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Einachsiges Leistungsteilergetriebe mit äußerer Umlaufleitung für
die Betriebsflüssigkeit Es sind einachsige Flüssigkeitsgetriebe mit Leistungsteilung
bekannt, bei denen sich der ganze Kreislauf der Betriebsflüssigkeit innerhalb einer
geschlossenen zylindrischen Schieberlaufbuchse abspielt. Druck- und Saugkanäle liegen
also in der Schieberlaufbuchse nebeneinander und bedingen wegen der erforderlichen
doppelten Durchgangsquerschnitte große Durchmesser. Damit entstehen entsprechende
Dichtverluste, größere Verluste durch mechanische Reibung, und infolge der größeren
tangentialen Geschwindigkeiten beim Übertritt der Flüssigkeit vonden Zylindern in
die Schieber entstehen auch größerei Turbulenzverluste. Andererseits liegen die
Verhältnisse bei Leistungsteilergetrieben so#, daß eine beträchtliche Erhöhung der
Drehzahl und eine damit verbundene Leistungssteigerung möglich wird, wenn es gelingt,
die Durchmesser und diedaraus folgenden Gewichte und Zentrifugalkräfte klein zu
halten.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Verringerung der Schieberdurchmesser,
auf den dadurch bedingten Flüssigkeitskreislauf und auf die damit zusammenhängenden
Mittel für die Entlastung der Schieber. Die Erfindung besteht -darin, daß diej in
der einachsigen Steuerbuchse hintereinander angeordneten zylindrischen Rundschieber
nur einen zentralen Kanal für die Betriebsflüssigkeit aufweisen, der bei jejdem
Schieber durch eine in der Steuerebene liegende Schrägwand im Druck- und Saugraum
unterteilt ist, und daß für den weiteren Kreislauf
,der Arbeitsflüssigkeit
eine die mechanischen Teilt des Getriebes außen umgehende Umlaufleitung angeordnet
ist. Damit wird die Voraussetzung für,die Durchmesserverkleinerung und alle daraus
-folgenden Vorteile der die Schieber umgebenden Teile geschaffen. Es ergeben sich
aus der erfindungsgemäßen Anordnung aber auch noch Vorteile anderer Art. Die neue
Schieberanordnung mit Umlaufleitung ermöglicht für gleichachsige Leistungsteilergetriebe
einen Antrieb in beiden Drehrichtungen. Bei Verwendung eines umschaltbaren Antriebsinotors
entfällt also ein besonderes Fahrtwende.-getriebe. Für die Verwendung des Getriebes
in Fahrzeugen ergibt sich fernerdie Mö gl * ichkeit, über das Getriebe durch
den Motor zu bremsen, denn liei dei erfindungsgemäßen Anordnung ist Drtickraum und
Saugraum vertauschbar.
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Die Ausfüllung und dauernde Versorgung der Kreislaufleitung mit frischem
Öl erfordert besondere Maßnahmen. Bei Leistungsteilergetrieben hat der Flüssigkeitskreislauf
bei -den Regellagen unter i : i die entgegengesetzte Richtung wie oberhalb
,der Regellage i : i, ohne daß dabei eine Vertauschung von Satig- und Druckraum
eintritt. Erst bei einem Wechsel der Drehrichtung im Antrieb ,v#,echse#ln Druck-
und Saugraum einander ab, und auch hier treten wieder zwei Strömungsrichtungen
je nach der Regellage auf. Erfindungsgemäß wird die Einrichtung so getroffen,
daß bei jeder Drehrichtung Frischöl immer nur in den jeweiligen Saugraum gefördert
wird und das erwärmte Öl
--auch nur immer aus dem Saugrauni entnommen wird.
Hierfür sind zwei zusammenarbeitende Ventilpaare vorgesehen oder auch ein entsprechender
Schieber, von denen jedes Paar mit einem der Getrieberäume für Zu- und Abfluß des
Öls verbun--den ist. Tritt in einem der Räume, ein größerer Druck auf als im anderen,
so wird das zugehörige Ventilpaar durch den Überdruck geschlossen und öffnet mechanisch
mittels eines Stößels u. dgl. das spiegelbildlich angeordnete zweite Ventilpaar,
durch dessen getrennte Räume dann der Zu- und Abfluß stattfindet. Da, wie bereits
erwähnt, auch im je-
weiligen Saugraum ein Wechsel der Strömungsrichtung des
Öls stattfindet, sieht die Erfindung ferner vor, daß die Zu- und Abflußbohrungen
die Hauptkanäle so anschneiden, daß ihre Verbindungslinie annähernd senkrecht zur
Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit steht. Die Strömung des arbeitenden Öls
läßt es dann nicht zu, daß frisch eingeführtes 01 sofort wieder abfließt.
Da der Zugang zu dem mittleren, zwischen den Schiebern liegen-den Ra,ume schwierig
ist, wird man sich, wo angängig, wenn dieser Raum meist Druckraum ist und bei kle-ineren
Getrieben, mit einer Bohrung begnügen. Die Verbindung mit diesem inneren Raume wird
vorzugsweise durch Bohrungen im stillstehenden Schieber auf der Regelseite des Getriebes
hergestellt. Ist nur eine Bohrung vorhanden, so wird durch diese nur das Lecköl
eirgänzt, wenn gerade der Innenraum Saugraum ist. Bei einer solchen Vereinfachung
muß,das Getriebe vorerst bei der anderen Drehrichtung gefüllt und entlüftet werden,
um eine schnelle Betriebsbereitschaft zu erreichen. So-weit all.-.ängig, wird man
die Zuführtingsöffnung unterhalb der Abströmöffnung anbringen, um die Luft schnell
aus dem Kreislauf zu schaff en, oder die beiden Bohrungen werden so in einer Rohrkrümmung
angeordnet, daß die Schwerkraft noch durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte unterstützt
wird.
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Der Anschluß der Schieber an,die Uinlaufleitung wird so durchgeführt,
daß die äußeren Schieberenden oder beweglich mit ihnen verbundene Rohrstücke, die
radiale Durchbrechungen aufweisen, von je einer ringförmigen Kamm-er an den
beiden.Enden der Umlaufleitung umfaßt werden. Die Abdichtung der Schieber gegen
diese Kammern erfolgt durch bekannte, einst,#llbare Dichtelemente. Durch Verwendung
solcher Elemente werden keinerlei störende Kräfte von der Leitung auf die Schieber
ausgeübt. Das durch diese Elemente austretendet Lecköl wird zweckmäßig in die rotierenden
An- und Abtriebsscheiben geleitet, die es mittels der Fliehkraftwirkung in das Gehäuseinnere
befördern. Sind jedoch im An- und Abtrieb Zahnräder vorhanden, so werden. diese
indas Gehäuse verlegt und das Lecköl kann unmittelbar ins Gehäus«e abfließen.
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Zum Ausgleich der vom mittleren Schieberraum ausgehenden Axialdrücke
werden an den Schieberenden druckbelastete, Kolben angebracht, deren zugehörige
Zylinder mit dem zentralen Schieberraum in Verbindung stehen. Um diese Kräfte klein
zu halten, sind #die einander zugekehrten Schieberenden durch eine druckfeste Buchse
von möglichst kleiinem Außendurchmesser (an der Dichtstelle zwischen Schieber und
Buchse) verbunden. Der Ringraum um diese Buchse ist durch eine Bohrung inder Schieberlaufbuchse
entlastet.
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Wenn die äußere Umlaufleitung unter Druck steht, dann sind keine freien
Axialdrücke auf die Schieber vorhanden.
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Die neuartige Entlastung der Schieber von Radialdrücken in der Steuereibene
A-lit beiderseits des druckführenden Schieberrnaules Zonen vor, die mit dem Saugraume
verbunden sind, während beiderseits des mit,dem Saugraume verbundenen Schiebeirmaules
gleich große, mit dem Druckraum verbundene Zonen vorhanden sind. Außerhalb dieser
Entlastungszonen befinden sich rund um die Schieber gehende Ausgleichnuten. Diese
Anchrdnung erlaubt eine vollständige Entlastung der Schieber von freien Auflagerdrücken
für jede Ader beiden Drehrichtungen; sie ist also nach dem Wechsel von Druck-
und Saugraum genau in umgekehrter Richtung wirksam. Schieber mit dieGer Entlastungseinrichtung
können vorteilhaft auch bei Pumpen und Motoren Anwendung finden.
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Die Zeichnungen stellen die Erfindung beispielsweise und schematisch
in sechs Abbildungen dar. Abb. i zeigt einen vereinfachten Längsschnitt (bei dem
bekannte Teile weggelassen sind) mit einem Rohrleitungsschema; Abb..2 zeigt ein
in zwei Richtungen wirkendes Sicherheitsventil; Abb. 3 zeigt einen Schieber
im Längsschnitt mit Entlastungsnuten;
4 und 5 sind Diagramme,
aus denen die auf den Schieber nach Abb. 3 wirkende Kräfte zu ersehen sind,
und Abb. 6 ist Schnitt VI-VI der Abb. 3.
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In Abb. i, ist i das Getriebegehäuse, .2 der Regelteil des Getrieibes
bei dem durch Abrollen der Trommel 3 auf den ebenen Widerlaggern 4 und
5 des Gehäuses die Größe der Exzentrizität verändert werden kann, und
6 ist der Getriebeteil mit den druhbaren Exzentern 7. Die Schitber
8 -und 9 enthalten die zentralen Kanäle io, 11, 12 und 13, die durch
die schräg liegenden Wände 14, 15 in Druck-und Sau,-1,:anäl,- unterteilt sind. Schieber8
ist mittels Klaue#nkupplung 16 drehfest mit dem Gehäuse i verbunden, und Schieber-
9 ist durch Klauenkupplung 17 drehfest mit dem Exzenter
7 verbunden. Die Kupplungen sind so ausgeführt,. daß sich ädie Schieher schmiertechnisch
zu ihrer Buchse frei einstellen können. Die äußerei Umlaufleitung 18, Ig, 20 hat
an ihren beiden Enden die Kammern 21, 22, die einerseits den Schieberhals des Schiebers
8 und andererseits den Druckrohransatz 23 des Schiebers
9 umfassen. Die besonderen einstellbaren Dichtelemente hierfür, die sich
sowohl nach den Drücken einstellen als auch Montagefehler ausgleichen, sind bekamit
und nicht gezeichnet. 24 und 2#5 sind Traversen, die mit dem Gehäuse verbunden sind,
um den größten Teil der axialen Schieberdrücke aufzunehmen. Bei dem gezeichneten
-,#.usführungsbeispiel liegen die Verbindungen zwischen den Schiebern und der Umlaufleitun',-
außerhalb von An- und Abtrieb. In der Antriebsscheibe ist eine rotierende Kammer
26 für die Rückführung des i..,ecköls in das Gehäuse angeordnet, die auch
in gleicher Weise auf der Abtriebsseite angewandt werden kann.
