DE1051092B - Nach dem Verdraengerprinzip arbeitendes leistungsteilendes hydrostatisches Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitendes leistungsteilendes hydrostatisches Getriebe, dessen ölpumpe und Ölmotor zu einer Einheit zusammengebaut sind. Bei bekannten Getrieben dieser Art hat man einzelne Aggregate verwendet, die je aus einem innenverzahnten und einem außenverzahnten Rad bestehen, wobei die Zähnezahlen beider Räder um mehrere Zähne miteinander differieren, was den Nachteil in sich schließt, daß man zwischen den beiden Rädern Füllstücke anordnen muß, die einer stufenlosen Regelung hinderlich sind.

Des weiteren kennt man Getriebe ohne Leistungsteilung, die ebenfalls aus innenverzahnten und außenverzahnten Rädern zusammengesetzt sind, wobei deren Zähnezahl nur um einen Zahn differiert. Diese übertragen die Leistung aber in jedem beliebigen Zustand über das öl und ergeben somit entsprechende Verluste in der Leistungsübertragung. Außerdem hat man versucht, eine Leistungsteilung mit Hilfe von Kolbentriebwerken zu erreichen, was aber nur mit einem großen Bauaufwand möglich war.

Durch die Erfindung werden die Mangel der bekannten Triebwerke behoben, indem ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitendes leistungsteilendes hydrostatisches Getriebe geschaffen wird, welches bei einfachstem Aufbau eine Leistungsteilung gestattet und stufenlos regelbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Gehäuse des einen Aggregates mit dem Innenrad des zweiten Aggregates fest verbunden ist und die jedem Aggregat zugeordneten Steuerschieber axial hintereinanderliegen und voneinander unabhängig sind, wobei der Steuerschieber des ersten Aggregates mit dessen Gehäuse umläuft, während der Steuerschieber des zweiten Aggregates gehäusefest angeordnet ist und die Kanäle der beiden Steuerschieber öldicht miteinander verbunden sind.

Vorzugsweise sind zwecks Erreichung der stufenlosen Regelung der Steuerschieber des ersten Aggregates gegenüber dessen mitumlaufenden Gehäuse und der Steuerschieber des zweiten Aggregates gegenüber dem ortsfesten Gehäuse verdrehbar.

Dabei kann der Steuerschieber des ersten Aggregates mit dessen umlaufenden Gehäuse über ein Zahntriebwerk und der Steuerschieber des zweiten Aggregates über ein Zahnradgetriebe gegenüber dem Gehäuse verdrehbar sein, wobei beide Zahntriebwerke an einen gemeinsamen Bedienungshebel angeschlossen sind.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Verstellbereiche der Steuerschieber eines jeden Aggregates über die Leerstellung bzw. Vollstellung hinausreichen, so daß bei einer bevorzugten Drehzahl die Pumpe als Kupplung wirkt, der Ölmotor dabei das Schluckvermögen hat und durch Überregeln über Nach dem Verdrängerprinzip arbeitendes leistungsteilendes hydrostatisches Getriebe

Anmelder:

Hanomag Aktiengesellschaft, Hannover-Linden

Otto Nübling, Berlin-Frohnau, ist als Erfinder genannt worden

die Vermögensbereiche hinaus ein Schnellgang, ein Rückwärtsgang oder eine Bremsung erreichbar sind.

ao Der Erfindungsgedanke läßt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zu, die in der Zeichnung wiedergegeben sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das gesamte Getriebe, bestehend aus Ölpumpe und Ölmotor, mit der

as Einrichtung zur Regelung derselben,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe, wobei der Schieber in die Stellung verdreht ist, bei welcher die Pumpe als Kupplung läuft,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Pumpe, Schieber in Anfahrstellung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Ölmotor in der Anfahrstellung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Ölmotor im direkten Gang,

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Ölmotor in der Stellung Rückwärtslauf,

Fig. 7 einen Teilschnitt der Fig. 1, welcher die Betätigung des Pumpenschiebers beim Regeln darstellt. Die Welle 1 ist direkt gekuppelt mit dem Antriebsmotor z. B. einer Brennkraftmaschine. Mit der Welle 1 ist einteilig das Pumpeninnenrad 2 verbunden. Die Pumpenwelle 1 ist mit den Lagern 3 und 4 in den Lagerringen 5 und 6 gelagert. Dieselben sind miteinander und mit der Abtriebswelle 7 festverschraubt. Diese Lagerringe 5 und 6 sind mit Lager 8 und den Lagern 9 und 10 im Getriebegehäuse 11 gelagert. Das Innenrad 2 ist am äußeren Umfang mit den Zähnen 12 versehen, welche im Eingriff stehen mit den Zähnen 13 des Außenrades 14. Das Außenrad 14 ist festverschraubt mit den Deckeln 15 und 16 und mit den Lagern 17 und 18 exzentrisch zur Mitte der Antriebswelle 1 in den Lagerringen 5 und 6 gelagert. Das Innenrad 2 ist mit Kanälen 19 und 20 versehen (Fig. 2). In der Bohrung des Innenrades ist der

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Steuerschieber 21 gelagert' Derselbe ist mit den Leisten 22 und 23 versehen, dieselben trennen den Pumpensaugraum vom Pumpendruckraum. Dreht sich die Pumpenwelle in der angegeben Pfeilrichtung, dann vergrößern sich die Zahnkammern 24 und saugen aus dem Schieberinnern 25 öl, während sich die Zahnkammern 26 verkleinern und das öl durch den hohlen Schieber 27 zum Ölmotor drücken. Beim Anfahren nimmt der Steuerschieber die in Fig. 3 dargestellte Stellung ein. In diesem Falle saugen die Zahnlücken 28 das öl aus den Zahnlücken 29, während die restlichen Zahnlücken 30 und 31 nur eine kleinere ölmenge saugen und drücken können,, als wenn der Schieber die in Fig. 2 dargestellte Lage einnehmen würde, bei welcher alle Zahnlücken saugen bzw. drücken. Infolge der kleineren geförderten ölmenge entsteht beim Anfahren ein entsprechender höherer Öldruck, da die Motorleistung dieselbe ist.

Der Ölmotor ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie die ölpumpe. Das Innenrad 32, welches festverschraubt ist mit dem Lagerring 6, ist einteilig mit der Abtriebswelle 7. Mit dem Innenrad ist das Außenrad 33 im Eingriff, und die Verzahnung zwischen Innen- und Außenrad ist grundsätzlich dieselbe wie bei der Ölpumpe. Der Unterschied besteht nur darin, daß die Deckel 34, welche mit dem Außenrad 33 verschraubt sind, mit den Lagern 35 und 36 in Ringen 37 und 38 gelagert sind, welche nicht drehbar mit Hilfe der Lagerdeckel 39 und 40 fest mit dem Gehäuse 11 verschraubt sind.

In Fig. 4 ist die Lage des Ölmotorensteuerschiebers beim Anfahren dargestellt. Das Drucköl tritt durch das Schieberinnere 41, die Schlitze 42 in die Zahnkammern 43. Dieselben vergrößern sich und treiben das Außenrad in der angegebenen Drehrichtung an. Die sich verkleinernden Zahnkammern 44 drücken das öl durch die Schlitze 45, den Hohlraum 46 des Schiebers 47 in den Rücklauf. Da nahezu alle Zahnkammern bei der in Fig. 4 dargestellten Schieberstellung wirksam sind und da die Pumpe bei der in Fig. 4 dargestellten Schieberstellung mit sehr großem Druck arbeitet, entsteht auf der Abtriebswelle 7 ein sehr hohes Drehmoment. Auf der Ablaufseite fließt das öl durch Schlitze 92, Kanal 93, Bohrung 94 zum ölkühler, der in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist. Vom Ölkühler wird das öl durch Bohrung 95, Kanal 96, Schlitze 97 zurück in die Pumpe geleitet.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Absaugepumpe saugt das von Pumpe-und Motor austretende Lecköl aus dem Gehäuseraum.

Bei der Fahrt im direkten Gang wird der Pumpenschieber auf die in Fig. 2 dargestellte Lage gebracht.

Der Ölmotorenschieber, der mit dem Pumpenschieber gekuppelt ist, ist mit seiner Steuerleiste um 90° verdreht und nimmt dabei-die in Fig. 5 gezeichnete Lage ein. Demnach stehen bei der Pumpe alle Zahnlücken auf der linken Seite unter Druck. Die unter Druck stehenden Zahnlücken sind durch beide Schieber mit dem nach oben liegenden Schieberraum 98 des Ölmotors verbunden, und bei der angegebenen Drehrichtung läuft das öl im Ölmotor um, ohne Arbeit zu leisten. Da die Zahnräume links und rechts einander gleich sind, kann der ölmoj^>r in dieser Lage kein öl schlucken. Demnach kann, die Pumpe kein öl verdrängen, und Pumpenaußen- und -innenrad sind miteinander durch das darin enthaltene Öl gekuppelt. In Fig. 6 ist die Lage des Ölmotorenschiebers bei Rückwärtsfahrt dargestellt. In,diesem Fall kann der ölpumpenschieber je nach der Stellung des Fliehkraftreglers die in Fig. 2-oder 3-dargestellte Lage einnehmen. Demnach, fördert die Pumpe mehr oder weniger öl zum Ölmotor. Der Ölmotorenschieber wird aber durch ein weiter unten beschriebenes Gestänge in die in Fig. 6 dargestellte Lage gebracht. Das Drucköl tritt demnach durch das Schieberinnere 41 in die Zahnräume 99 und versetzt die Abtriebswelle in die dargestellte entgegengesetzte Drehrichtung zur Antriebswelle. Beim Bremsen wird der Schieber des Ölmotors mehr oder weniger in eine Stellung, welche

ίο zwischen der Stellung der Fig. 5 und 6 liegt, mit demselben Gestänge verdreht. Dabei wird vom Ölmotor, der beim Bremsen als Pumpe läuft, Drucköl zur Pumpe gefördert. Durch den Fliehkraftregler wird der Pumpenschieber in die Stellung »Nullfüllung« gebracht, da beim Bremsen der Antriebsmotor keine Leistung zu übertragen hat. Nun bläst das vom Ölmotor rückwärts geförderte öl über das in der Zeichnung mit 92 dargestellte Sicherheitsventil ab. Die Bremswirkung kann sehr feinfühlig durch mehr oder

ao weniger Verdrehen des Ölmotorsteuerschiebers geregelt werden.

Auf der Antriebswelle 1 ist das Zahnrad 48 befestigt, dasselbe treibt über Zahnrad 49, Kegelrad 50 und 51 den Fliehkraftregler 52 an. In bekannter

*5 Weise steuert der Fliehkraftregler über den Schieber 53 die Ölwege54 und 55, welche zum Steuerkolben 56 führen. Das Drucköl zur Betätigung des Steuerkolbens 56 wird durch Hilfszahnradpumpe 57 geliefert, welche mit Hilfe der Welle 58 ebenfalls von dem Kegelradpaar 50 bzw. 51 angetrieben wird. Von der Zahnradpumpe 57 wird das Drucköl durch die Leitung 59 dem Reglersteuerschieber 53 zugeführt. Die in der Zeichnung dargestellte Lage des Regelkolbens 60 entspricht der Leerlaufstellung. In dieser Stellung ist die Reglerfeder 61, welche durch Nocken 62 und Hebel 63 willkürlich gespannt werden kann, nahezu ganz entspannt. Die Drehzahl des Antriebsmotors ist so niedrig, daß die Reglerpendel trotz der geringen Federspannung ganz nach innen gehen. Das Drucköl bringt den Kolben 60 nach oben in die Endlage, damit wird der Pumpenschieber auf Nullförderung eingestellt, die Antriebsmaschine ist entkuppelt. Beim Anfahren wird die Drehzahl des Antriebsmotors so weit gesteigert, bis die Pendel nach außen gehen und das Drucköl so steuern, daß der Kolben nach unten geht und dabei die Schieber auf die in Fig. 3 und 4 dargestellte Lage bringt. Je nach der Belastung der Abtriebswelle steuert demnach der Regler mit Hilfe der an und für sich bekannten Rückführelemente 64, 65 und 66 den Kolben 60 stetig nach unten. Die Drehzahlspanne, bei welcher dieser Vorgang stattfindet, kann willkürlich durch Spannen der Regelfeder mit Hilfe des Nockens 62 während des ganzen Drehzahlbereiches der Antriebsmaschine verändert werden. Die Regelbewegung des Kolbens 60 wird über Hebel 67, Stange 68, Hebel 69 und Muffe 70 auf die Zahnstange 71 übertragen. Demnach vollführt die Zahnstange 71 beim Regeln eine Längsbewegung und verdreht Zahnrad 72 und über Kegelräder 73 und 74 den Steuerschieber 21 der Pumpe. Die Räder 72 und 73 sind im umlaufenden Lagerring 6 gelagert, ebenso die Zahnstange und die Schiebehülse 75. Diese Teile drehen sich demnach ebenso schnell wie die Abtriebswelle. Des weiteren betätigt der Hebel 67 über das Knickgestänge 76 und 77 den Hebel 78 und das Zahnsegment 79. Dasselbe ist im Eingriff mit dem Zahnrad 80. Auf demselben rollt das Räderpaar 81 und 82 ab. Das Rad 81 ist im Eingriff mit dem Rad83, welches mit dem ölmotorenschieber 47 fest verbunden ist. Das Räderpaar 81 und

82 ist in der Abtriebswelle 7 gelagert. Mit Hilfe derselben wird die Steuerungsbewegung durch die umlaufende Welle auf den im Innern der Welle gelagerten Steuerschieber übertragen.

Die Antriebsmaschine ist mit dem Getriebe entkuppelt, wenn der Pumpenschieber auf die Fördermenge »Null« eingestellt ist. Falls der Öldruck der Hilfspumpe 57 ausbleiben sollte oder bei Stillstand der Anlage drückt die Feder 84 den Kolben 60 in die Endlage, bei welcher der Pumpenschieber 21 in der Pumpe keinerlei Fördermenge steuert.

Läuft die Abtriebswelle so schnell wie die Antriebswelle, d. h., wenn der Ölmotorenschieber keinerlei Durchflußmenge steuert und der Pumpenschieber auf größte Durchflußmenge eingestellt ist, dann läuft zwisehen den Zahnlücken des Ölmotors eine große ölmenge um, ohne Arbeit zu leisten. In Fig. 5 ist dargestellt, daß diese umlaufende Ölmenge außer einem geringen Druck zur Überwindung des Strömungswiderstandes keinen Druck zu überwinden hat. Um die Verluste zur Überwindung der Strömung zu vermeiden, ist im Innern des Pumpenschiebers eine Buchse 85 angeordnet. Durch die Spannung der Feder 86 wird die Buchse 85 in eine normalerweise unwirksame Lage gebracht, so daß das Drucköl von der Pumpe her durch den Schlitz 87, den Kanal 88, Schlitze 89 ungehindert zum Ölmotor geleitet werden kann. Die Buchse 85 kann mit Hilfe des Kolbens 90 durch Öldruck willkürlich gesteuert werden. Das öl hierfür wird durch die Bohrung 100 zugeführt und mit einem nicht dargestellten Hahn willkürlich geschaltet. Beim direkten Gang wird vom ölkolben 90 die Buchse 85 so weit nach rechts bewegt, bis der Pumpenschlitz 87 abgeschlossen ist. Nun sind die ölwege 88, 89 und das ganze Innere des Ölmotors drucklos. Falls der Kolben, unmittelbar bevor der Schieber 47 in die Lage gebracht ist, bei welcher der Ölmotor kein Öl schlucken kann, betätigt wird, dann wird der Inhalt des Ölmotors durch die Drehbewegung der Antriebswelle leergesaugt, so daß sämtliche hydraulische Strömungsverluste im direkten Gang vermieden sind.

