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FiussigkeitswechseIgetriebe.
Flüssigkeitswechselgetriebe zur Kraftübertragung zwischen zwei Wellen mit einem treibenden Pumpenrad und einem oder mehreren getriebenen Tnrbinenlaufschaufelkränxen. die miteinander in Reihe geschaltet sind, so dass die Kupplungsflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf durch das Pumpenrad und die Turbinenlaufschaufelkränze umläuft, sind an sich bekannt. Gemäss der Erfindung sind die mit
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kanals verstellbar ausgebildet.
Diese Anordnung macht nicht allein eine Leitvorrichtung für das Pumpenrad entbehrlich, sondern ist auch für die Wirkungsweise des Flüssigkeitsgetriebes von entscheidender Bedeutung. Wenn z. B. ein Flüssigkeitsgetriebe gemäss der vorliegenden Erfindung für die Kraftübertragung von Dieselmasehinen angewendet wird, so kommt es hier bekanntlich darauf an, dass die Dieselmaschine möglichst ohne Belastung anfahren kann. Dieser Forderung entspricht das neue Getriebe in einfacher Weise, indem nämlich beim völligen Abschluss des Schaufelkanals im Pumpenrade überhaupt kein Kraftmoment im Flüssigkeitgetriebe auftreten kann. Die einfache Verdrehung der Laufschaufeln in die Abschlussstellung bedeutet also die völlige Entlastung des Flüssigkeitsgetriebes, ohne dass es notwendig wäre, dieses von der Welle der Dieselmaschine abzuschalten.
Nach dem Anlauf der Maschine wird durch Verdrehung der Schaufeln des Pumpenrades der Sehaufelkanal allmählich geöffnet und weiter vergrössert und dadurch das vom Flüssigkeitsgetriebe übertragene Drehmoment in beliebigen Grenzen geregelt.
Um die Schaufeln der feststehend angeordneten Turbinenlaufschaufelkränze mit stets gutem Wirkungsgrad unabhängig vom Einlaufswinkel und der Geschwindigkeit der Kupplungsflüssigkeit zu machen, sind sie zweckmässig mit einer abgerundeten Einlaufkante versehen. Falls mehrere Laufschaufelkränze verwendet werden, werden vorzugsweise die Schaufeln des dem Pumpenrad am nächsten folgenden Laufschaufelkranzes oder deren sämtlich mit einer derartigen abgerundeten Einlaufkante versehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt, durch ein Flüssigkeitswechselgetriebe nach der Erfindung ; Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Wechselgetriebe nach der Linie Il-Il in Fig. 1 ; Fig. 3 einen Einzelteil der Fig. 1 in grösserem Massstab ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 ; Fig. 5 einige Kurven zur Erläuterung der Grundlage der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet 3 eine hohle Primärwelle eines Flüssigkeitsweehselgetriebes, die eine Scheibe 4 trägt. An dieser Scheibe 4 sind die Schaufeln 5 des Pumpenrades angebracht. Diese Schaufeln erstrecken sich mit ihrer Längsausdehnung in axialer Richtung des Wechselgetriebes und tragen an ihrem freien Ende eine ringförmige Scheibe 6, die zusammen mit der Scheibe 4 den Durchströmkanal des Pumpenrades seitlich, d. h. axial begrenzt. Auf der Sekundärwelle 7 ist eine Turbinenscheibe 8 befestigt und auf dieser Scheibe ist ein Turbinenschaufelkranz 9 angebracht, der mit dem andern Ende an einem ringförmigen, in diesem Fall hohlen Körper 10 befestigt ist. Dieser Körper 10 trägt auch noch Turbinen- schaufelkränze 11 und 12. Mit 13 und 14 sind stillstehende Leitschaufelkränze bezeichnet.
Die Flüssigkeit, in diesem Falle beispielsweise Wasser, strömt von einem mittleren Raum 14 im Wechselgetriebe in der Richtung des Pfeiles 15 zunächst durch den Pumpensehaufelkranz 5, dann durch den Turbinenschaufelkranz 12 und weiter durch den Leitschaufelkranz 13 und durch den Turbinenlaufschaufelkranz 11. Die Flüssigkeit strömt weiter durch den Leitschaufelkranz 14 und durch den Turbinenlaufschaufelkranz 9, um schliesslich den Kreislauf zu vollenden und wieder von neuem den Pumpenschaufelkranz 5 zu durch-
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strömen. Die Primärwelle. 3 kann mit der Motorwelle gekuppelt sein oder die Motorwelle selbst bilden.
