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Strömungswandler mit Ringschieber Zur Regelung des Kraftübertragungsvermögens
von Strömungswandlern und zur völligen Unterbrechung des Kraftflusses sind vielfach
sog. Ringschieber vorgeschlagen, worden, bei denen das eigentliche zylindrische
Ringventil über eine Scheibe oder mittels Rippen von einer Welle getragen und über
diese Welle auch betätigt wird. Die Welle ist entweder durch die hohle Pumpen-oder
Turbinenwelle hindurchgeführt oder aber selbst als Hohlwelle ausgebildet und auf
der Pumpen- oder Turbinenradwelle gelagert. Der Ringschieber läuft dabei mitsamt
der ihn tragenden Welle und zusammen mit dem Pumpen- oder Turbinenrad um. Eine solche
Ausführung bereitet hinsichtlich der Abdichtung von Sekundärströmungen, die die
völlige Abdrosselung der Strömung und somit eine hinreichende Herabsetzung der Leistungsaufnahme
des Wandlers und der Leistungsübertragung beeinträchtigen, und auch hinsichtlich
der Achsschubentlastung des Ringschiebers selbst große Schwierigkeiten. Außerdem
können sehr unangenehme Einflüsse auf die Achsschübe der Laufräder bei den Zwischenstellungen
des Ringschiebers auftreten. Auch bei einem weiteren bekanntgewordenen Vorschlag,
bei dem die mit dem Ringventil über eine Scheibe verbundene Nabe des Ringschiebers
auf einer feststehenden Hülse gelagert ist, treten die Sc'hwierig'keiten hinsichtlich
der Achsschubentlastung des Ringschiebers auf.
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Diese Nachteile bekannter Ringschieberanordnungen werden gemäß der
Erfindung dadurch beseitigt, daß der Ringschieber in seiner Gesamtheit als ein zur
Achse des Wandlers konzentrischer Zylinder ausgebildet wird, der feststehend, also
nicht rotierend, sondern lediglich in Achsrichtung
verschiebbar
in einem zylindrischen Ringschlitz des feststehenden Wandlergehäuses gelagert und
abgedichtet ist. Der Erfindung liegt unter anderem die durch Versuche erhärtete
Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, die Leistungsaufnahme eines Wandlers und
dessen Übertragungsvermögen durch Einführen eines Ringschiebers an jeder beliebigen
Stelle des Kreislaufs mit etwa gleicher Wirkung zu regeln. Auf Grund dieser Erkenntnis
war es möglich, den Ringschieber an einer Stelle, z. B. hinter dem Leitrad, anzuordnen,
wo dies konstruktiv besonders günstig ist, und wo keine Nachteile hydraulischer
Art in Kauf genommen werden müssen.
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Die unmittelbare Lagerung des Ringschiebers iin feststehenden Gehäuse
ermöglicht es, den Ringschieber ohne besondere Tragscheibe und Nabe auszubilden.
Gemäß der Erfindung wird der Ringschieber jeweils nicht nur hinsichtlich des in
eingerückter Stellung in den Kreislauf hineinragenden Teils, sondern in seiner Gesamtheit
als zylindrischer Ring ausgebildet. Für einen Wandler mit zentrifugal durchströmtem
Pumpen- und Turbinenrad und zentripetal durchströmtem Leitrad kann der Ringschieber
gemäß der Erfindung etwa unmittelbar hinter dem Leitrad angeordnet werden.
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Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Ringschieber ergibt sich der
Vorteil, daß durch den Fortfall jeglicher Nabenscheibe die auf den Ringschieber
einwirkenden Achsschübe auf ein Mindestmaß herabgedrückt werden. Die Angriffsflächen
für die Druckflüssigkeit sind sehr gering, und außerdem ist die Anordnung so getroffen,
daß sich der Druck um den Ringschieber in ausgerückter Lage gut ausgleichen kann.
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Zur Betätigung des Ringschiebers wird dieser etwa mit einer Verzahnung
versehen, in die ein Verstellritzel eingreift. Auch eine hydraulische Betätigung
läßt sich. in einfacher Weise durchführen, indem der äußere Rand des Schiebers als
Ringkolben ausgebildet oder mit einer Anzahl kleiner Kolben verbunden wird, die
mit einem Druckmittel zur Verstellung des Schiebers beaufschlagt werden. Nach einem
besonderen Vorschlag der Erfindung wird der Ringschieber derart ausgeführt, daß
er sich bei seiner Betätigung schraubenförmig in den Kreislauf hineinschiebt. Hierzu
können Kurvennuten o. dgl. dienen.
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Bei Kraftübertragungen mit zwei durch Ringschieber gesteuerten Drehmomentwandlern,
von denen etwa der eine für Vorwärts- und der andere für Rückwärtsantrieb dient,
so daß jeweils der eine Ringschieber ein- und der andere ausgerückt ist, können
die Ringschieber gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung in einfacher Weise
starr miteinander gekuppelt werden. Hierzu werden die beiden Wandler Rücken gegen
Rücken nebeneinander angeordnet, so daß sich die Ringschieber bei der Öffnungsbewegung
in den Raum zwischen den beiden Wandlern bewegen. In vielen Fällen wird es jedoch
empfehlenswert sein, bei solchen, insbesondere als hydraulische Wendegetriebe dienenden
Kraftübertragungseinrichtungen die beiden Ringschieber nicht starr, sondern nur
über eine hydraulische Steuerung miteinander zu verbinden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Strömungswandler mit einem Ringschieber gemäß der
Erfindung im Längsschnitt und Abb.2 und 3 weitere Ausführungsformen; Abb.4, 5 und
6 zeigen im Längsschnitt, im Querschnitt und in einem weiteren Längsschnitt eine
besonders zweckmäßige Ausbildung eines Ringschiebers einschließlich der Vorrichtung
zu seiner Betätigung.
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Der in Abb. i gezeigte Strömungswandler weist ein Pumpenrad i, ein
Turbinenrad 2 und zwei Leitschaufelkränze 3 und 4 auf, die in dem feststehenden
Gehäuse 5 angeordnet sind. Neben dein zweiten Leitschaufelkranz ist im Gehäuse ein
zylindrischer Ringraum 6, in dem ein zylindrischer Ringschieber 7 in Achsrichtung
verschiebbar gelagert ist. Der Ringschieber sperrt in der eingerückten Stellung
den Flüssigkeitskreislauf im Wandler hinter dem zweiten Leitschaufelkranz ab. Zur
Betätigung des Ringschiebers ist dieser an einer oder mehreren Stellen des Umfangs
mit einer Verzahnung 8 versehen, in die ein Ritzel 9 eingreift. Wie ersichtlich,
ist der Ringschieber in seiner Gesamtheit zylindrisch ausgebildet. In den von der
Flüssigkeit durchströmten Raum ragt in der Schließstellung nur der schmale, völlig
glatte Ventilteil des Schiebers hinein, während in der ausgerückten Stellung die
innere Stirnseite des Schiebers den Ringschlitz im Gehäuse nahezu völlig abschließt.
Die radiale Erstreckung des Schiebers ist so gering, daß praktisch der ganze Schieber
in einem Raum gleichen Drucks liegt.
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Bei dem in Abb. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schieber io
an seinem äußeren Rande mit einem schmalen Ringkolben i i versehen, so daß er etwa
durch Drucköl, das in den Raum 12 eingeleitet wird, in die Schließstellung gedrängt
werden kann. Die geringe Achsschubbelastung des neuen Ringschiebers bringt es mit
sich, daß seine Steuerung mit geringen Kräften und besonders bei hydraulischer Betätigung
mit kleinen Steuerkolben und geringem Steuerdruck durchgeführt werden kann.
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In Abb. 3 ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Ringschieber 13
an Stelle eines sich über den ganzen Umfang erstreckenden Ringkolbens mehrere kleine
Kolben 14 aufweist, die in kleinen, vom Gehäuse 5 gebildeten Zylindern 15 geführt
sind.
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Bei dem in den Abb.4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ringschieber
16 nicht rein axial verschiebbar, sondern in Achsrichtung verschraubbar gelagert.
Hierzu dienen drei am Umfang gleichmäßig verteilte schraubenförmige Nuten 17 am
äußeren Umfang des Ringschiebers, in die drei im Gehäuse befestigte Zapfen i8 mittels
je eines Rollenlagers eingreifen. Auf einem Teil des Umfangs ist der Ringschieber
mit einer Verzahnung i9 versehen, in die eine hydraulisch
betätigte
Zahnstange 2o eingreift. Diese ist hierzu als Kolbenventil ausgebildet, in dem der
Steuerstift 21 gelagert ist. Mittels einer in eine Längsnut 22 eingreifenden Schraube
23 ist das Kolbenventil mit der Zahnstange an einer Drehung verhindert. Außerdem
sind am Umfang des Ringschiebers drei Federbüchsen 24 angeordnet, die den Ringschieber
in die Schließstellung schieben, während er durch hydraulischen Druck über die Zahnstange
2o in die Öffnungsstellung gerückt wird.