DE19614381A1 - Hydrostatic adjustment gear - Google Patents

Hydrostatic adjustment gear

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DE19614381A1
DE19614381A1 DE1996114381 DE19614381A DE19614381A1 DE 19614381 A1 DE19614381 A1 DE 19614381A1 DE 1996114381 DE1996114381 DE 1996114381 DE 19614381 A DE19614381 A DE 19614381A DE 19614381 A1 DE19614381 A1 DE 19614381A1
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hydrostatic
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    • F16H—GEARING
    • F16H39/00—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution
    • F16H39/04—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution with liquid motor and pump combined in one unit
    • F16H39/06—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution with liquid motor and pump combined in one unit pump and motor being of the same type
    • F16H39/26—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution with liquid motor and pump combined in one unit pump and motor being of the same type with liquid chambers not shaped as bodies of revolution or shaped as bodies of revolution eccentric to the main axis of the gearing
    • F16H39/30—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution with liquid motor and pump combined in one unit pump and motor being of the same type with liquid chambers not shaped as bodies of revolution or shaped as bodies of revolution eccentric to the main axis of the gearing with liquid chambers formed in stationary members
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Abstract

In order to obtain a hydrostatic, continuously variable force transmission device with a high efficiency, a substantially smaller size and therefore a reduced weight, it is proposed that two displacement units (4, 5) be arranged in a housing. The displacement units (4, 5) are two spherical dome-shaped inner shells (4a, 5a) arranged on a common longitudinal axis (9a, 10a) in such a way that the faces of the inner shells (4a, 5a) face each other with an axial gap. A control piston unit (6) arranged between the front faces of the inner shells (4a, 5a) delimits in the axial direction two working chambers (2, 3) filled with a hydrostatic medium, together with the two inner shells (4a, 5a). The control piston assembly can rotate around the longitudinal axis (9a, 10a) and has two non-parallel faces (6c, 6d) whose angle of inclination with respect to the longitudinal axis (9a, 10a) is adjustable. Separating elements (7) which project into the two working chambers (2, 3) subdivide each working chamber (2, 3) into a pressure half (2a and 3a) and a suction half (2b and 3b). The working chambers (2, 3) are in fluid communication with each other through control openings (6e) in the control piston assembly (6). When the inner shell (4a, 5a) or control piston assembly (6) turn around the longitudinal axis (9a, 10a), a pressure difference is created in the hydrostatic medium between the pressure half (2a, 3a) and the suction half (2b, 3b) of each working chamber (2, 3). The pressure difference causes force to be transmitted from the driving part (4a or 5a; 6) to the driven part(s) (6; 4a and/or 5a), depending on the difference between a first (A1) and a second (A2) cross-sectional areas of the control piston assembly (6). The ratio (n1/n2) between the speeds of rotation of the driving part (4a or 5a; 6) and the driven part(s) (6; 4a and/or 5a) can be continuously regulated by adjusting at least one inclination angle of one face (6c, 6d) of the control piston assembly (6).

Description

Hydrostatische Kraftübertragungen gibt es in unzähligen Ausführungen. Die verschiedenen Bauarten von hydrostatischen Pumpen, Motoren und sonstigen Komponenten und die entspre­ chenden Kombinationen sind allgemein bekannt und brauchen nicht im Detail beschrieben werden. Hauptanwendungsgebiete von hydrostatischen Getrieben sind Bereiche wo mechani­ sche Kraftübertragung nicht möglich ist oder eine stufenlose Drehzahländerung notwendig oder erwünscht ist.There are innumerable versions of hydrostatic power transmissions. The different Types of hydrostatic pumps, motors and other components and the corresponding Combinations are generally known and do not need to be described in detail will. Main areas of application of hydrostatic transmissions are areas where mechani power transmission is not possible or an infinitely variable speed change is necessary or is desired.

Die hydrostatischen Getriebe sind in zwei Gruppen einzuteilen: Zur einen Gruppe gehören Getriebe, bei welchen Pumpe und Motor zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt sind. Sie werden vorwiegend stationär eingesetzt wenn stufenlose Übertragung von Drehzahl und Drehmoment sowie Drehrichtungsumkehr verlangt wird.The hydrostatic transmissions can be divided into two groups: belong to one group Gearbox in which the pump and motor are combined into a compact unit. They are mainly used stationary when the speed and speed are continuously transmitted Torque and reversal of the direction of rotation is required.

Zur anderen Gruppe gehören Kraftübertragungen, bei welchen Pumpe und Motor entfernt voneinander eingesetzt werden, weil eine klassische mechanische Antriebsart aus vielfältigen Gründen nicht möglich ist. Hierbei wird das Arbeitsmedium über starre oder flexible Leitungen übertragen.The other group includes power transmissions where the pump and motor are removed can be used from each other because a classic mechanical drive type from diverse Reasons is not possible. Here, the working medium is rigid or flexible Transfer lines.

Ein breiter Einsatz von hydrostatischen Getrieben in Massenprodukten wie Kraftfahrzeugen (PKW/LKW) wäre zwar wünschenswert, hat sich aber bisher nicht durchsetzen können da der ungenügende Wirkungsgrad der bisher bekannten Systeme dies wirtschaftlich nicht zuläßt. Bei den für den Einsatz in Kraftfahrzeugen vorwiegend in Frage kommenden Kompakt­ getriebebauarten resultieren die Wirkungsgradverluste zum Teil aus der inneren Reibung der Komponenten und zum größeren Teil aus Strömungsverlusten durch komplizierte und nicht drosselfreie Steuerung des Arbeitsmediums. Eine zusätzlichen Senkung des Wirkungsgrades ergibt sich daraus, daß mit zunehmender Abtriebsdrehzahl die Fördermenge des Arbeits­ mediums steigt, woraus sich bei Höchstleistung der höchste Mediumdurchsatz ergibt. Dieser Effekt läßt sich jedoch durch die Kombination von hydrostatischen Getrieben mit leistungs­ verzweigenden mechanischen Getriebestufen in vielfältig bekannter Weise vermindern. Diese Ausführungen mit Leistungsverzweigung sind jedoch aufwendig und lösen die Wirkungsgrad­ probleme ebenfalls nicht. Weitere Nachteile der bekannten hydrostatischen Getriebeausfüh­ rungen sind niedrige Leistungsdichte bezüglich Gewicht, Baugröße und Preis. Widely used hydrostatic transmissions in mass products such as automobiles (Car / truck) would be desirable, but has not been able to prevail since insufficient efficiency of the previously known systems does not allow this economically. In the case of the compact units which are predominantly suitable for use in motor vehicles Gearbox designs result in efficiency losses in part from the internal friction of the Components and for the most part from flow losses due to complicated and not throttle-free control of the working medium. An additional reduction in efficiency results from the fact that with increasing output speed the output of the work mediums increases, which results in the highest medium throughput at maximum performance. This Effect can, however, by combining hydrostatic transmissions with power reduce branching mechanical gear stages in a well known manner. This Versions with power split are complex and solve the efficiency no problems either. Other disadvantages of the known hydrostatic transmission design Low power density in terms of weight, size and price.  

Die Neuentwicklung des hydrostatischen Verstellgetriebes ist dem Bereich Kompaktgetriebe zuzuordnen und soll als Hauptziel die stufenlose Kraftübertragung in Fahrzeugen aller Art bei konkurrenzfähigem Wirkungsgrad zu den bisher fast ausschließlich eingesetzten mechani­ schen Schalt- und Automatikgetrieben bei geringem Gewicht, kleiner Baugröße und günstigen Herstellungskosten ermöglichen.The new development of the hydrostatic variable speed gear unit is the compact gear unit assign and should as the main goal of the continuous power transmission in vehicles of all kinds competitive efficiency to the mechani used almost exclusively so far manual and automatic transmissions with low weight, small size and inexpensive Enable manufacturing costs.

Das Grundprinzip der Neuentwicklung ist zum Teil bereits Stand der Technik (siehe Patentan­ meldung: Offenlegungsschrift Nr. DE 31 43 645 A1). In dieser Anmeldung wird die Kombi­ nation von einer verstellbaren hydrostatischen Pumpe und Motor zu einer Einheit in einem rotierenden Gehäuse beschrieben. Der wichtigste Effekt dieser Anordnung ist, daß mit zuneh­ mender Abtriebsdrehzahl die Fördermenge des Arbeitsmediums bis auf null abnimmt. Zudem ist eine einheitliche Drehrichtung von Antrieb und Abtrieb vorgesehen wodurch der innere Reibungs- und Strömungswiderstand in Form von Leistung zusätzlich auf die Abtriebswelle wirksam ist. Beide Merkmale sind ein wichtiger Schritt zu einem guten Wirkungsgrad. Die konkrete technische Ausführung des Prinzipes war nicht Gegenstand der Anmeldung.The basic principle of the new development is already partly state of the art (see Patentan message: laid-open specification No. DE 31 43 645 A1). In this application, the station wagon nation from an adjustable hydrostatic pump and motor to a unit in one rotating housing described. The main effect of this arrangement is that with increasing the output speed of the working medium decreases to zero. In addition a uniform direction of rotation of the input and output is provided whereby the inner Friction and flow resistance in the form of power additionally on the output shaft is effective. Both features are an important step towards good efficiency. The The specific technical implementation of the principle was not the subject of the application.

Die Neuentwicklung beinhaltet neben völlig neuen hydrostatischen Komponenten auch eine Verbesserung dieses bereits offenbarten Grundprinzips.In addition to completely new hydrostatic components, the new development also includes one Improvement of this basic principle already disclosed.

Der Kern der Konstruktion besteht aus im wesentlichen halbkugelförmigen Verdrängereinhei­ ten ((1) Pumpen- und (2) Motoreinheiten) in Flügelzellenbauweise. Je eine Pumpen- (1) und eine Motoreinheit (2) sind rotationssymmetrisch auf einer gemeinsamen gedachten Achse zu einem kugelförmigen System zusammengefaßt. Die Basis der Verdrängereinheiten (1, 2) ist ein halbkugelförmiger Flügelzellenrotor (4) welcher an seiner Stirnfläche einen Ringförmigen Verdrängungsraum definiert, dadurch daß diese konvex konisch ausgeführt ist. Im Flügelzel­ lenrotor (4) sternförmig und parallel zur Achse angeordnete Schlitze dienen zur Aufnahme der Zellentrennflügel (5), welche um den Kugelmittelpunkt schwenkend den Verdrängungsraum in Zellen unterteilen. Jeder Verdrängereinheit (1, 2) ist stirnseitig als Begrenzung des Verdrän­ gungsraumes und als Anlauffläche für die Zellentrennflügel (5) eine Schrägscheibe zugeord­ net. Beide Schrägscheiben (von Pumpe und Motor) sind zu einem Steuerblock (6) zusammen­ gefaßt und zwar in einem Winkel zueinander der dem positiven Gesamtverstellwinkel ent­ spricht. Im Zentrum ist der Steuerblock (6, Fig. 5) kugelförmig ausgebildet, passend zu einer entsprechenden Ausnehmung an den Flügelzellenrotoren (4). Dies dient der inneren Begren­ zung der beiden Verdrängungsräume. Die äußere Begrenzung der Verdrängungsräume erfolgt durch ein kugelförmiges Getriebegehäuse (3).The core of the design consists of essentially hemispherical displacement units (( 1 ) pump and ( 2 ) motor units) in vane design. One pump unit ( 1 ) and one motor unit ( 2 ) are combined rotationally symmetrically on a common imaginary axis to form a spherical system. The base of the displacement units ( 1 , 2 ) is a hemispherical vane rotor ( 4 ) which defines an annular displacement space on its end face, in that it is convexly conical. In the wing cell lenrotor ( 4 ) star-shaped and parallel to the axis slots are used to hold the cell separating wings ( 5 ), which divide the displacement space into cells by pivoting around the center of the sphere. Each displacement unit ( 1 , 2 ) has a swash plate at the front as a limitation of the displacement space and as a contact surface for the cell separation wing ( 5 ). Both swash plates (from the pump and motor) are combined to form a control block ( 6 ) at an angle to each other which speaks the positive overall adjustment angle. In the center, the control block ( 6 , Fig. 5) is spherical, to match a corresponding recess on the vane rotors ( 4 ). This serves to internally delimit the two displacement spaces. The outer delimitation of the displacement spaces is made by a spherical gear housing ( 3 ).

Der Steuerblock (6) ist im Zentrum um eine durch den Kugelmittelpunkt definierte Achse schwenkbar mit der Abtriebswelle (10) verbunden und dreht sich synchron mit dieser. Die Schwenkachse zur Verstellung des Steuerblockes (6) ist so angeordnet, daß in dessen End­ lagen (Fig. 6 und 8) abwechselnd jeweils eine der Schrägscheiben in rechtwinkeliger Posi­ tion zur Getriebeachse steht. Die Verstellung des Steuerblockes (6) erfolgt mittels einer Dreh­ einführung (14). Die in Fig. 2 sichtbare in die Abtriebswelle (10) integrierte Verstellung ist selbsthemmend und gut auswuchtbar. Sie funktioniert durch die axiale Verschiebung einer angeschrägten Welle (13). Der Steuerblock (6) ist saug- und druckseitig mit je einem Durch­ bruch (7, Fig. 5) zur kontrollierten Überleitung und Steuerung des Arbeitsmediums zwischen den Verdrängereinheiten (1, 2) versehen.The control block ( 6 ) is pivotally connected to the output shaft ( 10 ) in the center about an axis defined by the center of the ball and rotates synchronously with the latter. The pivot axis for adjusting the control block ( 6 ) is arranged so that in its end ( Fig. 6 and 8) alternately one of the swash plates is at right angles to the transmission axis. The control block ( 6 ) is adjusted by means of a rotary introduction ( 14 ). The adjustment, which is visible in FIG. 2, is integrated in the output shaft ( 10 ) and is self-locking and easy to balance. It works through the axial displacement of a beveled shaft ( 13 ). The control block ( 6 ) is provided on the suction and pressure side with an opening ( 7 , Fig. 5) for the controlled transfer and control of the working medium between the displacement units ( 1 , 2 ).

Das Funktionsprinzip des Getriebesystems:
Die Einleitung von Leistung in das Getriebesystem erfolgt, in dem der Flügelzellenrotor (4) der pumpenseitigen Verdrängereinheit (1) angetrieben wird. Der Flügelzellenrotor (4) der motorseitigen Verdrängereinheit (2) ist im Getriebegehäuse (3) feststehend eingepaßt. Die Abtriebsleistung wird vom Steuerblock (6) aufgenommen und in die Abtriebswelle (10) ein­ geleitet. In der Ausgangsstellung (Leerlauf, Fig. 6) befindet sich die pumpenseitige Schräg­ fläche des Steuerblocks (6) in rechtwinkeliger Stellung zur Getriebeachse (kein Fördervolu­ men), und die motorseitige Schrägfläche im maximalen Schrägwinkel (größtes Förder­ volumen). Durch die Verstellung des Steuerblocks (6) in die andere Endstellung (Fig. 8) wird die Förderung des Arbeitsmediums von Pumpe zu Motor druckseitig und umgekehrt saugseitig eingeleitet. Die Förderung des Arbeitsmediums geschieht dadurch, daß sich während der Drehung eines Flügelzellenrotors (4) gegenüber einer schräg angestellten Schräg­ scheibe die einzelnen Verdrängungszellen im Volumen verkleinern und vergrößern. Da der motorseitige Flügelzellenrotor (4) feststeht, beginnt sich der Steuerblock (6) mit Abtriebs­ welle (10) im gleichen Drehsinn wie der Pumpenrotor (1) zu drehen. Die Abtriebsdrehzahl hängt von der Stellung des Steuerblocks (6) ab und kann stufenlos von null bis zum Maximal­ wert variiert werden. Befindet sich die motorseitige Schrägscheibe in rechtwinkeliger Stellung zur Getriebeachse (Fig. 8), dann steht die pumpenseitige Verdrängereinheit (1) auf Maximal­ leistung. Da in dieser Stellung die Motoreinheit (2) kein Arbeitsmedium aufnehmen kann, er­ gibt sich ein Drehzahlverhältnis zwischen Pumpenrotor (9, Antrieb) und Steuerblock (6/10, Abtrieb) von 1 : 1 und somit ein innerer hydrostatischer Stillstand. Die Mittelstellung (Fig. 7) des Steuerblocks (6) bedeutet ein Übersetzungsverhältnis von 0.5 und zugleich die höchste interne Fördermenge von Arbeitsmedium.The principle of operation of the gear system:
Power is introduced into the transmission system by driving the vane rotor ( 4 ) of the pump-side displacement unit ( 1 ). The vane rotor ( 4 ) of the motor-side displacement unit ( 2 ) is fitted in a fixed manner in the gear housing ( 3 ). The output power is taken up by the control block ( 6 ) and passed into the output shaft ( 10 ). In the initial position (idling, Fig. 6), the pump-side sloping surface of the control block ( 6 ) is at right angles to the gear axis (no delivery volume), and the motor-side sloping surface is at the maximum sloping angle (largest delivery volume). By moving the control block ( 6 ) to the other end position ( Fig. 8), the pumping of the working medium from the pump to the motor is initiated on the pressure side and vice versa on the suction side. The promotion of the working medium is done by the fact that during the rotation of a vane rotor ( 4 ) compared to an obliquely inclined disc, the individual displacement cells reduce and enlarge in volume. Since the engine-side vane rotor (4) is established, the control block (6) begins with a power take-off shaft (10) in the same direction as the pump rotor (1) to rotate. The output speed depends on the position of the control block ( 6 ) and can be varied continuously from zero to the maximum value. If the swash plate on the motor side is at right angles to the gear axis ( Fig. 8), then the pump-side displacement unit ( 1 ) is at maximum power. Since in this position the motor unit ( 2 ) cannot hold any working medium, there is a speed ratio between the pump rotor ( 9 , drive) and control block ( 6/10 , drive) of 1: 1 and thus an internal hydrostatic standstill. The middle position ( Fig. 7) of the control block ( 6 ) means a gear ratio of 0.5 and at the same time the highest internal flow rate of working medium.

Zusammenfassend dargestellt wird im Prinzip der Steuerblock (6) von der Pumpeneinheit (1) in der 1 : 1-Einstellung (Fig. 8) direkt hydrostatisch angetrieben beziehungsweise mitgenom­ men und mit zunehmenden Drehzahlunterschied zwischen Antrieb (9) und Abtrieb (10) von der Motoreinheit (2) unterstützt, indem diese die Drehzahl in Drehmoment umsetzt. Ein hoher Wirkungsgrad ist bei diesem Getriebesystem nur in der beschriebenen Arbeitsweise bezie­ hungsweise bei gleicher Drehrichtung von Antrieb (9) und Abtrieb (10) gegeben. Eine Dreh­ richtungsumkehr ist bei negativer Anstellung der pumpenseitigen Schrägscheibe begrenzt möglich, ergibt aber einen schlechten Wirkungsgrad, was aber bei meist seltener Anwendung (z. B. zur Rückwärtsfahrt) unerheblich ist.In summary, the control block ( 6 ) of the pump unit ( 1 ) in the 1: 1 setting ( Fig. 8) is directly driven hydrostatically or entrained and with increasing speed difference between the drive ( 9 ) and output ( 10 ) of the Motor unit ( 2 ) supports by converting the speed into torque. A high efficiency is given in this transmission system only in the described mode of operation or with the same direction of rotation of the drive ( 9 ) and output ( 10 ). A reversal of the direction of rotation is possible to a limited extent if the swash plate on the pump side is turned negative, but results in poor efficiency, which is irrelevant in the case of mostly infrequent use (e.g. for reverse travel).

Beschreibung der wichtigsten Alternativ- und Detaillösungen:
Eine optimierte Ausführung des hydrostatischen Verstellgetriebesystems ist in Fig. 3 darge­ stellt. Eine den pumpenseitigen Flügelzellenrotor (4) umfassende halbkugelförmige Stütz­ schale (11) ist mit diesem drehfest verbunden und im Getriebegehäuse mittels Wälzlager gela­ gert. Diese Anordnung bewirkt den Wegfall der Gleitreibung und der Leckverluste zwischen Pumpeneinheit (1) und Getriebegehäuse, und damit eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades und Verschleißverhaltens.Description of the most important alternative and detailed solutions:
An optimized version of the hydrostatic adjusting gear system is shown in FIG. 3 Darge. A hemispherical support shell ( 11 ) encompassing the vane rotor ( 4 ) on the pump side is connected to it in a rotationally fixed manner and is supported in the gear housing by means of roller bearings. This arrangement eliminates the sliding friction and the leakage losses between the pump unit ( 1 ) and the gear housing, and thus a significant improvement in efficiency and wear behavior.

Eine weitere mögliche Version (Fig. 4) ist mit zwei mit dem Steuerblock (6) verbundenen halbkugelförmigen Gehäuseschalen (12) ausgestattet, wodurch eine außenliegende Verstel­ lung möglich wird.Another possible version ( Fig. 4) is equipped with two hemispherical housing shells ( 12 ) connected to the control block ( 6 ), whereby an external adjustment is possible.

Bei allen beschriebenen Getriebeversionen ist entlang der beiden Schrägscheiben in der Innen­ kugel eine Nut (8) zur Zwangsführung der mit je einem Zapfen versehenen Zellentrennflügel (5) vorgesehen, damit der dauernde Kontakt der Zellentrennflügel mit den Schrägscheiben­ flächen gewährleistet ist.In all gearbox versions described, a groove ( 8 ) is provided along the two swash plates in the inner ball for the positive guidance of the cell separator wings ( 5 ), each provided with a pin, so that the permanent contact of the cell separator wings with the swash plate surfaces is ensured.

An den Flügelzellenrotoren (4) sind die Schlitze für die Zellentrennflügel (5) am Auslauf mit einer Ringnut (15) verbunden, um den Druckausgleich untereinander und die Abführung von Leckverlusten sicherzustellen. Zugleich erfolgt über mehrere dieser Ringnut (15) angeschlos­ senen Bohrungen (16) mit integriertem Rückschlagventil eine eventuell notwendige Speisung der einzelnen Verdrängungszellen, um Leckverluste auszugleichen und einen fortlaufenden Austausch des Arbeitsmediums zu ermöglichen.On the vane cell rotors ( 4 ), the slots for the cell separating vanes ( 5 ) are connected at the outlet with an annular groove ( 15 ) to ensure pressure equalization among one another and leak leakage. At the same time, several of these annular grooves ( 15 ) connected bores ( 16 ) with integrated check valve are used to supply the individual displacement cells, if necessary, in order to compensate for leakage losses and to enable a continuous exchange of the working medium.

Dieses neuartige hydrostatische Verstellgetriebe mit den vorbeschriebenen Merkmalen läßt absolute Spitzenwerte in Wirkungsgrad und Leistungsdichte erwarten. Der hohe Wirkungs­ grad ergibt sich durch sehr niedrige spezifische Reibungsverluste, durch kaum vorhandene Strömungsverluste aufgrund der direkten und drosselfreien Überleitung des Arbeitsmediums zwischen den Verdrängereinheiten (1, 2) und wegen des Gleichlaufes von Antrieb (9) und Abtrieb (10). Die hohe Leistungsdichte resultiert aus einem großen Fördervolumen im Ver­ hältnis zur Baugröße und aus den möglichen hohen Betriebsdrehzahlen. Im Vergleich, zum Beispiel, zu herkömmlichen Automatikschaltgetrieben benötigt das neue Getriebesystem nur einen Bruchteil bezüglich Bauraum, Gewicht und Herstellungskosten. Für stufenlose KFZ-An­ triebe sind bereits wesentlich niedrigere Energieverbrauchswerte ermittelt worden. This new type of hydrostatic variable speed gearbox with the features described above gives absolute peak values in terms of efficiency and power density. The high degree of efficiency results from very low specific friction losses, from hardly any flow losses due to the direct and throttle-free transfer of the working medium between the displacement units ( 1 , 2 ) and because the drive ( 9 ) and output ( 10 ) run in sync. The high power density results from a large delivery volume in relation to the size and from the possible high operating speeds. In comparison, for example, to conventional automatic transmissions, the new transmission system requires only a fraction of the installation space, weight and manufacturing costs. Much lower energy consumption values have already been determined for stepless motor vehicle drives.

Die Zeichnungen zeigen in:The drawings show in:

Fig. 1 hydrostatisches Verstellgetriebe in Grundversion (Gehäuse, motorseitiger Flügel­ zellenrotor und Steuerblock im Schnitt); Fig. 1 hydrostatic adjustment in the basic version (housing, motor-side wing cell rotor and control block in section);

Fig. 2 Funktionsteile aus Fig. 1 in Explosionsdarstellung (Steuerblock und Abtriebswelle in Schnittdarstellung mit Einsicht in die innere Verstellmechanik); Fig. 2 functional parts of Figure 1 in an exploded view (control block and output shaft in a sectional view with an insight into the internal adjustment mechanism).

Fig. 3 optimierte Ausführung mit Stützschale; Fig. 3 optimized version with support shell;

Fig. 4 alternative Ausführung mit außenliegender Verstellmechanik; Fig. 4 alternative embodiment with external adjustment mechanism;

Fig. 5 freigestellte Darstellung von Steuerblock mit Abtriebswelle; Fig. 5 optional representation of control block with output shaft;

Fig. 6 Funktionsdarstellung - Leerlaufstellung; Fig. 6 functional representation - idle position;

Fig. 7 Funktionsdarstellung - mittlere Einstellung (Übersetzungsverhältnis 0,5); Fig. 7 functional representation - average setting (transmission ratio 0.5);

Fig. 8 Funktionsdarstellung - Endstellung (Übersetzungsverhältnis 1). Fig. 8 functional representation - end position (transmission ratio 1).

Claims (3)

1. Hydrostatisches Verstellgetriebe, gekennzeichnet dadurch,
  • - daß die Verdrängereinheiten (Pumpe (1) und Motor (2)) aus je einem halbkugelförmigen Flügelzellenrotor (4) bestehen, bei welchen im wesentlichen stirnseitig ein ringförmiger Verdrängungsraum angeordnet ist,
  • - daß zwei Verdrängereinheiten (Pumpe (1) und Motor (2)) rotationssymmetrisch auf einer ge­ meinsamen Drehachse zu einem kugelförmigen System in einem Gehäuse (3) zusammenge­ faßt sind und um einen gemeinsamen Kugelmittelpunkt zusammenwirken,
  • - daß der pumpenseitige Flügelzellenrotor (4) von einer halbkugelförmigen mitdrehenden Stützschale (11) eingefaßt ist (Fig. 3), welche zum Gehäuse hin reibungsarm gelagert ist, um die Reibungs- und Leckverluste zu mindern,
  • - daß der motorseitige Flügelzellenrotor (4) im Gehäuse (3) formschlüssig und feststehend eingesetzt ist, und dadurch seine Arbeitsleistung in umgekehrtem Sinn an den Steuerblock (6) überträgt, wobei sich eine mit dem Antrieb identische Drehrichtung des Steuerblocks (6) ergibt,
  • - daß die Flügelzellenrotoren (4) mit im wesentlichen sternförmig und parallel zur Drehachse ausgerichteten Zellentrennflügel (5) ausgestattet sind, welche in den Führungsschlitzen um den Kugelmittelpunkt schwenkbar sind und den Verdrängungsraum in mehrere Zellen unter­ teilen,
  • - daß die Verdrängereinheiten (1, 2) durch einen um den Kugelmittelpunkt schwenkbaren Steuerblock (6) getrennt sind, welcher mit Durchbrüchen (7) zur direkten und drosselfreien Steuerung des Arbeitsmediums versehen ist,
  • - daß der Steuerblock (6) im wesentlichen aus zwei in einem dem Verstellbereich entspre­ chenden Winkel keilförmig zueinander angeordneten Steuerscheiben besteht, welche als axiale Begrenzung der Verdrängungsräume und als Anlauf- und Dichtfläche für die Zellen­ trennflügel (5) der Flügelzellenrotoren (4) dienen,
  • - daß die Schwenkachse zur Verstellung des Steuerblock (6) so angeordnet ist, daß in dessen Endlagen (Fig. 6 und 8) abwechselnd jeweils eine der Schrägscheiben in rechtwinkliger Position zur Getriebeachse steht,
  • - daß der Steuerblock (6) im Zentrum kugelförmig zu den Flügelzellenrotoren (4) passend zur inneren Begrenzung der Verdrängungsräume ausgeführt und drehfest mit der Abtriebswelle (10) verbunden ist.
1. Hydrostatic variable speed gear, characterized in that
  • - That the displacement units (pump ( 1 ) and motor ( 2 )) each consist of a hemispherical vane rotor ( 4 ), in which an annular displacement space is arranged essentially at the end,
  • - That two displacement units (pump ( 1 ) and motor ( 2 )) are rotationally symmetrical on a common axis of rotation to a spherical system in a housing ( 3 ) summarized and cooperate around a common ball center,
  • - That the pump-side vane rotor ( 4 ) is bordered by a hemispherical rotating support shell ( 11 ) ( Fig. 3), which is mounted with low friction towards the housing in order to reduce the friction and leakage losses,
  • - That the motor-side vane rotor ( 4 ) in the housing ( 3 ) is positively and fixedly inserted, and thereby transmits its work in the opposite sense to the control block ( 6 ), resulting in an identical direction of rotation of the control block ( 6 ),
  • - That the vane rotors ( 4 ) are equipped with a substantially star-shaped and parallel to the axis of rotation cell separating vanes ( 5 ) which are pivotable in the guide slots around the center of the ball and divide the displacement space into several cells,
  • - That the displacement units ( 1 , 2 ) are separated by a control block ( 6 ) which can be pivoted about the center of the ball and which is provided with openings ( 7 ) for direct and throttle-free control of the working medium,
  • - That the control block ( 6 ) consists essentially of two in a corresponding to the adjustment range wedge-shaped control discs arranged to each other, which serve as an axial boundary of the displacement spaces and as a contact and sealing surface for the cells separating blades ( 5 ) of the vane rotors ( 4 ),
  • - That the swivel axis for adjusting the control block ( 6 ) is arranged so that in its end positions ( Fig. 6 and 8) alternately one of the swash plates is in a perpendicular position to the gear axis,
  • - That the control block ( 6 ) in the center spherical to the vane rotors ( 4 ) designed to fit the inner boundary of the displacement spaces and rotatably connected to the output shaft ( 10 ).
2. Hydrostatisches Verstellgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,
  • - daß die Verstellmechanik des Steuerblockes (6) in die Abtriebswelle (10) integriert ist, in­ dem eine in Achsmitte angeordnete mit schrägen Verstellflächen versehene Welle (13) mit­ tels einer Dreheinführung (14) axial verschoben wird und somit eine selbsthemmend wir­ kende Verstellung des Steuerblocks (6) ergibt,
  • - daß die Zellentrennflügel (5) mittels eines Zapfens in einer an den Steuerscheiben entlang laufenden Nut (8) zwangsgeführt werden, um ihren ständigen Kontakt mit den Schrägschei­ benflächen sicherzustellen,
  • - daß eine Ringnut (15) den Druckausgleich zwischen den Führungsschlitzen der Zellentrenn­ flügel (5) und mittels angeschlossener Bohrungen (16) mit integrierten Rückschlagventilen die Speisung der einzelnen Verdrängungszellen ermöglicht.
2. Hydrostatic adjustment gear according to claim 1, characterized in that
  • - That the adjustment mechanism of the control block ( 6 ) is integrated in the output shaft ( 10 ), in which a shaft arranged in the middle with inclined adjustment surfaces shaft ( 13 ) is axially displaced by means of a rotary lead-in ( 14 ) and thus a self-locking adjustment of the Control blocks ( 6 ),
  • - that the cells separator vane (5) are positively guided by a pin in one of the control disks running along the groove (8) to permanently contact with the swashplate benflächen ensure
  • - That an annular groove ( 15 ) the pressure equalization between the guide slots of the cell separating wing ( 5 ) and by means of connected holes ( 16 ) with integrated check valves enables the supply of the individual displacement cells.
3. Hydrostatisches Verstellgetriebe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,
  • - daß eine alternative Ausführung mit zwei halbkugelförmigen Gehäuseschalen (12), welche mit dem Steuerblock (6) verbunden sind, ausgestattet ist, wodurch eine außenliegende Ver­ stellung mittels einer Dreheinführung (14) möglich ist.
3. Hydrostatic variable transmission according to claim 1 and 2, characterized in that
  • - That an alternative version with two hemispherical housing shells ( 12 ), which are connected to the control block ( 6 ), is equipped, whereby an external Ver position by means of a rotary entry ( 14 ) is possible.
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