DE528706C - Kolbenpumpe fuer Fluessigkeitsgetriebe mit Kurbelantrieb und unverstellbarem Kolbenhub - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenpumpen mit Kurbelantrieb für Flüssigkeitsgetriebe. Bei bekannten Flüssigkeitsgetrieben dieser Art mit feststehenden Zylindern wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden und der getriebenen Welle dadurch geändert, daß der Hub der Kolbenpumpe geändert wird. Es ist ferner auch ein Flüssigkeitsgetriebe bekannt, dessen Kurbelpumpe einen unveränderlichen Hub hat. Bei diesem Getriebe sind die Pumpen- und Motorzylinder miteinander verbunden und um eine gemeinsame Achse drehbar. Die Änderung der Drehzahl erfolgt dabei entweder vom Motor aus durch Verstellen seines Kolbenhubes oder durch ein besonderes Umlaufventil mit selbsttätiger Regelung.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei der mit unverstellbarem Kolben-

ao hub arbeitenden doppelt wirkenden Pumpe die jeweilige Nutzfördermenge durch einen von einer einstellbaren Steuerung mit konstantem linearen Vorteilen bewegten Ausgleichsteuerschieber durch Verbindung der beiden Pumpenzylinderseiten erreicht wird. Zu diesem Zweck muß der Ausgleichsteuerschieber so eingestellt sein, daß der eine Steuerkolben des Schiebers den einen Pumpenzylinderkanal deckt und der andere Steuerkolben den anderen Pumpenzylinderkanal um das doppelte lineare Voreilen öffnet, wenn der Pumpenkolben in einer der beiden Totpunktlagen steht. Die Forderung, daß der eine Steuerkolben den Pumpenzylinderkanal um das doppelte lineare Voreilen öffnet, während der andere den Pumpenzylinderkanal deckt, ergibt sich daraus, daß nur der deckende Steuerkolben die Nutzfüllung des Kolbenhubes der jeweiligen Kulisseneinstellung entsprechend steuert und bei Füllungsanfang und Füllungsende auf Deckung des Pumpenzylinderkanals steht. Da der bis zum Hubende des Pumpenkolbens zurückzulegende Weg des Ausgleichsteuerschiebers immer gleich dem doppelten linearen Voreilen ist, muß auch der nicht steuernde Steuerkolben den Pumpenzylinderkanal um das doppelte lineare Voreilen offenhalten, damit für den Kolbenrückgang dieser Steuerkolben den Pumpenzylinderkanal deckt und die Füllung regelt, während jetzt der andere Steuerkolben den Pumpenzylinderkanal um das doppelte lineare Voreilen offenhält. Damit sind dann auch für beide Pumpenzylinderseiten die Bedingungen erfüllt, daß vom Füllungsende bis Kolbenhubende und bei horizontaler Lage der Kulisse die Flüssigkeit von der einen nach der anderen Pumpenzylinderseite überströmen kann.

Die durch Umlegen der Kulisse erfolgende Verstellung der Ausgleichsteuerschieber, deren Durchmesser auf der ganzen Schieberlänge gleich sind und infolgedessen dem Preßdruck keine Angriffsflächen bieten, ver-

ursacht einen bedeutend geringeren Kraftaufwand unter voller Last, als die Kolbenhubverstellung der bekannten Flüssigkeitsgetriebe. Infolgedessen sind Getriebe mit der neuen Flüssigkeitspumpe wesentlich einfacher und billiger als die bekannten Flüssigkeitsgetriebe, da nur bei großen Leistungen zur Regelung der Nutzfördermengen Hilfsmotoren benötigt werden. Dabei werden jedoch die ίο Hilfsmotoren bei gleichen Leistungen für die neuen Flüssigkeitspumpen wesentlich kleiner und billiger ausfallen als für die bekannten Getriebe.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Flüssigkeitsgetriebepumpe im Schnitt mit einem Ausgleichsteuerschieber 7 für den Pumpenzylinder mit innerem Ausgleich. Abb. 2 zeigt eine Flüssigkeitsgetriebepumpe im Schnitt mit einem Ausgleichsteuerschieber 37 für den Pumpenzylinder mit äußerem Ausgleich.

In der Abb. 1 ist der Kurbelzapfen 1 mit der Kurbel einer Schwinge 2 verbunden, deren anderes Ende an einem Stein 3 angelenkt ist, der in einer Kulisse 4 verschiebbar ist. In einem gewissen Abstande von der Drehachse der Schwinge 2 im Stein 3 ist an der Schwinge 2 eine Lenkstange 5 angelenkt, die am Steuerschieber 7 angreift. Die hin und her gehende Bewegung, die der Angriffspunkt der Lenkstange an der Schwinge 2 bei waagerechter Stellung der Kulisse 4 in der Bahn 6 ausführt, wird auf den Ausgleich-Steuerschieber 7 übertragen. . Die Steuerkolben 8 und 9 des Schiebers 7 sind so angeordnet, daß in der Mittelstellung (waagerechten Stellung) der Kulisse 4 durch Drehung der Kurbel 1 in Pfeilrichtung 14 der Pumpenzylinderkolben 10 die Flüssigkeit von der unteren Pumpenzylinderseite durch den Pumpenzylinderkanal 11, den Schieberkanal 12 und den Zylinderkanal 13 nach der oberen Pumpenzylinderseite befördern kann. In gleicher Weise tritt eine Förderung im umgekehrten Sinne von der oberen Pumpenzylinderseite aus ein, wenn der Pumpenzylinderkolben 10 durch die Kurbel 1 wieder hochgeschoben wird. Bei dieser Lage der Kulisse 4 wird keine Kraftwirkung auf den Motor ausgeübt, da der obere und der untere Zylinderpumpenquerschnitt infolge der durchgehenden Kolbenstangen gleichen Durchmessers gleich groß sind und keine Flüssigkeit in die zum Motor gehende Druckleitung gefördert wird. Nach Verstellung der Kulisse 4 um den Winkel α entsteht bei Drehung der Treibkurbel 1 in Pfeilrichtung 14 durch die Schwinge 2 die hin und her gehende Bewegung nach der Kurve 16, durch die der Ausgleichsteuerschieber 7 gegenüber der in Abb. 1 gezeichneten Stellung angehoben wird. Der Steuerkolben 8 sperrt dann während des ersten Teiles des Kurbelweges den Schieberkanal 12 gegen den Pumpenzylinderkanal 11 ab und verbindet diesen mit dem zum Motor führenden Überströmkanal 17, während die Verbindung des Pumpenzylinderkanals 13 mit dem an den Motor angeschlossenen mittleren Überströmkanal 18 nicht unterbrochen wird. Die Pumpe fördert also beim Niedergang des Pumpenkolbens 10 durch den Kanal 17 nach dem Motor Flüssigkeit, die durch den Kanal 18 zur Pumpe zurückströmt. Wird die Treibkurbel in Pfeilrichtung 14 über den unteren Totpunkt 20 in die obere Totpunktlage zurückgedreht, dann gibt der Steuerkolben 9 die Verbindung des oberen Pumpenzylinderkanals 13 mit dem zum Motor gehenden überströmkanal 19 frei, während der Steuerkolben 8 die Verbindung des unteren Pumpenzylinderkanals 11 mit dem mittleren Überströmkanal 18 herstellt und den unteren Überströmkanal 17 gegen den Pumpenzylinderkanal 11 abschließt. Jetzt fördert die Pumpe Flüssigkeit beim Aufgang des Pumpenkolbens 10 nach dem Motor. Wird dagegen die Kulisse 4 bei Drehung der Treibkurbel ι in Pfeilrichtung 14 um den Winkel β nach unten gedreht, dann tritt ein Riehtungswechsel der geförderten Flüssigkeit ein, indem dem Motor die Flüssigkeit nicht, wie vorher, durch die Überströmkanäle 17 und 19, sondern durch den mittleren überströmkanal 18 zufließt und die vom Motor kornmende Flüssigkeit durch die Überströmkanäle 17 und 19 der Pumpe zuströmt. Dadurch wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt. Die Winkelstellungen α und β der Kulisse 4 entsprechen den größten zum Motor gedrückten Fördermengen und damit den größten Geschwindigkeiten des Getriebes. Die Zwischenstellungen ergeben verminderte Ges ch windigkeiten.

