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Hydrostatisches Wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein
hydrostatisches Wechselgetriebe, das im wesentlichen aus einer Pumpe und einem Motor
besteht, die je ein Gehäuse aufweisen, in dem mehrere durch Schiefscheiben
gesteuerte kolbenartige Körper beweglich angeordnet sind, während die Schiefscheiben
und das Gehäuse um eine Drehachse relativ zueinander drehbar sind und die Schiefscheiben
zur Regelung des übersetzungsverhältnisses des Getriebes mittels Kupplungsstangen
und Schwenkachsen verschwenkbar sind, die sich wenigstens annähernd senkrecht zu
der Drehachse erstrecken, wobei die Kupplungsstangen mittels sich parallel zu den
Schwenkachsen erstreckender Gelenkachsen mit den Schiefscheiben gekuppelt sind,
die kolbenartigen Körper sich während des Betriebes wenigstens annähernd parallel
zur Drehachse bewegen und die Kupplungsstangen und die kolbenartigen Körper zwischen
den Schiefscheiben liegen.
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Bei einem aus der USA-Patentschrift 2 585 656 bekannten Wechselgetriebe
dieser Art ist die Kupplungsstange an der zugehörigen Schiefscheibe in einem Punkt
angelenkt, der senkrecht oberhalb der Drehachse des Getriebes liegt, in Richtung
senkrecht zur Ebene durch die Drehachse des Getriebes und die Schwenkachse der Schiefscheibe
gesehen. Die Kupplungsstange liegt also im wesentlichen in einer durch die Drehachse
des Getriebes gelegten und sich senkrecht zu der Ebene, durch die Drehachse des
Getriebes und die Schwenkachse der Schiefscheibe erstreckenden Ebene. Das Getriebe
beansprucht infolge dieser räumlichen Zuordnung der Kupplungsstange verhältnismäßig
viel Platz, so daß es in vielen Einsatzfällen, z. B. im Fahrzeugbau, nicht oder
nur mit Schwierigkeiten verwendet werden kann.
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Auch bei ähnlichen, aus den USA.-Patentschriften 2 371974 und
2 788 636 bekannten Flüssigkeits-Wechselgetrieben sind die Kupplungsstangen
in dieser Weise angeordnet, so daß ein in vielen Fällen erwünschter raumsparender
Aufbau dieser Getriebe nicht möglich ist.
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Bei den aus den deutschen Patentschriften 425 318
und
823 239 bekannten Flüssigkeitsgetrieben liegen ebenfalls die Anlenkpunkte
der Kupplungsstangen an den schiefen Steuerflächen in erheblichem Abstand von der
Drehachse des Getriebes und dadurch haben auch diese bekannten Getriebe einen großen
Platzbedarf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydrostatischen
Wechselgetriebe der eingangs erwähnten Art eine möglichst raumsparende Anordnung
der einzelnen Bauteile und damit eine gedrängte Bauweise zu erreichen. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Schiefscheibe mittels einer Kupplungsstange
mit einer zwischen den Schiefscheiben liegenden, sich parallel zu den Schwenkachsen
erstreckenden Verstellachse gekuppelt ist, wobei die Mittellinie einer die Kupplungsstange
mit der Schiefscheibe verbindenden Gelenkachse innerhalb des die Schiefscheibe umgrenzenden
Rechtecks liegt, dessen eine Seite parallel zu einer Schwenkachse verläuft, und
daß das an die Schiefscheibe angelenkte Ende einer Kupplungsstange, gemessen in
Richtung der Schwenkachse der Schiefscheibe, mit einem Abstand von der Drehachse
liegt, der gleich oder kleiner ist als die Hälfte des wirksam nutzbaren Durchmessers
der Schiefscheibe.
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Infolge dieser räumlichen Zuordnung der Schiefscheiben und der Kupplungsstangen
sowie der Anordnung einer Gelenkachse zwischen der Kupplungsstange und der Schiefscheibe
wird ein besonders einfacher und zweckmäßiger Aufbau insbesondere des Verstellmechanismus
des Flüssigkeits-Wechselgetriebes erhalten. Die Anordnung der Kupplungsstange beansprucht
nicht viel Raum, so daß das Getriebe eine besonders gedrängte, kompakte Bauweise
hat. Dies ist von besonderer Bedeutung beim Einsatz eines solchen Wechselgetriebes
in Fahrzeugen.
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Um die gedrängte Bauweise weiter zu verbessern, ist zweckmäßig der
Abstand zwischen dem an der
Verstellachse gekuppelten Ende einer
Kupplungsstange und der Drehachse inwenigstens einer Lage der Verstellachse kleiner
als die Hälfte des wirksamen Durchmessers der Schiefscheibe.
