DE378335C

DE378335C - Process for regulating the transmitted power output on fluid gears with alternating fluid columns

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Publication number: DE378335C
Application number: DEO12269D
Authority: DE
Original assignee: PAUL VON VAGO DIPL ING; Friedrich Deckel AG
Current assignee: PAUL VON VAGO DIPL ING; Friedrich Deckel AG
Publication date: 1923-07-13

Description

Verfahren zur Regelung der übertragenen Kraftleistung an Flüssigkeitsgetrieben mit alternierenden Flüssigkeitssäulen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für die stoßfreie Verkupplung größerer finit gleichmäßiger Drehgeschwindigkeit laufender Kraftmaschinen mit der Arbeitswelle, ferner für die beliebige Regelung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Kraftmaschine und Arbeitswelle durch die Änderung der übertragenen Arbeitskraft.Method for regulating the power output transmitted to fluid gears with alternating columns of liquid. The invention relates to a method for the bumpless coupling of larger finitely uniform rotational speed running Power machines with the working shaft, furthermore for the arbitrary regulation of the transmission ratio between the prime mover and the working shaft due to the change in the transferred work force.

Die Kraftübertragung erfolgt durch die Druckbelastung von gesteuerten Flüssigkeitssäulen, die mittels geeigneter kinematischer :Mittel durch die Kraftmaschine angetrieben werden. Die Frequenz der Wechselbewegung ist daher das ein- oder mehrfache der Tourenzahl der Kraftmaschine und kann als konstant angenommen werden. Die Flüssigkeitssäulen betreiben ihrerseits den hin und her gehenden Teil eines für diesen Zweck entsprechend ausgebildeten bekannten Schaltwerkes, welches die empfangene Wechselbewegung in eine gleichgerichtete Drehung der Arbeitswelle umsetzt.The power transmission takes place through the pressure load of controlled Columns of liquid, which by means of suitable kinematic: means by the prime mover are driven. The frequency of the alternating movement is therefore one or more times the number of revolutions of the engine and can be assumed to be constant. The columns of liquid for their part operate the reciprocating part of a for this purpose accordingly trained known switching mechanism, which the received alternating movement in converts a rectified rotation of the output shaft.

Die Erfindung besteht in der Ausgestaltung dieses Systems für regelbare Leistungsübertragung mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis durch die Anwendung eines geeigneten Regulators, welcher die Möglichkeit bietet, die Ausschläge der mit konstanter Frequenz gesteuerten Flüssigkeitssäule bei dem bewegten Teile des Schaltwerkes gleichmäßig von Null bis zu einem Maximum zu steigern, so daß die an der Arbeitswelle als Produkt des veränderlichen Ausschlages und der konstanten Frequenz erhaltene Drehgeschwindigkeit gleichmäßig von Null bis zu einem Maximum gesteigert wird.The invention consists in the design of this system for controllable Power transmission with variable transmission ratio through the application a suitable regulator, which offers the possibility of the deflections of the with constant frequency controlled liquid column in the moving parts of the Switching mechanism to increase evenly from zero to a maximum, so that the on the working wave as the product of the variable deflection and the constant frequency rotational speed obtained increased uniformly from zero to a maximum will.

