<Desc/Clms Page number 1>
DRIJFWERK MET TRAPLOZE OVERBRENGINGSVERHOUDING
De huidige uitvinding betreft een drijfwerk met traploze overbrengingsverhouding bestemd om met regelbare snelheid de drijfkracht van een aandrijfas op een aangedreven as van een werktuig of gereedschap door aandrijving per vloeistof over te brengen.
Ze vindt toepassing als transmissietoestel in hydraulische aandrijvingen en in servomotoren voor de overbrenging van roterende bewegingen en draaimomenten van een aandrijfas op een aan te drijven as van een werktuig of gereedschap met traploos regelbare verhouding tussen het aantal omwentelingen van de aandrijfas en dat van de
EMI1.1
aangedreven as. Ze vindt vooral toepassing wanneer het drijfwerk een koppeling tussen beide assen moet verwezenlijken om op volle bedrijfssnelheid gedurende lange werkperioden belangrijke draaimomenten over te brengen.
Het drijfwerk kan voor verschillende doelstellingen gebruikt worden. Men kan het zien als automatische versnellingsbak in personen-en vrachtwagens en als een traploos regelbare koopelomvormer. Het komt er op neer dat de snelheid van de uitgaande as kan geregeld worden van nul tot dezelfde snelheid als die van de binnenkomende as. Naargelang de respectievelijke grootte van de pompen kan er zelfs een omkering van de draairichting ontstaan.
<Desc/Clms Page number 2>
Het is reeds bekend een snelheidsvariator te verwezenlijken door een hydraulische pomp en een hydraulische motor te kombineren.
In het bijzonder is het reeds bekend een axiale zuigerpomp en een axiale motor bestaande uit een zuigerpomp met omgekeerde werking samen te combineren door ze te verbinden in een gesloten kringloop.
Men kan het debiet van de pomp veranderen en zelfs negatief maken en dit evenzo voor de motor. Men kan het toerental van de motor zeer laag opdrijven door de motor een eindige zwenkhoek te geven terwijl de zwenkhoek van de pomp gelijk is aan nul. Anderzijds kan men het toerental zeer hoog opdrijven door de pomp een maximale zwenkhoek te geven terwijl de zwenkhoek van de motor zeer klein is.
De variator heeft daardoor een zeer breed regeldebiet. Het nadeel van deze variator bestaat erin dat de koppeling van de pomp op de motor op volle toeren gedurende langdurige bedrijfsperiodes een opwarming van de olie teweegbrengt wegens turbulentie en wrijving bij verhoogd debiet op volle bedrijfssnelheid. De wrijving is voornamelijk te wijten aan de smalle doorsnede van de verbindingsleidingen die aan zeer hoge drukken moeten kunnen weerstaan.
In de bekende snelheidsvariatorcn gebeurt de mekanische overbrenging van kracht of beweging uit-
EMI2.1
sluitend hydraulisch. Het debiet van de hydraulische vioeistof de snelhdpvariator hug -loren dor wärmte rrzaa.',
<Desc/Clms Page number 3>
wrijving van de olie in de pomp en de leidingen die de motor met de pomp verbinden. De huidige uitvinding beoogt dit nadeel te verhelpen. Ze heeft ten doel een drijfwerk waarin het olie-debiet minimaal en zelfs nul is wanneer motor en pomp op hetzelfde toerental lopen zodat het draaimoment met uitstekend rendement overgebracht kan worden zonder de minste opwarming van de olie.
Ze stelt een drijfwerk voor van het type beschreven in de eerste paragraaf van deze memorie. Dit drijfwerk is gekenmerkt doordat verbinding tussen de hydraulische pomp en de hydraulische motor gevormd wordt door een ten opzichte van de behuizing van het drijfwerk stilstaande cilindervormige bus, die om de draaias van de hydraulische pomp en van de hydraulische motor is opgesteld, bestaande uit twee stukken waarvan de zijwand twee paar diametraal tegenovergestelde half cirkelvormige openingen vertoont waarbij het eerste stuk stilstaat en een paar openingen voor de voeding van de hydraulische pomp en de hydraulische motor door aanzuiging van hydraulische vloeistof uit de bus omvat en het tweede stuk met het pomplichaam van de hydraulische motor meedraait en een paar openingen voor het verdringen van de olie vanuit de hydraulische pomp en de hydraulische motor omvat.
Volgens een bijzonderheid van de uitvinding bezit de hydraulische pomp een regelbaar debiet.
Bi] een eerste bijzondere uitvoeringsvorm is de hydraulische pomp met regelbaar debiet een volume- trische pomp met veranderlijke excentrlciteit.
<Desc/Clms Page number 4>
Bij een tweede bijzondere uitvoeringsvorm is een der pompen een axiale zuigerpomp met zwenkbaar pomplichaam of schommelplaat met veranderlijke zwenkhoek.
Andere bijzonderheden en details van de uitvinding zullen blijken uit de volgende gedetailleerde beschrijving onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, die bij wijze van voorbeeld en niet in beperkende zin een uitvoeringsvorm van de uitvinding tonen.
Figuur 1 is een longitudinale doorsnede van een eerste uitvoering van het drijfwerk volgens de uitvinding omvattende twee axiale zuigerpompen ;
Figuur 2 is een dwarsdoorsnede volgens de lijn IIII in figuur 1 van het pompenhuis van de pomp van het drijfwerk dat in figuur 1 is getekend ;
Figuur 3 is een dwarsdoorsnede volgens de lijn III-III in figuur 1 van het pompenhuis in een eerste positie van de hydraulische motor van het drijfwerk dat in figuur 1 is getekend ;
Figuur 4 is een longitudinale doorsnede lijkend op degene van figuur 1 van het drijfwerk afgebeeld in deze figuur met het pompenhuis in een tweede positie ;
Figuur 5 is een dwarsdoorsnede volgens de lijn IVIV in figuur 1 van het pompenhuis van de hydraulische motor in een tweede positie, nagenoeg gecentreerd t. o. v. het loopwiel van de motor, om slechts een klein debiet te geven ;
Figuur 6 is een doorsnede lijkend op degene van figuur 1 van het drijfwerk afgebeeld in deze figuur, waarbij een ontkoppelingsstang een positie aanneemt die het drijfwerk buiten dienst stelt,
<Desc/Clms Page number 5>
Figuur 7 is een geëxplodeerd zicht in perspektief van een verbindingsbus tussen de hydraulische pomp en de hydraulische motor van het drijfwerk volgens de uitvinding, en
Figuur 8 is een longitudinale doorsnede van een tweede uitvoering van het drijfwerk volgens de uitvinding omvattende twee hydraulische pompen met schommelplaat.
In deze tekeningen zijn dezelfde verwijzingstekens geplaatst bij identieke of soortgelijke onderdelen.
Zoals in fig. 1 is getekend bestaat een drijfwerk 1 met traploze overbrengingsverhouding volgens de uitvinding, bestemd om met regelbare snelheid de drijfkracht van een aandrijfas 2 op een aangedreven as 3 van een niet afgebeeld werktuig door aandrijving per vloeistof over te brengen, uit een hydraulische pomp 4 en een hydraulische motor 5 die met elkaar zijn verbonden zodat de zuigzijde van de hydraulische pomp 4 de drukzijde van de hydraulische motor 5 aansluit en omgekeerd.
Een eerste uitvoeringsvorm van het drijfwerk 1 is de hydraulische pomp 4 een schottenpomp met regelbare excentriciteit terwijl de hydraulische motor 5 een niet regelbare volumetrische schottenpomp is. De schottenpomp 4 bestaat uit een draaibaar cilindrisch pomplichaam bestaande uit een rotor 9 die centrisch is opgesteld t. o. v. de aangedreven as 3 en een regelbare ring die excentrisch is opgesteld en die uit twee radiaal aaneensluitende delen bestaat : een meedraaibare binnenrinq 7 en een regelbarr maar nlet draaibare buitenste ring 8 en een roterende
EMI5.1
ks :) nv, 3t de schottenhouder 10.
Insgelijks mvdt
<Desc/Clms Page number 6>
motor 5 een draaibaar cilindrisch pomplichaam 30 bestaande uit de rotor 9 die centrisch is opgesteld t. o. v. de aangedreven as 3 en een niet regelbare excentrische ring 13, alsook een roterende schottenhouder 20.
Beide schottenhouders 10 en 20 hebben radiale groeven 47, waarin schotten 11 op en neer bewegen, hetzij door inwerking van veren, of door de centrifugaalkracht gedurende het draaien van de rotor 9, die de schotten 11 tegen de excentrische ring houdt.
Wegens de excentriciteit van de ring 7 gaan gedurende de eerste halve omwenteling van de schottenhouder 10 die de aanzuigingsfaze van de pomp uitmaakt, de kamers 12 gevormd door de schotten 11 en de excentrische ring 7 vergroten, en gedurende de volgende halve omwenteling de wegdrukfaze verkleinen.
Figuur 1 toont hoe het debiet langs askanalen 14,15 afgevoerd en toegevoerd wordt in de kamers 12 van de schottenpomp 4.
De aandrijfas 2 van de hydraulische pomp 4 draagt een tandwiel 16 dat met een motor is aangedreven. Het tandwiel 16 neemt een kroonwiel 19 waarvan de rotor 9, van de hydraulische pomp 4 is vastgehecht, aan een tussenwand alsook de rotor 9 van de hydraulische motor 5 met zich mee. Deze drie elementen, samen met de schotten 11 van de hydraulische pomp 4 en de hydraulische motor 5 worden rechtstreeks aangedreven door een aandrijfmechanisme bestaande uit het tandwiel 16, het kroonwiel 19 en de aandrijfas 2.
<Desc/Clms Page number 7>
In de hydraulische motor 5 staat de ring 13 van het draaibaar pomplichaam 30 excentrisch opgesteld t. o. v. de draaias 3 om een zuig- en pompeffekt te hebben.
De ring 8 met regelbare excentriciteit van het pomplichaam van de hydraulische pomp 4 en het draaibaar pomplichaam 30 van de hydraulische motor 5 zijn gemonteerd in een gezamelijke behuizing 31 met uitneembare zijwanden 32 die door middel van een reeks bouten 33 samengebouwd zijn.
Het hart van het toestel is een bus 6 bestemd om de pompzijde van de hydraulische motor 5 in verbinding te stellen met de zuigzijde van de schottenpomp 4 of omgekeerd.
In de hydraulische pomp 4 en de hydraulische motor 5 draaien de schotten 11 met dezelfde snelheid en in dezelfde richting. Om de werking van het drijfwerk 1 te garanderen moeten openingen 17,18 en 37,38 die in de buitenste buizen 35,36 zijn voorzien, steeds met passende askanalen 14,15 die de verschillende kamers 12 van de hydraulische pomp 4 en van de hydraulische motor 5 met elkaar in verbinding stellen door middel van de axiale olietoevoer-en afvoerkanalen 27,28. De askanalen 14,15 van de hydraulische pomp 4 en van de hydraulische motor 5 zijn voorzien in de voet van de rotor 9 en draaien mee met de aangedreven as 3. De coaxiale kanalen olietoevoer-en afvoerkanalen 27,28 zijn opgebouwd uit drie coaxiale buizen 35,36 alsook 22 en 23.
In de buitenste buizen 35 en 3G zijn gaten 17,18, 37, ! & goitreesd die voor de voeding van de hydraulische pomp en van
EMI7.1
de hydraulische
<Desc/Clms Page number 8>
heeft een omhulsel 29 die door middel van een kruisvormig dwarsstuk 52 wordt aangebracht. De omhulser zorgt ervoor dat de hydraulisch vloeistof van de perzijde niet naar de zuigzijde loopt. De middenste buis 22 is een scheiding die de buitenste buizen 35 en 36 in twee coaxiale kanalen 27,28 opsplitst. Stuk 35 is gefixeerd op de behuizing van het drijfwerk 1 en staat stil terwijl stuk 36 met de aangedreven as 3 meedraait.
De ontkoppelingsstang 25 is het bedieningsorgaan van de ontkoppeling van de aandrijving. Door verschuiving van de ontkoppelingsstang 25 naar rechts of links komen openingen 24 vrij in de buis 22 en valt het druk verschil weg tussen de coaxiale aanvoer-en toevoerkanalen 27,28 zodat er geen aandrijving meer mogelijk is.
Ze dient ook als drukbeveiling tegen eventuele overdrukken in het coaxiaal kanaal 27 dankzij de inwerking van een helicoidale veer 48 die op de behuizing 31 van het drijfwerk 1 stemt. Analoog wordt de drukveiling tegen eventuele overdrukken in het kanaal 28 verzekerd dankzij de inwerking van een veer 49 op een plaat 50 die tegen een zijwand van de huls 6 wordt geduwd.
Bedieningsstang 26 is bestemd om de excentrische ring 8 van het pomplichaam van de hydraulische pomp 4 op en neer te schuiven om zodoende de excentrlciteit van de hydraulische pomp4 te kunnen veranderen en eveneens de hoeveelheid opgezogen en wegqeperste olie te kunnen regelen.
<Desc/Clms Page number 9>
Werking
In de eerste uitvoeringsvorm afgebeeld in figuren 1 tot en met 7 bestaan de hydraulische pomp 4 en de hydraulische motor 5 van het drijfwerk gevormd van twee schottenpompen. De schottenhouders 10 en 20 van de hydraulische pomp 4 en de hydraulische motor 5 die door de rotor 9 zijn omsloten, draaien in dezelfde richting en met dezelfde snelheid. Wanneer de ring 7 excentrisch ten opzichte van de rotor 9 staat zuigen en persen beurtelings beide schottenpompen olie.
De hydraulische pomp 4 en de hydraulische pomp 5 worden door coaxiale kanalen 27,28 met elkaar verbonden zodanig dat de hoeveelheid die de pomp 4 wegperst door de motor 5 opgezogen worden. Het debiet van de hydraulische pomp 4 is dezelfde als deze van de hydraulische motor 5.
Aangezien de hydraulische motor 5 altijd dezelfde excentriciteit heeft moet deze op ieder moment hetzelfde debiet hebben. In rusttoestand is dit geen enkel probleem aangezien de hydraulische pomp 4 dezelfde pomp is met hetzelfde debiet. Wanneer men de excentriciteit van de hydraulische pomp 4 verkleint resulteert dit in het verminderen van het debiet of anders gezegd de hydraulische pomp 4 zal niet meer hetzelfde debiet hebben als de hydraulische motor 5.
Om deze debietveranderingen te kunnen opvangen draait het pomplichaam 30 van de hydraulische motor 5 bestaande uit de rotor 9 en de excentrische ring 13 die de aangedreven as 3 meeneemt, mee.
EMI9.1
Het pomplichaam tor wordt aangec ven
<Desc/Clms Page number 10>
olie kan opzuigen en wegstuwen. De hydraulische pomp 4 krijgt olie van de hydraulische motor 5 en kan hij ook kwijt bij de hydraulische motor 5. Door de excentriciteitsverandering in de hydraulische pomp 4 kan deze minder olie opzuigen en komt er een druk opbouw in de hydraulische motor 5 die de aandrijving voorstuwt en een druk opbouwt in pomp 4 die de schottenhouder voortstuwt.
Alles wordt in evenwicht gebracht door het draaien van de excentrische ring 13 van de hydraulische motor 5. De hydraulische pomp 4 is bij deze werking een regelaar die de overbrengingsverhouding regelt. Gaat men de excentriciteit van de hydraulische pomp 4 verhogen, daar gaat de excentrische ring 13 in de omgekeerde richting draaien.
Uit dit alles blijkt dat het toestel traploos kan geregeld worden door enkel de excentriciteit van de hydraulische pomp 4 te regelen. De voordelen van het toestel ligt op de volgende punten : - er is geen oliestroom bij 100% overbrenging.
- er zijn enkel drukverschillen aanwezig.
Dit geeft als enorm voordeel dat er geen turbulentie kan optreden in de olie en er is geen warmteontwikkeling door de wrijving van de olie met de wand. Een ander voordeel is dat de overbrenging traploos kan gebeuren.
Het drilfwerk volgens de uitvlndlng bezit hetzelfde rendement van krachtoverbrenglng als een klassieke platenkoppeling. Hiervan is algemeen gekend
EMI10.1
dat deze t. tegensrelling 0r klassieke platenkoppellng dat het i. " n
<Desc/Clms Page number 11>
geleidelijk gebeurt en met traploze overbrengingsverhouding kan geregeld worden. Bovendien is het drijfwerk een geluidloos werkende machine. Ten opzichte van de hydraulische koppelomvormer, biedt het drijfwerk volgens de uitvinding overbrengingsverhoudingen die niet beperkt zijn van 1 tot 2, 5 en bezitten en beter rendement.
Zoals snelheidsvariatoren, werkt het drijfwerk 1 volgens de uitvinding zacht en heeft een traploze overbrenging die verhoudingen zoekt van nul tot oneindig, zonder nochtans de nadelen van een rendementsverlies van 3 tot 5%, grote oliestromen en grote warmte ontwikkeling.
Het drijfwerk is een hydrostatische koppelomvormer die - traploos werkt ; - een overbrenginsverhouding van nul tot twee maal het aandrijftoerental ; - geen ingewikkelde konstruktie vraagt ; - een te verwaarlozen rendementsverlies heeft, en - een oliestroom heeft die recht evenredig is met het toerental verschil tussen aandrijfas en aange- dreven as.
In een tweede uitvoeringsvorm, zijn de hydraulische pomp 4 en de hydraulische motor 5 pompen met draaibare schommelplaat. Elke pomp omvat een draaibaar pomplichaam 30 waarin meerdere cilindrische kamers 39, 39'zijn ondergebracht, die evenwijdig zijn met de hartlijn van de aandrijfas 2, 2'van de pomp. In elke kamer 39, 39'is een zuiger 40, 40'in een heen en weergaande beweging aangedreven door de draaiing van de schommelplaat 41 en door de druk van veren, die zijn geplaatst aan de binnenzijde van elk
<Desc/Clms Page number 12>
der zuigers 40,40'. De schommelplaat 41 wordt aangedreven door een aandrijfas evenwijdig met de beweging van de zuigers. De voeding van de zuigers 40 heeft plaats langs de opening 17,18, 37,38.
Het draaibaar pomplichaam 30 van de hydraulische pomp 4 draagt een kroonwiel aangedreven door het tandwiel 16 en de aandrijfas 2.
Het hart van het drijfwerk is hetzelfde als dat van de eerste uitvoeringsvorm. Het dient om de aanen wegvoerleidingen van de hydraulische pomp en van de hydraulische motor met elkaar te verbinden. Het bestaat uit een cilindervormige bus 6 gevormd van twee cilindervormige stukken 35,36 opgesteld in de verlenging van elkaar.
De cilindervormige wand van elk deel vertoont twee diametraal tegenovergestelde half cirkelvormige openingen 17,18 en 37,38 voor aan-en wegvoer van olie in en uit de pompen. Tenminste een van de pompen heeft een veranderlijk debiet. Het oliedebiet dat door de hydraulische pomp 4 weggeperst wordt, wordt door de hydraulische motor 5 verwerkt en ongekeerd. Dit resulteert in een drukopbouw en een voortstuwing van de hydraulische motor 5, waarvan de excentrische rotor 9 in rotatie wordt aangedreven. De snelheid van het drijfwerk 1 kan traploos geregeld worden door enkel de helling van de schommelplaat van de hydraulische pomp 4 bijvoorbeeld te regelen.