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Die Schiefscheibe kann im wesentlichen durch einen drehbar im Getriebegehäuse
gelagerten Block gebildet sein, der, in Richtung der Schwenkachse der Schiefscheibe
gesehen, zylinderförnug ist, während in den Seiten des Blocks, welche sich
annähernd senkrecht zur Schwenkabhse erstrecken, Aussparungen angebracht sind, in
denen Lager, mittels deren der Block in dem Getriebegehäuse gelagert ist, angeordnet
sind. Diese Lagerung der Schiefscheiben im Getriebegehäuse ermöglicht eine besonders
einfache Anlenkung der Kupplungsstangen und ebenfalls einen einfachen gedrängten
Aufbau des Getriebes.
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Zweckmäßig liegt bei dieser Anordnung das an der Schiefscheibe gekuppelte
Ende der Kupplungsstange in einem in dem Block angebrachten Einschnitt. Hierdurch
erhalten die Kupplungsstangen eine gute Führung, ohne daß besonderer Platz für diese
Führung beansprucht wird.
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Die -Kupplungsstangen können zu beiden Seiten der Drehachse angeordnet
sein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den-- Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen
Längsschnitt durch ein hydrostatisches Wechselgetriebe mit Pumpe und Hydromotor,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in F i g. 1
mit einer
anderen Drehlage der Pumpe, F i g. 3 die Anordnung der Kupplungsstangen an
den die Kolben steuernden Schiefscheiben, F i g. 4 eine Ansicht in Richtung
IV-IV nach Fig. 3.
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Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte hydrostatische Wechselgetriebe
hat eine Pumpe 1 und einen hydrostatischen Motor 2. Der Pumpenkörper
3 ist mit der Antriebswelle 6 einstückig hergestellt und über ein
dem Pumpenkörper zugeordnetes Lager 7 sowie ein der Welle 6 zugeordnetes
Lager 8 gegen das Getriebegehäuse 9 abgestützt. In Bohrungen
5 des Pumpenkörpers sind Kolben 4 verschiebbar. Die die Pumpe steuernde Schiefscheibe
10 besteht aus einem Block 11, in dem ein von einem Rollenlager 12
abgestützter Ring 13 angeordnet ist. Die Kolben 4 liegen an der Steuerfläche
14 des Ringes 13 an. Die Schiefscheibe ist um die Achsstummel 16, 17
schwenkbar, deren gemeinsame Mittellinie 15 die Schwenkachse der Schiefscheibe
bildet. Zwischen den Achsstummeln 16, 17 und der Schiefscheibe sind Lager
18 bzw. 19 angeordnet. Die Achsstummel sind an den Dekkeln 20 bzw.
21 des Getriebegehäuses befestigt (F i g. 2). Für die Zu- und Rückführung
der Flüssigkeit sind Kanäle 22 vorgesehen, die von den Bohrungen 5 aus durch
den Pumpenkörper 3 verlaufen und an der Stirnseite einer Scheibe
25 münden, welche durch Federn 26 gegen ein Zwischenstück
27 abgestützt ist. Durch Öffnungen 54, 55 in der Scheibe
25
und Bohrungen 63, 64 im Zwischenstück 27 wird die Flüssigkeit
dem hydrostatischen Motor 2 zugeführt bzw. von diesem zurückgeführt. Die Verbindung
mit den Kanälen 49 im Motorkörper 30 wird über Ausnehinungen 56, 57
in einer Scheibe 52 hergestellt, welche durch Federn 53 gegen das
Zwischenstück 27
abgestützt ist. Der Motor ist in gleicher Weise aufgebaut
wie die Pumpe und hat in Bohrungen 32 des Motorkörpers verschiebbare Kolben
31, die an dpr Stimfläche 40 eines Ringes 39 anliegen, welcher über
Rollenlager 38 in einem Block 37 gelagert ist. Dieser Block bildet
zusammen mit dem Ring 39 die Schiefscheibe 36. Der Motorkörper ist
einstückig mit der Welle 33 hergestellt und über ein Lager 34 in dem den
Motor umgebenden Getriebegehäuse 29 gelagert, während die Welle
33 in einem Lager 35 gelagert ist, das ebenfalls gegen das Getriebegehäuse
29 abgestützt ist. Die Schiefscheibe 36 ist um die Schwenkachse 41
kippbar, welche von den beiden zusammenfallenden Mittellinien der Achsstummel 42,43
gebildet wird. Diese Achsstummel sind mit den Gehäusedeckeln 46 bzw. 47 fest verbunden
und tragen über Lager 44, 45 die Schiefsch eibe 36.
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Auf der Welle 6 sitzt ein Antriebszahnrad 28, und die
Welle ist zusammen mit dem Pumpenkörper 3 um die Drehachse 65 in bezug
auf das Getriebegehäuse und die Schiefscheibe 10 drehbar. Die Welle
33 des Motors ist zusammen mit dem Motorkörper 30 um die Drehachse
66 in bezug auf das Getriebegehäuse und die Schiefscheibe 36 drehbar.
