Stufenlos regelbares Getriebe Es ist bei regelbaren Getrieben bekannt, mit einer Pumpe, welche ein innenverzahntes und ein aussenverzahntes Rad besitzt, Öl zu fördern. Hierbei weist das innenvezahnte äussere Rad einen Zahn mehr auf als das aussenverzahnte Innenrad, welches aus einem Stück mit der Antriebswelle hergestellt ist. Es ist weiter bekannt, das Öl mit Hilfe eines Drehschiebers, welcher in der hohlen An triebswelle gelagert ist, zu- bzw. abzuführen und den Ölmotor in derselben Art auszu führen. Die Ölumlaufmenge wird bei Pumpe und Motor, abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle, stufenlos durch Verdrehen von im Innern der Wellen gelagerten Drehschie bern verändert.
Ferner ist es allgemein be kannt, bei Flüssigkeitsmaschinen, welche nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, durch Abschluss der Ölleitungen die Ölpumpe oder den Ölmotor zum direkten Kuppeln der An- und Abtriebswellen zu benutzen.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, dass das Aussenrad der Ölpumpe in Ringen gelagert ist, welche unmittelbar mit der Ab triebswelle gekuppelt sind, und der Pumpen schieber mit Hilfe eines Zahnradpaares, wel ches an dem umlaufenden, die Abtrieb-,welle und die erwähnten Ringe aufweisenden Teil gelagert ist, und einer Zahnstange durch Ver schieben einer mit derselben verbundenen Muffe drehbar ist, wogegen der Schieber des Ölmotors mit Hilfe eines an der Abtriebs- welle gelagerten Zahnradpaares regelbar ist,
das auf einen an dein Schieber befestigten und einem im. Gehäuse drehbaren Zahnrad abrollt. Die Zeichnung zeigt ein. Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Mittellängs schnitt durch das gesamte Getriebe, beste hend aus Ölpumpe und Ölmotor, mit der Einrichtung zur Regelung derselben.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpe nach der Linie A-B der Fig. 1, wobei der Schieber eine Drehlage hat, bei welcher die Pumpe als Kupplung läuft, Fig. 3 zeigt eine gleiche Darstellung, wo bei jedoch der Schieber eine für die Anfahr- stellung bestimmte Drehlage hat.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Ölmotor nach der Linie C-D der Fig. 1 mit einer der Anfahrstellung entsprechenden Schieberdrehlage.
Fig. 5 zeigt eine gleiche Darstellung, wo bei jedoch der Schieber eine dem direkten Gang entsprechende Drehlage hat.
Fig. 6 zeigt eine gleiche Darstellung, je doch mit einer dem Rückwärtslauf entspre chenden Schieberdrehlage.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt nach der Linie E-F der Fig. 1.
Das Getriebe wird gemäss Fig. 1 von der Antriebswelle 1, welche mit einem nicht dar- gestellten Antriebsmotor, z. B. einer Brenn kraftmaschine, gekuppelt ist, angetrieben.
Die Welle 1 weist ein Pumpeninnenrad 2 auf und ist mit Lagern 3 und 4 in den Lager ringen 5 und 6 gelagert. Diese sind mitein ander und mit der Abtriebswelle 7 fest ver schraubt. Die Lagerringe 5 und 6 und Welle 7 sind mittels Lagern 8, 9 und 10 im Getriebe gehäuse 11 drehbar gelagert. Das Innenrad 2 ist am äussern Umfang mit Zähnen 12 ver sehen, welche im Eingriff stehen mit Zähnen 13 auf der Innenseite eines Aussenrades 14. Dieses weist einen Zahn mehr auf als das Rad 2. Das Aussenrad 14 ist fest verschraubt mit den Deckeln 15 und 16 und mittels La gern 17 und 18 nach oben exzentrisch zur Antriebswelle 1 in den Lagerringen 5 und 6 gelagert.
Das Innenrad 2 weist eine hohle Welle auf, dessen Hohlraum durch radiale Kanäle 19 und 20 mit den Zahnlücken ver bunden ist (Fig. 2). In der hohlen Welle des Innenrades 2 ist ein Steuerschieber 21 dreh bar gelagert. Derselbe ist mit Steuerleisten 22 und 23 versehen. Diese unterteilen den Innen raum der hohlen Welle in einen Pumpensaug- raum 25 und einen Pumpendruckraum 27.
Dreht sich die Antriebswelle 1 in der in Fig. 2 angegebenen Pfeilrichtung und wird ange nommen, dass das Aussenrad stillsteht, dann vergrössern sich die rechts der vertikalen Längsmittelebene liegenden Zahnkammern 24 mit zunehmendem Drehwinkel und saugen daher aus dem Hohlwellenraum 25 Öl an, wogegen sich die andern Zahnkammern 26 verkleinern und das Öl durch den Hohl wellenraum 27 zum Ölmotor drücken.
Beim Anfahren nimmt der Steuerschieber die in Fig. 3 dargestellte Drehlage ein. In diesem Falle saugen die Zahnkammern 28 des Saugraumes das Öl unmittelbar aus den benachbarten Zahnkammern 29 des Druck raumes. Nur die restlichen Zahnkammern 30 des Saugraumes saugen Öl aus der Hohlwelle, und nur die restlichen Zahnkammern 31 des Druckraumes pressen Öl zum Ölmotor. Die Pumpe kann daher nur eine entsprechend kleinere Ölmenge umsetzen, als dies bei einer Drehlage des Schiebers gemäss Fig. 2 der Fall wäre, bei welcher sämtliche Zahnkammern am Ölumsatz beteiligt sein könnten.
Infolge der kleineren geförderten Ölmenge- entsteht beim Anfahren ein entsprechend höherer Öl druck, da die Motorleistung konstant ist.
Der Ölmotor ist analog beschaffen wie die Ölpumpe. Er weist ein Innenrad 32 auf, wel ches mit dem Lagerring 6 fest verschraubt ist und mit der Abtriebswelle 7 aus einem Stück besteht. Mit dem aussenverzahnten Innenrad 32 steht ein einen Zahn mehr aufweisendes innenverzahntes Aussenrad 33 in Eingriff.
Die Verzahnung zwischen Innen- und Aussen rad ist grundsätzlich dieselbe wie bei der Öl- pumpe. Ein Unterschied besteht nur darin, dass die Deckel 34, welche mit dem Aussenrad 33 verschraubt sind, zwar mittels Lagern 35 und 36 in Ringen 37 und 38 gelagert sind, welche jedoch undrehbar mit Hilfe von Lager deckeln 39 und 40 mit dem Gehäuse 11 ver schraubt sind.
In F.ig. 4 ist die Lage des Ölmotoren- steuerschiebers 47 beim Anfahren dargestellt. Das Drucköl tritt aus dem Raum 41 der Hohlwelle des Innenrades 32 durch die radia len. Kanäle 42 in die rechts der vertikalen Längsmittelebene liegenden Zahnkammern 43 ein, die sich mit zunehmendem Drehwinkel im Sinne des eingetragenen Pfeils vergrössern. Daher drehen sich die Räder 32 und 33 im Sinne dieses Pfeils.
Links der Längsmittel ebene verkleinern sich mit zunehmendem Drehwinkel die Zahnkammern 44 und drük- ken das Öl durch die radialen Kanäle 45 in den Wellenhohlraum 46, von wo es in den Rücklauf gelangt. Da nahezu alle Zahnkam- mern bei der in Fig. 4 dargestellten Schieber- i Stellung am Ölumsatz beteiligt sind und die Pumpe bei dieser Schieberstellung mit sehr grossem Druck arbeitet, entsteht auf der Ab triebswelle 7 ein dementsprechend grosses Drehmoment.
Auf der Ablaufseite fliesst das, Öl durch in der Hohlwelle des Innenrades 32 befindliche Schlitze<B>101</B> in einen die Hohl welle umgebenden Ringkanal 93 des Lager deckels 40. Vom Kanal 93 führt eine -radiale Bohrung 94 aus dem Gehäuse 11 heraus, an die ein nicht dargestellter Ölkühler ange- schlossen ist. Vom Ölkühler gelangt das Öl durch die die Gehäusewand durchsetzende Bohrung 95 wieder in einen Ringkanal 96, der durch Schlitze 97 in der Hohlwelle des Pumpeninnenrades 2 mit dem Pumpensaug- raum verbunden ist.
Eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Absaugepumpe saugt aus der Pumpe und dem Motor austretendes Lecköl aus dem Gehäuseraum heraus.
Bei der Fahrt im direkten Gang wird der Pumpenschieber 21 in die in Fig. 2 darge stellte Drehlage gebracht.
Die Steuerleisten des -Ölmotorenschiebers. 47, der mit dem Pumpenschieber gekuppelt ist, sind um 90 gegenüber demjenigen des Pumpenschiebers 21 versetzt, so dass der Schieber 47 die in Fig. 5 dargestellte Drehlage hat.
Da bei der Pumpe alle links der vertika len Längsmittelebene bezogen auf Fig.2 stehenden Zahnkammern ihren Ölinhalt nach dem Hohlwellenraum 27 verdrängen möch ten und dieser mit dem gemäss Fig. 5 oben liegenden Hohiwellenrauxn 98 des Ölmotors verbunden ist, läuft bei der durch den Pfeil angegebenen Drehrichtung das Öl im Öl- motor um, ohne Arbeit zu leisten.
Da die Zahnräume links und rechts der vertikalen Längsmittelebene ihrer Grösse und Lage nach symmetrisch zueinander liegen, kann der Öl- motor in dieser Lage kein Öl schlucken. In folgedessen kann die Pumpe auch kein Öl verdrängen. Das Pumpenaussenrad 14 und das Pumpeninnenrad 2 sind miteinander durch das darin enthaltene Öl gekuppelt.
Fig. 6 zeigt die Drehlage des Ölmotoren- schiebers bei Rückwärtsfahrt. In diesem Falle kann der Pumpenschieber je nach der Stellung des Fliehkraftreglers die in. Fig. 2 oder 3 dargestellte Lage einnehmen. Je nach dem fördert die Pumpe mehr oder weniger Öl zum Ölmotor. Der Olmotorenschieber wird durch ein weiter unten beschriebenes Ge stänge in die in Fig. 6 dargestellte Lage ge bracht.
Das Drucköl tritt demnach vom Hohlwellenraum 41 des Motorinnenrades 32 aus in die Zahnräume 99 ein und versetzt die Abtriebswelle 7 in die in Fig. 6 durch einen Pfeil dargestellte Drehrichtung, welche der jenigen der Antriebswelle 1 entgegengesetzt ist. Beim Bremsen wird der Schieber des Öl- motors mehr oder weniger in eine Drehlage versetzt, die zwischen den in Fig. 5 und 6 dargestellten Drehlagen liegt. Dies erfolgt mittels des gleichen erwähnten Gestänges.
Dabei wird vom Ölmotor, der beim Bremsen als Pumpe wirkt, Drucköl zur Pumpe geför dert. Durch den Fliehkraftregler wird der Pumpenschieber in die Stellung Nullfüllung gebracht, da beim Bremsen der Antriebs motor keine Leistung zu übertragen hat. Nun bläst das vom Ölmotor rückwärts geförderte Öl über ein in Fig. 1 mit 92 bezeichnetes Sicherheitsventil ab.
Die Bremswirkung kann sehr feinfühlig durch mehr oder weniger starkes Drehen des Ölmotorensteuerschebers geregelt werden.
Gemäss Fig. 1 sitzt auf der Antriebswelle 1 ein Zahnrad 48, welches mit einem Zahnrad 49 in Eingriff steht. Dieses sitzt auf einer die Gehäusestirnwand durchsetzenden drehbaren Welle, die am andern Ende ein Kegelrad 50 trägt. Das Kegelrad 50 steht mit einem Kegelrad 51 in Eingriff, das an einer vertika len drehbaren Welle 58 sitzt, welche einen Fliehkraftregler 52 antreibt.
In bekannter Weise steuert der Fliehkraftregler 52 mittels eines Schiebers 53, Druckölleitungen 54 und 55, welche in je ein Ende eines Steuerzylin ders 56 führen. In diesem läuft ein Steuer kolben 60. Das Drucköl zur Betätigung des Steuerkolbens 60 wird durch eine Hilfszahn- radpumpe 57 geliefert, welche mittels der Welle 58 angetrieben ist. Von der Zahnrad pumpe 57 wird das Drucköl durch eine Lei tung 59 dem Reglersteuerschieber 53 zuge führt.
Die in Fig. 1 dargestellte Lage des Regelkolbens 60 entspricht der Leerlauf stellung. In dieser Stellung ist die Regelfeder 61, welche mittels einer Nockenwelle 62 will- kürlich gespannt werden kann, nahezu ganz entspannt. Auf der Nockenwelle 62 sitzt ein Hebel 63, an dem eine Schubstange aasgelenkt ist. Durch Verstellen dieser Schubstange kann die Nockenwelle gedreht und damit die Federspannung verändert werden.
Die Dreh- zahl des Antriebsmotors ist so niedrig, dass gemäss Fig. 1 die Pendel des Fliehkraftreglers 52 trotz der geringen Federspannung noch ihre innerste Lage aufweisen. Das Drucköl hat daher den Steuerkolben 60 in seine obere Endlage bewegt. Damit ist der Pumpenschie ber auf Nullförderung eingestellt. Die An triebsmaschine ist entkuppelt.
Beim Anfahren wird die Drehzahl des Antriebsmotors so weit gesteigert, bis die Pendel des Fliehkraftreglers 52 nach aussen gehen und das Drucköl so steuern, dass der Steuerkolben 60 nach unten gedrückt wird und dadurch die Schieber 21 und 47 in die in Fig. 3 und 4 dargestellte Drehlage bringen. Je nach der Belastung der Abtriebswelle 1 steuert demnach der Regler mit Hilfe an und für sich bekannter Rückführelemente 64, 65 und 66 den Steuerkolben 60 stetig nach unten.
Die Drehzahlspanne, bei welcher dieser Vor gang stattfindet, kann willkürlich durch Spannen der Regelfeder mit Hilfe der Nok- kenwelle 62 innerhalb des ganzen Drehzahl bereiches der Antriebsmaschine verändert werden. Am Steuerkolben 60 sitzt eine nach unten verlaufende Kolbenstange, die am einen Arm eines drehbar gelagerten drei armigen Hebels 67 angelenkt ist. Am mittle ren Hebelarm ist eine Schubstange 68 ange- lenkt, welche gelenkig mit einem drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel 69 verbunden ist.
Dieser ist anderseits gelenkig mit einer verschiebbaren Muffe 70 verbunden, die mit einer Zahnstange 71 verbunden ist. Die Bewe gung des Steuerkolbens 60 wird daher über den Hebel 67, die Stange 68, den Hebel 69, die Muffe 70 auf die Zahnstange 71 übertra gen. Die Zahnstange 71 führt daher beim Regeln eine Längsbewegung aus und dadurch dreht ein mit ihr kämmendes Zahnrad 72. Dieses steht über Kegelräder 73 und 74 mit dem Steuerschieber 21- der Pumpe in Eingriff. Die Räder 72 und 73 sind am umlaufenden Lagerring 6 gelagert, ebenso die Zahnstange 71 und die Schiebehülse 75. Diese Teile dre hen sich demnach mit der Tourenzahl der Abtriebswelle 7. Der dritte Arm des Hebels 67 ist über ein Knickgestänge 76 und 77 mit einem Hebel 78 verbunden.
Der Hebel 78 sitzt an einer die benachbarte Stirnwand des Gehäuses 11 durchsetzenden drehbaren Welle, auf der anderseits ein im Gehäuseinnern angeordnetes Zahnrad sitzt, das mit einem Zahnrad 79 kämmt, welches mit einem im Gehäuse 11 befindlichen, auf der Abtriebs welle 7 drehbar gelagerten Zahnrad 80 in Eingriff steht. Mit dem nur beim Regelvor gang sich drehenden Zahnrad 80 steht ferner ein Zahnrad 82 in Eingriff, das auf einer Welle sitzt, die in einem Flansch der Abtriebswelle 7 drehbar gelagert ist und anderseits ein Zahnrad 81 trägt.
Das Rad 81 steht mit einem Rad 83 in Eingriff, welches mit dem Öl- motorenschieber 47 fest verbunden ist und sich in der Hohlwelle des Ölmotorinnenrades 32 befindet. Mittels dieses Getriebes wird da her die Steuerungsbewegung des Kolbens 60 auf den Steuerschieber 47 übertragen.
Zum Entkuppeln der Antriebsmaschine vom Getriebe wird der Pumpenschieber 21 in diejenige Drehlage eingestellt, bei welcher die Förderleistung der Pumpe auf den Null wert absinkt. Der Steuerkolben 60 steht unter dem Einfluss einer Stellfeder 84, welche die Tendenz hat, den Kolben in seine in Fig. 1 dargestellte obere Endlage zu bewegen. Falls der Öldruck der Hilfspumpe 57 ausbleiben sollte oder bei Stillstand der Anlage drückt daher die Feder 84 den Kolben 60 selbsttätg in diese Endlage, bei welcher der Pumpen schieber 21 die dem genannten Nullwert der Förderleistung entsprechende Drehlage hat.
Läuft die Abtriebswelle 7 gleich schnell wie die Antriebswelle 1, also wenn der Öl- motorenschieber 47 auf den Nullwert der Öldurchflussmenge, der Pumpenschiell>er da gegen auf den Höchstwert der Öldurchfluss- menge eingestellt ist, dann zirkuliert zwischen den Zahnkammern des Ölmotors eine grosse Ölmenge im Leerlauf um, ohne Arbeit zu leisten. Wie an Hand der Fig. 5 erläutert worden ist, hat diese umlaufende Ölmenge hierbei ausser dem geringen Strömungswider stand keinen Widerstand zu überwinden, so dass der Öldruck nur geringfügig ist.
Um die Verluste zur Überwindung der Strömung zu vermeiden, ist im Innern des Pumpenschie- be;:s ?1 eine Buchse 85 angeordnet, welche einerseits unter dem Einfluss einer Feder 86 und a-,ld.#,rseits unter dem Einfluss eines Steuerkolbens 90 steht, welchem einem in der Antriebswelle 1 angeordneten Steuer zylinder läuft. Dieser Zylinder ist mittels einer an die Bohrung 100 angeschlossenen, nicht dargestellten Druckölzuleitung über einen nicht dargestellten, von Hand bedien baren Steuerhahn an eine Ölpumpe ange schlossen.
Wird dieser Steuerhahn von der in Fig. 1 vorausgesetzten Schliesslage in seine Öffnungslage gebracht, dann strömt Drucköl durch die Bohrung 97 in den Steuerzylinder und verschiebt den Steuerkolben 90 entgegen der Einwirkung der Feder 86. Dadurch ge langt die Buchse 85 in den Bereich eines Schlitzes 87, durch den das in den Ölpumpen- druckraum 27 geförderte Öl über einen zen tralen Kanal 88 und einen Schlitz 89 zum Ölmotor fliesst. Beim direkten Gang wird der Steuerkolben 90 so weit vorgeschoben, dass die Buchse 85 den Schlitz 87 und damit den Ölweg in der Pumpe völlig schliesst. Nun sind die Ölwege 88, 89 und das ganze Innere des Ölmotors drucklos.
Falls der Kolben un mittelbar bevor der Steuerschieber 47 des Ölmotors in die Lage gebracht ist, bei wel cher der Ölmotor kein Öl schlucken kann, betätigt wird, dann wird der Inhalt des Öl- motors durch die Drehbewegung der Antriebs welle leergesaugt, so dass sämtliche hydrau lische Strömungsverluste im direkten Gang vermieden sind. Wird der Steuerhahn wieder in die Abschlusslage verstellt, dann bewegt die Feder 86 selbsttätig unter Zurückführen des Steuerkolbens 90 die Steuerbuchse 85 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Lage, in welcher sie den Durchfluss des Drucköls zum Öl- motor freigibt.
Gemäss Fig. 1 ist ferner das Knickhebel gestänge 76, 77 mittels eines Schubkurbel triebes mit einem Bremshebel 91 verbunden, so dass der Schieber 47 nicht nur durch den Fliehkraftregler 52, sondern wahlweise auch durch Betätigen des Hebels 91 drehbar ist. Zu diesem Zweck wird die Antriebsmaschine zunächst auf kleine Leistungen gestellt. Da mit wird die Drehzahl der Antriebswelle 1 herabgesetzt.
Alsdann wird zum Bremsen der Abtriebswelle 7 der Hebel 91 betätigt und dadurch über das Knickhebelgestänge 76 und 77 der Schieber 47 über die Nullstellung hinaus gedreht, so dass der Ölmotor als Pumpe läuft und das Öl rückwärts in die eigentliche Pumpe zurückpumpt. Damit dabei die Höhe des auftretenden Öldruckes begrenzt ist; ist ein Sicherheitsventil 92 im Steuerschieber 21 der Pumpe angeordnet, welches bei Über schreiten des Höchstdruckes Öl ablässt. Mit Hilfe des Hebels 91 wird die Drehrichtung der Abtriebswelle 7 bei Bedarf umgekehrt.
Auch hierfür muss der Maschinist zunächst die Antriebsleistung des Antriebsmotors auf Leerlauf umstellen. Danach bewegt er den Hebel 91 bis in die Endlage und verdreht dabei den Schieber 47 gegenüber der Anfahr- stellung um 180 , so dass der Ölmotor mit seiner grössten Füllung als Pumpe laufen kann. Gibt der Fahrer jetzt dem Antriebs motor Gas, dann wird das von der Pumpe geförderte<B>01</B> dazu benutzt, die Abtriebswelle 7 rückwärts zu bewegen, da das 0I im Öl- motor denselben nur rückwärts antreiben kann.
Die Rückwärtsbewegung der Abtriebs welle 7 bewirkt eine Vergrösserung der rela tiven Drehzahl zwischen der Antriebswelle 1 und den Lagerringen 5 und 6 und dadurch eine Vergrösserung der Ölfördermenge. Da jedoch in vielen Fällen, z. B. bei Fahrzeugen für die. Rückwärtsfahrt, nur eine geringe Geschwindigkeit bei einem kleinen Dreh moment verlangt wird, hat die Vergrösserung dieser Differentialdrehzahl keinen weiteren Nachteil.