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mit Schiefscheibe und gegen diese um seine Längsachse umlaufenden verstellbarem Zylinderblock mit ebener Steuerfläche, die sich gegen einen meist feststehenden Steuerspiegel legt, durch welchen der Zuund Ablauf der Druckflüssigkeit geregelt wird.
Bei den bisher bekannten Getrieben dieser Art (beispielsweise nach der österr. Patentschrift Nr. 42109) machte die Einstellung der steuernden Flächen zueinander, also am Zylinderblock und am Steuerspiegel, Schwierigkeiten, weil diese Steuerflächen durch den Rückdruck der zur Achse meist ganz oder nahezu parallel angeordneten Zylinder belastet werden. Es wird dabei zwar eine gute Abdichtung der Steuerflächen aufeinander erreicht, u. zw. auch dann, wenn die Flächen in ihrer Ausführung Ungenauigkeiten aufweisen. Der Anpressungdruck ist aber so gross, dass unter Umständen ein Fressen der aufeinander laufenden Teile stattfinden kann.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Steuerung so auszubilden, dass die steuernden Flächen in einem geringen Abstand (der natürlich nur Bruchteile von Millimetern beträgt) durch die auf das Getriebe wirkenden hydraulischen Kräfte gehalten werden.
Bei den bekannten Anordnungen, bei welchen versucht wird, den Rückdruck der Steuerung gegen den Rückdruck der Arbeitskolben, der gegebenenfalls noch durch den Rückdruek besonderer Belastungskolben verändert werden kann, auszugleichen, zeigt sich nämlich, dass es nicht möglich ist, diesen Ausgleich in allen Fällen einwandfrei zu erreichen. Wählt man die überschüssigen Anpressdrücke für die Steuerung reichlich gross, so dass immer mit Sicherheit eine Selbstdichtung erreicht wird, so tritt sehr häufig ein hartes metallisches Reiben der Steuerflächen, verbunden mit grossen Reibungsverlusten, und bei höheren Drehzahlen auch Anfresserscheinungen auf.
Macht man dagegen den resultierenden Anpressdruck gering, so hat man häufig mit bisher unerklärlichen Abklapperseheinungen zu tun, welche die Folge haben, dass die Steuerflächen sich plötzlich voneinander entfernen und das Drucköl ausfliesst, wodurch das Getriebe versagt.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass diese Erscheinung oder die Schwierigkeit des Ausgleiches des Rückdruckes der Kolben gegen den Rückdruck der Steuerung auf der ungleichmässigen Oldruekwirkung in den Dichtungsspalten der Steuerung beruht. Diese Dichtungsspalten sollen als planparallele Dichtungsspalten ausgeführt werden, und in diesen findet nach der Bewegungslehre der sehr zähen Flüssigkeiten, bei welcher die Massenwirkungen ganz oder doch teilweise ausser acht gelassen werden können, ein linearer Druckabfall statt.
Dementsprechend ist vorgeschlagen worden, unter Berück- sichtigung eines solchen Druckabfalles in den Dichtungsspalten, der dazu führt, die Flächen der Dichtungspalte etwa halb so stark wie die offenen Ruckdruckflächen der Steuerung zu bemessen, einen Ausgleich der Steuerungsrückdrücke und der Kolbenkräfte vorzunehmen und vielleicht noch einen ganz kleinen Überschuss der Kolbenkräfte zuzulassen, wodurch eine geringe Anpressung der Steuerflächen aufeinander hervorgerufen wird. Nach den Grundlagen der Erfindung ist ein solcher Ausgleich unmöglich, denn ein linearer Druckabfall in einem als planparallelen Spalt anzunehmenden Dichtungsraum tritt nur dann ein, wenn die Unregelmässigkeiten der Oberfläche dieses Dichtungsraumes klein gegen die Abmessungen der Spalte sind.