Die beiden Drehachsen 65 und 66 liegen in Flucht.
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Wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, ist in dem Block
11 der Schiefscheibe 10 ein Einschnitt 67 und in dem Block
37 der Schiefscheibe 36 ein Einschnitt 68 vorgesehen. In einer
Querbohrung 69 ist ein Stift 71 gelagert, der eine Kupplungsstange
72 trägt. In gleicher Weise ist in einer Querbohrung 70 des Blockes
37 ein Stift 73 gelagert, der eine Kupplungsstange 74 trägt. Die Bohrung
69 hat von der Schwenkachse 15 (F i g. 2) den gleichen Abstand
wie die Bohrung 70 von der Schwenkachse 41. Die Stifte 71 und
73 bildeg-Gelenkachsen für die Kupplungsstangen 72 bzw. 74. Die Mittellinien
dieser Stifte haben einen Abstand von den Dreliachsen 65 bzw. 66,
der
kleiner ist als die Hälfte des wirksam nutzbaren Durchmessers der zugehörigen Schiefscheibe,
wobei dieser Durchmesser der für den. Hub der Kolben wirksame Durchmesser der Schiefscheiben
ist.
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Die Kupplungsstangen 72 und 74 sind an einer im Zwischenstück
27 gelagerten Verstellachse 75 angelenkt (F i g. 1 und 4).
Die Kupplungsstange 72 ist über einen Drehzapfen 76 und die Kupplungsstange
74 über, einen Drehzapfen 77 mit der Verstellachse 75
verbunden. Die
in F i g. 3 eingezeichnete Verbindungslinie 78 zwischen der Mittelinie
80 des Drehzapfens 76 und der Drehachse 79 der Achse
75 bildet einen Winkel von 900 mit der Verbindungslinie
81
zwischen der Mittellinie 82 des Drehzapfens 77 und der Drehachse
79 der Verstellachse 75. Der Abstand zwischen der Mittellinie
80 und der Drehachse 79 ist größer als der Abstand zwischen der Mittellinie
82
und der Drehachse 79.
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Die Verstellachse 75 ist über Lager 75 A in einer Ausnehmung
83 des Zwischenstückes 27 gelagert und gegen axiale Verschiebung durch
Deckel 84 und 85
gesichert. Die Verstellachse 75 trägt einen Zahnkranz
86.
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Wie die Darstellung in F i g. 1 zeigt, wird die Verstellachse
75 über einen hydraulisch betätigten Verstellmechanismus 87 um ihre
Achse 79 gedreht. Dieser Verstellmechanismus enthält einen Kolben
89, der in einem Zylinder 88 unter Flüssigkeitsdruck verschiebbar
ist, sowie eine Regelstange 91, die durch eine Bohrung eines den Zylinder
abschließenden Deckels 103 geführt und in dem Kolben 89 verschiebbar
ist. Der Kolben ist durch ein Ansatzstück 105 verlängert, das durch die Zylinderwandung
104
geführt ist. Das Verlängerungsstück 105 wird durch ein
am Zylinder 88 befestigtes muldenförmiges Lager 106 abgestützt.
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Auf dem Verlängerungsstück 105 sitzt eine Zahnstange
107, die mit dem Zahnkranz 86 der Verstellachse 75 kämmt.
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Der Drehsinn und die Drehzahl des Motors 2 sind von der Schwenklage
der Schiefscheiben 10 und 36
abhängig. Wenn die Schiefscheibe
10 die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Mittellage einnimmt, so
werden trotz Antrieb der Welle 6 über das Zahnrad 28 die Kolben 4
nicht in den Bohrungen 5 verschoben. Der Motor 2 wird daher auch nicht angetrieben.
Bei Schwenkung der Schiefscheibe 10 um die Achse 15 in Richtung des
Pfeiles A führen bei Antrieb der Welle 6 und damit des Pumpenkörpers
3
die Kolben 4 eine von der Lage der Steuerfläche 14 abhängige Hin- und Herbewegung
parallel zur Drehachse 65 aus. Die Flüssigkeit wird in den Motor 2 gepreßt.
Wenn sich der Pumpenkörper 3 im Drehsinn B dreht und die Schiefscheibe
36 die in F i g. 1
dargestellte Lage einnimmt, werden die Kolben
61
parallel zur Drehachse 66 hin- und herverschoben, so daß sich der
Motorkörper 30 im gleichen Sinne dreht wie der Pumpenkörper. Der Hub der
Kolben 4 wird durch weitere Schwenkung der Schiefscheibe 10 in Richtung des
Pfeiles A vergrößert, so daß bei gleichbleibender Lage der Schiefscheibe
36 die Drehzahl des Motors zunimmt. Wird dagegen die Schiefscheibe
10 in Richtung des Pfeiles C verschwenkt, so wird die Flüssigkeit
bei gleichem Drehsinn der Welle 6 in umgekehrter Richtung in den Motor 2
gepreßt und die Drehrichtung des Motors damit umgekehrt. Das Wechselgetriebe wirkt
daher auch als Umkehrkupplung. Da beide Schiefscheiben 10 und 36 mit
der Verstellachse 75 gekuppelt sind, wird bei Drehung dieser Achse nicht
nur die Schiefscheibe 10 um die Achse 15, sondern auch die Schiefscheibe
36 um die Achse 41 geschwenkt, die parallel zu der Achse 15
und der
Verstellachse 75 liegt.
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Bei einer Ausgangslage des Blockes 37, wie sie in F i
g. 3 dargestellt ist, - wird die Schiefscheibe 36
immer im gleichen
Sinne verschwenkt, wenn die Schiefscheibe 10 aus ihrer Mittellage geschwenkt
wird. Die beiden Schiefscheiben sind derart gekuppelt, daß die Schiefscheibe
36 im Sinne eines abnehmenden Hubes der Kolben 31 geschwenkt wird,
wenn die Schiefscheibe 10 derart verschwenkt wird, daß der Hub der Pumpenkolben
4 zunimmt.
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In der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Lage der Schiefscheibe
36 ist der Hub der Motorkolben 31 am größten. Aus dieser Lage kann
die Schiefscheibe so weit geschwenkt werden, daß ihre Steuerfläche einen Winkel
von etwa 6' mit der zur Drehachse 66 senkrechten Ebene bildet. Die
Schiefscheibe kann jedoch nicht derart verschwenkt werden, daß sie eine zur Drehachse
66 senkrechte Lage einnimmt. Bei gleichbleibendem Hub der Pumpenkolben und
abnehmendem Hub der Motorkolben derart, daß die von jedem Kolben pro Hub versetzte
Flüssigkeitsmenge abnimmt, dreht sich der Motor schneller. Da jedoch gleichzeitig
mit der Verringerung des Hubes der Motorkolben der Hub der Pumpenkolben zunimmt,
so daß diese pro Hub und Kolben eine größere Flüssigkeitsmenge versetzen, nimmt
die Drehzahl des Motors stärker zu, als wenn die Schiefscheibe 36 in derselben
Lage bleiben würde bei Verstellung der Schiefscheibe 10.
Wie aus F i
g. 3 ersichtlich ist, verläuft die Verbindungslinie 78 zwischen der
Drehachse 79 (Verstellachse 75) und der Mittellinie 80 (Drehzapfen
76)
etwa parallel zur Steuerfläche 14. Die Mittellinie 82 des Drehzapfens
77, der die Gelenkverbindung zwischen der Kupplungsstange 74 und der Verstellachse
75 bildet, liegt winklig zur Steuerfläche 40 der Schiefscheibe
36. Bei Drehung der Verstellachse 75, bei der die Schiefscheiben
10 und 36 mitgenommen werden, ist infolge dieser Verbindung der Schiefscheiben
die Winkelverdrehung der Steuerfläche 14 gfüßer als die Winkelverdrehung der Steuerfläche
40 bei Bewegung der Schiefscheibe 10 aus ihrer Mittellage. Je weiter die
Schiefscheibe 10 aus ihrer Mittellage verschwenkt wird, um so kleiner ist
der Unterschied in den Winkelverdrehungen der beiden Schiefscheiben, während im
Bereich der Endlage der SeWefscheibe 10, bei der der Hub der Pumpenkolben
am größten ist, die Winkelverdrehung der Schiefscheibe 10 kleiner ist als
die Winkelverdrehung der Schiefscheibe 36. Dieses Zusammenwirken wird auch
durch den Unterschied der Abstände zwischen dem Drehzapfen 76 und der Versiellachse
75 einerseits und dem Drehzapfen 77 und der Verstellachse
75 andererseits beeinflußt. Das Getriebe hat infolge dieser Anordnung einen
hohen Wirkungsgrad.
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Die Änderung des übersetzungsverhältnisses durch Verschwenken der
Schiefscheiben 10 und 36 ist in einfacher Weise über den hydraulisch
betätigten Mechanismus 87 durchzuführen. Beim Verschieben des Kolbens
89 verschiebt sich auch die an dem Verlängerungsstück 105 befestigte
Zahnstange 107 in ihrer Längsrichtung. Da der Zahnkranz 86 der Verstellachse
75 mit der Zahnstange 107 kämmt, wird die Verstellachse
75 bei Verschiebung der Zahnstange um ihre Drehachse 79 gedreht.