DE1190761B - Getriebe mit stufenlos einstellbarem UEbersetzungsverhaeltnis - Google Patents

Description

• Getriebe mit stufenlos einstellbarem übersetzungsverhältnis Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit stufenlos einstellbarem Übersetzungsverhältnis unter Verwendung eines Umlaufgetriebes und eines hydrostatischen Getriebes der Flügelzellenbauart mit einer Flügelzellenpumpe mit einstellbarer Exzentrizität und einem Flügelzellenmotor, der in einem geschlossenen Druckflüssigkeitskreis mit der Flügelzellenpumpe verbunden ist, wobei die Antriebswelle des Getriebes mit der Pumpe und dem ersten Glied des Umlaufgetriebes, die Abtriebswelle des Getriebes mit dem zweiten Glied des Umlaufgetriebes und die Welle des Motors mit dem dritten Glied des Umlaufgetriebes verbunden sind.
• Bei bekannten Getrieben dieser Art werden sowohl die FÖrdermenge der Pumpe als auch die Fördermenge des hydraulischen Motors zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses verändert. Dies ergibt den Nachteil, daß das Drehmoment an der Abtriebswelle nicht konstant gehalten wird, sondern sich ungünstig mit der Drehzahländerung verändert.
• Es sind andererseits reine hydrostatische Getriebe der Flügelzellenbauart bekannt, bei denen zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses nur die Exzentrizität eines der beiden Bestandteile verändert wird. Derartige Getriebe ermöglichen aber keine Umkehr der Drehrichtung der Abtriebswelle bei gleichbleibender Drehrichtung der Antriebswelle. Außerdem ist der Wirkungsgrad solcher reinen Flüssigkeitsgetriebe ungünstig.
• Schließlich ist ein Getriebe mit einem Umlaufgetriebe und einem hydrostatischen Getriebe der Flügelzellenbauart bekannt, bei welchem zwar die Exzentrizität der Pumpe und des Motors von einer gemeinsamen Nockensteuerung eingestellt werden, aber Einstellber,eiche vorgesehen sind, in denen nur die Exzentrizität eines Getriebeteils verstellt wird, während diejenige des anderen Getriebeteils konstant bleibt. Bei diesem bekannten Getriebe sind aber die Gehäuse der Pumpe und des Motors drehbar und mit dem Planetenradträger verbunden, dessen Drehzahl sie in Abhängigkeit von der eingestellten Exzentrizität bestimmen, während der Rotor der Pumpe mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist und der Rotor des Motors festgebremst ist. In diesem Fall ist die übersetzung nur zwischen einer Grundübersetzung, die dem festgebremsten Planetenradträger entspricht, und dem direkten Eingriff zwischen Antriebs-und Abtriebswelle veränderlich.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs angegebenen Art so weiterzubilden, daß unter besonders günstigen Drehzahl-Drehmoment-Verhältnissen eine stufenlose Änderung des übersetzungsverhältnisses vom Wert Null aus nach beiden Richtungen möglich ist.
• Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht daß die Welle der Flügelzellenpumpe mit einstellbarer Exzentrizität mit dem inneren Zentralrad des Umlaufgetriebes gekoppelt ist, daß der Flügelzellenmotor in an sich bekannter Weise mit fester Exzentrizität ausgebildet ist, daß die Welle des Flügelzellenmotors mit dem äußeren Zentralrad des Umlaufgetriebes in der Weise gekoppelt ist, daß sich das äußere Zentralrad bei steigender Drehzahl des FlügelzeHenmotors im Sinne abnehmender Drehzahl der Abtriebswelle dreht, und daß die Abtriebswelle des Getriebes mit dem Planetenradträger des Umlaufgetriebes gekoppelt ist.
• Diese Ausführung des Getriebes ergibt folgende Wirkung: Wenn die Exzentrizität der Pumpe so eingestellt wird, daß die Förderinenge den Wert Null hat, bleibt der hydraulische Motor trotz seiner konstanten Exzentrizität stehen. Das übersetzungsverhältnis des Getriebes entspricht dann dem übersetzungsverhältnis zwischen dem inneren Zentralrad und dem Planetenradträger des Umlaufgetriebes bei feststehendem äußerem Zentralrad.
• Wenn nun die Exentrizität der Pumpe von dem Wert Null aus vergrößert wird, so daß die Pumpe langsam zu fördern beginnt, setzt sich der hydraulisehe Motor in Drehung. Dementsprechend dreht sich das äußere Zentralrad des Umlaufgetriebes in solchem Sinne, daß die Drehzahl des Planetenradträgers und der damit gekoppelten Abtriebswelle abnimmt. Wenn bei steigender Exzentrizität der Pumpe ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen der Pumpe und dem hydraulischen Motor erreicht wird, bleibt die Abtriebswelle des Getriebes stehen. Wird die Exzentrizität der Pumpe noch weiter vergrößert, so dreht sich die Abtriebswelle des Getriebes im entgegengesetzten Sinn wie zuvor.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Abb. 1 eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform, Abb. 2 eine Schnittansicht der Ausführung von Ab b. 1 von der Stirnseite und A b b. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfühungsform, bei der der Motor und die Pumpe koaiial angeordnet sind; diese Konstruktion eignet sich insbesondere für kleine Leistungen und dementsprechend geringe Abmessungen.
• Die in Ab b. 1 und 2 gezeigte Konstruktion enthält ein Umlaufgetriebe mit einem Käfig 1, der mit einem Zahnrad 2 verbunden ist. Das Getriebe besitzt ein äußeres Zentralrad 3, Planetenräder 4 und ein inneres Zentralrad 5, wodurch die Drehzahluntersetzung zwischen der Antriebswelle 6 und der Abtriebswelle 7 erhalten wird. Der Käfig 1 und die damit fest verbundenen Zahnkränze 2 und 3 bilden eine Einheit, die auf den Lagern 8 und 9 rotiert. Die Abtriebswelle 7 dreht sich ihrerseits zum Teil in dem Lager 10 und mit ihrem inneren Teil in dem Lager 8; diese angetriebene Anordnung ist an ihrem inneren Ende auf dem Lager 11 abgestützt.
• Das Zahnrad 2 treibt das Ritzel 12 an, wenn an der Welle 7 ein Widerstandsmoment besteht. Dieses Ritzel 12 ist drehfest mit der Welle 13 verbunden, auf ,welcher der Rotor einer als Motor dienenden Flügelzellenpumpe 14 angebracht ist, deren Flügel die Flüssigkeit aufnehmen, die von einer Flügelzellenpumpe 15 mit verstellbarer Exzentrizität geliefert wird. Das Pumpeagehäuse ist in zwei Abschnitte unterteilt, von denen der eine Abschnitt 16 mittels einer Spindel 17 und eines Handgriffs 18 verschoben werden kann. Dadurch kann die Exzentrizität der Xammer19 und ab Folge davon die Drehzahl des ßlotors 14 eingestellt werden.
• Das Ende 6' der Welle 6 wird durch einen Elektromotor oder ein beliebiges mechanisches Getriebe von außen angetrieben. Dadurch wird die Pumpe 15 in Drehung versetzt, deren Flügel die Strömung der Flüssigkeit zu dem Motor 14 über die Leitung 20 bestimmen. In dieser Leitung liegt ein Hahn 21, der als hydraulische Kupplung dient, mit der das Getriebe mit jeder gewünschten Sanftheit in Gang gesetzt oder stillgesetzt worden kann. Zwei Sicherheitsventile 22 mit einstellbarem Ansprechdruck vervollständigen die Anordnung; sie verhindern eine Zerstörung des Mechanismus oder der angetriebenen Maschine, wenn bei einem auf die Welle 7 ausgeübten Bremsmoment der Sicherheitsdruck überschritten wird.
• Die Welle 6 dreht sich in den Lagern 23 und 24, die in den Wänden 25 des Pumpengehäuses angebracht sind. Der Getriebemechanismus besitzt eine untere Abdeckplatte 26, die mittels Bolzen 27 an dem Außengehäuse 28 befestigt ist, wodurch der Zugang zu dessen Innerem ermöglicht wird. Der im Inneren des Mechanismus entstehende Unterdruck bestimmt das öffnen der Speiseventile 29.
• Die Welle13 der Turbine ist auf Lagern 30 in den Wänden 31 des Turbinengehäuses gelagert. Der beschriebene Mechanismus arbeitet in folgender Weise: Wenn die Pumpe 15 nicht zum Motor 14 fördert, ist der Motor festgebremst, und er hält dementsprechend das Zahnrad 2 und damit den Getriebe-käfig 1 fest; in dem Getriebe findet daher eine Drehzahluntersetzung zwischen der Welle 6 und der Welle 7 entsprechend dem vorgesehenen Verhältnis statt. Wenn dagegen beim Auftreten einer bestimmten Fördermenge sich die Welle 13 des Motors 14 zu drehen beginnt, bewirkt sie die Drehung des Getriebekäfigs 1 über das Ritzel 12 und das Zahnrad 2. Dadurch wird das Untersetzungsverhältnis zwischen den Wellen 6 und 7 teilweise in dem gewünschten Maß geändert. Die Welle 7 bleibt schließlich stehen, wenn die Drehzahl der Welle 13 und diejenige der Welle 6 ein bestimmtes Verhältnis annehmen.
• Bei der in A b b. 3 gezeigten Ausführungsform geht die Welle 33 der Pumpe 32 durch den Motor 34 hindurch, der auf der koaxial zur Welle 33 angeordneten Hohlwelle 34' angebracht ist. In dem Gehäuse 35 ist --in Planetengetriebe angeordnet, das aus dem inneren Zentralrad 36, den Planetenrädern 37 und dem äußeren 7entralrad 38 besteht. Das äußere Zentralrad 38 wird von dem auf der Hohlwelle 34' des Motors 34 angebrachten Ritzel 39 über ein Zwischenritzel 4014W angetrieben, das zur Erleichterung der Herstellung und der Schmierung in der Längsrichtung unterteilt ist.
• Somit arbeitet dieses Getriebe genau in der gleichen Weise wie das in A b b. 1 und 2 dargestellte Getriebe, d. h., daß beim Stillstand des äußeren Zentralrades 38 das Drehzahlverhältnis, dem Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes entspricht, während die Abtriebswelle7' stillsteht, wenn sich das äußere Zentralrad 38 mit voller Drehzahl dreht.
• Das äußere Zentralrad 38 wird durch die Innenwand des Gehäuses 35, die gleichzeitig als Gleitlager dient, in der richtigen Lage gehalten.
• Die Sicherheitsventile bestehen aus federbelasteten Kugelventilen.
• Bei der vorstehenden Beschreibung war zur Unterscheidung der verwendeten hydraulischen Mechanismen von einem Motor und von einer Pumpe, die Rede. Diese arbeiten auch in der angegebenen Weise, wenn das Untersetzungsgetriebe leerläuft; dagegen sind die Wirkungsweisen vertauscht, wenn das Getriebe durch das auf die Abtriebswelle ausgeübte Brernsmoment belastet ist, wobei der Motor dann als Förderorgan arbeitet, während die Pumpe ein die Fördermenge regelndes Organ darstellt. Da Pumpe und Motor im Prinzip gleich aufgebaut sind, können sie ihre Wirkungen ohne weiteres vertauschen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Getriebe mit stufenlos einstellbarem Übersetzungsverhältnis unter Verwendung eines Umlaufgetriebes und eines hydrostatischen Getriebes der Flügelzellenbauart mit einer Flügelzellenpumpe mit einstellbarer Exzentrizität und einem Flügelzellenmotor, der in einem geschlossenen Druckflüssigkeitskreis mit der Flügelzellenpumpe verbunden ist, wobei die Antriebswelle des Getriebes mit der Pumpe und dem ersten Glied des Umlaufgetriebes, die Abtriebswelle des Getriebes mit dem zweiten Glied des Umlaufgetriebes und die Welle des Motors mit dem dritten Glied des Umlaufgetriebes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Flügelzellenpumpe mit einstellbarer Exzentrizität mit dem inneren Zentralrad des Umlaufgetriebes gekoppelt ist, daß der Flügelzellenmotor in an sich bekannter Weise mit fester Exzentrizität ausgebildet ist, daß die Welle des Flügelzellenmotors mit dem äußeren Zentralrad des Umlaufgetriebes in der Weise gekoppelt ist, daß sich das äußere Zentralrad bei steigender Drehzahl des Flügelzellenmotors im Sinne abnehmender Drehzahl der Abtriebswelle dreht, und daß die Abtriebswelle des Getriebes mit dem Planetenradträger des Umlaufgetriebes gekoppelt ist.
2. 2. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad des Getriebes mit einem drehbar gelagerten Getriebe-käfig verbunden ist, der an seiner Außenseite einen Zahnkranz trägt, mit dem ein Ritzel kämmt, das auf der in an sich bekannter Weise parallel zu der Antriebswelle liegenden Welle des Flügelzellenmotors sitzt. 3. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Flügelzellenmotors eine koaxial zur Antriebswelle Regende Hohlwelle ist, und daß ein auf der Hohlwelle angebrachtes Ritzel über ein Zwischenzahnrad mit der Innenverzahnung des äußeren Zentralrads im Eingriff steht. 4. Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem parallel zu dem Flügelzellenmotor liegenden Kanal ein Absperrorgan liegt, das als hy- draulische Kupplung dient. 5. Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Drehrichtung ein Sicherheitsventil in dem hydraulischen System angeordnet ist. 6. Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hydraulischen System Speiseventile vorgesehen sind, die durch den im Inneren entstehenden Unterdruck geöffnet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1067 275, 690 222; französische Patentschriften Nr. 967 626, 788 035, 603 395; schweizerische Patentschrift Nr. 254 053; USA.-Patentschriften Nr. 2 390 240, 2 371922, 2362542, 2 173 855.