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Flüssigkeitswechselgetriebe. Beim Übergang von einer zur andern Stufe
eines Flüssigkeitswechselgetriebes, das aus einer mehrstufigen Pumpe und einem Flüssigkeitsmotor
besteht, verfuhr man bisher in der Weise, daß man zunächst durch das Umlauf- oder
Regelventil die Druck- und Saugleitung miteinander verband, dadurch den Motor entlastete
und nach Umschalter auf eine andere Stufe durch: allmähliches Schließen des Regelventils
den Motor wieder belastete. Diese Art der Schaltung hat den Nachteil, daß in der
Übergangszeit von einer zur andern Stufe die treibende Kraft auf den Flüssigkeitsmotor
gleich oder nahezu gleich Null wird, was einen unerwünschten Druckwechsel sowie
eine stoßweise Beanspruchung der getriebenen Teile und dadurch namentlich beim Antrieb
von. Fahrzeugen mit großer Masse, wie Lokomotiven mit angehängten Eisenbahnzügen,
einen unruhigen Gang zur Folge hat.
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Erfindungsgemäß wird nun die Umschaltvorrichtung für die Pumpenstufen
des Flüssigkeitswechselgetriebes, das aus einer mehrstufigen Pumpe und einem Flüssigkeitsmotor
mit zwischen Druck- und Saugleitung eingeschaltetem, einstellbarem überlauforgan
besteht, mit der Einstellvorrichtung für die Federbelastung des Umlauforgans derart
verbunden, daß durch die Umschaltung die Belastung des Organs dem den verschiedenen
Stufen entsprechenden Höchstdruck angepaßt wird. Auf diese Weise wird es ermöglicht,
daß während der Übergangszeit die vom treibenden Motor entnommene Höchstleistung
gleichbleibend ist und dadurch eine überlastung des Motors, wie sie ohne Beeinflussung
oder bei unkundiger, willkürlicher Beeinflussung des Regelventils eintreten könnte,
verhindert wird.
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Es sind zwar schon einstellbare Überlauforgane zwischen Druck- und
Saugleitung bekannt geworden; jedoch zeigt sich hierbei der Nachteil, daß durch
willkürlichen Eingriff die Möglichkeit einer Überlastung des Motors erhalten bleibt,
deren Beseitigung der Gegenstand der Erfindung anstrebt.
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Die Verhältnisse sollen an einem Getriebe mit drei gleichen Pumpenstufen
und einer Motorstufe erläutert werden. Es seien N die Maximalleistung des Motors
bei gegebener Umlaufzahl, F,, und F, die Kolbenflächen einer Pumpenstufe bzw. der
Motorpumpe, r, und r, der wirksame Radius der Fläche F" bzw. F9, p der Überdruck
in der Druckleitung bei Einschaltung einer Stufe, /der Querschnitt der Druckleitung,
w. und w, die Winkelgeschwin.digkeit der Pumpe bei Einschaltung einer Stufe bzw.
der Motorpumpe. Dann gilt bei Einschaltung einer Pumpenstufe: N-F,xyyxwq.p- f.p.v-Fq.yq.Wq.p.
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Bei Hinzuschaltung einer zweiten Stufe von gleicher Kolbenfläche,
also Ersatz von F, durch --F, muß, da die Größen N, rp, wn sich nicht
ändern können, p auf die Hälfte vermindert werden; es gilt also
Es wird also unter Herabziehung des Überdruckes in der Druckleitung die Geschwindigkeit
der Motorpumpe verdoppelt. Ebenso gilt bei Hinzuschaltung der dritten Stufe:
Es wird also die Geschwindigkeit der Motorpumpe verdreifacht unter Herabziehung
des Überdruckes in der Druckleitung auf
Hieraus folgt, daß einer Überlastung des Motors dadurch. vorgebeugt werden kann,
daB bei Einschaltung einer Stufe das Verbindungsventil zwischen Druck- und Saugleitung
sich bei dem Druck p, bei Einschaltung zweier Stufen beim Drucke
bei, Einschaltung; dreier Stufen beim Druck öfFnet. Wird dieser Bedingung Reclmung
getragen, so kann ohne vorherige Entlastung von einer Stufe zur andern Stufe übergegangen
werden, und ist dabei die Bedingung erfüLt, daß in jeder Stufe der Motor bis zu
seiner Höchstleistung beansprucht werden kann, so daß also ein
vorzeitiges
Ingangsetzen des Sicherheitsventils vermieden wird.
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Werden nicht mehrere gleichartige Stufen hintereinander eingeschaltet,
sondern eine Stufe durch eine andere von abweichender Kolbenfläche ersetzt, so würde
die Belastung des Sicherheitsventils im umgekehrten Verhältnis der beiden Kolbenflächen
zu erfolgen haben.
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Ein Ausführungsbeispiel. für eine Pumpe mit drei Stufen und eine Motorpumpe
mit einer Stufe ist in der Zeichnung dargestellt. Abb. r deutet die Gesamtanordnung
an, Abh. die Steuervorrichtung, Abb.3 bis 5 verschiedene Stel:ungen der Steuerschieber.
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Der Motor M treibt unmittelbar die aus drei Stufen P1, P2, P3 bestehende
Pumpe an. Diese Stufen sind unter Einschaltung von Umschaltgliedern 01,
02, 03 mit dem Flüssigkeitsmotor S verbunden, der seine Kraft an ein Rad
I( abgibt, das beispielsweise mit den Rädern einer Lokomotive verbunden ist. Die
Umschaltglieder 01, 02, 03 können einesteils kurzgeschlossen werden, so daß
Saug- und Druckseite der betreffenden Pumpenstufe miteinander verbunden ist; anderseits
auf den Flüssigkeitsmotor umgeschaltet werden. Das Umschaltglied 0, ist unabhängig
von den beiden anderen Gliedern 02 und 03 zu bewegen, während diese durch ein gemeinsames
Handrad verstellt werden, das durch ein Kegel'räderpaar auf die Spannung einer Feder
F im Überlauforgan R wirkt, welches im N?ebensc'hluß zwischen die Druckleitung d
und die Saugleitung s eingeschaltet ist. Die Verbindung der Glieder 02 und 03 mit
der Feder ist derart, daß bei Hinzuschaltung einer Pumpenstufe die Feder entspannt,
bei Umschaltung gespannt wird.
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Die Umschaltglieder 0" 02, 03 sind beispielsweise als Drehschieber
ausgebildet. Abb. 3 und 3a entsprechen der Stellung I der Drehschieber 02 und 03
bei Einschaltung einer Stufe, nämlich Pi, wobei vorausgesetzt ist, daß der Drehschieber
01 die Verbindung zwischen Pumpe und Flüssigkeitsmotor hergestellt hat. Abb. 1.
und q.a zeigen die Stellung 1I bei Hinzus.chaltung einer zweiten Stufe P2, Abb.
5 und 5a die Stellung II bei weiterer Hinzuschaltung der Stufe P3. Die Feder F ist
so bemessen, daß sie in der Stellupg I dem Druck p, in der Stellung II dem Druck
in der -Stellung III dem Druck 29 entspricht,
derart, daß bei Über-
schreitung des betreffenden Druckes der von der Feder niedergedrückte Kolben die
Verbindung zwischen Druck- und Saugleitung öffnet.
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Die Wirkung ist folgende: Die Antriebsmaschine M wird in Gang gesetzt
bei Kurzschlußstellung des Drehschiebers 0l und bei der Drehschieber 02, 03. Alsdann
wird durch Umlegen des Schiebers 01 zwecks Verbindung der Pumpe P1 mit dem S die
Maschine beschleun:;gt. Ein Festbremsen der Maschine ist durch das bei Überschreitung
Drukkes p sieh öffnende Übe.rlauforgan R verhindert; sobald der Zug die der Maschinengeschwindigkeit
entsprechende Geschwindigkeit angenommen hat und daher die Maschine sich zu entlasten
beginnt, wird mittels des Handrades H die herbeigeführt, wobei bis zur Erreichung
der doppelten. Geschwindigkeit zunächst ein. Teil des von der hinzugekommenen. Pumpe
P2 geförderten Druckmittels in diese zurückgeleitet werden muß, und zwar entweder
bei genügend langsamer Umstellung der Drehschieber durch die Kanäle des Schiebers
da dieser in der Mittelstellung gleichzci.ig die Zulauf- und Ablaufseite der Pumpe
wie des Flüssigkeitsmotors verbindet, oder bei zu schneller Umstellung des Drehschiebers
durch das Überlauforgan R, dessen Feder nunmehr so weit entlastet ist, daß Motor
trotz der größeren zu verdrängenden Druckmittelmenge nicht entlastet werden kann.
Es ist selbstverständlich, daß auch die Verstellung des Drehschiebers 0l durch das
Handrad H erfolgen kann. Ferner kann bei Anwendung eines Flüssigkeitsmotors mit
mehreren Stufen auch die Schaltung der Motorstufen durch dasselbe Handrad lbT erfolgen,
wobei eine Veränderung der Federspannung in Abhängigkeit von der Anzahl der Motorstufen
nicht erforderlich ist. Pumpe l Umschaltung