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Hydrostatisches Getriebe Bei hydrostatischen Ge-trieben, die aus
einem Generator und mindestens einem Empfänger der mit diesem über einen geschlossenen
Kreis bildende Leitungen verbunden ist, treten Strömungsmittelverluste auf, die
ausgeglichen werden
müssen. Die einfachste Lösung hierfür wäre,
den gesamten Durchsatz von dem Generator in einen Behälter saugen zu lassen, in
welchen der Empfänger das Störungsmittel drückt.
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Eine derartige Anordnung ist jedoch mit Nachteilen verbunden, da sie
nicht umsteuerbar ist, da es in der Saugleitung bei starken Durchsätzen zu Kavitationen
kommen kann und da die Flüssigkeit in dem Behälter zum Emulgieren neigt, so daß
ein großes Flüssigkeitsvolumen erforderlich ist.
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Es wurde bereits versucht, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß
das Getriebe mit einer zusätzlichen Pumpe ausgerüstet wird, die die Verluste des
Getriebes über ein Paar Rückschlagventile kompensiert und Jegliche Hohlraumbildung
vermeidet. Hierbei sind der Generator und der Empfänger direkt durch zwei Leitungen
miteinander verbunden, in deren Jede Jeweils eine mit der zusätzlichen Pumpe über
eines der Rückschlagventile verbundene Leitung mündet. Infolge des in den meisten
Fällen vorgesehenen mechanischen Antriebs dieser Pumpe hängt deren Durchsatz im
wesentlichen von der Geschwindigkeit des Generators antreibenden Motors ab und die
Pumpe muß den stärksten Flüssigkeitsverlust kompensieren, wenn sich der Motor mit
niedriger Geschwindigkeit dreht.
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Infolgedessen wird die Pumpe im allgemeinen überdimensioniert, so
daß bei hohen Geschwindigkeiten ungenutzte Energie
abgeben wird,
was zu einer Erhitzung des StrömungsmatteLs führt.
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Da diese Pumpe häufig als Druckquelle zum Antrieb der Steuereinrichtungen
benutzt wird, besteht ferner die Gefahr, daß diese Steuereinrichtungen außer Betrieb
gesetzt werden, wenn das Volumen der Verluste infolge von Verschleiß zunimmt, Ziel
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die Nachteile der
oben genannten Anordnungen nicht auftreten, die zusätzliche Pumpe wegfallen kann,
die Verluste beispielsweise bei Verwendung des Getriebes in einem Fahrzeugantrieb
in allen Betriebsarten (vorwärts und rückwärts) kompensiert werden können (der Generator
kann gegebenenfalls als Pumpe arbeiten), und der Betrieb der Steuereinrichtungen
gewährleistet ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein hydrostatisches Getriebe, mit einer
meistens als Generator arbeitenden hydrostatischen Maschine und mindestens einer
meistens als Empfänger arbeitenden hydrostatischen Maschine, die jeweils eine Trommel
mit mehreren Zylindern besitzen, in denen bewegliche, sich an einer Pührungsscheibe
abstützende Kolben vorgesehen sind, und die in einem geschlossenen Kreis über einen
Hochdruck- und einen Niederdruck und über Verteilerspiegel miteinander
verbunden
sind, in deren Aussparungen diese Kanäle münden. Die Maschine ist dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Verteiler eine konzentrisch zur Achse der Trommel angeordnete
zusätzliche Öffnung aufweist, die über einen zusätzlichen, ein Rückschlagventil
enthaltenden Kreis mit einem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist, und daß die Wandung
der Trommel mit Bohrungen versehen ist, die einerseits jeweils in einen Zylinder
und andererseits in die mit dem Verteilerspiegel in Berührung stehenden Fläche in
demselben Achsabstand wie die zusätzliche Öffnung ausmünden.
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Auf diese Weise verfügt man uber einen zusätzlichen Kanal, über welchen
Jeder Kolben beim Ansaugen frei aus einem Behälter Flüssigkeit in einer Menge ansaugen
ann, die zum Ausgleich der Strömungemittelverluste in der Vorrichtung gerade ausreicht,
wobei gleichzeitig vermieden wird, daß der gesamte Durchsatz über den Behälter strömt
oder daß eine zusätzliche Pumpe erforderlich ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Auf dieser Zeichnung
zeigt: Fig0 1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe,
Fig0
2 eine Stirnansicht des Verteilerspiegels des Generators des auf Fig. 1 dargestellten
Getriebes, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform
der Ventileinrichtungen und Speisung der Steuereinrichtungen und zum Ausgleich der
Strömungsmittelverluste in beiden Betriebsrichtungen in dem Falle, in dem beide
Maschinen als Generator oder als Motor arbeiten können, Fig0 4 die Darstellung einer
Einzelheit eines Ventils der auf Fig. 3 dargestellten Vorrichtung, Fig. 5 ein Funktionsschema
bei Vorhandensein eines Umsteuerschiebers und Fig0 6 eine Stirnansicht des Verteilers
des Empfängers im Fall der auf Fig. 5 dargestellten Anordnung.
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Fig. 1 zeigt einen Generator 1, der eine von der Welle 2 angetriebene
Trommel 3 besitzt, die in Lagern 4 und 5 drehbar ist und in welcher Zylinderbohrungen
6 vorgesehen sind, die auf einem Kreis angeordnet sind und deren Achsen zur Drehachse
der Trommel parallel sind. In diesen Zylinderbohrungen gleiten Kolben 7, die über
Schübe 8 auf einer
feststehenden, geneigten Scheibe 9 gleiten. An
der Trommel liegt eine Feder 10 an, die die Schübe in festem Kontakt mit der Scheibe
hält und die Trommel gegen den Verteilerspiegel 11 drückt. Der Generator treibt
einen Empfänger 12 an, der eine ähnlich wie die Trommel 3 ausgebildete Trommel 13
besitzt, die durch einen Riegel 15 an eine Welle 14 befestigt ist, welche sich in
einem Lager 16 und einem Kugelgelenk 17 dreht. In den in dieser Trommel vorgesehenen,
zueinander parallelen Zylindern 18 sind Kolben 19 verschiebbar, auf die das vom
Generator kommende, unter Druck stehende Strömungsmittel einwirkt und die dadurch
die an der Antriebswelle 21 befestigte geneigte Scheibe 20 in Drehung versetzen.
In der Achse der Abtriebswelle ist eine Aussparung vorgesehen, in welcher das Kugelgelenk
17 sitzt. Ein Anschlag 22 nimmt die Schubwirkung der Kolben auft Der Gleichlauf
der Drehung der an der Welle 14 befestigten Trommel und der Scheibe 20 wird durch
ein Kegelräderpaar 23, 24 gewährleistet. Durch eine Feder 25 wird einerseits die
Trommel 13 gegen einen Verteilerspiegel 26 und werden andererseits die Ritzel des
Kegeiräderpaares 23, 24 gegeneinander gedrückt.
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An ihren Enden eingefaßte Pleuelstangen 27 treiben die Scheibe 20
an, die sich unter Einwirkung der Kolben 19 in Lagern 28 und 29 dreht.
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Der Generator steht mit dem Empfänger über Kanäle 30 und 31 in Verbindung,
welche ßie Öffnungen 32, 33 des feststehenden Verteilerspiegels 11 des Generators
mit den Offnungen 34 und 35 des feststehenden Verteilerspiegels 26 des Empfängers
in Verbindung setzen. Die Zylinder 6 und 18 sind mit Bohrungen 36 und 37 versehen.
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In der häufigsten Betriebsweise liefert der Generator unter Einwirkung
der Antriebswelle 2 einen Druck, der in dem Empfänger zum Antrieb der Antriebswelle
21 benutzt wird, wobei die Hochdruckflüssigkeit von der Öffnung 32 des Verteilerspiegels
11 aus über den Kanal 31 zur Öffnung 34 des Verteilerspiegels 26 fließt und das
Niederdruckströmungsmittel über den Kanal 30 von der Öffnung 35 des Verteilerspiegels
26 zur Öffnung 33 des Verteilerspiegels 11 zurückströmt.
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fler Betrieb kann umgekehrt werden, wobei der Generator als Empfänger
arbeitet und umgekehrt. Dies ist insbesondere bei Verwendung des Getriebes zum Antrieb
der Antriebsräder eines Fahrzeug der Fall, wenn die Antrieb räder den Motor antreiben,
so daß dieser als Bremse wirkt.
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Die Drehrichtung kann auch dadurch umgekehrt werden, daß die Kanäle
30 und 31 (Fig. 5) für den Rückwärtsgang über einen Umkehrschieber 38 gekreuzt werden.
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Bei einer derartigen Vorrichtung müssen Einrichtungen zur Kompensierung
der inneren Flüssigkeitsverluste vorgesehen werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu im Boden Jedes Zylinders des Generators
eine zweite Bohrung 39 vorgesehen, die während des Ansaughubes des Generators mit
einer in dem Verteilerspiegel vorgesehenen zusätzlichen Öffnung 40 in Verbindung
steht. Diese Öffnung ist mit einem Behälter 41 über einen Kanal 42 und ein Rückschlagventil
43 verbunden, das bei Umkehr des Druckes den Kanal sperrt.
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Auf ähnliche Weise ist im Boden jedes Zylinders des Empfängers eine
zweite Bohrung 44 vorgesehen, die beim Ansaughub mit einer zusätzlichen Öffnung
45 des Verteilerspiegels 26 und mit dem Behälter über einen Kanal 46 und ein Rückschlagventil
47 verbunden ist.
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Diese Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Wenn in dem Kanal 31
Hochdruck herrscht, wird das Ventil 47 eingeschoben und verhindert jeden Flüssigkeitszutritt
zum Behälter. Der von dem Empfänger dem Generator gelieferte Öldurchsatz ist um
die Summe der äußeren Verluste des Empfängers und des Generators kleiner als der
Durchsatz, den der Generator ansaugen muß. zB entsteht somit in einem Zylinder
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bei dessen Füllung ein Unterdruck, der über das von einer Feder 48 offen gehaltene
Rückschlagventil 43 aus dem Behälter die Zufuhr einen Ausgleichsdurchsatzes zuläßt,
durch welchen der Lastverlust über den Kreis 43, 42, 40, 39, 32 und 31 ausgeglichen
wird.
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Wird das System umgekehrt, d.h. arbeitet der Generator als Empfänger
und umgekehrt, so tritt hierbei der Kreis 47, 46, 45, 44 in Betrieb.
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Anstelle der im allgemeinen zum Betrieb der Steuereinrichtungen benutzten
Druckquelle kann auch an dem im allgemeinen unter Hochdruck stehenden Kanal 31 unter
Druck stehendes Strömungsmittel entnommen werden, das über einen Kreis 41 und ein
Druckstabilisierungsventil 52 einem Speie cher 50 zugeleitet wird0 Dieses Ventil
ist in einem Körper 53 verschiebbar und unterliegt der Einwirkung einer eingestellten
Feder 54, die sich in einer Endkammer 55 befindet, welche über einen Kanal 56 mit
dem Behälter in Verbindung steht. Das Ventil besitzt eine Nut 57, die mit einer
Öffnung 58 zusammenarbeitet, in welche der Kanal 51 münde-t. Ein durch eine Feder
60 betätig-tes Ruskschlagventil 59 befinde sich in einer Kammer die über den Kanal
62 mit dem Druck des Speichers in Verbindung steht. Von diesem Kanal 62 geht ein
Abzweigkanal 63 ab, der zu den Steuereinrichtungen führt. Eine andere Abzweigung
64 mündet
in eine Bohrung 65.
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Bei Auftreten eines zufälligen Überdruckes in dem Kreis des Speichers
wird das Ventil 59 eingeschoben und setzt die Bohrung 65 mit einer Nut 46 in Verbindung,
die ihrerseits mit einer axialen Bohrung 67 in Verbindung steht.
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Der Druck des Strömungsmittel schiebt nun das Ventil 52 zurück, so
daß das Strömungsmittel über die Bohrung 68 und die Nut 57 zu der Kammer 55 und
dem Behälter 41 fließt.
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Wenn dagegen der Druck in dem Speicher abnimmt, wird die Einwirkung
der Feder 54 stärker als der Druck und das druckregulierende Ventil 52 setzt die
Bohrung 58 mit der Nut 57, den Kanälen 68 und 67 und der Nut 66 und nach der Öffnung
des Ventils 52 mit der Kammer 61 in Verbindung.
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Das Ventil 59 arbeitet hierbei als Rückschlagventil zwischein dem
Speicher 50 und dem Kanal 51.
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Der zum Betrieb der Steuereinrichtungen erforderliche Druck kann somit
direkt dem Getriebe entnommen werden, ohne daß eine eigene Pumpe erforderlich ist.
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Bei der auf Fig. 3 dargestellten abgewandelten Ausfiihrungsform kann
der Kreis der Steuereinrichtungen gespeist werden, wenn mindestens einer der Kanäle
42 und/oder 46 mit dem Hochdruck verbunden ist.
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Zu diesem Zweck werden die beiden auf Fig. 1 dargestellten Rückschlagventile
47 und 47 benutzt. Diese Rückschlagventile befinden sich im Falle der auf Fig. 3
dargestellten Ausfuhrungsform in einem Körper 70, in dem eine radiale Bohrung 71
vorgesehen ist, die zwei Kammern 72 miteinander verbindet. Diese Kammern werden
von den Bohrungen für die Ventile 43 und 47 gekreuzt. Die Ventile besitzen Nuten
73, (Fig.4), die den Kopf des Ventils mit der entsprechenden Kammer verbinden kann,
wenn der Kreis, in welchem sich das Ventil befindet, unter Hochdruck steht, wobei
das Ventil, wie auf der rechten Seite von Fig0 3 dargestellt ist, eingeschoben ist.
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Die radiale Bohrung 71 ist mit einem zum Speicher führenden Kanal
verbunden. Auf diese Weise wird der unter Druck stehende Kanal, sei es nun der Kanal
30 oder 31, automatisch mit dem Speicher in Verbindung gesetzt.
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Wenn der Generator den Empfänger über ein Laufumkehrventil 38, das
die Kreise 30 und 31 kreuzt (Fig.5), in beiden Richtungen antreiben kann, 80 sind
beide Ventile 43 und 47 zusammen geöffnet, was jedoch keinen Nachteil darstellt.
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Bei Laufumkehr und Umkehr der Generator- und Empfängerfunktion der
Maschinen sind beide Ventile jedoch zusammen geschlossen. Zum Ausgleich der Verluste
in diesem Fall ist in dem Verteiler 26 eine weitere zur Öffnung 45 (Fig0 6)
symmetrisch
angeordnete, zusätzliche Öffnung 45t vorgesehen, die über einen Kanal 76 mit einer
Bohrung 74 verbunden ist, die ihrerseits mit dem Behälter 41 in Verbindung steht.
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Die Ventile besitzen Aussparungen 75 und setzen in geschlossenem Zustand
die beiden Enden der Bohrung 74 miteinander in Verbindung.
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Die Erfindung wurde in Anwendung auf hydrostatische Maschinen mit
zylindrischer Trommel beschrieben, deren Verteilerspiegelplan, kugelförmig oder
konisch ausgebildet sein kann. Die Erfindung kann jedoch ohne weitere Änderung auf
hydrostatische Maschinen angewendet werden, bei welchen die Zylinder sternförmig
angeordnet sind und der Verteilerspiegel zylindrisch ist, wobei sich die zusätzliche
Aussparung über einen Bogen eines kreisförmigen Querschnitts des Verteilers erstreckt.
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Patentansprüche: