DE1078399B - Hydrostatisches Getriebe - Google Patents

Description

• Hydrostatisches Getriebe Der Anfahrvorgang bei hydrostatischen Getrieben mit im Winkel zur Antriebswelle einstellbarer Getriebepumpe bzw. einstellbarem Getriebemotor kann nur verhältnismäßig schwer beherrscht werden. Bei der üblichen Schaltung bedingt der endliche, von Null verschiedene Einstellwinkel von Getriebepumpe und Getriebemotor eine Mindestgeschwindigkeit bei direkter hydraulischer Verbindung zwischen diesen beiden Aggregaten. Der Anfahrvorgang läßt sich daher nur beherrschen, wenn man ein Überdruckventil einbaut und damit einen großen Schlupf zwischen Primär- und Sekundärteil erreicht. Eine solche Maßnahme bereitet jedoch deshalb große Schwierigkeiten, weil im Stand das Getriebe ein hohes Drehmoment, und zwar das maximal auftretende Drehmoment, aufbringen muß und gerade bei stehendem Aggregat die Bildung von tragenden Schmierschichten nur schwer möglich ist, so daß ein erhöhter Verschleiß nicht vermieden werden kann.
• Es wurde zwar schon vorgeschlagen, den Schmiervorgang selbst dadurch zu verbessern, daß die Laufflächen durch statischen Öldruck voneinander abgehoben werden. Eine derartige, z. B. bei Drehtürmen angewendete Maßnahme erfordert jedoch hohe Öldrücke und ergibt ebenfalls keine völlige Sicherheit gegen übermäßige Abnützung. Die Maßnahme, mit Hilfe geeigneter Werkstoffe Metallfilme aufzugalvanisieren, bringt ebenfalls nur beschränkte Abhilfe, da die Grenzschmierung beim Anfahren einen hohen Verschleiß nicht verhindern kann.
• Die Erfindung sieht insbesondere eine Verbesserung des Anfahrvorganges sowie der hydraulischen Verhältnisse des Getriebes vor. Sie bezieht sich in der Hauptsache auf hydrostatische Axialkolbengetriebe mit verschwenkbaren Zylindertrommeln, bestehend aus einer Getriebepumpe und einem von dieser hydraulisch angetriebenen Flüssigkeitsmotor in Verbindung mit einem zusätzlichen Antrieb der Abtriebsseite des Flüssigkeitsgetriebemotors als Abzweigung vom Antrieb der Getriebepumpe unter Umgehung des hydrostatischen Getriebes mit eingebautem Planetengetriebe zwischen den Antriebszweigen und dem Abtrieb. Die Erfindung besteht darin, daß die Abtriebswelle mit einem um die Achse des Planetengetriebes umlaufenden Zentralrad verbunden ist, während die unmittelbar über die Antriebswelle und über den Getriebemotor wirkenden Antriebszweige an ein anderes Zentralrad und den Planetenträger angeschlossen sind, so daß bei stillstehender Abtriebswelle die mit der Antriebswelle und dem Getriebemotor verbundenen Getriebeglieder des Planetengetriebes in gleichem Drehsinn umlaufen.
• Ferner besteht die Erfindung darin, daß die Abtriebswelle mit dem äußeren Ringrad und die Antriebswelle in an sich bekannter Weise mit dem Sonnenrad und der Getriebemotor mit dem Planetenträger verbunden ist.
• Ferner ist eine Kupplung vorgesehen, welche die Getriebepumpe vom Antrieb abzuschalten gestattet, und gegebenenfalls eine weitere Kupplung, durch welche der zusätzliche Antrieb unterbrochen werden kann.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Kupplung, welche das zum Anschluß des zusätzlichen Antriebes dienende Umlaufgetriebe in sich zu blockieren bzw. zu überbrücken gestattet.
