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Kupplungsflüssigkeitsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungsflüssigkeitsgetriebe,
d. h. solche aus hydrostatischem Pumpenteil und Motorteil (Primär- und Sekundärteil
' ) bestehende Flüssigkeitsgetriebe,bei;denen nicht allein das Drehmoment
des Motorteils (Sekundärteils) auf die getriebene Welle (Abtriebswelle) einwirkt,
sondern stets auch das vom Antriebsmotor an die Pumpe abgegebene Drehmoment, indem
entweder die Pumpenwelle oder deren Gehäuse drehfest mit der getriebenen Welle verbunden
ist. Durch EinsteIlung-,des Kolbenhubes des Sekundärteils auf -Null kann bei solchen
Getrieben die Förderung der Pumpe gesperrt werden, so daß Welle und Gehäuse der
Pumpe bzw. die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes miteinander umlaufen
müssen und das Getriebe nunmehr als eine Kupplung arbeitet.
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Die Erfindung bezieht sich ferner, auf jene Bauart solcher Getriebe,
bei der der Pumpen- und der Motorteil als Sternzylindermaschinen ausgebildet sind,
die einen Zviinderstern und ein mit demselben drehfest oder starr gekuppeltes und
den Zylinderstern umgebendes, umlaufendes Gehäuse aufweisen und die beide durch
mittig zu ihnen liegende hohle. mit Steuerkanälen versehene Hohlwellen gesteuert
werden, von #denen dieden Motorzylinderstern tragende Hohlwelle am festen Gehäuse
frei tragend, aber undfrehbar gelagert sein kann.
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Bei Kupplungsflüssigkeitsgetrieben mit einer solchen Steuerung ist
schon versucht worden, dadurch eine besonders gedrängte Bauart zu erzielen, daß
die Zylindersterne von Primär- und Sekundärteil des Getriebes zueiii-em einzigen
Stern vereinigt werden, wobei die Deckelseite der Pumpenzvlinder nach außen, die
der Motorzylinder nach innen zu angeordnet ist und die Pleuelstangen der Motorzylinder
an einem diese umschließenden drehbaren Gehäuse angreifen. Dabei weisen die Zylinder
aber
große schädliche Räume und die Rollenlager des Motorteilgehiuses
so große Durchmesser auf, #-aß deren praktische Ausführbarkeit in Frage gestellt
sind.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden
und dennoch eine Raume sparende, gedrängte Anordnung erzielt, indem bei ihr folgende
Merkmale vereinigt sind: a) Der Zylinderstern mindestens des Pumpenteils ist auf
einem den Flüssigkeitsaustausch mit den Zylindern steuernden Steuerzapfen gelagert,
der beim Pumpentell als Kurbelzapfen der Pumpenwelle ausgebildet ist, während gegebenenfalls
der Steuerzapfendes Motorteils drehfest mit dem festen Gehäuse verbunden ist.
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b) Die Zylindersterne von Pumpen- und Motorteil .sind mit dreh-bar
gelagerten Gehäusen umgeben, welche ;die Kolben abstützen, wobei die Exzentrizität
der Drehachse des dem Motorteil zugeordneten Gehäuses veränderbar ist.
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c) Das Pumpengehäuse ist axial neben dem Motorzylinderstern vorgesehen.
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d) Das axial nebendem Motorzyl-inderstern vorgesehene Pumpengehäuse
ist gemeinsam mit dem Motorzylinderstern in dem Raum des dem letzteren zugeordneten
drehbaren Gehäuses und zwischen dessen Lagern untergebracht.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt Fig. i ein K-upplungsgetriebe im Längsschnitt,
Fig.:2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach
Linie III-IIIder Fig. i, Fig- 4 bis 8 verschiedene weitere Ausführungsformen.
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Iii Fig. #i durchsetzt die als Kurbelwelle ausgebildete Hohlwelle
des Primärteils mit ihrem einen Wellenstummel i die den Zylinderstern #i des Flüssigkeitsmotors
(Sekundärteil) tragende Hohlachse 3, mit ihrem andL-rn Wellenstummel 4* den
Fortsatz 5 des Gehäuses 6 des Trimärteils (Pumpen-. g e). Diese
bei-den hohlen Wellenstummel gehäuse ,dienen zur Zu- und Abführung der Allbeitsflüssigkeit
zu der als Steuerschieber ausgebildeten Kurbel 7, auf welcher der Pumpenzylinderstern
8 lose drehbar gelagert ist. Die- Pumpenhohlwelle 1, 7, 4 ist in dem
Pumpengehäuse 6 mittels der Lager 9 gelagert, und der Pumpenzylinderstern
8 ist mit dem Pumpengebäuse 6 durch mindestens zwei Mitnehmerkurbeln
io so gekuppelt, daß er wohl eine scheuern-de Bewegung mit Bezug auf das Pumpengehäuse
-ausführen kann, aber stets mit gleicher Drehzahl wie dieses Gehäuse unilaufen muß.
Die Mitnehmerkurbeln io. haben gleichen Kurbelradius wie die Kurbel 7. Die
flüssigkeitsführenden Hohlräume,der Pumpenwelle sind mit den Rin#gkanä)len 11, 12
des Gehäuses über Öffnungen 13, 14 in der Hohlwelle und 15 im Pumpengehäusefortsatz
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verbunden.
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Der Zylinderstern:2,des Sekundärteils ist mit dem axial neben ihm
liegenden Pumpengehäuse 6 starr verbunden und mit demselben zusammen als
Ganzes außer bei 16 noch bei 17 drehbar gelagert. Die PuMpenkolben 2o sind mittels
Pleuelstangen 2,1 am Pumpengehäuse 6 angelenkt, die MotoTkolben
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mittels Pleuelstangen 24 am Gehäuse 25 des Sekundärteils, das den
Motorzylinderstern 2 und das Pumpengehäuse 6 gemeinsam umfaßt. Das Gehäuse
2,5 des Sekundärteils ist in Lagern 26 drehbar ge--lagert, die in
Lagerringen 27 sitzen, welche miteinander durch die das GeHuse
2.5 umfassenden BÜgel 28, wie in Fig- 3 gezeigt, fest verbunden
und in Führungen 29 des festen Gehäuses verschiebhar geführt sind. Die Bügel
28 mit den Lagerringen 27
können mittels Spindel 33 und Handrad
34 verschoben werden, so daß die MotorkOlben# 23 mit stufenlos einstellbarem
Hub arbeiten können und die Schluckfähigkeit des Sekundärteil-s von Null bis zu
einem Maxiinum stetig verändert werden kann. Das Gehäuse 25 und der Zylinderstern
2 des Sekundärteils sind durch, das an Pumpengehäuse 6 und Gehäuse
25 angelenkte Gestänge 37, 38, 39 miteinander gekuppelt, dessen Bauart
unter dem Namen Ganzsche Kupplung bekannt ist. Die Gelenikzapfen 40 der Winkelhebel
37 sind dabei am Gehäuse:2:5 des Sekundärteils"die Gelenkzapfen41 am Pumpengehäuse
fest gelagert. Diese Kupplung erlaubt bekanntlich veränderliche Exzentrizität der
Drehachsen derdurch sie drehfest gekuppelten Teile, hier also des Zylindersterns
2 und -des Gehäuses :25 des Sekundärteils, wobei diese Teile zu völlig synchronem
Lauf gezwungen werden.
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Der Ringkanal,i i ist -durch eine nicht gezeichnete Leitung. mit dem
Kanal 43 in der festen Hohlachse3 verbunden, der Ringkanal 12 mit dem vom Kanal
43 getrennten Kanal 44. Die Kanäle 43 und 44 steuern mit ihren Öffnungen 45 bzw.
46, die, wie Fig. --,
zeigt, durch einen Steg 47 getrennt sind, den Ein-und
Austrittder Arbeitsflüssigkeit, die den Motorzyl-inderstern 2 antreibt. Windkessel48,
49,dämpfen die Förderstöße von Pumpe und Flüssigkeitsmotor.
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Die Arbeitsweise solcher Getriebe ist bekannt. Wird der Flansch
50 z. B. von einem Elektromotor angetrieben, so, füllt eine nicht gezeichnete,
von der Welle i getriebene Füllpumpedie sämtlichen flüssigkeitsführenden Kanäle
des Getriebes auf, und der Primärteil fängt an zu pumpen. Ist diabei der Sekundärteil
auf Hub = Null gestellt, so schluckt derselbe keine Flüssigkeit, und das
Pumpengehätise 6, mit welchemderFortsatz 5 undAbtriebsflansch
51 fest verbunden ist, läuft mit gleicher Drehzahl wie der Antriebsflansch
5-0. Das Drehmoment der Welle i wird dabei auf das Pumpengehäuse übertragen
und gelangt voll dort an den Abtriebsflansch 51 (direkter Gang, Kupplungsbetrieb).
Wird dein Sekundärteil bzw. der Drehachse des Gehäuses 25 mittels Handrades
34 eine exzentrische Lag-, gegeben, so schluckt der Sekundärteil eine gewisse Menge
Flüssigkeit, und das Pumpengehäuse 6 und mit ihm der Flansch 5 1 läuft
langsamer als der Antriebsflansch 5o. Da die Exzentrizität und somit die Schluckfähigkeit
des Sekundärteils begrenzt ist, läßt sich mit der maximalen Exzentrizität der Gehäusedrehachse
eine gewisse minimale Drehzahl der AbtriebswQlle 51 erzielen, die z. B. = 1/4 der
Antriebsidrehzahl ist. Bei dieser
Betriebsart wird, wie beim direkten
Gang, das Drehmoment der Antriebs#welle i auf das Pumpengehäuse 6 übertragen,
doch erhält dieses Gehäuse noch ein. zusätzliches, von dem als Flüs#sigkeitsmotor
arbeitenden Zylinderstern 2 herrührendes Drehmornent. Wird eine noch kleinere als
die obenerwähnte minimale Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 51 verlangt, so
wird der Hahn 52 geöffnet, der den Überschuß der Pumpenförderung direkt von
deren Druckle-itung in die Saugleitung zurückführt. Eine weitere Steigerung des
Drehmomentes am Flansch 5ii tritt -dabei nicht mehr auf. Durch Einstellung der Exzentrizität
kann auch ein schnellerer als der direkte Gang und Rückwärtsgang erzielt werden.
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Wird umgekehrt der Flansch 5 1 mit einem mit konstanter Drehzahl
laufenden Antriebsmotor gekuppelt, arbeitet das Getriebe bei auf Hüb --Null
gestelltem Sekundärteil ebenfalls als Kupplung. Wird der Sekundärteil bzw. dessen
Gehäuse 25
etwas exzentrisch eingestellt, so kann der Zylinderstern
8 als Pumpe arbeiten und liefert Druckflüssigkeit in den Sekundärteil, indem
die Welle- i sich langsamer als der Flansch 5 1 drehen kann. Bei einer bestimmten
Exzentrizität des Sekundärteils, die aber gleich einem Bruchteil der maximalen Exzentrizität
bei der obenerwähnten Betriebsart beträgt, kann auf diese Weise die getriebene Welle
i zum Stillstand gebracht wer-den, ohne daß hierzu der Umlaufhahn 5:2 geöffnet
Gerden müßte. Weitere Vergrößerung der Exzentrizität im selben Sinne ergibt Rückwärtsgang.
Bei konstantem Druck der Arbeitsflüssigkeit entsteht bei dieser Betriebsweise bei
allen Drehgeschwindigkeiten der getriebenen Welle i an dieser Welle ein konstantes
Drehrnoment, wobei diese Drehgeschwindigkeit von einem negativen Wert bis Null und
bis zu jener ;der Antriebswelle 5, 5 1 und auch darüber hinaus verändert
werden kann.
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Es kann aber auch der Flansch 5 1 mit variabler Drehzahl angetrieben
werden, wobei das Getriebe durch geeignete Einstellung des Sekundärteils eine konstante
Drehzahl des Flansches 5o zu erzielen .erlaubt.
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Die Bauart des Getriebes nach Fig. 4 unterscheidet sich von jener
nach Fig. i dadurch, daß sowohl Zuführungs- wie Abführungskanal für die Arbeitsflüssigkeit
im Hohlwellenstummel i der Pumpe vorgesehen sind, der die feste Hohlachse
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durchsetzt und über,den Flansch 5o angetrieben ist. Dementsprechend sind
beide Ring-kanäle i 1, 12 an der festen Hohlachse 3 vorgesehen. Bei dieser
Bauart sind die Wellen 4 und 5 der Abtriebsseite des Getriebes ohne Kanal
ausgeführt. Es braucht allein der Gehäuseschild 54 mit Flüssigkeitskanälen versehen
zu werden, und die vorgesehenen drei Windkessel der Fig. i können in zwei Windkessel
48, 49 nach Fig.. 4 vereinigt',Verden; äußere Leitungen für die die Leistung übertragende
Arbeitsflüssig-keit können entbehrt werden.
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Nach Fig. 5 sind das Pumpengehäuse 6, der Motorzylinderstern
2 und die getriebene Welle 58
zu einem starren Körper verbunden, der im Kugella,-er
65 und bei 66 im festen Gehäuse gelagert ist. Dabei sinddie Motorzylinder
in Kanäle 6o der getriebeenen Welle fortgesetzt,und werden durch die je
über
den halben Umfang der Welle 58 sich erstreckenden, an den Druck- bzw. Sangraum
der Pumpe angeschlossenen Rin,-kanäle 61 und 62 gesteuert. Der Antriebsflansch
5o sitzt auf der Pumpenhohlwelle 4, welche Saug- und Druckkanäle der Pumpe enthält
und den Flüssigkeitsstrom an die Rin-kanäle,i i und 1:2 anschließt. Diese beidenRingkanäle
sind voneinander getrennt mit den Halbring-kanälen 61 und 62 #nerbunden.
Bei dieser Bauart wird das Drehmoment der Kurbelwelle 4 durch die Pumpe auf das
Pumpengehäuse 6 übertragen und enthält vom Zylinderstern:2 des Sekundärteils
her ein der eingestellten Exzentrizität dieses Teils entsprechen-des zusätzliches
Drehmoment, welche beiden Mornente zusammen durch die Welle 58 an den -,1,btriebsflansch
5 1 abgegeben werden. Die Arbeitsweise entspricht somit dem Sinne nach jener
der Beispiele nach Fig. i bis 4.
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Das Getriebe nach Fig. 6 unterscheidet sich von jenem nach
Fig. 5 dadurch, daß der aus dem Zylindürstern:2 des Sekundärteils und Odem
Pumpengehäuse 6 gebildete Körper auf der Sekundärseite in einem Wälzlager
70 im Gehäuse gelagert und mit einem Zahnkranz 71 versehen ist, daß ferner
zur Steuerung der Motorzylinder eine bei 72 mittels einer Mutter
73 im festen Gehäuse festgehaltene Hohlachse 74 vorgesehen ist und daß der
als Antriebswelle dienende Hohlwellenstummel 4 der Pumpenwelle nur einen zentralen
Flüssigkeitskanal aufweist, während der zentrale Kanal 75 des andern Wellenstummels
i direkt in die zentrale Öffnung, 83
der Hohlachse 74 einmündet. Mit Vorteil
wird dieser direkte Anschluß für den Saugkanal der Pumpe vorgesehen, der mittels
Kanals 76 eine Verbindung zum Saugwindkessel 77 erhält. Der Druckkanal
im Stummel 4 mündet in den Rin-kanal i i des festen Gehäuses aus, der durch eine
nicht gezeigt-,- Leitung mit dem Druckraum 78 und dem Kanal 79 in
der Hohlach-se 74 des Motorteils verbunden ist, von welcher aus die Druckflüssigkeit
über die Steueröffnung 8o, dem Motorzylinder :2 zugeführt wird. Steneröffnung 81
steht mitden Saugkanälen 75, 83 und 76 in Verbindung. Das Drehmoment
des Zahnrades 71 wird auf das Zahnrad 82
und von dort an den Abtriebsflans#ch
5 1 übertragen, dessen Drehachse nicht koaxial zu jener des Antriebsflansches
50 ist.
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Bei der Bauiart nach Fi-. 7 ist nicht,die Kurbelwelle 1,
7, 4 der Pumpe angetrieben, sondern das Pumpengehäuse 6, dessen Fortsatz
5 den Antriebsflansch 5o trägt. Im Fortsatz 5 vorgesehene Durchbrechungen
#i 5 erlauben der Arbeitsflüssigkeit aus den Ring-kanälen i i, 12 des festen
Gehäuses in die Hohlwelle 4 der Pumpe überzutreten und umgekehrt. Der auf der festen
Hohlachse 3 laufende Motorzylinderstern -> ist nicht wie bei den vorhergehenden
Beispielen mit dem Pumpenggehäuse 6,
sondern mit dem Stummel i der Pumpenwelle
bei 87 drehfest verbunden. Die Kurbel 7 der Pumpenwelle erhält vom
Pumpenzylinderstern 8 das am
Flansch.5o wirkende Antriebsdrehmoment
und an der Befestigungsstelle 87 des Zylindersterns :2 das zusätzliche Drehmoment
des Sekundärteils- des Getriebes. Die Arbeitsweise ist im übrigen prinzipiell die
gleiche wie bei den übrigen Beispielen.
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Die Bauart nach Fig. 8 unterscheidet sich von jener nach Fig,
5 dadurch, daß die Steuerung des ##ylindersterns 2, des Sekundärteils, nii(f#ht
von -außen her, sondern wie bei den Übrigen Beispielen von innen her mittels. der
diesen Zylinderstern tragenden Hohlachse, 3 erfolgt und, dbß -die Ebene der
Zylinder 2 in der Ebene der S teueröffnungen 45, 46 liegt. Es ist leicht
ers-Ichtlich,daß bei dieser Lage der genannten Ebene das Lager :26 eine etwas
größere Belastung durch die Kolbendrücke des Sekundärteils erhält als bei einem
etwas weiter gegendie Getriebemitte gedrückten Zylinderstern, wie in Fig. i, 4,
5 und 6 gezeigt.
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Wie aus Fig. i zu ersehen ist, kann das Getriebe das Drehmoment statt
über Flansch -p über das in Strichpunkt angedeutete Zahnrad 88 abgeben, das
auf dem Fortsatz 5,des Pumpengehäujses 6 befestigt ist. In diesem Falle braucht
dieser Fortsatz 5 nicht mehr zwischen der Pumpenhohlwelle 4 und dem festen
Gehäuse bei- 17 hindurchgeführt zu werden, indem Flansch 51 entfällt. Dabei
kann der Kanal im Wellenstummel 4 statt über Öffnungen 13 ähnlich wie Kanal
75 der Fig. 6 glatt an einen mittig zur Fortsetzung der Drehachse
der - Pumpenwelle, im festen Gehäuse vorgesehenen Kanal angeschlosisen werden,
unter Vermeirdung fast jeglichen Übertrittswiderstandes, was besonders für,den Saugkanal
von Wert sein kann, der:dcrt anden Windkessel 48 an-.geschlossen ist. Es kann aber
auch der Antriebsflansch 50 statt am Wellenende i an dem -auf der Seite des
Za:hnrad#es 88 liegenden entsprechend etwas verlängerten Wellenende 4 vorgesehen
sein. Das Zahnrad 88 kann außerhalb des Windkesisels an Stelle von Flansch
5r auf dem Fortsatz 5 be-.festigt sein. Es kann aber auch ein Zahnkranz
am Motorgehäuse 25 vorgesehen sein, der in ein auf einer Vorgelegewelle sitzendes
Zahnrad eingreift.
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In Abänderung -der Anordnung nach Fig. i kann der Wellenstummel i
ohne Kanal vorgesehen und dieser dafür in den anderen Wellenstummel 4 verlegt sein,
so,daß dieser zwei Kanäle beherbergt, wie etwa Fig. 7 zeigt, wobei beide
Ringkanält si i Und 12 sich im festen Gehäuse auf der Seite des hohlen Wellenstummels
4 befinden. Diese Anordnung erlaubt den Durchmesser des Wellenstummels. i kleiner
als in Fig. i zu halten und mit dem Durchmesiser der Hohlachse, 3 im Bereich
des Sitzes des Zylindersterns :2 auf ihr auf ein Minlimum zu gehen.
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In Abänderung der Anordnung nach Fig. 7
können Saug- und Druckkanal
im Wellenstummel u und die Ringkanäle 1-1, 12 an der Hählachse 3 vorgesehen
sein, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Fortsatz 5 des Pumpengehäuses braucht
dann nicht mehr hohl ausgeführt- zu werden, und der Hohlwellenstummel 4 kann bis
an das linke der Lager 9 heran verkürzt werden, wie aus Fig. 4 ersehen werden
kann. Es kann bei der Anordnung nach Fig. 6 der Wellenstummel i durch tdie
Hofilachse 76 hindurchgeführt und als Antriebswelle benutzt werden, wie FinG.
i zeigt, wobei auch der Abtrieb wie in Fig. i angeordnet sein kann und wobei entsprechend
die Zahnräder 71, 82 entfallen-Wenn bei der Bauart nach Fig. i die Ebene
der Motorzylinder in die Ebene der Steueröffnungen 45, 46 verlegt wird, so, muß,dieser
nicht starr mit dem -Pumpengehäuse 6 verbunden sein; es genügt vielmehr,
wenn diese beiden Teile drehfest miteinander verbunden und natürlich gegenseitig
zentriert sind.