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Flüssigkeitswechsel- und -wendegetriebe. Die Erfindung bezieht sich
auf ein Flüssigkeitswechsel- und -wendegetriebe, bei dem der eine Teil der Flüssigkeitspumpe
mit der treibenden Welle starr verbunden und der eine Teil des Flüssigkeitsmotors
feststeht, wogegen die dazu gehörigen Teile der Pumpe und des Motors mit der anzutreibenden
Welle starr vereinigt sind.
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Gemäß der Erfindung sind die Flüssigkeitspumpe und der Motor in an
sich bekannter Weise als Zahnradpumpen ausgebildet und die durch die anzutreibende
Welle starr miteinander verbundenen Teile der Pumpe und des Motors mit dieser Welle
axial verstellbar angeordnet.
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Während die bekannte Verwendung von axial allmählich verstellbaren
Zahnradpumpen bei Flüssigkeitsgetrieben, welche die Kraftübertragung rein hydraulisch
erreichen, der Verwendung anderen verstellbaren Kapselpumpen gegenüber keine weiteren
Vorteile bietet, wird bei dem Gegenstande der Erfindung mit starrer Kupplung von
fördernden Teilen der Pumpe und des Flüssigkeitsmotors mit der anzutreibenden Welle
durch die Verwendung von axial allmählich verstellbaren Zahnradpumpen erreicht,
daß die verstellende Bewegung nicht in die Richtung der kraftübertragenden Bewegung
fällt und von der Drehrichtung, der Drehzahl und insbesondere von der übertragenden
Kraft, auch wenn diese noch so hoch sein sollte, unbeeinflußt bleibt.
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Gegenüber den bekannten Getrieben hat das eine Getriebe den Vorteil,
daß sich bei ihm der Wirkungsgrad wesentlich günstiger gestaltet, mit fallendem
Übersetzungsverhältnis steigt und eine bloß durch die Reibung der mechanisch aneinandergleitenden
Teile bedingte Höhe erreicht. Diese günstigere Wirkung ist begründet in der besonderen
Anordnung des Getriebes und insbesondere im Zusammenwirken der Flüssigkeit fördernden
und Flüssigkeit verbrauchenden Teile desselben. Es kann Verwendung finden, wo eine
Kraftübertragung bei allmählicher Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in weiten
Grenzen mit gutem Wirkungsgrade erfolgen soll, insbesondere bei Kraftfahrzeugen.
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In der Zeichnung stellen die Abb. i, 2, 3 und 4 den Gegenstand der
Erfindung im Längs-und Querschnitt sowie in Teilschnitten dar.
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Im feststehenden Gehäuse T (Abb. i) befindet sich eine zur Förderung
der Flüssigkeit dienende mehrfache verstellbare Zahnradpumpe von bekannter Bauart,
deren verstellbare Pumpenzahnräder 2 und 3 sich beim Betriebe um ihre Achsen 4 und
5 drehen und mit dem verstellbaren, auf der verschiebbaren Hohlwelle ,7 sitzenden
Pumpenzahnrad 6 im Eingriff sind. -Neben dem Zahnrad 6 sitzen in bekannter Weise
der an seine Stelle tretende, sich nicht mitdrehende Körper 8 und die sich mitdrehende
abdeckende Scheibe g.
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Die Druck- bzw. Saugräume der Zahnräderpaare 2, 6 und 3, 6 stehen
mit den Hohlräumen io und il durch acht Kanäle in Verbindung, von denen in Abb.
2 und 3 die unter 12, 13, 14, 15, 16 und 17 sichtbar sind. Diese Kanäle können durch
ebenso viele, auf hier nicht näher zu bezeichnende Weise zu bewegende Schieber
(z.
B. 18, ig, 2o, 21, Abb. 3) geschlossen und nach Bedarf geöffnet werden, so daß die
Saug-bzw. Druckräume der mehrfachen verstellbaren Zahnradpumpe mit den Hohlräumen
io bzw. ii in Verbindung gebracht oder von diesen getrennt werden können.
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Der Hohlraum u steht durch die Bohrungen 22 mit der inneren Höhlung
23 der Welle ; in Verbindung, während der Hohlraum io durch die Bohrungen
24 des Umhüllungsrohres 25 mit dem Hohlraum 26 zwischen der Welle 7 und der
Umhüllung 25 in Verbindung steht.
