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Hydrostatische Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft hydrostatische Kraftübertragungseinrichtungen, insbesondere
für durch Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge.
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Bei Kraftfahrzeugen ist die mechanische Kupplung zwischen der hinteren
Antriebswelle des Wagens und der Kurbelwelle des Motors ungünstig, weil der Motor
dadurch den Schwingungen, Stößen und ähnlichen plötzlichen Belastungsänderungen
ausgesetzt wird, denen die Antriebswelle für die hinteren Räder während der Fahrt
durch die Oberflächengestalt der Straße unterworfen ist.
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Außerdem müssen Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder
des Widerstandes gegen seine Bewegung @adurch ausgeglichen werden, daß die Arbeitsbedingungen
des Motors sich ändern können, weil sonst unerwünschte Beanspruchungen auf den Verbrennungsmotor
wirken, wobei sich seine Arbeitsbedingungen ungünstig ändern würden; denn es ist
bekannt, daß der wirtschaftliche Betrieb nur gewährleistet ist, wenn der Motor gleichförmig
läuft, während Änderungen oder Schwankungen in seiner Arbeitsweise einen Abfall
der Leistung zur Folge haben.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt, mit denen die mechanische Kupplung
zwischen dem Motor und der Antriebswelle für die hinteren Kraftfahrzeugräder durch
eine hydraulische Kraftübertragung ersetzt ist, wobei ein von der Motorgeschwindigkeit
abhängiger
Flüssigkeitsdruck übertragen wird.
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Bei einer derartigen hydraulischen Kraftübertragungseinrichtung für
Fahrzeuge hat man auch schon einen hydropneumatischen Speicherbehälter vorgesehen,
in welchen eine durch den Motor angetriebene Pumpe die Kraftübertragungsflüssigkeit
fördert und der Druck eines Luftpolsters die Brennstoffzufuhr für den Motor -und
dadurch seinen Lauf regelt.
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Bei einer anderen bekannten hydraulischen Übertragungseinrichtung
ist kein Speicherbehälter vorhanden. Hierbei wird die Zuflußöffnung der Pumpe in
Abhängigkeit vom Druck in hydraulischem Kreislauf gesteuert,. so daß diese -Einrichtung
nur eine Sicherheitsvorrichtung bildet, um das Übersteigen eines bestimmten Druckes
im Kreislauf. durch Drosselung der Pumpe zu verhindern. -Die Erfindung geht einen
anderen Weg, indem bei einer hydrostatischen Kraftübertragungseinrichtung mit einer
Pumpe, einem hydraulischen Motor und mit einem hydropneumatischen, in die Druckleitung
der Pumpe eingebauten Speicher er= -findungsgemäß ein in der Ansaugleitung der Pumpe
angeordnetes, die durch die Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge regelndes Ventil
in Abhängigkeit von dem im Speicher herrschenden Druck so verstellbar ist, daß die
Leistung der Pumpe bei zunehmendem Druck herabgesetzt wird, und umgekehrt.
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Dadurch wird erreicht, daß der Motor gleichförmig ohne Änderung seiner
Geschwindigkeit mit bestem Wirkungsgrad weiterlaufen kann.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles hervor, in welchem
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Fig. I eine im wesentlichen schematische Draufsicht auf eine hydrostatische
Kraftübertragungseinrichtung nach der Erfindung, die auf dem Rahmen bzw. dem Gestell
eines Kraftfahrzeuges aufgebaut ist, und Fig. 2 und 3 ein Längs- bzw. Querschnitt
eines Differentialgetriebes bzw. eines üblichen Getriebes zur vorzugsweisen Verwendung
bei dem Gegenstand der Erfindung ist.
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Fig. I zeigt in. Draufsicht ein Gestell für ein Kraftfahrzeug, welches
einen üblichen Brennkraftmotor I trägt. Dieser Motor ist nicht in üblicher Weise
mit den anzutreibenden Teilen gekuppelt, sondern mit einer Pumpe 2 für ein Fluidum
(Öl) verbunden, die das Fluidum aus einem Vorrats-bzw. Rücklaufbehälter 3 ansaugt
und es einem Behälter 4 einer pneumatisch-hydraulischen Anlage zuführt, der stets
eine gewisse Menge des Fluidums enthält. Das Fluidum ist nachfolgend einfach als
»Öl« bezeichnet. In dem Behälter 4 steht das Öl unter einem gewissen Druck, der
zwar veränderlich, aber immer größer als der atmosphärische Druck ist. Dieser Druck
ergibt sich durch ein Luftkissen in dem Behälter 4 über seinem Ölspiegel. Im Behälter
3 ist der Öldruck stets gleich dem atmosphärischen Druck. Die Einrichtung enthält
außer den erforderlichen rohrartigen Verbindungen und den in den Zeichnungen nicht
näher dargestellten Antriebsmitteln einen hydraulischen Motor 5, welcher eine Reihe
Organe für die übliche und differentiale Übersetzung der Kräfte aufweist. Dieser
hydraulische Motor 5 ist in den Fig. 2 und 3 näher erläutert.
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In einer Leitung 8 zwischen dem Vorratsbehälter 3 und der Pumpe 2
sind ein Ventil 6 für die Regelung der Saugmenge der Pumpe und ein Steuerventil
7 zur Regelung des Rücklaufes des Öls zum Behälter 3 angeordnet, wobei die beiden
Ventile mit einem mit der Leitung 8 verbundenen Verbindungsstück versehen sind.
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In einer die Pumpe 2 und den Behälter 4 verbindenden Leitung 9 ist
ein den Druck regelndes Ventil Io vorgesehen. Der Behälter 4 ist ferner mit einem
entsprechenden Sicherheitsventil II versehen.
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In einer bestimmten Stellung zum Boden des Behälters 4 ist außerdem
für die Kontrolle des Gas-bzw. Luftinhaltes ein Ventil I2 eingeschaltet, über .
welches das Drucköl die Leitung I3 erreicht, die in das Gehäuse 'des hydraulischen
Motors 5 mündet, wobei diese Leitung ebenfalls ein Regel- bzw. Steuerventil I4.
aufweist.
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Ein- ähnliches Ventil I6 ist in einer Leitung I5 vorhanden, durch
die das verwendete Öl aus dem hydraulischen Motor 5 zum Vorratsbehälter 3 zurücklaufen
kann. In Fig. i bezeichnet 1.7 noch die Verbindungsmuffe zwischen Brennkraftmotor
i und Pumpe 2.
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Für den Rückwärtsgang des Fahrzeuges ist der Boden des Behälters 4
mit einem zweiten Steuerventil 12A für das Gas am Beginn einer Leitung i8 versehen.
Diese führt zü einem anderen Teil des hydraulischen Motors 5 und besitzt ferner
ein entsprechendes Steuerventil i9. .
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Das den hydraulischen Motor 5 verlassende t51 wird,. nachdem es den
Rückwärtsgang des Fahrzeuges bewirkt hat, zum Vorratsbehälter 3 durch eine ein zweckentsprechendes
Ventil 21 enthaltende Leitung 2o zurückgeführt.
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Die Fig. z und 3 zeigen in schematischer Darstellung ein ölbetriebenes
Differentialgetriebe des hydraulischen Motors 5, welcher einen Läufer 22 mit geeigneten
beweglichen Schaufeln 23 enthält. Der hohl ausgebildete Läufer 22 ist zentriert
und trägt Wellen 24, auf welche abgerundete Planetenräder bzw. Kegelzahnräder 25
aufgesetzt sind, die mit Zahnkränzen 26, 26' im Eingriff stehen, welche sich in
der üblichen Weise auf jeder der hinteren Halbwellen des Kraftfahrzeuges zugeordneten
Muffen 27, 27' befinden.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:
Zunächst sei angenommen, daß der Behälter 3 mit t51 unter atmosphärischem Druck
gefüllt ist.
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Wenn der Brennkraftmotor i in Gang gesetzt wird, beginnt die Pumpe
2 Z51 aus dem Vorratsbehälter 3 anzusaugen und fördert es in den Behälter 4 unter
das Luftkissen, so daß sich dort ein gewisser Druck bildet, dessen Höchstwert durch
das Sicherheitsventil i i bestimmt wird. Die Steuerventile
7 und
Io verhindern das Zurückfließen des Öls zum Vorratsbehälter 3.
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Bei Beschleunigung des Brennkraftmotors I wird die Einstellung des
Ventils 6 selbsttätig geregelt, wobei diese Stellung selbsttätig durch den Druck
im Behälter 4 bestimmt wird. Auf diese Weise wird das Saugventil 6, falls der Druck
im Behälter 4 einen Höchstwert erreicht, im wesentlichen geschlossen sein, und der
Brennkraftmotor wird im Leerlauf, d. h. unbelastet, laufen.
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Die zur Verbindung des Behälters 4 mit dem Ventil 6 sowie dieses Ventils
mit dem Brennkraftmotor I nötigen Mittel sind hier nicht näher erläutert, weil hierzu
bereits bekannte übliche Vorrichtungen, die nicht Gegenstand .der Erfindung sind,
angewendet werden können.
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Das Ventil 6 arbeitet also unter dem in dem Behälter 4 herrschenden
Druck, wobei es sich öffnet oder schließt, je nachdem der Druck niedriger bzw. größer
ist. Der Behälter 4 wirkt wie ein Windkessel, weil das obenstehende Luft- oder Gaskissen
infolge des bekannten Druckvermögens der- gasförmigen Massen das Eindringen des
Drucköls gestattet, weil. sich das Luft- oder Gaskissen zusammendrücken läßt. Der
Brennkraftmotor I kann also unter den normalen Arbeitsbedingungen arbeiten, ohne
großen und plötzlichen Belastungsänderungen ausgesetzt zu werden.
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Der. Behälter 4 kann aber auch gegebenenfalls mit einem Diaphragma
versehen sein, das den. Zweck hätte, zwischen den gasförmigen und flüssigen Mitteln
eine Trennwand zu schaffen. In der hier wiedergegebenen Ausführungsform ersetzen
die Ventile I2 und I2A das erwähnte Diaphragma.
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Das Ventil I2 bzw. I2A ist derart ausgebildet, daß das Gas keine Möglichkeit
hat, aus dem Behälter 4 auszutreten, es gestattet aber das Eindringen des Öls bzw.
anderer von der Pumpe 2 aus zugedrückter Flüssigkeit in den Behälter.
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Wenn das Ventil 14 geöffnet wird, fließt das Drucköl durch die Leitung
13 und erreicht den hydraulischen Motor 5, um diesen zu steuern; gleichzeitig wird
auch das Ventil I6 geöffnet, welches mit dem vorhergehenden verbunden ist, und ermöglicht
auf diese Weise den Rücklauf des Öls zum Vorratsbehälter 3.
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Die Arbeitsweise des hydraulischen Motors 5 und somit der Lauf des
Kraftfahrzeuges selbst unterstehen also dem Einfluß des Wagenführers durch die Steuerung
der miteinander verbundenen Ventile I4 und I6. Andererseits kann, nachdem das eine
oder das andere der Ventile 14 und I6 geöffnet worden ist, die Geschwindigkeit der
Einrichtung vermittels eines einzigen dieser beiden Ventile geregelt werden.
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In einer derartigen Anlage kann die Vorrichtung durch diese Verbindung
des Brennkraftmotors mit dem hydraulischen Motor auch als Bremsvorrichtung Verwendung
finden, wobei durch das Schließen des Ventils I6 die sofortige Bremsung des Kraftfahrzeuges
erzielt wird, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung für den Brennkraftmotor, den
hydraulischen Motor und die Anlage besteht. Es wird im Gegenteil noch eine Reserve
beim Schließen der Ventile I4 und I6 und zum gesteuerten Öffnen der Ventile I9 und
2I gewährleistet. Auf diese Weise fließt das Öl, welches im hydraulischen Motors
Verwendung fand, um diesen in entgegengesetzter Drehrichtung laufen zu lassen (vgl.
die entsprechenden Durchlässe für das Ö1 in Fig. 3), nach dem Öffnen des bzw. der
untereinander verbundenen Ventile 2I über die Leitung 2o zum Behälter 3 zurück.
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Die Ventile I9 und 2I dienen also zur Umkehr der Bewegungsrichtung.
Bei ihrer Betätigung schließen bzw. öffnen sich die anderen entsprechenden Ventile.
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Die Verbindungsglieder 25 und 26 der Kraftübertragung stellen zusammen
mit den Teilen 23 des hydraulischen Motors ein bauliches Ganzes dar, welches bei
leichtem Aufbau einzeln und selbsttätig arbeitet und eine robuste Bauart aufweist.
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Es ist ersichtlich, daß die Erfindung die gestellte Aufgabe völlig
erreicht, da der Brennkraftmotor unter stetigen Arbeitsbedingungen bei jeder Geschwindigkeit
und unter jeder zusätzlichen Belastungarbeitet, von den Stößen, den Betriebs- und
Belastungsunregelmäßigkeiten und den anderen etwaigen Betriebsübelständen einwandfrei
geschützt ist und endlich rasch und trotzdem auch stufenweise beschleunigt werden
kann.
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Bei stillstehendem Kraftfahrzeug mit laufendem Brennkraftmotor wird
die von diesem erzeugte Kraft aufgespeichert, so daß diese zum raschen Anlaufen
des Fahrzeuges verwendet werden kann, wobei auch der Brennkraftmotor vorteilhaft
vor plötzlichen Belastungsänderungen geschützt ist. Außerdem erfährt der Brennstoffverbrauch
eine beträchtliche Herabsetzung, weil der Lauf des Brennkraftmotors keiner plötzlichen
Belastungsänderung mehr ausgesetzt zu werden braucht, was zu einem billigeren Betrieb
führt.
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Die Beschreibung und die Zeichnungen betreffen nur ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, so daß im Rahmen der Erfindung Erweiterungen, Abänderungen und die
Einführung von weiteren Einzelheiten möglich ist.