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Flüssigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Motorräder Die Erfindung
betrifft ein Flüssigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Motorräder, mit einer
Mehrzylinder-Kolbenpumpe und einem mit dieser in einem geschlossenen Stromkreis
liegenden Mehrzylinder-Kolbenmotor, das zur stufenlos regelbaren Veränderung der
Geschwindigkeit der Abtriebsseite und des Drehmomentes dient.
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Es sind stufenlos regelbare Flüssigkeitsgetriebe bekannt, bei denen
eine Mehrzylinder-Kolbenpumpe und ein Mehrzylinder-Kolbenmotor in einem geschlossenen
hydraulischen Kreis liegen, der Zylinderkörper der Pumpe sich mit der Antriebswelle
dreht und der Zylinderkörper der Pumpe im Zylinderkörper des Motors konzentrisch
angeordnet ist. Dabei liegen jedoch die Pumpenzylinder außen und der Motor innen.
Bei den bekannten Anordnungen wird der Hub der Kolben von. Pumpe und Motor durch
zwei Schiefscheiben gesteuert, die beide in ihrer Neigung durch geeignete Vorrichtungen
verstellbar sind.
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Die Erfindung ergibt eine wesentliche Vereinfachung der Steuerung
des Getriebes, insbesondere für leichtere Kraftfahrzeuge, u. a. durch Wegfall der
Steuerungsvorrichtungen für eine der Schiefscheiben.
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Erfindungsgemäß ist ein Flüssigkeitswechselgetriebe mit einer Mehrzylinder-Kolbenpumpe
und einem mit dieser in einem geschlossenen Stromkreis geschalteten Mehrzylinder-Kolbenmotor,
wobei sich die Antriebswelle mit dem Zylinderkörper
der Pumpe dreht
und der Zylinderkörper der Pumpe im Zylinderkörper des Motors konzentrisch angeordnet
ist, so ausgeführt, daß sich die Kolben der Pumpe auf einer Schiefscheibe abstützen,
die eine feste Schräglage in bezug auf die Antriebswelle hat, und daß sich der Zylinderkörper
des Motors mit der Abtriebswelle zusammen mit der Kugelhaube der Pumpe dreht. Die
Verteilung des Öles an den Motor erfolgt durch einen Ring, der an dem Ende einer
feststehenden, innerhalb der Abtriebswelle angeordneten Welle exzentrisch angebracht
ist. Es ist ein Kurzschlußventil vorgesehen und innerhalb der feststehenden Welle
angeordnet, das die Förderöffnungen mit den Saugöffnungen der Pumpe kurzschließt,
um die Abtriebswelle von der Antriebswelle zu trennen. Das Kurzschlußventil wird
durch Betätigung von außen gegen die Wirkung einer Feder in Richtung der Flüssigkeitsbewegung
geöffnet, während es sich selbsttätig und allmählich unter Wirkung der Feder entgegen
der dynamischen Wirkung der aus dem Kurzschlußloch austretenden Flüssigkeit schließen
kann.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar: Abb. I einen
Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe für die Verwendung an einem Kraftfahrzeug
mit kleiner Leistung, Abb. 2 eine Einzelheit in bezug auf die Verteilung der Druckflüssigkeit
auf die Zylinder des in Abb. I dargestellten Getriebes.
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Das beschriebene Getriebe besteht aus einer Verdrängerpumpe A und
einem hydraulischen Motor B, die beide eine Mehrzahl von Zylindern aufweisen.
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Pumpe und Motor liegen in einem geschlossenen hydraulischen Stromkreis.
Die Zylinder der Pumpe sind koaxial und konzentrisch innerhalb des Zylinderblockes
des Motors angeordnet.
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An einem Ende der Antriebswelle I ist ein Zahnrad R1 befestigt, das
durch eine Kraftquelle getrieben wird. Auf der Antriebswelle I ist fernerhin der
Körper 2 der Pumpenzylinder drehfest angeordnet.
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In den Zylindern des Pumpenkörpers 2 gleiten Kolben 3, die sich mit
ihren Köpfen über Gleitschuhe 4 auf eine Schiefscheibe 5 stützen, die vorzugsweise
über ein Wälzlager in der Kugelhaube 6 gelagert ist, die einen Teil des Gehäuses
der Pumpe A darstellt.
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Der Zylinderblock 2 der Pumpe stützt sich auf der Verteilerplatte
7 ab. Der Zylinderkörper Io des Motors ist um den Zylinderkörper 2 der Pumpe herum
angeordnet und drehfest mit der Kugelhaube 6 der Pumpe und der Verteilerplatte 7
verbunden. Der Motorzylinderblock Io ist außerdem fest mit dem Gehäuseteil 8 verbunden,
der wiederum drehfest die Abtriebswelle 9 des Getriebes trägt, auf der ein Zahnrad
R2 aufgekeilt ist, über das die Kraft den Rädern des Fahrzeuges zugeführt wird.
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Der Motorzylinderkörper Io, die Kugelhaube 6, der Gehäuseteil 8 und
die Verteilerplatte 7 bilden eine Einheit, die drehfest mit der Abtriebswelle 9
verbunden ist und mit derselben umläuft. Die Abtriebswelle 9 dreht sich in bezug
auf den Zylinderkörper 2 der Pumpe.
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Die Gleitschuhe II der Kolben 12 der Motorzylinder stützen sich auf
dem Gleitring 13 ab, der mit Hilfe von Wälzlagern in der Schiefscheibe 14 gelagert
ist. Die Schiefscheibe 14 ist seitlich im Gehäuse 15 des Getriebes mit Hilfe von
zwei nicht dargestellten Gelenkpunkten, deren Verbindung Y-Y die Achse 0-0 des Getriebes
in dem in Abb. I dargestellten Punkt Y-Y (Spur der Verbindungslinie in der Zeichenebene)
schneidet. Die Neigung der Schiefscheibe 14 wird durch den Kolben 16 gesteuert,
der innerhalb eines Zylinders 2o im Gehäuse 15 gleitet. Die Abtriebswelle 9 besitzt
eine axiale Bohrung, die eine feststehende Welle 17 aufnimmt, deren eines Ende mit
dem feststehenden Flansch 18 verkeilt ist und deren anderes Ende exzentrisch den
Verteilerring I9 trägt, der die Verteilung des Flusses des Drucköles zu den Motorzylindern
steuert.
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In der Verteilerplatte 7 sind zwei Öffnungen angeordnet, und zwar
eine Förderöffnung 32 und eine Saugöffnung 31 für die Pumpe A. Zwischen der Verteilerplatte
7 und dem Gehäuseteil 8 ist eine Kammer 28 ausgespart. Die Kammer 28 wird durch
den Verteilerring in zwei Teile geteilt, nämlich in einen inneren Teil 29 und einen
äußeren Teil 3o. Die Öffnung 32 ist mit dem inneren Teil 29 der Kammer 3o durch
die Leitung 26 verbunden und die Öffnung 31 mit dem äußeren Teil 30 der Kammer 28
durch die Leitung 27.
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In der Verteilerplatte 7 sind außerdem für jeden Zylinder die Leitungen
33 und 34 vorgesehen, die die Kammer 28 mit den Zylindern des Motors B verbinden.
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Die Achse W-W des Verteilerringes I9 liegt in der Ebene durch die
Achse 0-0 des Getriebes, die parallel zur Verbindung Y-Y der nicht dargestellten
Anlenkpunkte der Schiefscheibe 14 verläuft. Die Achse W-W ist räumlich von der Achse
0-0
entfernt, der sie parallel ist.
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Auf Grund der Exzentrizität des Ringes i9 ist die Saugöffnung 33 des
Motorzylinders mit dem inneren Teil 29 der Kammer 28 und, wie gerade dargestellt,
mit der Förderöffnung 32 der Pumpe A verbunden und die Förderöffnungen 34 der Motorzylinder
mit dem äußeren Teil 3o der Kammer 28 und mit der Saugöffnung 31 der Pumpe A.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Getriebes
beschrieben: Wenn die Schiefscheibe 14 des Motors B die in der Abb. i dargestellte
Stellung einnimmt und die Antriebswelle i umläuft, wird eine gewisse Ölmenge durch
die Förderöffnung 32 der Pumpe A gefördert werden und durch die Leitung 26, den
inneren Teil 29 der Kammer 28 und die Leitung 33 auf die Einlaufseite des Motors
B wirken, wodurch v eranlaßt wird, daß der Zylinderblock io des Motors umläuft.
Gemeinsam mit dem Motorblock io läuft die Kugelhaube 6 der Pumpe um, der Gehäuseteil
8 und die damit drehfest verbundene Antriebswelle 9. Infolge des Umlaufes dieser
Teile ist die
Fördermenge der Pumpe A nicht länger der Drehzahl
der Antriebswelle I proportional, sondern dem Unterschied der Drehzahlen der Antriebswelle
I und des Zylindergehäuses Io des Motors, so daß die Abtriebswelle 9 eine Drehgeschwindigkeit
erhält, die der eingestellten Neigung der Schiefscheibe 14 entspricht.
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Durch Veränderung der Neigung der Schiefscheibe 14 wird die Aufnahmemenge
der Motorzylinder verändert und damit gleichzeitig das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes.
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Wenn die Drehzahl der Antriebswelle I konstant gehalten wird, hängt
die Drehzahl der Abtriebswelle 9 allein von der Neigung der Schiefscheibe 14 ab,
d. h. vom Verhältnis der Aufnahmemenge des Motors B zur Fördermenge der Pumpe A.
Bei .einem Grenzwert, wenn die Aufnahmemenge des Motors B gleich Null ist, wird
das Übersetzungsverhältnis I : I, und Antriebswelle I und Abtriebswelle 9 laufen
synchron. In den Zwischenstellungen wird, je größer die Neigung der Schiefscheibe
14 des Motors ist, das Übersetzungsverhältnis um so größer sein.
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Die Größe des Hubvolumens wird bei gleichbleibendem Druck nur auf
das übertragene Drehmoment einwirken.
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Das in der Abtriebswelle 9 vorhandene. Drehmoment ist die Summe des
Reaktionsmomentes der Pumpe und des Drehmomentes, das der Motor erzeugt. Das erstgenannte
Drehmoment entsteht durch die 'Reaktion, die im Pumpengehäuse durch die Elemente
der Pumpe erzeugt wird, die mit der Antriebswelle I umlaufen. Dieses Moment ist
für alle Übersetzungsverhältnisse unveränderlich. Das zweite Drehmoment wird durch
den Motor mit Hilfe des Drucköles erzeugt, das der Motor von der Pumpe empfängt.
Dieses Moment verändert sich von Null bis zu einem Maximalwert je nach Neigung der
Schiefscheibe 14.
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Wie bereits gesagt, kann die Neigung der Schiefscheibe 14 mit Hilfe
des Zylinders 2o verändert werden, dadurch, daß demselben Öl durch eine nicht dargestellte
Vorrichtung zugeführt oder entnommen wird.
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Wenn die Schiefscheibe 14 eine Stellung einnimmt, die dem Übersetzungsverhältnis
I : I entspricht, d. h., wenn die Fördermenge des Motors B gleich Null ist (Schiefscheibe
14 senkrecht zur Getriebeachse), kann kein Öl aus der Pumpe in den Motor treten.
Der Zylinderkörper der Pumpe läuft infolgedessen mit dem Zylinderkörper des Motors
und den damit verbundenen Teilen um, und der Druck der Kolben wird durch die Lagerung
ohne Kraftverluste aufgenommen.
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Im Motor B wird im Gegensatz hierzu der Druck der Kolben an einer
Seite durch den Druck kompensiert, der in der Kammer 29 herrscht und an der anderen
Seite durch das Drucklager der Schiefscheibe 14 aufgenommen.
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Das erfindungsgemäße, stufenlos regelbare Flüssigkeitsgetriebe ist
besonders für Kraftfahrzeuge kleiner Leistung geeignet, da es insbesondere in Längsrichtung
sehr klein gehalten werden kann und dennoch ermöglicht, daß .die Zylinder des Motors
eine beachtliche Länge besitzen.
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Bei gleicher Fördermenge den bekannten Getrieben gegenüber werden
beim erfindungsgemäßen Getriebe geringere Drücke auf den Gleitring 13 des Motors
B ausgeübt, ohne daß es nötig ist, übergroße Neigungen der Schiefscheibe 14 wählen
zu müssen.
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Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebes ist hoch, und zwar
insbesondere bei einem Übersetzungsverhältnis nahe I : I, wie es das häufigste bei
Kraftfahrzeugen kleiner Leistung ist.
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Um einen Leerlauf der Antriebswelle in bezug auf die Abtriebswelle
zu erhalten, ist ein Kurzschlußventil 22 vorgesehen, das die Förderöffnungen mit
den Saugöffnungen der Pumpe durch die Kanäle 38 im Kopfteil der feststehenden Welle
17 kurzschließt und so den Kraftfluß von der Antriebswelle zur Abtriebswelle unterbricht.
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Das Kurzschlußventil 22 wird durch die Feder 23 gegen seinen Sitz
gedrückt, so daß zum Öffnen desselben der Schaft 24 gezogen werden muß. Selbst bei
plötzlicher Freigabe des Schaftes 24 schließt das Ventil 22 nicht sofort, sondern
langsam, und die erneute Verbindung zwischen Abtriebswelle und Antriebswelle findet
graduell statt, da das Ventil 22 zunächst den dynamischen Druck der Flüssigkeit
zu überwinden hat, die aus der Kurzschlußöffnung austritt.
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Im Getriebe ist eine Pumpe P angeordnet, -die nicht näher beschrieben
ist, da ihre Ausführung nicht Gegenstand der Erfindung ist. Sie dient dem Zweck,
das anfallende Lecköl durch die hohle Antriebswelle I über die Kugelventile 35 und
36 dem Kreislauf erneut zuzuführen. Die Ventile gestatten, daß das Öl unter geringem
Druck in den Übertragungskreislauf an der Saugseite zurückkehrt, wodurch die Bildung
von Luftblasen verhindert und die Aufwärtsbewegung der Kolben ermöglicht wird, ohne
daß Federn oder ähnliche Vorrichtungen benutzt werden müssen, da durch den Öldruck
der Leckölpumpe ein dauerndes Abstützen der Pumpenkolben gegen die Schiefscheibe
5 auch während der Saugphase gewährleistet wird.