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Die Zahnradpumpe 27 hat eine bekannte Einrichtung (vier Ventile)
durch die die Förderrichtung bei jeder Drehrichtung beibehalten wird. Sie saugt
aus dem GetriebeölSUMpf 28 an und fördert das Öl
in ein Ventilgehäuse
29, in dem die vier Ventile 30,
31, 32 und 33 paarweise
gegeneinanderwirkend an-,geordnet sind. In der gezeichneten Ventilstellung enthält
#die Umlaufleitung ig Drucköl, und dieses hat die Ventile 30, 31 geschlossen
und über die Stößel 34,35 die-Ventile 32,33 geöffnet. Das Frischöl gelangt
damit über Ventil 32 und Leitung 42 in die Leitung 36 und von hier
durch die Schieberdurchbo#hrung ? (eingegossenes Rohr) 37 nach dem
inneren Schieberraum 11, 12. Durch ein zweites Rohr 38, das hinter
37 liegt, fließt warmes Öl über die Rücklaufleitung 39 durch
Ventil 33 und durch das Drosselventil 40 nach dem Ölsumpf 28 zurück.
Wird das Rohr 38 weggelassen, so muß eine (im Schema gestrichelte) Verbindungsleitung
4r angeordnet sein, durch die das von der Zahnradpumpe geförderte, überschüssige
Öl sofort wieider abläuft.
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Zur Vermeidung eines Überschreitens des züilässigen Höchstdruckes
im Getriebe kann an einer passenden Stelle zwischen Druck- und Saugraum, z. B. zwischen
den Leitungen 42 und 43 ein in beiden Richtungen wirkendes Sicherheitsventil 44
angebracht sein, das nach dem Beispiel der Abb. 2 aus einem Stufenventil 45 der
Feder 46 und dem Gehäuse 47 besteht. Bei einem Wechsel der Drehrichtung des Getriebes
wird der Schieberinnenraum i i, 12 Druckraum, und der durch die Leitungen
37,
38, 36 und 39 oder nur durch 37, 36 auf die
Ventile 32., 33 wirkende Druck schließt diese und öffnet die Ventile!
30, 3 1. Das Frischöl fließt jetzt durch Ventil 31 und Leitung
43 zum Getriebe (Raum ig) und durch Leitung 48, Ventil 30 und überströmventil
40 nach dem Ölsumpf zurück. Die Leitung 36, 49,verbindet die Zylinder an
den äußeren Schieberenden und bewirkt somit den Ausgleich der im zentralen Raum
11, 12 wirkenden Öldrücke.
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.AM. 3 zeigt den Schieber 9 mit den vier Entlastungsnuten
5o, 51, 52 und 53. Die -Nuten 5o, 51 sind durch Bohrungen,
56, 57 mit dem Raum 13 und die Nuten 52, 53 durch Bohrungen
54, 55 mit dem Raum 12 verbunden. 58 und 59 sind die rund um
die Schieber herumgehenden Ausgleichnuten.
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Abb. 4 ist ein Druckdiagramm für den Fall, daß Raum 12 Druck führt.
Saugraumdrücke überlagern sich und sind nicht berücksichtigt. Der obere Teil a
bis in enthält die nach unten gerichteten Drücke, und der untere Teil m bis
a zeigt die nach oben wirken-den Gegendrücke. Durch Subtraktion der Diagrammteile
a-b-c-d-a und i-k-l-in-i erhält man das Diagramm der Abb. 5. Der Schieber
ruft keine Lagerbelastung hervor, wenn die Summe der beiden unteren Diagrammflächen
gleich der oberen Diagrammfläche ist. Daß dieser Zustand zu erreichen ist, leuchtet
ohne weiteres ein, da man, nach-dem das obere Diagramm durch die Konstruktion gegeben
ist, die Punkte u, t sowie q, p und v und o durch entsprechende
Lage der Nuten frei bestimmen kann. Von den vielen Möglichkeiten, die hier bestehen,
ist diejenige die beste,die bei ausreichender Breite der zwischen den Nuten liegenden
Dichtflächen für die Schrägwände 14, 15 #die kleinsten Biegungsmomente liefert.