Sobald sich nun die Spaltwände einander nähern, verliert der Begriff des planparallelen Spaltes seine Bedeutung, und der Druckabfall, nach den Gesetzen der zähen Strömung
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fliessender Öle, wird sodann unbestimmt bzw. von den kleinen Unregelmässigkeiten der Oberflächenbeschaffenheit der Steuerung abhängig.
Es wird also zwischen der Druckseite des Getriebes und den Entlastungsflächen durch Drosselnuten ein Druckgefälle erzeugt, so dass durch die Regelung der den Entlastungsflächen zufliessenden Ölmenge gegenüber der je nach der Grösse des Spaltes verschiedenen abfliessenden Ölmenge (Lecköl) abdrückende Kräfte auf die Steuerflächen wirken, wodurch diese in geringem Abstand voneinander im Gleichgewicht hehalten werden.
Auf der Zeichnung ist der eine Teil eines hydraulischen Getriebes (Pumpe oder Motor), die in der Bauart im wesentlichen übereinstimmen, dargestellt. Fig. 1 zeigt das Getriebe im Längsschnitt, Fig. 2 eine Aufsicht auf den Zylinderblock, Fig. 3 und 4 die Ausbildungen der Kolbenstangen, Fig. 5 und 6 verschiedene Ausführungsformen des Steuerspiegels, Fig. 6a einen Querschnitt durch einen Steuerspiegel mit verschieden harten Materialien, Fig. 7 und 8 Längsschnitte durch die steuernden Teile, also den Steuerspiegel und Zylinderblock, Fig. 9 weitere Ausführungsformen des Steuerspiegels.
Die Achse A-. A der fest gelagerten Welle 1 und die Achse B-B des schwenkbaren Zylinderteiles 2 bilden einen Winkel, dessen Schnittpunkt 0 in der Mitte der Drehzapfen liegt, um den der Zylinderteil schwenkbar ist. Die Winkelhalbierende D-D des Winkels A-C-B wird also bei der Schwenkung des Zylinderblockes mitgeschwenkt, und es besteht nun die Forderung, dass die Längsachse des Kardankörpers 3 in jeder Lage des Zylinderteiles senkrecht zu der Achse D-D steht. Erst dann wird die Be-
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Die Kardanstange ist durchbohrt, um gegebenenfalls auch Schmieröl von der Welle aus zur Zylinderlagerung zu leiten oder umgekehrt.
'Mit dieser Ausbildung lässt sich also in jeder Stellung des Zylinderkörpers zu der Welle 1 eine gleichmässige Übertragung des Drehmomentes gewährleisten. Voraussetzung ist nur, dass das Kardangelenk symmetrisch zur Winkelhalbierenden D-D angeordnet ist.
Der Steuerspiegel hat bekanntlich eine halbkreisförmig gebogene Drucköffnung 40 sowie einen ähnlich gestalteten Saugraum44, die allseitig von einer dichtenden oder laufenden Fläche, die sehr genau mit der Dichtungsfläche des umlaufenden Zylinders zusammenpassen muss, umschlossen sind. Bei den bekannten Getrieben wird die Fläche des Druckraumes 40, vermehrt um die halbe Fläche des innen und aussen anschliessenden Dichtungssteges, etwa gleich der halben Kolbenfläche des Getriebes gemacht, wodurch ein Gleichgewicht zwischen den Olabdruckflächen der Steuerung und den Anpresskräften der Kolben erreicht werden soll.
Dementsprechend sind in Fig. 5 eine oder mehrere Ölverteilungsnuten angeordnet, welche dazu bestimmt sind, die Öldruckentwicklung innerhalb der Dichtungsflächen so zu steuern, dass obiger Zweck erfüllt wird.
Hiezu werden gemäss der Erfindung die Verteilungsnuten 41 durch drosselnde Kanäle oder Drosselnuten 42 etwa mit dem Druckarm 40 des Getriebes verbunden. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende : Solange die dichtende Zylinderfläche 14 in grösserem Abstande von der gezeichneten Schieberfläche sich befindet, wird die durch die Drosselstellen 42 hindurchfliessende, durch passend enge Wahl dieser Drosselnuten auf geringe Werte beschränkte Ölmenge unbedeutend sein gegenüber der Leck- ölmenge, welche durch die Dichtungsstege hindurchströmt.
