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Flüssigkeitsmotor für hydraulische Wechselgetriebe Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsmotor, bestehend aus zwei hydraulischen
Umlaufmaschinen, die durch ein Differentialgetriebe miteinander und. mit einer getriebenen
(kraftabgebenden) Welle verbunden sind und deren eine Seite (die Flüssigkeitszufuhrseite)
dauernd, parallel miteinander, an die Zufuhrleitung einer gemeinsamen Pumpe angeschlossen
ist, mit Regelung durch hydraulische Drosselung. Die Erfindung ist gekennzeichnet
durch die Anordnung einer Ventilvorrichtung in den Abflußleitungen der Umlaufmaschinen,
die wahlweise die Abflußleitung der einen oder der anderen Umlaufmaschine drosselt
oder ganz absperrt.
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Der Flüssigkeitsmotor gemäß der Erfindung stellt einen Teil eines
hydraulischen Wechselgetriebes dar, dessen getriebene Welle eine veränderliche Drehzahl
erhalten soll. 'Dadurch, daß die umlaufenden Teile wie auch die Räder des Differentialgetriebes
bei der Steuerung in ununterbrochener Bewegung gehalten werden, wird jegliche Reibung
der Ruhe ausgeschaltet und eine-leichte Beweglichkeit erzielt. -Es ist bereits ein
Flüssigkeitsmotor bekannt, bei dem die hydraulische Drosselvorrichtung in den Zuführungsleitungen
vorgesehen ist. Demgegenüber ergeben sich durch die Einschaltung der Ventileinrichtung
in die Abflußleitung wesentliche Vorteile hinsichtlich-der Betriebsweise, die aus
folgenden Darlegungen hervorgehen: ' Wenn sich die Ventileinrichtungen in den Zufuhrleitungen
der beiden durch ein Differentialgetriebe verbundenen Umlaufmaschinen befinden und
die Pumpe einen Druck p1 liefert, so ist der Druck p, in der Abflußleitung der Maschinen
ungefähr gleich dem in der Saugleitung der Pumpe. Wenn nun das Ventil für die eine
Maschine offen @ und
das Ventil für die andere -Maschine gedrosselt
ist, so wird die erstere durch den Druckunterschied p1 bis p0 getrieben, n=ährend
der Druck auf der Zufuhrseite der zweiten Maschine gleich einem Wert p2 ist und
dies:-Maschine, getrieben durch das Differentialgetriebe, als Pumpe arbeitet. Da
die mechanischen Kräfte sich gleichzeitig ausgleichen, müssen, muß die Drucksteigerung
von his p0 gleich dem Druckgefälle von p, bis sein. Der Druck p2 kann aber nicht
unter den absoluten Wert Null fallen, so daß das Drehmoment durch den Druck p, in
der Abflußleitung der Maschinen begrenzt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit den Ventilen in den Abflußleitungen
der Maschinen sind die Druckverhältnisse anders als im bekannten Beispiel. Auch
in diesem Fall werden der Druck in den Abflußleitungen bzw. in der Saugleitung der
Pumpe mit p0 und der Druck auf -der Druckseite der Pumpe mit p1 bezeichnet. Das
eine Ventil sei wiederum offen und das andere gedrosselt. Die eine Maschine wird
durch das Druckgefälle p1 bis p0 getrieben. Die anders Maschine wirkt wiederum als
Pumpe und stellt eine Drucksteigerung von p1 bis p2 her. p2 bedeutet den Druck hinter
der zweiten Maschine. Auch in diesem Fall müssen die mechanischen Drehkräfte der
beiden Maschinen sich einander anpassen, und das Druckgefälle p, bis p0 muß die
Drucksteigerung von. p1 bis p.2 ausgleichen.
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Da nun die Drucksteigerung bis P2 und daher auch der Pumpendruck p,
theoretisch unbegrenzt sind und diese Drucke proportional zum Drehmoment und zur
Leistun .sind, ergeben sich hieraus wesentliche Vorteile. Beispielsweise können
die Pumpe und die Umlaufmaschinen für Druckverhältnisse von 5o oder I00 Atm. gebaut
werden, und dennoch ist es möglich, die Abflußleitung auf Atmosphärendruck zu halten.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Es zeigt- Fig. i -schematisch eine Anlage mit einem Flüssigkeitsmotor
nach der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor, Fig.3 einen Querschnitt
nach der Linie V-V der Fig. 2, Fig.4 ein Schema der Räder des Ausgleichgetriebes.
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In Fig. i bezeichnet -o eine durch einen Motor 41 angetriebene Pumpe,
die Flüssigkeit mit Hilfe einer Druckleitung .42 und einer Rückleitung d.3 durch
einen -Differentialmotor treibt, der einen Einlaß 45 und einen Auslaß d7 besitzt
und der in den lobb. 2 und 3 näher dargestellt ist.
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Der Differentialmotor besitzt ein Motorgehäuse 5o, einen Mittelteil
5i und ein Differentialgehäuse 5 2. Das Motorgehäuse 5o ist mit einem Deckel 68
versehen und weist zwei ' Bohrungen 53 und 54 auf, von denen jede einen Schraubensatz
enthält. Der ein;, Schraubensatz besteht aus einer linksgängigen Kraftschraube 55,
die mit zwei rechtsgängigen Seitenschrauben 56 zusammen arbeitet. Die Welle 57 der
Schraube 55 ist in einem im Mittelteil 71 anebrachten Kugellager 58 gelagert und
trägt' an ihrem Ende ein Zahnrad 59. Der andere Schraubensatz enthalt eine linksgängige
Kraftschraube 6o, die mit zwei rechtsgängigen Seitenschrauben 61 i21 Eingriff steht.
Die Welle 62 der Schraube 6o ist in einem im Mittelteil 5 1 angebrachten Kugellager
63 gelagert und trägt ein auf ihr lose sitzendes Zahnrad 6d., das mit dem Zahnrad
5 9 auf der Welle 57 in Eingriff steht. Das Zahnrad 64 hat eine verlängerte Nabe
65, die an ihrem Ende zu 'einem Ritze- 66 ausgebildet ist. Ein weiteres Ritzel 67
ist nahe dein Ende der Welle 62 auf derselben befestigt. ' Der Einlaß 45 (Fig. i)
mündet in eine im Mittelteil 51 angeordnete und beiden Schraubensätzen genfeinsame
Einlaßkammer 70. .111f der -anderen Seite der Schrauben sind Ventilkammern 71 und
; 2 (Fig. 2 und 3 ) vorgesehen, die mit dein Auslaß 47 in Verbindung stehen.
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Das Differentialgetriebe enthält eine Trommel 713 und einen daran
befestigten Deckel ; d, die beide in Kugellagern 7 5 und '6 gelagert sind. Das Kugellager
1,5 ist im Getriebegehäuse 52 und das Kugellager 76 il' einer Platte 77 angeordnet,
die an dein Gehäuse befestigt ist und vom -Mittelteil 51 getragen wird. In der Trommel
; 3 sind zwei Planetenräder 8o und ei drehbar gelagert, und im Deckel 74. sind zwei
Planetenräder 32 und 83 in gleicher Weise gelagert, wobei diese vier Planetenräder
in der in Fig. .I gezeigten Weise ineinander eingreifen. Das Ritzel 67 kämmt mit
den Planetenrädern 8o und er, nicht aber mit den Rädern 82 1121<I ,;. während
das Ritze] 66 mit den Planeteni-Mern 82 und 83, nicht aber mit den Planetenrädern
8o und e i in Eingriff steht. Die Trommel 73 ist mit der Abtriebswelle 8d aus °121°I11
Stück gefertigt.
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Die Drehzahl der Schrauben 35, 6o wird durch ein Drosselventil geregelt,
da: einen Ventilkörper 9o aufweist, der die Auslässe 9i und 92 aus den beiden Ventilkammern
; 1 bzw. j-2 überwacht und mit einer Spindel 93 verbunden ist, die bei 94.
betätigt werden kann (s. Fig. I).
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Wenn Flüssigkeit vom Einlaß 70 übel- die Schraubensätze in die -iuaaßventilhanlmei-n
71 und 72 str;>i:it, tverden die I@raftschratiben 55 und 6o in der durc1 die Pfeil;
in
Fig.2 angegebenen Richtung in Drehung versetzt, wodurch die Ritzel
66 und 6; in entgegengesetzten Richtungen umlaufen. Wenn sich der Ventilkörper 9o
in der Mittellage (s. Fig. 3) befindet, kann die Flüssigkeit aus beiden Ventilkammern
71 und 72 frei abströmen. Die Kraftschrauben 55 und 6o drehen sich dabei mit gleicher
Drehzahl. In diesem Falle befinden sich die Trommel 73
und die Abtriebswelle
84 in Ruhe. Wenn die Ventilspindel 93 gemäß Fig.3 beispielsweise nach unten bewegt
wird, so wird der Abfluß aus der Kammer 72 gedrosselt, wodurch die Drehzahl- der
Schraube 55 verringert wird. 'Unter der Annahme, daß die Pumpe 4o die gleiche Flüssigkeitsmenge
liefert, wird dann ein größerer Anteil der Flüssigkeit durch den Schraubensatz 6o,
61 strömen, wodurch die Drehzahl dieser Schrauben um ebensoviel vergrößert wird,
wie die Drehzahl der Schrauben 55, 56 verringert wird. Infolgedessen wird die Abtriebswelle
84 mit einer Drehzahl getrieben, die gleich ist dem halben Unterschied zwischen
den Drehzahlen der Schrauben 55 und 6o. Wenn der Auslaß 92 der Kammer 7 2 gänzlich
geschlossen ist, gelangt die Schraube 55 zur Ruhe, während die Schraube 6o mit der
doppelten ursprünglichen Drehzahl und die Abtriebswelle 84 mit der Hälfte dieser
Drehzahl und in der gleichen Richtung wie vorher umläuft. Wird die Ventilspindel
93 nach oben bewegt, so wird der Auslaß aus der Kammer 71 gedrosselt, wodurch die
Drehzahl der Schraube 6o verringert und diejenige der Schraube 55 erhöht wird, was
zur Folge hat, daß die Abtriebswelle 84 nunmehr in entgegengesetzter Richtung angetrieben
wird.
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Die beschriebene Vorrichtung ist einfach im Betriebe und ermöglicht
eine vollkommene Drehzahlregelung der Abtriebswelle sowohl in der einen als auch
anderen Richtung zwischen Stillstand bzw. geringen Drehzahlen. und einem gegebenen
Höchstwert der Drehzahl.
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Die Zahnräder 59, 64. können verschiedene Durchmesser haben, beispielsweise
ein übersetzungsverhältnis von i :.2 aufweisen, und der Durchmesser des Ritzels
66 kann doppelt so groß sein wie der Durchmesser des Ritzels 67. Dadurch ist es
möglich, die Durchmesser der Planetenräder und daher auch der Trommel 73 zu verkleinern.
Es können auch sechs Planetenräder angeordnet werden, in welchem Falle die Ritzel
66 und 67 mit je drei dieser sechs Räder in Eingriff stehen. Diese etwas verwickeltere
Bauart ist für größere Leistungen vorzuziehen und ergibt beträchtlich geringere
Abmessungen.
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Die Gewinde des Schraubensatzes 55, 56 können Iden Gewinden des Schraubensatzes
6o, 61 entgegengesetzt gerichtet sein. Wenn in diesem Falle das Übersetzungsverhältnis
der Zahnräder 59, 64 von i : i verschieden ist, läuft die Abtriebswelle 84 immer
in der gleichen Richtung, unabhängig davon, ob der Auslaß 71 oder der Auslaß 72
gedrosselt wird, wobei jedoch bei Drosselung eines dieser Auslässe das Drehmoment
der Welle 84 verschieden ist von dem Drehmoment, das bei Drosselung des anderen
Auslasses erhalten wird.