren
schützt
das im Schaft des Dämpfers eingebaute Steuerglied, das in
ähnlicher Weise wie das Steuerglied 14 den im Zylinder ¢ herrschenden und den Dämpfer
auf seinen Sitz pressenden Druck unter Vermittlung des Steuerschützen ig gegen einen
der Arbeitsräume 5 oder 6 hinentspannt und damit den nunmehr als Sicherheitsventil
wirkenden Dämpfer öffnet. Dieses Steuerglied könnte auch zwischen den Leitungen
i o und 13 eingebaut sein.
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Das Steuerglied 1 4. kann beispielsweise beim Lokomotivgetriebe zweckmäßig
so ausgebildet sein, daß es eine Feder stets in der Offenstellung, also den Dämpfer
stets geöffnet und damit das Getriebe im Leerlauf zu halten sucht. Der Führer muß,
solange er im Getriebe Öldruck haben will, ständig den Druckknopf des Steuergliedes
niederhalten. Diese Einrichtung bietet größte Sicherheit bei Ingangsetzung der Antriebsmaschine
und gestattet unbedenklich @einmännige Bedienung. Denn hat z. B. der Führer bei
Stillstand des Getriebes aus Unachtsamkeit die Drehschieber desselben auf Fahrt
gestellt und das beispielsweise in Form eines Absperrventils ausgebildete Steuerglied
15 in geschlossener Stellung belassen, so würde beim Anlassen des mit der Primärpumpe
gekuppelten Dieselmotors die Lokomotive sich wider die Absicht in Bewegung setzen.
Im anderen Falle ersetzt das Steuerglied 14 eine mechanische Sperrung zwischen der
Anlaßvorrichtung des Dieselmotors und der Anfahrvorrichtung des Getriebes. Wird
ferner der Führer während der Fahrt der Lokomotive plötzlich dienstunfähig, so daß
@er unbewußt das Steuerglied 1 ¢ freigibt, so kommt die Lokomotive ebenfalls von
selbst nach kurzer Zeit zum Stillstand.
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Es kann ferner vorkommen, daß bei Talfahrt einer Lokomotive die Sekundärseite
des Getriebes, das mittels Kurbeln und Treibstangen die Bewegung auf die Treibräder
überträgt, umgekehrt von diesen mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben wird,
als ihr nach der von der Primärpumpe gelieferten Olmenge zukäme, d. h. die Sekundärseite
wird zur treibenden Pumpe und wirkt auf die Primärseite und auf den mit ihr gekuppelten
Dieselmotor beschleunigend zurück, so daß dieser der Gefahr ausgesetzt ist, eine
unzulässig hohe Drehzahl zu erhalten. Dies verhindert der Dämpfer, wenn er mit einem
Steuerglied von der Form der bei i 1, 12 dargestellten verbunden ist. Da sich in
dem angeführten Falle die Drücke in den Arbeitsräumen des Getriebes umkehren, wird
der Steuerkolben 12 durch den Druck in der Leitung 13 in seinem Gehäuse i i verschoben,
so daß sich das Drucköl im Zylinder q. durch die Leitung i o und den Kanal im Kolben
12 entspannt. Damit öffnet sich der Dämpfer, stellt Leerlauf des Getriebes ein und
beseitigt die treibende Rückwirkung der Sekundärseite auf die Primärpumpen. Sinkt
die Drehzahl der Sekundärseite wieder auf das ihr zukommende Maß, so schließt der
Steuerkolben 12 selbsttätig und die normale Arbeitsweise des Getriebes ist wieder
hergestellt.
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Die Steuerglieder können auch an einen entfernt angeordneten Führerstand
verlegt werden, außerdem ist die Betätigung des Dämpfers ohne mechanisches Gestänge
auf ebenso einfache Weise von mehreren Stellen aus ermöglicht. Ferner ändert sich
nichts in der Wirkungsweise des Dämpfers, wenn die Steuerglieder in die vom Gehäuse
7 zum Zylinder q. führende Druckleitung eingeschaltet werden, statt meine Leitung
io, wobei die Leiturig 13 ebenfalls zur Saugseite des Getriebes führen muß.