DE1176954B

DE1176954B - Stufenlos regelbare hydrostatische Kraft-uebertragung

Info

Publication number: DE1176954B
Application number: DE1961F0035366
Authority: DE
Inventors: Eric John Banks; John Purcell Creighton
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1960-11-21
Filing date: 1961-12-27
Publication date: 1964-08-27
Also published as: GB916485A

Description

Stufenlos regelbare hydrostatische Kraftübertragung Die Erfindung bezieht sich auf eine stufenlos regelbare hydrostatische Kraftübertragung, bestehend aus zwei in geschlossenem Kreislauf arbeitenden, durch Taumelscheiben betätigten und über eine zwischen diesen angeordnete, zweiteilige Flächenventilvorrichtung zusammenwirkenden hydraulischen Kolbenvorrichtungen, wobei eine Taumelscheibe in der Neigung stufenlos verstellbar ist, während die andere Taumelscheibe eine feststehende Neigung aufweist.
Die bekannten stufenlos regelbaren hydrostatischen Kraftübertragungen dieser Art bestehen aus zwei mit Taumelscheiben und Kolbenvorrichtungen vollkommen spiegelbildlich ausgebildeten Kraftübertragungseinheiten. Hierbei wird das Flächenventil durch zwei jeweils auf den Hauptwellen angeordnete Flächenventilteile gebildet. Eine solche Ausbildung setzt voraus, daß beide Kraftübertragungseinheiten verstellbare Taumelscheiben aufweisen. Dadurch wird die Gesamtvorrichtung verhältnismäßig kompliziert und teuer.
Es sind auch hydrostatische Kraftübertragungsvorrichtungen bekannt, bei denen lediglich ein exzentrisch gedrehtes Flächenventil zwischen den beiden Kraftübertragungsaggregaten vorgesehen ist, die in einer Achse angeordnet sind. Ein solches Flächenventil erfordert indessen einen exzentrischen Antrieb, der bis ins Innere zwischen die beide Aggregate reichen muß. Auch hierdurch ergibt sich eine verhältnismäßig komplizierte Ausbildung der Gesamtvorrichtung.
Die Erfindung bezweckt es, eine hydrostatische Kraftübertragung mit möglichst einfachem Aufbau und verbessertem Wirkungsgrad sowie niedrigen Fertigungskosten zu schaffen. Sie bedient sich, wie es an sich bekannt ist, einer zweiteiligen Flächenventilvorrichtung zwischen den hydraulischen Kolbenvorrichtungen, wobei erfindungsgemäß ein Teil des zweiteiligen Flächenventils undrehbar mit der in der Neigung verstellbaren Taumelscheibe und der andere Teil mit der in der Neigung zur Drehachse fest angeordneten Taumelscheibe undrehbar verbunden ist.
Durch diese Anordnung des zweiteiligen Flächenventils wird der Aufbau der Kraftübertragung bedeutend einfacher, und die Fertigungskosten werden verringert. Der ölfluß vom Pumpenaggregat zum Motoraggregat wird in einfacher Weise durch die Flächenventile erreicht. Das Abdichtproblem läßt sich auf diese Weise leicht beherrschen, wodurch auch die Erreichung eines günstigen Wirkungsgrades ermöglicht wird. Zweckmäßig ist bei undrehbarer Anordnung der in der Neigung verstellbaren Taumelscheibe im Gehäu,se -der Vorrichtung erfindungsgemäß der eine Teil des zweiteiligen Flächenventils im Gehäuse der Vorrichtung befestigt, während der andere Teil des Flächenventils gemeinsam mit der umlaufenden Taumelscheibe rotiert. Dabei kann erfindungsgemäß der sich gemeinsam mit der drehbaren Taumelscheibe drehende Teil des Flächenventils durch einen an dem gedrehten Aggregatgehäuse sitzenden, unter hydraulischem Druck stehenden Ringkolben gegen den anderen Teil des Flächenventils gedrückt werden. Es können auch die sich drehenden Teile erfindungsgemäß mit ihren zugehörigen Wellen durch ballige Keilnuten verbunden sein, um eine leichte Anlenkung zur Aufnahme von möglichen Abweichungen vom viereckigen Querschnitt zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Kraftübertragungsvorrichtung, F i g. 2 die Ansicht eines Flächenventils, F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III der F i g. 2.
In F i g. 1 ist eine Eingangswelle 11 gezeigt sowie eine Ausgangswelle 12, die in Lagern 13 und 14 des Gehäuses 16 gelagert ist. Die hydraulischen Zylinderblöcke 17 und 18 drehen sich mit der Eingangswelle und sind mit ihr durch Nutverbindungen 19 und 21 verbunden.
Bei der dargesteRten Ausführungsform enthalten die Zylinderblöcke 17 und 18 je sieben Zylinder und die damit zusammenwirkenden Kolben 22.
Mit den Kolben des Zylinderblockes 17 wirkt eine nicht drehbare Taumelscheibe 23 zusammen, während die Kolben des Zylinderblockes 18 mit einer Taumelscheibe 24 zusammenwirken, welche an einer Trommel 26 sitzt, die bei 27 n-üt der Ausgangswelle 12 durch eine Nutverbindung verbunden ist.
Die Neigung der Taumelscheibe 23 ist entweder selbsttätig, halbautomatisch oder von Hand mittels einer nicht dargestellten Einrichtung in der Neigung verstellbar. Sie sitzt auf Zapfen zur Bewegung um eine Achse 28, so daß sie in Lagen an jeder Seite der Vertikalstellung verschwenkt werden kann. Die Taumelscheibe 24 besitzt eine feststehende Neigung.
Zwischen den Kolben 22 und den entsprechenden Taumelscheiben sind Gleitköpfe 29 eingesetzt.
