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Flüssigkeitswechselgetriebe. Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitswechselgetriebe,
bei welchem die Antriebswelle fest mit einem Gestell verbunden ist, das die Zylinder
zweier Pumpenwerke trägt, von denen jedes sternförmig angeordnete Kolben aufweist,
die fest mit einem Exzenterring verbunden sind und wobei die Kolben des ersten Pumpwerks
auf ein Exzenter mit fester Exzentrizität einwirken, das fest mit der angetriebenen
Welle verbunden ist, während die Kolben des zweiten Pumpwerks sich auf ein Exzenter
stützen, das in einem festen Rahmen so angebracht ist, daß es sich für gewöhnlich
nicht drehen kann, aber eine bestimmte Drehbewegung erhalten kann, um seine Exzentrizität
zu ändern.
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Das Neue besteht darin, daß ein Hilfspumpwerk, das durch die Antriebswelle
bewegt wird, Flüssigkeit in zwei dichte Kammern fördert, die zu beiden Seiten eines
radialen Ansatzes einer Muffe des Exzenters mit regelbarer Exzentrizität zwischen
dieser Muffe und dem festen Rahmen vorgesehen sind, um in einer dieser Kammern den
Aus-
Stoßdruck des ersten Pumpwerks herzustellen und in der anderen
Kammer einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten, so daß unter der resultierenden
Wirkung der beiden entgegengesetzt wirkenden Drucke die Exzentrizität des Exzenters
selbsttätig und der Widerstandskraft entsprechend geändert wird.
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Die Konstanz de: einen Druckes wird vorteilhaft durch ein Ventil aufrechterhalten,
das man einstellen kann, um die Arbeitsgeschwindigkeit zu regeln.
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Das Hilfspump-,verk entnimmt die entweichende Flüssigkeit einem mit
dem Rahmen fest verbundenen Gehäuse und führt sie in den Kreislauf der beiden Pumpwerke
zurück.
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Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, bei welcher Pumpwerke gemäß Patent d.195.10 zur Verwendung
kommen.
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In den Zeichnungen zeigt Abb. i im Längssch--iitt das Flüssigkeits-,vechseigetriebe
gemäß der Erfindung.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 der Abb. i durch die an
die anzutreibende Welle angekuppelte Pumpe.
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Abb, 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i durch die
mit der ersteren Pumpe im Ausgleich arbeitende zweite Pumpe.
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Abb..f zeigt in der Abwickelung die Anordnung der Ausstoß- und Saugleitungen
der beiden Pumpen.
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Abb. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab einen (Querschnitt nach der Linie
5-5 der Abb. i durch die Hilfspumpe und das Geschwindigkeitswechsel- und -wendegetriebe.
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Abb. 6 veransch:itilicht schematisch die Relativveränderungen der
verschiedenen Exzentrizitätszentren.
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Die Antriebswelle A nimmt das Gerippe G mit, das seinerseits mit vieleckigen
Gleitflächen g für die Böden der Zylinder c, cl der beiden Pumpen versehen ist;
diese Gleitflächen sind mit Saugöffnungen in, in' und Ausstoßöffnungen za,
n1 versehe" die Öffnungen t, t1 in den Zvlinderlihden c, cl gegenüber zu liegen
kommen können. Der obere Teil der Kolben p der ersten Pumpe ist fest mit einem Ring
d verbunden, der mittels eines Kugellagers h auf dem Exzenter e von feststehender
Exzentrizität angebracht ist, das auf die anzutreibende Welle a, die in der Achse
der Antriebswelle .1 liegt, aufgekeilt ist.
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Der obere Teil der Kolben p1 der zweiten Pumpe ist fest mit einem
Ringe dl verbunden, der sich unter Vermittlung eines Kugellagers 1,1 auf einem Exzenter
i dreht, das mittels einer Muffe j im Rahmen I-1 der Vorrichtung gelagert
ist. Diese Muffe j und demgemäß auch das Exzenter i können sich tun einen Mittelpunkt
01- (Abb.3) drehen, der mit Bezug auf die Umdrehungsachse der Vorrichtung
exzentrisch angeordnet ist.
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Da die Exzentrizität 01, 02 des Exzenters i auf der Muffe j
gleich der Exzentrizität dieser Muffe j auf der Drehachse 0-0 der
Vorrichtung gewählt ist, beschreibt der Mittelpunkt 02 des Exzenters
i einen Kreis um 0'
und liefert eine veränderliche Exzentrizität von
null bis zwei 0 O1.
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Die Auslässe und Einlässe der Zylinder c, cl der beiden Pumpen, sind
so angeordnet, daß die Auslässe der ersten Pumpe mit den Einlässen der zweiten Pumpe
verbunden sind und umgekehrt; Abb. 4. zeigt in Einzelansicht in der Abwickelung
einen kreisförmigen Schnitt, der an der Peripherie des Gerippes G in der Höhe der
Ansauge- und Ausstoßöffnungen in, n, via', n' der beiden Pumpen vorgenommen
worden ist.
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Wie ersichtlich, trennen die vollen Teile G2, die sich zwischen den
Ausstoßleitungen G1 befinden, die Ansaugeöffnungen in der ersten Pumpe von den Ansaugeöffnungen
in' der zweiten Pumpe, lassen dieselben aber in Verbindung mit den Ausstoßöffnungen
ztl dieser Pumpe; und umgekehrt stehen die Ausstoßöffnungen ia der ersten Pumpe
lediglich mit den Ansaugeöffnungen in' der zweiten Pumpe in Verbindung.
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Bei dem Flüssigkeitswechselgetriebe gemäß der Erfindung ist die Umdrehungszahl
der beiden Wellen für große Geschwindigkeit dieselbe. Man erhält dann die besten
Leistungsbedingungen, da die Leistung insbesondere durch die Flüssigkeitsverluste
beim Umlauf verringert wird.
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Es sind ferner die Durchmesser der Zylinder c, cl und ihre Anzahl
für beide Pumpen 0 fleich; uni große Geschwindigkeit zu erhalten, gibt man der Pumpe
p1 eine Exzentrizität gleich Null. Da das Gerippe G von der Antriebswelle . d mitgenommen
wird, sucht die Pumpe p zu fördern, die Pumpe p1 fördert dagegen nicht, es entsteht
ein Rückstoßdruck der Pumpe p, der unter Vermittlung des Exzenters e das
Antriebsmoment auf die Welle a
überträgt; würde kein Entweichen von Flüssigkeit
stattfinden, so würde sich die Welle a unter diesem Druck mit derselben Geschwindigkeit
drehen wie der Motor selbst. Die Relativbewegung der Zylinder c, der Pumpe p und
des Gerippes G sucht also sich aufzuheben, und die Pumpe wird nur die sehr geringe
Menge verausgaben, die erforderlich ist, um die entwichene Flüssigkeit zu ersetzen.
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Wenn die Widerstandskraft wächst, gibt man, damit die Widerstandskraft
gleich der
Antriebskraft werde, der Pumpe pl eine gewisse Exzentrizität,
indem man das bewegliche Exzenter i. sich um einen gewissen Winkel um die Achse
0' drehen läßt.
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Es sucht sich beim Fördern der Pumpe p ein Druck einzustellen, der
höher ist als der Druck, welcher vorher bestand, um die angewachsene Widerstandskraft
zu überwinden; das Gerippe G inüßte also eine Widerstandskraft überwinden, die größer
ist als die Antriebskraft. Da aber die Pumpe p in den Einlaß der Pumpe pl speist,
wirkt letztere in dem Sinne der Antriebskraft. Sie gleicht somit den Unterschied
zwischen der Widerstandskraft, die auf die Welle a einwirkt, und der Antriebskraft
aus.
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El - 0 02 sei die gewählte Exzentrizität der Pumpe pl (Abb.
6), E sei die feststehende Exzentrizität der Pumpe p, 1l sei die Antriebskraft,
und R sei die Widerstandskraft.
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Wenn N die Umdrehungszahl der Antriebswelle A und NI
die Umdrehungszahl der Welle a bezeichnet, dann muß einerseits M X
N = R X N1 sein; anderseits ist der Wert der Exzentrizität El, die das
Gleichgewicht herstellen muß, durch die Formel
gegeben.
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Für N - NI ( z. B. unmittelbarer Antrieb des Kraftfahrzeuges) ist
also die Exzentrizität El- Null, wie bereits erwähnt wurde; wenn El geringer als
E ist, so ist die Umdrehungszahl 1T1 geringer als Ar, wobei sich die Welle a in
demselben Sinne dreht wie die Antriebswelle A (Geschwindigkeitswechsel). Ist El
= E, so ist die Umdrehungszahl NI-gleich Null, d. 1i. die Welle a steht still. Ist
El größer als E, so ist die Umdrehungszahl NI negativ; die Welle a dreht sich also
im umgekehrten Sinne zur Antriebswelle A. Dies ist der Rückwärtsgang. In diesem
Falle fördert die Pumpe pl in die Pumpe p, und da die volumetrische Förderung pro
Umdrehung des Gerippes G der Pumpe p geringer ist als diejenige der Pumpe pl, so
zwingt letztere die Pumpe p, als Aufnahmepumpe zu arbeiten, und zwingt das Exzenter
e sowie die Welle a,
sich in umgekehrtem Sinne zur Umdrehungsrichtung
des Gerippes G zu drehen.
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Eine selbsttätige Regelung der Geschwindigkeit kann auf folgende `'eise
erreicht werden: Die Exzentrizität El der Pumpe pl, die für eine gegebene Widerstandskraft
erforderlich ist, kann selbsttätig durch den Atisstoßdruck der Pumpe p gegeben werden,
der stets proportional dein Widerstandsdruck ist.
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Infolge der Ausgleichsbewegung fällt der Mittelpunkt 02 des mit veränderlicher
Stellung angeordneten Exzenters -i für die große Geschwindigkeit mit dein Mittelpunkt
0 der Welle zusammen; demgemäß erhöht sich, wenn die Kraft zunimmt, das eaktionsdes
moment mit Bezug auf den feststehenden Exzenters e, anstatt sich zu nun wieder eine
Gleichgeverringern.
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wichtsstellung zu finden, ist die folgende getroffen (Abb. r, 3 und
5) j, die das Exzenter i
Zwischen der der @ Pumpe pl verlängert, und
dem festen Rahmen H sind zwei vollkommen geschlossene und abgedichtete Kammern vorgesehen.
Diese beiden Kammern jl, j2 sind begrenzt durch einen radialen Ansatz j' der Muffe
j, der in dichte Berührung mit einer geeigneten Fläche des Rahmens H tritt; die
Kammer jl wird mit dem Ausstoßdruck der Pumpe p in Verbindung gesetzt, und in der
j2 hält man einen konstanten Druck aufrecht. Nimmt man irgendeine Stellung des Exzenters
i an, so befindet sich sein Mittelpunkt OZ 0l und auf dem Kreise mit dem dem Radius
O 0l; die Exzentrizität der Pumpe pl ist O O=.
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Die Reaktion der Pumpe p ist eine Kraft O, die durch O= und senkrecht
zu und demgemäß durch den festen Punkt _0l :geht (Abb. 6) ; diese Kraft ist proportional
zum usstoßdruck der Pumpe p.
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Das Exzenter i sucht sich um Cal zu drehen unter der Einwirkung des
Moments dieser Kraft mit Bezug auf 0l und der Momente der Drucke in den Kammernjl
und j2; wenn für die Stellung 02 herrscht, wird dieses Gleichgewicht zerstört, wenn
die Widerstandskraft und demgemäß der beim Fördern der Pumpe p sind; eine neue Gleichgewichtsstellung
wird sich aber in einer neuen Stellung, z. B. 02, die Widerstandskraft zunimmt.
Tatsächlich nehmen der Druck auf das Exzenter i in der Kammer jl und die Kraft O
zum mit Bezug auf 0l zu; ihre resultierende Kraft wächst und überschreitet somit
die Kraft des konstanten Druckes in der j2, die ihr .das Gleichgewicht hielt.
