DE1962613A1

DE1962613A1 - Hydrostatic transmission

Info

Publication number: DE1962613A1
Application number: DE19691962613
Authority: DE
Inventors: Klaus Renner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-13
Filing date: 1969-12-13
Publication date: 1971-06-16

Description

Hydrostatisches Getriebe Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe1 welches von zwei Flügelzellenpumpen giildet ist, von denen die eine mittels eines Motors angetrieben ist und die andere mit einer Abtriebswelle verbunden ist, wobei die Pumpen einander derart zugeordnet sind, daß die Saugseite der einen Pumpe mit der Druckseite der anderen Pumpe und umgekehrt verbunden ist. Hydrostatic transmission The invention relates to a hydrostatic transmission Transmission1 which is made up of two vane pumps, one of which by means of one motor is driven and the other is connected to an output shaft, the pumps being assigned to one another in such a way that the suction side of the one pump is connected to the pressure side of the other pump and vice versa.

Es ist bekannt, zwei Flügelzellenpumpen so zusammen zu schalten, daß die Saugseite der einen Pumpe mit der Druckseite der anderen Pumpe sowie umgekehrt über Leitungen miteinander verbunden sind. Wird die eine Pumpe von einem Antriebsmotor mit der Drehzahl n1 angetrieben, so bewirkt sie einen Förderstrom, dessen Größe von den geometrischen Abmessungen und von der Exzentrizität des Flügelrades abhängig ist. Dieser Förderstrom versetzt die andere Pumpe in Drehung, welche dann mit der Drehzahl n2 umläuft, die abhängt von der Fördermenge pro Zeiteinheit den geometrischen Abmessungen der letzteren Pumpe sowie von der Exzentrizität des Flügelrades dieser Pumpe.It is known to connect two vane pumps together so that the suction side of one pump with the pressure side of the other pump and vice versa are connected to each other via cables. One of the pumps is driven by a drive motor driven at the speed n1, it causes a flow rate whose size depends on the geometric dimensions and the eccentricity of the impeller is. This flow sets the other pump in rotation, which then with the Speed n2 revolves, which depends on the flow rate per unit of time the geometric Dimensions of the latter pump as well as the eccentricity of the impeller of this Pump.

Durch Verändern der Exzentrizität des einen oder anderen Flügelrades oder auch beider Flügelräder, kann das Ubersetzungsverhältnis n1/n2 in weiten Grenzen verändert werden.By changing the eccentricity of one or the other impeller or the transmission ratio n1 / n2 can also be varied within wide limits for both impellers to be changed.

Es gibt verschiedene Bauformen von Flügelzellengetrieben, deren Grundkonzeption aber immer gleich ist, nämlich Pumpe, Verbindungsleitungen, weitere Pumpe (Motor). Der Einsatz dieser Getriebe ist in der Technik beschränkt, da der Wirkungsgrad vergleichsweise gering ist (ca. 60 - 75 %). Außerdem bauen diese bekannten Getriebe sehr groß.There are different designs of vane drives, their basic concept but is always the same, namely pump, connecting lines, further pump (motor). The use of these gears is limited in technology because the efficiency is comparative is low (approx. 60 - 75%). In addition, these known transmissions are very large.

Die auftretenden Verluste entstehen hauptsächlich durch: 1.) ReibungsverluSte der Druckflüssigkeit 2.) Reibung der Flügel an den Laufflächen und 3.) Leckverluste an den Dichtungsstellen.The losses that occur are mainly caused by: 1.) Frictional losses the hydraulic fluid 2.) friction of the blades on the running surfaces and 3.) leakage losses at the sealing points.