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Als Förderpumpe (Abb. i, links) dient eine mehrfache verstellbare
Zahnradpumpe von gleicher Bauart, wie die des Flüssigkeitsmotors, nur mit dem Unterschied,
daß hier das mit dem Motor gleichachsige Gehäuse 27 der Förderpumpe nicht feststeht,
sondern an der durch die Antriebsmaschine in Drehung versetzbaren, unverschiebbar
gelagerten Welle 28 angeflanscht ist und sich mit dieser drehen kann, so daß die
in diesem Gehäuse 27 gelagerten, nicht verstellbaren, fördernden Pumpenzahnräder
2g und 3o wie Planetenräder um das auf der Hohlwelle 7 festsitzende, verstellbare
und fördernde Zahnrad 31 (Sonnenrad) kreisen.
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Die verstellbaren fördernden Zahnräder 6 und 31 sind so angeordnet,
daß ihre Verstellung gegenläufig ist. Wird z. B. die Hohlwelle 7 mit dem am Wellenbunde
angreifenden Arm 32 oder sonstwie in der Richtung des Pfeiles 33 verstellt, so erhalten
die Zahnräderpaare 6, 2 und 6, 3 des Motors mehr und die Zahnräderpaare 31,
29 und 31, 3o der Förderpumpe weniger Eingriffsbreite.
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Die Hohlräume 10, 11, 34 und 35 sind in der Achsrichtung so breit,
daß die Öffnungen 22, 36 der Welle 7 und 24, 37 des Mantelrohres 25 auch bei ganz
rechts oder ganz links verstellter Hohlwelle 7 unverdeckt bleiben und die Verbindung
zwischen den Hohlräumen io und 34 über die Höhlung 26 sowie zwischen den Hohlräumen
ii und 35 über die Höhlung 23 herstellen.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: Es sollen die Druckräume
des in der Richtung 38 in Drehung versetzten Förderpumpengehäuses 27 mit dem Hohlraum
35 und die Saugräume mit Hohlraum 34 in Verbindung stehen, auch sollen sich die
Zahnräder 6 und 31 gleich breit im Eingriff befinden, so daß die Hohlwelle 7 in
Mittellage ist.
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Die Hohlwelle 7, welche mit ihrem vierkantigen Zapfen 39 mit
der anzutreibenden Arbeitsmaschine in Verbindung steht, dreht sich zunächst infolge
des Widerstandes dieser Arbeitsmaschine nicht, so daß die Planetenräder 29 und 3o
der Förderpumpe sich auf dem stillstehenden Rad 31 abwälzen und durch die Kanäle
in den Hohlraum 35 Flüssigkeit fördern. Die Flüssigkeit strömt durch die Bohrungen
I 36, Höhlung 23 und Bohrungen 22 in den Hohlraum ii und von hier zur Zuströmseite
(Saugseite) der Räderpaare 6, 2 und 6, 3 des Flüssigkeitsmotors und treibt sie an,
so daß die Hohlwelle 7 mit den Rädern 6 und 31 sich in der Pfeilrichtung 4o dreht
und den Widerstand der anzutreibenden Arbeitsmaschine überwindet. Hierbei sind die
Kanäle entsprechend geöffnet bzw. geschlossen, z. B. 12, 15, 16 offen und 13, 14,
17 zu.
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Da die Förderpumpe im vorliegenden Falle die gleiche Menge Flüssigkeit
fördert, wie der Motor verbraucht und die Wellen 28, 7 sich in derselben Richtung
drehen, so ist die Umdrehungszahl der Welle 7 halb so groß wie die Umdrehungszahl
der Welle 28, den symmetrischen Aufbau des Getriebes vorausgesetzt.
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Wird nun die Welle 7 in Richtung 33 verstellt, so wird die Eingriffsbreite
des Rades 31 geringer und die des Rades 6 größer, so daß die geförderte geringere
Flüssigkeitsmenge dem Rad 6 und der Welle 7 nur eine geringere Umdrehungszahl erteilt.
Wird die Welle 7 in der :Richtung 33 so weit verschoben, daß das Zahnrad 31 außer
und Zahnrad 6 ganz in Eingriff kommt, so ist die geförderte Flüssigkeitsmenge gleich
Null, und die Welle 7 dreht sich nicht.
