-
Leistungsverzweigtes hydrostatisches Getriebe.
-
Die Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes hydrostatisches Getriebe
mit einem Kolbenpumpensystem und einem Kolbenmotorsystem, bei welchem mit einer
Antriebswelle ein Pumpenzylinderblock und mit einer Abtriebswelle Kolbenhubglieder,
von denen wenigstens eines verstellbar ist, und eine Umsteuerung umlaufen, während
der Motorzylinderblock gehäusefest gehalten wird, wobei die Umsteuerung zwischen
den Zylinderblöcken von Pumpen-und Motorsystem angeordnet ist.
-
Es sind leistungsverzweigte hydrostatische Axialkolbengetriebe dieser
Art bekannt, bei denen die Kolbenhubglieder von verschwenkbaren Schiefscheiben gebildet
werden. Es bietet gewisse konstruktive Schwierigkeiten, bei solchen leistungsverzweigten
Getrieben die Schiefscheiben zu verstellen, da die Schiefscheiben mit der Abtriebswelle
umlaufen. Eine weitere konstruktive Schwierigkeit ergibt sich bei vorbekannten Getrieben
aus der gegenseitigen räumlichen Anordnung der einzelnen (etriebeteile: Beiderseits
an die zentral angeordnete Umsteuerung schließen sich die Zylinderblöcke an. Die
beiden Schiefseheiben liegen dann in axialer Richtung außerhalb der beiden Zylinderblöcke.
Es muß dann der Pumpenzylinderblock von der Antriebswelle her um die mit der Abtriebswelle
umlaufende
Schiefscheibe herum oder zentral durch diese Schiefscheibe hindurch angetrieben
werden0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsverzweigtes hydrostatisches
Getriebe mit einem Kolbenpumpensystem und einem Kolbenmotorsystem so auszubilden,
daß die geschilderten Antriebs- und Verstellprobleme vermieden werden0 Erfindungsgemäß
wird das dadurch erreicht, daß-das Pumpensystem ein außenbeaufschlagtes Radialkolbensystem
mit verstellbarem Exzenter auf der Abtriebswelle ist0 Bei einer solchen Anordnung
kann die Abtriebswelle mit dem Exzenter von der einen Seite her in den Zylinderblock
des Pumpensystems hineinragen, während dieser Zylinderblock andererseits mit der
Antriebswelle verbunden ist. Der Antrieb des Pumpenzylinderblocks braucht daher
nicht um eine antriebsseitig davon angeordnete Schiefscheibe herum zu erfolgen,
Auch läßt sich eine Exzenterverstellung leichter bewerkstelligen, als die Verschwenkung
einer Schiefscheibe0 Für die Exzenterverstellung ist es wesentlich, daß sich die
Winkellage des Exzenters bei der Verstellung nicht ändert, damit der Exzenter seine
richtige Winkellage in Bezug auf die damit umlaufende Umsteuerung beibehält. Eine
besonders vorteilhafte Konstruktion für die Exzenterstellung ergibt sich dadurch,
daß die Abtriebswelle im Bereich des Pumpenzylinderblocks Abflachungen in Form gegenüberliegender
ebener Flächen aufweist, daß an jeder der Flächen ein zylinderabschnittförmiger
Formkörper mit seiner Planfläche anliegt, wobei die Außenflächen der beiden Pormkörper
auf einem Zylindermantel liegen, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der
Abtriebswelle ist, daß auf den beiden zylinderabschnittförmigen Formkörpern ein
Exzenterring sitzt, daß in der Welle ein Verstellglied
radial beweglich
geführt ist, welches mit äußeren Stirnflächen an der Innenfläche des Exzenterringes
anliegt, und daß in dem Verstellglied in einer Radialebene ein Schrägschlitz vorgesehen
ist, in welchem eine passende axial verstellbare Schrägleiste geführt ist, Bei einer
solchen Konstruktion wird durch eine axiale Verstellung der Schrägleiste, die mit
Üblichen Mitteln leicht auch an der umlaufenden Abtriebswelle bewerkstelligt werden
kann, eine radiale Verschiebung des Verstellgliedes bewirkt4 Dies bewirkt wiederum
eine radiale Verstellung des Exzenterringes, wobei der Exzenterring mit den Formkörpern
in genau definierter Winkellage an der Abtriebswelle geführt ist.
-
Günstige Xraftverhältnisse lassen sich dadurch erreichen, daß auf
dem Exzenterring über zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Kugellager
ein Kolbenträgerring gelagert ist, der zwischen den beiden Kugellagern nach innen
eingezogen ist und dort die sich radial erstreckenden Eolben trägt.
-
Das Motorsystem kann ein Axialkolbensystem mit einer Schiefscheibe
sein, die in einer schwenkbar an der Abtriebswelle gelagerten Schwinge sitzt. Es
kann dann durch Verschwenkung der Schiefscheibe zusätzlich auch das Schluckvolumen
des Motorsystems verändert werden. Abtriebsseitig bietet die Verwendung einer Schiefscheibe
keine größeren Schwierigkeiten, da dort die auf der Antriebsseite bei solchen leistungsverzweigten
Getrieben auftretenden Antriebsschwierigkeiten nicht bestehen.
-
Eine besonders kleine Baulänge läßt sich doch dadurch erreichen, daß
das Motorsystem ebenfalls ein Radialkolbensystem ist. Dabei kann die Anordnung 80
getroffen sein, daß das Motorsystem ebenfalls einen durch ein radiales Verstellglied
verstellbaren Exzenterring aufweist, der auf einem Paar an Abflachungen der Abtriebswelle
anliegenden zylinderabschnittförmigen
Formkörpern sitzt, und daß
die Verstellglieder von Pumpen- und Motorsystem mit gegensinnig geneigten Schrägschlitzen
versehen sind, in denen miteinander verbundene, gemeinsam axial verstellbare Schrägleisten
geführt sind. Durch eine solche Anordnung läßt sich erreichen, daß gleichzeitig
mit einer Vergrößerung des Fördervolumens pro Umdrehung der Pumpe das Schluckvolumen
pro Umdrehung des Notorsystems verkleinert wird, wodurch sich ein größerer Verstellbereich
des Getriebes erzielen läßt0 Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt einen
Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Radialkolbenpumpe
und einem Axialkolbenmotor.
-
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher
sowohl Pumpen- als auch Motorsystem als Radialkolbensystem ausgebildet sind.
-
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit zwei Radialkolbensystemen.
-
Figo 4 zeigt einen Schnitt A-A von Pigo 1.
-
Figo 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-3 von Figo 4.
-
Fig. 6 veranschaulicht die gleichzeitige gegensinnige Verstellung
von Pumpen- und Motorsystem.
-
In einem Getriebegehäuse 10 ist ein Pumpenzylinderblock 12 in Nadellagern
14 und 16 gelagert. Der Pumpenzylinderblock 12 ist mit einer Antriebswelle 18 verbunden,
Das Gehäuseinnere ist im
Bereich der Antriebswelle durch eine Dichtung
20 öldicht abgeschlossen0 Eine Abtriebswelle 22 ist in einem Kugellager 24 im Getriebegehäuse
10 und außerdem in einem Nadellager 26 in einer abtriebsseitig in dem Pumpenzylinderblock
12 vorgesehene Ausnehmung gelagert, An der Abtriebswelle 22 ist eine Schwinge 28
in einem Schwenkpunkt 30 schwenkbar angelenkt. Ein Motorzylinderblock 92 ist gehäusefest
angeordnet. Zwischen dem Motorzylinderblock 32 und dem Pumpenzylinderblock 12 ist
eine Umsteuerung 34 angeordnet, die mit der'Abtriebswelle 22 umläuft.
-
Das Pumpensystem ist als Radialkolbensystem aufgebaut.
-
Der Pumpenzylinderblock 12 weist zu diesem Zwecke radiale Zylinderbohrungen
36 auf, in denen Kolben 38 gleiten. Die Kolben 38 sind auf einem Exzenter in Gestalt
eines Nadellagers 40 abgestützt. Der Exzenter kann in noch zu beschreibender Weise
relativ zu der Abtriebswelle 22 verstellt werden, um den Kolbenhub zu verändern.
Der Pumpenzylinderblock 12 liegt mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche an der
scheibenförmigen Umsteuerung 34 an, welche nierenförmige Druck- und Saugnuten 42,
44 aufweist. Diese sind durch axiale Kanäle 46, 48 mit entsprechenden Nuten 50,
52 auf der anderen Seite der scheibenförmigen Umsteuerung 34 verbunden. An dieser
Seite der Umsteuerung 34 liegt die antriebsseitige Stirnfläche des Motorzylinderblocks
32 an. Der Motorzylinderblock ist mit axialen Zylinderbohrungen 54 versehen, in
denen Axialkolben 56 gleiten. Die Axialkolben 56 stützen sich an einer Schiefscheibe
58 ab, die über ein Drucklager 60 in der Schwinge 28 gelagert ist. Die Zylinderbohrungen
76 des Pumpenzylinderblocks sind über axiale Bohrungen 62 mit der Umsteuerung verbunden,
die in der abtriebsseitigen Stirnfläche des Pumpensylinderblocks 12 münden und eine
Verbindung zwischen den
Zylinderbohrungen 36 und den Druck- bzw0
Saugnuten 42, 44 herstellen. In entsprechender Weise sind die Motorzylinderbohrungen
54 über Kanäle 64 mit den Druck-bzw. Saugnuten 50, 52 auf der anderen Seite der
Umsteuerung 34 verbunden.
-
Der Verstellmechanismus für den Exzenterring, d.h. das Nadellager
40 ist am besten aus Fig. 4 ersichtlich. Die Abtriebswelle 22 ist im Bereich des
Pumpenzylinderblocks 12 mit einer Abflachung versehen, so daß zwei parallele ebene
Flächen 66, 68 gebildet werden. An diesen Flächen 66, 68 liegen zwei zylinderabschnittförmige
Formkörper 70, 72 an, deren Außenflächen auf einer gemeinsamen Zylindermantelfläche
liegen, deren Durchmesser größer ale der Durchmesser der Abtriebswelle 22 ist. Auf
diesen Fcrmkörpern sitzt das Nadellager 40. Das Nadellager 40 ist auf diese Weise
nur in einer definierten Radialrichtung relativ zu der Abtriebswelle 22 verstellbar,
so daß der Exzenter in definierter Winkellage relativ zu der Umsteuerung 34 und
der Schiefscheibe 58 gehalten wird.
-
Die Verstellung des Nadellagers 40 in radialer Richtung erfolgt durch
ein Verstellglied, welches von zwei Zylindern 74, 76 gebildet wird, die in der Abtriebswelle
22 radial beweglich geführt sind. Durch die beiden Zylinder erstreckt sich eine
Schrägnut 78, die am besten aus Figo 1 ersichtlich ist. In dieser Schrägnut ist
eine Schrägleiste 80 geführt. Die Schrägleiste 80 ist ihrerseits durch Führungsstücke
82, 84 axial verschiebbar in einer Axialbohrung 86 der Abtriebswelle 22 geführt-.
Durch axiale Verschiebung der Schrägleiste 80 wird dadurch eine radiale Bewegung
der beiden das Verstellglied bildenden Kolben 74, 76 bewirkt, wodurch wiederum eine
radiale Verstellung des Exzenterringes 40 hereorgetuten wird.
-
Die Verstellung erfolgt mittels einer Hülse 88, welche mit der Abtriebswelle
22 umläuft und auf dieser axial beweglich geführt ist0 Die Hülse ist über einen
Arm 90, der durch einen Schlitz 92 in die Axialbohrung 86 der Abtriebswelle 22 hineinragt,
mit der Schrägleiste 80 und deren Führungsglied 82 verbunden. Ein Druckstück 94
welches mit der Hülse 88 verbunden ist, liegt an der Schwinge 28 an. Die Schwinge
28 wird durch eine Feder 96 in Anlage an diesem Druckstück gehalten0 Bei einer axialen
Verschiebung der Hülse 88 erfolgt dadurch auf der einen Seite eine Verschwenkung
der Schiefscheibe 58 mittels der Schwinge 28 und gleichzeitig über die Schrägleiste
80 eine Verstellung der Exzentrizität des Nadellagers 40, welches den Exzenterring
für das Radialkolbensystem bildet.Die Verstellung der Hülse 88 erfolgt in üblicher
Weise mit Hilfe einer Nut 98 in dieser Hülse, in welche eine Rolle 100 eingreift,
die mittels eines Hebels 102 von außen verstellbar ist0 Die beschriebene Anordnung
arbeitet wie folgt: Das Pumpenzylindergehäuse 12 läuft mit der Antriebswelle 18
um. Mit der Abtriebswelle 22 läuft die Schiefscheibe 58, die Umsteuerung 34 und
die Exzentrizität des Exzenterringes 40 um. Der Motorzylinderblock 32 ist ortsfest
gehalten. Es handelt sich bei dieser Anordnung um ein leistungsverzweigtes Getriebe.
Wenn die Schwinge 28 senkrecht zur Umlaufachse der Abtriebswelle 22 gestellt ist,
dann ist das Schluckvolumen pro Umdrehung des Motorsystems Null.
-
Das Pumpensystem, welches von den mit der intriebswelle uslaufenden
Zylinderblock 12 und dei mit der Abtriebswelle umlaufenden Exzenter 40 ... gebildet
wird, würde pro Relativumdrehung zwischen Antrieb- und ibtriebiwelle und damit zwischen
Pumpenzylinderblock 12 und Exzenter 40 maximale Ölförderung liegt fern. Da aber
da. Motorsystem kein öl aufzunehmen Verlag, ergibt sich eine starre Kupplung zwischen
Antriebswelle 18 und Abtriebs wolle 22.
-
Durch Verstellung des Hebels 102 und Hülse 88 wird einerseits die
Schwinge 28 in eine Schräglage gebrcht, so daß das Schluck volumen des Motors pro
Umdrehung der Abtriebswelle 22 vergrößert wird. Gleichzeitig wird über die Schrägleiste
80 und die Kolben 74, 76 der Exzenterring 40 verstellt, derart daß das Fördervolumen
des Pumpensystems pro Relativumdrehung zwischen Antriebs-und Abtriebswelle 18, 22
vermindert wird. Es wird jetzt ein Teil der Leistung auf hydraulischem Wege übertragen,
wobei die Abtrisbsdrehzahl der Welle 22 abnimmt bis zur Nullhubstellung des Nadellagers
40, die dem Leerlauf entspricht. Das beschriebene Getriebe gestattet also die Veränderung
des Übersetztungsverhältnisses von direkten Gang zum Leerlauf und zwar in einer
solchen Weise, daß jeweils ein Teil der Leistung auf rein mechanischem Wege übertragen
wird. Der Wirkungsgrad des Getriebes wird dadurch wesentlich verbessert. Diese Leistungsverzweigung
wird auf konstruktiv sehr einfache Weise erzielt, Insbesondere ergibt sich eine
einfache Verstellmöglichkeit.
-
Fig. 2 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 1, bei welcher jedoch auch
das Motorsystem als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. In der nachstehenden Beschreibung
sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Pig. ij.
Es ist dort ein Motorzylinderblock 104 vorgesehen, der ebenfalle mit radialen Zylinderbohrungen
106 versehen, in denen Radialkolben 108 geführt sind. Die Radialkolben 108 stützen
sich auf einem Nadellager 110 ab, welches auf einem Exzenter 112 auf der Abtriebswelle
22 sitzt. Die Zyliderbohrungen 106 sind über Axialbohrungen 114 mit den Druck- bzw.
Saugnuten 50, 52 der Umsteuerung 54 verbunden.
-
Zur Verstellung der Exzentrizität des Pumpensystems dient wieder eine
Hülse 116, die auf der Abtriebswelle 22 sitzt und mit dieser umläuft, aber axial
auf der Abtriebswelle 22 verschiebbar ist. Diese Hülse sitzt bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 jedoch außerhalb des feststehenden Motorzylinderblocks 110. Die axiale
Bohrung 86 der Abtriebswelle 22 ist bis in den Bereich der Hülse 116 verlängert0
Dort ist ein Schlitz in der Abtriebswelle 22 vorgesehen, durch welche ein Stift
118, der in der Hülse sitzt hindurchgeführt ist. Mit diesem Stift 118 ist eine axial
sich in der Bohrung 86 erstreckende Stange 120 verbunden, die ihrerseits mit dem
Führungsglied 82 für die Schrägleiste 80 verbunden ist. Die Hülse kann wieder während
des Laufes mittels einer kugelgelagerten Rolle 122 erstellt werden, die exzentrisch
auf einem verdrehbaren Teil 124 angebracht ist0 Das exzentrische Teil 124 ist durch
einen Vierkant 126 verdrehbar. Hierdurch wird die Rolle 122 bewegt und die Hülse
116 in axialer Richtung auf der Abtriebswelle 22 verschoben0 Dies bewirkt eine Veränderung
der Pumpenexzentrizität und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, Das
Getriebe nach Fig. 3 ist ähnlich aufgebaut wie das Getriebe nach 'ig. 2 und enthält
ebenfalls zwei Radialkolbensysteme fLir Pumpe und Motor. Entspreehende Teile sind
in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 3 sitzt auf er Abtriebswelle 22 statt
des Nadellagers 40 eine Exzenterhülse 128, die zwei im Abstand voneinander angeordnete
Kugellager 130, 132 trägt.
-
Die Kugellager werden durch eine Abstandshülse 134 in einem bestimmten
Abstand voneinander gehalten. Auf den Kugellagern 130, 132 sitzt ein Kolbenträger
136, der zwischen den Kugellagern einen nach innen gezogenen Abschnitt 138 aufweißt.
-
Dieser Abschnitt 138 tragt die Radialkolben 38.
-
In entsprechender weise ist die Exzenteranschluß für daß Motorsystem
ausgebildet, die generell mit 140 bezechnet ist,
Fig. 6 zeigt eine
Verstellanordnung, durch welche bei einem Getriebe mit zwei Radialkolbensystemen
gleichzeitig die Exzentrizitäten von Pumpen- und Motorsystem gegensinnig veränderbar
sind. Mit 22 ist wieder die Abtriebswelle bezeichnet, die eine Längsbohrung 86 aufweist.
In der Abtriebswelle 22 sind radial beweglich zwei Paare von Verstellkolben 74,
76 bzw. 74', 76' geführt, die jeweils ein als Exzenterring- wirkendes Nadellager
40 bzw. 40' radial verstellen. Das Nadellager ist in der in Figo 4 und 5 dargestellten
Weise an der Abtriebswelle 22 geführt. Die Nadellager bewegen die daran radial anliegenden
Pumpen-bzw. Motorkolben 38, 108. Die Verstellkolbenpaare weisen Schrägschlitze 78
bzw. 78' auf, in denen Schrägleisten 80 bzw. 80' geführt sind0 Diese Schrägschlitze
und Schrägleisten sind gegensinnig zueinander geneigt, d.h. der Schlitz 78 mit der
Leiste 80 verläuft von links oben nach rechts unten in Fig. 6, während der Schlitz
78' mit der Leiste 80' von links unten nach rechts oben in Figo 6 verläuft. Die
Schrägleisten 80 und 80' sind durch ein Zwischenstück 80" miteinander verbunden
und durch einen nicht im einzelnen dargestellten Stellmechanismus, wie er bei 142
in Pig. 6 angedeutet ist, in axialer Richtung verschiebbar. Bei einer solchen Anordnung
ist mit einer Vergrößerung der Exzentrizität des Exzenterringes (Nadellager) 40
eine Verkleinerung der Exzentrizität des Exzenterringes 40' verbunden und umgekehrt.
Es können daher ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig, 1 nicht nur das Fördervolumen
der Pumpe @r@ Umdrehung sondern gleichzeitig das Schluckvolumen des Motors pro Umdrehung
gegensinnig verändert werden.