• Zur Verringerung der Gleitflächenbeanspruchungen sind ferner zweckmäßig Getriebepumpe und Getriebemotor derart einander entgegengerichtet bzw. gegeneinander arbeitend angeordnet, daß die Arbeitsdrücke beider Aggregate in an sich bekannter Weise sich gegeneinander abstützen. Diese Wirkung kann noch dadurch unterstützt werden, daß Getriebepumpe und Getriebemotor vorzugsweise - z. B. bei nach entgegengesetzten Seiten schräggestellten Zylindern von Pumpe und Motor - derart zueinander angeordnet sind, daß sich je die Hochdruck- und Niederdruckseiten beider Aggregate einander gegenüberliegen.
• Es ist bereits ein hydraulisches Getriebe bekannt geworden, das zusammen mit der durchgehenden Antriebswelle über ein gemeinsames Planetengetriebe an den Antrieb angeschlossen ist. Da der Planetenradträger die Antriebswelle unmittelbar antreibt, während das äußere Zentralrad vom Flüssigkeitsmotor angetrieben wird, muß das Zentralrad bei stillstehender Abtriebswelle zunächst entgegengesetzt zur Antriebswelle umlaufen. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors setzt sich alsdann die Abtriebswelle in Bewegung. Bei Stillstand des Flüssigkeitsmotors hat dieAbtriebswelle eine ganz bestimmte Geschwindigkeit erreicht. Soll nun die Abtriebswelle auf höhere Tourenzahl gebracht werden, so ist die Drehrichtung des Außenzahnrades und damit des Flüssigkeitsmotors gegenüber der bisherigen Drehrichtung umzukehren, worauf die Drehzahl des Abtriebes weiter gesteigert werden kann. Alsdann laufen sowohl das äußere als auch das innere Zentralrad und auch der Planetenträger in gleicher Richtung um, nur mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Wenn hier auch von stufenloser Regelbarkeit gesprochen wird, so bedeutet doch die Umsteuerung des Flüssigkeitsmotors eine wesentliche Komplikation sowie auch einen Eingriff in den ruhigen Gang des Antriebes, und das zu einem Zeitpunkt, in dem eine gewisse Leistung an die Abtriebswelle abgegeben werden sollte. Diese Umsteuerung braucht Zeit und kann daher nicht mit stufenloser Regelbarkeit gleichgesetzt werden.
• Es ist außerdem ein hydrostatisches Getriebe bekannt, bei dem die Abtriebswelle mit dem Glockenrad und eine der Antriebswellen mit dem Sonnenrad fest verbunden sind. Dieses Getriebe arbeitet aber nur durch die Anordnung zweier Planetenradgetriebe und durch das zwischen den beiden Wellen eingeschaltete Flüssigkeitsgetriebe. Dieses Flüssigkeitsgetriebe dient dazu, die Drehzahl der Getriebewelle zu regeln. Dies geschieht durch Verstellen des Pumpengehäuses, so daß eine der beiden hierbei vorgesehenen Pumpen gegebenenfalls keine Flüssigkeit fördert. Diese beiden Pumpen sind im Antrieb einander gleichwertig parallel geschaltet, bilden also im Gegensatz zur Erfindung nicht zwei Aggregate, von denen das eine nur als Pumpe und das andere nur als Motor arbeitet. Daraus resultieren bei dem bekannten Getriebe auch wesentlich andere kinematische Verhältnisse. Es ist daher auch nicht möglich, eine Änderung der Drehrichtung der Getriebewelle ohne Änderung der Drehrichtung des Flüssigkeitsgetriebes zu erzielen, wie dieses gerade bei dem Getriebe nach der Erfindung der Fall ist.
• Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
• Auf der z. B. von einer Fahrzeugbrennkraftmaschine angetriebenen Antriebswelle 10 ist ein Zahnrad 12 lose gelagert, welches mit ihr mittels einer Kupplung 11 gekuppelt werden kann. Das Zahnrad 12 steht mit einem Zahnrad 13 im Eingriff, das die nur schematisch angedeutete Antriebsscheibe 14 für die Kolben 15 der Getriebepumpe P antreibt. Die Achse der Getriebepumpe P ist im Winkel zur Achse der Antriebsscheibe 14 angeordnet, derart, daß z. B. durch Verstellen des Neigungswinkels der Hub des Pumpenkolbens 15 geändert werden kann. Die aus den Zylindern der Getriebepumpe P verdrängte Flüssigkeit wird in nicht näher dargestellter, an sich bekannter Weise den Zylindern des Getriebemotors M zugeleitet; in denen sie mit einem der Winkelstellung des Aggregates M entsprechenden Hub die Kolben 16 antreiben, die dadurch ihrerseits die Antriebsscheibe 17 bzw. das mit dieser fest verbundene Zahnrad 18 und über dieses das lose drehbar auf der Welle 10 angeordnete Zwischenzahnrad 19 antreiben. Die mit den Antriebsscheiben 14 bzw. 17 und den Zahnrädern 13 bzw. 18 fest verbundenen Druckscheiben 20 und 21 sind innerhalb des Lagergehäuses gegeneinander abgestützt, so daß besondere, den Druck auf das Gehäuse weiterleitende Lager vermieden werden.
• Das Zwischenrad 19 ist gleichzeitig Planetenträger eines Planetengetriebes 22, dessen Planetenräder 23 auf Zapfen 19a am Zwischenrad gelagert sind. Die Planetenräder 23 stehen einerseits mit einem mit der Welle 10 fest verbundenen Sonnenrad 24 und andererseits mit dem Ringrad 25 einer Trommel 26 im Eingriff, die mit der Abtriebswelle 27 fest verbunden und durch eine -Kupplung, z. B. eine Lamellenkupplung 28, mit der Antriebswelle 10 gekuppelt werden kann.
• An Stelle des dargestellten hydrostatischen Getriebes kann auch ein hydrostatisches Getriebe jeder anderen beliebigen Bauart verwendet werden. Gegebenenfalls können auch Getriebepumpe P und Getriebemotor M räumlich voneinander getrennt angeordnet werden, wobei jedoch die Axialschübe gesondert durch das Getriebegehäuse oder sonstige Abstützteile aufgenommen werden müssen.
• Beim- Anfahrvorgang ist die Kupplung 28 gelöst und die Kupplung 11 eingerückt. Dadurch dreht sich das Zahnrad 12 mit der Drehzahl n1 der Antriebswelle 10. Die Drehzahl n2 der Abtriebswelle 27 ist zunächst gleich Null.
• Bezeichnet man das Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 12 und 13 mit i1, so dreht sich die Antriebscheibe 14 der Pumpe P mit der Drehzahl np = n1 ₧ i1. Diese Drehzahl wird mit dem hydraulischen Übersetzungsverhältnis in auf den Getriebemotor übertragen, der damit die Drehzahl nM = np ₧ in = n1 ₧ in ₧ i1 erhält. Die Antriebsscheibe 17 des Getriebemotors läuft dabei in der gleichen Drehrichtung wie die Getriebepumpe um, so daß die Differenzdrehzahl an der Gleitfläche 29 der Lagerscheiben 20, 21 ein Minimum wird.
• Bezeichnet man ferner die Übersetzung zwischen Zahnrad 18 und 19 mit i2, so läuft das Zahnrad 19, also der Planetenträger der Planetenräder 23, mit der Drehzahl T=nM ' '2=9Z1 . 'i i2 Zn um. Hat das innere Sonnenrad 24 den Radius r1 und das äußere Ringrad 25 den Radius r2, so ergibt sich bei beliebigem n2 als Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Antriebsdrehzahl: Man erkennt daraus, daß trotz endlicher Antriebsdrehzahl n' und endlicher Getriebemotordrehzahl die Abtriebsdrehzahl gleich Null wird, wenn Das hydrostatische Getriebe kann daher ohne Belastung anlaufen und auf die günstigste Drehzahl gebracht werden, ohne daß sich das Fahrzeug oder die Abtrebswelle in Bewegung setzen muß.
• Bei Vergrößerung des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses R läuft das Fahrzeug bzw. die Abtriebswelle vorwärts, bei Verkleinerung von in rückwärts. Durch passende Wahl von ü und i2 ist es deshalb möglich, mit einem gegebenen hydrostatischen Getriebe jede gewünschte Fahrcharakteristik zu erreichen. Von besonderem Vorteil ist, daß der Regelbereich des hydrostatischen Getriebes sehr klein sein kann, so daß nur der Getriebemotor oder nur die Getriebepumpe geregelt zu werden braucht. Natürlich kann auch eine Regelung sowohl des Getriebemotors als auch der Getriebepumpe vorgesehen sein. Bei geeigneter Wahl der Zähnezahlen kann ferner erreicht werden, daß bei auf volle Leistung eingestelltem hydrostatischem Getriebe die Abtriebsdrehzahl n2 gleich der Antriebsdrehzahl n1 ist. Man kann alsdann beide Wellen durch Einrücken der Kupplung 28 stoßlos starr miteinander verbinden. Zweckmäßig wird hierbei gleichzeitig die Kupplung 11 gelöst, so daß das hydrostatische Getriebe leer mitläuft. Das Ein-und Ausrücken der Kupplung 28 kann hierbei selbsttätig z. B. mittels eines Fliehkraftreglers erfolgen.
• Bei dieser Schaltung treten als Verlust nur die Leerlaufverluste der Zahnräder 18, 19 sowie des jetzt angetriebenen Getriebemotors M auf. Da diese Verluste bei entsprechender Auslegung sehr gering sind, liegt der Wirkungsgrad des erfindungsgemäß durchgeschalteten Getriebes nahe bei 1000/o.
• Der Rückwärtslauf der Abtriebswelle 27 wird -nach Stillstand derselben - bei Gleichlauf des Getriebemotors mit der Getriebepumpe mit Hilfe des Planetengetriebes erzielt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Hydrostatisches Axialkolbengetriebe mit verschwenkbaren Zylindertrommeln, bestehend aus einer Getriebepumpe und einem von dieser hydraulisch angetriebenen Flüssigkeitsmotor in Verbindung mit einem zusätzlichen Antrieb der Abtriebsseite des Flüssigkeitsgetriebemotors als Abzweigung vom Antrieb der Getriebepumpe unter Umgehung des hydrostatischen Getriebes mit eingebautem Planetengetriebe zwischen den Antriebszweigen und dem Abtrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (27) mit einem um die Achse des Planetengetriebes umlaufenden Zentralrad (25) verbunden ist, während die unmittelbar über die Antriebswelle (10) und über den Getriebemotor (M) wirkenden Antriebszweige an ein anderes Zentralrad (24) und den Planetenträger (19a) angeschlossen sind, so daß bei stillstehender Abtriebswelle (27) die mit der Antriebswelle (10) und dem Getriebemotor (M) verbundenen Getriebeglieder (24, 19a) des Planetengetriebes in gleichem Drehsinn umlaufen.
2. 2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (27) mit dem äußeren Ringrad (25), die Antriebswelle (10), wie an sich bekannt, mit dem Sonnenrad (24) und der Getriebemotor (M) mit dem Planetenträger (19a) verbunden ist.
3. 3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (11) vorgesehen ist, welche die Getriebepumpe vom Antrieb abzuschalten gestattet, und gegebenenfalls eine weitere Kupplung, welche den zusätzlichen Antrieb zu unterbrechen gestattet.
4. 4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Kupplung (28), welche das zum Anschluß des zusätzlichen Antriebes dienende Umlaufgetriebe in sich zu blokkieren bzw. zu überbrücken gestattet.
5. 5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebepumpe und Getriebemotor derart einander entgegengerichtet angeordnet sind bzw. derart gegeneinanderarbeiten, daß die Arbeitsdrücke beider Aggregate in an sich bekannter Weise sich gegeneinander abstützen, wobei vorzugsweise - z. B. bei nach entgegengesetzten Seiten schräggestellten Zylindern - sich je Hochdruck- und Niederdruckseiten beider Aggregate einander gegenüberliegen.
6. 6. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von Getriebepumpe und Getriebemotor in an sich bekannter Weise nur die eine dieser beiden Einheiten-z. B. durch Änderung der Schrägstellung derselben relativ zur Antriebswelle - regelbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 907 970, 875 303, 555 298; britische Patentschrift Nr. 550 522; USA.-Patentschrift Nr. 2 362 542.