Die praktische Ausgestaltung dieses Prinzips wäre auch durch die gleichmäßige Steigerung des Senderkolbenhubes von Null ab an dein antreibenden Getriebe denkbar. Dieser Weg bietet jedoch bei größeren Maschinen unüberwindliche konstruktive Schwierigkeiten. Eben deshalb wird im Sinne der Erfindung diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß man die Flüssigkeitssäule nicht durch den unmittelbaren Hub eines durch die Kraftmaschine betätigten Senderkolbens, sondern durch die Hubdifferenz des Senders und eines in die Flüssigkeitsleitung tauchenden Reglerkolbens steuert. Der Reglerkolben wird in der vorliegenden Ausführungsform an seiner äußeren Seite elastisch belastet, und zwar in der Weise, :daß die elastische Belastung, die auf den Reglerkolben von außen her wirkt, nach beliebigem Gesetz vom praktischen Null bis zu einem Maximum gesteigert werden kann. Ist daher der Regler auf Null eingestellt, so wird beim Arbeitshub des Senderkolbens der Reglerkolben mit dem gleichen Hubvolumen frei herausschwingen, so daß die auf den Arbeitskolben wirkende Flüssigkeitssäule keinen Vorschub erfährt. Aus dieser Bedingung geht hervor, daß der Reglerkolben, um im Erfindungssinne wirken zu können, in der `''eise entworfen werden muß, daß die Beschleunigungswirkungen bei der Steuerung des Reglerkolbens vernachlässigt werden können. Schließt man demnach den Regler durch allmählich gesteigerte elastische Belastung kurz, so werden die Ausschläge der Flüssigkeitssäule (bzw. Empfängers) von Null an gleichmäßig im Verhältnis des abnehmenden Reglerhubes gesteigert. Durch die Einstellung des Reglers kann demnach die Regelung der Übersetzung durch die Änderung der Schwingungsamplituden bzw. durch die Änderung des Proportionalitätsfaktors, welcher zwischen dem Schwingungsausschlag und der Spannung der Flüssigkeit besteht, beliebig geregelt werden.The practical design of this principle would also be through the uniform Increasing the transmitter piston stroke from zero to your driving gear is conceivable. However, this approach presents insurmountable structural difficulties in larger machines. Precisely for this reason, this object is achieved within the meaning of the invention in such a way that one does not lift the liquid column by the immediate stroke of one by the prime mover actuated transmitter piston, but rather by the difference in stroke between the transmitter and an in controls the plunger plunger submerged in the liquid line. The regulator piston will in the present embodiment elastically loaded on its outer side, in such a way that: that the elastic load acting on the regulator piston of acts from the outside, according to any law from practical zero to a maximum can be increased. If the controller is therefore set to zero, the The working stroke of the transmitter piston and the regulator piston swing out freely with the same stroke volume, so that the liquid column acting on the working piston does not experience any advance. From this condition it follows that the regulator piston to act in the sense of the invention to be able to design in the `` '' way that the acceleration effects can be neglected when controlling the regulator piston. One closes accordingly short the regulator by gradually increasing the elastic load, the The deflections of the liquid column (or receiver) from zero onwards are uniform in relation to each other of the decreasing control stroke increased. The setting of the controller can therefore the regulation of the translation by changing the vibration amplitudes or by the change in the proportionality factor between the oscillation deflection and the tension of the liquid can be regulated as required.

Die angegebene Lösung eignet sich besonders für den Fall eines Nahgetriebes, wo die Flüssigkeitssäulen als Schubstangen Verwendung finden. Sollen dagegen an Fernanlagen Kräfte durch Longitudinalschwingungen der Flüssigkeitssäule übertragen werden, wird der Regler, falls mehrere Empfänger unabhängig voneinander geregelt werden sollen, in der Nähe jedes Empfängerkolbens zweckmäßig anzuordnen sein.The specified solution is particularly suitable for the case of a close-range transmission, where the liquid columns are used as push rods. Should against it Remote systems transfer forces through longitudinal vibrations of the liquid column will be the Controller if several receivers are independent of each other should be regulated, to be conveniently arranged in the vicinity of each receiver piston be.

Als ein Ausführungsbeispiel dieses allgemeinen Prinzips stelltAbb. i die schematische Anordnung einer solchen Getriebeanlage dar.As an embodiment of this general principle, Fig. i represents the schematic arrangement of such a transmission system.

