DE574349C - Fluessigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

Bei den bisher bekannten Flüssigkeitsgetrieben hat man für den Pumpen- bzw. Motorensatz entweder Drehkolbenmaschinen mit Flügelkolben oder mit in zylindrischen Bohrungen hin und her bewegten Preßkolben verwendet. Die erstgenannte Getriebeart hat den Vorteil, daß sie sich gedrängt baut und vor allem der erzeugte oder wirkende Druck des Treib- bzw. Fördermittels tangential zur Kolbentrommel wirkt. Jedoch erlauben die Flügelkolben die Anwendung nur mäßig hoher Drücke des Förderoder Treibmittels, da sonst der Flüssigkeitsschlupf und damit die Leerlaufarbeit zu groß würde. Da ferner diese Art Getriebe, wenn sie für gleichmäßige Änderung der Übersetzung ausgerüstet sind, nicht entlastet ausgebildet werden können, ergeben sich bei ihnen hohe Lagerdrücke, so daß ihre Anwendung auf geringe Treibmitteldrücke und auf einen begrenzten Drehzahlbereich beschränkt ist.

Die an zweiter Stelle genannte Getriebeart mit radial zu der Drehachse liegenden Preßkolben gestattet wohl die Anwendung hoher Drucke und bei richtiger Ausbildung auch hoher Drehzahlen. Da aber bei allen der Treibmitteldruck nicht in der Drehrichtung angreift, sondern nur eine kleine Komponente als Drehkraft wirkt, sind die Lagerdrücke und die Gleitbahndrücke der Kolben groß. Die Getriebe Jjaben dadurch eine große Leerlaufarbeit und einen ungenügenden Wirkungsgrad für große Leistungen. Außerdem bedürfen sie besonderer Vorrichtungen, um die hohen Lagerdrücke aufzunehmen, und werden daher in den Abmessungen groß und in der Herstellung teuer. Auch sind sie für kleine Leistungen nicht geeignet. Das Anwendungsgebiet beider Getriebearten ist daher ein engbegrenztes.

Die Erfindung bezweckt, ein Getriebe zu schaffen, daß die Vorteile der beiden vorgenanntten Getriebearten vereinigt, deren Nachteile aber vermeidet. Das neue Getriebe hat zusammengefaßt folgende Eigenschaften:

1. Der Treibmitteldruck greift stets in der Drehrichtung an. -

2. Es ermöglicht die Anwendung hoher Drucke.

3. Es arbeitet bei hohen und niedrigen Drehzahlen, und zwar in beiden Drehrichtungen gleich vorteilhaft.

4. Die Lagerdrücke werden klein.

5. Die Leerlauf arbeit wird klein.

6. Das Getriebe ist einfach und billig herzustellen und baut sich klein und leicht und hat eine lange Lebensdauer.

7. Es ist zuverlässig und einfach zu bedienen. Um dieses Ziel zu erreichen, kommt bei dem

neuen Getriebe als treibender oder getriebener Teil das bekannte Aggregat aus in zylindrischen Bohrungen hin und her bewegten Kolben zur Anwendung, bei dem die Kolbenbewegung in an sich bekannter Weise durch die Relativbewegung zweier exzentrisch zueinander liegender, mit gleicher Drehzahl umlaufender Körper erzeugt wird, wobei der eine Körper die Zylinder, der andere die Kolben trägt und die Zylinderbohrungen in an sich bekannter Weise tangential zur Umlaufrichtung des Zylinder-

