DE1800394A1

DE1800394A1 - Hydrostatisches Getriebe

Info

Publication number: DE1800394A1
Application number: DE19681800394
Authority: DE
Inventors: Sweigert Ernest Carl; Kern Richard Joseph
Original assignee: Towmotor Corp
Current assignee: Caterpillar Industrial Inc
Priority date: 1967-10-02
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1969-05-29
Also published as: FR1581995A; US3486335A; GB1215998A; NL6814017A; JPS4947213B1; BE721734A

Description

"Hydi'ostatisches Getriebe"

Hydrostatische Getriebe werden in zunehmenden Maße bei
Hutzfahrzeugen beliebter, wie z. B. bei Schleppern, und haben besondere Verwendungsfähigkeit bei Hubwagen, bei denen eine
außerordentlich langsame Bewegung erforderlich ist, um das
Fahrzeug gegenüber einer zu hebenden Last genau auszurichten. Diese hydrostatischen Getriebe verwenden oft Axialkolbenaggregate für die Pumpen- und Motoraggregate, die in einer
Druckmittelschleifenanlage so geschaltet sind, daß der Kraftfluß zwischen diesen Aggregaten durch den Druck und die Strömung des Druckmittels gewechselt werden kann. Normalerweise
ibt die Verdrängung des Pumpenaggregates veränderlich, so daß das Getriebe bei verhältnismässig hoher Antriebsdrehzahl mit
veränderlichen Abtriebsdrehzahlen laufen kann, woraus sich ein

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stufenloser Drehzahlbereieh innerhalb des Drehzahlbereiches err gibt, für den das Getriebe ausgelegt ist. Derartige Vorteile sind besonders wünschenswert bei Hubwagen, und dadurch, daß man den Motor mit einer konstanten hohen Drehzahl laufen lassen kann, kann er die Hilfsaggregate, wie z.B. die die Hubgabeln antreibenden Pumpen, mit höheren Drehzahlen antreiben, "wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Hubwagens verbessert wird.

Viele andere Vorteile werden durch hydrostatische Getriebe gegenüber der Verwendung von Zahnrädern und Kupplungen und/oder Drehmoinentwandlern erzielt, wie. z.B. stufenloser Drehzahlbereich, augenblickliches Ansprechen auf Steuerverstellungen und die Vermeidung von Reibungselementen und damit die durch den Verschleiß bedingte Wartung.

Hydrostatische Getriebe können aus getrennten Pumpen- und Motoraggregaten zusammengesetzt sein, die in einer Druckmitteloder hydrostatischen Schleife mit äusseren Rohrverbindungeri und Anschlußstücken geschaltet sind. Ein Beispiel für derartige gekoppelte Aggregate ist in der USA-Patentschrift 2 872 876 offenbart, in der besondere Leitungen und Ansehlußstücke zur

<*> Verbindung der getrennten Pumpen- und Motoraggregate vei'wendet ο

^? werden. In der USA-Pa teilt schrift 924: 787 sind die Pumpen- und k> Motoraggregate gleichachsig miteinander in einer zusanimenge-

ο setzten Einheit hintereinander angeordnet. co

cn -

Da in den hydrostatischen Schleifen derartiger Getriebe

oft Drücke im Bereich zwischen 210 und 350 Kp/cin oder mehr*

zusammen mit verhältnismässig hohen Temperaturen auftreten, bestehen schwerwiegende Probleme hinsichtlich der Verbindung von getrennten Pumpen- und Motoraggregaten miteinander mit äusseren Anschlußstücken und Rohrleitungen, oder hinsichtlich der Verbindung der Aggregate hintereinander, wie es in der oben erwähnten Patentschrift gezeigt ist. Es bestehen bei derartigen herkömmlichen Aggregaten nicht nur Probleme hinsichtlich des Leekens und der Verformung (sowohl durch Druck als auch durch Temperatur), sondern es bestehen auch Probleme hinsichtlich einer gedrängten Bauweise der Aggregate, da die für die Verbindung getrennter Pumpen- und Motoraggregate erforderlichen komplizierten Leitungen einen erheblichen Raumbedarf haben, und da die Verbindung der Aggregate hintereinander besondere Probleme hinsichtlich der Aufrechterhaltung des genauen Zwischenraumes hervorruft und ein in axialer Richtung ungewöhnlich langes Aggregat erfordert.

Durch die hier offenbarte neuartige Konstruktion für ein hydrostatisches Getriebe werden viele der oben erwähnten Schwieg rigkeiten vermieden odei~ erheblich verringert, und die Größe des Getriebeaggregates kann erheblieh verringert werden. Durch die

*o gedrängte Bauweise des erfindungsgemässen Aggregates ist es ο

gut geeignet für-Hubwagen u. dgl., bei denen infolge der Aus-K> bildung des Fahrzeuges ein erheblichei' Platzmangel besteht. ο

Ein verbessertes hydrostatisches Getriebe mit einer Druckmittelpumpe und einem Druckmittelmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kanu dadurch hergestellt werden, daß man die Zylinder-

blöcke des Pumpenaggregates und des Motoraggregates nebeneinander auf einer gemeinsamen Ventilplattenkonstruktion anordtet, die eine innere oder eingebaute Leitungsverzweigung aufweist, durch·, die die Druckmittelverbindung zwischen den Öffnungen der Pumpe· und des Motors in einer Druckmittelschleifenanlage hergestellt ' wird. Diese Ventilplattenkonstruktion kann in dem Getriebegehäuse eingebaut sein, das die anderen Bestandteile der Pumpe und des Motors trägt, so daß ein Getriebe in außerordentlich gedrängter Bauweise erhalten wird.

In den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist, sind

Figur 1 eine Schnittansicht des neuartigen Getriebes, in der die Anbringung der Zylinderblöcke der Pumpe und des Motors auf einer einheitlichen Ventilplattenkonstruktion gezeigt ist, und·

Figur 2 eine Draufsicht auf die Ventilplattenkonstruktion mit hinweggebrochenen Teilen, in der die inneren Rohrverfe zweigungen in gestrichelten Linien gezeigt sind.

«*> Das in Figur 1 gezeigte neuartige hydrostatische Getriebe

^ umfasst ein hohles Gehäuse 11, das an einem Ende durch ein j^j glockenförmiges Gehäuse 12 verschlossen wird, durch das das ο Getriebe direkt an einen Motor angeschlossen werden kann, und

CO-

£J das am entgegengesetzten Ende durch ehe gemeinsame Ventilplattenkonstruktion 13 verschlossen ist·. Wenn das Glockengehäuse mittels Bolzen Xk an dem Getriebekasten und eine

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Ventilplattenkonstruktion in ähnlicher Weise mittels Bolzen 15 an dem Getriebekasten befestigt ist, wird eine gemeinsame Kammer für die Pumpe und den Motor des Getriebes gebildet.

Innerhalb dieser geschlossenen Kammer sind der Zylinderblock 20 der Pumpe und der Zylinderblock 21 des Motors parallel nebeneinander angeordnet, so daß sich ihre Ventilenden 22 an einer ihnen zugeordneten Ventilfläche 23 auf der gemeinsamen Ventilplattenkonstruktion drehen, wenn diese Zylinderblöcke auf ihren jeweiligen ¥ellen drehbar gelagert sind. Normalerweise weist jede Ventilfläche 23 zwei nierenförmige Öffnungen 2h auf, die abwechselnd mit kreisförmig angeordneten Zylinderöffnungen (nicht gezeigt) in Verbindung stehen, die in bekannter Weise in dem Ventilende jedes Zylhderblockes angeordnet sind. Die Ventilfläche kann direkt in die Ventilplatteiikonstruktion eingefräst sein oder kann als getrennt hergestelltes Stück mittels Stiften an der Ventilplattenkonstruktion befestigt sein. Ferner kann die Ventilfläche zur Herabsetzung einer Hammerwirkung hydrostatische Lager und an den nierenförinigen Öffnungen vorgesehene Modifizierungen aufweisen; beideb sind bekannte Techniken und daher nicht ausführlich dargestellt.

^ wenn die Kolben 25 In der. ihnen zugeordneten Bohrungen inner-

i>o halb der jeweiligen Zylinderblöcke hin- und herbewegt werden, \

ο gelangt Druckmittel durc die eine oder andere nierenförmige co

*** Öffnung in die odev aus den Bohrungen, je nach der Eichtung ihi-er Bewegung und dex* Kolbenstellung gegenüber den nierenförmi- ;.;e:. öffnungen. Dies ibt eine gemeinsame Betriebseigenschaft der

bekannten Axialkolbenpumpen und -Motoren, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Da die beiden Zylinderblöcke für die Pumpe und den Motor an der gemeinsamen Ventilplattenkonstruk« tion 15 angebracht sind, kann eine innere oder eingebaute Lei- tungsverzweigungskonstruktion für die Umwälzung von Druckmittel unter Druck zwischen den nierenförmigen Öffnungen der Pumpe und des Motors verwendet werden. Diese Verzweigung weist einen Durchgang 26 auf, der eine der niereniörmigen Öffnungen der Pumpe mit einer der nierenförmigen Öffnungen des Motors verbindet, sowie einen weiteren Durchgang 27, der die gegenüberliegende nierenförmige Öffnung der Pumpe mit der gegenüberliegenden nierenförmigen Öffnung des Motors verbindet, um die hydrostatische Schleife für die Umwälzung des Druckmittels unter Druck zu bilden.

Eine Reihe von Vorteilen werden durch die Verwendung der einheitlichen Vent ilplattenkoristrukt ion mit der inneren Leitungsverzweigung erzielt, wie z.B. die Vermeidung von äusseren Hochdruckleitungen, Anschlußstücken u.dgl., die Verringerung des Leckens und eine Verringerung der Wirkungen von Druck- und Temperaturverformungen innerhalb des Getriebes. Ferner ermöglicht die gemeinsame Kammer die Anbringung des Pumpen- und des Motoraggregates nahe beieinander, da die Kammer als ein gemeinsames Gehäuse und als gemeinsamer Ölsumpf für beide Aggregate dient, so daß das aus der Pumpe unddem Motor herausleckende Druckmittel zu dem gemeinsamen Druckmittelspeicher am Boden des Getriebekastens 11 abfliesst. Ferner ermöglicht

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die Anbringung der Zylinderblock« nebeneinander auf der gemeinsamen Ventilplattenkonstruktion die Herstellung eines Getriebes in sehr gedrängter Bauweise, das wirtschaftlicher und viel leichter zu warten ist.

Normalerweise trägt die Antriebswelle 30 den auf ihr aufgekeilten Pumpenzylinderblock 20 und verläuft zwischen der Ventilplattenkonstruktion 13 und dem glockenförmigen Gehäuse 12. Sie ist an jedem Ende mit konischen Lageranordnungen 31 gelagert. Ein Wellenstuinmel 32 verläuft durch das glockenförmige Gehäuse und findet Aufnahme in einer Keilhülse 33» die an einem Schwungrad 3^ angeschraubt ist, das an der Kurbelwelle des Motors (nicht gezeigt) angebracht ist und das Pumpenaggregat für den direkten Antrieb durch den Fahrzeugmotor ankuppelt. Die Antriebswelle verläuft durch eine Öffnung in einer verstellbaren Taumelscheibe 35, die auf einer Drehzapfenanordnung an dem Pumpenzylinderblock angebracht ist. Während der Änderungen der Winkelstellung der Taumelscheibe wird die Verdrängung der Pumpe hinsichtlich des Volumens und/oder der Richtung in bekannter Weise geändert, so daß die Getriebedrehzahl in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gesteuert werden kann. Ein Druckring 3# mit mehreren Stutzen 37» die die kugelförmigen Verbindungsstücke der Kolben 25 aufnehmen,, welche von dem Pumpenzyliiiderblock abstehen, läuft auf der Taumelplatte auf einer geeigneten Lagerkonstx'uktion und dreht sich mit dem Zylinderblock, wenn die Welle 30 sich dreht, die allgemein so geschaltet ist, daß sie von der Antriebswelle gedreht wird, während die Taumelplatte stationär bleibt und von ihren Zapfen gehalten wird.

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Eine Abtriebswelle 40 ist parallel zu der Antriebswelle angeordnet und in ähnlicher Weise an ihren Enden in der Ventilplattenkonstruktion und in dem glockenförmigen Gehäuse mit konischen Lageranordnungen 41 gelagert. Ein Keilwellenstummel 42 der Abtriebswelle verläuft durch die Ventilplattenkonstruktion 13 und ein kurzes S;tück darüber hinaus. Über ein mit der Abtriebswelle verbundenes Räderwerk wird das Fahrzeug durch das Getriebeaggregat angetrieben. Der Motorzylinderblock ist auf der Abtriebswelle aufgekeilt, die durch eine Öffnung in einem festen Lagerblock 43 verläuft, der einen Druckring 44 drehbar lagert, der mehrere Stutzen 45 für die Aufnahme der kugelförmigen Enden des Kolbens 25 des Motoraggregates enthält. Dieser Lagerblock hält den Druckring'in einer bestimmten Winkelstellung, könnte jedoch durch eine verstellbare Taumelplatte-ersetzt werden, die der mit dem Pumpenaggregat verwendeten Taumelplatte ähnlich ist, wenn der Drehzahlbereich des Getriebes durch Herabsetzung der Verdrängung des Motoraggregates erhöht wird.

Wenn die oben beschriebene gemeinsame Ventilplattenkonstruktion verwendet wird, können Hilfspumpen, wie z.B. eine Ladepumpe 50, an der Außenseite der Ventilplattenkonstruktion angebracht und durch eine Welle 51 angetrieben werden, die durch die Ventilplatte verläuft und mit der Antriebswelle 30 verbunden ist. Die um 180 auseinanderliegende Ausrichtung ist dadurch möglich,, daß die Abtriebswelle durch die Ventilplattenkonstruktion hindurchgeführt wird, was bei andersartigen Konstruktionen nicht möglich ist.

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Ferner sind in der gemeinsamen Ventilplattenkonstruktion sekundäre Durchgänge 60 und 6l vorgesehen, die mit den inneren Durchgängen 26 bzw. 27 iü Verbindung stehen und direkt zu einer Überdruck- und Auffüllventilgruppe 62 führen, die direkt auf einer Ventilplattenanordnung ohne jegliche äussere Anschlußstücke oder Rohrleitungen angebracht werden kann.

Ein Steuerventil und -Gestänge 70 wird durch einen Hebel 71 betätigt, der über ein Glied 72 in Verbindung mit einem Arm 73 der Taumelscheibe 35, die durch eine Zapfenanordnung drehbar gelagert ist. Die Hin- und Herbewegung des Armes bei Änderung des Winkels der Taumelscheibe gegenüber dem Pumpenzylinderblock liefert das Nachlaufsignal in der Servosteueranlage. Die eine Stoßheberanlage ausrichtende Taumelscheibe ist nicht gezeigt, aber die unten erwähnte USA-Patentschrift zeigt eine derartige Stoßheberanlage und die Zapfenanbringung. Zur Veranschaulichung dieser herkömmlichen Konstruktionen wird Bezug darauf genommen.

Ein herkömmliches Pendelvexitil, ITiederdruekentlastungs- und Üoerdruckentlastungsveritile, wie sie in der USA-Patentschrift 3 212 263 gezeigt sind, sand in normaler Weise über die Durchgänge 60 und 6l in die Druckinittelschleife geschaltet. Da diese Bestandteile in der Technik bekannt sind, werden sie hier nicht gezeigt oder erörtert.

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Claims

Patentanmeldung; "Hydrostatisches Getriefte"

PATENTANSPRÜCHE

1. Hydrostatisches Getriefte, gekennzeichnet durch eine Axialkolften-Pumpenanordnung mit einem Pumpenzylinderhlock, (20), der mit einer Antriebswelle drehftar angeordnet ist, und einer mit ihm zusammenwirkenden Ventilfläche mit zwei bogenförmigen Öffnungen (24), durch die die Bruckmittelverftindung zwischen Axialkolben (25) in dem Pumpenzyliiiderblock hergestellt wird, eine Axialkolften-Motoranordnung mit einem Motorzylinderblock (21), der mit einer Abtriebswelle drehftar angeordnet ist, und einer mit ihm zusammenwirkenden Ventilfläche (23) mit zwei bogenförmigen Öffnungen (24), durch die die Druckmittelverbindung zwischen Axialkolben in dem Motorzylinderftlock hergestellt wird, und eine einheitliche Ventilplattenkonstruktion (13)» die die VentilfMche (23) der Pumpenanordnung und die Veiitilflache (23) der Motoranordnung nebeneinand.erliegend aufweist,

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2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die einheitliche Ventilplattenkonstruktion (l3) eine innere Leitungsverzweigung umfasst, die einen Durchgang (26) aufweist, der eine der bogenförmigen Öffnungen (24) in der mit dem Pumpenzylinderblock zusammenwirkenden Ventilfläche und eine der bogenförmigen Öffnungen in der mit dem Motorzylinderblock zusammenwirkenden Ventilfläche miteinander verbindet, und einen davon getrennten Durchgang (27) aufweist, der die verbleibenden bogenförmigen Öffnungen miteinander verbindet, wodurch eine Druckmittelumwälzungsschleife gebildet wird.

5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenszeichiiet, daß die Ventilplattenkoiistruktion (l3) den Teil eines Getriebegehäuses bildet, in dein der Pumpenzylinderblock und der Motorzyliiiderblock in eirer gemeinsamen Kammern angeordnet sind«

k. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpeuzylinderblock und der Motorzylinder— block parallel zueinander und nebeneinander auf der Ventil— Plattenkonstruktion (l5) angeoi'dnet sind.

5. xlydroütatibches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Motorzylinderbloek tragende Abtriebswelle (40) durch die Ventilplattenkoiistruktion hindurch nach außen hervorsteht, mc daß die den Pumpenzylinderblock tragende Antriebswelle (30) in entgegengesetzter Richtung aus einem anderen Teil des Getriebes hervox-steht.

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6. Hydrostatisches Getriefte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung Einrichtungen zur Veränderung der Druckmittelverdrängung in der Pumpenanordnung aufweist.

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