Die Rrhrleitrrng i ist ein vollständig abgeschlossenes Gefäß und .dient als Behälter der kraftübertragenden Flüssigkeit. Die infolge von Undichtigkeiten entstehenden Flüssigkeitsverluste werden durch das Rückschlagventil2 stets nachgefüllt, so daß die Speiseleitung 3 einen gewissen konstanten Überdruck gegenüber dem Druckminimum der Leitung i aufweist. Die Steuerung der Flüssigkeit in der Leitung i wird durch den Kolben (evtl. Membran) 4 bewirkt, welcher entsprechend der gewünschten Frequenz durch die Antriebswelle 5 mit einer Kurbel (falls die Frequenz mit der Tourenzahl der Antriebswelle gleich sein soll) oder, wie in der Abb. 2 beispielsweise dargestellt ist, durch einen entsprechend ausgebildeten Nockenstern 6 und Rolle 7 angetrieben wird.The Rrhrleitrrng i is a completely closed vessel and serves as a container for the power-transmitting fluid. The result of leaks Any liquid losses that occur are always topped up by the check valve2, so that the feed line 3 has a certain constant overpressure compared to the pressure minimum the line i has. The control of the liquid in line i is through causes the piston (possibly membrane) 4, which corresponds to the desired frequency through the drive shaft 5 with a crank (if the frequency with the number of revolutions the drive shaft should be the same) or, as shown in Fig. 2, for example is driven by a correspondingly designed cam spider 6 and roller 7 will.

Um das Verhältnis zwischen der Druckzunahme im Medium und dem Vordringen des Kolbens :4. im Gegensatz zu den bisher bekannten Einrichtungen beliebig ändern zu können, wird eine Abzweigung 8 der Leitung i durch den Reglerkolben 9 abgeschlossen. Der Reglerkolben 9 greift an den Angriffspunkt io des doppelarmigen Hebels ii an, dessen zweiter Angriffspunkt 12 durch die Feder 13 beispielsweise unterstützt wird. Den Drehpunkt des Hebels bildet die an der Schiene i5 in. der Pfeilrichtung verschiebbare Rolle 16, so daß durch diese Verschiebung die Armverhältnisse des Hebels i i beliebig verändert werden können.About the relationship between the increase in pressure in the medium and the advance of the piston: 4. In contrast to the previously known facilities, change at will To be able to, a branch 8 of the line i is closed by the regulator piston 9. The regulator piston 9 acts on the point of application io of the double-armed lever ii, whose second point of application 12 is supported by the spring 13, for example. The pivot point of the lever is formed by the one that can be moved on the rail i5 in the direction of the arrow Roller 16, so that by this displacement the arm relationships of the lever i i arbitrary can be changed.

Der Reglerkolben 9 wird durch die Zusatzfeder 17 in seiner obersten Lage erhalten, wodurch erreicht wird, daß der Druck in der Leitung i niemals unter jene Grenze fallen kann, bei welcher sich das Rückschlagventil2 öffnet, ausgenommen in dem Falle, wenn infolge von Flüssigkeitsverlusten der Kolben 9 in seiner obersten Lage anstößt.The regulator piston 9 is by the additional spring 17 in its uppermost Position obtained, whereby it is achieved that the pressure in line i never falls below that limit at which the check valve 2 opens, except in the case when the piston 9 is in its uppermost position as a result of fluid loss Situation.

Der Antrieb der Arbeitswelle i8 erfolgt durch Vermittlung eines in dem einen Drehsinne sperrenden Schaltwerkes i9. Infolgedessen wird nur jene Drehbewegung des losen Wellenelementes 2o auf 18 übertragen, die durch die Pfeilrichtung (Sperrsinn) bezeichnet ist; die entgegengesetzte Drehbewegung (Lösesinn) erfolgt dagegen frei von der Drehbewegung der Arbeitswelle.- Die Bewegungen des losen Elementes 2o werden im Sperrsinn durch die Kraftimpulse des gelenkig angreifenden Arbeitskolbens 23, im entgegengesetzten Sinne durch die Kraft der .Gegenfeder 24 erzeugt, wobei die Spannkraft der Feder 24 so bemessen ist, daß sie den konstanten Speisedruck der Leitung i und die Beschleunigungs- sowie Reibungskräfte, die bei dem Rückschlag entstehen, stets überwindet.The output shaft i8 is driven by an in the switching mechanism i9 which blocks one sense of rotation. As a result, only that rotary motion becomes of the loose shaft element 2o transferred to 18, which is indicated by the direction of the arrow (locking direction) is designated; the opposite rotational movement (direction of release), on the other hand, takes place freely of the rotary movement of the working shaft.- The movements of the loose element are 2o in the locking sense by the force impulses of the articulated working piston 23, generated in the opposite sense by the force of the counter spring 24, the Tensioning force of the spring 24 is dimensioned so that it maintains the constant feed pressure of the Line i and the acceleration and friction forces that occur during the kickback arise, always overcome.

Die Wirkungsweise der Anlage ist auf Grund des Vorstehenden wie folgt: Anfänglich stehen die Kolben 23 und 9 infolge ihrer Federbelastung; die durch den Speisedruck allein noch nicht überwunden wird, in der aus der Zeichnung ersichtlichen Anfangsstellung. Durch das Rückschlagventil strömt daher allmählich stets nur so viel Flüssigkeit in die Leitung i, daß das durch die Außenstellung - des Kolbens ,4 sich ergebende Volumen der Leitung i stets vollständig- mit Flüssigkeit angefüllt ist.Based on the above, the system works as follows: The pistons 23 and 9 are initially due to their spring loading; through the Feed pressure alone has not yet been overcome, as can be seen in the drawing Starting position. The flow through the check valve is therefore only that way a lot of liquid in the line i, that that through the outer position - the piston , 4 resulting volume of line i always completely filled with liquid is.

Angenommen, daß anfänglich die Rolle 16 in der strichpunktierten Stellung I steht, so wird die durch die Drehung der Antriebswelle 5 periodisch verdrängte Flüssigkeit nur den geringen Widerstand der Hilfsfeder 17 zu überwinden haben, um den Reglerkolben 9 mit dem gleichen Volumen zu verdrängen. Es entstehen somit Druckschwankungen, deren Ausmaß jedoch noch nicht ausreicht, um einen merklichen Antrieb der Welle 18 zu bewerkstelligen.Assume that initially the roller 16 is in the dot-dash position I stands, then the periodically displaced by the rotation of the drive shaft 5 Liquid only have to overcome the low resistance of the auxiliary spring 17 to to displace the regulator piston 9 with the same volume. There are thus pressure fluctuations, however, their extent is not sufficient to drive the shaft noticeably 18 to accomplish.

Wird jedoch die Rolle 16 allmählich von der Stellung I gegen II gedrückt, so kommt das Angriffsmoment des Reglers 13 in steigendem Maße zur Wirkung, bis in der Stellung II der Reglerkolben 9 überhaupt keine Ausschläge -mehr ausüben kann und die Bewegungen durch die in der Leitung i eingeschlossene Flüssigkeit vollständig auf Kolben 23 übertragen werden. In diesem Falle erreicht der Antrieb sein l\-laximum.However, if the roller 16 is gradually pushed from position I towards II, so the moment of attack of the controller 13 is increasingly effective until in the position II of the regulator piston 9 can no longer exert any deflections and the movements through the liquid trapped in the line i are complete be transferred to piston 23. In this case the drive reaches its maximum.

Als besondere Ausführungsbeispiele können noch die Anordnungen nach Abb. 3 bis 6 angesehen werden.The arrangements according to can also be used as special exemplary embodiments Figs. 3 to 6 can be viewed.

Will man das Getriebe als Wendegetriebe ausführen, so können zwei Schaltwerke mit je einer getrennten Zuleitung i und i' angeordnet -erden, die einen gemeinsamen Arbeitskolben 27 mit i8o° Phasenunterschied wechselweise be-,vegen (Abb. 3, d.). Diese Wechselbewegung kann durch den Drehzapfen und Gabel 28 auf die lose Welle 29 übertragen werden, die ihrerseits für jede Gangrichtung je ein im entsprechenden Sinne sperrendes Schaltwerk 30 und 31 trägt. Die gewünschte Gangrichtung kann auf die Arbeitswelle 33 durch die achsiale Verschiebung einer an der Arbeitswelle durch Keil und Nut geführten Hülse 3:2 übertragen werden, wobei die Hülse durch die Verzahnung 34 wechselweise mit dem Freilauf 31 und 30 gekuppelt werden kann. Hierbei erfolgt die Umschaltung zweckmäßig zusammen mit Hilfe einer besonderen, hier nicht dargestellten kinematischen Verbindung zwischen der Hülse 32 und dein Antriebsregler 15 und 16 (nach Abb. i), so daß das Getriebe während der Umschaltung keinen Antrieb erfährt.If the gear is to be designed as a reversing gear, two switching mechanisms, each with a separate supply line i and i ', can be arranged, which alternately move a common working piston 27 with a phase difference of 180 ° (Fig. 3, d.). This alternating movement can be transmitted through the pivot pin and fork 28 to the loose shaft 29, which in turn carries a switching mechanism 30 and 31 which locks in the corresponding direction for each gear direction. The desired gear direction can be transmitted to the working shaft 33 by the axial displacement of a 3: 2 sleeve guided on the working shaft through a wedge and groove, the sleeve being alternately coupled to the freewheel 31 and 30 by the toothing 34. In this case, the changeover is expediently carried out together with the aid of a special kinematic connection, not shown here, between the sleeve 32 and the drive controller 15 and 16 (according to Fig. I), so that the transmission is not driven during the changeover.

Nach diesem Prinzip ausgeführte Oszillationsgetriebe können an Fahrzeugen, beispielsweise insbesondere bei Turbinenlokoinotiven, ferner Motorwagen, zweckmäßig unmittelbar an den Laufachsen angeordnet werden, wodurch der Vorteil entsteht, daß die Verwendung eines besonderen Ausgleichgetriebes, durch «-elches beim Befahren von Kurven das äußere Triebrad sich schneller drehen kann als das innere, sich erübrigt. Es scheint in diesem Falle zweckmäßig, die Regelung des Antriebes in der Weise vorzunehmen, daß bei Fahrt in einer Kurve das Antriebsverhältnis zwischen äußerem und innerem Rade beliebig verändert werden kann.Oscillation gears designed according to this principle can be used on vehicles, for example particularly useful for turbine locomotives and motor vehicles be arranged directly on the barrel axles, which has the advantage that the use of a special differential gear, by «-elches when driving of curves, the outer drive wheel can turn faster than the inner one, is unnecessary. In this case, it seems appropriate to regulate the drive in such a way that that when driving in a curve the drive ratio between outer and inner Rade can be changed at will.