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Das Exzenter i wird sich drehen, aber dann erhöht sich die Kraft O_
mit Bezug auf 0l schnell infolge der Vergrößerung des Hebelarmes mit Bezug auf 0l,
und eine neue Gleichgewichtsstellung bildet sich, z. B. bei 02, die demgemäß einer
neuen Widerstandskraft entspricht. Die nutzbaren Flächen der Kammern jl und j2 und
der konstante Druck sind so berechnet, daß in der mit O zusammenfaleine Irraft hat,
die lenden Stellung von gleich ist der Kraft des otors, und daB in uck entsprechenden
der einem unendlichen D Stellung 0' die Exzentrizität der Pumpe pl gleich ist derjenigen
der Pumpe p, d. h. dem E der vorhergehenden Formel. Die
Stellung
03 ist die Stellung des Anhaltens des Getriebes.
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Bei seiner Drehung um 01 regelt also das Exzenter i die Geschwindigkeiten.
Von 0 bis 03 wird man den Vorwärtsgang und von 03 bis Q1 den Rückwärtsgang haben.
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Eine Hilfspumpe p" (s. Abb. i und 5) ist angeordnet, um die entwichene
Flüssigkeit, die sich in der Schale 1s im unteren Teil des Gehäuses I angesammelt
hat, aufzusaugen und in den Kreislauf der Pumpen p und p' zurückzubringen. Das Gehäuse
I besteht mit dem Gestell H aus einem Stück. Ein R_ ing k, auf welcher. sich der
Ring d" der Kolben p" dreht, die von dem die Zylinder c" tragenden Gerippe
G mitgenommen werden, ist mit Öffnungen k1 versehen; die Kolben p" haben einen achsialen
Kanal k2, der sich von einer Seite zur anderen erstreckt und die Verbindung zwischen
den Zylindern c" der Kolben p" und den Öffnungen k1 des Ringes k
während der
Ansaugeperiode herstellt. Die Flüssigkeit wird aus der Schale 11 durch den
im Rahmen H vorgesehenen Kanal Hl durch die Kolben p" angesaugt, die sich von außen
nach innen verschieben (rechte Hälfte der Abb. 5); diese Flüssigkeit geht durch
die Öffnungen k1 des Ringes k und die Kanäle k2 der Kolbe:-i hindurch zu den Zylinderböden.
Sobald die Kolben p beginnen, sich von innen nach außen zu verschieben (linke Hälfte
der Abb. 5), wird die Flüssigkeit während eines Bruchteils der Umdrehung in die
Kammer j2, zwischen das Exzenter i und den Rahmen H
und durch die Kanäle
k2 der Kolben, die Kanäle k3 des Ringes k, die Kanäle HZ des Rahmens H und
durch die Öffnungen t" der Zylinderböden, die öffnungen g"' der Führungen
und die Öffnungen G3 des Gerippes G in die Ausstoßleitung G1 der Pumpe p gedrückt.
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Man stellt also durch die aufeinanderfolgenden Durchlässe der verschiedenen
Kolben während dieses Bruchteils einer Umdrehung eine konstante Verbindung zwischen
der Pumpe p und der Kammer j1 her.
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Am Ende dieses Bruchteils einer Umdrehung erfolgt das Fördern lediglich
in der Leitung GI der Pumpe p.
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Außerdem fördern etwas vor Ende ihres Hubes nach außen (vgl. den Kolben
im linken oberen Teil der Abb. 5) die Kolben ebenfalls Flüssigkeit durch die Öffnungen
k2, den Kanal k4 des Ringes k und den Kanal H3 des Rahmens H in die Kammer
j2 zwischen das Exzenter i. und den Rahmen H; der Druck .vird in dieser
Kammer durch das regelbare Sicherheitsventil j3 konstant erhalten, das mit 'I ihr
durch die Leitung j4 in Verbindung steht (Abb. i). Dieses Sicherheitsventil regelt
auch die Geschwindigkeit des Arbeitsganges.
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Eine nicht veranschaulichte kleine Handpumpe ermöglicht das Überführen
der Flüssigkeit in die Kammer j1 und von hier in die Ausstoßleitungen GI der Pumpe
p, um den Motor anzulassen.