körpers liegen. Letzterer dreht sich hierbei in bekannter Weise um ein zentrales, die Saug- und Druckleitung wie auch die Steuerkanäle enthaltendes Überleitstück. Die beiden Körper sind zwangsläufig so miteinander verbunden, daß sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden. Dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß der eine Körper mit dem anderen durch in versetzt zueinander liegenden ίο Rillen laufende Kugeln zwangsläufig gekuppelt ist. Man erhält dadurch ein sich äußerst gedrängt bauendes Getriebe, bei dem die Kolbenkräfte selbst als tangentiale Umfangskräfte auftreten und ungleiche Förderungen der einzelnen Kolben vermieden sind, so daß dieses Getriebe besonders günstige Bedingungen für einen Antrieb durch rasch laufende Motoren aufweist. Die kleinen umlaufenden Massen und die geringen Lagerdrücke ergeben eine sehr geringe Leerlaufarbeit, die noch weiter dadurch vermindert werden kann, daß man die Kolben nicht in der üblichen Weise durch Kolbenstangen, sondern unmittelbar durch in Führungen laufende Kugeln mit dem Kolbenträger verbindet. Es sind daher die Kolben keinerlei eckenden Kräften ausgesetzt. Dieser Umstand begünstigt wesentlich die Verwendung der neuen Maschine auch für hohe Drehzahlen und große Leistungen. • Auf der Zeichnung ist ein der Erfindung gemäß ausgebildetes Flüssigkeitsgetriebe beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. 1 das Schema der Kolbenbewegung des treibenden Teils, Abb. 2 einen Längsschnitt, Abb. 3 einen Querschnitt durch den treibenden Teil (Pumpe) nach Linie A-B der Abb. 2, Abb. 4 einen Querschnitt durch den getriebenen Teil (Motor) nach Linie C-D der Abb. 2, Abb. 5 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie E-F der Abb. 3 in größerem Maßstabe und Abb. 6 einen teilweisen Schnitt nach Linie G-H der Abb. 5 bis zur Achse durchgeführt. Abb. 7 zeigt die Einstellvorrichtung der Pumpe in Seitenansicht und teilweise im Schnitt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Pumpe und Motor in gleicher Weise ausgebildet. Die übereinstimmenden Teile haben daher die gleichen Bezugszeichen erhalten, nur daß die für den Motor mit einem Beistrich versehen sind. Im folgenden ist daher nur einer dieser Teile, nämlich die Pumpe, näher erläutert. Sie wird aus zwei um exzentrisch zueinander liegende Drehachsen C₁ und C₂ mit gleicher Drehzahl umlaufende Drehkörper 1 und 2 gebildet, von denen der Körper 1 eine Anzahl zylindrischer Bohrungen 3 zur Aufnahme von Kolben 4 enthält, die von dem zweiten Drehkörper 2 getragen werden. Die Zylinder 3 und Kolben 4 sind hierbei tangential zur Umlaufrichtung des Zylinderkörpers 1 angeordnet. Hierbei ist der Zylinderkörper 1 mit dem Kolbenträger 2 zwangsläufig so gekuppelt, daß beide Körper mit gleicher Drehzahl umlaufen. Bei der Umlaufbewegung beider Teile werden die Kolben 4 in den Zylindern hin und her bewegt.

Die Art der Kolbenbewegung läßt sich aus dem in Abb. 1 dargestellten Schema erkennen, bei der angenommen ist, daß die Drehachse C₁ des Zylinderkörpers 1 von der Drehachse C₂ des Kolbenträgers 2 um das Maß χ absteht. Es sei nun ein Punkt α auf dem Zylinderkörper 1 und ein Punkt 5 auf dem Kolbenträger 2 betrachtet. In der Stellung oben ist der Abstand des Punktes δ von dem zu Punkt α gehörigen Radiusvektor gleich w. Bei Drehung um go ° ist dieser Abstand auf w + % angewachsen. Bei Drehung um 180° ist der Höchstwert w -j- 2* erreicht. Bei Drehung um 270° nimmt der Abstand auf w + χ ab, um bei 360 ° Drehung den Kleinstwert w wieder zu erreichen.

Tritt demnach an Stelle von Punkt α der Zylinder 3 der Pumpe, deren Kolben 4 an & angehängt ist, so entspricht die halbe Drehung von oben nach unten dem Saughub, die andere Hälfte von unten nach oben dem Druckhub. Bei tangentialer Lage der Zylinder zur Drehachse des Zylinderkörpers ist der Hub der Pumpe gleich der doppelten Exzentrizität der Drehachsen des Zylinderkörpers und des Kolbenträgers, wobei die Kolbenkräfte tangential zur Umlaufrichtung liegen.

