DE486890C

DE486890C - Fluid transmission with split power output

Info

Publication number: DE486890C
Application number: DEA45635D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-08-02
Filing date: 1925-08-02
Publication date: 1929-11-28

Description

Flüssigkeitsgetriebe mit geteilter Leistungsabgabe Flüssigkeitsgetriebe mit geteilter Leistungsabgabe sind bereits bekannt. Die bisherigen Ausführungsarten sind als Getriebe mit umlaufenden Arbeitszylindern ausgebildet, der Zylinderblock ist mit der Antriebswelle verbunden, gleichzeitig dreht sich aber auch der gegenüber dem Zylinderblock exzentrisch gelagerte Kolbenträger, an welchem die Arbeitskolben mittels Bolzen o. dgl. gelenkig befestigt sind. Zwischen Zylinderblock und Kolbenträger besteht ferner eine mechanische Verbindung durch Kurbeln, welche eine scheuernde Relativbewegung zwischen Zylinderblock und Kolbenträger zulassen. Während des Anfahrens, beispielsweise einer Lokomotive, oder starker Belastung überwiegt der Anteil der hydraulischen Übertragung, während der betriebsmäßigen Fahrt dagegen- erfolgt hauptsächlich oder auch gänzlich eine mechanische Leistungsabgabe.Fluid transmission with split power output Fluid transmission with shared power output are already known. The previous types of execution are designed as gears with rotating working cylinders, the cylinder block is connected to the drive shaft, but the opposite also rotates at the same time the cylinder block eccentrically mounted piston carrier on which the working piston Are articulated by means of bolts or the like. Between the cylinder block and the piston carrier there is also a mechanical connection by means of cranks, which are abrasive Allow relative movement between cylinder block and piston carrier. During start-up, for example a locomotive, or heavy load outweighs the proportion of hydraulic transmission, during the operational journey, however, mainly takes place or a completely mechanical power output.

