DE1052766B - Stufenlos regelbares Fluessigkeitsgetriebe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein, stufenlos regelbares Flüssigkeitsgetriebe, das insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung ist es, ein Flüssigkeitswechselgetriebe zu schaffen, das aus einer Pumpeneinheit besteht, die mit der Antriebswelle verbunden ist, und einer Motoreinheit, die mit der Abtriebswelle verbunden ist, wobei die Zylinder beider Einheiten in einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf über einen Verteiler verbunden sind. Erfindungsgemäß wird dieses Getriebe so ausgeführt, daß am Verteiler ein Verteilerring für die Motoreinheit angeordnet ist, dessen Achse mit Bezug auf die konzentrischen Achsen von An- und Abtriebs welle exzentrisch doch achsparallel verschiebbar ist, wobei die Führung, innerhalb der die Verschiebung des Verteilerringes stattfindet, von einer ortsfesten Welle gehalten wird, die wiederum mit An- und Abtriebswelle konzentrisch ist, und der Verteilerring in einer Ebene senkrecht zu der ortsfesten Welle verschieblich ist und eine Extremstellung einnehmen kann, in der seine Achse konzentrisch mit der An- und Abtriebswelle liegt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar:

Abb. 1 einen Längsschnitt durch das Getriebe,

Abb. 2 den Mittelteil des in Abb. 1 gezeigten Längsschnittes in vergrößertem Maßstab,

Abb. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III in Abb. 2,

Abb. 4 einen Axialschnitt durch die Pumpe P,

Abb. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Abb. 4.

Das erfindungsgemäße Getriebe besteht aus einer Antriebswelle 4, einer Abtriebswelle 6, einer Pumpeneinheit A und einer Motoreinheit B. Die Pumpeneijrvheit umfaßt einen Zylinderblock 3, der bei 14 auf die Antriebswelle 4 aufgekeilt ist. Zur Motoreinheit B gehört ein Zylinderblock 2, der auf die Abtriebswelle 6 aufgekeilt ist und dessen Achse konzentrisch zur Achse des Blockes 3 liegt.

In Zylinderblock 3 sind Zylinder 9 und im Zylinderblock 2 sind Zylinder 8 angeordnet, in denen Kolben

10 bzw. 11 gleiten. Die Achsen der Zylinder sind auf Kegelmänteln angeordnet, deren Spitzen einander zugekehrt sind.

Die freien Enden der Kolbenstangen 17 der Kolben

11 der Pumpe stützen sich gegen einen Lagerring 19 ab, der mit Hilfe eines Kreuzgelenkes 15 drehfest mit der Welle verbunden ist. Entsprechend stützen sich die freien Enden der Kolbenstangen 16 der Motoreinheit B gegen einen Lagerring 18 ab, der drehfest mit der Welle 6 durch ein Kreuzgelenk 55 verbunden ist.

Stufenlos regelbares Flüssigkeitsgetriebe

Anmelder: S. p. A. Cambi Idraulici Badalini, Rom

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Cohausz, Patentanwalt, Düsseldorf, Schumannstr. 97

Beanspruchte Priorität: Italien vom 22. November 1951

Giovanni Badalini, Mailand (Italien), ist als Erfinder genannt worden

Die Pumpe A und der Motor B sind hydraulisch miteinander in einem geschlossenen Kreislauf durch die Verteilerplatte 7 verbunden, die mit einem Verteilerring 60 zusammenarbeitet.

Der Lagerring 19 ist mit Hilfe von Wälzlagern 20

₂g in einer Taumelscheibe 22 gelagert, die am umlaufenden Gehäuse 1 der Pumpeneinheit angelenkt und um die Achse X verschwenkbar ist.

Die Neigung der Taumelscheibe 22 kann mit Hilfe von einander gegenüberliegenden Kolben 53 und 54 verändert werden, die in Zylindern 51 und 52 gleiten.

Der Zylinderblock 3 der Pumpe stützt sich unter

Wirkung einer Feder 13 gegen die Verteilerplatte 7, die am Gehäuse 1 der Pumpeneinheit befestigt ist. Am gleichen Gehäuse 1 ist der Zylinderblock 2 des Motors B befestigt. Das Gehäuse 1, die Verteilerplatte 7 und der Zylinderblock 2 des Motors laufen drehfest verbunden mit der Abtriebswelle 6 um. Die Abtriebswelle 6 ist über das Kreuzgelenk 55 mit dem Lagerring 18 verbunden, der die Kolbenstangen 16 des Motors B betätigt und drehbar in Wälzlagern 20 an der Taumelscheibe 21 gelagert ist. Die Taumelscheibe 21 ist am äußeren feststehenden Gehäuse 5 angelenkt und um die Achse 56 verschwenkbar. Die Verschwenkung wird durch einen Kolben 93 bewirkt, der über eine Stange 25 mit der Taumelscheibe 21 verbunden ist. Zwischen der Verteilerplatte 7 und dem Zylinderblock 2 des Motors ist eine Kammer 59 vorgesehen, in der ein Ring 60 angeordnet ist, der die Kammer 59 in zwei Zonen teilt, nämlich einen inneren kreisförmigen Teil 59 α und einen äußeren etwa ringförmigen Teil 59 b. In der Verteilerplatte 7 sind zwei öffnungen ausgespart, nämlich eine Förderöffnung 57, die die von den Zylindern 9 kommenden Kanäle 12 mit dem äußeren ringförmigen Teil 59 bder Kammer 59 ver-

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bindet, und eine Saugöffnung 58, die dieselben mit dem inneren zylindrischen Teil 59a der Kammer verbindet.

Jeder der Zylinder 8 des Motors B ist durch einen Saug- oder Förderkanal, der in den Zeichnungen mit 61 und 62 bezeichnet ist, mit der Kammer 59 verbunden.

Der Ring 60 kann sich um eine Achse 63 drehen, die in der gleichen Ebene liegt wie die An- und Abtriebswelle, jedoch normalerweise exzentrisch zu diesen beiden verläuft. Der Ring 60 ist auf einem Lagerzapfen 71 gelagert, der über ein Gleitstück 72 in Führungen 73 verschiebbar ist, die von einer festen Welle 64 gehalten werden, die in der hohlen Antriebswelle 4 ortsfest angeordnet ist, wie im folgenden noch näher beschrieben werden soll.

Auf Grund der exzentrischen Stellung der Drehachse 63 des Ringes 60 in bezug auf die An- bzw. Abtriebswelle 4, 6 ist die Förderöffnung 61, der Zylinder 8 des Motors B in Verbindung mit dem inneren zylindrischen Teil 59 α der Kammer 59, der wiederum mit der Säugöffnung 12 der Pumpe über den Kanal ao 58 im Verteiler 7 in Verbindung steht, während die Saugöffnung 62 des Motorzylinders mit dem äußeren ringförmigen Teil 59 b der Kammer 59 verbunden ist.

Wenn die Achse 63 und damit der Lagerzapfen 71, auf dem der Ring 60 angeordnet ist, so verschoben wird, daß er mit den Achsen von An- und Abtriebswelle fluchtet, wird die Verbindung zwischen den Öffnungen 61 und 62 der Motorzylinder 8 und dem äußeren ringförmigen Teil 59 b der Kammer 59 unterbrochen, und die genannten öffnungen werden mit der Innenzone 59 α der Kammer verbunden. Dieser Effekt wird so erzielt, daß der innere Durchmesser des Ringes 60 größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Innenwände der öffnungen 61 und 62 liegen.

Um die Verschiebung des Ringes 60 zu ermöglichen, ist derselbe auf einem Lagerzapfen 71 gelagert, der wiederum von einem Gleitstück 72 getragen wird, das in Führungen 73 verschiebbar ist, die drehfest am Ende der ortsfesten Welle 64 angeordnet sind. Das Gleitstück 72 wird durch eine Feder 74 aus der zentralen Stellung gedrückt, so daß der Ring 60 normalerweise in bezug auf die Achsen von An- und Abtriebswellen exzentrisch liegt. Auf der dem Lagerzapfen 71 entgegengesetzten Seite ist der Ring 60 mit einem Lagerzapfen 70 versehen, auf dem eine Rolle 69 angeordnet ist. Am Ende der Abtriebswelle 6 ist eine Kammer 66 ausgespart, in die ein Kolben 67 eingepaßt ist, der an seinem der Verteilerscheibe 7 zugewandten Ende einen Trichter 68 trägt, der sich gegen die Außenfläche der Rolle 69 abstützt. Der Kolben 67 kann in axialer Richtung gegen Flüssigkeitsdruck verschoben werden, der in beliebiger, nicht dargestellter Art in die Kammer 66 eingebracht wird. Wenn sich der Kolben 67 unter diesem Druck bewegt, stößt der Trichter 68 gegen die Rolle 69 und bringt in der Endstellung den Ring 60 in eine Lage, daß seine Achse 63 mit den Achsen von An- und Abtriebswelle fluchtet.

Die Pumpe P hat die Aufgabe, aus einem Sumpf 48 des Gehäuses 5 das Lecköl abzusaugen und es unter leichtem Druck dem Saugkreislauf der Pumpeneinheit A zuzuführen.

Wie bereits ausgeführt, wird die Welle 64 in bezug auf das äußere Gehäuse 5 drehfest angeordnet. Zu diesem Zweck können zwei Wege beschriften werden, wobei einmal das äußere Ende der Welle 64 aus der Antriebswelle 4 tritt, wie in Fig. 1 dargestellt, oder in der Antriebswelle 4 selbst endet, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt.

Im ersten Falle ist die Welle 64 an einem äußeren Flansch oder dergleichen befestigt; im zweiten Falle wird die Welle-64 mit Hilfe der Pumpe/³ ortsfest gehalten. Die zweite Anordnung, die sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, soll näher beschrieben werden.

In den Abb. 4 und 5 ist eine hierfür geeignete Ausführungsform dargestellt. Die Pumpe P besteht hiernach aus einem Gehäuse 76 mit Deckel 88, in dem die Rollen 77 umlaufen, die in entsprechenden Hohlkehlen 79 des Rotors 78 angeordnet sind, der drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden ist. Während des Umlaufs des Rotors 78 bewirken die Rollen 77 auf einer Seite einen Saug- und auf der anderen Seite einen Druckeffekt, da sich auf der einen Seite das Volumen der Kammer 80 vergrößert, während sich auf der anderen Seite das Volumen der Kammer 81 verkleinert.

Die Kammer 80 ist durch die Leitung 82 mit dem Sumpf 48 verbunden und die Kammer 81 durch die Leitung 83 mit dem Saugkreis der Pumpe A. Die Rollen 77 werden durch den Ring 84, auf dem sie sich abstützen, anliegend am Gehäuse 76 gehalten und durch den Rotor 78 mitgenommen, der mit der Antriebswelle 4 drehfest umläuft. Die Welle 4 ist so gelagert, daß sie an einer Seite durch Kugeln 75 und an der anderen Seite durch das Kugellager 87 gehalten wird, das in der Deckplatte 88 des Gehäuses 76 angeordnet ist. Auf Grund der Exzentrizität der Welle 64, im Verhältnis zur Achse 85 des Nockens 86 und zur dargestellten Lageranordnung, kann die Welle 64 nicht umlaufen und wird ortsfest gehalten.

In der Pumpe P ist gleichfalls ein Kugelventil 91 in einem Kanal 83 angeordnet, das über eine Feder 90, die über eine Stange 92 verstellbar ist, eingestellt werden kann, um den Arbeitsdruck der Pumpe P zu steuern.

Das Getriebe arbeitet wie folgt:

Wenn die Taumelscheiben 22 und 21 eine Neigung aufweisen, wie Abb. 1 zeigt, wird bei Umlauf der Antriebswelle 4 eine gewisse Ölmenge von der Pumpe A in den inneren Kammerteil 59 a treten und von dort in die öffnung 61 und auf die Saugkolben des Motorzylinders wirken und so einen Umlauf des Zylinderblocks 2 mit der Abtriebswelle 6 und dem Gehäuse 1 der Pumpeneinheit A bewirken.

Auf Grund des Umlaufes des Gehäuses 1 ist die Fördermenge der Pumpe nicht mehr der Drehzahl pro Zeiteinheit der Antriebswelle 4 proportional, sondern die Differenz zwischen den Drehzahlen der Antriebswelle 4 und des Gehäuses 1. Diese Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der Motoreinheit B und daher der Abtriebswelle 6 ist, kann durch die jeweilige Neigung der Taumelscheiben 22 und 21 erreicht werden.

Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 4 konstant ist, hängt die Drehzahl der Abtriebswelle 6 einzig und allein von der Neigung der Taumelscheiben ab, d. h. vom Verhältnis der Fördermengen von Motor B und Pumpe A.

Wenn die Fördermenge der Pumpe auf Null reduziert wird, wird das Getriebe im Leerlauf sein, wenn die Fördermenge des Motors auf Null reduziert wird, wird dagegen das Übersetzungsverhältnis 1 : 1 erreichen, und An- und Abtriebswelle werden mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen. In den Mittelstellungen wird natürlich, je größer die Neigung der Taumelscheibe 21 des Motors ist und je geringer die Neigung der Taumelscheibe 22 der Pumpe, das Übersetzungsverhältnis steigen.

Durch Verringerung der Neigung der Taumelscheibe 22 der Pumpe A oder durch Erhöhen der Neigung der Taumelscheibe 21 des Motors B wird das Verhältnis der beiden Fördermengen sich erhöhen und

daher gleichfalls das Übersetzungsverhältnis. Die Größe der Fördermengen wird bei gleichem Druck lediglich das übertragene Drehmoment beeinflussen.

Das Drehmoment der Antriebswelle 6 ist das Reaktionsdrehmoment, das am Gehäuse 1 der Pumpe A angreift, und ist gleich dem Drehmoment, das der Pumpet durch die Antriebswelle 4 zugeführt wird plus dem Drehmoment, das dem Motor B durch das Kreuzgelenk 55 zugeführt wird, wenn das Übersetzungsverhältnis anders ist als 1:1.

Das zuletzt genannte Drehmoment wird das Drehmoment des Motors ein, das derselbe auf Grund der Verschiedenheit der Drehzahlen des Zylinderblockes 3 der Pumpe und dem Gehäuse 1 derselben entwickelt, d. h. auf Grund der Differenz der Drehzahlen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 6.

Wenn die Taumelscheiben 22 und 21 sich in Stellungen befinden, die dem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 entsprechen, d. h. die Taumelscheibe 22 der Pumpe A maximal geneigt ist, und die Taumelscheibe 21 des Motors B senkrecht zu ihrer Rotationsachse steht, wird kein Ölfluß in den Leitungen stattfinden. Der innere Teil der Pumpe A dreht sich dann mit dem Gehäuse 1.

Bei dieser Stellung der Taumelscheiben ist die Verdrängung der Pumpe maximal und der Verdrängung des Motors gleich Null, da der Lagerring 18 gegen die Taumelscheibe 21 umlaufen kann. Der Zylinderblock 3 der Pumpe läuft mit dem Gehäuse 1 um, und der Druck der Pumpenkolben 11 wird von den Kugellagern des Lagerringes 19 und der Taumelscheibe 22 aufgenommen. Dabei befinden sich diese Lager in Ruhelage, da der Lagerring 19 mit der Taumelscheibe 22 umläuft. Es sind also die Kolben 10 des Motors B dem vollen Druck des Pumpenstromkreises ausgesetzt, der sehr hoch ist und über die Kolbenstange 16 auf die zwischen Lagerring 18 und Taumelscheibe 21 angeordneten, in Ruhe befindlichen Kugellager übertragen wird. Schließlich werden zwischen den Zylindern und den Kolben des Motors unvermeidliche Flüssigkeits-Verluste eintreten.

Diese Nachteile, die besonders bei Verwendung des erfindungsgemäßen Getriebes für Kraftfahrzeuge sehr schädlich sein können, werden dadurch vermieden, daß der Verteilerring 60 angeordnet ist und so verschoben werden kann, daß seine Achse zur Achse von Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial liegt. In dieser Lage steht der Verteilerring 60 zwischen Pumpe A und Motor B und schließt die Verbindung zwischen dem ringförmigen Teil 59 b der Kammer 59 und den öffnungen 61 und 62 des Motors, so daß das unter Druck stehende Öl nicht von der Pumpe zum Motor fließen kann. Die Motorkolben werden dadurch völlig entlastet.

Andererseits ist es zweckmäßig, daß bei dieser Sperrstellung des Verteilerringes eine gewisse Verbindung zwischen allen Zylindern des Motors auf der Seite, auf der kein Druck herrscht, vorhanden ist. Dies ist insofern wichtig, als bei kleinen Ungenauigkeiten der Senkrechtstellung der Taumelscheibe 21 eine kleine Hin- und Herbewegung der Motorkolben stattfinden kann und durch die Ermöglichung eines geringen Flüssigkeitsstromes von einem in einer Richtung bewegten Kolben zu einem in entgegengesetzter Richtung bewegten Kolben schädliche Überdrucke in den Motorzylindern vermieden werden. Dieser geringfügige Umlauf wird dadurch ermöglicht, daß der innere Durchmesser des Ringes 60 größer ist als der Durchmesser des gedachten Kreises, der die Innenkanten der Öffnungen 61 und 62 tangiert.

Eine Verschiebung des Verteilerringes 60 in eine Stellung, in der seine Achse koaxial mit An- und Abtriebswelle liegt, wird dann vorgenommen werden, wenn die Taumelscheibe 21 senkrecht zur Welle 6 steht, um zu vermeiden, daß durch die Verschiebung eine plötzliche Umstellung auf ein Übersetzungsverhältnis 1 :1 eintritt.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ίο 1. Stufenlos regelbares Flüssigkeitsgetriebe mit

   einer Mehrzylinder-Kolibenpumpe und einem mit dieser in einem geschlossenen Stromkreis geschalteten mehrzylindrigen Kolbenmotor, deren Zylinder gegeneinander gerichtet sind, wobei sich die Zylinder der Pumpe unter Federkraft gegen eine fest mit den Zylindern des Motors verbundene Verteilerplatte abstützen und die An- und Abtriebswelle des Getriebes konzentrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verteilerplatte (7) und dem Zylinderblock (2) des Motors (B) ein Verteilerring (60) flüssigkeitsdicht angeordnet ist, der zum Zwecke der Unterbrechung der Druckflüssigkeitszufuhr von der Pumpe zum Motor über eine koaxial zur Hohlwelle (4) gelegene ortsfeste Welle (64) drehfest gegen das Außengehäuse (5) gehalten wird, jedoch in einer Ebene senkrecht zur Welle (64) gegen die Wirkung einer Feder (74), die ihn in eine Stellung exzentrisch zur An- und Abtriebsachse drückt, verschieblich ist und eine Extremstellung einnehmen kann, in der er koaxial mit An- und Abtriebswelle liegt.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerring (60) in einer Kammer (59) zwischen Verteilerplatte (7) und Zylinderblock (2) angeordnet ist und diese Kammer (59) flüssigkeitsdicht in eine äußere ringförmige Zone (59 V) und eine innere zylindrische Zone (59 a) teilt, wobei die zylindrische Zone (59a) in Verbindung mit der Saugöffnung (12) der Pumpe und der Förderöffnung (61) des Motors und die äußere ringförmige Kammer (59 b) in Verbindung mit der Förderöffnung (12') der Pumpe und den Saugöffnungen (62) des Motors steht.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Ringes (60), um auch in konzentrischer Stellung einen geringen Flüssigkeitsstrom im Motor zu gestatten, geringfügig größer ist als der Durchmesser des gedachten Kreises, der die Innenwände der Saug- und Förderöffnungen (61, 62) des Motors tangiert.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (64) an einem Ende Führungen (73) trägt, in denen das Gleitstück (72) gleitet, das auf einem Lagerzapfen (71) den Verteilerring (60) drehbar trägt, der in einer Ebene senkrecht zur Welle (64) gegen die Wirkung einer Feder (74) verschieblich ist, wobei der Verteilerring (60) an der dem Lagerzapfen (71) gegenüberliegenden Seite konzentrisch mit demselben einen Lagerzapfen (70) trägt, auf dem eine Rolle (69) drehbar gelagert ist, die mit einem Trichter (68) zusammenarbeitet, der die seitliche Verschiebung des Verteilerringes (60) steuert, in der Antriebswelle (4) gelagert ist und unter Flüssigkeitsdruck in axialer Richtung verschieblich ist.
5. 5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (68) auf einem vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten KoI-

   ben (67) angeordnet ist, der in einem zylindrischen Hohlraum (66) in der Abtriebswelle (6) gleitet.
6. 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (4) mit einer Pumpe (P) verbunden ist, die so aus-

   geführt und angeordnet ist, daß sie die ortsfeste Welle (64), die den Verteilerring (60) trägt, drehfest im Verhältnis zum äußeren Gehäuse (5) hält und das Lecköl im Sumpf sammelt und wieder in Umlauf bringt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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