Bei der praktischen Durchbildung der Erfindung sind Pumpe und Motor in ein beiderseits durch Deckel 5 und 5' abgeschlossenes Gehäuse 6 eingebaut. Die Zylinderkörper 1 und 1' sind außen in den Deckeln 5 und 5', innen in einer Zwischenwand 6^a des Gehäuses durch Wälzlager 7 und 7' um ein in der Zwischenwand befestigtes hohles Mittelstück 8 drehbar gelagert. Jeder der Zylinderkörper 1 und 1' ist mit einem aus dem anliegenden Deckel 5 1°° bzw. 5' herausragenden Achsstummel 9 zum Antrieb bzw. 9' zum Abtrieb versehen.

Die Kolbenträger für Pumpe und Motor dagegen bestehen aus je zwei Scheiben 10,10', die drehbar" gelagert sind und an einzelnen Stellen ihres Umfanges durch Zwischenstücke 11, 11' starr miteinander verbunden und am Umfange durch ein Blech abgedeckt sind. Die so gebildeten Kolbenträger sind unter Zwischenlage von Lagerringen 12, 12' in Gleitstücken 13 exzentrisch zu den zugehörigen Zylinderkörpern i, 1' drehbar gelagert. Sie werden von den Zylinderkörpern aus mit der gleichen Drehzahl angetrieben. Zu diesem Zweck ist zwischen beiden Körpern eine Kupplung vorgesehen, welche beispielsweise aus Kugeln 14, 14' besteht, die einerseits in Rasten 15, 15' der Zylinderkörper i, 1' ruhen, andererseits in nach der Mitte hin gerichteten Nuten 16, 16' der Scheiben 10, 10' laufen. Zweckmäßig sind die Rasten und Laufnuten in besonderen gehärteten Einsatzstücken 31 und 32 bzw. 31' und 32' an-

gebracht. Bei einer Drehung der Zylinderkörper i, i' müssen daher auch die Kolbenträger mit der gleichen Drehzahl mit umlaufen.

Die Verbindung der Kolben mit dem Kolbenträger kann in der üblichen Weise durch Kolbenstangen erfolgen (hier nicht dargestellt). Zweckmäßig ist es aber, die Kolben selbst unmittelbar an dem Kolbenträger aufzuhängen. Dies geschieht, wie die Abb. 5 für die Pumpe zeigt,

to beispielsweise durch Kugeln 17, die zur Hälfte in senkrecht zu der Kolbenachse liegenden Nuten 18 der Scheiben 10, zur anderen Hälfte in am Kolben 4 sitzende Öffnungen 19 eingreifen. Die öffnungen 19 werden durch ein in eine Bohrung des Kolbens eingesetztes Rohr 20 mit eingesetztem Füllstift 21 gebildet. Zweckmäßig sind auch hier die Nuten 18 in gehärteten Einsatzstücken 33 angebracht. Bei dem Motor ist die Aufhängung der Kolben4' an dem Kolbenträger 10' die gleiche.

Das in die zentralen Bohrungen der Zylinderkörper ι und-1' eingreifende hohle Mittelstück 8 dient dazu, die Flüssigkeitsführung zwischen Pumpe undMotor zu vermitteln. Es ist zu diesem Zwecke durch eine Zwischenwand 22 in zwei axiale Kanäle 23 und 24 abgeteilt, von denen der Kanal 23 den Saugkanal und der Kanal 24 den Druckkanal bildet (s. Abb. 6). Beide Kanäle stehen durch Steuerschlitze 25 und 26 und Kanäle 27 im Zylinderkörper 1 mit den Saugbzw. Druckzylindern der Pumpe in Verbindung. In gleicher Weise stehen diese Kanäle durch Steuerschlitze 25' und 26' und Kanäle 27' im Zylinderkörper 1' mit den Zylinderräumen des Motors in Verbindung. Bei der gezeigten tangentialen Lage der Zylinderräume zu dem Mittelstück 8 ist es möglich, die Ein- und Auslaßkanäle sehr kurz und weit zu machen, die Flüssigkeitsverluste weitgehend klein zu halten.

Bei Drehung des Zylinderkörpers 1 der Pumpe im Uhrzeigersinn um das Mittelstück 8 bewegen sich die Kolben 4 rechts von der senkrechten Mittelebene nach außen und saugen aus dem Saugkanal 23 durch den Einlaßschlitz 25 die vom Motor kommende entspannte Flüssigkeit an, bis der Zylinder im unteren Totpunkt durch den Steg 28 abgeschlossen wird und bei Weiterdrehung die Druckperiode beginnt, die bis zum Überlaufen des oberen Steges 29 dauert.

Während dieser wird das unter Druck gesetzte Fördermittel durch die Schlitze 26 in den Druckkanal 24 gepreßt und durch die Steuerschlitze 26' den Motorzylindern 3' zugeführt, worin es Arbeit leistet, um dann durch die Austrittsschlitze 25' wieder in den Saugkanal zu gelangen.

Der Saugkanal 23 steht hierbei durch eine

nicht näher gezeigte Saugleitung mit dem das

öl enthaltenden Raum 30 des Gehäuses 6 in Verbindung, oder es wird das Öl dem Saugraum der Pumpe durch eine nicht näher dargestellte Zubringerpumpe zugeführt. _σ

Wie die Abb. 6 erkennen läßt, wirkt der in einem Zylinder 4 erzeugte Druck P in gleicher Größe auf den Kolben 4 wie auf den Zylinderboden. Der Druck P auf den Kolben 4 am Hebelarm r' wird durch die Kupplung 14 auf den Zylinderkörper 1 übertragen und wirkt dort dem Druck P am Hebelarm r entgegen. Die Differenz P · r — P · r' = Px muß der Pumpe zugeführt und kann dem Motor wieder abgenommen werden.

Diese Kraftwirkung ergibt auch kleine Lagerdrücke, da bei der gewählten Bauart der Kolbenträger vollkommen entlastet ist, während auf den Zylinderkörper nur ein kleiner Druck kommt, der überdies bei der Drehung seine Richtung ständig wechselt, so daß auch der Zylinderkörper bei Anordnung von mehreren Zylindern und Anwendung hoher Drehzahlen praktisch als entlastet anzusehen ist.

Um die Übersetzung des Getriebes in gleichmäßiger Folge ändern zu können, ist es nur erforderlich, die Kolbenträger von Pumpe und Motor derart verstellbar' anzuordnen,. daß die Exzentrizität bis auf Null oder bei Umkehr der Drehrichtung negativ eingestellt werden kann.

In Abb. 7 ist die diesbezügliche Einrichtung für die Pumpe gezeigt. Wie bereits erwähnt, ist der Kolbenträger 2 in einem Gleitstück 13 drehbar gelagert. Dieses Gleitstück wird durch zwei Segmentstücke 34 mit zwei parallelen Führungsflächen gehalten. In der Mittelebene ist das Gleitstück mit einem Ansatz 35 versehen, an dem ein Zapfen 36 mit einer Rolle 37 sitzt. Diese Rolle greift in eine schraubenförmig verlaufende Nut 38 am Umfange eines Stellkörpers 39, der an einem Deckel 40 des Gehäuses 6 drehbar gelagert ist und durch eine Spindel 41 von außen verstellt werden kann. Für den Motor ist die gleiche Einrichtung getroffen, so ioo daß je nach Bedarf eine weitgehende Regelung der Förder- bzw. Aufnahmemenge von Pumpe und Motor möglich ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Flüssigkeitswechselgetriebe mit Pumpe und Motor, bei dem die Bewegung der Kolben der Pumpe oder des Motors oder beider Teile durch die Relativbewegung zweier exzentrisch zueinander liegender, mit gleicher Drehzahl umlaufender Körper erzeugt wird, ,von denen der eine die Zylinder, der andere die Kolben trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Körper (1, 2 bzw. 1', 2') derart zwangsläufig miteinander gekuppelt sind, daß sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden, und daß ferner die Zylinderbohrungen (3 bzw.3') in an sich bekannter Weise tangential zur Umlaufrichtung der Zylinderkörper (1 bzw. 1') angeordnet sind.
2. 2. Flüssigkeitswechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (i bzw. i') und der Kolbenträger (2 bzw. 2') durch Kugeln (14 bzw. 14') zwangsläufig miteinander gekuppelt sind.
3. 3. Flüssigkeitswechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4 bzw. 4') durch Kugeln (17 bzw. 17') an dem Kolbenträger (2 bzw. 2') aufgehängt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen