Hydraulisches Getriebe. Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrau lisches Getriebe, z. B. ein sog. Kapselzellen getriebe oder ein solches der Kolbenbauart mit hin- und hergehenden Kolben, bei wel chen die Ein- und Ausströmung in bzw. aus den einzelnen Arbeitsräumen mit Hilfe eines Schlitze aufweisenden Steuerschiebers statt findet.
Als Beispiel eines solchen Getriebes sei das im Längsschnitt der Fig. 1 angegebene Axialkolbengetriebe gegeben, dessen im dre henden Zylinderkörper 1 enthaltene Kolben 2 über entsprechende Kolbenstangen 3 mit einer rotierenden Taumelscheibe 4 zusammen wirken, sei es als Pumpe mit angetriebener Welle 5, oder als Motor, wenn die den Zy lindern zugeführte Flüssigkeit die soeben ge nannten drehbaren Teile in Bewegung setzt.
Im einen wie im andern Fall werden die nötigen Verbindungen der Zylinder mit der gepumpten bzw. treibenden Flüssigkeit über von dieser wechselweise bestrichene Schlitze 6 eines nicht mitdrehenden Schiebers 7 her gestellt.
Eine solche Anordnung besteht auch bei den andern Getrieben dieser Art, also sowohl bei Axial- als bei Radialkolbengetrieben, oder solchen mit divergent bzw. konvergent oder schräg liegenden Kolbenachsen usw.
Es ist nun bekannt, bei derartigen hydrau lischen Getrieben die Ein- und Ausströmung in bzw. aus den einzelnen Kapseln oder Zy linderräumen durch Anbringung von Drossel schlitzen unveränderlichen Querschnittes ziz verschleppen, wodurch bis zu einem gewissen Grade eine Dämpfung lästiger Geräusche er reicht wird.
Wendet man jedoch hohe Betriebsdrücke, etwa grösser als 50 Atmosphären, an, ins besondere auch in Verbindung mit hohen Drehzahlen, so ist es auch mit diesem be kannten Hilfsmittel nicht möglich, eine be friedigende Beseitigung der Geräusche und namentlich auch der in diesen Druckgebieten auftretenden starken Erschütterungen zu er reichen.
Auch darin, wenn man besonders schwere oder steife hydraulische Getriebe anwendet, wie z. B. solche, bei. welchen gemäss Fig. 1 der schwenkbare Teil 8 des Getriebes starr über ein gewölbtes, an der den rotierenden Teilen abgekehrten Rückseite des Teils 8 an geordnetes, diesen mindestens zum Teil um schliessendes Widerlager 9 an dem gegen überliegenden Teil 1 abgestützt ist, zeigen sich solche Geräusche und Erschütterungen wenigstens in Rohrleitungen und andern Nebenbestandteilen.
Diese Vorgänge bewei sen, dass die bekannten Verfahren zur Dämp fung der Flüssigkeitsstösse, nämlich die An wendung von Drosselschlitzen an dem Steuer schieber, häufig unbefriedigend sind.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, da.ss die Verschleppung der Unter drucksetzung der einzelnen Arbeitsräume oder ihrer Druckentlastung im Gebiete höherer Drücke gar nicht die wichtigste Mass nahme zur Bekämpfung der Geräusche oder Erschütterungen ist, sondern dass es vielmehr daneben oder sogar in der Hauptsache oft nötig ist, die in den einzelnen Arbeitsräumen mitgeführte Flüssigkeit z.
B. einer Vorkom- pression zu unterwerfen, bevor sie mit den Arbeitsräumen auf die Druckseite umgeschal tet wird, womit auch etwaiges Spiel und die elastische Formänderung des Gestänges, wel ches z. B. der Kolbenbewegung dient oder der entsprechenden übrigen Teile des Getriebes, unschädlich gemacht wird. Ähnlich wie Gestängespiel wirkt im übri gen auch ein unnötiger Luft- oder Gasgehalt der Betriebsflüssigkeit, wie alle Umstände, die irgendwie die Verdichtbarkeit des Be triebsmittels erhöhen, und auch diese Fehler können durch die vorliegende Erfindung be hoben werden.
Denn was auch die Ursache der geschilderten Stösse, Druckwellen oder Erschütterungen sein mag, so werden sie jedenfalls beseitigt, wenn man es vermeidet, dass z. B. gar nicht oder ungenügend vor komprimierte Flüssigkeitsmengen mit den Zy lindern auf die Druckseite umgeschaltet wer den, was bei schnellaufenden Hochdruck getrieben zusammen mit Spiel und Formände rung des Gestänges usw. Druckwellen in der gespannten Flüssigkeit auslöst und zu star ken Erschütterungen führt, zumal da diese Stösse oder Druckwellen auch die übrigen Kolben und die sonstigen druckführenden Bestandteile des Getriebes, z.
B. auch die Rohrleitungen treffen und auch dort Ge räusche und Erschütterungen verursachen nebst Energieverlusten, die an Stellen, an welchen diese Druckwellen sich stauen, sogar zu hohen Temperaturen und zum Verdampfen des Beriebsmittels führen können.
Ähnlich kann die plötzliche Entspannung der hochverdichteten Flüssigkeit beim Üer- tritt, z. B. der flüssigkeitsgefüllten Zylinder räume, aus der Druckseite auf die Saugseite bzw. drucklose oder druckniedrigere Seite des Getriebes wirken, so dass sich auch dort ähn liche Erscheinungen beobachten lassen, wobei dieses grundsätzlich besonders bei Motoren auftritt, weil hier an dieser Stelle die Zylin- der vollständig bzw. bei Teilhubeinstellung mehr als zur Hälfte mit gespannter Flüssig keit gefüllt sind, während die erstgenannte. Erscheinung aus dem entsprechenden Grunde hauptsächlich bei Pumpen auftritt.
Nach dieser neuartigen Erklärung der eigentlich bei allen nicht gar zu langsam laufenden Hochdruckgetrieben zu beobach tenden Geräusche und Erschütterungen ist daher die bekannte Verschleppung der Unter drucksetzung oder Druckentlastung der ein zelnen Arbeitsräume gar kein geeignetes Mit tel, um die periodisch wiederholte und damit obige Störungen verursachende Druckflüssig- keitsentnahme bzw. Druekflüssigkeitseinfüh- rung zu vermeiden, und damit erklärt sich die bekanntlich sehr beschränkte Wirksam keit derartiger unveränderlicher Drossel schlitze.
Erfindungsgemäss wird nun vorgesehen, dass nebst den am Steuerschieber angeord neten Steuerschlitzen mindestens eine zusätz liche Öffnung vorgesehen ist, die in Verbin dung mit einer Flüssigkeit die an dieser Öff nung vorbeiwandernden Arbeitsräume des Ge triebes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übereinstimmungslagen der Arbeitsräume mit den Schlitzen vorübergehend einem dem Druck der Flüssigkeit entsprechenden Druck unterwirft, zum Zwecke,
in den Arbeitsräu men bei deren Eröffnung durch einen der Steuerschlitze einen unerwünschten Druck sprung und dadurch die Bildung entspre chender Geräusche zu vermeiden.
Die anliegende Zeichnung zeigt fünf bei spielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes, sämtliche als Agialkolbem Betriebe gedacht.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Schlitze und zusätzlichen Öffnungen des Steuerschiebers des Getriebes gemäss der ersten Ausführungsform.
Fig. 3 ist ein Schnitt gemäss -A-B der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt in einem grösseren Massstab einen Schnitt durch ein in Fig. 3 sichtbares Ventil.
Fig. 5 ist eine zugehörige Draufsicht. Fig. 6 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht der zweiten Ausführungsform.
Fig. 7 ist ein der Fig. 3 ähnlicher Schnitt der zweiten Ausführungsform.
Fig. 8 ist eine der Fig. 2 ähnliche An sicht des Steuerspiegels der dritten Ausfüh rungsform.
Fig. 9 betrifft diese Ausführungsform sowie eine weitere, vierte Ausführungsform. Fig. 10 zeigt endlich eine, die fünfte Aus führungsform bildende Ergänzung der An ordnung gemäss den Fig. 8 und 9.
Beim Getriebe gemäss der ersten Ausfüh rungsform der Fig. 2 bis 5 sind 10 und 11 die bekannten, nierenförmig gestalteten Schlitze des Steuerschiebers eines Axial kolbengetriebes, wobei 40 etwa den Druck schlitz, 11 den Saugschlitz bedeutet.
Entsprechend den vorausgehenden Erläu terungen soll erreicht werden, dass jeder Zy linder, welcher mit seiner in Fig. 2 rund an genommenen und punktiert dargestellten Steueröffnung 12 an der Umsteuerung be teiligt ist, während der Zeitdauer, in der diese Öffnung weder mit dem Druckschlitz 10 noch mit dem Saugschlitz 11 in Verbindung steht, einer Kompression bzw. Expansion unterworfen wird.
Ist in Fig. 2 die durch den Pfeil ange gebene Drehrichtung linksherum, so muss die Zylinderöffnung 12 im obern Teil des Bildes beim Übergang von 11 auf 10 einem Kom pressionsvorgang unterworfen werden. Damit nun dieser etwa für die Höchstlast oder den Höchstluftgehalt der Flüssigkeit, z. B. des Öls, abgestimmte Kompressionsvorgang nicht bei Teillast oder luftarmem Öl zu weit geht, ist in der Steuerfläche zwischen den Druck- und Saugschlitzen 10 und 11 eine gesteuerte Öffnung 13 vorgesehen, die von der Zylin deröffnung 12 in einem passenden Augen blick, einige Zeit nachdem er den Saugschlitz verlassen hat, angeschnitten wird.
Die Öffnung 13 steht, wie in Fig. 3 er sichtlich ist, welche dem Schnitt A-B der Fig. 2 entspricht, mit einem mit kleiner Masse ausgeführten Rückschlag- oder Sicherheits ventil 14 in Verbindung, das eine feder- belastete Platte 15 besitzt und in Fig. 4 in grösserem Massstab dargestellt ist. Dieses Ven til öffnet eine Verbindung zwischen der Zy linderöffnung 12 und dem Druckschlitz 10 sobald im Zylinder ein höherer Druck als in dem genannten Druckschlitz auftritt, wobei noch die Vorspannung der Feder 16 zu über- ss-inden ist.
Durch Ausführung des beweglichen Ven- tilteils mit möglichst kleiner Masse, in Ge stalt einer leichten Platte 15 und Anordnung einer mässig steifen Feder 16 sowie einer Aus sparung 17 in der Platte 15, welche eine ge nügend weitgehende Ausbreitung des durch die Öffnung 13 eintretenden Druckes bis an die dichtenden Randzonen der Platte gestat tet, lässt sich erreichen, dass dieses Ventil mit der erforderlichen Schnelligkeit arbeitet,
so dass auch im Leerlauf eines derartigen Ge triebes keine störenden Geräusche auftreten, auch wenn es für Vollast und gegebenenfalls lufthaltiges 01 eine ausreichende Kompression aufweist.
Ähnlich wie für die Kompression in der obern Hälfte der Fig. 2 beschrieben, lässt sich auch eine zu weitgehende Expansion in der untern Hälfte der Fig. 2 beseitigen, wenn die dort vorgesehene Öffnung 18 mit einem geeigneten Ventil verbunden wird, das aus der Saugseite Öl in den Zylinder einströmen lässt, sobald in diesem eine zu weitgehende Expansion eintritt.
Hierzu müsste eine Anordnung etwa eines Plattenventils ähnlich Fig. 4 jedoch mit um gekehrter Schlussrichtung der Platte ausge führt werden.
Anstatt dessen (Öffnung 18 mit Ventil) kann man sich auch darauf beschränken; etwa in der Mitte der Umsteuerstege zwei Öffnungen 19 anzuordnen, die man über Rückschlagventile so mit der Saugleitung des Getriebes, etwa mit einer Speisedruckleitung, die unter dem Drucke einer Füll- oder Speise pumpe steht, verbindet, dass hier mindestens immer der Speise- oder Fülldruck herrscht und somit eine zu weitgehende Expansion oder eine Vakuumbildung in den Zylindern ver hütet wird,
auch wenn an sich eine zu weit- gehende Expansionsbewegung der Kolben ein treten sollte.
Zwar wird eine derartige Nachfüllvorrich tung, die aus der Atmosphäre oder einer Füll- leitung mit niedrigem Druck Ö1 zuführt, bei niederen Drücken die Auffüllung nicht immer vollständig bewerkstelligen können. Es zeigt sich aber auch, dass dies weniger wichtig ist, da grössere Vakuumgeräusche nur bei höherem Druck auf der Saugseite des Ge triebes auftreten und dann die Nachfüllung durch die Öffnungen 19 genügend sicher erfolgt. Überhaupt zeigt sieh, dass es am wich tigsten ist, vor allen Dingen eine zu weit gehende Kompression (Vorkompression) zu vermeiden, weswegen sich die nachfolgenden Ausführungsformen vorwiegend mit den hierzu gehörigen Massnahmen befassen.
Beispielsweise kann man die Öffnungen 13 und 18 in Fig. 2 für eine Pumpe mit wechselnder Saug- und Druckseite vorsehen und je mit einem Dekompressionsventil kom binieren, wobei dann nur für eine entspre chende und genügende Kompressionsbewe gung der Kolben gesorgt werden muss. Eine Nachfüllung über die Öffnungen 19 aus der Speisedruckleitung verträgt sich offenbar obne weiteres mit dem in Fig. 4 dargestellten Dekompressionsventil, so dass hierzu keine weiteren Ergänzungen nötig sind, wenn nicht auch die Drehrichtung wechselt.
Für wechselnde Drehrichtung ergibt nun die zweite Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 eine zweckentsprechende Anordnung der Dekompressionsventile.
Die Öffnungen 13 sind hier zunächst, wie aus Fig. 7 näher ersichtlich, durch eine feder belastete Ventilplatte 15, ähnlich wie in Fig. 2 und 3 erläutert, abgesperrt. Dieses Ventil öffnet jedoch nicht einen Weg zu einer bestimmten Seite des Getriebekreislaufes, son dern zu einem Querkanal 20, der über die in ihm rollende Kugel 21 jeweils die Verbin dung herstellt zu derjenigen Seite des Ge triebes, die gerade den höheren Druck auf weist. Damit wird. eine selbsttätige Umschal tung des Dekompressionsventils auf die Seite des höheren Druckes erzielt.
Die in diesen zwei Ausführungsbeispie len beschriebenen Ventilanordnungen lassen sich so wählen, dass sie für alle Betriebs zustände eine korrekte Einstellung der Kom pression oder auch der Expansion ergeben, vorausgesetzt, dass im ganzen die entsprechen den Bewegungen der Kolben ausreichend gross sind, um die Betriebsflüssigkeit zu kompri mieren oder zu expandieren einschliesslich der nötigen zusätzlichen Bewegungen, welche Ge- stängespiel,
grösserer Luftgehalt der betref fenden Flüssigkeit oder Nachgiebigkeit der Bauteile des betreffenden Getriebeteils be dingen.
