DE1190761B - Gearbox with continuously adjustable transmission ratio - Google Patents
Gearbox with continuously adjustable transmission ratioInfo
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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.Gearbox with continuously adjustable gear ratio The invention refers to a gear with continuously adjustable transmission ratio using a planetary gear and a hydrostatic gear of the vane type with a vane pump with adjustable eccentricity and a vane motor, which is connected to the vane pump in a closed hydraulic fluid circuit is, the drive shaft of the gearbox with the pump and the first link of the Epicyclic gear, the output shaft of the gearbox with the second link of the epicyclic gear and the shaft of the motor are connected to the third link of the epicyclic gear.
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.In known transmissions of this type, both the delivery rate of the Pump as well as the delivery rate of the hydraulic motor for setting the transmission ratio changes. This results in the disadvantage that the torque on the output shaft is not is kept constant, but changes unfavorably with the change in speed.
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.On the other hand, there are purely hydrostatic transmissions of the vane type known where to change the gear ratio only the eccentricity one of the two components is changed. Such transmissions make it possible, however no reversal of the direction of rotation of the output shaft if the direction of rotation remains the same the drive shaft. In addition, the efficiency of such pure fluid transmission unfavorable.
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.Finally, there is a transmission with an epicyclic gear and a hydrostatic one Gear of the vane type known, in which, although the eccentricity of the Pump and motor can be set by a common cam control, however Adjusters, oak are provided in which only the eccentricity of a gear part is adjusted, while that of the other transmission part remains constant. at However, this known transmission, the housing of the pump and the motor are rotatable and connected to the planet carrier, the speed of which it depends on the set eccentricity, while the rotor of the pump with the input shaft of the gearbox is connected and the rotor of the motor is braked. In this The case is the translation only between a basic translation, the one that is locked Planetary gear carrier corresponds, and the direct engagement between the input and output shaft changeable.
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.In contrast, the invention is based on the object of a transmission of the type indicated at the outset so that under particularly favorable speed-torque ratios a stepless change in the transmission ratio from zero to both Directions is possible.
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.According to the invention this is achieved in that the shaft of the vane pump with adjustable eccentricity coupled to the inner central wheel of the epicyclic gear is that the vane motor in a known manner with a fixed eccentricity is designed that the shaft of the vane motor with the outer central wheel of the epicyclic gear is coupled in such a way that the outer central gear is at increasing speed of the vane motor in the sense of decreasing speed of the output shaft rotates, and that the output shaft of the transmission with the planet carrier of the epicyclic gear is coupled.
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.This version of the gearbox has the following effect: When the eccentricity the pump is set so that the delivery quantity has the value zero, remains the hydraulic motor stand in spite of its constant eccentricity. The gear ratio of the gear then corresponds to the transmission ratio between the inner central gear and the planet carrier of the epicyclic gear with the outer central gear stationary.
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.If now the eccentricity of the pump increases from the value zero so that the pump begins to deliver slowly, the hydraulic motor stops in rotation. The outer central wheel of the epicyclic gear rotates accordingly in such a sense that the speed of the planet carrier and the coupled with it Output shaft decreases. If, with increasing eccentricity of the pump, a certain Speed ratio is reached between the pump and the hydraulic motor, the output shaft remains of the transmission. If the eccentricity of the pump is increased even further, so the output shaft of the gearbox rotates in the opposite direction as before.
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.Embodiments of the invention are shown in the drawing. FIG. 1 shows a side sectional view of a first embodiment, FIG. 2 shows a sectional view of the embodiment of Ab b. 1 from the front and A b b. 3 shows a longitudinal section through a second embodiment, in which the motor and the pump are arranged coaiially; this construction is particularly suitable for small capacities and correspondingly small dimensions.
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.The in ab b. The construction shown in FIGS. 1 and 2 contains an epicyclic gear with a cage 1 which is connected to a gear 2. The transmission has an outer central wheel 3, planetary gears 4 and an inner central wheel 5, whereby the speed reduction between the drive shaft 6 and the output shaft 7 is obtained. The cage 1 and the sprockets 2 and 3 firmly connected to it form a unit that rotates on the bearings 8 and 9. The output shaft 7 rotates for its part, in the bearing 10 and with its inner part in the bearing 8; this driven arrangement is supported on the bearing 11 at its inner end.
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.The gear 2 drives the pinion 12 when there is a moment of resistance on the shaft 7. This pinion 12 is rotatably connected to the shaft 13 , on which the rotor of a vane pump 14 serving as a motor is attached, the vanes of which take up the liquid which is supplied by a vane pump 15 with adjustable eccentricity. The pump housing is divided into two sections, one section 16 of which can be moved by means of a spindle 17 and a handle 18. As a result, the eccentricity of the Xammer19 and, as a result, the speed of the ßlotors 14 can be set.
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.The end 6 'of the shaft 6 is driven from the outside by an electric motor or any mechanical gear. As a result, the pump 15 is set in rotation, the blades of which determine the flow of the liquid to the motor 14 via the line 20. In this line there is a cock 21 which serves as a hydraulic clutch with which the transmission can be started or stopped with any desired gentleness. Two safety valves 22 with adjustable response pressure complete the arrangement; they prevent the mechanism or the driven machine from being destroyed if the safety pressure is exceeded when a braking torque is exerted on the shaft 7.
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. The shaft 6 rotates in the bearings 23 and 24 which are mounted in the walls 25 of the pump housing. The gear mechanism has a lower cover plate 26 which is fastened to the outer housing 28 by means of bolts 27 , whereby access to the interior thereof is made possible. The negative pressure created inside the mechanism determines the opening of the feed valves 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.The shaft 13 of the turbine is mounted on bearings 30 in the walls 31 of the turbine housing. The mechanism described works in the following way: If the pump 15 does not deliver to the motor 14, the motor is braked and it accordingly holds the gear wheel 2 and thus the gear cage 1 ; in the transmission there is therefore a reduction in speed between the shaft 6 and the shaft 7 in accordance with the intended ratio. If, on the other hand, the shaft 13 of the motor 14 starts to rotate when a certain delivery rate occurs, it causes the gear cage 1 to rotate via the pinion 12 and the gear 2. This partially changes the reduction ratio between the shafts 6 and 7 to the desired extent . The shaft 7 finally stops when the speed of the shaft 13 and that of the shaft 6 assume a certain ratio.
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.In the case of the in A b b. 3 , the shaft 33 of the pump 32 passes through the motor 34, which is mounted on the hollow shaft 34 'arranged coaxially with the shaft 33. In the housing 35 - a planetary gear is arranged, which consists of the inner central gear 36, the planetary gears 37 and the outer central gear 38 . The outer central gear 38 is driven by the pinion 39 mounted on the hollow shaft 34 'of the motor 34 via an intermediate pinion 4014W which is divided in the longitudinal direction for ease of manufacture and lubrication.
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.Thus, this transmission works in exactly the same way as that in A b b. 1 and 2 illustrated gear, d. This means that when the outer central wheel 38 is at a standstill, the speed ratio corresponds to the transmission ratio of the planetary gear, while the output shaft 7 'stands still when the outer central wheel 38 rotates at full speed.
Das äußere Zentralrad 38 wird durch die Innenwand des Gehäuses 35, die gleichzeitig als Gleitlager dient, in der richtigen Lage gehalten.The outer central wheel 38 is held in the correct position by the inner wall of the housing 35, which also serves as a slide bearing.
Die Sicherheitsventile bestehen aus federbelasteten Kugelventilen.The safety valves consist of spring-loaded ball valves.
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.In the description above, the was used to distinguish hydraulic mechanisms of a motor and a pump. These works also in the specified manner when the reduction gear is idling; against it the modes of action are reversed when the gearbox is connected to the output shaft exerted braking torque is loaded, whereby the motor then works as a conveyor element, while the pump is an organ that regulates the flow rate. There pump and motor are structured the same in principle, they can easily interchange their effects.
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