Sie ist beispielsweise mittels eines auf ihr befestigten und mit einem Zahnrad 17 auf einer Welle 18 in Eingriff stehenden Zahnrades 16, somit durch eine mechanische Übersetzung mit der Motorwelle verbunden, die entweder mit der Welle 18 zusammengekuppelt ist oder diese selbst bilden kann. Innerhalb der hohlen Primäl'Welle. 3 ist eine Welle 20 vorgesehen, die mit der Welle 3 umläuft. Die Welle 20 hat am äusseren Ende ein Gewinde 21 mit grosser Steigung. Auf dieses Gewinde ist eine mit inneren Gewinden versehene Hülse 22 aufgeschraubt (siehe auch Fig. 2). Durch Verschieben der Hülse 22 in der Längsrichtung der Welle 20 wird diese letztere mittels des Gewindes 21 zur hohlen Primärwelle 3 verdreht.
Zur Verschiebung der Hülse 22 dient ein sie umgebender, stillstehend angebrachter Ring 24. Der Ring 24
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wird durch den Hebel 26 in axialer Richtung verschoben. Normalerweise drehen sieh die PrimHrwt'lle 3. die Welle 20 und die Hülse 22 mit derselben Geschwindigkeit. Die Verdrehung der Welle 20 s : es ; enüber der Welle 3 durch die Hülse 22 und den Hebel 26 kann auch während des Umlaufens der Wellen geschehen. Die relative Drehung der Wellen wird zur Umstellung der Pumpenschaufeln 5 ausgenutzt. was gelegent- lich der folgenden Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird. in derdieselben Bezugszeichen für die entsprechenden Teile wie in Fig. l und 2 verwendet sind.
Die Pumpenschaufelkränze 5, im folgenden kurz Schaufeln 5 benannt (siehe auch Fig. 4). sind gemäss der dargestellten Ausführungsform jeweils auf einem Bolzen 27 verstellbar gelagert, der gleichzeitig die Pumpenscheibe 4 und den Ring 6 zusammenhält.
Die somit zur Pumpenscheibe 4 und zur Scheibe 6 verstellbaren Schaufeln 5 sind mit ihrem einen Ende an einer Platte oder kleineren Scheibe 28 befestigt, die an ihrem inneren, der Wellenmitte zugewendeten Teil zu einem Ohr. einer Nase oder Zunge 30 ausgeformt ist. Die Welle 20 trägt an ihrem innelen Ende eine mit ihr fest verbundene, in diesem Falle kegelförmig ausgeführte Scheibe 31 mit Ausnehmungen. die die Zungen 30 umfassen und dadurch die Scheiben 28 in einer bestimmten Stellung halten. Wenn die Wellen 3 und 20 in beschriebener Weise eine relative Bewegung zueinander ausführen, führen auch die Scheiben 31 und 4 eine relative Bewegung zueinander aus, d. h. sie werden in Umfangsrichtung gegeneinander verschoben.
Dies hat zur Folge, dass die Zungen 30 der Scheiben 28 beispielsweise von der
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die Bolzen 27 gedreht und dadurch die an diesen Platten befestigten Schaufeln in eine andere Stellung gebracht, z. B. in die Stellung 5a" die durch strichpunktierte Linien in Fig. 4 angedeutet ist. Durch Ver-
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Scheiben 31 und 4 verschiedene Stellungen zueinander einnehmen werden, so dass auch die Schaufeln verschiedene Winkel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit einnehmen. Bei einer gewissen Drehzahl und (oder) bestimmten Kraftüberführung können die Schaufeln durch diese Vorrichtung derart eingestellt werden, dass die Auslasskanten der Schaufeln sich auf einem bestimmten Abstand von den Einströmungskanten 36 der Turbinenlaufschaufeln 12 befinden.
Bei andern Betriebsverhältnissen können die Schaufeln5
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schaufeln 12 entfernen oder sich ihnen nähern. Die Schaufeln 5 können sogar so eingestellt werden, dass sie in der Stellung 5 {1. den Durehströmungskanal durch die Pumpe ganz schliessen. Dadurch, dass der Kanalquerschnitt vergrössert oder vermindert werden kann, u. zw. von der grössten Durchströmungsfläche bis zur kleinsten, können unabhängig von der Drehzahl der Pumpenwelle verschieden grosse Flüssigkeitmengen die Pumpe durchströmen.
Diese Umstellung der Schaufeln kann ohne grösseren Kraftverbraueh durchgeführt werden, wenn die Schaufeln 5 nach der Erfindung um eine in ihrer Längsrichtung, d. h. senkrecht zur Durchströmungsrichtung gelegene Achse verstellbar angebracht sind, die mit der Drucklinie übereinstimmt, welche durch die Fliehkraft und den Druck der umlaufenden Flüssigkeit auf die Schaufeln entsteht.