Mit den Zylinderblöcken 17 und 18 drehen sich mit Durchlässen versehene Platten 31, die für jeden der Zylinder des Blockes eine Öffnung 32 aufweisen. Eine Feder 33 legt sich gegen eine Stützplatte 33 a und wirkt in Verbindung mit einer Führung 33 b. Sie drückt jeden Kolben 22 gegen die entsprechende Taumelscheibe, wenn die Kraftübertragung ruht.
Mit dem Zylinderblock 17 wirkt ein feststehendes Flächenventil 34 zusammen, während ein drehbares Flächenventil 36 an der Trommel 26 befestigt ist, so daß es sich mit der Geschwindigkeit der Ausgangswelle 12 dreht und mit den Zylindern des Blockes 18 zusammen wirkt. Die aneinander anstoßenden Flächen der Ventile 34 und 36 besitzen zusammenwirkende gleichgestaltete ringförmige Aussparungen 37 und 38, die mit nierenförmigen Durchlässen 39 und 41 (F i g. 2) verbunden sind und durch die die Zylinder in den beiden Zylinderblöcken miteinander verbunden sind.
F i g. 2 zeigt eine Ansicht des Flächenventils 36 sowie außer den Verbindungen zwischen den nierenförmigen Durchlässen 39 und 41 und den Ringaussparungen 41 und den Ringaussparungen 37 und 38 eine Anzahl Bohrungen 42 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 43 (F i g. 1 ).
Das Flächenventil 34 ist dem Flächenventil 36 ähnlich gestaltet mit der Ausnahme, daß es mit Gewindebohrungen zur Befestigung zwischen den Gehäuseteilen versehen ist.
Um eine gute Betriebslage zwischen den Flächenventilen 34 und 36 und den damit zusammenwirkenden Flächen der Durchlaßplatten 31 zu ermöglichen, sind die unter Druck befindlichen Flächen so angeordnet, daß ein geringer, indessen bemerkbarer resultierender Druck den Zylinderblock und die Platte gegen das Flächenventil drückt. Außerdem sind die Nutverbindungen 19, 21 und 27 ballig gedreht, um eine Gelenkbewegung zu ermöglichen, durch die geringe Herstellungsfehler aufgenommen werden können.
Um eine gute Anlage zwischen den zusammen-, wirkenden Flächen und der Flächenventile selbst zu ermöglichen, wird die Trommel 26 dauernd nach links gedrückt, wie aus F i g. 1 erkennbar. Dies geschieht durch einen Ringkolben 46, der gleitend an der Trommel anliegt und in einem dauernd unter Druck befindlichen ringfönnigen Zylinder arbeitet. Um das Öl zu ersetzen, welches aus dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf austritt, ist eine Hilfspumpe vorgesehen. Dieser Hilfsdruck wird über die Platte 34 durch Durchgänge zugeführt, die nicht dargestellt sind, sowie über Rückschlagventile in den ringförmigen Aussparungen 37, 38.
Befindet sich im Betrieb die Taumelscheibe23 in senkrechter Stellung, so bewegt sich keiner der Kolben in dem Zylinderblock 17 und, da die beiden Zylinderblöcke einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf bilden, bewegen sich die Kolben in dem Block 18 nicht. Daher dreht sich das hydraulische, aus dem Zylinderblock 18 und der Taumelscheibe 24 bestehende Aggregat feststehend derart, daß die Ausgangswelle 12 sich mit dem Zylinderblock 18 dreht, d. h. n-üt der Geschwindigkeit der Eingangswelle. Unter diesen Verhältnissen ist ein direkter Antrieb eingestellt.
Wird die Taumelscheibe 23 in die Stellung gemäß F i g. 1 geneigt, so strömt Öl zwischen den Zylinderblöcken, welches die Taumelscheibe 24 zu einer Drehung im umgekehrten Sinne wie den Block 18 veranlaßt. Hierdurch wird ein Untersetzungsverhältnis geschaffen, welches mit steigender Neigung der Taumelscheibe 23 wächst bis zu einem Punkt, in dem die Ausgangswelle stehenbleibt, worauf eine weitere Neigung der Taumelscheibe 23 in gleicher Richtung einen umgekehrten Antrieb ergibt.
Wird die Taumelscheibe in entgegengesetzter Richtung aus der vertikalen Direktantriebslage herausgeneigt, so erhält die Taumelscheibe 24 gegenüber dem Zylinderblock 18 eine erhöhte Geschwindigkeit, d. h., es entsteht eine Übersetzung.
Wenn wie bei der dargestellten Ausführungsform die Zylinderblöcke 17 und 18 gleiche Zylinderzahlen von gleicher Bohrung enthalten, so bleibt die Ausgangswelle 12 stehen, wenn die Neigung der Taumelscheibe 23 gleich der Neigung der Taumelscheibe 24 ist, und zwar in der entgegengesetzten Richtung, wie dargestellt.
Die hydraulischen Aggregate arbeiten beim Direktantrieb nicht. Infolgedessen bewegen sich die Kolben unter normalen Antriebsbedingungen verhältnismäßig langsam oder sie sind völlig untätig. Je weniger wirksam die hydraulische Übertragung unter normalen Antriebsbedingungen ist, um so mehr steigt der mittlere Wirkungsgrad einer Periode.
Im Rahmen der Erfindung können viele Abänderungen vorgenommen werden. So können die Zylinder in den Blöcken 17 und 18 verschiedene Bohrungen aufweisen, um bei einer gegebenen Veränderung der Neigung der Taumelscheibe 23 den Effekt zu vergrößern oder zu verringern. Auch braucht die Neigung der Taumelscheibe 24 nicht unbedingt fest zu sein, obgleich dies vom Standpunkt der Konstruktion aus betrachtet sowie im Betriebe einfacher ist.
Weiterhin können die Rollen der Taumelscheiben und der Zylinder- und Kolbenaggregate so verändert werden, daß z. B. die Taumelscheibe 23 mit Eingangsgeschwindigkeit drehbar ist, während der Zylinderblock 17 fest steht.

Claims

Patentansprüche: 1. Stufenlos regelbare hydrostatische Kraftübertragung, bestehend aus zwei in geschlossenem Kreislauf arbeitenden, durch Taumelscheiben betätigten und über eine zwischen diesen angeordnete zweiteilige Flächenventilvorrichtung zusammenwirkenden hydraulischen Kolbenvorrichtungen, wobei eine Taumelscheibe in der Neigung stufenlos verstellbar ist, während die andere Taumelscheibe eine feststehende Neigung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (34) des zweiteiligen Flächenventils undrehbar mit der in der Neigung verstellbaren Taumelscheibe (23) und der andere Teil (36) mit der in der Neigung zur Drehachse fest angeordneten Taumelscheibe (24) undrehbar verbunden ist.
2. Kraftübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei undrehbarer Anordnung der in der Neigung verstellbaren Taumelscheibe (23) im Gehäuse (16) der Vorrichtung der eine Teil (34) des zweiteiligen Flächenventils im Gehäuse der Vorrichtung befestigt ist, während der andere Teil (36) des Flächenventils gemeinsam mit der umlaufenden Taumelscheibe (24) rotiert. 3. Kraftübertragung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich gemeinsam mit der drehbaren Taumelscheibe (24) drehende Teil (36) des Flächenventils durch einen an dem gedrehten Aggregatgehäuse (26) sitzenden, unter hydraulischem Druck stehenden Ringkolben (46) gegen den anderen Teil (34) des Flächenventils gedrückt wird. 4. Kraftübertragung nach Ansprach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehenden Teile (17, 18, 26) mit ihren zugehörigen Wellen (11, 12) durch ballige Keilnuten (19, 21, 27) verbunden sind, um eine leichte Anlenkung zur Aufnahme von möglichen Abweichungen vom viereckigen Querschnitt zu ermöglichen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1023 682; französische Patentschrift Nr. 392 320; britische Patentschriften Nr. 538 746, '/ 83 619.