Die im vorhergehenden beschriebene Regelung der Antriebskraft gibt hierdurch die Möglichkeit, im allgemeinen zwei unabhängige Wellen in der Weise anzutreiben, daß deren Antriebsmomente im bestimmten Verhältnis zueinander regelbar sind. Um diesen Zweck zu erreichen, muß jede der unabhängig voneinander betriebenen Wellen je ein Getriebe nach Abb. 3 und 4. und je eine getrennte Zuleitung haben. Die Regelung der getrennten Systeme kann beispielsweise nach Abb. 6 und 5 (Seiten- und Draufsicht) vorgenommen werden. Jede Leitung hat einen Reglerkolben 9 und g', Schwinghebel i i und i i', Feder 13 und 13', Rolle 16 und 16' und lZegelschiene 15 und 15'. Um eine geineinsanie Regelung vornehmen zu können, sind die Schienen 1.3 und 15' mit dem Hebelkreuz 35 verbunden, welches bei der Geschwindigkeitsregelting durch die Schubtange 36 gelenkig in der Pfeilrichtung verschiehhar ist. Das Hebelkreuz 35 trägt an seinem ausladenden Arm den Führungsstift 37, der im Schlitz 38 der mit dein Punkt o (Abb. 6) drehbaren Führung 39 geführt wird. Die funkte o und 3; werden so gewählt, daß sie zusammenfallen, falls die Reglerrollen 16 und 16' in der Stellung I stehen.The regulation of the driving force described above thereby gives the possibility of generally driving two independent shafts in such a way that their driving torques can be regulated in a certain ratio to one another. To achieve this purpose, each of the independently operated shafts must have a gear as shown in Fig. 3 and 4 and a separate supply line. The regulation of the separate systems can be carried out, for example, according to Fig. 6 and 5 (side and top view). Each line has a regulator piston 9 and g ', rocker arm i i and i i', spring 13 and 13 ', roller 1 6 and 1 6' and 1 cone rail 15 and 15 '. In order to be able to undertake a common regulation, the rails 1.3 and 15 'are connected to the cross lever 35, which is articulated in the direction of the arrow by the push rod 36 during speed regulation. The lever cross 35 carries on its protruding arm the guide pin 37, which is guided in the slot 38 of the guide 39 rotatable with point o (Fig. 6). The spark o and 3; are chosen so that they coincide if the regulator rollers 16 and 16 'are in position I.

Die Führung 39 wird durch das Zahnseglnent .A.o und durch das an der Steuerradwelle des Wagenführers dufgekeilte Zahnrad .il betätigt. Die Räder .to und .ti sind so aufgeteilt, daß bei Fahrt in gerader Richtung der Führungsschlitz 38 parallel zur Bewegungsrichtung der Reglerschiene 15 steht. Wird in diesem Falle die Geschwindigkeitsregler-Stange 36 verschoben, so ändert sich der Antrieb an beiden Seiten proportional; schlägt aber die Steuerwelle gegenüber der Fahrtrichtung (Pfeil 42) beispielsweise nach links aus, so ergibt sich aus der Verfolgung der kinematischen Zusammenhänge, daß die rechte Seite einen verhältnismäßig um so größeren Antrieb erfährt, je weiter der Stift 37 von o absteht, d. h. je größer die Fahrtgeschwindigkeit selbst bzw. der Antrieb ist.The guide 39 is formed by the tooth segment .A.o and by the at the The driver's steering wheel shaft is actuated by a keyed gear. The wheels .to and .ti are divided so that when driving in a straight direction the guide slot 38 is parallel to the direction of movement of the regulator rail 15. Will in this case If the speed control rod 36 is moved, the drive changes on both Sides proportional; however, if the control shaft hits the opposite direction of travel (arrow 42), for example, to the left, then follows the kinematic Connections that the right side is a relatively larger drive learns the further the pin 37 protrudes from o, d. H. the greater the driving speed itself or the drive is.

Claims

PATENT RESPONSIBILITY: r. Procedure for regulating the transmitted power output on fluid gears with alternating fluid columns, characterized by that the proportionality factor between piston deflection and pressure increase in the Liquid by changing the ratio of the active transmitter stroke volume to the Volume of the liquid is regulated. a. Method according to claim i, characterized in that the active transmitter stroke volume as a difference .des constant transmitter piston stroke and a regulator piston immersed in the same vessel is produced, the Regulation of the active stroke by an arbitrarily variable elastic load he follows. 3. Apparatus for carrying out the method according to claim a, characterized by an elastic regulator, consisting of a piston or a diaphragm, which through the one point of application of the elastically supported at the other point of application Lever with relocatable pivot point. Device according to claim 3, characterized in that the regulator is loaded by an auxiliary spring, whereby the pressure in your vessel, as long as the regulator piston does not reach its extreme position, a lower one Limit finds so that opening one of the liquid column from the feed line shut-off non-return valve becomes impossible. ;. Device according to claim 3, characterized by a combined control option of independent power transmission systems, whereby the regulating organs of the mutually independent systems through a common Kinematics are influenced in such a way that (read the drive ratio of the two Systems becomes controllable according to a desired law