DE624254C - Fluessigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitswechselgetriebe. Es sind bereits Wechselgetriebe bekannt, welche aus zwei Pumpen bestehen, die derart miteinander gekuppelt sind, daß die von der einen angesaugte Flüssigkeitsmenge von der anderen gefördert wird. Ist eine dieser Pumpen mit der treibenden und die andere mit der getriebenen Welle verbunden, so betätigt die Strömung der von der treibenden Pumpe verdrängten Flüssigkeit die getriebene Pumpe und überträgt so die Bewegung auf die getriebene Welle.

Bei derartigen Anordnungen wird eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der treibenden und der getriebenen Welle durch Änderung der Leistung einer der beiden Pumpen erzielt, da das von beiden Pumpen in einer bestimmten Zeit geförderte Volumen infolge der Nichtzusammendrückbarkeit der Übertragungsflüssigkeit genau das gleiche sein muß.

In der Praxis haben diese Vorrichtungen zwar die Gültigkeit des Prinzips bewiesen, es besteht bei ihnen jedoch die Gefahr, daß die infolge von Undichtigkeiten eintretende Luft sich mit der Flüssigkeit mischt und mit ihr eine zusammendrückbare Emulsion bildet.

Man ist auch bereits dazu übergegangen, bei dieser Art Vorrichtungen zwei Pumpen zu verwenden, von denen die eine innerhalb der andern angeordnet ist. Bei diesen Wechselgetrieben sah man eine Art perforierter Klappe vor, die von Hand einstellbar war und gestattete, den Ausfluß der Flüssigkeit aus der einen Pumpe in die andere zu bremsen, wobei auf diese Weise die Bewegung der mit der ersten Pumpe verbundenen 3 treibenden Welle auf die getriebene Welle übertragen wird, welche mit der zweiten Pumpe ein Ganzes bildet.

Es ist auch die Verwendung von zwei exzentrisch zueinander versetzten Rotoren bekannt, die mit nach außen gerichteten Flügeln versehen sind. Dabei erfolgt der Flüssigkeitsausfluß durch Öffnungen, die in dem einen Rotor angebracht sind.

Bei einer solchen Anordnung kann es nun aber vorkommen, daß in gewissen Augenblicken sich zwischen zwei benachbarten Flügeln des inneren Rotors keine entsprechende Öffnung im äußeren Rotor befindet, was zur Folge hat, daß die Vorrichtung wegen der Unzusammendrückbarkeit der Flüssigkeit zum Stillstand kommt.

Schließlich ist auch noch die Verwendung eines einzigen Rotors vorgeschlagen worden, der mit Flügeln ausgerüstet ist, die im Innern eines Organs reiben, dessen exzentrische Lage nach Belieben eingestellt werden kann.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Anordnungen kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, daß sie Rotoren enthält, die von seitlichen Ringen gebildet werden, welche mittels Längsstegen verbunden werden, die ihrerseits Flügel aufnehmen, wobei die Flügel des inneren Rotors nach der Mitte zu gerichtet sind, und sich um ein festes, exzentrisch angeordnetes

Lager drehen, so daß sich die Trennung zwischen den Rotojen -axd feste Segmente beschränken kann, deren Ausdehnung.höchstens gleich dem Winkelabstand- zwischen zwei benachbarten Flügeln ist.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Er-,findung beispielsweise dargestellt.

Fig. ι ist ein Querschnitt dutch eine Ausführungsform des "Wechselgetriebes nach der ίο Linie i-i der Fig. 2.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 und 4 sind Querschnitte nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2. Fig. 5 ist ein Horizontalschnitt durch eine andere Ausführungsform des Wechselgetriebes, die auch als Differential auf zwei getriebenen Wellen arbeitet.

Bei dem in Fig. χ und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung aus einem zylindrischen Gehäuse 1, welches an seiner Innenwand mit zwei parallelen, ebenen Flächen 2 (Fig. 1) versehen ist. Das Gehäuse 1 ist durch einen Deckel 3 (Fig. 2) verschlossen, der Lager 4, 4 für die treibende Welle 5 besitzt. Im Gehäuse 1 ist eine zylindrische Hülse 6 angeordnet, die die gleiche Länge besitzt wie die kreisförmige Innenwand des Gehäuses 1. Die Hülse 6 besitzt an ihrem äußeren Umfang zwei parallele, ebene Flächen 7 (Fig. 1), die an den ebenen Flächen 2 des Gehäuses anliegen. Diese ebenen Flächen ermöglichen eine Verschiebung der Hülse 6 in einer zu den Flächen parallelen Ebene Z-Z, wodurch die Achsen X-X des Gehäuses 1 und Y-F der Hülse 6 miteinander zur Deckung gebracht oder um irgendeinen Betrag e in der Ebene Z-Z voneinander entfernt werden können. Die Achse X-X kann so gegen die Achse Y-Y nach beiden Seiten verschoben werden.

Die Verschiebung der Hülse 6 innerhalb des Gehäuses 1 kann durch ein geeignetes Steuerorgan erfolgen. In dem in Fig. r und 2 gezeigten Beispiel besteht dieses Steuerorgan aus einer +5 hohlen Mutter 8, die einen unteren Ansatz 9 besitzt. Auf der Hülse 6 ist in geeigneter Weise ein Zapfen 10 (Fig. 2) befestigt, der mit einem Außengewinde von der gleichen Steigung versehen ist wie das der Mutter 8, in die er hineingeschraubt werden kann. Die Mutter 8 geht durch eine Rohrmuffe 11 hindurch, welche eine Stopfbuchse 12 enthält und durch einen Flansch mit dem zu diesem Zweck bei 13 ausgeschnittenen Gehäuse befestigt ist. Die Achse der öffnung 13 kreuzt die Achsen X-X und Y-Y. Der Ansatz 9 der Mutter 8 liegt unter der Wirkung der Mutter 15 an der Fläche 14 der Rohrmuffe 11 an. Die Mutter 15 ist auf den mit Gewinde versehenen Umfang -der Mutter 8 aufgeschraubt und greift an eine Unterlagscheibe an, die sich auf einem zylindrischen Aufsatz 16 der Muffe 11 befindet. Hierdurch wird jede axiale Bewegung der Mutter 8 verhindert.

Durch Drehung der Mutter 8 in der einen oder anderen Richtung wird der Zapfen 10, welcher zusammen mit der Hülse 6 beweglich ist, in die Mutter hinein- oder aus ihr herausgeschraubt. Die Hülse 6 wird also je nach dem Drehungssinn der Mutter 8 in der einen oder anderen Richtung bewegt. Die Drehung der Mutter kann von Hand oder mittels eines Reglers derart gesteuert werden, daß die Stellung der Hülse 6 entsprechend den Geschwindigkeitsänderungen der treibenden oder der getriebenen Welle geändert wird.

Konzentrisch mit dem Gehäuse 1 ist im Innern der Hülse 6 ein Rotor R angeordnet, dessen Achse ständig mit der Achse X-X des Gehäuses ι zusammenfällt. Der Rotor R besteht aus zwei Scheiben 17 und 18, deren Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Hülse 6. Die Scheiben 17 und 18 sind durch radiale Stege 19 miteinander verbunden, die je eine in Richtung zur Peripherie hin geöffnete Nut besitzen. Die Tiefe der Nuten 19 ist größer als der Unterschied zwischen Innendurchmesser der Hülse 6 und Außendurchmesser der Scheiben 17 und 18. Die Scheibe 17 ist mit der treibenden Welle 5 verbunden, die andere Scheibe 18 ist ausgeschnitten und bildet einen Ring von der Höhe der Stege 19. Die Scheibe 18 ist in einer zu diesem Zwecke im Gehäuse 1 vorgesehenen Ringnut 20 (Fig. 2) gelagert. Diese Nut 20 ist genau so tief, wie die Scheibe 18 dick ist, und ihr Mittelpunkt liegt auf der Achse X-X des Gehäuses r. Der Abstand zwischen den Scheiben 17 und 18, d. h. die Länge der Stege 19, ist gleich der Länge der Hülse 6.

In der Nut eines jeden Steges 19 ist ein rechteckiger, radial verschiebbarer Flügel 21 angebracht, der während der Drehung des Rotors R durch die Zentrifugalkraft oder durch Federkraft zum Anliegen gegen die Hülse 6 gebracht wird. Die Flügel 21 haben die gleiche Länge wie die Hülse 6, und ihre Seitenkanten stehen in flüssigkeitsdichter Berührung mit dem- Gehäuse 1 und dem Deckel 3, während ihre Außenkanten gleichfalls flüssigkeitsdicht an der Hülse 6 anliegen. Die Innenenden der Flügel sitzen flüssigkeitsdicht in den Nuten der Stege 19.

Der Raum' zwischen der Hülse 6, zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 21, den ihre Verlängerung bildenden zugehörigen Stegen 19, dem Gehäuse 1, dem Deckel 3 und den Scheiben 17 und 18 steht mit dem Mittelraum des Rotors R in Verbindung, und zwar durch die Verbindungsräume, die sich zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Stegen 19 und den beiden Scheiben 17 und 18'befinden.

Hat die Hülse 6 eine mit dem Rotor R und mithin auch mit dem Gehäuse 1, welches die gleiche Achse besitzt, konzentrische Stellung (Y-Y und X-X fallen zusammen, e = 0), so

bleibt bei der Drehung des Rotors R das, wie oben angegeben, zwischen zwei Flügeln 21 befindliche Volumen konstant. Ist aber die Hülse 6 radial verschoben, so daß Y-Y sich von X-X entfernt und e verschieden von 0 ist, so ändert sich das genannte Volumen während der Umdrehung des Rotors und durchläuft bei jeder einzelnen Umdrehung des Rotors R einen Höchstwert. Diese Volumenhöchst- und -mindestwerte kehren sich um, wenn die Achse Y-Y der Hülse 6 in der Ebene Z-Z von einer Seite der Achse X-X des Rotors R oder des Gehäuses 1 auf die andere verschoben wird. Infolge dieser Volumenänderung entsteht ein Flüssigkeitsstrom von der Seite her, wo das Volumen sich verringert, durch den Mittelraum des Rotors R zu der Seite hin, wo das Volumen sich vergrößert. Der Strömungsgrad wächst mit der Exzentrizität der Hülse 6, und die Strömungsrichtung kehrt sich um, sobald die Achse Y-Y der Hülse 6 von der einen Seite der Achse X-X auf die andere übergeht.

Innerhalb des Rotors R befindet sich ein zweiter, dem Rotor R ähnlicher und mit ihm konzentrischer Rotor R' (Scheiben 17' und 18', Stege 19' und Flügel 21' entsprechen den betreffenden Teilen des Rotors R), der mit der getriebenen Welle 22 verbunden ist (Fig. 2).
Der Außendurchmesser des Rotors R' ist kleiner als der Innendurchmesser des Rotors R, so daß zwischen beiden Rotoren R und R' ein ringförmiger Spalt bleibt. Dieser Spalt ist durch zwei mit dem Gehäuse 1 ein Ganzes bildende ringförmige Segmente in zwei Räume 23 und 23^ geteilt (Fig. 1). Die Segmente haben eine solche Länge, daß sie gegen die Innenfläche der Scheibe 17 des Rotors R anliegen. Die Bogenlänge der Segmente ist so gewählt, daß sie den Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stegen 19 oder 19' beim Durchgang durch die toten Punkte schließen und dadurch jede Verbindung zwischen den Räumen 23 und 23^ versperren außer derjenigen, die über den Mittelraum des Rotors R' führt.

Die Nuten der Stege 19' des Rotors R' sind mit ihrer offenen Seite nach der Mitte zu gerichtet, und die Flügel 21' werden beispielsweise durch Federn 25 nach innen gedrückt, so daß sie ständig an ein exzentrisches Lager 26 angreifen. Dieses Lager besteht mit dem Gehäuse 1 aus einem Stück, ist jedoch exzentrisch zu ihm angeordnet. Die Achse des Lagers 26 liegt in der Ebene Z-Z, so daß die toten Punkte der aus Rotor R', seinen zugehörigen Flügeln und Stegen und dem Lager 26 gebildeten Pumpe ebenso wie diejenigen der aus Rotor R, den ihm zugehörenden Flügeln und Stegen und der Hülse 6 gebildeten Pumpe in der Ebene Z-Z liegen.
Das Lager 26 hat die gleiche Länge wie die Hülse 6, und die Stege 19' liegen an der Vollscheibe 17' des Rotors R' an. Die Welle 22, die diesen Rotor R' mit dem Kraftübertragungsgetriebe verbindet/ erstreckt sich durch ein Lager 27 des Gehäuses 1. Die Ringscheibe 18' des Rotors R' liegt in einer Ringnut 20' des Gehäuses 1 in der gleichen Weise wie die Scheibe 18 des Rotors R.

Die Arbeitsweise ist die folgende: Sobald das oben beschriebene Aggregat vollständig mit Öl oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit gefüllt ist und durch den Deckel 3 dicht verschlossen ist, wird der Rotor R durch die treibende Welle 5 in Drehung versetzt. Wenn die Hülse 6 um den Betrag e exzentrisch liegt, so treiben die Flügel 21 die Flüssigkeit durch die Spalte 23 und 23 ^a. Da der Rotor R' in den Weg der Flüssigkeit eingeschaltet ist, wird er von dem Flüssigkeitsstrom, der dem in gleicher Zeit durch den Rotor R geforderten Flüssigkeitsvolumen entspricht, in Drehung versetzt. Da das Lager 26 eine unveränderliche Exzentrizität besitzt, ist das durch eine Umdrehung des Rotors R' geförderte Volumen konstant. Das durch Drehung des Rotors R geförderte Volumen dagegen ist je nach der Stellung der Hülse 6 veränderlich. Daher ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen den Rotoren R und R' entsprechend der Stellung der Hülse 6. Geht die Achse Y-Y der Hülse 6 über den Punkt, wo sie mit der Achse X-X des Gehäuses 1 zusammenfällt, auf die andere Seite dieser Achse über, so kehrt sich der Drehsinn um.

Um die Vorrichtung gegen etwaigen Überdruck zu schützen und um die durch Undichtigkeiten verlorene Flüssigkeit wiederzugewinnen, sind zwei durch das Gehäuse 1 durchgebohrte Kanäle 28 und 28" vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Spalten 23 und 23^s einerseits und den Kammern 29 und 29" andererseits herstellen (Fig. 2, 3 und 4). Jede dieser Kammern ist mit zwei Ventilen 31 und 33 bzw. 31" und 32⁰ versehen, durch die sie mit einem Vorratsbehälter 30 in Verbindung steht, welcher mit der in der Vorrichtung verwendeten Flüssigkeit gefüllt ist. Das Ventil 31 (oder 31") öffnet nach außen und wird durch eine Feder 33 verschlossen, so daß es sich nur dann öffnet, wenn der Druck in der Kammer 29 (oder 29") eine gegebene Sicherheitsgrenze erreicht. Das andere Ventil 32 (oder 32°) öffnet nach innen und läßt Flüssigkeit in die Kammer 29 (oder 29°) eintreten, sobald ein infolge von Undichtigkeiten in den Pumpen auftretender ölmangel einen Unterdruck in dieser Kammer verursacht. Das durch die Wellenlager infolge von Undichtigkeit hindurchtretende Öl gelangt in die Vorratsbehälter 30 und wird durch das Ventil 32 (oder 32") der Kammer 29 (oder 29°) wieder eingesogen.

Fig. 5 ist ein Horizontallängsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, die sowohl als Wechselgetriebe wie auch als Differential arbeitet. Zu diesem Zweck wird der äußere

Rotor R₁ der dem einen der oben beschriebenen Rotoren ähnlich ist, durch ein Kegelradgetriebe 34, 35 getrieben, das seinerseits mit der treibenden Welle 5 gekuppelt ist. Der oben beschriebene innere Rotor ist durch zwei ähnliche Rotoren R' und R" ersetzt, von denen der eine mit der getriebenen Welle 22' und- der andere mit der getriebenen Welle 22" gekuppelt ist. Die von dem äußeren Rotor R geförderte Flüssigkeit wird auf die Rotoren R' und R" verteilt. Wenn der Druck in den Rotoren R' und R" der gleiche ist, so soll die Umlaufgeschwindigkeit proportional zu der auf die Rotoren ausgeübten Widerstandskraft sein.

Die abgebildeten und beschriebenen Ausführungsformen sind nur zur Erläuterung gewählt worden. Die Erfindung ist natürlich keineswegs auf sie beschränkt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Flüssigkeitswechselgetriebe mit (konzentrisch) ineinander angeordneten Drehkolben, deren äußerer in einem exzentrisch verstellbaren Gehäuse umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben aus seitlichen Ringen (17, 18 und 17', 18') mit U-förmigen Verbindungsstegen (ig, 19') bestehen, in welchen die Flügel (21, 21') sitzen, und daß der innere Kolben mit einwärts gerichteten Flügeln (21') um einen festen Exzenter (26) umläuft, so daß die Trennung zwischen den Kolben sich auf feste Segmente (24), deren Ausdehnung höchstens dem Winkelabstand zweier benachbarter Flügel gleich ist. beschränken kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen