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Hydrostatisches Getriebe Die Erfindung betrifft ein nach dem Verdrängerprinzip
arbeitendes hydrostatisches Getriebe mit einem Flüssigkeitsmotor, dem das Arbeitsmedium
durch eine hohle Antriebswelle zugeführt wird, in der ein mit einem Querkanal ausgestatteter
Steuerschieber derart verdrehbar gelagert ist, daß bei konstantem Hubraum die Fördermenge
durch Verdrehen des Steuerschiebers geändert wird.
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Es ist an sich bei hydrostatischen Getrieben bekannt, einen stark-en
Überdruck in einer der Arbeitskammern, der bei bestimmten Stellungen des Steuerschiebers
auftreten kann, durch den Querkanal im Steuerschieber zu beheben und damit eine
Entlastung der abgeschlossenen Kammer herbeizuführen. Bei Getrieb-en mit exzentrisch
ineinander laufenden Zahnrädern, deren Zähnezahl sich um einen Zahn unterscheidet,
hatte man auch schon vo#rgeschlagen, die Steuerleistenbreite des Steuerschiebers
verschieden auszuführen, in der Weise, daß die Steuerleistenbreite auf der Seite
der sich verkleinernden Zahnkammern (Pumpendruckseite) so groß ist wie der zu steuernde
Schlitz im Radkörper. Auf der gegenüberliegenden Seite war die Steuerleistenbreite
vergrößert, damit bei jeder Stellung der Zahnräder gegenüber dem Steuerschieber
eine ausreichende Abdichtung zwischen Saug" und Druckseite vorhanden war. Man erreichte
hierdurch außer der Entlastung der Druckkarnmer eine Auffüllung der gegenüberliegenden
Kammer auf der Saugseitc. Man mußte dabei aber eine ungenügende Füllung dieser Kammer
in Kauf nehmen. Durch den hierdurch bedingten Unterdruck in dieser Kammer ergab
sich, insbesondere bei schnelllaufenden Maschinen, eine starke Kavitation. Wenn
danach durch die Drehbewegung die durch den Steuerschieber abgeschlossene Saugkaminer
mit dem Pumpendruckraum in Verbindung trat, mußte zunächst die nicht ganz gefüllte
Kammer mit Druckflüssigkeit aufgefüllt werden. Dies bedeutete einen Druckmittelverlust
und einen schlechten Wirkungsgrad.
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Durch die Erfindung werden diese Mängel behoben, indem die Steuerleistenbreite
des Steuerschiebers auf der Seite der sich vergrößernden Zahnkammern gleich der
Schlitzbreite im Innenrad ist und die Steuerleistenbreite auf der gegenüberliegenden
Seite der sich verkleinernden Zahnkammern in der Drehrichtung um ein Maß vergrößert
ist, welches um einen bestimmten Betrag kleiner ist als der Abstand des Querkanals
von der Steuerkante im Innenrad, während die Steuerleistenbreite auf der Seite der
sich verkleinernden Zahnkammern entgegen der Drehrichtung um ein Maß vergrößert
ist, welches uni einen bestimmten Betrag kleiner ist als die Entfernung des Querkanals
von der in Drehrichtung vornliegenden Steuerkante des Innenrades. Diese Verbreiterung
der Steuerleiste erstreckt sich somit in bekafinter Weise sowohl in als auch entgegengesetzt
zur Drehrichtung. Erfindungsgemäß sind aber die Lage des Querkanals und die Abmessungen
der durch ihn abgeteilten Steuerleistenflächen so gewählt, daß in keiner Stellung
des Steuerschiebers ein vollständiger Abschluß des Schlitzes im Körper des Innenrades
möglich ist. Die Größe des verbleibende"n Restspaltes wird dabei bestimmt durch
die Menge des pro Zeiteinheit durchströmenden Druckmittels, so daß der Druck in
der abgeschlossenen Zahnkammer ein vorgeschriebenes Maß nicht übersteigen kann.
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Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Teil eines hydrostatischen
Getriebes, beispielsweise einer Pumpe mit exzentrisch ineinander angeordneten Zahnrädern;
Fig. 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen Querschnitte gemäß der Linie A-B
der Fig. 1 mit verschiedenen Stellungen der Zahnräder.
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Die Pumpe wird von der in den Lagern 3 und 4 gehaltenen Welle
1 angetrieben. Mit dieser ist das Innenrad 2 fest verbunden. Das Außenrad
6 wird durch die Lager 7 und 8 getragen, die exzentrisch zu
den Lagern 3 und 4 angeordnet sind. Durch die Rohrleitung 9 und Schlitze
10 tritt das Öl in das Innere der Antriehswelle 1. Innerhalb
derselben ist der Steuerschieber 11 gelagert, der mit dem Hebel 12 zum Zweck
der Regelung verdreht werden kann. Durch den Kanal 13 und die Schlitze 14
wird das Öl in die Zahnkammern 15 (Fig.- 4) geleitet. Beim Drehen
der Räder wird das Öl über die Schlitze 16 in den Kanal
17 verdrängt und verläßt über die Schlitze 18 den Steuerschieber
11 und wird durch das Rohr 19 abgeleitet.
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In den Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Stellungen des Steuerschiebers
relativ zu den Rädern dargestellt. Drehen sich die beiden Räder in der in den Figuren
angegebenen
Richtung, dann vergrößern sich die Arbeitskammern20, die Arbeitskammern21 verkleinern
sich. Demzufolge saugen die Zahnkammern über die Schlitze 14 das Öl an, während
die Zahnkammern 21 über die Schlitze 16 das Öl verdrängen. Die in
der Kammer 22 verdrängte Ölmenge entspricht der in der Kammer 23 eingesaugten.
Demnach fördern nur die Kammern 24 in die Druckleitung. Die von der Kammer
25 verdrängte Ölmenge entspricht der in der Kammer 26 angesaugten
Ölmenge. Sinngemäß saugen nur die Kammern 27 Öl aus dem Innern des Steuerschiebers.
je nachdem, wie weit der Steuerschieber 11
verdreht wird, ändert sich die
angesaugte Ölmenge.
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Nach der Erfindung ist die Steuerleiste auf der Druckseite breiter
als auf der Seite der sich vergrößernden Zahnkammern. In Fig. 2 ist die Stenerkante
zur Druckseite hin um das Maß a kleiner als die Schlitzbreite b, d. h., während
sich das Rad von der in Fig. 2 dargestellten Lage in die in Fig. 3 dargestellte
Lage verdreht, ist der Schlitz 28 nie ganz verschlossen.
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Nach Fig. 3 ist der an sich bekannte Querkanal 29
um
das Maß a geöffnet, wenn die entgegen der Drehrichtung liegende Steuerkante
30 gerade den Kanal 28
abschließt.
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Das bedeutet, daß in der sich verkleinernden Zahnkammer
31 nie ein unzulässiger Überdruck entstehen kann. Bei der weiteren Drehbewegung
wird das in der Kammer 31 verdrängte 01 durch den Querkanal in die
Zahnkammer 32 gedrückt, wodurch eine Vakuumbildung in der Kammer
32 verhindert wird.
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In Fig. 4 sind die Räder 2 und 6 noch etwas weiter verdreht.
Auf der Saugseite ist die Breite c des Schiebers genauso groß wie die Schlitzbreite
b. In diesem Fall ist demnach die Zahnkammer 15 gänzlich abgeschlossen.
Es kann sich aber in der Kammer 15
kein Vakuum bilden, da das aus der Kammer
31 verdrängte Öl durch den Querkanal 29 zum Auffüllen in die
Kammer 15 gedrückt wird. Demnach ist nach der Erfindung das Maß
d der Überdeckung der Schieberkante entgegen der Drehrichtung auf der Druckseite
gleich der Breite des Querkanals e vermindert um das Maß a.
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In Fig. 5 ist der weitere Verlauf des Steuervorganges dargestellt.
Die sich verkleinernde Zahnkammer drückt während der Bewegung der Räder von der
Stellung in Fig. 4 nach der in Fig. 5 gezeigten Stellung das Öl durch
den Querkanal 29 in die Zahnkammer 15. Da der Schlitz während dieser
Bewegung mit der Schieberdruckseite 34 verbunden wird, wird die Kammer
15 zum Teil vom Drucköl mit aufgefüllt. Während der weiteren Bewegung der
Pumpenräder entsprechend Fig. 6 öffnet die in der Drehrichtung liegende Steuerkante
des Steuerschiebers die sich verkleinernde Zahnkammer 31 zum Schieberkanal
13, so daß das in der Kammer 31 verdrängte Öl in die Saugleitung
strömt. Während des Vorganges schließt sich der Querkanal 29 auf der Seite
der sich vergrößernden Zahnkammer allmählich ab. Man erkennt, daß das Maß
f nach Fig. 4 gleich dem Abstand g des Querkanals 29 vom Schlitz
35 vermindert um das Maß a ist.
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Bei einer solchen Dimensionierung der Steuerleisten vermeidet man
eine unzulässige Drucksteigerung in den sich verkleinernden Kanälen und erreicht,
daß in den sich vergrößernden Zahnkammern in keinem Augengenblick ein Vakuum entstehen
kann. Während der Bewegung der Räder von Fig. 2 nach Fig. 3 und von Fig.
5 nach Fig. 6 entsteht eine Verbindung zwischen der Saug- und der
Druckseite in der Pumpe, welche in der Stellung nach Fig. 2 gleich Null ist, stetig
zunimmt, als Maximalwert die Größe a12 erreicht und dann wieder abnimmt, bis sie
nach Fig. 3
gleich Null wird. Die direkte Verbindung zwischen der Saug- und
der Druckseite ist aber bei schnell laufenden Pumpen ohne schädliche Wirkung, da
die Massenwirkung des Öles verhindert, daß in der sehr kurzen zur Verfügung stehenden
Zeit ein nennenswerter Betrag von der Druckseite nach der Saugseite überströmen
kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im wesentlichen bei hydrostatischen
Getrieben mit ineinander angeordneten Zahnrädern beschrieben ist, kann der erfindungsgemäße
Gedanke selbstverständlich auch bei anderen nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden
Getrieben angewendet werden.