Mit dem Knickgestänge und dem Hebel 91 kann die Drehbewegung der Abtriebswelle gebremst werden. Zu diesem Zweck wird die Antriebsmaschine zunächst auf kleine Leistungen gestellt. Damit fällt die Drehzahl der Antriebswelle. Zum zweiten wird mit dem Hebel 91 und dem Knickgestänge 76 und 77 der Schieber 47 über die Nullstellung hinaus verdreht, so daß der Ölmotor als Pumpe läuft und das öl rückwärts in die eigentliche Pumpe zurückpumpt. Damit dabei die Hohe des auftretenden Öldruckes begrenzt ist, ist ein Sicherheitsventil 92 im Steuerschieber 21 angeordnet, welches beim Überschreiten des Höchstdruckes 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 Anfahrstellung um 180°, so daß der Ölmotor mit seiner größten Füllung als Pumpe laufen kann. Gibt der Fahrer jetzt dem Antriebsmotor Gas, dann wird das von der Pumpe geförderte öl dazu benutzt, die Abtriebswelle rückwärs zu bewegen, da das öl im Ölmotor denselben nur rückwärts antreiben kann. Die Rückwärtsbewegung der Abtriebswelle bedeutet eine Vergrößerung der relativen Drehzahl zwischen Antriebswelle 1 und Lagerring 5 und 6; demnach eine Vergrößerung der Fördermenge. Da jedoch in vielen Fällen z. B. bei Fahrzeugen für die Rückwärtsfahrt nur eine geringe Geschwindigkeit bei einem kleinen Drehmoment verlangt wird, hat die Vergrößerung dieser Difrerentialdrehzahl keinen weiteren Nachteil.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Nach dem Verdrängerprinzip arbeitendes leistungsteilendes hydrostatisches Getriebe, dessen ölpumpe und Ölmotor zu einer Einheit zuammengebaut sind und beide aus je einem innen- und außenverzahnten Rad bestehen, wobei das innenverzahnte Außenrad einen Zahn mehr aufweist als das außenverzahnte Innenrad und für die Regelung im Innern der miteinander zusammenarbeitenden Zahnradpaare je ein verdrehbarer Steuerschieber vorgesehen ist, über den das öl durch im Innenrad vorgesehene radiale Durchtrittskanäle den zwischen den beiden Rädern gebildeten Zahnkammern zugeleitet und abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5, 6) des einen Aggregates mit dem Innenrad (32) des zweiten Aggregates fest verbunden ist und die jedem Aggregat zugeordneten Steuerschieber (21 bzw. 47) axial hintereinanderliegen und voneinander unabhängig sind, wobei der Steuerschieber (21) des ersten Aggregates mit dessen Gehäuse (5, 6) umläuft, während der Steuerschieber (47) des zweiten Aggregates gehäusefest angeordnet ist und die Kanäle der beiden Steuerschieber öldicht miteinander verbunden sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks stufenloser Regelung der Steuerschieber (21) des ersten Aggregates gegenüber dessen mitumlaufenden Gehäuse (5, 6) und der Steuerschieber (47) des zweiten Aggregates gegenüber dem ortsfesten Gehäuse (11) verdrehbar ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (21) des ersten Aggregates mit dessen umlaufenden Gehäuse (5, 6) über ein Zahntriebwerk (69 bis 75) und der Steuerschieber (47) des zweiten Aggregates über ein Zahnradgetriebe (79 bis 83) gegenüber dem Gehäuse (11) verdrehbar ist, wobei beide Zahntriebwerke an einen gemeinsamen Bedienungshebel (91) angeschlossen sind.

4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbereiche der Steuerschieber (21 bzw. 47) eines jeden Aggregates über die Leerstellung bzw. Vollstellung hinausreichen, so daß bei einer bevorzugten Drehzahl die Pumpe als Kupplung wirkt, der Ölmotor dabei das Schluckvermögen hat und durch Überregeln über die Vermögensbereiche hinaus ein Schnellgang, ein Rückwärtsgang oder eine Bremsung erreichbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 295 636;

deutsche Patentanmeldungen Sch 980 XII/47 h (bekanntgemacht am 14.8.1952), Sch 981 XII/47 h (bekanntgemacht am 28.8.1952), ρ 4094 XII / 47 h B (bekanntgemacht am 28. 6.1951);

schweizerische Patentschrift Nr. 102 818;

französische Patentschrift Nr. 802 911.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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