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Wird die Welle 7 in der Richtung des Pfeiles 41: verstellt, so wird
die durch den Motor verbrauchte Flüssigkeitsmenge geringer, so daß die Förderpumpe
trotz der größeren Eingriffsbreite nur weniger fördern kann -und die _ Planetenräder
29 und 3o sich auf dem Sonnenrand 31 nur langsam abwälzen, wobei die Differenz der
Umdrehungszahlen der Wellen 28 und 7 geringer wird.
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Wenn die Welle 7 in der Richtung des Pfeiles 41 so weit verstellt
wird, daß das Zahnrad 31 ganz in und das Zahnrad 6 ganz außer Ein-: griff kommt,
dann findet die von der Förderpumpe kommende Flüssigkeit keinen Abfluß, hindert
also die Planetenräder 29 und 30, sich auf dem Sonnenrande 31 abzuwälzen, so daß
sie das Sonnenrad 31 samt der Welle 7 mit derselben Umdrehungszahl, welche das Gehäuse
27 hat, mitnehmen.
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Die Flüssigkeit strömt aus dem Flüssigkeitsmotor durch den Hohlraum
io, die Bohrungen 24 des sich mit der Welle 7 mitdrehenden Umhüllungsrohres 25,
durch den Hohlraum 26, die Bohrungen 37 und den Hohlraum 34 zur Saugseite der Förderpumpe
zurück.
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Werden die bisher offen gewesenen Schieber 18, 21 usw. geschlossen
und die geschlossen gewesenen Schieber ig, 2o usw. geöffnet, so strömt die geförderte
Flüssigkeit aus dem Hohlraum it in entgegengesetzter Richtung durch die Räderpaare
6, 2 und 6, 3, so daß sich das Rad 6 entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles 40
dreht.
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Da durch die entgegengesetzten Drehrich-
Lungen der
Welle 7 und des fördernden Rades 31 die Flüssigkeitsförderung der Förderpumpe unterstützt
wird, so muß bei der Verstellung der Welle 7 aus der äußersten Lage rechts in der
Richtungq.i die Umdrehungszahl der Welle? gegenüber der Welle 28 sehr rasch ansteigen
und bei einer Verstellung über die Mittellage hinaus eine unendliche Höhe erreichen.
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Durch die Schließung aller Schieber 18, i9, 20, 21 usw. des Motors
kann die Drehung des Rades 6 gehemmt und somit der Lauf der angetriebenen Arbeitsmaschine
gebremst werden, während beim Öffnen aller Schieber der Förderpumpe die Förderung
der Flüssigkeit durch die Hohlwelle 7 aufhört und hierdurch die Förderpumpe -und
somit die Antriebsmaschine entlastet wird, ohne daß dabei die axiale Einstellung
der Welle 7 verändert werden muß.
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Statt zweier Zahnräderpaare im Motor oder in der Förderpumpe können
auch weniger oder mehr Räderpaare angebracht werden. In letzterem Falle werden die
nicht verstellbaren sogenannten Planetenräder sternförmig um das gemeinsame mittlere
Rad angebracht. Auch können fördernde Zahnradsätze mit unveränderlicher Eingriffsbreite
verwendet werden.
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Die Verstellung der Welle 7 kann sowohl hydraulisch als auch pneumatisch
erfolgen.
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Die Wirkungsweise des vorstehend geschilderten Getriebes besteht kurz
gesagt darin, daß der Motor die treibende Flüssigkeit von einer Förderpumpe erhält,
deren Flüssigkeit fördernde Körper auf der anzutreibenden Welle des Motors sitzen
bzw. mit dieser zwangläufig sich drehend verbunden sind, während die Flüssigkeit
fördernden Gegenkörper der Förderpumpe von der Antriebsmaschine angetrieben werden,
so daß die Menge der in den Motor geförderten Flüssigkeit von der Differenz bzw.
von der Summe der Umdrehungszahlen der Antriebsmaschine und der Arbeitsmaschine
(Welle 7) abhängig ist. Durch die Verstellung der Fördermenge der Förderpumpe unabhängig
von der Umdrehungszahl und durch gleich- oder ungleichzeitige Verstellung der Flüssigkeitsverbrauchsfähigkeit
des Motors ebenfalls unabhängig von der Umdrehungszahl, kann die Veränderung der
Differenz bzw. Summe der Umdrehungszahlen der angetriebenen Welle 7 und der Antriebsmaschine,
also des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, erreicht werden.