Um den Widerstand gegen die Strömung der Flüssigkeit durch den Pumpenkanal zu vermindern, sind die Scheiben oder Platten 28 in Aussparungen in der Scheibe 4 eingelegt, so dass die den Schaufeln zugewendeten Flächen der Scheiben 28 in derselben Ebene wie die Teile der Pumpenscheibe 4 liegen, die nicht von den Scheiben 28 bedeckt werden. Es sind jedoch Höhlungen an denjenigen Stellen vorhanden, wo die Zungen 30 sich bewegen. Um die schädliche Einwirkung dieser unausgefüllten Höhlungen auf die Strömung der Flüssigkeit zu vermindern, ist die Scheibe 31 mit einer Schutzplatte 38 versehen, die diese Höhlungen bedeckt.
Diese Schutzplatte. 38 ist als Fortsetzung der in Fig. 1 dargestellten, gebogenen Scheibe 39 ausgeführt, die bezweckt, dem Kanal für die Druekflüssigkeit eine der Strömung der Flüssigkeit angepasste Form zu geben.
Fig. 5 zeigt einige in ein Koordinatensystem eingezeichnete Kurven, wobei die Abszisse die Geschwindigkeit der Sekundärwelle und die Ordinate für einige Kurven die Drehzahl der Primärwelle und für
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welle eines Flüssigkeitswechselgetriebes an, bei dem das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält. Diese Kurve zeigt, dass die Drehzahl der Primärwelle bei niedriger Drehzahl der Sekundärwelle bedeutend niedriger wird als bei höherer Drehzahl der Sekundärwelle. Dies ist darauf zurückzuführen, dass, wenn
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dieselbe Kraft zur Sekundärwelle übertragen werden soll, die Turbine natürlich auf Grund der niedrigen Drehzahl der Sekundärwelle der durchströmenden Flüssigkeit grösseren Widerstand darbietet.
Der Widerstand der Pumpe wird dadurch natürlich auch grösser, weshalb der Motor nicht länger die genügend hohe Drehzahl beibehalten kann. Durch Umstellung der Schaufeln für kleinere Durchströmungsmenge gibt die Pumpe bei derselben Drehzahl eine geringere Flüssigkeitsmenge ab. wobei die Turbine dem Flüssig-
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Kraft entwickeln kann. Die gerade, voll ausgezogene Linie 41 zeigt. wie die Drehzahl der Primärwelle geregelt werden kann wenn die verstellbaren Schaufeln der Pumpe mit grösserer Drehzahl der Sekundärwelle allmählich so eingestellt werden. dass ein grösserer Kanalquersehnitt erzielt wird.
Die gestrichelte Linie 42 zeigt die vom Motor an die Primärwelle abgegebene Kraft, wenn das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält, während die voll ausgezogene Linie 4. dieselbe Kraft zeigt, wenn das Pumpenrad derart einstellbare Schaufeln enthält. dass die Primärwelle die der Kurve 41 entsprechende Drehzahl
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das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält. während die Kurve 45 die zur Sekundärwelle übertragene Kraft darstellt, wenn das Pumpenrad verstellbare Schaufeln enthält. Diese Kurven beweisen, dass bei niedrigerer Drehzahl höhere Kraft zur Primärwelle übertragen werden kann als bei Getrieben mit Pumpenrad ohne verstellbare Schaufeln.
Die verstellbaren Schaufeln des Pumpenrades werden haupt-
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welle unter der normalen liegt, weshalb die Pumpensehaufeln bei höheren Drehzahlen diejenige Stellung einnehmen, die nicht verstellbare Schaufeln gewöhnlich haben. Diese Stellung entspricht somit bei den in Fig. 5 dargestellten Kurven 1000 Umdr./Min. der Sekundärwelle.
Die Schaufeln können sich selbsttätig verstellen, u. zw. entweder abhängig von der Drehzahl der Sekundärwelle oder derjenigen der Primärwelle. Zweckmässig wird diese Verstellung von der Drehzahl der Primärwelle abhängig gemacht und so geregelt. dass die Primärwelle konstante Drehzahl beibehalten kann. Jedoch kann diese Veistellung, besonders in Fällen, wenn das Fahrzeug hauptsächlich mit grösserer Geschwindigkeit fahren soll. natürlich auch von Hand erfolgen, wobei allerdings darauf zu achten ist, dass die im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen Verhältnisse eintreten.
Die Verminderung des Durchströmungsquerschnittes kann auch dadurch erreicht werden, dass der Abstand zwischen den beiden Scheiben 4 und 6 in axialer Richtung verringert wird. Hiebei entstehen
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Die Verstellung der Schaufeln lässt sich schliesslich auch dadurch herbeiführen, dass an Stelle der oben beschriebenen relativen Drehbewegung zwischen der Primär welle, j und der in ihr angebrachten Welle 20 die relative Bewegung dieser Wellen zueinander in axialer Richtung erfolgt, die dann auf die verstellbaren Pumpenschaufeln übertragen wird.