Die äußeren Überströmkanäle 17 und 19 sind durch einen Kanal 34 verbunden, um einen Ausgleich zwischen Pumpe und Motor zu ermöglichen.

Die Ausführungsform nach der Abb. 2 entspricht bis auf den Ausgleichsteuerschieber no derjenigen nach der Abb. 1. Der Antrieb des Ausgleichsteuerschiebers 37 erfolgt von der Kurbel 35 aus in Pfeilrichtung 15 ebenfalls durch eine im Stein 38 drehbar gelagerte Schwinge 39 durch eine Lenkstange 40. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach der Abb. ι findet bei horizontaler Lage der Kulisse 36 nicht ein Ausgleich der oberen und unteren Pumpenzylinderseite durch den Schieberkanal 12, sondern durch den Kanal 34 iao statt. Die Pumpenkurbeln 1 und 35 können ebensogut im entgegengesetzten Drehsinne

der Pfeilrichtungen 14 und 15 laufen; es werden sich dann nur die Motoren bei glei chen Einstellungen der Kulissen 4 und 36 im entgegengesetzten Sinne drehen. Bei den in den Abb. 1 und 2 dargestellten Kolbenpumpen für Flüssigkeitsgetriebe können die Pumpenzylinder in beliebiger Anzahl ausgeführt werden. Pumpen und Motoren können getrennt, durch Rohrleitung miteinander verbunden, oder in einem gemeinsamen Block vereinigt sein. Pumpen und Motoren können liegend, stehend oder sternförmig angeordnet sein.

Um bei Flüssigkeitsgetrieben mit unverstellbarem doppelt wirkenden Kolbenhub Füllungen von Null bis zum Höchstmaß zu ermöglichen, muß, wenn der Pumpenkolben 10 in der oberen oder unteren Totpunktlage steht, bei der Ausführung nach Abb. I der Steuerkolben 8 des Ausgleichschiebers 7 den unteren Pumpenzylinderkanal 11 abschließen und der Steuerkolben 9 den oberen Pumpenzylinderkanal 13 um das doppelte lineare Voreilen 45 des durch die Steuerung eingestellten konstanten linearen Voreilens 44 offenhalten. Bei jeder durch die Kulisse 4 eingestellten Füllung wird innerhalb des Winkels α durch den Ausgleichsteuerschieber 7 eine Verbindung der beiden Pumpenzylinderseiten oberhalb und unterhalb des Pumpenkolbens 10 nach Vollendung des Nutzfüllungshubes, bei jeder durch die Kulisse 4 eingestellten Füllung innerhalb des Winkels β eine Verbindung der beiden Pumpenzylinderseiten vor Beginn des Nutzfüllungshubes durch den Schieberkanal 12 hergestellt.

Entsprechend muß, wenn der Pumpenkolben 24 (Abb. 2) in der oberen oder unteren Totpunktlage steht, der Steuerkolben 4'r des Ausgleichsteuerschiebers 37 den oberen Pumpenkanal 27 abschließen und der Steuerkolben 42 den unteren Pumpenkanal 26 um das doppelte lineare Voreilen 45 des durch die Steuerung eingestellten konstanten linearen Voreilens 44 offenhalten. Bei jeder durch die Kulisse 36 eingestellten Füllung innerhalb des Winkels γ findet durch den Ausgleichsteuerschieber 37 eine Verbindung der beiden Pumpenzylinderseiten oberhalb und unterhalb des Pumpenkolbens 24 nach Vollendung des Nutzfüllungshubes, bei jeder durch die Kulisse 36 eingestellten Füllung innerhalb des Winkels δ eine Verbindung der beiden Pumpenzylinderseiten vor Beginn des Nutzfüllungshubes durch den Überströmkanal 34 statt.

Um ein stoßfreies Absperren und Öffnen zu ermöglichen, ist eine Steuerkante jedes Steuerkolbens mit Überströmnuten 43 versehen, oder es sind bei fehlenden Überströmnuten 43 die Steuerkolben 8, 9, 41 und 42 um den Betrag 46 kleiner als die Höhe der Pumpenzylinderkanäle ausgeführt. Die Größe der Ouerscfinitte für die Überströmnuten oder den Werten 46 ist so zu wählen, daß der bei größter Kolbengeschwindigkeit auftretende Drosselverlust im Schieberspalt in mäßigen Grenzen bleibt.

Vor Beginn und nach Vollendung jedes durch die Kulissen 4 und 36 eingestellten Nutzfüllungshubes und bei Nullfüllung wird, abgesehen von kleinen beim Öffnen oder Schließen der Pumpenkanäle 11, 13, 26 und 27 auftretenden Drosselverlusten, ein fast verlustloser Ausgleich der beiden mit Flüssigkeit gefüllten Pumpenzylinderseiten der in Bewegung befindlichen Pumpenkolben 10 und 24 ermöglicht. Den jeweiligen Anforderungen entsprechend ist der Innen- oder Außenkantausgleich zu wählen. Derselbe ist jedoch mit den Innen- oder Außenkanteinströmungen normaler Schieber nicht zu verwechseln, da beide Ausgleichsteuerschieber 7 und 37 für Innen- oder Außenkanteinströmungen geeignet sind. Die Ausgleichsteuerschieber 7 und 37 haben, wenn die Angriffspunkte der Schwingen 2 und 39 mit den Kurbeln r und 35 zusammenfallen, Innenkanteinströmung, wenn jedoch die Kurbeln 20 und 47 um i8o° gegen den Angriffspunkt der Schwingen 2 und 39 versetzt sind Außenkanteinströmungen. Die Halbmesser der Exzenter und der Kurbeln 1 und 35 sind der besseren Übersicht wegen gleich groß gewählt, in der Praxis werden sie den erforderlichen Verhältnissen entsprechend ausgeführt.

Den größten Nutzfüllungen entsprechen die Kurven 16 und 48 der um die Winkel α und y gegen die Horizontale geneigten Kulissen 4 und 36, der Nullfüllung die Kurven 6 und 49 bei horizontaler Lage der Kulissen .4 und 36. Der zum Umlauf notwendige Arbeitsaufwand ist, da er sich nur aus Beschleunigungsverlusten der hin und her pendelnden Flüssigkeitsmassen und den Reibungsverlusten der Kurbeltriebe zusammensetzt, gering. Die größten erreichbaren Nutzfüllungen der Kolbenpumpen betragen etwa bis 96 °/o des Kolbenhubes und werden durch die Größe der Neigungswinkel α, β, γ und δ no der Kulissen 4 und 36 und durch die Wahl der Angriffspunkte der Lenkstangen 5 und an die Schwingen 2 und 39 bestimmt.

Die beschriebenen Kolbenpumpen mit unverstellbarem Kolbenhub werden durch die Verwendungsmöglichkeit höchster Drücke und durch Herbeiführung aller Geschwindigkeitswechsel durch eine einfache Schiebersteuerung betriebssicherer, billiger, weniger Raum beanspruchend und wesentlich wirtschaftlicher sein als die bisher bekannten Flüssigkeitsgetriebepumpen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Kolbenpumpe für Flüssigkeitsgetriebe mit Kurbelantrieb und unverstellbarem Kolbenhub, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzfördermenge der doppelt arbeitenden Pumpe durch einen von einer einstellbaren Steuerung mit konstantem linearen "Voreilen (44) bewegten Ausgleichsteuerschieber (7 bzw. 37) eingestellt wird, dessen einer Steuerkolben (8 bzw. 41) den einen Pumpenzylinderkanal (11 bzw. 27) deckt und dessen anderer Steuerkolben (9 bzw. 42) den anderen Pumpenzylinderkanal (13 bzw. 26) um das doppelte lineare Voreilen (Wert 45) öffnet, wenn der Pumpenkolben (10 bzw. 24) in einer der beiden Totpunktlagen steht.
2. 2. Kolbenpumpe für Flüssigkeitsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine Steuerkante der Steuerkolben (8, 9, 41 und 42) Überströmnuten (43) erhält oder die Höhe der Steuerkolben etwas (vgl. Maß 46) niedriger ausgeführt wird als die Höhe der von ihnen gesteuerten Pumpenzylinderkanäle.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen