DE1059736B - Steuerschieber fuer Fluessigkeitsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge. Bei hydraulischen Kraftübertragungseinrichtungen, vornehmlich derjenigen Art, bei denen der Antrieb durch aufeinanderfolgende Zuleitung des hydraulischen Betriebsmittels zu einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kolben und Zylindern bewirkt wird, muß das Betriebsmittel den Zylindern über einen Steuerschieber mit zwei zusammenwirkenden, gegeneinander umlaufenden Schieberteilen zugeleitet werden, die auf ihren aneinanderliegenden Steuerflächen Durchlässe für den Übertritt des Beitriebsmittels nach und von den Zylindern in der gewünschten Aufeinanderfolge aufweisen.

Für diese Teile ist es erforderlich, daß eine möglicht geringe Reibung zwischen den beiden aneinanderliegenden Steuerflächen auftritt, zugleich mit einer wirksamen Dichtung, die ein Lecken der Flüssigkeit zwischen beiden Flächen verhindert.

Zu diesem Zweck wurde einer der beiden Steuerteile axial schwimmend angeordnet und gegen den anderen Teil durch Druckeinwirkung des hydraulischen Betriebsmittels gepreßt, das auf die der Steuerfläche entgegengesetzte Fläche geleitet wurde.

Um das gewünschte Ergebnis unabhängig von der Strömungsrichtung der Flüssigkeit zu den Zylindern zu erzielen, d. h. ohne Rücksicht darauf, ob der Umlauf des Antriebes vorwärts oder rückwärts gerichtet ist, muß sichergestellt werden, daß eine Flüssigkeitsverbindung nach der abgekehrten Seite von beiden Zufü'hrungsrohren besteht, damit die eine für die Zuleitung der Druckflüssigkeit zu den Zylindern benutzt werden kann, während die andere die Verbindung mit der Abflußleitung herstellt.

In solchen Fällen entsteht das Problem des Verkantens des schwimmenden Schieberteiles.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Verwendung eines Steuerschiebers der vorerwähnten Art, bei dem einer der zusammenwirkenden Schieberteile axial schwimmend angeordnet ist, mit dem Kennzeichen, daß der schwimmende Schieberteil aus zwei zueinander abgestuften zylindrischen Teilen besteht, durch die der schwimmende Schieberteil auf der der Steuerfläche entgegengesetzten Seite in zwei gegeneinander abgedichtete Abschnitte unterteilt ist, so daß jeder Abschnitt mit einer getrennten Zuleitung (oder Ableitung) verbünden ist, und daß jeder Abschnitt über eine durch den schwimmenden Schieberteil hindurchführende Leitung unmittelbar mit der Steuerfläche verbunden ist.

Es ist bereits ein diePumpe und denMotor in einem gemeinsamen umlaufenden Gehäuse enthaltendes Flüssigkeitsgetriebe mit zwei axialen Hohlschiebern bekannt, die stirnseitig durch den Flüssigkeitsdruck und eine Andrückfeder in der Schiebertrennfläche in gegenseiti-Steuerschieber für Flüssigkeitsgetriebe

Anmelder: Ford Motor Company Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Trautmann, Patentanwalt, Berlin-Zehlendorf, Prinz-Handjery-Str. 68

■ Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 28. September 1956, 6. März und 5. September 1957

John Purcell Creighton, Castle Bromwich, Birmingham, und David McEwen Christie, Harborne, Birmingham'

(Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden

ger Anlage gehalten werden. Dementsprechend besteht jeder Schieber aus zwei konzentrisch zueinander liegenden abgestuften zylindrischen Teilen. Der der Trennfuge zugekehrte Teil jedes Schiebers ist ringförmig, so daß je eine Kammer im Innern bzw. auf der Oberfläche des Ringes gebildet wird, von denen die äußere als Druckraum und die innere als Saugraum dient. Nur die ersterwähnte Kammer ist durch kommunizierende Verbindungen mit an der Rückseite der Schieber durch die zylindrische Abstufung gebildeten ringförmigen Hohlräumen zwecks Druckausgleichs verbunden. Die Anordnung bietet dagegen keine Sicherheit gegen Verkanten der Schieber infolge Überwiegens des äußeren Flüssigkeitsdruckes auf den Teil des Schmiermantels, der den Durchbrechungsstellen zu dem Mantelinnenraum gegenüberliegt. ■

Bei einer Ausführungsform können die beiden abgestuften zylindrischen Teile konzentrisch sein.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die beiden abgestuften zylindrischen Teile exzentrisch angeordnet, aber die auf die beiden der Steuerfläche, des schwimmenden Schieberteiles entgegengesetzten Abschnitte ausgeübten Drücke sind so verteilt, daß sie bei allen über den Schieber auftretenden Druckunterschieden ausgeglichen sind, so daß sie ein Verkanten verhindern und somit das Lecken auf einen Geringstwert vermindern sowie eine ungleichmäßige Ab-

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nutzung der zusammenwirkenden Steuerflächen aus-.; schließen.

Vorzugsweise ist der schwimmende Schieberteil in dem Wellenende des hydraulischen Motors untergebracht, so daß die Welle als Gegendruckglied für den'Ausgleich des Steuerschiebers dient und zugleich einen Umlauf des schwimmenden Schieberteiles innerhalb und unabhängig von der Welle selbsttätig ausschließt. . ,'·. -Γ ·

Bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform nimmt der schwimmende Schieberteil an ein und derselben Steuerfläche das Betriebsmittel von dem Zuleitungsrohr oder den Zylindern auf und führt es zu den Zylindern oder dem Ableitungsrohr zurück. Es ist jedoch möglich, mit der in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen Anordnung das Betriebsmittel durch die Welle zu den gegenüber der Steuerfläche des schwimmenden Schieberteiles liegenden Abschnitten zu- und abzuleiten.

Ein Steuerschieber gemäß der Erfindung kann sowohl bei einem hydraulischen Motor mit umlaufenden Zylindern und feststehender Welle verwendet werden als auch bei einem hydraulischen Motor mit feststehenden Zylindern und umlaufender Welle.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen von Flüssigkeitsgetrieben mit einem Steuerschieber gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Motor mit einem umlaufenden Stirnschieber gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht auf das eine Ende des schwimmenden Schieberteiles und

Fig. 3 eine Ansicht auf das andere Ende des Schiebers,

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, bei der die hydraulischen Zylinder achsparallel zu der Drehachse anstatt wie bisher radial angeordnet sind,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine Weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung und

Fig. 6 eine Ansicht auf die Stirnseite des schwimmenden Schieberteiles des Steuerschiebers.

Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Ausführungsform besitzt eine Mehrzahl von Zylindern 1, die über den Umfang in einem gewissen Abstand verteilt sind und deren Achsen radial zu der Umlaufachse einer Welle 2 liegen (Sternform). Die Zylinder 1 sind zwischen Endplatten 3 und 4 angebracht, die ihrerseits auf der. Welle 2 über ein Lager 5, das aus noch später zu erläuternden Gründen als Drucklager ausgebildet ist, und ein Lager 6 getragen werden.

Die Endplatte 4 besitzt eine axiale Leitung 4 a, einen inneren Ringkanal 4 6 und radiale Leitungen 4 c, die an den äußeren Enden mit zu den Zylindern 1 führenden Kanälen verbunden sind und an dem inneren ,Ende mit dem schwimmenden Teil 7 des Stirnschiebers, der noch nachstehend näher beschrieben wird.

In den Zylindern 1 befinden sich Kolben 8, die an ihren inneren Enden gegen eine auf dem Ende der Welle 2 vorgesehene Kurvenscheibe 2 a anliegen.

Der schwimmende Teil 7 des umlaufenden Stirnschiebers besitzt an einem Ende einen exzentrischen zylindrischen Ansatz la und ist in einer Aussparung in dem Ende der Welle 2 untergebracht, welch letztere eine exzentrische Bohrung für die Aufnahme des Ansatzes la aufweist und ferner eine Bohrung von größerem Durchmesser für die Aufnahme des einen entsprechend größeren Durchmesser aufweisenden Teiles des schwimmenden Schiebers 7.

:' Eine weitere, zu der letzterwähnten Bohrung von größerem Durchmesser konzentrische Bohrung in dem Ende der Welle 2 dient zur Aufnahme einer Feder 9, die gegen das Ende des schwimmenden Schieberteiles 7 drückt.

Jede Bohrung ist gegenüber der anderen durch übliche Mittel abgedichtet. Somit sind an der Rückseite des schwimmenden Schieberteiles zwei unabhängige Flächen vorgesehen und, wie Fig. 3 erkennen

ίο läßt, so angeordnet, daß die resultierenden Flächen beider gleich sind, und der Druckmittelpunkt jeder Fläche ist gegenüber der Wellenmitte um einen gleichen Betrag versetzt, der durch Probieren ermittelt werden kann.

Eine der Flächen ist zweckmäßig über eine Bohrung Ib mit dem Hochdruckkanal Ic des schwimmenden Schieberteiles verbunden, so daß sie unmittelbar mit dem unter hohem Druck stehenden Betriebsmittel in dem System in Verbindung steht, während die andere Fläche ebenfalls durch eine ähnliche Bohrung Id mit dem Niederdruckkanal Ie des Systems verbunden ist. Somit sind die auf den Stirnflächen des Schiebers zu gleicher Zeit lastenden hohen und niederen Drücke unabhängig von ihrer gegenseitigen jeweiligen Drehlage über die vorgenannten Bohrungen auch an den . entsprechenden, an der Rückseite des schwimmenden Schieberteiles liegenden Flächen wirksam, so daß die an den zusammenwirkenden Stirnflächen infolge des hohen Druckes auftretende Belastung durch eine entsprechende Belastung an der jeweiligen Rückseite ausgeglichen wird, wodurch ein Verkanten des schwimmenden Schieberteiles verhindert und eine Lekkung zwischen den zusammenwirkenden Schieberflachen auf einen Geringstwert vermindert wird.

Durch die Vermeidung des Verkantens wird zugleich auch eine ungleichmäßige Abnutzung der .Schieberflächen vermieden. Diese Schieberbauart entspricht auch den . Anforderungen an einen Belastungsausgleich, wenn der Motor umsteuerbar sein muß, wobei die bisherigen Kanäle für hohen und niedrigen Druck in entsprechende Kanäle für niedrigen und hohen Druck umgeschaltet werden.

Zur Erzielung der notwendigen Belastungen auf den rückwärtigen Flächen des schwimmenden Schieberteiles ist es notwendig, die Welle 2 so anzubringen, daß eine Längsbewegung der Welle unter dem Einfluß der auf die vorerwähnten Rückseiten wirkenden Belastungen verhindert wird, und aus diesem Grund ist ein Schrägrollenlager 5 vorgesehen, das sowohl als Längslager als auch als Querlager dienen kann. Somit wird der erforderliche Rückdruck zum Ausgleich der auf die Steuerflächen wirkenden Belastung über die Welle als Längskraft auf das vorerwähnte Längsdrucklager übertragen, so daß die Welle in Längsrichtung ortsfest bleibt und der Schieber druckmäßig ausgeglichen ist.

Ein Überausgleich, d. h. eine zusätzliche Belastung an den rückwärtigen Flächen, hat sich bei extrem hohen Drücken als notwendig erwiesen und wird leicht durch eine entsprechende Einstellung dieser Flächen und/oder durch die Anbringung der Druckfeder 9 zwischen dem Ende der Welle und dem exzentrischen zylindrischen Ansatz erreicht. Diese Feder hält auch die Schieberflächen in gegenseitiger Anlage, wenn außerordentlich niedrige Drücke auftreten oder wenn das Flüssigkeitsgetriebe nicht benutzt wird, so daß die Betriebsflüssigkeit in dem Leitungssystem zurückgehalten wird.

In Fig. 4 der Zeichnung ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt, in der die Zylinder 1 so an-

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geordnet sind, daß ihre Achsen parallel zur Drehachse der Welle 2 liegen, wobei die Enden der Kolben 8 gegen eine auf der benachbarten Welle 2 vorgesehene Taumelplatte 10 zur Anlage kommen. Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist eine feststehende Welle 11 mit einer mittleren Längsbohrung 11a versehen, in der koaxial ein Rohr 12 mit einer Dichtung 12a eingefügt ist. Die Welle 11 besitzt an dem einen Ende zwei exzentrische Bohrungen lib und lic, und ferner erstreckt sich eine Bohrung von dem Kanal 11a zu dem Boden der Bohrung 11 c. Das Rohr 12 verläuft bis zu dem Boden der Bohrung 11 b. In den Bohrungen befindet sich ein schwimmender Schieberteil 13 mit zwei abgestuften, zueinander exzentrischen zylindrischen Teilen, der an seiner Außenseite mit zwei bogenförmigen Nuten 13' versehen ist, die mit den entsprechenden rückwärtigen Flächen über Kanäle 13 a und 13 b (Fig. 6) in Verbindung stehen. Die Welle 11 ist mit einem exzentrischen Teil lld ausgerüstet, auf dem ein Doppelschrägrollenlager 14 angebracht ist, das seinerseits an dem äußeren Laufring einen Schuh 15 trägt. Um den Schuh 15 sind über den Umfang verteilte Kolben 16 angeordnet mit radial gerichteten Achsen (Sternform), die in zugehörigen Zylindern 17 sich bewegen. Die Zylinder 17 werden von der Welle 11 durch Schrägrollendrucklager 18 und 19 abgestützt. Von den Zylinderköpfen ausgehende Kanäle 20 stehen mit radialen Kanälen 21 in Verbindung, die ihrerseits zu entsprechenden Kanälen in einer Endplatte 22 verlaufen; letztere bildet den anderen Teil des Steuerschiebers und besitzt eine Steuerfläche, die mit derjenigen des schwimmenden Schieberteiles 13 zusammenwirkt. Die Kanäle in der Platte 22 verlaufen bis zu Mündungen 22a in der Steuerfläche. Die beiden zueinander abgestuften Endflächen des schwimmenden Schieberteiles 13, die mit 13 c und 13 d bezeichnet sind, sind gegeneinander durch eine Dichtung 13 e abgetrennt, und die Fläche 13 d ist zudem gegenüber der Außenseite durch eine Dichtung IZf abgedichtet. Die Flächen 13 c und 13 c? sind in gleicher Weise angeordnet, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß sie Flächen bilden, deren Druckmitten zu beiden Seiten der Wellenmitte so angeordnet sind, daß der schwimmende Schieberteil 13 gegen Verkanten ausgeglichen ist. Die sonstigen Einzelheiten in der Wirkungsweise entsprechen der üblichen Arbeitsfolge von Flüssigkeitsgetrieben dieser Art, so daß eine nähere Erläuterung insoweit sich erübrigt. Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können im einzelnen noch verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne daß der Schutzumfang überschritten wird. P Λ TKNTA S SPRUCHE:

1. Steuerschieber für Flüssigkeitsgetriebe, bei dem einer der zusammenwirkenden Schieberteile axial schwimmend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Schieberteil (7, 13) aus zwei zueinander abgestuften zylindrischen Teilen besteht, durch die der schwimmende Schieberteil auf der der Steuerfläche entgegengesetzten Seite in zwei gegeneinander abgedichtete Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder mit einer getrennten Zuleitung (oder Ableitung) verbunden ist (4a, 4& bzw. 11a, 12J, und daß jeder Abschnitt über eine durch den schwimmenden Schieberteil (7, 13) hindurchführende Leitung (76, 7 d bzw. 13 a, 13 V) unmittelbar mit der Steuerfläche verbunden ist.

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden abgestuften zylindrischen Teile konzentrisch sind.

3. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden abgestuften zylindrischen Teile exzentrisch angeordnet und die auf die beiden der Steuerfläche des schwimmenden Schieberteiles entgegengesetzten Abschnitte ausgeübten Drücke so verteilt sind, daß sie bei allen über den Schieber auftretenden Druckunterschieden ausgeglichen sind.

4. Steuerschieber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Schieberteil (7, 13) in dem Wellenende (2, 11) des hydraulischen Motors untergebracht ist, so daß die Welle als Gegendruckglied für den Ausgleich des Steuerschiebers dient und zugleich einen Umlauf des schwimmenden Schieberteiles (7, 13) innerhalb der Welle (2, 11) und unabhängig von ihr selbsttätig ausschließt.

5. Steuerschieber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Schieberteil (7) an einer und und derselben Steuerfläche das Betriebsmittel von dem Zuleitungsrohr (4a) oder den Zylindern (4c) aufnimmt und zu den Zylindern oder zum Ableitungsrohr (4ö) zurückführt.

6. Steuerschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsmittel durch die Welle (11, 11a, 12) zu den gegenüber der Steuerfläche des schwimmenden Schieberteiles (13) liegenden Abschnitten zu- und von ihnen abgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 668 353.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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