DE1500497B2 - Hydrostatisches Getriebe - Google Patents

Description

Bei den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten bekannten Getrieben (französische Patentschrift 1 350 753) sind als Auffangvorrichtungen zur Aufnahme der den Bedarf des Hydromotors überschreitenden, von der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge Speicher vorgesehen, die komplizierte hydrostatische Verdrängereinheiten mit Hubvolumenverstellung verwenden. Auf diese Weise ist es möglich, eine automatische Anpassung des Ausgangsdrehmomentes an die Ausgangswellenbelastung zu erreichen.

Weiterhin ist es bekannt, bei Getrieben der in Rede stehenden Gattung eine die Hubzylinder unmittelbar überbrückende Nebenschlußleitung vorzusehen, in der zwischen zwei fliegend geführten Kolben eine Flüssigkeitssäule unveränderlichen Volumens eingeschlossen ist. Der Abstand zwischen den beiden Kolben vergrößert sich mit dem Volumen der Flüssigkeitsstände. Diese Anordnung dient ebenfalls als Auffangvorrichtung für die von der Pumpe zu viel geförderte Flüssigkeit, in dem die eingeschlossene Flüssigkeitssäule bei jedem Pumpenhub bis zum Erreichen eines Kolbenanschlages ausweicht (USA.-Patentschrift 2 730 952). Diese bekannte Auffangvorrichtung vermag jedoch das Ausgangsdrehmoment nicht automatisch an die Ausgangswellenbelastung anzupassen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine vereinfachte Konstruktion für das Getriebe der eingangs aufgeführten Gattung zu schaffen, bei dem sich das Ausgangsdrehmoment automatisch der Ausgangsbelastung anpaßt.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführte Lösung entfällt die Verwendung von komplizierten hydrostatischen Verdrängereinheiten mit Hubvolumenverstellung und es ergibt sich eine vereinfachte Konstruktion. Durch die Verwendung der Nebenschlußleitung als Auffangvorrichtung zusammen mit. einer einfachen Verdrängerpumpe ergibt sich eine Pumpenanordnung, bei der jeder Pumpenfördermenge ein bestimmter Betriebsdruck zugeordnet ist. Die Wirkungsweise der Pumpenanordnung entspricht damit einer druckgeregelten stufenlos einstellbaren Pumpe, die in bekannten Ausführungen

ίο sehr kompliziert aufgebaut ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Nebenschlußleitung als Rohrschlange ausgebildet. Auf diese Weise ergibt sich ein verringerter Platzbedarf und es ist ohne weiteres möglich, die Enden der Nebenschlußleitung nahe beieinander anzuordnen, so daß die bei der Verschiebung der Flüssigkeit in der Nebenschlußleitung auftretenden Trägheitskräfte ausgeglichen werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, Einrichtungen gemäß

ao Anspruch 3 zur Verhinderung einer Leistungsübertragung unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl vorzusehen.

Die Erfindung wird in den Figuren an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines Ausführungsbeispiels des hydrostatischen Getriebes,

F i g. 2 einen Schnitt der Pumpe des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Rückschlagventilaggregat nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 gezeigte hydrostatische Getriebe kann beispielsweise dazu verwendet werden, um die Räder eines Kraftfahrzeuges von einem Verbrennungsmotor aus anzutreiben. Der Verbrennungsmotor treibt eine Pumpeil über ein Untersetzungsgetriebe mit einem Drehzahlverhältnis von 2:1 an, und die Fahrzeugräder werden durch einen mit hin- und hergehender Bewegung arbeitenden Hydromotor 13 mit drei in einer Reihe angeordneten Zylindern angetrieben. Der Hydromotor 13 entwickelt bei 1500 Umdrehungen pro Minute und einem Druck der Hydraulikflüssigkeit von etwa 85 atü eine Leistung von 80 PS. Der Hydromotor umfaßt ein obenliegendes drehbares Ventil, das von der Kurbelwelle aus angetrieben wird.

Die Hydraulikpumpe 11 ist eine'" Mehrkolbenpumpe in Form einer Taumelscheibenpumpe mit zwei Zylindern, bei der jeder Zylinder mit der Saugleitung 14 und der Förderleitung 15 über eine Anordnung von vier Rückschlagventilen 16 verbunden ist. Die vier Rückschlagventile 16 sind entsprechend einem elektrischen Vollweggleichrichter angeordnet.

Ein einfach aufgebautes Umsteuerventil 18 bekannter Art ermöglicht es, die Drehrichtung des Hydromotors 13 umzukehren.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Rückschlagventilanordnung umfaßt ein Gehäuse 31 mit einem rechtwinkligen Netzwerk von Kanälen 32, 33, 34 und 35, die an den Ecken eines Netzwerkes über unter Federspannung stehende Rückschlagventile 36 miteinander verbunden sind.

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Die beiden Pumpenzylinder werden bei 37 und 38 drehzahl, so schneidet die Linie 82 gemäß Fig. 5

mit den zugehörigen Kanälen 33 und 35 verbunden; die Sinuswelle. Während des Abschnittes A-B des

der zu der Förderleitung 14 führende Auslaß ist in Arbeitsspiels reicht die Förderleistung der Pumpe

dem Kanal 32 bei 39 vorgesehen, während der An- nicht aus, um den Bedarf des Hydromotors zu dek-

schluß für die Saugleitung 15 in dem Kanal 34 bei 41 5 ken, und der Motor-Druckölstrom zirkuliert über die

ausgebildet ist. Rückschlagventildrücke 16 und wird um die Pum-

Es ist zu erkennen, daß die bei 37 oder 38 züge- penzylinder 43 und 44 herumgeleitet. Während die-

führte unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit ses Teils des Arbeitsspiels wird dem Motor 13 kein

über Rückschlagventile zu der Förderleitung bei 39, Druck zugeführt. Vom Punkt B ab überschreitet der

jedoch nicht zu dem Einlaß 41 gelangen kann; dies io von der Pumpe gelieferte Druckmittelstrom den Be-

ist in Fig. 1 bei 16 schematisch dargestellt. Ferner darf des Hydromotors, und zwischen B und C wird

kann die Hydraulikflüssigkeit durch den Hydromotor dem Hydromotor Drucköl zugeführt.

13 und die Rückschlagventilanordnung 16 zirkulie- Die überschüssige Flüssigkeitsmenge, die durch die

ren, wenn die Pumpe keine ausreichende Menge der Fläche 83 in Fig. 5 dargestellt ist, wird über die

Hydraulikflüssigkeit fördern kann, um dem Bedarf 15 Nebenschlußleitung 98 geführt, wodurch sich auf

des Hydromotors zu entsprechen. Grund der Pumpwirkung der Pumpe 11 eine schwin-

Die Pumpe 11 ist eine in F i g. 2 dargestellte gende Bewegung der in der Nebenschlußleitung 98

Taumelscheibenpumpe mit zwei Zylindern und einer gespeicherten Flüssigkeitsmenge ergibt, wobei ein

Taumelscheibe 42, die von dem Verbrennungsmotor Teil dieser Flüssigkeitsmenge dazu dient, Leistung an

aus angetrieben wird. Die Pumpe umfaßt zwei hin- 20 die Pumpe zurückzuliefern. Dieser Vorgang wird in

und herbewegbare Zylinder 43 und 44, die sich an F i g. 5 durch die Fläche 84 dargestellt, die gleich der

der Taumelscheibe über hydrostatisch wirkende Fläche 83 ist. Zwischen C und D bleibt der Hydro-

Gleitschuhe 45 abstützen. In Fig. 2 sind die Ab- motor ebenfalls einem Druck ausgesetzt. Beide Zy-

gabeleitungen der Rückschlagventilanordnung 16 bei linder der Pumpe arbeiten auf ähnliche Weise. Somit

46 und 47 angedeutet. 25 wird dem Hydromotor das Druckmittel während

Der Zylinderdruck wird über die Leitungen 48 auf eines Teils jedes Arbeitsspiels zugeführt, der durch

der Rückseite der Taumelscheibe 42 vorgesehenen die Strecke bestimmt ist, welche die Linie 82 für den

Flächen zugeführt, die den gleichen Flächeninhalt Bedarf des Hydromotors auf der Förderkurve 81

haben wie die Gleitschuhe 45, so daß die hydrosta- der Pumpe abgreift. Wird die Drehzahl der Pumpe

tischen axialen Kräfte ausgeglichen werden. 3° herabgesetzt, so wird auch der Teil des Arbeitsspiels

Der Auslaß 51 des Pumpengehäuses 52 führt zu verkleinert, innerhalb dessen dem Hydromotor das

einem (nicht dargestellten) Pumpensumpf. Druckmittel zugeführt wird. Erhöht sich der Bedarf

Jeder Zylinder der Pumpe 11 kann als Generator des Motors, d. h. bewegt sich das Fahrzeug schneller,

für einen sinusförmigen Ölstrom betrachtet werden. so wird der aktive Teil des Arbeitsspiels erneut ver-

Die Fördermenge eines Zylinders innerhalb eines 35 kleinert. Es ist zu erkennen, daß der Anteil der Zeit,

vollständigen Arbeitsspiels der Pumpe ist in Fig. 5 während der das Druckmittel dem Hydromotor zu-

in Form einer Sinuswelle 81 dargestellt. Die positive geführt wird, nur von dem Verhältnis zwischen der

Hälfte der Sinuswelle stellt den Förderhub dar, wäh- Förderleistung der Pumpe und dem Bedarf des

rend die negative Hälfte dem Saughub entspricht. In Hydromotors abhängt, d. h. vom Verhältnis zwischen

F i g. 5 stellt eine waagerechte Linie 82 das öl- 40 der Drehzahl des Verbrennungsmotors bzw. der

volumen dar, das der Hydromotor 13 während dieser Pumpe und der Drehzahl der Fahrzeugräder. Dieses

Arbeitsperiode benötigt. Verhältnis kann auch als »Übersetzung« bezeichnet

Aus Gründen der Einfachheit ist diese Linie 82 als werden.

gerade Linie gezeichnet, doch sei bemerkt, daß genau Aus F i g. 5 ist zu erkennen, daß dann, wenn der

genommen bei einem Hydromotor mit drei Zylindern 45 Bedarf des Hydromotors etwa der Hälfte desSpitzen-

die von der Pumpe abzugebende Druckmittelmenge wertes der Förderleistung der Pumpe entspricht, die

während jeder Periode sechsmal variiert. Zeitspanne B-D, während welcher das Druckmittel

Die Linien 81 und 82 sind so gezeichnet, daß sie durch einen Pumpenzylinder gefördert wird, gleich den Druckmittelstrom oder Durchsatz je Einheit des einer Hälfte des Pumpenarbeitsspiels wird. Da der Pumpendrehwinkels angeben, wobei der Drehwin- 50 andere Pumpenzylinder während der anderen Hälfte kel β der Pumpe auf der Abszissenachse aufgetragen des Arbeitsspiels Drucköl förderte, wird das Druckist. Somit ändert sich die Annäherung an eine mittel somit dem Hydromotor kontinuierlich zuge-Sinuswelle 81, die die Förderleistung der Pumpe dar- führt, und eine weitere Vergrößerung der Antriebsstellt, nicht, wenn sich die Drehzahl der Pumpe an- kraft dadurch, daß das Druckmittel über einen dert, doch wenn der Druckmittelbedarf des Hydro- 55 größeren Teil des Arbeitsspiels zugeführt wird, kann motors konstant ist, so ist der Bedarf des Hydro- nicht dadurch bewirkt werden, daß die Pumpendrehmotors je Einheit des Pumpendrehwinkels umgekehrt zahl über diesen Punkt hinaus erhöht wird. Jedoch proportional zur Drehgeschwindigkeit der Pumpe. ergibt sich eine weitere Vergrößerung der Antriebs-Somit verläuft die gerade Linie 82, die den Bedarf kraft bei einer Erhöhung der Pumpendrehzahl trotzdes Hydromotors je Einheit des Pumpenwinkels 60 dem, denn die Menge des in der Nebenschlußleitung wiedergibt, bei hohen Drehzahlen der Pumpe der 98 während des Arbeitsspiels bewegten Drucköls <9-Achse nahe benachbart, und sie entfernt sich wei- wird vergrößert, und der Druck der aus der Pumpe ter von dieser Achse, wenn die Pumpendrehzahl ver- und der Nebenschlußleitung bestehenden Anordnung ringert wird. Die Pumpendrehzahl, bei welcher der nimmt um einen entsprechenden Betrag zu. Wieder-Bedarf des Hydromotors gleich dem Höchstwert der 65 um ist die Zugkraft nur eine Funktion der erwähnten Förderleistung der Pumpe ist, wird hier als Syn- »Übersetzung«,
chrondrehzahl bezeichnet. F i g. 6 ist eine graphische Darstellung, in der die

Ist die Pumpendrehzahl höher als die Synchron- Zugkraft über der »Übersetzung« für eine Ausfüh-

rungsform des hydrostatischen Getriebes dargestellt ist. Die Fördermenge der Pumpe bei diesem Beispiel beträgt bei jeder Umdrehung etwa 198 cm³.

Der hydraulische Motor 13 treibt die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges direkt an, wobei eine Drehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 145 km/h führt. Der Druckmitteldurchsatz des hydraulischen Motors beträgt je Umdrehung etwa 300 cm³, wobei der einzige vorhandene Motor die beiden Hinterräder über ein Differential antreibt.

Durch die Verwendung der Nebenschlußleitung 98 wird erreicht, daß, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und der Verbrennungsmotor angelassen wird, die geförderte Flüssigkeit lediglich bewirkt, daß die in der Nebenschlußleitung 98 enthaltene Flüssigkeitsmenge sich hin- und herbewegt, um sich der Förderung der Pumpenzylinder 43 und 44 in den beiden Enden der Zylinder 92 anzupassen, bis eine Drehzahl des Verbrennungsmotors erreicht ist, bei welcher der Förderdruck der Pumpe den Druckbedarf des Hydromotors überschreitet. Nimmt die Drehzahl der Pumpe über diesen Wert hinaus zu, so verkleinert sich die Amplitude der Bewegungen der Flüssigkeitsmenge in der Nebenschlußleitung 98 und die Wirkung dieser Nebenschlußleitung wird fortschreitend geringer, während sich die Pumpendrehzahl erhöht.

Die in der Nebenschlußleitung 98 enthaltene Flüssigkeitsmenge Wirkt als sich hin- und herbewegende Masse. Die Nebenschlußleitung 98 bildet einen geschlossenen Kreislauf zwischen den Pumpenauslässen und die Trägheitskräfte werden im wesentlichen ausgeglichen, wenn die Enden der Nebenschlußleitung genügend nahe beeinander angeordnet sind, so daß es nicht erforderlich ist, eine doppelte Anordnung vorzusehen. Die Leitung 98 kann als Rohrschlange oder auf beliebige andere geeignete Weise so ausgewählt werden, daß sie in dem zur Verfügung stehenden Raum untergebracht werden kann.

Bei dem hier beschriebenen hydrostatischen Getriebe könnte die Länge der Nebenschlußleitung 98

ίο bei einem Innendurchmesser von etwa 16,3 mm etwa 2 m betragen. Die Nebenschlußleitung könnte einen Druckabfall von etwa 0,53 at pro 300 mm ihrer Länge hervorrufen, wenn ein Öl mit einer geeigneten Viskosität als Flüssigkeit verwendet wird, und es wird ein Gesamtdruckabfall von etwa 2,5 at über die ganze Länge von etwa 2 m für geeignet gehalten.

Weiterhin ist es möglich, die Nebenschlußleitung 98 zusammen mit einem Akkumulator 17 zu verwenden, der in F i g. 1 strichpunktiert dargestellt ist.

Bei einer weiteren Abwandlung, die z. B. dann verwendet werden kann, wenn zwei getrennte hydraulische Motoren 13 jeweils eines der Räder eines Kraftfahrzeuges antreiben, werden die Zylinder der Pumpe 11 in zwei Gruppen unterteilt, wobei jeder Gruppe eine eigene Nebenschlußleitung zugeordnet ist, und wobei jede Gruppe von Zylindern dazu dient, das Druckmittel zum Antreiben eines der beiden Motoren zu liefern. Diese Anordnung ermöglicht es, eine Differentialwirkung zu erzielen, z. B., wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, ohne daß ein Zahnradgetriebe benötigt wird. Außerdem wird ein Drehmoment weiterhin auf ein Antriebsrad aufgebracht, wenn das andere Antriebsrad durchrutscht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Getriebe mit einer ventilgesteuerten Mehrkolbenpumpe und einem durch einen einseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom gespeisten Hydromotor, wobei unmittelbar an den Hubzylindern der Kolbenpumpe eine Auffangvorrichtung zur Aufnahme der den Bedarf des Hydromotors überschreitenden, von der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung als eine die Hubzylinder (Leitungen 46, 47) überbrückende Nebenschlußleitung (98) ausgebildet ist, die lediglich eine verschiebbare Flüssigkeitssäule enthält.

2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußleitung (98) als Rohrschlange ausgebildet ist.

3. Hydrostatisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung einer bei niedrigen Getriebeeingangsdrehzahlen die Saug- und Förderleitung (14 und 15) kurzschließenden Überströmeinrichtung zur Verhinderung einer Leistungsübertragung unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl.