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Hydrostatisches Axialkolbengetriebe. Die Erfindung bezieht sich auf
ein hydrostatisches Axialkolbengetriebe, bestehend aus einer sowohl die Kolben des
Primärteiles als auch die Kolben des Sekundärteiles enthaltenden, mit der Abtriebswelle
-verbundenen Kolbentrommel, wobei sich die Kolben des Primärteiles an einer mit
der Antriebswelle umlaufenden Taumelscheibe und die Kolben des Sekundärteiles an
einer stillstehenden Schrägscheibe abs#tützen und wobei zum Steuern des Druckmittels
ein Primär-und ein Sekundärsteuerkörper vorgesehen ist, von denen der Primärsteuerkörper
mit der Antriebswelle umläuft und der Sekundärsteuerkörper stillsteht.
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Es sind bereits Axialkolbengetriebe bekannt, bei denen je
eine
Primär- und eine Sekundärkolbentrommel an den Stirnflächen einer Steuerscheibe gleitend
anliegen. Infolge der hohen Kolbendrücke werden diese Kolbentrommeln sehr stark
gegen diese Steuerscheibe gepreßt. Die ringförmigen Anlageflächen weisen einen relativ
großen Durchmesser auf, sodaß sich eine hohe Umfangsgeschwindigkeit mit entsprechend
hohem Drehmomentverlust durch die Reibung einstellt.1nsbesondere bei sehr stark
unterschiedlichen Drehzahlen zwischen der jeweiligen Kolbentrommel und der Steuerscheibe,
also bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten treten Reibungsverluste auf, die zu
einer spürbaren Herabsetzung des Gesamtwirkungsgrades eines derartigen Getriebes
führen.
Auch bei hydrostatischen Axialkolbengetrieben der eingangs
genannten Gattung ist die axiale Anlage der scheibenförmigen Steuerkörper an den
beiden Stirnflächen der Kolbentrommel beibehalten worden (DAS 1 211
886). Die Anordnung bei diesem Kolbengetriebe ist darüber hinaus so getroffen,
daß der Primärsteuerkörper an der der Abtriebsseite und der Sekundärsteuerkörper
an der der Antriebsseite des Getriebes zugewandten, also eweils gegenüberliegenden
Stirnfläche der Kolbentrommel anliegt. Der Sekundärsteuerkörper ist ringförmig ausgebildet
und ragt von außen radial in die zugeordnete'Stirnfläche der Kolbentrommel hinein,
sodaß sich ein entsprechend hohes Reibungsmoment ergibt. Auch bei diesem bekannten
Getriebe stellen sich somit die bereits genannten Nachteile des Reibungsverlustes
und damit einer unerwünschten Herabsetzung des wirkungsgrades ein.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den vglirkungsgrad
eines derartigen hydrostatischen Axialkolbengetriebes zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerkörper
zylinderförmig ausgebildet und in einer zentralen Bohrung der Kolbentrommel gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich nach einer
weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch, daß beide Steuerkörper je eine
von der einander zugekehrten Stirnfläche aus eingebrachte zentrale Bohrung, die
über ein Rohrstück miteinander verbunden sind, und durch diametrale Stege voneinander
getrennte radiale nierenförmige Aussparungen aufweisen, von denen jeweils die eine
Aussparung mit der zentralen Bohrung und die andere Aussparung mit einem außerhalb
des
Rohrstückes gebildeten Ringraum verbunden ist, wobei in die Aussparungen aus den
Zylinderräumen der Kolben führende Kanäle münden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das Axialkolbengetriebe; Fig. 2 eine vergrößeriCle Ansicht der Steuerkörper;
Fig. 3 die Schnittansicht gemäß Linie III III in Fig.-1; Fig. 4 die SchniGtansicht
gemäß Linie IV IV in Fig. 1;
Fig. 5 das Axialkolbengetriebe einschließlich
der Suellvorrichtung.
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Das Kolbengetriebe weist gemäß Fig. 1 ein feststehendes Gehäuse
1 auf, in dessen vordere stirnseitige Öffnung eine mit dein Antriebsmotor
in Verbindung stehende Antriebswelle 2 hineinragt. Letztere steht mit einem glockenförmigen
Lagerteil 3 in drehfester Verbindung, das in einem Lager 4 des Gehäuses
1 drehbar gelagert'ist. An der Innenseite des Lagerteiles 3 trägt
ein weiteres Lager 5 einen rohrförmigen Ausläufer 6 einer Kolbentrommel
7. Letztere besteht z.B. aus zwei axial miteinander verschraubten Trommeln
6 und 9,
zwischen die eine Ringscheibe 83 eingefügt ist. Die
der Antriebswelle 2 zugewandte Trommel 8 dient zur Führung von Kolben
10, die kranzförmig parallel um die Längsachse in Zylinderräumen
11 längsverschiebbar gelagert sind und im wesentlichen das Primärteil 12
des Getriebes bilden. Die Kolben 10 werden an ihrem äußeren Ende durch einen
Kugelkopf 13 in einem Kugelgelenk 14 drehbar geführt. Letzteres liegt mit
einer Gleitfläche an einer Taumelscheibe 15 an, d 1:e sich durch Zapfen
16 im Lagerteil 3 um eine Querachse
schwenkbar abstützt.
Axial durch den Kolben 10 führt eine durchgehende Bohrung 17, die sich in
einer ebenfalls durchgehenden Bohrung 18 im Kugelgelenk 14 fortsetzt. In
entsprechender .leise ist das Sekundärteil 19 ausgebildet, in dessen Trommel
9 in Zylinderräumen 27 Kolben 20 axial verschiebbar geführt sind,
die sich ebenfalls über Kugelkopf 21 und Kugelgelenk 22 gleitend auf einer Schrägscheibe
23 abstützen. Die,Schrägscheibe 23 ist üBerg Zapfen 24 im feststehenden
Gehäuse 1 schwenkbar gelagert. Durch die Kolben 20 führt eine in Längsrichtung
durchgehende Bohrung 25, die sich in einer Bohrung 26 im Kugelgelenk
22 fortsetzt. Die Trommel 9 weist als Abtriebswelle 28 eine rohrförmige
Fortsetzung auf, die über ein Lager 29 mit dem Gehäuse 1 drehbar verbunden
ist und an ihrem aus letzterem herausragenden Endb ein Abtriebsritzel
30 trägt. Das Lagerteil 3 stützt sich mit seinem das Primärteil 12
umhüllenden Ende über ein Lager 31 auf der Kolbentrommel 7 ab. Selbstverständlich
kann die Kolbentrommel 7 auch einteilig ausgebildet sein. Die Kolbentrommel
7 weist eine zentrale Bohrung 32 auf, in der ein zylinderförmiger
Primärtueuerkörper 33 und ein axial gegenüberliegender zylinderförmiger Sekundärsteuerkörper
34 drehbar gelagert sind. Der Primärsteuerkörper 33 steht über eine delle
35 mit dem Lagerteil 3 bzw. der Antriebswelle 2 in drehfester Verbindung,
während an den Sekundärsteuerkörper 34 eine Festhaltewelle 36 angeschlossen
ist, die durch die hohle Abtriebswelle 28 nach außen ragt und mit einem Ausleger
37 des Gehäuses 1 fest verbunden ist. In die innen liegende Sti rnseite
des Primärsteuerkörpers 33 ist eine zentrale Bohrung 38 eingebracht,
während aiii Umfang radiale iiierenförmige Aussparungen 39 und 40 vorgesehen
sind. Die beiden Aussparungen 39 und 40 erstrecken sich nahezu über den halben
Umfang und sind durch Stege 41 voneinander
getrennt (Fig. 4). Die
Aussparung 39 steht über radiale Bohrungen 42 mit der zentralen Bohrung
38 in Verbindung, während aus der Aussparung 40 Durchbrüche 43 durch die
dem Sekundärsteuerkörper 34 gegenüberliegende Stirnseite axial herausgeführt sind.
Die beiden Aussparungen 39 und 40 sind ferner so ausgebildet, daß sie sich
gleichwinkelig beiderseits der Achse der Bolzen 16 erstrecken. Zwischen der
äußeren Stirnwand 44 des Primärsteuerkörpers 33 und einer Stufe 45 in der
Bohrung 32 ist ein Ringraum 48 vorgesehen, der Uber ,je eine Bohrung 46 mit
den Aussparungen 39 und 40 verbunden ist. In den Bohrungen 46 ruhen Rückschlagventile
47, die den Eintritt von Druckmittel in den Ringraum 48 erlauben, den Rücklauf jedoch
verhindern. Der Umfang des Primärsteuerkörpers 33 zeigt ferner noch voneinander
getrennte Nuten 49 und 50, die sich etwa-über den gleichen 'Winkelbereich
C] wie die Aussparungen 39 und 40 erstrecken und über Kanäle 51 mit
der jeweils gegenüberliegenden Aussparung 39 und 40 verbunden sind.
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Der Senkundärsteuerkörper 34 ist in gleicher Weise wie der-Primärsteuerkörper33
aufgebaut. Auch bei diesem steht eine zentrale Bohrung 57 durch radiale Bohrungen
58 in Verbindung mit einer Aussparung 59. Dieser Aussparung
59 gegenüber liegt eine weitere Aussparung 60, die axiale Durchbrüche
65 in Richtung des Primärsteuerkörpers 33 aufweist.
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:Beide Aussparungen 59 und 60 erstrecken sich Über nahezu
den halben Umfang und sind durch entsprechende Stege 41 (Fig. 3) voneinander
getrennt. Ferner sind diese Aussparungen 59 und 60 so gelegt, daß
sie sich zu gleichen Teilen beiderseits der Achse der Zapfen 24 der Schrägscheibe
23 erstrecken. Axiale Bohrungen 61, in denen ein Rückschlagventli
62 vorgesehen ist, verbinden die Aussparungen 59 und 60 mit
einem zwischen dem Sekundärsteuerkörper 34 und einer Seite in der
Bohrung
32 gebildeten Ringraum 63. Sich etwa über den gleichen dinkelbereich
wie die Aussparungen 59 und 60 erstrekkende Nuten 67 und
68 am Uj..fang des Sekundärsteuerkörpers 34 stehen über Kanäle 64 mit der
jeweils gegenüberliegenden Aussparung 5-9 und 60 in Verbindung. Zwischen
den beiden Steuerkörpern 33 und 34 ist ein Abstand vorgesehen, der durch
ein Rohrstück 52 in einen Ringraum 53 und eine zentrale Durchgangsbohrung
54 aufgeteilt wird. Das Rohrstück ,-,2 ragt passend in die zentrale Bohrung
38 oder 57 eines der Steuerkörper 3_3 oder 34, z.B. in die Bohrung
57 des Sekundärsteuerkörpers 34, hinein und liegt mit einer Dichtfläche an
der Stirnwand des jeweils anderen Steuerkörpers, im Ausführungsbeispiel des Primärsteuerkörpers
33, an, wobei diese Anlage durch eine Feder '--5 aufrechterhalten wird. Es
ist ersichtlich, daß die axialen Durchbrüche 43 und 65
jedes Steuerkörpers
33 und 34 in den Ringraum 53 münden, dagegen die Aussparungen
39 und 59 über.die radialen Bohrungen 42 und 58 und die zentrale
Durchgangsbohrung 54 in Verbindung stehen. Die Zylinderräume 11 und
27 werden über die Bohrungen 56 und 66 periodisch mit den Aussparungen
39,
40 und 59, 60 verbunden.
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Die Arbeitsweise dieses hydrostatischen Getriebes ist nun derart,
daß während des Druckbereiches im Primärteil 12 durch die Kolben 10 Druckmittel
aus dem Zylinderraum 11 in die Aussparung 39, durch die zentrale Durchgangsbohrung
54 in die entsprechende Aussparung 59 des Sekundärteiles 19
gedrückt
wird, aus der es in die im Bereich dieser Aussparung 59 befindlichen Zylinderräume
27 strömt. Der Rücklauf erfolgt entsprechend aus den sich im Bereich der
Aussparung 60 des Sekundärsteuerkörpers 19 befindlichen Zylinderr'äumen
27 durch die Durchbrüche 65, den Ringraum 53 in die Durchbrüche
43 und die Aussparung 40 des Primärsteuer-. körpers 33
und-.von-,-dort
in die Zylinderräume 11 der Kolben 10. Je nach dem-wie die Einstellung
von Taumelscheibe 15 und Schrägscheibe 23 zueinander erfolgt, kann
sich der Druckmittelfluß auch umgekehrt einstellen, wobei sich also das unter Druck
stehende Druckmittel durch den Ringraum 53 bewegt und_ der Rücklauf durch
die zentrale Bohrung 54 erfolgt. Es ist fernerhin ersichtlich, daß die Ringräume
48 und 63 unabhängig vom Weg des Druckmittels über eine der Bohrungen 46
und 61
mit dem-jeweils sich in der Aussparung 39 oder 59 bzw.
40 oder 60 befindlichen, unter Druck stehenden Druckmittel verbunden sind.
In den Ringräumen 48 und 63 entsteht somit ein Druckpolster, durch das ein
axialer Gegendruck erzeugt wird, um die Lagerungen der die Steuerkörper
33 und -34 tragenden wellen 35 und 36 zu entlasten. Die radiale
Ausdehnung der Ringräume 48 und 63 hängt von den auftretenden Drücken im
Primär- 12 und Sekundärteil 19 ab. So kann es auch zweckmäßig sein, den Ringraum
63 größer zu gestalten als den Ringraum 48. In ähnlicher -iieise steht immer
eine der Ringnuten 49 oder 50 bzw. 67 oder 68 mit dem unter
Druck strömenden Druckmittel.in Verbindung, sodaß auch am Umfang der Steuerkörper
33 und 34 ein Druckausgleich sowie ein.mit geringen Reibungsverlusten verbundenes
Gleiten erreicht wird.
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Eine zweckmäßige Steuervorrichtung für das beschriebene hydrostatische
Getriebe ist in Fig- 5 dargestellt. Das Lagerteil 3 trägt einen axial
verschiebbaren Stellring 69, der mit einem Führungszylinder 70 an
einem aus dem-Lagerteil _3 radial herausragenden Arm 71 der Taumelscheibe
15 angelenkt ist. In die Umfangsnut des Stellringes 69 greift ein
Zapfen eines um eine ortsfeste Achse 72 schwenkbaren Stellhebels
73 ein, der mit einer Rolle 74 am Umfang einer Kurvenscheibe 75 anliegt,
die sich von einem Stellmotor 76 verdrehen läßt.
An der Kurvenscheibe
75 liegt ferner ein weiterer Stellhebel 77 an, der-über eine Betätigungsstange
78 mit der Schrägscheibe 23 verbunden ist. Die beiden Stellhebel
73 und 77
werden durch Federn 79 in Anlage mit der Kurvenscheibe
75
gehalten, wobei jedem dieser Stellhebel 73 und 77 eine eigene
Kurvenbahn zugeordnet ist. Letztere sind so ausgelegt, daß die Verstellung der Taumelscheibe
15 vor der Verstellung der Schrägscheibe 23 beginnt.
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Sich in den Hohlräumen des Ausläufers 6 sowie der Abtriebswelle
28 ansammelndes Lecköl kann durch Bohrungen 82 nach außen treten und
sammelt sich im Gehäuse 1, aus dem es in üblicher jeise abgeleitet wird.
Die Leekölverluste werden durch einen die Festhaltewelle 36 durchsetzenden
und in-den Sekundärsteuerkörper 34 eindringenden Kanal 80 ergänzt. Im Sekundärsteuerkörper
34 verzweigt sich der Kanal 80 derart, daß ein Abzweigkanal 84 in die Aussparung
59 oder, wie dargestellt, in die Durchgangsbohrung 5,54 und der andere
Ab-
zweigkanal 85 in die Aussparung 60 mündet (Fig. 2). In
je-
dem dieser Abzweigkazläle 84 und 85 ist ein den Rücklauf verhinderndes
Rückschlagventil 81 vorgesehen. Auf diese #-#eise kann Druckmittel in den
jeweils nicht unter Druck stehenden Getriebeteil nachströmen. In weiterer Ausgestaltung
gemäß Fig-. 2 läßt sich das Rohrstück 52 auch als Fortsetzung des einen Steuerkörpers
33 oder 34 ausführen, das in eine der Bohrungen 38 oder
57 des jeweils anderen Steuerkörpers passend hineinragt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die Steuerkörper einen relativ kleinen Druchmesser aufweisen und ausschließlich
durch radiale Anlage an der Kolbentrommel mit den Zylinderräumen des Primär- und
des Sekundärteiles verbunden sind. Die axiale Abstützung zweier
sich
mit unterschiedlicher Drehzahl drehenden Körper erfolgt -über ein Flüssigkeitspolster
bzw. findet in einem kleinen und durch ausreichende Schmierung reibungsarmen Bereich
statt, sodaß auch bei großen Drehzahldifferenzen die Reibungsverluste gering sind.
Durch die auf einfache Weise erreichte Druckmittelentlastung wird ferner nicht nur
eine nahezu schwimmende Lagerung der Steuerkörper erzielt, sondern auch die durch
die Lager abzufangenden Stützkräfte gering gehalten. Mit einem derartigen Getriebe
lassen sich daher auch Arbeitsgänge mit sehr geringer Geschwindigkeit durchführen,
bei denen eine durchgehende hohe Belastung auftritt und die über längere Zeit dauern.
Auf diese Weise wird sowohl die Vermeidung von Reibungsverlusten d.h. die Wirtschaftlichkeit
eines mit einem derartigen Getriebe ausgestatteten Fahrzeuges als auch dessen Lebensdauer'erhöht.