DE1949973C3 - Hydrostatisches Aggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Aggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Aggregat ist sowohl als Einfachpumpe, als Doppelpumpe oder als hydrostatisches Getriebe verwendbar, d. h. seine Einsatzmöglichkcit ist sehr vielseitig (DE-PS 19 24 010). Für ein solches Aggregat ist bislang noch keine technische Ausführung mit Radialkolbenmaschinen vorgeschlagen worden. Radialkolbenmaschinen besitzen günstige Unterbringungsmöglichkeiten.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, mit der das hydrostatische Aggregat nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs aus Radialkolbenmaschinen aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs I genannten Mittel gelöst. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, daß sie viellach dort, wo Axialkolbenmaschinen nicht oder nur schwer unterzubringen sind, bessere Einbaumöglichkeiten bietet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Diese zeig; in den

Fig. 1 und 2 vereinfacht dargestellte Längsschnitte eines hydrostatischen Aggregats, einmal in der Funktionsweise als Doppelpumpe und in

F i g. 2 als hydrostatisches Gelriebe.

Auf einem in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse angeordneten Steuerzapfen 8 sind zwei Radialkolbenmaschinen 9 und 10 angeordnet. Die Radialkolbenmaschine 9 hat einen Zylindencörper 11, an den sich über eine Abstufung eine T-iebwelle 12 anschließt, die von einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben ist. Der Zylinderkörper 11 ist rotierend aber unverschiebbar auf dem Steuerzapfen 8 gelagert. Im Zylinderkörper 11 sind mehrere Radialbohrungen 14 ausgebildet, in denen Kolben 15 dicht gleitend gefünrt sind. Diese legen sich mit ihren balligen Stirnseiten an einen Hubring 16, der radial verschiebbar im Gehäuse angeordnet ist.

Die zweite Radialkolbenmaschine 10 hat einen auf dem Steuerzapfen 8 rotierend und verschiebbar angeordneten Zylinderkörper 19, der einen sich vom Zylinderkörper 11 weg erstreckenden koaxialen Fortsatz 20 hat.

Im Zylinderkörper 19 sind mehrere Radialbohrungen 22 ausgebildet, in denen Kolben 23 dicht gleitend gelagert sind. Diese legen sich mit ihren balligen Stirnseiten an einen Hubring 24, der ebenfalls radial verschiebbar im Gehäuse angeordnet ist.

An den einander zugewandten Stirnseiten der Zylinderkörper 11, 19 sind ausrückbare Verzahnungen angeordnet, mit deren Hufe die Radialkolbenmaschinen 9, 10 wahlweise miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind. Die ausrückbaren Verzahnungen sind nach Art einer Zahnkupplung ausgebildet und bestehen aus einem an der Stirnseite des Zylinderkörpers 11 fest angeordneten, innenverzahnten Ring 39 und an einem an der Stirnseite des Zylinderkörpers 19 fest angeordneten außenverzahnten Ring 40.

Am koaxialen Fortsatz 20 des Zyiinderkörpers ist ein Zahnrad 41 fest angeordnet, über das eine Schaltgabel 42 greift, die mittels eines Arms 43 betätigbar ist. Mit dem Zahnrad 41 kämmt stets ein Zahnrad 46, das fest mit einer Triebwclle 47 verbunden ist. Diese trägt eine Keilverzahnung 50, die über ein Kupplungsglied 51 mit einer Welle 52 wahlweise verbunden oder von dieser getrennt werden kann.

Im Steuerzapfen 8 sind vier nicht durchgehende Längsbohrungen 53 bis 56 ausgebildet (der Einfachheit halber nur als Linien gezeichnet), die als Druckmittel Zu- und Ableitungskanäle zu den Radialkolbenmaschinen 9, 10 dienen. Die Längsbohrungen 53, 54 sind der Radialkolbenmaschine 9 zugeordnet, die Längsbohrungen 55, 56 der Radialkolbenmaschine 10. In jede Längsbohrung 53 bis 56 mündet je eine nicht weiter bezeichnete Querbohrung. Am Umfang des Steuerzapfens sind vier Steuerschlitze 61 bis 64 ausgebildet, die über die genannten Qiierbohrungen mit den entsprechenden Längsbohrungen 53 bis 56 verbunden sind.

Zum hydrostatischen Aggregat gehört ein 3/3-Wegeventil 65, das beispielsweise an der freien Stirnseite des Steuerzapfens 8 angeordnet sein kann. Das Wegeventil wirkt mit den Längsbohrungen 53 bis 56 zusammen. An das Wegeventil 65 münden außerdem noch eine Verbraucherleitiing 66 sowie eine Leitung 67, die zu einem behälter 68 führt, gegebenenfalls über ein Ventil 69.

Das Wegeventil 65 vermag drei verschiedene Schaltstellungen I, II. III einzunehmen. Am Wegeventil

65 münden die Längsbohrungen 54, 56 d-s Sieuerzapfens. In der Schaltstellung I sind die Längsbohrungen 54 und 56 mit der Verbrnucherleitung 66 verbunden, in der Schaltstellung II ist die Längsbohrdng 54 mit der Längsbohrung 56 verbunden, die Verbindung zur Verbraucherleitung 66 ist unterbrochen, und in der Schaltstellung III ist nur die Längsbohrung 54 mit der Verbraucherleitung 66 verbunden, während die Verbindung zur Längsbohrung 56 abgeschnitten ist.

Die Längsbohrungen 53 und 55 stehen stets unmittelbar miteinander in Verbindung. Von diesen geht eine Leitung 70 a-js, die zum Ventil 69 führt und über dieses zum Behälter 68. Von den Längsbohrungen 53,55 führt außerdem noch eine zweite Leitung 71 zum Ventil 69, in die ein Rückschlagventil 72 eingesetzt ist. In die Leitung 71 mündet eine von der Längsbohrung 54 herkommende Leitung 73, in der ebenfalls ein Rückschlagventil 74 angeordnet ist. Die Mündungsstelle 73 in die Leitung 71 liegt zwischen dem Rückschlagventil 72 und dem Ventil 69.

Vom Ventil 69 führt eine Leitung 75 zu einer Hilfspumpe 76, und vom Ventil 69 führt eine Rückleitung 77 über die Hilfspumpe zum Behälter 68. Das Ventil 69 vermag zwei Schaltstellungen I und Il einzunehmen. In der Schaltstellung Il besteht Verbindung von der Hilfspumpe 76 über die Leitung 75 zur Leitung 71 und über das Rückschlagventil 72 zu den Längsbohrungen 53, 55 im Steuei zapfen 8. In der .Schaltstellung I ist die Hilfspumpe über die Rückleitung 77 zum Behälter entlastet, während Verbindung besteht zwischen der Leitung 70 und dem Γ-.hälter und damit den Längsbohrungen 53, 55. Die Ventile 65 und 69 sind /weckmäßigerweise elektromagnetisch betätigt. Das hydrostatische Aggregat arbeitet wie folgt:

Wird es als Doppelpumpe betrieben (siehe F ig. 1), so sind die beiden Radialkolbenmaschinen 9, 10 mit Hilfe der an den Zylinderkörpern 11, 19 angeordneten Verzahnungen gekuppelt. Dazu wird das Schaltglied 42 in die Schaltstellung A gebracht, wobei sie über das Zahnrad 41 den Zylinderkörper 19 in seine linke Endlage verschiebt. Das Wegeventil 65 befindet sich in Schaltstellung I, das Ventil 69 ebenso. Die Hubringe 16, 24 nehmen eine bestimmte, vorgegebene Lage ein. Von der Antriebsmaschine werden die Radialkolbenmaschinen 9 und 10 über die Triebwelle 12 in Rotation versetzt und fördern Druckmittel über die Längsbohrungen 54, 56 im Steuerzapfen 8 zum Wegeventil 65, wo sich die beiden Förderströme vereinigen und über die Leitung

66 dem Verbraucher zugeführt werden (Hochdruckseite). Die Kolben 33, 35 saugen Druckmittel aus dem Behälter 68 an über die Leitung 70, das Ventil 69 und die Längsbohrungen 53, 55. Das Rückschlagventil 74 ist durch den in der Leitung 73 herrschenden Hochdruck geschlossen; es kann also kein Druckmittel von der Hochdruckscite zur Saugseite fließen. Die Hilfspumpe 76 fördert über die Leitungen 75 und 77 drucklos in den Behälter.

Im Betrieb als DoppelmoJor wird dem hydrostatischen Aggregat über die Lcuung 66 unter Hochdruck stehendes Druckmittel zugeführt, das dann die beiden Zylinderkörper 11, 19 in Rotation versetzt. Das erzeugte Drehmoment wird an der Triebwelle 12 abgenommen, das entspannte Druckmittel strömt in den Behälter68.

Für den Betrieb als Linfachpumpe wird die Schaltgabel in die Stellung B gebracht, wodurch die beiden Radialkolbenmaschine 9, 10 voneinander getrennt werden. Das Wegeventil 65 wird in seine Schaltstellung III gebracht. Von der Triebwelle 12 wird jetzt nur der Zylinderkörper 11 in Rotation versetzt, und die Kolben 15 fördern Druckmittel über die Längsbohrung 54 und das Wegeventil 65 in die Verbraucherleitung 6b. Aus dem Behälter wird Druckmittel lediglich von den radial nach außen laufenden Kolben 15 über die Längsbohrung 53, die Leitung 70 und das Ventil ö9 angesaugt. Der zweite Zylinderkörper 19 steht still.

Beim Betrieb als Einfachmotor verläuft der Druckmittelstrom in der umgekehrten Richtung.

Für den Betrieb als Hydrogetriebe wird das Wegeventil 65 in die Schaltstellung Il gebracht, ebenso da£ Ventil 69. Die Zylinderkörper 11, 19 bleiben getrennt, d. h. wie beim Betrieb als Einfaehpumpe (Schaltgabel in Stellung B), und der Zylinderkörper 11 wird über die Triebwelle 12 in Rotation versetzt.

Das von der Radialkolbenmaschine 9 verdrängte Druckmittel strömt über die Längsbohrung 54 und das Wegeventil 65 sowie die Längsbohrung 56 der Radialkolbenmaschine 10 und bringt diese zum Rotieren. Das an ihr erzeugte Drehmoment wird über die Zahnräder 41, 46 der Triebwelle 47 zugeleitet und gegebenenfalls über die nun eingerückte Kupplung 51 an die Welle 52 weitergeleitet.

Da das Hydrogetriebe im geschlossenen Kreislauf arbeitet, ist es notwendig, Leckölverluste zu ersetzen. Zu diesem Zweck fördert die Hilfspumpe 76 Druckmittel unter niedrigem Druck über das Ventil 69, die Leitung 71 und das Rückschlagventil 72 zu den Niederdruckseiten an den Längsbohrungci, 53, 55 bzw. den Steuerschlitzen 61, 63. Das Rückschlagventil 74 ist geschlossen, da der Druck in den Längsbohrungen 54,56 wesentlich höher ist als in den längsbohrungen 53,55.

Die Ausbildung der Ventile 65, 69 sowie der zugehörigen Leitungen hut den Vorteil, daß beim Betrieb als Hydrogetriebe auch reversiert werden kann, d. h. der Triebwelle 47 kann die entgegengesetzte Drehrichtung verliehen werden wie zuvor. Zu diesem Zweck wird der Hubring 16 in die entgegengesetzte Stellung gebracht, so daß nun am Steuerschlitz 61 die Hochdruckseite liegt. Das geförderte Druckmittel fließt über die Längsbohrung 53 unmittelbar der Längsbohrung 55 zu und setzt den Zylinderkörper 19 in Rotation. Nun ist das Rückschlagventil 72 geschlossen, und die Hilfspumpe 76 fördert über das Rückschlagventil 74 und die Leitung 73 zur Niederdruckseite, die nun an den Längsbohrungen 54, 56 bzw. den Steuerschlitzen 62, 64 liegt.

Im Betrieb als Hydrogetriebe ist auch eine Leistungsverzweigung möglich. Nähern sich die Drehzahlen der beiden Hydroeinheiten einander, so werden sie über die Zahnkupplung 39, 40 miteinander verbunden, und das Drehmoment wird direkt mechanisch übertragen. Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei 1 : I.

Bei Verzicht auf Reversierbarkeit können die Leitung 73 und das Rückschlagventil 74 entfallen.

Bei Verwendung von formschlüssigen Verbindungsmitteln zwischen den Radialkolbenmaschinen 9, 10 erfolgt das Kuppeln im Stillstand der Zylinderkörper. Bei Verwendung von kraftschlüssigen Verbindungsmitteln vvie z. B. Reibungskupplungen, kann auch während des Betriebs ge- oder entkuppelt werden. Die Drehmomentabnahme beim Betrieb als Hydrogetriebe kann an der Triebwelle 47 erfolgen oder, je nach Verwendungszweck, über die Welle 52.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Aggregat mit wenigstens zwei in einem gemeinsamen Gehäuse nebeneinander angeordneten Hydroeinheiten, von denen wenigstens eine mit einer ersten Haupttriebwelle verbunden ist und die Hydroeinheiten über an jedem ihrer rotierenden Teile angeordnete Verzahnungen miteinander in Verbindung stehen, wobei zusätzlich zur einen Hydroeinheit auch die andere Hydroeinheit mit einer Haupttriebwelie gekoppelt ist und die Verzahnung wenigstens einer Hydroeiiiheit durch Axialverschieben der Verzahnung der anderen Hydroeinheit außer Eingriff bringbar ist, ohne dabei von der ihr zugeordneten Hydroeinheit getrennt zu werden, und wobei ein Steuerventil mit drei Schaltstellungen vorgesehen is«, das nach Ausrücken der Verzahnung in seiner ersten Schaltstellung das von der einen Hydroeinheit umgewälzte Druckmittel der anderen Hydroeinheit zuleitet und das bei mechanisch gekoppelten Hydroeinheiten in einer zweiten Schaltstellung (Doppelpumpen- bzw. Doppelhydromotorenschaltung) das von beiden Hydroeinheiten umgewälzte Druckmittel an die Vcrbraucherleitur.g anschließt und in seiner dritten Schaltstellung (Einfachpumpen- bzw. Hydromotorenschaltung) das von einer Hydroeinheit umgewälzte Druckmittel an die Verbraucherleitung anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroeinheiten aus Radialkolbenmaschinen (9, 10)bestehen,deren Zylinderkörper(U, 19)auf einer gemeinsamen Achse umlaufen und aneinander zugewandten Stirnseiten die ausrückbarnn Verzahnungen tragen, und daß an den zweiten Zylinderkörper (19) in Achsrichtung gegenüber der ausrückbaren Verzahnung ein koaxialer Fortsatz (20) angeformt ist, auf dem ein mit einem Schaltglied (42) zusammenwirkendes Zahnrad (41) fest angeordnet ist, welches mit einem im Gehäuse gelagerten Ritze! (46) der zweiten Haupttriebwelle (50) kämmt.

2. Hydrostatisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (42) eine Schaltgabel ist, mit der der zweite Zylinderkörper (19) verschiebbar ist.