Zu Punkt 1) ist zu vermerken, daß die Druckflüssigkeitsteilchen laufend Änderungen von Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung erfahren. Ihnen bei der Beschleunigung mitgeteilte Nassenernergie wird dann bei einer Geschwindigkeitsverminderung oder einer Richtungsänderung, die bis zu 180 betragen kann, durch innere Reibung und durch Reibung an den festen Wänden der Gehäuse sowie den Wänden der Verbindungsleitungen in Wärme umgesetzt.For point 1) it should be noted that the hydraulic fluid particles are continuously Experience changes in speed and direction of movement. You in acceleration communicated wet energy is then at a deceleration or a change of direction, which can be up to 180, due to internal friction and by friction on the solid walls of the housing and the walls of the connecting lines converted into heat.

Zu Punkt 2) und 3) ist festzustellen, daß durch dE Exzentrizität der Flügelräder an den sie llmgebenden im Schnitt kreis-oder ovalförmigen Laufflächen der Winkel zwischen Lauffläche und Flügel nicht konstant ist. Um bei den auftretenden Drücken eine ausreShende Dichtigkeit zu erzielen, muß die Kraft, mit der die Flügel an die Lauffläche gedrückt werden, hoch gewählt werden. Damit steigen die Reibungsverluste. Diese Kraft kann daher nur in beschränktem Maße erhöht werden. Die dann noch auftretenden Leckverluste müssen in Kauf genommen werden.Regarding points 2) and 3) it should be noted that the eccentricity of the Impellers on the encircling running surfaces which are circular or oval in section the angle between the tread and wing is not constant. Around To achieve sufficient tightness at the pressures that occur, the force with which the wings are pressed against the tread, can be selected high. In order to the friction losses increase. This force can therefore only be increased to a limited extent will. The leakage losses that then still occur must be accepted.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Getriebe welches von zwei Flügelzellenpumpen gebildet ist, zu schaffen, welches die vorerwähnten Nachteile vermeidet, einen einfachen Aufbau besitzt und ene vergleichsweise hohe Leistungsübertragung ermöglicht.Proceeding from this prior art, the object of the invention is based on a hydrostatic transmission formed by two vane pumps is to create, which avoids the aforementioned disadvantages, a simple one Structure and enables a comparatively high power transmission.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Flügelrad der einen Pumpe sich in einem Zylinder befindet, der von dem Flügelrad der anderen Pumpe umgeben ist, wobei die innere Fläche des Zylinders als Lauffläche für die Flügel der inneren Pumpe und die äußere Fläche des Zylinders als Lauffläche für die Flügel der äußeren Pumpe dienen. Hierbei ist es möglich, die beiden Pumpen konzentrisch und die äußere und innere Lauffläche des Zylinders exzentrisch anzuordnen, oder aber die beiden Pumpen exzentrisch und die äußeren und inneren Laufflächen des Zylinders konzentrisch anzuordnen.According to the invention this is achieved in that the impeller one pump is in a cylinder, that of the impeller of the other Surrounded by the pump, the inner surface of the cylinder serving as the running surface for the The inner pump's wing and the outer surface of the cylinder as a running surface for the wings of the outer pump serve. It is possible to have the two pumps concentric and to arrange the outer and inner running surfaces of the cylinder eccentrically, or but the two pumps eccentric and the outer and inner running surfaces of the cylinder to be arranged concentrically.

Je nach dem Naß der eingestellten Exzentrizität wächst die Förderleistung der Pumpe proportional hierzu an. Durch einen Durchbruch in dem Laufflächenzylinder gelangt die Druckflüssigkeit von der von einem Motor angetriebenen Pumpe in dei nachgeschaltete, jetzt als Motor wirkende zweite Pumpe und bewegt das Flügelrad dieser Pumpe im gleichen Drehsinn. Auf der Saugseite der Pumpe ist ebenfalls ein Durchbruch in dem Laufflächenzylinder vorgesehen, durch den die Druckflüssigkeit von den Zellen der zweiten Pumpe zu der ersten zurückgelangt.Depending on the amount of eccentricity set, the delivery rate increases of the pump proportionally to this. Through a Breakthrough in that The pressure fluid comes from the tread cylinder driven by a motor Pump into the downstream second pump, now acting as a motor, and move it Impeller of this pump rotates in the same direction. On the suction side of the pump is also an opening is provided in the tread cylinder through which the pressure fluid returned from the cells of the second pump to the first.

Die erfindungsgemäße Ausführung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: Zu 1) Die Druckflüssigkeit gelangt aus den Zellen der ersten Pumpe direkt in die der zweiten Pumpe und umgekehrt.The embodiment according to the invention is characterized by the following advantages Off: To 1) The hydraulic fluid comes directly from the cells of the first pump into that of the second pump and vice versa.

Die Länge der Verbindungsleitungen ist gleich Null, wenn von der endlichen Wandstärke des Laufflächenzylinders abgesehen word. Weiterhin ist der Querschnitt, den die Druckflüssigkeit beim Übergang von dem Raum der ersten Pumpe zu dem der zweiten Pumpe und umgekehrt passiert, sehr groß, da sich die Durchbrüche über einen großen Teil des Umfangs des Laufflächenzylinders erstreckt. Bei Kleinendflügeln bei den beiden Flügelrädern erstrecken sich die Durchbrüche über den (n-2)/n -ten Teil des Umfangs des Laufflächenzylinders. In axialer Richtung erstrecken sich die Durchbrüche fast über die gesamte Länge des Laufflächenzylinders. Die LeistungsverLuste, die bei Flügelzellengetrieben bekamlter Bauart auftreten entfallen liiet' pralcti, gallz.The length of the connecting lines is zero if of the finite Wall thickness of the tread cylinder apart. Furthermore, the cross-section is the pressure fluid at the transition from the space of the first pump to that of the second pump and vice versa happens very large because the breakthroughs are over one extends large part of the circumference of the tread cylinder. With small end wings in the case of the two impellers, the openings extend over the (n-2) / n -th Part of the circumference of the tread cylinder. The extend in the axial direction Breakthroughs almost the entire length of the tread cylinder. The performance losses, which occur with vane-cell gearboxes of older design are omitted liiet 'pralcti, gallz.

Welche Pumpe als Motorteil und welche als eigentlicher Pumpenteil verwendet wird, ist völlig beliebig, es können dies sowohl die äußeren, als auch die inneren Pumpen sein.Which pump is the motor part and which is the actual pump part is used is completely arbitrary, it can be both external and be the inner pumps.

Die von einem Flügelzellengetriebe dieser Art maximal übertragbare Leistung hängt ab von den geometrischen Abmessungen des Getriebes, maximaler Drehzahl des Pumpenteils bzw. des Motorteils des Getriebes sowie dem maximal zulässigen Druck in dem Getriebe. Diese Faktoren können nicht beliebig gesteigert werden. Daher ist die maximal übertragbare Leistung begrenzt.The maximum that can be transmitted by a vane drive of this type Power depends on the geometric dimensions of the gearbox, maximum speed of the pump part or the motor part of the gearbox as well as the maximum permissible pressure in the gearbox. These factors cannot be increased at will. thats why the maximum transferable power is limited.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dieses Getriebe mit einem mechanischen Getriebe zu kombinieren. Auf diese Weise können die übertragbare Leistung und der Wirkungsgrad erheblich gesteigert werden. Ein Teil der Leistung wid über das mechanische Getriebe direkt auf die Abtriebswelle übertragen, der andere Teil wird vom mechanischen Getriebe über Pumpenteil und Motorteil des Flügelzellengetriebes auf die Abtriebswelle übertragen. Die Leistung des Getriebes wird somit um die direkt mechanisch übertragende Leistung erhöht. Da ein mechanisches Getriebe einen höhen Wirkungsgrad besitzt, wird dadurch der Gesamtwirkungsgrad der Getriebekombination größer als der Wirkungsgrad eines rein hydrostatischen Getriebes.According to the invention it is now proposed that this transmission with a combine mechanical transmission. In this way, the transferable power and the efficiency can be increased considerably. Part of the performance is over the mechanical gear is transmitted directly to the output shaft, the other part is from the mechanical gearbox via the pump part and the motor part of the vane gearbox transferred to the output shaft. The performance of the transmission is thus to the direct mechanically transmitted power increased. Since a mechanical transmission is a high Possesses efficiency, thereby the overall efficiency of the gear combination greater than the efficiency of a purely hydrostatic transmission.

Zu diesem Zweck ist auf der Abtriebswelle des Getriebes ein Sonnenrad angeordnet, dessen Planetenräder die auf einem von einem Motor antreibbaren Träger vorgesehen sind, in einem innen verzahnten Umfangsrad abrollen, welches mit dem Flügelrad der äußeren Pumpe verbunden ist. Die Anordnung ist außerordentlich kompakt.For this purpose there is a sun gear on the output shaft of the gearbox arranged, the planetary gears on a carrier drivable by a motor are provided, roll in an internally toothed circumferential gear, which with the Impeller of the outer pump is connected. The arrangement is extremely compact.

Wenn die Exzentrizität eines Flügelrades einen von Null vershiedenen Wert annimmt, so ist der Winkel zwischen Flügel und Lauffläche bei einer Umdrehung des Flügelrades nicht konstant. Es ist dabei nicht möglich, eine gut dichtende Flächenberührung zwischen Flügel und Lauffläche zu6 erzielen, sondern nur eine Linienberührung. Hierbei ist eine relativ große Kraft erforderlich, um den Flügel anzudrücken, damit eine ausreichende Dich*irkung erzielt wird. Mit dieser Andruckkraft steigen infolge hoher Flächenpressung die Reibungsverluste.When the eccentricity of an impeller is non-zero Assumes value, it is the angle between the wing and the running surface during one revolution of the impeller not constant. It is not possible to have a well-sealing surface contact between the wing and the running surface to 6, but only a line contact. Here a relatively large force is required to press the wing so that a sufficient sealing effect is achieved. With this pressing force increase as a result of higher Surface pressure the friction losses.

Um diesen Nachteil zu vermeiden wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zwischen Flügel und Lauffläche einen Steg r vozusehen, welcher elastisch mit dem Flügel verbunden ist.In order to avoid this disadvantage, it is proposed according to the invention, Provide a web r between the wing and the running surface, which is elastic with the Wing is connected.

Der Steg ist damit in zwei Richtungen gegen den Flügel beweglich, und zwar einmal in radialer Richtung und zum anderen die sialer Richtung.The bridge can thus be moved in two directions against the wing, namely once in the radial direction and on the other hand in the sial direction.

Die Beweglichkeit in radialer Richtung kann so groß gewählt werden, daß auf eine Verschiebbarkeit dr Flügel im Flügelrad verzichtet werden kann. Damit kann eine weitere Quelle von Reibungsverlusten ausgestaltet werden. Der Winkel zwischen Steg und Flügel ist veränderlich, so daß schon bei geringer Andruckkraft die Mittellinie des Steges immer senkrecht auf der Lauffläche steht. Es ist nun vorteilhaft, in den Steg Dichtleisten einzusetzen und diese mit dem Radius der Läufflächen zu versehen. Dies ergibt eine gut dichtende Flächenberührung zwischen den Dichtleisten und der Lauffläche bei vergleichsweise geringer Flächenpressung.The mobility in the radial direction can be chosen to be so large will, that displaceability of the wing in the impeller can be dispensed with. In order to Another source of frictional losses can be created. The angle between The bridge and wing can be changed, so that the center line can be reached even with a low pressure of the bridge is always perpendicular to the running surface. It is now beneficial to be in to use the web sealing strips and to provide them with the radius of the running surfaces. This results in a well-sealing surface contact between the sealing strips and the Running surface with comparatively low surface pressure.

Diese Konstruktion ist bei konvexer und konkaver Wölbung der Laufflächen gegen den Flügel anzuwenden.This construction is with convex and concave curvature of the running surfaces apply against the wing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 eine geschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Getriebes, Fig. 2 die gleiche Darstellung, jedoch in anderer Ausführungsform, Fig. 3 eine geschnittene Ansicht eines kombinierten Getriebes und Fig. 4 eine ge8chnittene Ansicht des Endes eines Flügels Mit i ist das Flügelrad der inneren Pumpe bezeichnet, welches von einem nicht weiter dargestellten Motor angetrieben ist. Die Flügel 2 des inneren Flügelrades 1 laufen auf der inneren Laufflächen 3 eines Zylinders 4, welcher die innere Pumpe 1 umgibt. Dieser Zylinder 4 wird wiederum von dem Flügelrad 5 der äußeren Pumpe umgeben, welche als Motorteil dient und mit einer nicht weiter dargestellten Abtriebswelle verbunden ist.An embodiment of the invention is shown in more detail with reference to the drawing explained, namely shows: Fig. 1 is a sectional view of the invention Transmission, Fig. 2 shows the same representation, but in a different embodiment, Fig. 3 is a sectional view of a combined transmission and FIG. 4 is a sectional view View of the end of a wing With i the impeller is the inner one Pump referred to, which is driven by a motor not shown is. The vanes 2 of the inner impeller 1 run on the inner running surfaces 3 a cylinder 4 surrounding the inner pump 1. This cylinder 4 is in turn surrounded by the impeller 5 of the outer pump, which serves as a motor part and with is connected to an output shaft not shown.

Die Flügel 6 des äußeren Flügelrades 5 der zweiten Pumpe laufen auf der äußeren Lauffläche 7 des Zylinders 4.The blades 6 of the outer impeller 5 of the second pump run on the outer running surface 7 of the cylinder 4.

Wie ohne weiteres ersichtlich, sind die innere Lauffläche 3 und die äußere Lauffläche 7 des Zylinders 4 konzentrich angeordnet, so daß sich die erforderliche Exzentrizität ergibt.As is readily apparent, the inner running surface 3 and outer running surface 7 of the cylinder 4 arranged concentrically, so that the required Eccentricity results.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Laufflächen 3 und 7 des Zylinders 4 konzentrisch, da8r aber die Flügelräder 1 und 5 der inneren und äußeren Pumpe exzentrisch angeordnet.In the embodiment according to FIG. 2, the running surfaces 3 and 7 of the cylinder 4 concentric, but the impellers 1 and 5 of the inner and outer pump arranged eccentrically.

Wie Fig. 1 und 2 erkennen läßt, sind in dem Zylinder 4 Durchbrüche 8 vorgesehen, welche die Druckflüssigkeit von der einen Pumpe zur anderen und wieder zurück gelangen lassen, und zwar auf einem Weg, der lediglich durch die Wandstärke des Zylinders 4 bestinrpit ist.As can be seen in FIGS. 1 and 2, there are 4 openings in the cylinder 8 provided, which the pressure fluid from one pump to the other and again can get back, in a way that is only through the wall thickness of the cylinder 4 is bestinrpit.

In Fig. 3 ist die Kombination des erfindungsgemäßen Getriebes mit einem mechanischen Getriebe gezeigt.In Fig. 3, the combination of the transmission according to the invention is with a mechanical transmission shown.

Der Träger 9 der Planetenräder 10 wird von einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor mit der Drehzahl n1 angetrieben. Die Planetenräder 10 rollen auf dem Sonnenrad 11 ab, das auf der Abtriebswelle 12 des Getriebes sitzt und treiben das innen verzahnte Umfangsrad 13 mit d,r Drehzahl n3 an. Starr mit dem Umfangsrad 13 ist der Pumpenteil 5 des Flügelzellengetriebes gekuppelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Pumpenteil außen und der Motorteil innen, im Gegensatz zu den Ausführungsforinen nach Fig. i und 2. Wird die Exzentrizität auf einen endlichen Wert gesteigert, so übt der Motorteil 1 ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 12 aus. Gleichzeitg üben die Planetenräder 10 ein Drehmomenteuf das Sonnenrad 11 aus, da sie sich an dem durch das Flügelzelleugetriebe abgebremsten Umfangsrad 13 abstützen. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad des gesamten kombinierten Getriebes wesentlich erhöht.The carrier 9 of the planetary gears 10 is not shown any further Drive motor driven at speed n1. The planet gears 10 roll on the Sun gear 11, which sits on the output shaft 12 of the transmission and drive the internally toothed circumferential gear 13 with d, r speed n3 on. Rigid with the peripheral gear 13 the pump part 5 of the vane gearbox is coupled. In this embodiment the pump part is on the outside and the motor part on the inside, in contrast to the Embodiments according to Fig. I and 2. If the eccentricity is finite If the value is increased, the motor part 1 exerts a torque on the output shaft 12 the end. At the same time, the planet gears 10 exert a torque on the sun gear 11, since they are supported on the peripheral gear 13 braked by the vane cell transmission. In this way, the efficiency of the entire combined transmission becomes essential elevated.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist zwischen Flügel 14 und der Lauffläche ein Steg 15 vorgesehen, welcher über die elastischen Leisten 16 mit dem Flügel 14 verbunden ist, so daß dieser eine Bewegung in zwei Richtungen ausführen kann.As shown in Fig. 4, is between wing 14 and the tread a web 15 is provided, which via the elastic strips 16 with the wing 14 is connected so that it can move in two directions.

Dies ist durch die gestrichelt eingezeichnete Lage 17 angedeutet. In den Steg 15 sind Dichtleisten 18 eingesetzt, deren mit der Lauffläche 3 in Berührung kommende Fläche deren Wölbung angepaßt ist, so daß eine gute Flächenberührung bei geringer Flächenpressung erzielt wird.This is indicated by the position 17 drawn in dashed lines. In the web 15 sealing strips 18 are used, their with the tread 3 surface coming into contact whose curvature is adapted, so that a good surface contact is achieved at low surface pressure.

Claims

P a t e n t a ns p r ü c h e:

g)) Hydrostatic transmission, which pumps from two flight cells is formed, of which one is driven by means of a motor and the other is connected to an output shaft, these being assigned to one another in such a way that that the suction side of one pump with the pressure side of the other pump and vice versa is connected, characterized in that the impeller (1) of a pump itself located inside a cylinder (4) by the impeller (5) of the other pump is surrounded, the inner surface (3) of the cylinder (4) as a running surface for the Wing (2) of the inner pump (1) and the outer surface (7) of the cylinder (4) as The running surface is used for the wings (6) of the outer pump (5).

2.) Transmission according to claim 1, characterized in that the two Pumps (1,5) concentric and the outer and inner running surfaces (3,7) of the cylinder (4) are arranged eccentrically.

3.) Transmission according to claim i, characterized in that the two Pumps (1,5) eccentric and the outer and inner running surface {3ei7) of the cylinder (4) are arranged concentrically.

4.) Transmission according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that the cylinder (4) with Breakthroughs (8) is equipped.

5.) Transmission according to claim 1 and or one or more of the following, characterized in that this with a mechanical gear (9,10,11t12) is coupled.

6.) Transmission according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that there is a sun gear on the output shaft (12) of the transmission (Is arranged, the planet gears (10) which can be driven on one of the etDm motor Carriers (9) are provided on an internally toothed peripheral wheel (13> roll, which is connected to the impeller (5) of the external pump.

7.) Transmission according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that between the wing (14) and the running surface (3 * 7) a web (15) is provided, which is elastically connected to the wing (14).

8.) Transmission according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that sealing strips (18) are inserted into the web (15), which are adapted to the curvature of the associated running surface.