Gin beispielsweise für wechselnde Dreh richtung eine ausreichend grosse Kolbenbewe gung während der Umsteuerzeit zu erreichen, ist es nur nötig, die Überdeckung, das heisst die Breite des dichtenden Umsteuersteges zwi schen dem Druck- und Saugschlitz 10 und 11 genügend gross zu wählen.
Für eine Pumpe ergeben sich dann stets einwandfreie Verhältnisse, wenn man einer seits dafür sorgt, dass während der Umsteue rung in keinem Zylinder ein niedrigerer Druck als der Atmosphärendruck oder falls auf der Saugseite ein erhöhter Druck, der sogenannte Speisedruck herrscht, ein niedri gerer Druck als dieser Speisedruck eintreten kann, wofür ein entsprechendes Rückschlag- oder auch Füllventil (19, Fig. 2) 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 Um steuerung entstehen kann, und wenn man diese Bedingung unabhängig von der Dreh richtung aufrecht erhalten will oder mit andern Worten, eine Anordnung sucht, die für jede Drehrichtung einer Pumpe die rich tigen Verhältnisse ergibt, ist die Ventil anordnung nach Fig. 7 hierfür das Gegebene.
Es lassen sich auch ähnliche Ventile für solche Getriebeteile angeben, welche als Öl- motor verwendet werden. Unter der Voraus setzung, 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 demjenigen Um steuersteg, welcher der äussern Totpunktlage der Kolben entspricht, ein Ventil nach Fig. 7 erforderlich zur Beschränkung des Höchst druckes, während auf dem andern Umsteuer sieg, welcher der innern Totpunktlage der Kolben entspricht, ein Nachfüllventil oder Saugventil nötig ist, welches dafür sorgt, dass hier niemals der kleinste Speisedruck unter schritten wird.
Ausserdem sind aber noch für jeden Umsteuersteg wenigstens bei wech selnder Drehrichtung zwei durch Schlitze, ähnlich 13 und 18 in Fig. 2, gesteuerte Ven tile erforderlich, und zwar auf der Seite, wo die Kolben die innere Totpunktlage erreichen; zwei Füllventile, welche verhindern, dass an der betreffenden Seite kleinere Drücke als in dem benachbarten Druck- oder Saugschlitz auftreten, während umgekehrt auf der Seite, wo die Kolben die äussere Totpunktlage er reichen, zwei in gleicher Weise gesteuerte Entleerungsventile notwendig sind, die dafür sorgen, dass dort niemals höhere Drücke als im benachbarten Saug- oder Druckschlitz auf treten können.
Es lassen sich noch zahlreiche andere Ventilanordnungen ersinnen, die irgendwie ganz oder halb selbsttätig die Kompression oder Expansion beeinflussen. Die Einzel heiten der Ventilanordnungen sind für das Wesen der Erfindung unwesentlich.
Wesentlich ist vielmehr der Grundgedanke der Ergänzung der eigentlichen, für relativ grosse Flüssigkeitsmengen bestimmten Sahie- bersteuerungen z. B. durch einfache und ver hältnismässig kleine zusätzliche Ventilanord nungen, die mehr oder weniger selbsttätig oder unter Handbeeinflussung oder sonst irgendwie gesteuerter Beeinflussung die ver hältnismässig kleine Flüssigkeitsmengen aus den Zylindern abführen oder in sie einleiten, die nötig ist, um Kompression und Expansion auf die richtigen Werte einzusteuern, wie dies für den geräuscharmen Gang und die Vermeidung unnötiger Verluste nötig ist.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass $iertür =verhältnismässig geringfügige Ventilquerschnitte durchaus ausreichen, so dass es möglich ist, innerhalb der sehr kurzen Zeiträume,-welche für die Vornahme dieser Beeinflussung, der natürlichen Expansions- oder Kompressionsvorgänge zur Verfügung stehen, tatsächlich die erwünschte Wirkung zu erzielen.
Bei den bereits beschriebenen Ausfüh rungsformen sind die zusätzlichen Ventile in der Umsteuerfläche des Steuerschiebers unter gebracht. Natürlich ist es auch möglich, ähn liche Ventile in dem meist rotierenden Zylin derkörper 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 Er- findung die Anordnung der erforderlichen Ventile jeweils nur an den beiden Umsteuer stellen genügt.
Die Wirksamkeit dieser Vorrichtung ist jedoch insbesondere bei Primärteilen, welche oft mit kleinen Hüben Verwendung finden, daran geknüpft, dass während der Umsteuer zeit, also während der Zeit, in der die Zylin deröffnung 12 in Fig. 2 weder mit dem Saugschlitz 11 noch mit .dem Druckschlitz 1.0 in Verbindung steht, der dazugehörige Kol ben überhaupt eine genügend grosse Bewegung macht, und bei kleinen Hüben ist dies offen bar nicht erreichbar, wenn man nicht unmässig breite Umsteuerstege ausführen will,
die im Gebiete der grösseren Hübe unverwendbar wer den, weil sie zu grosse Ventile, wie bisher be schrieben, erfordern würden. In solchen Fäl len ergeben sich einige andere Möglichkeiten, um die korrekte Einstellung der Kompres sion und Expansion zu verwirklichen.
Man kann beispielsweise zusätzlich zu der auch bei kleinen Hüben noch vorhandenen Kolbenbewegung oder ausschliesslich die Kam- pressions- oder Expansionsvorgänge durch Ein- und Ausführung von Flüssigkeitsströ men in die umzusteuernden Zylinder errei chen, die etwa eine besonders vorgesehene Flüssigkeitsquelle liefert oder eine Flüssig- keitsentnahmevorrichtung herauszieht.
Beispielsweise wäre es möglich, gemäss der zweiten Ausführungsformen nach Fig. 6 die Öffnungen 13 mit solchen Flüssigkeitsquellen oder Entnahmevorrichtungen in Verbindung zu bringen, wodurch Kompressions- oder Ex pansionsvorgänge eingeleitet werden, deren Wirkung durch einfache Ventilanordnungen den jeweiligen Bedürfnissen, wie der Be lastung des Getriebes, dem Luftgehalt, des Betriebsmittels usw. angepasst werden können. Für diese Zwecke müsste dann allerdings die tangentiale Weite der Öffnungen 13 der ent sprechenden Stärke des dichtenden Steges zwi schen den Zylindern angepasst bzw. fast so breit wie diese gemacht werden, um nahe liegende Störungen bei den Pumpen auszu schliessen (vgl. Fig. 8).
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher die Beeinflussung der Kompres sion und Expansion ganz oder teilweise unab hängig von der natürlichen Kolbenbewegung durch Ein- oder Ausführung besonderer Flüssigkeitsströme erzielt wird, wodurch man auch von der Notwendigkeit befreit wird, die Umsteuerung in einem engen Bereich nahe den Totlagen der Kolben vorzunehmen.
Hiermit kann die Druckentwicklung oder Druckabnahme beinahe beliebig beeinflusst werden und auch ein grosser Winkelbereich für die Umsteuerung verfügbar gemacht werden.
Diese Ausführungsform kann dabei für alle Arten hydraulischer Getriebe, die ein zelne Kapselzellen oder auch ausgesprochene Zylinderräume besitzen, Anwendung finden, insbesondere auch für alle Arten der Radial oder Axialkolbengetriebe.
In Fig. 8 wird die entsprechende Einrich tung für ein Axialkolbengetriebe dargestellt, und zwar ähnlich wie in Fig. 2 in der Ansicht auf den gewöhnlich feststehenden Steuerschie ber mit seinen nierenförmig gestalteten Steuerschlitzen 10 und 11, die jeweils mit der Saug- oder Druckleitung des hydraulischen Getriebesystems in Verbindung stehen, dabei aber ihre Rolle häufig wechseln.
Die einzelnen Zylinder, beispielsweise sie ben, überschleifen mit in Fig. 8 der Einfach heit halber kreisrund gestrichelt gezeichneten Öffnungen 32 die Steuerschlitze 10 und 11 und an der Umsteuerstelle die zwischen die sen gelegenen festen,Stege 22 und 23.
In. Fig. 9 ist nochmals die gleiche Ein richtung im Längsschnitt durch die Mitte des rotierenden Zylinderkörpers dargestellt, wo bei nur der Körper 24 des nichtrotierenden Steuerschiebers im Querschnitt dargestellt ist sowie der Zylinderkörper 25, während Kolben 26, die mit der Pleuelstange 27 an der Trieb welle 28 hängen, nur in Umrissen dargestellt sind, zumal insbesondere die Einzelheiten die ser Teile für die Erfindung ganz unwesent lich sind.
In dem Steuerschieber 24 werden nun zweckentsprechend etwa in der Mitte der Stege 22 und 23 die Öffnungen 13 ange bracht. In diese wird, wenn es sich um Öl handelt, aus dem Hauptölbehälter 29 über die Pumpen 30 und 31 ein Ölstrom eingeführt., wenn ein Kompressionsvorgang erzielt wer den soll oder in den Ölbehälter zurückgleitet, wenn eine Expansion gewünscht wird.
Die Zahnradpumpen 30 und 31 könnten auch durch Vorrichtungen ersetzt werden, welche im wesentlichen dasselbe wie derartige Pumpen, insbesondere auch verstellbare Pum pen, leisten. Soweit es sich um den aus dem Steuerschieber unter Druck herauszuführen den Ölstrom handelt, kann hierfür eine von Hand verstellbare Auslassdrosselstelle (Ventil) gesetzt werden.
Zweckmässig ist es allerdings, eine .derartige Drosselstelle so einzurichten, dass sie nur während der Zeit, in welcher ihre Wirksamkeit zur Entleerung eines Zylinders benötigt wird, offen ist und in der übrigen Zeit durch die darübergleitende Steuerfläche beispielsweise des rotierenden Zylinders ab gesperrt wird, weil sonst unnötige Druek- verluste auftreten.
Auch für einen Kompressionsvorgang ist nicht unbedingt eine Pumpe erforderlich. Man kann das hierfür benützte Drucköl offen bar einem Druckspeicher entnehmen und in ähnlicher Weise durch Einstell- oder Drossel- oder Steuerorgane den auffüllenden Zylindern zuführen. Auch ein derartiger Druckspeicher, der als Windkessel, Federdruckspeicher oder einfach als ein genügend grosser ölgefüllter Raum ausgeführt werden kann, braucht nicht unbedingt eine besondere Pumpe zu besitzen.
Wenn man hier wieder indirekt über geeig nete, die Druckwellen dämpfende Vorrich tungen, etwa ein passendes Rohr, gegebenen falls noch mit dazwischenliegenden Behältern, die wie eine akustische Siebkette wirken kön nen, an den Hauptdruckraum des Getriebes anschliesst, so ergibt sich immerhin der grosse Vorteil, dass die stossweise Druckölentnahme, wie sie zur Auffüllung der Zylinder dient, zunächst nur auf den Druckspeicher trifft und dort die Druckwellen bei passender Grösse dieses Druckspeichers praktisch restlos ver zehrt werden, ehe sie sich durch die geschil derte Auffüllvorrichtung auf den eigentlichen Druckraum des Getriebes in schädlicher Weise auswirken können.
Es ist daher auch eine derartige Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes in den Einzelheiten ihrer Bauweise und in ihrer Wirkung sehr wohl zu unterscheiden von den eingangs erwähnten Drosselschlitzen, welche die Verschleppung der Ein- und Ausströmung bewirken, und bei welchen die zur Auffüllung der Zylinder dienende Ölmengen einfach dem Hauptdruck raum des Getriebes direkt und ungedämpft entnommen werden müssen und dort aus den angegebenen Gründen bei' schnellaufenden Hochdruckgetrieben immer dieselben Störun gen erzeugen, wie man sich nun auch etwa bemüht, diese Drosselschlitze einzurichten.
Bei der Zwischenschaltung eines Druckspei chers wird jedoch dieser Fehler aufgehoben, ebenso wie auch beim Einbau einer eigent lichen, die Kompression bewirkende Kom pressionspumpe, da in beiden Fällen der eine schalttechnisch vom Hauptgetriebekreislauf unabhängig erzeugte Ölstrom die Auffüllung der Zylinder besorgen kann, ohne wie bei den bekannten Drosselschlitzen eine schädliche Rückwirkung auf den Hauptkreislauf des Getriebes zur Folge zu haben.
Hiermit kann zunächst eine Kompression oder Expansion in jedem Zylinder, während er gerade in der Umsteuerung begriffen ist, erzielt werden, ohne dass man auf die natür liche Kolbenbewegung unter dem Einfluss des Triebwerkes angewiesen ist. Es ist daher beispielsweise möglich, Kompressions- und Expansionsvorgänge symmetrisch beiderseits .der Totlagen der Kolben vorzunehmen und damit für diese Vorgänge einen Zeitraum zu wählen, der möglichst lange dauert und damit eine möglichst geringe Hubbewegung der Kolben ergibt.
An Stelle der Pumpen 30 und 31 kann auch eine einzige Pumpe oder dergleichen An wendung finden, die etwa Betriebsflüssigkeit aus einer Öffnung 13 ansaugt und in die an dere Öffnung 13 hineinbefördert. Eine wei tere zusätzliche Pumpe kann dafür dienen, die beiden Ölströme etwas verschieden zu machen; gegebenenfalls ist dafür auch eine Auslassstelle tauglich, wenn es sich um .die Mengenverringerung des einen der beiden Ölströme handelt.
Ganz allgemein können jedoch die Pumpen ersetzt werden durch be kannte oder naheliegende Vorrichtungen, die in irgendwie bestimmter Weise für die Auf- rechterhaltung eines bestimmten Druckes in den in Frage kommenden Öffnungen und damit in den umzusteuernden Zylindern sor gen. Man kann dabei die Einrichtung so treffen, dass diese Druckentwicklung gesetz mässig mit dem Drehwinkel der Zylinder zu- oder abnimmt und gleichzeitig die in der Regel unerwünschten oder störenden Druck entwicklungserscheinungen der Flüssigkeit kompensiert, die von der natürlichen Bewe gung der Kolben herrühren.
Auf diese Weise ist es dann auch möglich, einen verhältnis mässig grossen Winkelbereich für die Um steuerung verfügbar zu machen oder mit an dern Worten, die Stege 22 und 23 um nicht ganz unbedeutende Beträge breiter zu machen als die Weite der Zylinderöffnungen 32a bis 32g. Damit kann man dann die Zeiten, die zur Unterdrucksetzung der einzelnen Zylin- der zur Verfügung stehen, auch hei schnell- laufenden Getrieben so dehnen, dass ein ge nügend geräuschloser Gang auch bei hohen Drehzahlen und Drücken erreicht wird.
Wie die Ölzuteilungs- oder Ölentnahmevor- richtungen, als welche allgemein die Pumpeu 30, 31 in Fig. 9 angesehen sind, beschaffen sind, ist zunächst für die Erfindung un wesentlich. Es könnten dies z. B. regelbare Kolbenpumpen sein, ähnlich der Einrichtung der hydraulischen Getriebepumpen, die man nach Bedarf so verstellt, dass der gewünschte geräuschlose Gang der Getriebeteile heraus kommt.
Sorgt man dafür, dass der Flüssig keitsinhalt der Zuleitung zu den Pumpen für sich oder mittels zusätzlicher Behälter genü gend gross ausfällt, so lässt sich auch bei einer unverändert liefernden oder entnehmen den Pumpe bzw. einer an Stelle dieser letz teren angeordneten gewöhnlichen oder irgend wie gesteuerten Auslassstelle erreichen, dass die Bewegung der Getriebekolben 26 während der Umsteuerzeit keinen zu stark störenden Einfluss auf die Druckentwicklung während jeder Umsteuerperiode ausüben.
Fig. 10 zeigt nun noch eine besondere Einrichtung eines Pumpenwerkes, welches für sich geeignet ist, die störenden Bewegungen der Getriebekolben 26 während der Umsteuer zeit zu kompensieren und gleichzeitig die gewünschten Flüssigkeitsmengen für die Be einflussung der Kompression oder Expansion bzw. zur Erzielung dieser Vorgänge in die Öffnungen 13 einzuleiten.
Die bei dieser vierten Ausführungsform benützte Pumpe besitzt einen Pumpenkolben 33, der an einem Kurbeltriebwerk 34 hängt. Dieses Kurbeltriebwerk ist beispielsweise bei einem 7-Zylindergetriebe durch eine Stirnrad übersetzung im Verhältnis 7 :1 von der Triebwelle 28 angetrieben.
Wählt man dann die relative Lage der Kurbel 34 so, dass sie eine Totpunktlage dann verlässt, wenn ein umzusteuernder Zylinder (32) mit seiner Zy linderöffnung, beispielsweise 32a, die der einen Totpunktlage seines Kolbens entspre chende Stellung erreicht hat, was der Fall ist, wenn er gerade in der Mitte des dazu- gehörigen Steges 22 oder 23 steht, so erzielt man einen vollständigen Ausgleich der stö renden Bewegung des entsprechenden Kol bens 26, wenn das gesamte Hubvolumen des Pumpkolbens nur einen Neunundvierzigstel des gerade jeweils gewählten bzw. vorliegen den Hubvolumens des Zylinders (32) beträgt.
Diese Zahl entspricht dem Quadrat von sieben und lässt sich wie folgt ableiten: Die Bewegung der Arbeitskolben kann in ihrer Abhängigkeit vom Drehwinkel der Ge triebewelle als Sinus- oder Kosinuslinie dar gestellt werden und, in der Nähe des Tot punktes, wo die Umschaltung der Zylinder vorgenommen wird, mit grosser Genauigkeit als Parabel.
Bezeichnet man mit Ho das gesamte Hub volumen eines Zylinders, mit H das von der Totpunktlage an geförderte Volumen, mit x den Drehwinkel der Getriebewelle und mit c eine Konstante, so ergibt die Parabel die Gleichung H=c.x2 .Ho Nun soll der mit der Übersetzung 1 :7 angetriebene Hilfspumpenkolben dieselbe Öl menge fördern, wie der Hauptgetriebekolben, und zwar bei einem Drehwinkel z = 7x.
Für die Hilfspumpe kann aber dieselbe Parabelgleichung aufgestellt werden wie für den Getriebezylinder, das ist: <I>h =</I> c.z2.ho oder lt <I>= c . (7x)\ . ho</I> endlich h = c .49x\ . ho Es ist nun klar, dass h nur dann gleich H sein kann, wenn Ho sich<I>zu</I> lto verhält wie 49 : 1.
Damit ist es also möglich, durch eine ein zige Hilfspumpe die Umsteuerung auf einen Umsteuersteg für sämtliche Zylinder zu be werkstelligen und diese doch verhältnismässig klein auszuführen.
Für den andern Umsteuersteg benötigt man eine ähnliche Pumpe oder aber die Hilfs pumpe müsste doppelt wirkend ausgeführt werden, um auf dem einen Umsteuersteg für die Kompression Flüssigkeit einzuführen, auf dem andern für die Expansion Flüssigkeit zu entnehmen. Gänzlich uneingeschränkt geht dies allerdings nur bei Getrieben mit gerader Zylinderzahl, die im allgemeinen aus andern Gründen nicht üblich sind, so dass im all gemeinen zwei Pumpen notwendig werden, wenn eine genaue Kompensation der natür- liehen Bewegung der Getriebekolben erreicht werden soll.
Schliesslich ist es auch möglich, eine Pumpe anzuwenden, welche abwechselnd die eine und andere Öffnung 13 versorgt, wozu irgendein Umschaltorgan anzuwenden wäre.
Die gleichen Hilfspumpen können dabei auch noch die Verstellung ihrer Arbeitsphase in bezug auf die sich im Getriebe ablaufen den Vorgänge gestatten, wozu man nur die Winkeleinstellung der Kurbel 34 zu verän dern braucht.
In Fig. 10 wird dies beispielsweise da durch erzielt, dass die Stirnräder, welche die Triebwelle 28 mit der Kurbel 34 verbinden, derart schräg verzahnt sind, dass eine Längs bewegung beispielsweise des Zahnritzels 35 auf der Kurbelwelle 34 mittels des Gestän ges 36 die gewünschte Einstellung der Pha senlage der Kurbel 34 gestattet. Darüber hinaus ist natürlich noch eine Verstellung der Hubgrösse der Kurbel 34 erforderlich, wenn der Hauptgetriebeteil veränderliche Kolben hübe hat, oder der Betriebsdruck stark wech selt.
Die Einstellung dieser Kurbel 34 kann mit bekannten Mitteln erfolgen, oder aber man kann an Stelle des einfachen Kurbelgetriebes mit feststehendem Zylinder (für den Kolben 33) und rotierender Kurbelwelle einen An trieb mit längsverschieblichen schrägen Nok- ken setzen oder aber die bekannte Anordnung der radialen oder axialen Kolbentriebwerke der hydraulischen Getriebe mit rotierenden Zylindern und feststehender Kurbel anwen den. In diesem Falle muss freilich der einzige rotierende Zylinder nicht mit einem Schieber 24 nach Fig. 8 und 9 ausgerüstet werden, sondern einen wenigstens während der Um steuerzeit unveränderlichen Flüssigkeitsan schluss an die Öffnungen 13 besitzen.
Dass selbstverständlich der Hifspumpen- zylinder mit Flüssigkeit gefüllt sein muss, zweckentsprechend auch mit vorgespannter Flüssigkeit, sei hier nur erwähnt. In Fig. 10 ist hierfür nur das Rückschlagventil 37 an einem kleinen Ölbehälter angegeben, obwohl in der Regel eine Verbindung mit einer unter Druck stehenden Speisedruckleitung über ein ähnliches Rückschlagventil zweck entsprechend sein wird.
Die Einzelheiten der Einrichtung und insbesondere der Hilfspumpen können noch in sehr verschiedenartiger Weise verändert wer den, ohne dass hierdurch der Grundgedanke der Erfindung Not leidet. Wesentlich ist die Anordnung einer Ein- und (oder einer) Aus- strömöffnung z. B. in dem Steuerorgan der hydraulischen Getriebe und die Verbindung dieser Ein- und Ausströmöffnungen z. B. mit Hilfspumpen, die die gewünschte Beeinflus sung der Druckentwicklung der Triebflüssig keit während der Umsteuerzeit ergeben.
Auf diese Weise wird eine zwangläufige Umsteue rung der Arbeitsräume erzielt, ohne dass man genötigt wäre, allzusehr auf die Hubbewe gung der Hauptkolben des Getriebes Rück sicht zu nehmen, so dass es auch möglich ist, die Umsteuerzeiten bzw. Umsteuerwinkel ge nügend lang auszuführen und damit die ge wünschte Ruhe des Getriebelaufes zu er zielen.
Die Flüssigkeitsentnahme aus frem den Flüssigkeitsquellen hat zudem den Vor teil, dass in "dieser" Flüssigkeit auftretende Druckpulsationen in den Hauptdruck- und Saugleitungen des eigentlichen Getriebes, her vorgerufen durch die Zylinderfüllung oder -entleerung, vermieden werden.
Anstatt die Flüssigkeit durch Öffnungen 13 in dem Steuerorgan 24, wie in Fig. 8 und 9, zu- und abzuführen, kann natürlich auch an anderer .Stelle eine Einführung dieser Ströme vor sich gehen.
In Fig. 9 ist bei spielsweise und als- fünfte Ausführungsform ein mit erfindungsgemässen zusätzlichen Öff nungen versehener Gleitring 38 vorgesehen, die über seitliche Öffnungen 39 der Zylinder hinüberstreichen, so dass -die erstgenannten Öffnungen etwa dieselben Wirkungen wie die Öffnungen 18 in dem Organ 24 zu er reichen gestatten.
Die Auslauföffnung im Ring 38 kann man hierbei mit einem selbst tätigen Ventil versehen, wobei sich noch der Vorteil ergibt, dass durch dieses Ventil die durch dieFliehkraftausgeschleudertenFremd- körper aus dem Kompressionsraum des Ge triebes entfernt werden können. Selbstver ständlich sind auch noch andere Arten der Verbindung zwischen den Pumpen und den einzelnen Zylindern ausführbar, ohne dass hierbei das Wesen der Erfindung geändert würde.
Es ist auch möglich, die Hilfspumpen in Form einzelner Stempel, etwa von Nocken bewegter Stempel, in den Schieber 24 der Fig. 9 einzusetzen, da dies nur bauliche Mass nahmen sind, die in der Hauptsache dasselbe erreichen, wie die schematisch dargestellte Ausführungsform nach Fig. 10.