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Hydraulische Verdrängereinrichtung, Pumpe oder Motor, insbesondere
für Getriebe Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verdrängereinrichtung, Pumpe
oder Motor, insbesondere für Getriebe, mit einer Umsteuervorrichtung, durch die
die Verdrängerräume von der Saug- auf die Druckseite, und umgekehrt, umgeschaltet
werden, und mit einer Einrichtung, mittels deren der Druck in den Verdrängerräumen,
während diese von der Saug- und Druckseite abgeschlossen sind, in seiner Größe zusätzlich
zu den durch die infolge der Bauart der Einrichtung gegebenen Änderungen der Verdrängerräume
verursachten Druckveränderungen beeinflußt wird.
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Es ist bekannt, daß bei hydrostatischen Getrieben, insbesondere wenn
diese Einrichtungen mit hohen Betriebsdrücken arbeiten und außerdem mit hohen Drehzahlen
umlaufen, lästige Geräusche und unerwünschte Erschütterungen auftreten, die man
durch Anordnung von Drosselschlitzen zu dämpfen oder zu vermindern gesucht hat.
Durch Wahl einer verschieden großen Überdeckung und Verlagerung derselben aus der
Totpunktlage ist es zwar möglich, eine Geräuschminderung und Erschütterungsmilderung
zu erreichen.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, bei einem Preßölgetriebe, dessen
Zylinderräume während des Überganges von der Druckseite zur Saugseite abgeschlossen
sind, eine Vorsteuerung mittels einer dem Kolben zusätzlich erteilten Bewegung durchzuführen,
die entweder bei Exzenterkolbengetrieben durch eine aus der Mittelachse der Umsteuerstege
versetzte Anordnung des Kurbelzapfens oder bei Triebflanschgetrieben durch eine
Neigung der Schwenkachse des Schwenkrahmens
aus der Getriebeachse
heraus zur Druckseite hin durchgeführt wird.
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Bei allen diesen Ausführungsformen können jedoch bei hohen Betriebsdrücken
und hohen Drehzahlen die auftretenden Geräusche und Erschütterungen nicht beseitigt
werden.
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So hat man z. B. bei einem Kapselpumpentriebwerk, das zwei je in einem
Gehäuse exzentrisch angeordnete, mit Flügelkolben versehene, als Pumpenelement bzw.
als Antriebselement des Ölmotors wirkende Läufer aufweist und deren Verdrängungsräume
durch eine gemeinsame Hohlwelle, die in axialer Richtung in einen Saugkanal und
einen Druckkanal unterteilt ist, und durch in den Läufern vorgesehene Radialbohrungen
miteinander in Verbindung stehen und bei dem zwischen den den Radialbohrungen je
eines Läufers zugekehrten Öffnungen des Druckkanals und des Saugkanals besondere
Umsteuerstege stehengeblieben sind, die beim Durchgang des Läufers durch seine Totpunktmittellage
dessen Verdrängerräume abschließen und so eine Verbindung der Saugseite mit der
Druckseite verhindern, zur Behebung der Schwierigkeit, daß in den Verdrängerräumen
ein anderer Druck herrscht als in dem Druckkanal bzw. in dem Saugkanal, wodurch
ein lästige Geräusche verursachender Druckausgleich stattfindet, sobald die Verdrängerräume
wieder mit einem der beiden Kanäle verbunden werden, die durch die Abmaße und Anordnung
der Umsteuerstege bedingten Umsteuerzeiten der Verdrängerräume so gegenüber der
Totpunktmittellage der Läufer verschoben, daß sich die Volumina der während des
Umsteuerns abgeschlossenen Verdrängerräume infolge der exzentrischen Anordnung der
Läufer in ihren Gehäusen verändern und hierdurch eine Angleichung der in ihnen herrschenden
Drücke an die in dem Druckkanal bzw. dem Saugkanal herrschenden Drücke bewirkt wird.
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Diese Art der Beeinflussung der in den Verdrängerräumen herrschenden
Drücke durch eine Verschiebung der Umsteuerzeiten ist jedoch infolge der besonderen
Abmessungen und Anordnung der Umsteuerstege immer nur für ganz bestimmte, in dem
Druckkanal bzw. in dem Saugkanal herrschende Druckverhältnisse geeignet. Sollen
diese Druckverhältnisse aber eine Änderung erfahren, so müssen die Umsteuerstege
gegen solche mit anderen Abmessungen ausgetauscht werden, die eine Änderung der
Umsteuerzeit und damit eine entsprechende Anpassung der in den Verdrängerräumen
herrschenden Drücke an die neuen Druckverhältnisse ermöglichen.
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Ferner hat man versucht, den Druck in den einzelnen Zylinder- oder
Verdrängerräumen, während diese sowohl von der Saugseite als auch von der Druckseite
abgesperrt sind, dadurch zu beeinflussen, daß man sie über Bohrungen mit kolbenschieberartigen
Ventilen in Verbindung bringt, die den Druck in den Verdrängerräumen während der
Umsteuerzeiten entsprechend beeinflussen sollen.
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Die dafür zur Verfügung stehenden Zeiträume, bei denen es sich um
Bruchteile von Sekunden handelt, sind jedoch so kurz, daß diese Mittel, nämlich
kolbenschieberartige Ventile oder rotierende Drehschieber, bedingt durch die Massewirkungen
dieser Mittel, nicht in der Lage sind, eine ausreichende Geräuschdämpfung oder Herabsetzung
von Erschütterungen herbeizuführen. Bei sehr hohen Drehzahlen und bei verhältnismäßig
großen Arbeitsdrücken reichen die auf die Steuerschieber gelangenden Kraftimpulse
nicht mehr aus, um eine einwandfreie Steuerbewegung des Steuerelementes zu bewirken.
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Die Erfindung löst die an sich bekannte Aufgabe der Beseitigung von
Geräuschen und Erschütterungen auch bei hohen Drehzahlen und hohen Leistungen durch
eine von Massewirkungen freie zusätzliche Beeinflussung des Druckverlaufs durch
Entnahme oder Einführung von Ölströmen aus den Zylindern oder in dieselben mit Hilfe
massearmer Ventile oder besonderer Ölpumpwerke bzw. Ölmotoren.
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Dadurch wird eine erhebliche Verminderung der in den Steuerelementen
auftretenden Beschleunigungskräfte erzielt, was wiederum eine einwandfreie Umsteuerung
im Getriebe selbst bei hohen Betriebsdrehzahlen und Betriebsdrücken ermöglicht.
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Durch Entnahme oder Einführung von Ölströmen aus den Zylindern oder
in dieselben mit Hilfe massearmer Ventile, die nur einen kleinen Hub erfordern,
läßt sich auch in den kurzen, nur nach Tausendstelsekunden zählenden Zeiträumen,
innerhalb welcher bei einem schnellaufenden Getriebe die Verdrängerräume sowohl
von der Saug- als auch von der Druckseite abgesperrt sein können, eine Beeinflussung
des Druckes in den Verdrängerräumen derart erreichen, daß störende Druckspitzen
oder störende Druckverminderungen vermieden werden.
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Bei der Anordnung einer oder mehrerer Pumpen, die über ähnlich eingerichtete
Bohrungen Drucköl in die Verdrängerräume einführen oder aus diesen herausleiten,
wirkt im Falle des Herausleitens die Ölpumpe unter Energierückgewinnung als ein
Ölmotor, was jedoch für die Wirkung unwesentlich ist, so daß hier im folgenden schlechthin
von »Pumpen« gesprochen wird, obwohl es sich hierbei zum Teil um Ölmotoren handeln
kann. Auch mit dieser Maßnahme läßt sich eine durch Massewirkungen nicht verzögerte
und durch Veränderung der Pumpenförderung variable Beeinflussung der Druckentwicklung
in den Verdrängerzellen erreichen, wie dies für die Erfindung wesentlich ist.
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Ein weiteres Mittel, mit dem ebenfalls umverzögert auf die Druckentwicklung
in den Verdrängerzellen während ihres Überganges von der Saug- auf die Druckseite,
und umgekehrt, eingewirkt werden kann, ist die Anordnung einer verdrehbaren Umsteuervorrichtung.
Hiermit läßt sich die Phasenlage der Kolbenhubbewegung in den Zeitpunkten des Überganges
j eder Verdrängerzelle von der Saug- auf die Druckseite, und umgekehrt, beeinflussen
und damit auch die Druckentwicklung in diesen, wobei jede Störung durch Massenwirkung
vermieden wird.
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Die Durchführung der Erfindung erfordert dabei, daß unbedingt während
eines wenn auch kleinen Winkelbetrages der Drehung der Getriebewelle die Verdrängerzellen
sowohl von der Saug- als auch von der Druckseite abgesperrt sind. Getriebebauarten,
bei welchen aus irgendwelchen Gründen dieser Winkelbetrag Null oder sogar negativ
ist, sind daher für die
Anwendung der Erfindung ungeeignet. Solche
Getriebebauarten sind z. B. diejenigen - nicht allgemeiner, sondern nur in älteren
Beschreibungen bekanntgewordener - Art, bei denen man durch Verdrillung des Steuerzapfens,
beispielsweise bei einem Radialkolbengetriebe, die Fördermenge zu beeinflussen versucht
hat. Soll letzteres gelingen, so muß die Überdeckung nahezu Null oder negativ sein,
da hierbei der Steuerzapfen zur Ermöglichung der verlangten starken Verringerung
der Fördermenge um große Winkelbeträge aus der Totlage der Kolbenbewegung herausgedreht
werden muß. In diesem Falle haben die Kolben während der Umsteuerung große Geschwindigkeiten,
so daß jede Überdeckung zu harten Schlägen oder zur Zerstörung des Getriebes führen
würde, d. h., es ist dann überhaupt nicht angängig, die Verdrängerzellen, wenn auch
nur kurze Zeit, sowohl von der Saugseite wie auch von der Druckseite abzusperren.
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Die Ausführung einer verdrillbaren Umsteuervorrichtung ist aber auch
rein baulich fast undurchführbar, zumal dabei für eine zweckentsprechende Druckbeeinflussung
in den umzusteuernden Verdrängerzellen bei geringem Nutzhub große Verdrillungen
der Umsteuerung nötig wären, was sich kaum mit der Aufgabe der Druckölzu- und -ableitung
verbinden läßt. Erfindungsgemäß wird daher für diese Art der Druckbeeinflussung
in den Verdrängerzellen die Umsteuervorrichtung so eingerichtet, daß sie außer in
der üblichen, der Hubverstellung dienenden Richtung auch noch senkrecht dazu verschoben
oder verdreht werden kann, wodurch die Phasenlage der Kolbenbewegung zur Umsteuervorrichtung
geändert werden kann, damit die erfindungsgemäße Druckbeeinflussung in den umzusteuernden
Verdrängerzellen unbeeinflußt durch Massewirkung vorgenommen werden kann.
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Die Abb. I zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar in der
Ansicht auf die Steuerfläche eines Axialkolbengetriebes, obwohl die Erfindung in
genau derselben Weise für alle Arten der üblichen Schieberumsteuerung, also auch
für die Rundsteuerung, wie sie die meisten Radialkolbengetriebe zeigen, anwendbar
ist. I und 2 sind die bekannten, wurstförmig gestalteten Steuerschlitze eines Axialkolbengetriebes,
wobei I z. B. die Druckseite und 2 die Saugseite bedeutet. Durch bekannte Mittel,
wie Verdrillung der Steuerung, läßt sich erreichen, daß jeder Zylinder, welcher
mit seiner in Abb. I rund angenommenen und punktiert dargestellten Steueröffnung
3 an der Umsteuerung beteiligt ist, während der Zeitdauer, in der diese Öffnung
3 weder mit der Druckseite i noch der Saugseite 2 in Verbindung steht, einer Kompression
bzw. Expansion unterworfen wird. Ist in Abb. I die durch den Pfeil angegebene Drehrichtung
links, so muß die Zylinderöffnung 3 im oberen Teil des Bildes beim Übergang von
2 auf I einem Kompressionsvorgang unterworfen werden. Damit nun dieser etwa für
die Höchstlast oder den Höchstluftgehalt des Öles abgestimmte Kompressionsvorgang
nicht bei Teillast oder luftarmem Öl zu weit geht, ist in der Steuerfläche zwischen
den Druck- und Saugschlitzen I und 2 eine Öffnung 4 vorgesehen, die etwa von der
Zylinderöffnung 3 in einem passenden Augenblick, einige Zeit nachdem er den Saugschlitz
2 verlassen hat, angeschnitten wird. Die Öffnung 4 steht nun, wie in Abb. 2 ersichtlich
ist, welche etwa einen Schnitt A-B durch Abb. I darstellt, mit einem mit kleiner
Masse ausgeführten Rückschlag- oder Sicherheitsventil 5 in Verbindung, das etwa
aus einer federbelasteten Platte besteht und in Abb. 3 in größerem Maßstab dargestellt
ist. Dieses Ventil öffnet eine Verbindung zwischen der Zylinderöffnung 3 und dem
Druckschlitz I, sobald in dem Zylinder 3 ein höherer Druck als in dem Druckschlitz
I auftritt, wobei noch die Vorspannung der Feder zu überwinden ist. Durch Ausführung
des Ventils mit möglichst kleiner Masse - etwa als leichte Platte 6 in Abb. 3 -,
Anordnung einer mäßig steifen Feder 7 in Abb. 3 sowie durch eine Aussparung 8 in
der Platte 6, welche eine genügend weitgehende Ausbreitung des durch die Öffnung
4 eintretenden Druckes bis an die dichtenden Randzonen der Platte 6 gestattet, läßt
sich erreichen, daß dieses Ventil mit der erforderlichen Schnelligkeit arbeitet,
so daß auch im Leerlauf eines derartigen Getriebes keine störenden Geräusche auftreten,
auch wenn es für Vollast und gegebenenfalls lufthaltiges Öl eine ausreichende Kompression
aufweist.
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Ähnlich, wie für die Kompression in der oberen Hälfte der Abb. I beschrieben,
läßt sich auch eine zu weit gehende Expansion etwa in der unteren Hälfte der Abb.
I beseitigen, wenn die dort vorgesehene Öffnung 4' mit einem geeigneten Ventil verbunden
wird, das aus der Saugseite Öl in den Zylinder einströmen läßt, sobald in diesem
eine zu weit gehende Expansion eintritt. Hierzu müßte eine Anordnung etwa eines
Plattenventils ähnlich Abb. 3, jedoch mit umgekehrter Schließrichtung der Platte,
gewählt werden. Statt dessen kann man sich auch darauf beschränken, etwa in der
Mitte der Umsteuerung zwei Öffnungen 4" anzubringen, die man über Rückschlagventile
so mit der Saugleitung des Getriebes, etwa mit der Speisedruckleitung, die unter
dem Druck einer Füll- oder Speisepumpe steht, verbindet, daß hier mindestens immer
der Speise- oder Fülldruck herrscht und somit eine zu weit gehende Expansion oder
eine Vakuumbildung in den Zylindern verhütet wird, auch wenn eine zu weit gehende
Expansionsbewegung der Kolben eintreten sollte. Man kann ferner die Öffnungen 4
und 4' in Abb. I für einen Primärteil mit wechselnder Saug- und Druckseite I und
2 vorsehen, wobei dann nur für eine entsprechende und genügende Kompressionsbewegung
der Kolben gesorgt werden muß. Eine Nachfüllung über die Öffnungen 4" aus der Speisedruckleitung
verträgt sich offenbar ohne weiteres mit dem in Abb. i dargestellten erfindungsgemäßen
Dekompressionsventil, so daß hierzu keine weiteren Ergänzungen nötig sind, wenn
nicht auch die Drehrichtung wechselt.
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Für wechselnde Drehrichtung ergibt nun die Ausführung nach Abb. q.
eine zweckentsprechende Anordnung der Dekompressionsventile. Die Öffnungen q. sind
hier zunächst, wie aus Abb. 5 näher ersichtlich ist, durch eine federbelastete Ventilplatte
6, ähnlich wie zu Abb. i und 2 erläutert, abgesperrt. Dieses Ventil öffnet jedoch
nicht einen Weg zu einer bestimmten
Seite des Getriebekreislaufes,
sondern zu einem Querkanal g, der über ein einfaches Umschaltorgan, beispielsweise
die in ihm rollende Kugel Io, jeweils die Verbindung zu derjenigen Seite I oder
2 des Getriebes herstellt, die gerade den höheren Druck aufweist. Damit wird eine
selbsttätige Umschaltung des erfindungsgemäßen Dekompressionsventils auf die Seite
des höheren Druckes erzielt.
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Die hier in einigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Ventilanordnungen
lassen sich so wählen, daß sie für alle Betriebszustände eine korrekte Einstellung
der Kompression oder auch der Expansion ergeben, vorausgesetzt, daß im ganzen die
entsprechenden Bewegungen der Kolben ausreichend groß sind, um die Betriebsflüssigkeit
zu komprimieren oder zu expandieren, einschließlich der nötigen zusätzlichen Bewegungen,
welche Gestängespiel, größerer Luftgehalt des Öles oder Nachgiebigkeit der Bauteile
des betreffenden Getriebeteiles bedingen. Um beispielsweise für wechselnde Drehrichtung
eine ausreichend große Kolbenbewegung während der Umsteuerzeit zu erreichen, ist
es nur nötig, die Überdeckung, d. h. den Unterschied der Breite des dichtenden Umsteuersteges
zwischen dem Druck- und Saugschlitz I und 2 genügend groß zu wählen. Für einen Primärteil
(Ölpumpe) ergeben sich dann stets einwandfreie Verhältnisse, wenn man einerseits
dafür sorgt, daß während der Umsteuerung in keinem Zylinder ein niedrigerer Druck
als der Atmosphärendruck oder, falls auf der Saugseite 2 ein erhöhter Druck, der
sogenannte Speisedruck herrscht, ein niedrigerer Druck als dieser Speisedruck eintreten
kann, wofür ein entsprechendes Rückschlag- oder auch Füllventil 4" (Abb. I) in jedem
Umsteuersteg genügt. Außerdem ist es aber noch nötig, dafür zu sorgen, daß auch
kein höherer Druck als der Hochdruck im Getriebe in einem solchen Zylinder während
der Umsteuerung entstehen kann, und wenn man diese Bedingung unabhängig von der
Drehrichtung aufrechterhalten will oder, mit anderen Worten, eine Anordnung sucht,
die für jede Drehrichtung eines Primärteils die richtigen Verhältnisse ergibt, ist
die Ventilanordnung nach Abb. 5 hierfür das Gegebene.
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Es lassen sich auch ähnliche Ventile für solche Getriebeteile anführen,
welche als Ölmotor verwendet werden. Unter der Voraussetzung, daß bei diesen zwar
die Größe des Hubes vielleicht verstellbar ist, aber niemals die Verstellung des
Hubes so weit geht, daß die Hubrichtung vertauscht wird, ist für einen derartigen
Ölmotor auf derjenigen Seite der Umsteuerung, welche den kleinsten Kolbenhüben entspricht,
ein Ventil nach Abb. 5 erforderlich zur Beschränkung des Höchstdruckes, während
auf dem anderen Umsteuersteg, welcher den größten Kolbenhüben entspricht, ein Nachfüllventil
oder Saugventil nötig ist, welches dafür sorgt, daß hier niemals der kleinste Speisedruck
unterschritten wird. Außerdem sind aber noch für jeden Umsteuersteg wenigstens bei
wechselnder Drehrichtung zwei durch Schlitze ähnlich 4 und 4' in Abb. I gesteuerte
Ventile erforderlich, und zwar auf der Seite des kleinsten Hubes zwei Füllventile,
welche verhindern, daß an der betreffenden Seite kleinere Drücke als in dem benachbarten
Druck- oder Saugschlitz auftreten, während, umgekehrt, auf der Seite des größten
Hubes zwei in gleicher Weise gesteuerte Entleerungsventile notwendig sind, die dafür
sorgen, daß dort niemals höhere Drücke als im benachbarten Saug- oder Druckschlitz
auftreten können.
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Es lassen sich noch zahlreiche andere Ventilanordnungen ersinnen,
die irgendwie ganz oder halb selbsttätig die Kompression oder Expansion beeinflussen.
Die Einzelheiten der Ventilanordnungen sind für die Erfindung unwesentlich. Wesentlich
ist vielmehr für die vorliegende Ausführungsform der Erfindung der Grundgedanke
der Ergänzung der eigentlichen, für große Flüssigkeitsmengen bestimmten Schieberumsteuerungen
durch einfache und schnell wirkende, praktisch massefreie Ventilanordnungen, die
mehr oder weniger selbsttätig oder vielleicht auch noch unter Handbeeinflussung
oder sonst irgendwie gesteuerter Beeinflussung, aber unbeeinflußt durch störende
Massewirkungen, die Druckentwicklung in den umzusteuernden Verdrängerzellen, individuell
für jede umzusteuernde Verdrängerzelle, in korrekter Weise beeinflussen.
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Bei den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind die zusätzlichen
Ventile in der Umsteuerfläche untergebracht. Natürlich ist auch möglich, ähnliche
Ventile in dem meist rotierenden Zylinderkörper unterzubringen. In der Regel ist
dies jedoch weniger vorteilhaft, da dann für jeden der meist zahlreichen Zylinder
eines hydraulischen Getriebes die entsprechenden Ventilanordnungen nötig sind, während
bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung der erforderlichen
Ventile jeweils nur an den beiden Umsteuerstellen genügt.
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Eine durch Massewirkung nicht gestörte Beeinflussung des Druckes in
den umzusteuernden Verdrängerzellen läßt sich auch dadurch erreichen, daß man in
die umzusteuernden Zylinder mit Hilfe eines Pumpwerkes einen in der Regel veränderlich
einzustellenden Ölstrom einführt oder, umgekehrt, aus diesen herauszieht, wobei
dann die Pumpe gegebenenfalls als Ölmotor arbeitet.
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In Abb. 6 wird nun beispielsweise die entsprechende Einrichtung der
Erfindung für ein Axialkolbengetriebe dargestellt, und zwar in der Hauptsache in
der Ansicht auf die gewöhnlich feststehende Steuerfläche eines Axialkolbengetriebes.
Diese besitzt die in der Regel wurstförmig gestalteten Steuerschlitze 2 und i, die
jeweils mit der Saug- oder Druckleitung des hydraulischen Getriebesystems in Verbindung
stehen, dabei aber ihre Rolle häufig wechseln.
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Die einzelnen Zylinder, beispielsweise sieben, überschleifen mit den
in Abb. 6 der Einfachheit halber kreisrund punktierten Öffnungen die Steuerschlitze
2 und i und bei der Umsteuerung die zwischen diesen gelegenen festen Umsteuerstege
i2 und 13- In Abb. 7 ist nochmals die gleiche Einrichtung im Längsschnitt durch
die Mitte des meist rotierenden Zylinderkörpers dargestellt, wobei nur der Körper
=q. der nicht rotierenden Umsteuerfläche im Querschnitt dargestellt ist sowie der
Zylinderkörper 15, während Kolben 16 und das übrige Triebwerk, die mit der Pleuelstange
17 an der Triebwelle 18 hängen, nur in. Umrissen dargestellt sind, zumal insbesondere
die Einzelheiten dieser Teile für die Erfindung unwesentlich sind. In der Umsteuerfläche
14
werden nun zweckentsprechend etwa in der Mitte der Umsteuerstege 12 und 13 die Öffnungen
4 angebracht. In diese wird z. B. aus dem Hauptölbehälter über die Pumpen Io und
2o ein Ölstrom eingeführt, wenn ein Kompressionsvorgang erzielt werden soll, oder
in den Ölbehälter zurückgeleitet, wenn eine Expansion stattfinden soll. Die Eigenschaften
einer guten, auch für Hochdrücke genügend dichten Pumpe gewährleisten dabei eine
durch Massewirkung nicht gestörte und bei Anwendung veränderlicher Pumpwerke beliebig
einstellbare Beeinflussung der Druckentwicklung in den umzusteuernden Verdrängerzellen.
An Stelle der Pumpen I9 und 2o kann auch nur eine einzige Pumpe od. dgl. Anwendung
finden, die etwa Betriebsflüssigkeit aus einer Öffnung 4 ansaugt und in die andere
Öffnung 4 hineinbefördert (vgl. Abb. 7).
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Abb. 8 zeigt nun noch eine besondere Einrichtung eines Pumpwerkes,
welches für sich geeignet ist, die störenden Bewegungen der Getriebekolben 16 während
der Umsteuerzeit zu kompensieren und gleichzeitig die gewünschten Ölmengen für die
Beeinflussung der Kompression oder Expansion bzw. zur Erzielung dieser Vorgänge
in die Öffnungen 4 einzuleiten. Die Pumpe I9, 2o besteht aus einem Pumpenkolben,
der an einem Kurbeltriebwerk 23 hängt. Dieses Kurbeltriebwerk ist beispielsweise
bei einem 7-Zylinder-Getriebe durch eine Stirnradübersetzung im Verhältnis 7 : I
von der Triebwelle I8 angetrieben. Wählt man dann die relative Lage der Kurbel 23
so, daß, wenn der umzusteuernde Zylinder 15 mit seiner Zylinderöffnung, beispielsweise
I5a, seinen Totpunkt erreicht hat, was bei unverdrillter Steuerung der Fall ist,
wenn er gerade in der Mitte des dazugehörigen Umsteuersteges 12 oder 13 steht, so
erzielt man einen vollständigen Ausgleich der störenden Bewegung des Getriebekolbens
16, wenn das gesamte Hubvolumen des Pumpenkolbens I9 bzw. 2o ein Neunundvierzigstel
des gerade jeweils gewählten bzw. vorliegenden Hubvolumens des Getriebezylinders
15 beträgt. Damit ist es also möglich, durch eine einzige Hilfspumpe I9 die Umsteuerung
auf einen Umsteuersteg für sämtliche Zylinder zu bewerkstelligen und diese noch
verhältnismäßig klein auszuführen. Für den anderen Umsteuersteg benötigt man eine
ähnliche Pumpe 2o, oder aber die Hilfspumpe nach Abb. 8 müßte doppeltwirkend ausgeführt
werden, um auf dem einen Umsteuersteg für diese Kompression Öl einzuführen, auf
dem anderen für die Expansion Öl entnehmen zu können. Gänzlich uneingeschränkt geht
dies allerdings nur bei Getrieben mit gerader Zylinderzahl, die im allgemeinen aus
anderen Gründen nicht üblich sind, so daß in der Regel zwei Pumpen I9 und 2o notwendig
werden, wenn eine genaue Kompensation der natürlichen Bewegung der Getriebekolben
16 erreicht werden soll. Schließlich ist es auch möglich, eine Pumpe anzuwenden,
welche abwechselnd die eine und die andere Öffnung 4 versorgt, wozu irgendein Umschaltorgan
anzuwenden wäre.
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Die gleichen Pumpen I9 und 2o können dabei auch noch für die verlangte
Kompression oder Expansion nutzbringend verwertet werden, wozu man nur deren Kurbel
23 entsprechend aus der vorher angegebenen Winkellage bezüglich der Triebwelle des
Getriebeteils bei Totpunktlage eines Kolbens herauszudrehen braucht. In Abb. 8 wird
dies beispielsweise dadurch erzielt, daß die Stirnräder, welche die Triebwelle 18
mit der Kurbel 23 verbinden, schräg verzahnt sind, so daß eine Längsbewegung beispielsweise
des Zahnritzels auf der Kurbelwelle 23 mittels des Gestänges 25 die gewünschte Einstellung
der Phasenlage der Kurbel 23
gestattet. Darüber hinaus ist natürlich auch
noch eine Verstellung der Hubgröße der Kurbel 23 erforderlich, wenn der Hauptgetriebeteil
veränderliche Kolbenhübe hat oder der Betriebsdruck stark wechselt. Die Einstellung
dieser Kurbel kann mit bekannten Mitteln erfolgen, etwa dadurch, daß man an Stelle
des einfachen Kurbelgetriebes mit feststehendem Zylinder und rotierender Kurbelwelle
einen Antrieb mit längsverschieblichen schrägen Nocken setzt oder aber die bekannte
Anordnung der radialen oder axialen Kolbentriebwerke der hydraulischen Getriebe
mit rotierenden Zylindern und feststehender Kurbel. In diesem Falle muß freilich
der einzige rotierende Zylinder nicht mit einer Umsteuerung 14 nach Abb. 6 und 7
ausgerüstet werden, sondern einen wenigstens während der Umsteuerzeit unveränderlichen
Flüssigkeitsanschluß an die Öffnungen 4 besitzen.
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Daß selbstverständlich die Pumpenzylinder I9 und 20 mit Flüssigkeit
gefüllt sein müssen, zweckentsprechend auch mit vorgespannter Flüssigkeit, sei hier
nur erwähnt. In Abb. 8 ist hierfür nur das Rückschlagventil 26 an einem kleinen
Ölbehälter angegeben, obwohl in der Regel eine Verbindung mit einer unter Druck
stehenden Speisedruckleitung über ein ähnliches Rückschlagventil zweckentsprechend
sein wird. Die Einzelheiten der Umsteuereinrichtung und insbesondere die Pumpen
I9, 2o können noch in sehr verschiedenartiger Weise verändert werden, ohne daß hierdurch
der Grundgedanke der Erfindung Not leidet. Wesentlich ist für die Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung die Anordnung von Ein- und Ausströmöffnungen in dem Umsteuerorgan
der hydraulischen Getriebe und die Verbindung dieser Ein- und Ausströmöffnungen,
welche mit schnell wirkenden, beinahe massefreien Ventilen oder mit ebenfalls der
Massewirkung nicht unterworfenen Ölströmen aus besonderen Pumpwerken in Verbindung
gebracht werden.
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Statt die Flüssigkeit durch Öffnungen 4 an dem Umsteuerorgan, wie
in Abb. 6 gezeigt, zu- und abzuführen, kann natürlich auch an anderer Stelle eine
Einführung dieser Ölströme vor sich gehen. In Abb. 7 ist beispielsweise ein Gleitring
22 vorgesehen, der über einzelne Öffnungen des Zylinders hinüberstreicht und den
einzelnen Bohrungen etwa dieselben Wirkungen wie die Öffnungen 4 in dem Umsteuersteg
14 zu erreichen gestattet. Auslauföffnungen speziell kann man in Form kleiner, durch
einen Nockenring 22 betätigter Ventile anordnen, wobei sich noch der Vorteil ergibt,
daß durch derartige Ventile die durch die Fliehkraft ausgeschleuderten Fremdkörper
aus dem Kompressionsraum des Getriebes entfernt werden können. Selbstverständlich
sind auch noch andere Arten der Verbindung zwischen den Pumpen zg, 20 und den einzelnen
Zylindern 15
ausführbar, ohne daß hierbei das Wesen der Erfindung geändert
würde. Es ist auch möglich, die Pumpen zg, 2o in Form einzelner Stempel in die Steuerkörper
14 der Abb. 7 einzusetzen, da dies nur bauliche Maßnahmen
sind,
die in der Hauptsache dasselbe erreichen wie die schematisch dargestellte Ausführung
nach Abb. B.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche die Beeinflussung
des Druckes in den umzusteuernden Zylindern, unbeeinflußt durch Massewirkung, ermöglicht,
ergibt sich, wie bereits eingangs erwähnt, durch eine Verdrillung der Umsteuervorrichtung,
wobei diese Maßnahme natürlich auch noch mit den bereits beschriebenen Maßnahmen
der Anordnung massefreier, schnell wirkender Ventile kombiniert werden kann.
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Die Ausführung einer insbesondere auch im Betrieb verdrillbaren Umsteuerungsfläche
beim Axialkolbengetriebe oder eines verdrillbaren Zapfens beim Radialkolbengetriebe
oder eines verdrillbaren Gehäuses bei einem Getriebe der Kapselzellenpumpenbauart
ist aber baulich in der Regel recht schwierig, insbesondere weil bei kleinen Nutzkolbenhüben
recht große Beträge der Verdrillung nötig sind. Besonders unbequem wird die Verdrillung
und Umsteuerung, wenn die Nutzkolbenhübe ganz klein oder auch beinahe Null werden
sollen, da dann offenbar eine Verdrillung der Steuerung von fast 9o Winkelgraden
erforderlich ist, was sich mit einer einfachen Ausführung der Ölzu- und -ableitung
kaum verträgt. Wechselt die Dreh- oder Druckrichtung, so muß in der Regel die Verdrillung
in umgekehrtem Sinne vorgenommen werden, was die Schwierigkeit der Herstellung der
Flüssigkeitszu- und -ableitungen zu der Steuerfläche noch weiter steigert.
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Insbesondere in dem geschilderte Falle eines Kompressions- oder Expansionsvorganges
bei kleinen Nutzkolbenhüben erweist sich eine besondere Ausführungsform der Erfindung
als sehr vorteilhaft, die an Stelle der verdrillbaren Steuerfläche mit oder ohne
zusätzliche Ausgleichsventile eine besonders einfache Anordnung ergibt, die bis
zu einem gewissen Grade sogar auf dasselbe herauskommt wie eine sehr weitgehende
und sich selbsttätig der Hubgröße anpassende Verdrillung der Umsteuerung. Dies wird
gemäß der ErfindÜng dadurch erzielt, daß man bei Getrieben, bei denen die Verstellung
der Hubgrößen der Arbeitskolben durch eine Längsbewegung in einer bestimmten Richtung
erfolgt, die Steuerung noch zusätzlich und senkrecht zu dieser Richtung verstellt.
Dies ist etwa in Radialkolbengetrieben der üblichen Ausführung der Fall, bei denen
meist ein zylindrischer Umsteuerzapfen vorhanden ist und eine Trommel- oder Kreisbahnführung
für die Kolben, die relativ zueinander in bestimmter Richtung so verstellbar sind,
daß die Nutzhübe der Kolben sich ändern. Der Schlitten, der diese meist in gerader
Richtung vor sich gehende Verstellung - bei manchen Ausführungen erfolgt diese Verstellung
auch auf einem Kreisbogen verhältnismäßig großen Durchmessers - bewerkstelligt,
wird nun gemäß der Erfindung so eingerichtet, daß er auch senkrecht zu dieser Verstellrichtung
aus der symmetrischen Mittellage herausgeschoben werden kann. Hierdurch ergibt sich
eine Bewegung der Kolben, deren Phase um 9o Winkelgrade zu der eigentlichen Nutzbewegung
verschoben ist und die, solange die Querverschiebung unveränderlich bleibt, auch
unverändert aufrechterhalten bleibt. Die resultierende Lage der Umsteuerung nimmt
dann eine Winkelstellung ein, die je nach der Größe des Hubes nahe zu der eigentlichen
Arbeitshubverstellungsrichtung liegt oder aber bei kleinen Hüben senkrecht dazu.
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Beim Axialkolbengetriebe kann kinematisch dasselbe, wie hier mit Bezug
auf das Radialkolbengetriebe beschrieben, erreicht werden, wenn man die Schwenkung
der Zylinder oder des Triebringes um eine Achse vornimmt, die gegenüber der üblichen
Schwenkrichtung geneigt ist, etwa um einen rechten Winkel. Beim Axialkolbengetriebe
führt dies insbesondere zu der auch baulich sehr leicht durchführbaren Maßnahme
der Schwenkung um eine zur Hauptschwenkachse senkrechte Hilfsschwenkachse, zu welchem
Zweck eine kardanische oder kugelbewegliche Lagerung des beweglichen Getriebeteils,
also des beweglichen Triebringes oder des schwenkbaren Zylinderkörpers, zweckentsprechend
ist, wenn man sich nicht mit einer festen, unveränderlichen Voreilung bzw. Nacheilung
begnügen kann, was z. B. bei konstantem Betriebsdruck oft genügt, da sich hiermit
unter diesen Betriebsverhältnissen die korrekte Umsteuerung für alle Hubgrößen einschließlich
Nullhub und Rückwärtslauf bzw. Ubergang vom Pumpenbetrieb auf den Ölmotorbetrieb,
und umgekehrt, erzielen läßt. Dabei kann man oft in einfachster Weise den schwenkbaren
Teil des Getriebes in einer Kugelfläche halten, wodurch es möglich ist, alle gewünschten
Verstellungen der Umsteuerung einschließlich einer gegebenenfalls auch noch gewünschten
Verdrillung der Umsteuerung zu bewerkstelligen.
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Die Erfindung ist dabei sowohl bei Axialkolbengetrieben mit schwenkbaren
Zylindern und feststehender Triebwelle oder neigbarem, um die feste Triebwelle rotierendem
Triebring anwendbar.
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Die Abb. g zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für das bekannte
Axialkolbengetriebe mit schwenkbaren Zylindern. 28 ist die Triebwelle, welche vorn
in bekannter Weise den Triebflansch 29 trägt. An diesen sind mit den üblichen Kugelgelenken
die Kolbenstangen und Kolben 16 angehängt, die in dem rotierenden Zylinderblock
15 arbeiten. Statt nun in der üblichen Weise den rotierenden Zylinderblock 15 mit
der zugehörigen, nicht rotierenden Steuerfläche 3o in einem um eine bestimmte Achse
schwenkbaren Rahmen zu lagern, wird in erfindungsgemäßer Weise ein kugelbeweglicher
Rahmen 31 angewendet. Dabei kann dieser Rahmen kugelbeweglich sowohl mit seiner
Außenseite an irgendwelchen mit dem Gehäuse oder der Triebwellenlagerung zusammenhängenden
Teilen aufgehängt werden, oder aber er kann, wie beispielsweise in. Abb. g dargestellt,
nach Art einer Halbkugelschale, die nur eine passende, meistens schlitzförmige Öffnung
für die Welle 28 frei läßt, den Triebflansch 2g und eine die Triebflanschlagerung
umfassende Halbkugel 32 umschließen.
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Auf diese Weise wird es offenbar möglich, die Steuerfläche
39 um eine beliebige Schwenkachse zu beugen, da j a die Halbkugel 32 eine
allseitige Beweglichkeit zuläßt. Außerdem ist es aber auch möglich, die Steuerfläche
3o um die Längsachse des Zylinders 15 zu verdrillen, weil auch diese Beweglichkeit
offenbar durch die halbkugelförmige Lagerung 32, im Gegensatz zu der einfachen Schwenkzapfenlagerung,
ermöglicht wird. Durch die beschriebene kugelige Lagerung
der Triebwelle
in dem Rahmen 3I wird zunächst die Hauptbeweglichkeit des Getriebes, insbesondere
die Verdrillung der Steuerung und ihre Beugung um eine zur gewöhnlichen Schwenkachse
verdrillte Achse, ohne weiteres gestattet. Demgegenüber ist es zunächst weniger
von Belang, wie nun das mechanische Gebilde, bestehend aus Schwenkrahmen 3I mit
der in einer Kugel geführten Triebwelle 28, sonst aufgehängt oder gehaltert ist.
Beispielsweise kann man daran denken, dem Rahmen 3I etwa zwei Schwenkzapfen 33 zu
geben, die gegebenenfalls gleichzeitig- für die Ölzu- und -ableitung dienen. In
diesem Falle kann die erforderliche Schwenkwinkeleinstellung unter Ausnutzung der
Halbkugellagerung 3I nur dann wirksam werden, wenn man die Triebwelle 28 so einrichtet,
daß ihr linkes Ende entsprechend beweglich ist; eine Schwenkung um eine zum Schwenkzapfenmittel
33 senkrechte Achse läßt sich z. B. dadurch erzielen, daß man die Welle 28 links
mit einer beweglichen Kupplung versieht und den Rahmen 3I der Abb. 9 in der Richtung
der Schwenkachse 33, also in der Zeichenebene, nach oben oder unten längsverschieblich
macht. Statt dessen ist es auch möglich, für die Schwenkzapfen 33 wiederum eine
Kugelbeweglichkeit oder doch eine kardanische Beweglichkeit einzuführen. Hierzu
werden beispielsweise die Schwenkzapfen 33 zunächst in dem Kardanring 34 gelagert,
und dieser wird sodann senkrecht zur Zeichenebene in einem zweiten Schwenkzapfenpaar
35 nochmals gelagert (vgl. hierzu den Seitenriß der Anordnung nach Abb. Io). Dadurch
entsteht eine Anordnung, bei welcher das die Kolbenbewegung des Axialkolbengetriebes
bestimmende Kurbeltriebwerk in jeder Winkelrichtung zu der Steuerfläche
30 gebeugt werden kann, so daß eine beliebige Voreilung eingestellt werden
kann, auch eine Schwenkung des Triebwerkes um eine zur Hauptschwenkachse senkrechte
Richtung. Zweckmäßig ist es hierzu beispielsweise, das rechte Ende des Schwenkrahmens
3I mittels des Umsteuerzapfens 38 in der gewünschten Weise zu führen, etwa mittels
eines Steines in einer Kulisse, der eine beliebige Höhenlage und eine beliebige
Neigung gegeben werden kann. In Abb. Io ist beispielsweise die schräg geneigte Kulisse
36 ersichtlich. Ersetzt man in Abb. 9 und Io den Kardanring 34 durch eine Kugelfläche,
so muß zur Übertragung gewisser Drehmomente eine andere Vorkehrung herangezogen
werden, etwa ein Sperrstift in der Kugelfläche, irgendeine andere Halterung am Schwenkrahmen
oder ein nicht drehbarer, entsprechend langer Stein in einer entsprechend langen
Kulisse 36.
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Wie im übrigen die Ölüberleitung zu dem Schwenkkörper vor sich geht,
ist für die Erfindung unwesentlich. Es kann hierfür z. B. eine etwas bewegliche
Rohrleitungsstopfbüchse 37 in Abb. Io dienen oder irgendeine andere bekannte Vorkehrung.
In manchen Fällen ist es auch möglich, den Rahmen 3I feststehend anzuordnen und
damit der Notwendigkeit beweglicher Rohrleitungen aus dem Wege zu gehen. Die Abb.
II zeigt beispielsweise eine derartige Einrichtung, wie sie insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe
geeignet ist. Am Verbrennungsmotor-Schwungrad ist z. B. das Kardangelenk 4o befestigt,
welche: über eine zweite Welle das Kardangelenk 41 treibt, das seinerseits erst
die Getriebewelle 28 antreibt. Diese ist ähnlich wie die Ausführung nach Abb. 9
in dem Getriebegehäuse 42 kugelbeweglich gelagert, so daß unter Ausnutzung der Kardangelenke
40 und 41 jede gewünschte Hubeinstellung des Primärteils 43 des Getriebes erreicht
werden kann. Der Sekundärteil 47, welcher der Einfachheit halber eine gemeinsame,
doppelseitig benutzte Steuerfläche erhalten kann, treibt in ähnlicher Weise über
die Kardangelenke 44 und 45 die Hinterasche 46 des Kraftfahrzeuges an, wobei auch
hier eine Kugelbeweglichkeit jede Hubeinstellung gestattet. Vorteilhaft wird dabei
die Anordnung so getroffen, daß für normale Fahrtlage nur geringe Beugungen der
verschiedenen Kardangelenke erforderlich sind. Wie man in erfindungsgemäßer Weise
die Halterung der Welle 28 am Primär- oder Sekundärteil ausführen kann, ist in der
schrägen Grundrißprojektion der Abb. I2 noch genauer ersichtlich. Beispielsweise
bemerkt man hier zwei Rahmenbügel 48, welche mit einem Pendellager die Wellen 28
führen und die ihrerseits an den außenliegenden Schwenkzapfen 33 gehaltert sind.
Dadurch, daß man diese Rahmen 48 in der Achsrichtung der Schwenkzapfen 33, also
in der Zeichenebene der Abb. I2 verschiebt, läßt sich unter Ausnutzung der Kardangelenke
eine Beugung des Kurbeltriebwerks, wenigstens in dem erforderlichen geringen Maße,
um eine Senkrechte zur Hauptschwenkachse 33 erzielen und damit die erforderliche
Beeinflussung der Voreilung usw. des Kurbeltriebwerkes.
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In vielen Fällen ergibt sich die Möglichkeit einer noch weiter vereinfachten
Ausführung, bei welcher die Schwenkzapfen der Abb. 9 gänzlich entfallen. Abb. 13
zeigt die entsprechende Einrichtung, bei welcher die Triebwelle 28 zunächst fest
und unbeweglich im Gehäuse gelagert ist, beispielsweise durch zwei nebeneinanderliegende
Radiallager. Die übrige Einrichtung entspricht der Ausführung nach Abb. 9 und io,
jedoch sind die äußeren Schwenkzapfen und der äußere Kardanring überflüssig, und
an ihrer Stelle genügt eine einfache, leicht bewegliche und für geringe Kräfte ausgeführte
Halterung mit einem Stift 49, der in einem Stein oder einer Pfanne im Gehäuse geführt
wird. Bei der dargestellten Gesamteinrichtung des Triebwerkes, die in der Hauptsache
bis auf die beschriebene Änderung der Wellenlagerung der Ausführung nach Abb. 9
gleicht und wie dort bezeichnet ist, entsteht nämlich das Nutzdrehmoment unmittelbar
durch das Kräftespiel zwischen der Triebwelle und ihrer Lagerung in der Halbkugel
32, so daß der Stehzapfen 38, welcher zur Hubeinstellung des Getriebes und zur Beeinflussung
seiner Umsteuerung dient, in der Hauptsache für den Betrieb genügt. Um nebensächliche
Kräfte zu übertragen, wird beispielsweise eine der mit beweglichen Rohren versehenen
Stopfbüchsen 37 noch durch den Stift 49 und einen Stein in einem Deckel etwa nur
in der Zeichenebene der Abb. 13 geführt.
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Diese Ausführung gestattet eine völlig feste Lagerung der Triebwelle
28 in zwei Radiallagern, so daß man diese auch so weit auseinanderrücken kann, um
zwischen ihnen einen genau eingestellten Zahnradantrieb
unterzubringen.
Eines der Radiallager kann im übrigen auch ersetzt werden durch die stets in irgendeiner
Form vorhandene Radiallagerung der Triebwelle 28 in der Halbkugel 32, wofür etwa
eine Verbindung der Halbkugel 32 mit dem äußeren Körper durch eine die Triebwelle
28 rohrartig umfassende und an dem Gehäuse befestigte Lagerhülse 5o erforderlich
ist.
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An Stelle der dargestellten Kulissenführung können auch ähnlich wirkende
Lenkeranordnungen treten. Andererseits kann auch statt der kardanringartigen Aufhängung
nach Abb. g eine Halterung des Schwenkkörpers an Zapfen mit Steinen oder Rollen
und entsprechenden Kulissen gewählt werden, wie dies beispielsweise und schematisch
im Grundriß der Abb. I4 ersichtlich ist. Hier ist der Schwenkrahmen 31 auf drei
Zapfen 52 geführt, die in kulissenähnlichen Gleit- oder Rollbahnen geführt werden.
Die Kulissen können dabei zu einem einzigen, im Gehäuse bequem einstellbaren Kulissenrahmen
53 vereinigt werden, der mit passenden Vorkehrungen ausgerüstet werden kann, um
während des Ganges die Einstellung der Getriebesteuerung nach Bedarf vornehmen zu
können.
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In allen Fällen, in welchen der Betriebsdruck des Getriebes keinen
weitgehenden Schwankungen unterworfen ist oder aber die Beseitigung der Geräusche
und Erschütterungen in einem bestimmten Betriebszustand, vielleicht bei mittlerem
Betriebsdruck, genügt, ist es natürlich möglich, an Stelle der durch kugelige oder
kardanische Aufhängung erreichten Einstellbarkeit der Voreilung oder der Kompression
nur eine feste Beugung um die Querachse bei einem Axialkolbengetriebe oder eine
feste Verschiebung des Steuerzapfens senkrecht zur gewöhnlichen Hubverstelleinrichtung
beim Radialkolbengetriebe auszuführen. Diese Vorkehrungen, die insbesondere für
das Radialkolbengetriebe noch später bei den Ausführungen nach Abb. I9 und 2o beschrieben
werden, geben natürlich nur für einen bestimmten Betriebsdruck eine entsprechende
Kompression oder Expansion des Betriebsmittels. Aber im Zusammenhang mit einer passenden
Wahl der Winkeleinstellung der Steuerfläche und an der ausgeführten Überdeckung
läßt sich hiermit doch in vielen Fällen eine wesentliche Verbesserung gegenüber
der bekannten Ausführung derartiger Getriebe erzielen, bei welcher einfach die Umsteuerzeitpunkte
an bestimmte Winkellagen des Haupttriebwerkes oder, genauer gesagt, an bestimmte
Winkelabstände vom Totpunkt des Kurbeltriebwerkes, welches die Kolben antreibt,
gebunden sind und etwa die bekannte Verschleppung der Unterdrucksetzung oder Entlastung
der Kolben durch Drosselschlitze vorgesehen ist. Die hier beschriebene besondere
Einstellung des Kurbeltriebwerkes beim Axialkolbengetriebe, also die Schwenkung
oder Verkantung um eine zur eigentlichen Schwenkachse, welche der Hubverstellung
dient, senkrechten Achse, beim Radialkolbengetriebe die Verschiebung der Steuerung
senkrecht zur gewöhnlichen Hubeinstellrichtung, ergibt selbsttätig eine Verschiebung
der Umsteuerzeitpunkte zur Totlage des Kurbeltriebwerkes, die sehr vielen Betriebserfordernissen
einigermaßen entspricht und gleichzeitig unübertroffen einfach ist, da sie, solange
keine Verstellung der Querkantung oder Querverschiebung während des Betriebes verlangt
wird, lediglich auf eine schiefe Montage des Schwenkrahmens oder Schwenkkörpers
beim Axialkolbengetriebe oder eine seitliche Verschiebung des Steuerzapfens beim
Radialkolbengetriebe herauskommt. Diese neuartige Getriebeanordnung leistet dabei
selbsttätig das, was bei einem nicht nach dieser Art eingestellten Getriebe etwa
dadurch erzielt werden könnte, daß man die Umsteuerfläche beim Axialkolbengetriebe
oder den Umsteuerzapfen beim Radialkolbengetriebe durch eine besondere Vorrichtung
so verdrillt, daß diese Verdrillung mit zunehmender Verringerung des Nutzhubes immer
größer wird und beim Nutzhub Null den Wert von 9o° annimmt.
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Eine derartige Verdrillung der Umsteuerung ist aber, wie schon in
der Einleitung erwähnt, baulich sehr schwer durchzuführen, und die hier gegebene
besonders einfache Art der Verstellung der Umsteuerungszeitpunkte in der Abhängigkeit
von der Hubgröße ist dementsprechend eine besonders zweckmäßige Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die Kugelbeweglichkeit der Triebwelle oder des Triebringes kann natürlich
auch ersetzt werden durch eine kardanische Beweglichkeit, gegebenenfalls unter Ersatz
eines festen Zapfenpaares durch eine in der Drehrichtung einstellbare Kulissenanordnung.
Bei der Ausführung nach Abb. g könnte z. B. auch die Lagerung der Triebwelle 28
vollständig an das feste Gehäuse 55 angebaut werden, und dann könnte die Führung
der Halbkugel 32 in dem Rahmen 31 entfallen und ersetzt werden durch eine äußere
Kugelbeweglichkeit oder kardanische Beweglichkeit in dem dargestellten Kardanring
34. Hiermit wäre dann in einfachster Form eine in jeder Richtung bewegliche Schwenkeinrichtung
für ein Axialkolbengetriebe gefunden, welche die in der Einleitung angeführten Vorteile
des geräuschlosen und verlustarmen Arbeitens bei jeder beliebigen Einrichtung des
Axialkolbengetriebes, also auch bei einer äußeren Rahmenaufhängung, bieten würde.
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Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß für die Hauptschwenkbewegung
die eigentlichen Schwenkzapfen bleiben und nur für die meistens geringere Einstellung
der Hubbewegung um eine zur gewöhnlichen Schwenkachse senkrechte Hilfsschwenkachse
eine Kugelbeweglichkeit vorgesehen wird. Die Abb. 15 zeigt eine entsprechende Ausführungsform
der Erfindung für äußere Rahmenaufhängung. 28 ist die Triebwelle, an welche Kolbenstangen
und Kolben 16 angelenkt sind, die in dem Zylinderblock 15 arbeiten. Der Zylinderblock
15 ist in einem Rahmen 31 gelagert, welcher die übliche äußere Rahmenaufhängung
etwa in den Laschen 56 aufweist, die die Schwenkzapfen 33 umgreifen. Statt nun die
Laschen 56 unmittelbar an dem Außenkörper des dazugehörigen Radiallagers 57 zu befestigen,
werden die Laschen an einem Zwischenstück 58 befestigt, welches kugelig den Radiallagerträger
57 umfaßt. Auf diese Weise wird eine Hubeinstellung senkrecht zur Hauptschwenkzapfenachse
33 ermöglicht, vorausgesetzt, daß die Rohrleitungs-Stopfbüchse 37 entsprechend etwas
beweglich ausgeführt
wird oder das Öl durch die Kugelfläche hindurchgeleitet
wird. Auf diese Weise ist es möglich, den gewöhnlichen Schwenkrahmen 31 mit den
durch die Pfeilrichtung angedeuteten Kanälen so weit kantbar zu machen, daß die
notwendige Berichtigung der Umsteuerung zur Erzielung geräuscharmen Ganges und Vermeidung
unnötiger Verluste ermöglicht wird, auch wenn der Rahmen nicht mit Innenaufhängung
nach Abb. 13 ausgeführt wird. Wie die Halterung des Rahmens innerhalb der Kugelfläche,
etwa mit Hilfe eines Stellzapfens 38 und einer Kulisse, vor sich geht, welche Einrichtung
außerdem noch für die Drehmomentübertragung vorgesehen werden kann, ist für die
Erfindung unwesentlich. Wenn auch die den Hauptgegenstand der Erfindung bildende
Einstellbarkeit der Kompression oder Expansion auf dem Prüffeld oder ihre Verstellbarkeit
während des Betriebes nach den Belastungsverhältnissen in vielen Fällen in befriedigender
Weise von Hand vorgenommen werden kann, so ist doch eine selbsttätige Einstellung
mit dem Druck gegebenenfalls auch mit dem Hub wichtig. Die Ausführungen nach Abb.
13 und 15 eignen sich nun ganz besonders, um eine derartige selbsttätige Einstellung
zu erzielen, und zwar dadurch, daß man die Kulisse, in welcher der Führungszapfen
38 gleitet, entsprechend verstellbar macht. Die Abb. 16 zeigt eine Ansicht von einer
entsprechend eingerichteten Kulisse. Die Kulisse 6o ist hierbei rechts und links
in Langlöchern 61 geführt, die etwa am Schaft einer Schraube oder eines Stiftes
auf- und abwärts gleiten können. Beiderseits ist nun ein kräftiger Einstellzylinder
62 vorhanden, der vom Öldruck einer Getriebeseite durch die Rohrleitung 63 betätigt
wird und dessen Einstellung von der kräftigen, gegebenenfalls auch noch vorgespannten
Feder 64 abhängt. Eine Hubbegrenzung 65, etwa in Form einer Schraube, sorgt dafür,
daß auch im öldruckfreien Zustand die Kulisse nicht zu lose wird, sondern beispielsweise
nur so viel Spiel erhält, als dem Luftgehalt der Betriebsflüssigkeit, dem Gestängespiel
und ähnlichen Einflüssen, welche eine beinahe unveränderliche Kompression bzw. Expansion
verlangen, entspricht.
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Durch beidseitige Anordnung derartiger Einstellzylinder 62 kann man
es nun erreichen, daß die Kulisse je nach dem Sinn und der Höhe des Öldruckes passende
Seitenverschiebungen vornimmt und auch Schräglagen annimmt und hierdurch jede beliebige
Abhängigkeit der Kompression vom Hub und dem Öldruck einschließlich der Richtung
des Öldruckes erhält, so daß also eine sehr vollkommene selbsttätige Anpassung der
Kompression bzw. Expansion an die wechselnden Betriebsverhältnisse erzielt wird.
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Bisher beschrieben wurde die Ausführung der Erfindung für verstellbare
Getriebeteile, insbesondere verstellbare Primärteile. Natürlich ist es auch möglich,
genau dieselben Einrichtungen für Getriebeteile anzuwenden, bei welchen ein fester
oder unverstellbarer Nutzhub gewünscht wird. In diesem Falle kann die Verstellbarkeit
der Kompression oder Expansion beispielsweise beim Radialkolbengetriebe durch Seitenverschiebung
des Steuerzapfens senkrecht zu seiner eigentlichen festen Exzentrizität vor sich
gehen oder beim Axialkolbengetriebe durch Schwenkung der Zylinderdrehachse senkrecht
zur festen Schräglage, welche hier den festen Nutzhub bedingt, ähnlich wie beim
Radialkolbengetriebe dies die feste Exzentrizität tut. In diesen Fällen kann dann
auch an Stelle der bei gleichzeitiger Verstellung des Nutzhubes und der Kompression
bzw. Expansion zweckentsprechend kardanischen oder kugelbeweglichen Ausführung der
Wellenlagerung oder der Schwenkrahmenlagerung eine einfache zylindrische oder Zapfenlagerung
gesetzt werden.
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Die gezeigten Getriebeteile, die beispielsweise kardanisch oder kugelbeweglich
aufgehängt sind, lassen sich selbstverständlich auch zu zweit in einem gemeinsamen
Gehäuse so anordnen, daß ein vollständiger Getriebesatz entsteht, bei welchem die
den Grundgedanken der Erfindung bildende selbsttätige oder willkürliche Verstellung
der Kompression oder Expansion in beiden Teilen individuell vorgenommen wird. Die
Getriebeteile lassen sich manchmal auch so zusammenstellen, daß ein gemeinsamer,
um eine Hilfsschwenkachse kantbarer Rahmen für beide Getriebeteile mit genügender
Annäherung die erforderliche Verstellung der Kompression oder Expansion ergibt.
Beim Radialkolbengetriebe kann z. B. ein gemeinsamer Mittelzapfen, senkrecht zur
gewöhnlichen Exzentrizität verschoben, die erforderliche Kompressions- oder Expansionsbeeinflussung
bewirken, wobei es auch möglich ist, die Hauptstellbewegung des Getriebes durch
ein besonders verstellbares Organ, wie z. B. eine zum Mittelzapfen exzentrisch verstellbare
Trommel oder Laufbahn, vorzunehmen. Häufig ist gerade bei dieser Getriebebauart
die Verstellung der beiden Einstellbewegungen, nämlich der Hubeinstellung auf eine
seitenverschiebliche Trommel oder Laufbahn und der Kompressions- oder Expansionseinstellung
auf einen bzw. zwei seitenverschiebliche Mittelzapfen, sehr vorteilhaft, weil letztere
Einstellbewegung nur geringe Beträge erfordert und daher in der Regel schon von
den ohnedies erforderlichen Ausgleichskupplungen, welche der Verbindung der auf
dem Mittelzapfen reitenden Zylindersterne oder sonstigen Getriebeteile mit den An-
oder Abtriebswellen dienen, aufgenommen werden kann. Es entspricht dies der schon
erwähnten Ausführungsart eines Axialkolbengetriebes, bei welchem die Hubeinstellung
durch Schwenkung der Zylinder, die Kompressionsbeeinflussung durch eine geringe
Schwenkung der Triebwelle erreicht werden kann.
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Die Abb. 17 und 18 zeigen beispielsweise ein Radialkolbengetriebe
mit gemeinsamer Kompressions-und Expansionseinstellung für Primär- und Sekundärteil.
Es besteht aus einem beiden Getriebeteilen gemeinsamen Mittelzapfen 72, auf dem
rechts und links je ein Zylinderstern 73 in bekannter Weise reitet. Die Kolben des
Getriebes werden dabei in der bekannten Art und Weise angetrieben, z. B. über die
Radsätze 74, welche in der Trommel 75 exzentrisch zum Mittelzapfen geführt werden,
um die erforderliche Nutzhubbewegung zu erzielen. Es geschieht dies beispielsweise
dadurch, daß die Trommeln 75 in dem Trommellagerträger 76 so geführt werden, daß
sie etwa in der Zeichenebene seitlich verschoben werden können, wobei die gleiche
Einrichtung bei den
üblichen Getrieben mit gemeinsamen Mittelzapfen
rechts und links für Primär- und Sekundärteil in ähnlicher Weise ausgeführt wird.
Zur Verwirklichung der den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung bildenden veränderlichen
Einstellung von Kompression und Expansion, und zwar einer gemeinsamen Verstellung
für Primär- und Sekundärteil, wird der Mittelzapfen 72 mit dem Mittelzapfenträger
78 nicht völlig fest in dem eigentlichen Getriebegehäuse 77 angeordnet, sondern
er ist z. B. seitenverschieblich etwa senkrecht zur Zeichenebene der Abb. 17, dadurch,
daß er auf der Auflagefläche 8o um geringe Beträge hin- und hergleiten kann, wie
dies in Abb. 18 in Ansicht auf den Mittelzapfen nochmals dargestellt ist. Eine Spindel
81 mit Wandermutter 82 dient beispielsweise einer Verstellung der Kompression, wobei
das nach außen hinausgeführte Handrad 83 diese Seitenverschiebung ermöglicht und
eine bequeme Einstellbarkeit der Kompression und Expansion während des Betriebes.
Es ist dies dann ein Handrad, welches in ähnlicher Lage wie die Handräder 84 und
85, die in bekannter Weise der Verstellung der Trommellagerträger 76 dienen, anzuordnen
ist, jedoch unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die Hauptverschiebungsrichtungen
senkrecht zueinander sind. Will man daher sämtliche Einstellbewegungen in die Horizontale
verlegen, so wird man zu dem Mittel greifen, die Wandermutter 82 des Handrades 83
nicht unmittelbar am Mittelzapfenträger 78 angreifen zu lassen, sondern an einem
Keil 86, auf welchem der Mittelzapfenträger 78 ruht und dessen Hin.- und
Herbewegung die gewünschte geringe Auf- und Abwärtsbewegung des Mittelzapfenträgers
ergibt. Oder aber man wendet eine oder mehrere Schrauben oder Schraubenspindeln
an, die irgendwie mit dem Kompressions- bzw. Expansionsstellhandrad 83 in die gewünschte
Verbindung gebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, beim Radialkolbengetriebe
eine gemeinsame und äußerst einfache Verwirklichung der erfindungsgemäßen Verstellbarkeit
von Kompression und Expansion, insbesondere auch während des Ganges, durch selbsttätige,
vom Öldruck, vom Hub oder anderen Betriebsgrößen betätigte Organe zu erzielen. Statt
dessen ist es oft noch einfacher, die Auflagerung der Trommeln 75 innerhalb des
Getriebekreises senkrecht zur Nutzhubverschiebungsrichtung der Trommel verstellbar
zu machen.
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Auch beim Axialkolbengetriebe läßt sich häufig eine gemeinsame Verstellbarkeit
der Kompression und der Expansion in einer äußerst einfachen Weise erzielen. Abb.
I9 und 2o zeigen beispielsweise ein derartiges Axialkolbengetriebe im Auf- und Grundriß
mit zwei nebeneinanderliegenden schwenkbaren Getriebeteilen 88 und 89. Diese in
der üblichen Weise mit Drehstopfbüchsen 9o ausgerüsteten Getriebeteile hängen in
einem gemeinsamen Hilfsschwenkrahmen 9I, dessen Kantung eine gemeinsame Kompressionseinstellung
der nebeneinanderliegenden Getriebeteile bewirkt. Würde man dabei, wie dies meist
verlangt wird, die Getriebeteile in dem äußeren Gehäuse so anordnen, daß ein Wellenstumpf
rechts, der andere links das Gehäuse verläßt, wie dies in Abb. I9 und 2o dargestellt
ist, so ergäbe sich allerdings, daß bei der üblichen Art der Verbindung der nebeneinander-
bzw. in einer Ebene liegenden Drehstopfbüchsen go die für den einen Getriebeteil
richtige Kompressions- und Expansionsbeeinflussung für den zweiten Getriebeteil
fehlerhaft wäre. Daher müssen die Rohrleitungsanschlüsse 92 vertauscht werden, derart,
daß eine obenliegende Drehstopfbüchse des einen Getriebeteils mit der unteren Drehstopfbüchse
des andern verbunden wird. Dann zeigt sich, daß tatsächlich für beide Teile die
wenigstens dem Sinne nach richtige Kompressionsbeeinflussung zustande kommt, und
die etwa erforderliche unterschiedliche Größe derselben für die Primär- und Sekundärteile
läßt sich durch die anderen bekannten Hilfsmaßnahmen, wie Verdrillung, zusätzliche
Sondereinstellung der Einzelteile innerhalb des Rahmens, beispielsweise in Kulissen
93, die mit dem Rahmen zusammenhängen, oder eine der vielen hier beschriebenen besondern
Maßnahmen, ohne weiteres erreichen. Auch hier läßt sich dann die gemeinsame Kompressionsbeeinflussung
einem Handrad 9q., welches den gemeinsamen Hilfsschwenkrahmen 9I einstellt, zuführen,
so daß außer den eigentlichen Hubeinstellungsvorkehrungen auch hier ein Handrad
für die Kompressions- oder Expausionseinstellung oder für die »Blindhubeinstellung«,
und zwar ein gemeinsames für beide Teile, vorliegt.
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Stellvorrichtungen, welche in diesem Sinne die Kompressionseinstellung,
sei es für mehrere Getriebeteile gemeinsam oder für jeden getrennt, betätigen, bedingen
Hübe der beiden Kolben, die um einen rechten Winkel in ihrer Phasenlage gegen die
Nutzhubbewegung verdrillt sind. In Analogie mit bekannten elektrischen Vorrichtungen
und Erscheinungen kann diese Hubeinstellung daher, wie schon oben bemerkt, treffend
als eine Blindhubeinstellung bezeichnet werden, und diese Blindhubeinstellung oder
Beeinflussung ist eine der Ausführungsformen der Erfindung, welche sich mit der
willkürlichen oder selbsttätigen Beeinflussung der Expansions- oder Kompressionsvorgänge
befaßt, neben der Ausführung der ebenfalls möglichen und eine andere Ausführungsform
der Erfindung darstellenden Anordnung von Hilfsventilen in oder an der Umsteuerung,
die eine Veränderung der Kompression oder Expansion bewirken, oder der grundsätzlich
ebenso ausführbaren veränderlichen Verdrillung der Umsteuerung, die eng verwandt
mit der Blindhubeinstellung ist.
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Bei Sekundärwellen (sogenannten Ölmotoren) kann die dort ebenfalls
vorteilhafte Beeinflussung des Druckes in den umzusteuernden Verdrängerzellen mit
denselben Hilfsmitteln erreicht werden, nämlich mit massefreien Ventilen oder mit
besondern Pumpwerken oder mit Kantung oder Querverschiebung hierbei etwa vorgesehener
Hubverstellungseinrichtungen, wobei eine derartige Hubverstellungseinrichtung unter
Umständen ausschließlich der Beeinflussung des Druckes in den umzusteuernden Verdrängerzellen
dienen kann.
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Die Einzelheiten der Ausführung der Erfindung, wie sie hier an zahlreichen
Beispielen beschrieben sind, sind für die Erfindung selb st unwesentlich. Wesentlich
ist eine Einrichtung, welche eine Druckbeeinflussung in den um zusteuernden Verdrängerzellen,
unbeeinflußt
durch Massewirkungen, also etwa mit Hilfe leichter,
schnell wirkender Ventile, besonderer Pumpwerke oder einer Hubverstellung des Getriebeteils
senkrecht zur üblichen Verstelleinrichtung, gestattet.