Vorrichtung zur Übertragung von Drehbewegungen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine VorrichW tung zur Übertragung von Drehbewegungen, verbunden mit Drehzahlschlupf und ihm proportionalem Leistungsverlust.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt und finden überall dort Anwendung, wo ein genau definiertes Drehmoment unter Akzeptierung eines durch Dreh zahlschlupf verursachten Leistungsverlustes verlangt wird. So z. B. in Vorrichtungen zum Aufwickeln eines Bandes auf Trommeln. Für diese Bedarfsfälle sind, neben elektrischen und mechanischen Schlupfkupp- lungen, auch unter Verwendung von hydrodynamischen Systemen arbeitende Vorrichtungen in Form von Schaufelrädern bekannt. Diesen haftet jedoch der grosse Nachteil ihrer Unbrauchbarkeit für geringe Drehzahlen an; ausserdem ist das vom letztgenannten System entwickelte Drehmoment stark drehzahlabhängig und durch keine äusseren Steuermittel beeinflussbar.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist frei von diesem Nachteil und erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass mit einer im gleichen Sinne wie der Schlupf sich ändernden Drehzahl eine hydrostatische Pumpe angetrieben wird, deren Förderleistung sich in einer hydraulischen Drossel in Wärme umsetzt.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch und teilweise im Schnitt die Vorrichtung nach der ersten Ausführung und
Fig. 2 eine andere Ausführung der Vorrichtung in der Ansicht, teilweise geschnitten.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Übertragung von Drehbewegungen stellt eine spezielle Bauform einer hydrostatischen Pumpe, eine Kugel Kolbenpumpe, dar, bei welcher unter Berücksichtigung eines Schlupfes die Drehbewegung des Zahnrades 1 auf die Welle 2 übertragen wird. Diese Welle 2 ist in den Ständern 6, 7 frei drehbar gelagert und trägt zwischen den Ständern ein lose auf ihr drehbares Zahnrad 1, das von auf der Welle 2 festsitzenden Gehäusehälften 4, 5 flankiert ist.
Der Körper des Zahnrades 1 besitzt in gleichem Abstand von seiner Achse mehrere zu der Welle 2 achsparallele Bohrungen la, in denen je eine Kugel 3 als Kolben verschiebbar angeordnet ist. Alle diese Kugeln 3 stützen sich nach der einen Seite auf einem Kurvenring 4a ab, der auf der Innenseite der Gehäusehälfte 4 angeordnet ist und einen Teil derselben bildet. Bei einer relativen Verdrehung des Zahn, rades 1 gegenüber der Gehäusehälfte 4 rollen die Kugeln 3 unter axialer Verschiebung in ihren Bohrungen la auf dem besagten Kurvenring 4a. Ihre volle axiale Verschiebung hin und zurück in ihrer Bohrung la, das heisst ihren vollen Hin- und Herhub, erfährt die Kugel 3 bei 3600 gegenseitiger Verdrehung der Teile 1 und 4.
Die Gehäusehälfte 5 bildet in Verbindung mit der Mantelfläche der Welle 2 und dem Zahnrad 1 in bekannter, nicht näher dargestellter Art zwei Kammern bzw. hydraulische Räume, nämlich einen Saugraum 5a und einen Druckraum 5b, welche nebst den weiter unten angeführten Leitungen und hohlen Tei len der Vorrichtung g mit Hydrauliköl gefüllt sind. Mit dem Saugrauan stehen die Aufnahmeboh, rungen la für alle diejenigen Kugeln 3 in Verbindung, die, bei drehendem Zahnrad 1 entsprechend ihrer Lage zum Kurvenring 4a, in Fig. 1 nach links, und mit dem Druckraum die A, ufnahmebohrungen la für alle die jenigen Kugeln, die in Fig. 1 nach rechts verschoben werden.
Auf diese Weise wird bei drehendem Zahnrad 1 ein Ölumlauf entsprechend den eingezeichneten Pfeilen erzielt. Aus der Druckkammer 5b der Ge häusehälfte 5 gelangt das Öl über einen Kanal 2a der Welle 2 in eine Ringnut 6a des Ständerfusses 6.
In die Kammer Sa gesogen wird das Öl hingegen aus einer Ringnut 7a des Ständerfusses 7 über einen weiteren Kanal 2b in der Welle 2. Der Kreislauf des Öls ist schliesslich über einen mit der Nut 6a verbundenen Rohrkrümmer 8, ein Drosselventil 9, einen Kühler 10 und einen mit der Nut 7a verbundenen Rohrkrümmer 11 in der genannten Reihenfolge geschlossen.
Bei Auftreten eines durch Belastung verursachten Schlupfes in der beschriebenen Vorrichtung, das heisst eines die Schlupfdrehzahl darstellenden Drehzahlunterschiedes zwischen dem Zahnrad 1 und der Welle 2, wird das Zahnrad 1 gegenüber dem Gehäuse 415 eine relative Drehbewegung ausführen, wobei die als Kolben wirkenden Kugeln 3 in beschriebener Weise in Funktion treten und einen Ölkrelslauf in der dargestellten Pfeilrichtung hervorrufen. Je grösser der Schlupf, also die Drehzahldifferenz zwischen Eintrieb und Austrieb ist, um so grösser wird auch die Förderleistung der Pumpe. Dementsprechend wird um so mehr Öl durch das Drosselventil 9 fliessen und auch der Leistungsverlust steigen. Durch die Drosselung wird im Öl Wärme erzeugt, die im anschliessenden Kühler r 10 wieder abgeführt wird.
Durch Beeinflussung des Drosselventils 9 kann sehr genau und auch bei geringsten Drehzahlen ein ganz bestimmtes Drehmoment für die Kraftübertragung eingestellt werden, weil das vom Zahnrad 1 auf Welle 2 übertragene Drehmoment von der Kraft abhängt, mit welcher die Kolbenpumpe das Öl durch das Ventil 9 hindurchdrücken muss; es ist also dem Öldruck proportional. Die beschriebene und dargestellte Übertragungsvorrichtung wäre z. B. mit einer schleifenden Reibscheibenkuppinug zu vergleichen, deren Anpressdruck während des Betriebes verändert bzw. eingestellt werden kann.
Bei Verwendung einer hydrostatischen Pumpe und beispielsweise eines federbelasteten Drosselventils 9 kann man erreichen, dass das übertragene Drehmoment bei allen Drehzahlen und bei jeder Schlupfgrösse fast konstant bleibt. Auch lässt sich durch eine ständige feinfühlige Beeinflussung des Drosselventils, etwa mit Hilfe von Elektromagneten, das Drehmoment in der Kraftübertragung stufenlos bzw. fast stufenlos und in weitesten Grenzen entsprechend den Betriebsbedingungen verändern.
Das Drosselventil 9 ist in Fig. 1 als primitiver, von Hand zu betätigender Hahn dargestellt. Zur Lösung der meisten in der Praxis vorkommenden Antriebs probleme mit der Forderung nach einem den sich ständig verändernden Betriebsbedingungen anzupassenden Drehmoment wird es nötig sein, statt eines solchen Hahnes ein Ventil zu verwenden, welches mit Hilfe von hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Mitteln in an sich bekannter Art mehr oder weniger geschlossen oder geöffnet wird.
Bei der Wahl eines elektromagnetisch oder elektromotorisch betätigten Ventils wird zweckmässigerweise eine elektro- nische Steuerung zur Anwendung kommen, welche in Abhänglgkeit von verschiedenen elektrischen Grö ssen funktioniert, beispielsweise von der Spannung eines durch die anzutreibende Maschine mitgenommenen Tachogenerators. Herangezogen werden können auch Werte, die von Druckmessern, Feuchtigkeitsmessern oder anderen Gebern herrühren.
Bedingt die Vorrichtung nach Fig. 1 eine Sonderbauart der hydrostatischen Pumpe, so findet bei der Vorrichtung nach Fig. 2 eine normale handelsübliche Pumpe sowie ein mechanisches Differentialgetriebe Verwendung. Bei dieser Vorrichtung erfolgt der Antrieb auf eine Keilriemenscheibe 12, welche auf zwei Abschlussdeckeln 13 und 14 montiert ist und um die Welle 16 auf Kugellagern 13a, 1 4a frei drehbar ist.
Von der Scheibe 12 wird ein im Innern derselben angeordneter, ebenfalls auf Kugellagern laufender Träger 15 mitgenommen, welcher zwei Planeten-Kegelräder 22 trägt. Diese Räder 22 kämmen einerseits mit einem Kegelrad 23, welches verdrehungssicher r auf der Welle 16 der anzutreibenden Vorrichtung 17, z. B. ein Zahnradgetriebe, sitzt, und anderseits mit einem Kegelrad 24, welches über eine elastische Kupplung 20, 21 mit der Welle 18 einer normalen handelsüblichen Zahnradpumpe 19 verbunden ist. Die Saug- und Druckseiten der Pumpe 19 sind in nichtgezeichneter Weise über die gleichen Elemente 8, 9, 10, 11, wie in Fig. 1 gezeigt, miteinander verbunden.
Denkbar ist anstelle des Kegelraddifferentials auch ein Planetengetriebe mit Stirnradverzahnung.