Zu den Nachteilen eines umständlichen Auf-Baues dieser Leistungsteilergetriebe kommt aber als wesentliches '.Moment hinzu, daß ein verlustloses Anfahren bisher nicht möglich ist. Dieses setzt bekanntlich voraus ein hohes Drehmoment bei kleiner Leistung beim Beginn des Anfahrens, d. h. im Flüssigkeitsgetriebe geringere Förderung mit hohem Flüssigkeitsdruck. (Der Flüssigkeitsdruck hängt naturgemäß auch von der Einstellung des Sekundärsatzes ab. Dieser wird in der Regel einstellbar auszubilden sein, und zwar von einer größten bis zu einer kleinsten Exzentrizität. Im nachfolgenden sei jedoch der Einfachheit halber von dieser Regelmöglichkeit abgesehen, soweit es sich nicht darum handelt, beispielsweise nach erfolgtem Anfahren der Lokomotive, zwecks Übergang von hydraulischer auf mechanische Kraftübertragung die Flüssigkeitsleistung durch Herabsetzen der Exzentrizität im Motorsatze auf Null gänzlich aufzuheben.) Die bekannten Leistungsteilergetriebe gestatten nun wegen der Unmöglichkeit, die Exzentrizität zwischen Zylinderblock und Kolbenträger während der Drehung beider Teile zu ändern, weil Zylinderblock und Kolbenträger zu einer bestimmten, eindeutig festliegenden Relativbewegung gezwungen sind, keine Regelung in der Flüssigkeitspumpe, oder mit anderen Worten, bei den bekannten Getrieben der erwähnten Art muß die gesamte Anfahrförderleistung der Pumpe, soweit sie vom Flüssigkeitsmotor nicht aufgenommen werden kann, gedrosselt werden. Bei gewöhnlichen Flüssigkeitsgetrieben ohne Leistungsteilung ist es nicht schwer, diese Drosselverluste zu vermeiden, denn hier kann die Exzentrizität zwischen Kolbenträger und Zylinderblock während des Betriebes geändert werden, da nur einer der genannten Teile an der Drehung teilnimmt.The disadvantages of a cumbersome construction of this power divider gearbox but there is also an essential moment that a lossless start-up so far not possible. As is well known, this requires a high torque with a smaller torque Power at the start of start-up, d. H. lower delivery in the fluid transmission with high fluid pressure. (The fluid pressure naturally also depends on the Setting of the secondary set. This will usually train adjustable from a largest to a smallest eccentricity. In the following however, for the sake of simplicity, this rule option is not included, so far it is not, for example, after the locomotive has started up, for the purpose of the transition from hydraulic to mechanical power transmission, the fluid power can be completely eliminated by reducing the eccentricity in the motor assembly to zero.) The known power divider gear now allow because of the impossibility that Eccentricity between the cylinder block and the piston carrier during the rotation of both Change parts because cylinder block and piston carrier to a specific, unique fixed relative movement are forced, no regulation in the liquid pump, or in other words, with the known transmissions of the type mentioned, the entire Start-up delivery rate of the pump, as far as it is not absorbed by the liquid motor can be throttled. With ordinary liquid gear units without power sharing it is not difficult to avoid these throttling losses, because this is where the eccentricity can between the piston carrier and cylinder block can be changed during operation because only one of the named parts takes part in the rotation.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Flüssigkeitsgetriebe mit geteilter Leistungsabgabe derart auszubilden, daß die Vorteile der geteilten-Leistungsabgabe (bester Wirkungsgrad bei betriebsmäßigem Lauf) mit den Vorteilen einer Regelung der geförderten-Flüssigkeitsmenge von Null bis zu einem Höchstwert (verlustloses Anfahren) verbünden werden. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe in einfacher und betriebssicherer Weise dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der sternförmig angeordnete Zylinderblock mit der treibenden Welle verbunden ist und die Kolben bzw. Kolbenstangenköpfe in tangentialer Richtung gegenüber der Kolbenleitfläche des um die treibende Welle drehbar gelagerten Trägers frei beweglich angeordnet sind. Infolge der Anordnung gemäß der Erfindung zwingt die Leitfläche die Kolben nur noch zu einer radialen Hinundherbewegung in den Zylindern, wodurch die relativen Bewegungen zwischen Zylinderblock und Kolbenleitfläche unabhängiger und damit leichter beeüiflußbar sind. Nunmehr ist es möglich, die Exzentrizität des Trägers der Kolbenleitfläche verstellbar zu gestalten und somit die Leistung mit wechselbaren Anteilen teils hydraulisch, teils mechanisch auf die Lastwelle zu übertragen.The present invention is now based on the object of the fluid transmission with shared power output in such a way that the advantages of shared power output (best efficiency during normal operation) with the advantages of a control the amount of liquid conveyed from zero to a maximum value (lossless Approach) will be allied. According to the invention, this is the object solved in a simple and reliable manner in that known per se Way, the star-shaped cylinder block is connected to the driving shaft is and the piston or piston rod heads in the tangential direction with respect to the Piston guide surface of the carrier, which is rotatably mounted around the driving shaft, can move freely are arranged. As a result of the arrangement according to the invention, the guide surface forces the pistons only cause a radial reciprocation in the cylinders, causing the relative movements between the cylinder block and the piston guide surface are more independent and are therefore easier to influence. It is now possible to adjust the eccentricity of the carrier of the piston guide surface adjustable and thus the performance with changeable parts partly hydraulic, partly mechanical on the load shaft transferred to.

An sich sind bereits Ausführungen bekannt, bei denen sternförmig angeordnete Kolben mit einem um die Antriebswelle drehbar gelagerten Kolbenträger zusammenarbeiten. Hierbei handelt es sich jedoch um Flüssigkeitsrutschkupplungen, bei denen der Zylinderblock mit der antreibenden Welle und der Kolbenträger mit der angetriebenen Welle verbunden ist. Bei geöffneter Kupplung sind die Arbeitszylinder paarweise durch Kanäle verbunden, so daß die geförderte Flüssigkeitsmenge aus einem Zylinder ohne Hemmung in den anderen überfließen kann, eine Mitnahme des Kolbenträgers also nicht stattfindet. Werden die Verbindungskanäle dagegen geschlossen, so vermögen die Arbeitskolben eine Bewegung nicht auszuführen und nehmen daher den angetriebenen Kupplungsteil mit. Zwischen der offenen und geschlossenen Stellung der Verbindungskanäle findet eine Drosselung der Flüssigkeit statt, wobei die angetriebene Welle mit verminderter Drehzahl mitgenommen wird. Abgesehen davon, daß es sich bei diesen bekannten Kupplungen nicht um Leistungsteilergetriebe handelt, geht bei der erwähnten Drosselung 'ein großer Teil der Arbeitsleistung verloren, so daß die praktische Verwendbarkeit als Flüssigkeitsgetriebe ausgeschlossen ist. Demgegenüber bietet die Ausbildung des Flüssigkeitsgetriebes nach der Erfindung gegenüber allen bekannten Ausführungen ähnlicher Art den Vorteil einer ganz wesentlichen Verbesserung, da nur wenige Schmierstellen im Vergleich zu den bisherigen Ausführungen notwendig sind, scheuernde Relativbewegungen völlig vermieden werden und daher auch die Regelmöglichkeit eine wesentlich größere ist.Designs are already known per se in which they are arranged in a star shape Pistons cooperate with a piston carrier that is rotatably mounted around the drive shaft. However, these are fluid slip clutches in which the cylinder block connected to the driving shaft and the piston carrier connected to the driven shaft is. When the clutch is open, the working cylinders are connected in pairs by channels, so that the amount of liquid delivered from one cylinder without inhibition in the other can overflow, so the piston carrier is not carried along. Will however, if the connecting channels are closed, the working pistons can move not to be carried out and therefore take the driven coupling part with them. Between the open and closed positions of the connecting channels are throttled instead of the liquid, the driven shaft being entrained at a reduced speed will. Apart from the fact that these known clutches are not power divider transmissions acts, goes with the mentioned throttling 'a large part of the work performance lost, so that the practical use as a fluid transmission is excluded is. In contrast, the design of the fluid transmission according to the invention offers compared to all known designs of a similar type the advantage of a very substantial one Improvement as there are only a few lubrication points compared to the previous versions are necessary, abrasive relative movements are completely avoided and therefore also the control option is much greater.

Weiterhin hat noch die Ausführung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Flüssigkeit durch die gekröpfte Welle geführt werden kann, wodurch eine mehrfache Umkehr oder ein häufiger Wechsel der Stromrichtung vermieden wird. An Hand der Abb. = und 2 sei zunächst die Kräfteverteilung im Leistungsteilergetriebe erläutert, wobei Abb. i schematisch ein Getriebe mit drehbarem Zylinderblock c und drehbarer Kolbenleitfläche t darstellt. Der abgebildete Maschinenteil wirkt, wie sich aus der Anordnung des Saugraumes S und des Druckraumes D sowie der angegebenen Drehrichtung ergibt, als Flüssigkeitspumpe. Auf die an der Kolbenstange h befestigte Rolle y wirkt eine vom Kolbendruck herrührende Kraft P1, deren Richtung durch die Achse w1 des Zylinderblockes geht. DieReaktionskraft hierzu wird dargestellt durch die Kraft P2, die als reine Normalkraft durch die Achse w2 der Führüngsbahn s gehen muß und eine in die Richtung von Pl fallende Komponente im Betrage von (- P1) besitzt. Die aus P1 und P2 resultierende Kraft R ist daher senkrecht zu P1 gerichtet und hat in bezog auf die Zylinderblockachse w1 ein Drehmoment R - a, das sich- auf den Zylinderblock überträgt und vom Moment des Antriebsmotors überwunden werden muß.Furthermore, the embodiment according to the invention has the advantage that the liquid can be passed through the cranked shaft, whereby a multiple reversals or frequent changes in the direction of the current are avoided. At As shown in Fig. = And 2, let us first consider the distribution of forces in the power divider gearbox explained, Fig. i schematically showing a transmission with a rotatable cylinder block c and represents rotatable piston guide surface t. The machine part shown looks like from the arrangement of the suction chamber S and the pressure chamber D as well as the specified Direction of rotation results, as a liquid pump. On the one attached to the piston rod h Roller y acts a force P1 resulting from the piston pressure, the direction of which is determined by the Axis w1 of the cylinder block goes. The reaction force to this is represented by the force P2, which goes through the axis w2 of the guide track s as a pure normal force must and has a component falling in the direction of Pl in the amount of (- P1). The force R resulting from P1 and P2 is therefore directed perpendicular to P1 and has in relation to the cylinder block axis w1 a torque R - a, which is - on the Cylinder block transfers and must be overcome by the moment of the drive motor.

Die Rolle y wirkt auf die Scheibe t mit der Kraft (- P2) zurück, welche von der Achse w2 aufgenommen wird, solange die Scheibe t auf ihrer Achse w2 gelagert ist. Wird jedoch die Scheibe t auch um die Achse w1 drehbar gelagert, so tritt ein Drehmoment (- P2) - x auf. Aus der Ähnlichkeit der zugehörigen Dreiecke ergibt sich Die beiden genannten Drehmomente sind also gleich. Wird daher die Scheibe t um dieAchse w1 drehbar angeordnet, so wird auf sie ein Drehmoment übertragen, welches gleich dem Antriebsmoment des Zylinderblockes ist. Dieser Teil der Leistung wird rein mechanisch weitergegeben, sobald der Zylinderblock c mit der Antriebswelle und die Kolbenleitfläche (Scheibet) gegebenenfalls über ein Vorgelege mit der Lastwelle verbunden wird. Abb. 2 zeigt ferner, daB dieser Teil der Gesamtleistung, welcher also mechanisch auf die Lastwelle übertragen wird, von der Größe der Exzentrizität zwischen den Achsen w1 und w2 abhängt.The roller y acts back on the disk t with the force (- P2), which is absorbed by the axis w2 as long as the disk t is supported on its axis w2. However, if the disk t is also mounted so that it can rotate about the axis w1, a torque (- P2) - x occurs. The similarity of the corresponding triangles results The two torques mentioned are therefore the same. If the disk t is therefore arranged to be rotatable about the axis w1, a torque is transmitted to it which is equal to the drive torque of the cylinder block. This part of the power is passed on in a purely mechanical manner as soon as the cylinder block c is connected to the drive shaft and the piston guide surface (disk) is connected to the load shaft via a back gear, if necessary. Fig. 2 also shows that this part of the total power, which is thus mechanically transferred to the load shaft, depends on the size of the eccentricity between the axes w1 and w2.

Die Abb. 3 und q. zeigen zunächst ein Ausführungsbeispiel, bei welchem wohl die geteilte Leistungsabgabe, aber noch nicht die Exzenterverstellung im Pumpensatz durchgeführt ist. Der (nicht gezeichnete) Antriebsmotor treibt die Welle w1 an, auf welcher der Zylinderblock c aufgekeilt ist. Die zugehörigen Kolben sind mittels Kolbenstange k und Rolle v in den exzentrisch zur Welle w1 gelagerten Führungsrillen s geführt, werden also zwangläufig in radialer Richtung (Hubrichtung) bewegt, sobald die Drehbewegung einsetzt. Die bei diesem Ausführungsbeispiel gehäuseartig ausgebildete Scheibe t (vgl. Abb. i) ist unter Zwischenschaltung des Teiles e um die Welle w1, also exzentrisch drehbar. Diese Drehung wird vermittels der Zahnräder oder Zahnradpaare z1 und z2 sowie z1', z2' auf die Lastwelle ws übertragen. Die Antriebswelle w1 durchsetzt nicht das ganze Getriebe, sondern ist unterteilt und findet ihre Fortsetzung in der Vorgelegewellewo, welche gleichzeitig den Steuerzylinder und die Druck- und Saugkanäle enthält, welch letztere zum Verteiler mit Druck- und Saugraum D, .S führen. Die Scheibe t ist gleichzeitig drehbar auf dem Teil e gelagert, jedoch ist eine derartige Drehung ohne jedweden Einfluß, da sie weder eine mechanische Kraftübertragung auf die Sekundärwelle noch eine Pumpenwirkung der Kolben und Zylinder auslöst. Ein auf die Scheibe t übertragenes- Drehmoment (vgl. oben und Abb. 2) bewirkt jedoch auch eine Drehung der Scheibe t um die Achse w1, an welcher der Teil e nebst den Zahnrädern z1, z2, z1', z2' teilnehmen. Das auf die Scheibe t übertragene Drehmoment wird somit über ein Vorgelege an die Lastwelle mechanisch weitergegeben.Fig. 3 and q. first show an embodiment in which probably the shared power output, but not yet the eccentric adjustment in the pump set is carried out. The drive motor (not shown) drives the shaft w1, on which the cylinder block c is keyed. The associated pistons are by means of Piston rod k and roller v in the guide grooves mounted eccentrically to shaft w1 s guided, are therefore inevitably moved in the radial direction (stroke direction) as soon as the rotary movement begins. The housing-like in this embodiment disc t (see Fig. i) is eccentric around the shaft w1 with the interposition of part e rotatable. This rotation is achieved by means of the gears or gear pairs z1 and z2 as well as z1 ', z2' transferred to the load shaft ws. The drive shaft w1 penetrates not the whole gear, but is subdivided and is continued in the countershaft where the control cylinder and the pressure and Contains suction channels, the latter leading to the manifold with pressure and suction chamber D, .S. The disk t is at the same time rotatably mounted on the part e, but is one such rotation without any influence, since it has neither a mechanical power transmission a pumping action of the piston and cylinder triggers on the secondary shaft. A However, torque (see above and Fig. 2) is transmitted to the disk t also a rotation of the disk t about the axis w1, on which the part e in addition to the Gears z1, z2, z1 ', z2' participate. The torque transmitted to the disk t is thus mechanically passed on to the load shaft via an intermediate gear.

Die Steuerung muß durch einen mit dem Teil e verbundenen Körper bewirkt werden, da die - relative Lage dieses Teiles gegenüber dem Zylinderblock c für die Stellung der einzelnen Kolben maßgebend ist. Im vorliegenden Falle ist erfindungsgemäß die Vorgelegewelle wo mit dem Teil e verbunden und übernimmt die Steuerung in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise.The control must be effected by a body connected to part e because the - relative position of this part with respect to the cylinder block c for the Position of the individual pistons is decisive. In the present case is according to the invention the countershaft where connected to part e and takes control in the as can be seen from the drawing.

Es bedarf nun lediglich einer entsprechenden Ausbildung des Teiles e, um bei einem derartigen Pumpensatz die Verstellung der Exzentrizität zu ermöglichen. Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Der die Kolbenleitfläche enthaltende Teil t (vgl. Abb. i und 3) ist der Einfachheit halber als Scheibe angedeutet und wird durch Anschläge h an einer Axialbewegung verhindert. Auf der Vorgelegewelle wo ist an Stelle des Teiles e (_,#1bb. 3) ein Verstellkörper v angeordnet, und zwar axial verschiebbar, aber sowohl mit der Scheibe t als auch mit der Welle wo undrehbar verbunden. Das Zahnrad z1 ist in diesem Falle gesondert auf der Welle wo festgekeilt. Es= ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine Axialverschiebung des schräg prismatischen oder schräg zylindrischen Verstellkörpers v eine Änderung der Exzentrizität der Kolbenleitfläche herbeiführt, ohne daß gleichzeitig die Drehung der einzelnen Teile irgendwie behindert wird.All that is required is a corresponding design of part e in order to enable the eccentricity to be adjusted in such a pump set. Fig. 5 shows an embodiment. For the sake of simplicity, the part t containing the piston guide surface (cf. Figs. I and 3) is indicated as a disk and is prevented from axial movement by stops h. On the countershaft where, instead of part e (_, # 1bb. 3), an adjusting body v is arranged, axially displaceable, but non-rotatably connected to both the disk t and the shaft wo. The gear z1 separately in this case on the shaft where wedged. It is readily apparent that an axial displacement of the obliquely prismatic or obliquely cylindrical adjusting body v brings about a change in the eccentricity of the piston guide surface without at the same time somehow hindering the rotation of the individual parts.

Die Wirkungsweise einer Einrichtung nach Abb. 3, im Sinne der Abb. 5 ausgebildet, würde demnach bei einem Lokomotivantriebe folgende sein Beim Anfahren wird eine geringe Exzentrizität eingestellt (gezeichnete Stellung in Abb. 5). Die Folge ist eine geringere Förderung bei hohem Druck der Flüssigkeit (großes Drehmoment), d. h. verlustfreies Anfahren. Da die Exzentrizität zunächst noch gering bleibt, hält sich auch das auf die Scheibe t übertragene Drehmoment (Abb. 2) in geringen Grenzen; die mechanische Leistungsübertragung ist annähernd Null. Eine Verschiebung des Verstellkörpers v in axialer Richtung nach der einen oder anderen Seite, je nach der gewünschten Drehrichtung, verändert die Exzentrizität. Die Folge ist ein weiteres allmähliches Senken des Druckes und eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Flüssigkeit, Erhöhung aber auch des auf die Scheibe t übertragenen Drehmomentes, d. h. des mechanisch übertragenen Anteiles an der Gesamtleistung. Im Augenblick der größten Exzentrizität, also der im wesentlichen mechanischen Kraftübertragung, können, sobald nach dem Obigen die Exzentrizität in dem Sekundärsatz auf Null, d. h. die Förderleistung ebenfalls auf Null herabgesetzt worden ist, die Druck- und Saugkanäle abgesperrt werden, wobei das Flüssigkeitsgetriebe als Flüssigkeitskupplung dient.The mode of operation of a device according to Fig. 3, in the sense of Fig. 5, would therefore be the following for a locomotive drive when starting a slight eccentricity is set (position shown in Fig. 5). the The result is less pumping at high pressure of the liquid (high torque), d. H. loss-free start-up. Since the eccentricity initially remains small, the torque transmitted to the disk t (Fig. 2) is also kept low Limits; the mechanical power transmission is almost zero. A shift of the adjusting body v in the axial direction to one side or the other, depending according to the desired direction of rotation, changes the eccentricity. The consequence is a further gradually lowering the pressure and increasing the speed of the Fluid, but also an increase in the torque transmitted to the pulley t, d. H. the mechanically transmitted share of the total output. At the moment the greatest eccentricity, i.e. the essentially mechanical power transmission, can, once after the above, the eccentricity in the secondary set to zero, i.e. H. the delivery rate has also been reduced to zero, the pressure and Suction channels are shut off, the fluid transmission as a fluid coupling serves.

Die Verstellung des Körpers v kann auf die verschiedenste Art vorgenommen werden. Die einfachste Ausführung besteht darin, daß die Einstellung der Exzentrizität von Hand vorgenommen wird. Es ist aber auch möglich, eine servomotorische Verstellung vorzusehen, wobei beispielsweise der in dem Flüssigkeitsgetriebe herrschende Druck zur servomotorischen Verstellung herangezogen werden kann.The adjustment of the body v can be carried out in the most varied of ways will. The simplest version is that the adjustment of the eccentricity is done by hand. But it is also possible to use a servomotor adjustment to be provided, for example the pressure prevailing in the fluid transmission can be used for servomotor adjustment.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fluid transmission with split power output, Cylinders arranged in a star shape and rotatably mounted around the driving shaft Carrier of the piston guide surface, which acts mechanically on the driven shaft, characterized in that the cylinder star (e) with in a known manner the driving shaft (w1) is connected and the pistons or piston rod ends in freely movable in the tangential direction with respect to the piston guide surface (s) of the carrier (t) are. 2: Fluid transmission according to claim i, characterized in that the eccentricity of the carrier (t) of the piston guide surface (s) is adjustable.