In diesem Falle wird, wie sich aus bekannten Grundsätzen der Strömungslehre ergibt, wenigstens für genügend zähflüssiges Öl, nicht allzu grosse absolute Spaltweiten, nicht allzu hohe Drücke, ein linearer Druckabfall in den Diehtunggstegen, die den Druckraum. 40 des Getriebes an der Steuerung eingrenzen, sich einstellen.
Wählt man nun den Rückdruck der Kolben im Vergleich zum Rückdruck der Steuerung in diesem Zustande so gross, dass noch genügende Anpresskräfte verbleiben, so wird sich in diesem BetriEbszustand die laufende Zylinderfläche an die gezeichnete Steuerfläche annähern.
Sobald nun unter dem Einfluss dieser Rückdruckkräfte eine Annäherung der aufeinander dichtenden Steuerflächen erreicht wu, wired die durch die Drosselnuten 42 hindurehströmende Ölmenge, die sich
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auch mit Annäherung der Steuerfläche nicht wesentlich verändert, immer mehr in den Vordergrund treten gegenüber der durch die Steuerfläche im allgemeinen hindurchtretenden Leckölmenge des Getriebes.
Insbesondere bei sehr naher Annäherung der Steuerfläche wird die Leckölmenge, welche durch das Getriebe im allgemeinen hindurchfliesst, sehr gering, so dass die Ölmenge, welche durch die Drosselnuten 42 den
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gang von dem Getriebeöldruck auf den Atmosphärendruck beginnen.
Unter diesen Umständen ist klar, dass der Öldruck, wie er sich in den Dichtungsstegen des Getriebes entwickelt, mit wachsender Annäherung der Steuerflächen auf immer höhere Werte einstellt, so dass es möglich ist, trotz anfänglich reichlicher Anpresskräfte die weitere Annäherung der Steuerfläche an einem gewissen Punkt zum Stillstand zu bringen und damit eine zwangsweise Einstellung der Steuerung im Zustande eines stabilen Gleichgewichts bei geringer Entfernung der dichtenden Flächen voneinander zu erreichen.
Die Anordnung der Drosselnuten in der laufenden Steuerfläche hat den Vorteil, dass diese Drosselstellen zwischen laufenden Maschinenteilen liegen, hiedurch werden die Nuten immer gereinigt und Ver-
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Beginnen diese jedoch zu klaffen, so wird sich die Druckverteilung vergleichmässigen, und bei genügend weitem Klaffen wird wieder der für planparallele Flächen gültige Druckabfall eintreten, vorausgesetzt, dass nicht etwa vorher turbulente Strömung eintritt, die ein noch schnelleres Abfallen des Druckes innerhalb der Dichtungsfläche bewirken würde. Jedenfalls verändert sich jedoch beim Abheben des
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fläche zwangläufig in geringem Abstand in stabiler Weise zu führen.
Damit allerdings diese Einrichtung einwandfrei arbeitet, darf die Schräge der Dichtungsfläche nur von der Grössenanordnung der üblichen Olfilmstärken, d. h. etwa einige hundertstel Millimeter, betragen.
Ein ähnlicher Erfolg lässt sich erreichen, wenn man an Stelle schräger Flächen abgestufte Flächen anwendet.
Anstatt nun Öl über eine Drosselstelle, die etwa zur Vermeidung von Verstopferseheinungen als feiner Schlitz in der Lauffläche angeordnet ist, zu entnehmen, kann man auch die erforderliche Öldrosselung durch eine besondere Dichtung, etwa einen Dichtungsring, vor sich gehen lassen, der nahe dem Druckraum angeordnet wird und selbsttätig den erforderlichen Druckabfall in den äusseren Flächen hervorruft, sobald sich diese voneinander entfernen.
Die Fig. 8 und 9 zeigen entsprechende Ausführungsformen der Erfindung.
In der Fig. 9 ist die zugehörige Ansicht der feststehenden Steuerfläche dargestellt. 40 ist z. B. der Druckraum des Getriebes, 44 der Saugraum. Druck-und Saugraum werden durch die Dichtungstege ?, 73 umgrenzt, in denen in erfindungsgemässer Weise der Öldruck durch die Ringe 50 so beeinflusst wird, dass bei einem Abheben des Zylinders der Öldruck in den Dichtungsstegen stark nachlässt, so dass das Abheben des Zylinders schon bei wenigen hundertstel Millimetern Entfernung der Flächen zum Stillstand kommt. In der rechten Seite der Fig. 9 ist entsprechend der rechten Seite der Fig. 8 eine Anordnung von Ringen angenommen, welche je in einer Nut von Zylinder und Steuerfläche eingebettet und dementsprechend die dichtenden Steuerflächen durchsetzen.
Daher sind in der rechten Seite der Fig. 9 die vertieften Nuten 74, 75 ersichtlich, in welche diese Ringe passen, während in der linken Seite der Fig. 9 der Lauf der dort flach auf der nicht genuteten Steuerfläche laufenden Ringe 50 durch punktierte Linien angedeutet ist. Die Wirkung der Ringe ist dabei dieselbe, ganz gleichgültig, ob diese wie in Fig. 8 und 9 die Steuerung durchsetzen oder auf diese federnd angepresst werden. Sobald nämlich die Steuerflächen zu klaffen beginnen, hemmen die Ringe den Ölaustritt. Infolgedessen sinkt der Öldruck an den ausserhalb bzw. innerhalb liegenden Teilen der Dichtungsstege, so dass die Auseinanderbewegung der Steuerflächen rasch zum Stillstand kommt.
Beispielsweise sind in Fig. 8 und 9 ausserhalb und innerhalb der Dichtungsstege Laufflächen 76 angeordnet, welche an der Anlaufseite in bekannter Weise keilförmig geschabt werden, so dass hier durch Viskositätswirkung eine Öldruckpumpwirkung entsteht, sobald die Flächen dicht aufeinander zu liegen kommen. In der linken Seite der Fig. 9 ist ausserdem noch durch Stege 77 eine besondere Kammer 18 abgegrenzt, in welcher ebenfalls ein erhöhter Öldruck entsteht, sobald die Steuerflächen dicht aufeinander zu liegen kommen, während dieser Druck abfällt, wenn sie stärker klaffen, da die innenliegenden Dichtungs- ringe den Olzufluss sofort hemmen, wenn die Steuerungsflächen nicht mehr ganz dicht aufeinander liegen.
Die Kammern 78 werden dabei gebildet unter Vermittlung eines aussen umlaufenden, auf der Steuerfläche dichtenden Randes 79, der auch sehr vorteilhaft ist, um den Zutritt von Luft zu den Laufflächen 76 zu verhindern. Durch Anordnung dieser Stege wird auch ein Teil der äusseren Räume als Entlastungs- fläche mit herangezogen, während man den übrigen Raum z. B. durch die Bohrung 80 mit der Atmosphäre verbindet.
Bei dieser Ausführung, wie sie in Fig. 9 gezeichnet ist, wäre also auf der linken Seite des Steuerspiegels bei 78 eine unsymmetrische Druckkammer vorgesehen, welche hier durch Ölrückstaub eine erhöhte Abdrückkraft auf den Zylinder ausüben kann. Derartige besondere Druckkammern neben der Umsteuerstelle sind dabei durchaus wichtig, um die bei höheren Drehzahlen auftretenden kippenden Kolbenkräfte aufzunehmen, wobei es je. nach Drehrichtung auch vorteilhaft sein kann, solche Druckkammern beiderseits vorzusehen.
Sehr wesentlich ist bei diesem Getriebe die Ausbildung der Schmierung für die kugelförmigen Zapfen des Kardangelenkes und auch der Kolbenstangen. Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausbildungen der Schmierung. Es kommt bei dieser Schmierung von Kugelgelenken darauf an, Klopferscheinungen zu vermeiden, die vom Spiel der Kugeln in ihren Gelenken, besonders bei ungleicher Abnutzung der Kugeln in den Pfannen, herrühren und durch die die zeitweilig auftretenden Druckbeanspruchungen und Entlastungen bei den umlaufenden Kolben hervorgerufen werden.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass das Drucköl genügend hoher
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dieses Öl bei der später auftretenden Druckbeanspruchung durch die Belastung des Kolbens der Berührung der Teile einen gewissen Widerstand entgegen, so dass eine Art Bremswirkung eintritt, durch welche Stösse vermieden werden und das Getriebe ruhig läuft.
Es muss unter allen Umständen dem Eintritt des Öles in die zu schmierenden Flächen genügend
Zeit gelassen werden, da es sich um die Strömung zäher Flüssigkeiten und Spalten geringerAbmessungen handelt. Dabei können die Schmierkanäle dauernd unter Druck gehalten werden, so dass etwa die ganze Zeit eines Saughubes für das Eindringen des Drucköles in das unbelastete Kugelgestänge zur Ver- fügung steht.
Um aber Leckölverluste der dauernd offenen Schmierölkanäle zu verhindern, wird an geeigneter Stelle, beispielsweise an der Stelle, wo das Öl aus dem Kolben in den Zylinderraum übertritt, ein Rückschlagventil angeordnet, so dass ein Abfluss des Schmieröles vermieden wird, wenn in dem Zylinderraum geringerer Druck herrscht als bei der Druckschmierung selbst.
Fig. 3 zeigt eine derartige Ausführungsform.
Die Kugel 24 der Kolbenstange 25 ruht in dem Flansch 18 und wird durch die Mutter 26 gehalten.
Die andere Kugel 21 ruht in dem Kolben 15. Die Zuführung des Schmieröles erfolgt aus dem Ringraum 28 durch die Bohrung 29. Die Kolbenstange 25 ist mit einer Bohrung 30 versehen. In dem Kolben 15 ist das Rückschlagventil 31 vorgesehen. Durch diese Anordnung tritt das Drucköl bei der Entlastung zwischen die Kugelflächen, und es findet eine Einschmierung statt, bevor der Pressdruck in dem Getriebeteil die Flächen gegeneinanderdrückt. Um dabei auch die Seitenflächen der Kugeln zu schmieren, sind in den Kugeln die Querkanäle 32,33 angeordnet, die das Öl den äquatorial angeordneten Ringräumen 34 zuführen. Hiedurch lässt sich also auch eine Einschmierung der Rückzugflächen unter Druck ermöglichen.
Wenn die Kugel im Kolben 15 kleiner ist als diejenige im Triebflansch JM, so kann in der Kolbenstange zwischen beiden Schmierstellen noch ein Rückschlagventil 35 (Fig. 4) vorgesehen sein. Dadurch wird das Rückströmen des Öles von der kleineren Kugelfläche zur grösseren verhindert. Das Rückschlagventil 36 kann auch auf der Zuflussseite des Schmier öles vorgesehen sein. Der Zufluss des Drucköls zu den Zylinderräumen, in welchen sich die Kolben 15 bewegen, erfolgt durch Kanäle im Bodenstück des Zylinderteiles 2.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Steuerung für stufenlos regelbare Flüssigkeitsgetriebe mit Schiefscheibe und gegen diese verstellbarem Zylinderblock mit ebener Steuerfläche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerfläche Ent- lastungsflächen angeordnet sind, welche mit der Druckseite des Getriebes durch Drosselnuten in Verbindung
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