DE2239635B2 - Fuellvorrichtung fuer hydrostatische getriebe zum ausgleich von leckoelverlusten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung für hydrostatische Getriebe mit geschlossenem Kreislauf zum Ausgleich von Leckölverlusten mit einer ein ortsfestes Gehäuse aufweisenden Verdrängereinrichtung, die FüHflüssigkeit von einem Reservebehälter aus über eine Zuleitung ansaugt und über eine Ableitung der Niederdruckseite des Arbeitskreislaufs zuführt, wobei im Gehäuse in Umlauf versetzbare Flüssigkeitszellen in einem ersten Umlaufbereich (Förderseite) abnehmenden Rauminhalt und in einem zweiten Umlaufbereich (Schluckseite) zunehmenden Rauminhalt aufweisen und die Flüssigkeitszellen auf der Schluck- bzw. Förderseite über je eine in einem Verteiler angeordnete Steueröffnung mit der Zu- bzw. der Ableitung verbunden sind.

Aus der US-PS 3175 363 ist eine entsprechende Füllvorrichtung bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Füllkreisverdrängerpumpe fremd (mecha-

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nisch durch die Getriebeeingangswelle) angetrieber was die Vorrichtung relativ kompliziert und aulwendij macht Außerdem arbeitet die bekannte Fullvomchtunj auf Grund des Fremdantriebs der Füllpumpe mi konstanten Leistungsverlusten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dii Füllvorrichtung des eben erwähnten Typs in ihren Aufbau zu vereinfachen und insbesondere unnötig! Leistungsverluste auszuschalten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsge maß eine bekannte, hydraulisch antreibbare Ver drängereinrichtung als Leckölausgleichsvorrichtung be nutzt wird, die auf der Schluckseite ihres Verteilers ein< dritte Steueröffnung aufweist, welche mit der Hoch druckseite des Arbeitskreislaufes über eine Leitung verbunden ist.

Demgemäß wird bei der erfindungsgemäßen Füllvor richtung eine hydraulisch getriebene Fülleinrichtung benutzt; bei im Arbeitskreislauf auftretenden Lecköl Verlusten wird die Füllpumpe unter Ansaugen vor hüllflüssigkeit aus einem Reservehälter angetrieben unc drückt unter der Wirkung des abgezweigten Getriebe hochdrucks die Füllflüssigkeit ir. die Niederdruckseite des Getriebes.

Es sind Verdrängereinheiten mit zusätzlichen Steuer öffnungen in der Verteilervorrichtung beispielsweise aus den US-PS 34 15 160 und 32 32 056 bekannt. Hierbe handelt es sich jedoch um eine Verdrängereinheit einet anderen Gattung; die zusätzlichen Steueröffnungen können wahlweise zu- und abgeschaltet werden, so daO sich verschiedene Drehzahlen der als Hydromotor arbeitenden Einheiten ergeben. Abgesehen davon sind die Steueröffnungen in anderer Weise mit den Leitungen ihres Getriebes geschaltet.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß aus der US-PS 29 33 897 ein Druckumformer bekannt ist, welcher in ähnlicher Weise wie die Füllpumpe gemäß der Erfindung in einen - allerdings nicht geschlossenen Flüssigkeitskreislauf eingeschaltet ist; bei diesem bekannten Umformer sind jedoch zwei spezielle, mechanisch miteinander gekoppelte Einheiten vorgesehen. Diese Umformereinheit dient nicht zum Leckölersatz, sondern zur Ermöglichung einer stufenweisen Übersetzungsänderung eines hydrostatischen Getriebes.

Aus der US-PS 22 06 669 ist ein anderer Typ zweier mechanisch gekoppelter Verdrängereinheiten bekannt. Der Verdrängerteil der einen Einheit steht über eine Leitung mit der Förderleitung der Hauptpumpe eines offenen hydrostatischen Kreislaufs in Verbindung, wirkt bei Getriebehochdruck in der Förderleitung als Hydromotor und treibt die zweite Verdrängereinheit, die als Servopumpe in die Saugleitung der Hauptpumpe fördert, und den notwendigen Mindestansaugdruck aufrechterhält und um Kavitationen im Arbeitskreislauf zu vermeiden. Bei dieser Doppelpumpe wird jedoch ebenfalls kein geschlossener Arbeitskreislauf mit einer Hoch- und einer Niederdruckseite verwendet; auch fehlt die bauliche Konzentration auf eine Füllpumpc mit mindestens drei Steueröffnungen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in bekannter Weise eine vierte Steueröffnung auf der Förderseite der Verteilereinrichtung vorgesehen ist, wobei in bekannter Weise die vierte mit der zweiten Steueröffnung und die dritte mit der ersten Steueröffnung verbindbar sind, diese Verbindung automatisch bei Druckumkehr im Arbeitskreislauf über je ein Rückschlagventil herbeiführbar ist

gnd in bekannter Weise die dritte und die vierte Steueröffnung — über je ein weiteres in ihrer Richtung öffnendes Rückschlagventil — mit der Zuleitung verbindbar sind.

Auch die eben erwähnten Merkmale sind bei einer Füllvorrichtung eines anderen Typs gemäß der US-PS 34 15 160 bekannt; bei dieser bekannten Vorrichtung finden jedoch Zweistellungsventile statt der bei der erfinuungsgemäßen Ausführungsform verwendeten Rückschlagventile Verwendung.

Die eben erwähnten Rückschlagventile können in an sich bekannter Weise im Gehäuse angeordnet sein.

Auch ist es möglich, einerseits die dritte und die zweite Steueröffnung und andererseits die erste und die vierte Steueröffnung in bekannter Weise spiegelbildgleich anzuordnen.

An Hand der Zeichnungen werJen Ausführungsbei-Ipiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Füllvorrichtung Bngsder Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig.2 eine entsprechende Darstellung im Querschnitt längs der Linie Il-II in Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer hydrostatischen Einheit mit einer Füllvorrichtung nach F i g. 1 lind 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer Füllvorrichtung und

Fi g. 5 eine schematische Darstellung einer hydrostatischen Einheit mit einer abgewandelten Ausführungsform einer Füllvorrichtung.

Eine Füllvorrichtung weist ein festes Gehäuse 10 und bewegliche Teile 11 und 12 auf. Das Gehäuse 10 setzt sich aus zwei Schalen 10a und 106 zusammen, zwischen denen eine Scheibe 10c angeordnet ist. Die beweglichen Teile 11 und 12 sind zwischen den Schalen 10a und 10i> angeordnet und von der Scheibe oder dem Kreisringstück 10c umgeben.

Die beweglichen Teile 11 und 12 sind als Rotoren ausgebildet und haben girlandenartige Ränder oder Ausbauchungen 13 und 14, welche ineinandergreifen.

Der äußere Rotor 11 ist drehbar im Inneren der Scheibe 10c gelagert und weist eine Drehachse A auf. Der mittige Rotor 12 ist auf einem Wellenstumpf 15 drehbar gelagert, welcher wiederum in Hülsen 16a und 166 der Schalen 10a und 106 gelagert ist; die Drehachse B des Wellenstumpfes 15 ist gegenüber der Achse A versetzt.

Der äußere Rotor 11 hat eine girlandenartige Ausbauchung mehr als der Rotor 12. Die girlandenartigen Ausbauchungen 13 und 14 der Rotoren 11 und 12 bilden Zellen 17, welche sich zyklisch während der Drehung der Rotoren 11 und 12 verschieben. Die Zellen 17 haben ein sich bei der D.ehung veränderndes Volumen.

Bei einer Drehung im Uhrzeigersinn (Pfeil F in F i g. 2) nehmen die Zellen 17 auf der rechten Hälfte der Fig.2 volumenmäßig zu (rechts von einer Mittelebene M); die Mitlelebene M schneidet die Achsen A und B-, die Zellen verkleinern sich auf der linken Hälfte der F i g. 2, d. h. links von der Ebene M.

Das Gehäuse 10 ist mit einer ersten Steueröffnung 24 versehen; diese ist über einen Kanal 25 und eine Leitung 33 an einen Reservebehälter 30 angeschlossen; ein über eine Leitung 32 zum Arbeitskreislauf führender Kanal 19 ist mit einer zweiten Steueröffnung 21 verbunden; ferner ist eine dritte Steueröffnung 20 vorgesehen, welche über einen Kanal 18 und eine Leitung 31 mit der Hochdruckseite des Arbeitskreislaufs verbinden ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, führen die Steueröffnungen 20 und 24 zu den Zellen 17 rechts von der Mittelebene M und die Steueröffnung ?1 zu den Zellen 17 links von der Mittelebene.

Die Steueröffnungeri 20 und 21 sind durch Trennwände, sogenannte Schaltzonen 22 und 23, voneinander isoliert.

Die durch die Steueröffnungen gebildete Verteilereinrichtung ist aus der Schale 106 des Gehäuses 10 ausgespart; die Steueröffnungen können jedoch auch winkelverschiebbar ausgebildet sein, wodurch die Schaltzonen 22 und 23 bezüglich der Mittelebene M steuerbar werden, was dazu führt, daß der Zelleninhalt der Verdrängervorrichtungen verändert werden kann.

Hierzu würde es genügen, in der Schale 106 einen winkelverschiebbaren Teil vorzusehen, der beispielsweise links von der strichpunktierten Linie 1Od angeordnet wäre.

Beim Betrieb wird Drucköl von der dritten Steueröffnung 20 über die Zellen 17 zur zweiten Steueröffnung 19 gefördert.

Die weiter obenerwähnte erste Steueröffnung 24, welche nicht an den Arbeitskreislauf angeschlossen ist, kann ebenfalls mit den Zellen 17 in Verbindung treten.

Die Steueröffnung 24 ist von den öffnungen 20 und 21 durch Umschaltzonen 23 und 123 isoliert.

Eine Einschaltung der in F i g. 1 und 2 dargestellten Füllvorrichtung in einen Kreislauf ist in F i g. 3 dargestellt; die Vorrichtung ist an eine hydraulische Druckbeaufschlagungsvorrichtung angeschlossen und spielt somit die Rolle eines Verdrängers, wobei die Welle 15 hinsichtlich ihrer Drehrichtung nicht festgelegt ist. Die Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26 kann beispielsweise Pumpen und/oder Sammler aufweisen.

3; Diese Vorrichtung weist einerseits eine Hochdruckleitung 27 und andererseits eine Niederdruckleitung 28 auf. Über eine Leitung 29 werden Druckölveriuste dem Reservebehälter 30 zugeführt.
Das Drucköl wird einem Verbraucher 126 zugeleitet, von dem über eine Leitung 129 wiederum Leckölverluste dem Reservebehälter zugeführt werden.

Die Leckölverluste können durch hydraulische Verluste in der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26 und auch durch den Verbraucher 126 bedingt sein und somit ausgeglichen werden; es kann sich hierbei um übliche Undichtigkeitsverluste oder auch um zufällige Verluste handeln, die auf Kavitationen zurückzuführen sind. Von den rechts von der Ebene M angeordneten Zellen 17 sind einige dem hohen Druck über die Leitung 27 ausgesetzt, während andere Zellen vom »Druck« (im allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise einem Druck gleich Null) im Reservebehälter 30 abhängig sind. Die links von der Ebene M angeordneten Zellen 17 sind dem Niederdruck in der Leitung 28 ausgesetzt.

Die Druckdifferenz zwischen den Steueröffnungen 20 und 21 führt zur Drehung der Rotoren 11 und 12 in eine Richtung gemäß Pfeil -^c'.

Das zusätzliche Drucköl, welches über die Steueröffnung 24 gefördert wird, sorgt für eine »Überfütterung«

no der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26, welche für einen Druckausgleich in den Leitungen 31 und 32, und zwar über die Leitungen 27 und 28, sorgt; die Drehgeschwindigkeit der Rotoren 11 und 12 ist somit eine Funktion der Druckölströme in den Leitungen 31

ds und 32, d. h. der wirklichen »Überfütterung« der hydrostatischen Einheit 26,126.

Diese hydrostatische Einheit ermöglicht eine selbsttätige Veränderung der Druckölströme und die Drücke

als eine Funktion unter Berücksichtigung folgender Formeln:

Q32 = Q31 + Q33

(P3I - P33)Q3I -= (P32 - P33)QJ2

wobei Ο31 und P31 jeweils der Druckölstrom und der Druck in der Leitung 31 und Q33 und P33 jeweils der Druckölstrom und der Druck in der Leitung 33 sind; Q32 und P32 sind der Druckölstrom und der Druck in der Leitung 32.

Die Formel (1) gibt die Aufrechterhaltung der Ströme, die Formel (2) die Aufrechterhaltung der Energie an. Im Falle einer anomalen Erhöhung der Flüssigkeitsverluste, beispielsweise bei einem zufälligen Bruch der Leitung, erhöht sich in der Leitung 32 der Durchfluß und führt dazu, daß diese Verluste ausgeglichen werden; diese Durchflußerhöhung spielt somit die Rolle eines Schutzes für die Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26 und den Verbraucher 126; hierdurch werden z. B. Kavationen vermieden oder vermindert.

Die beschriebene Verdrängereinrichtung kann als Füll- und Speiseeinrichtung für jeden geschlossenen hydrostatischen Kreislauf verwendet werden. Die Füllvorrichtung hat eine Drehgeschwindigkeit, die sich selbsttätig der »Überfütterung« anpaßt. Hierdurch wird die Leistung in der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26 im Gegensatz zu bekannten Verdrängerpumpen nicht verringert.

Die Füllvorrichtung kann auch an bestimmten Punkten bei einem bereits vorliegenden Kreislauf angeschlossen werden.

Die in Fig. 1 bis 3 beschriebene Füllvorrichtung erfüllt ihre Aufgabe, vorausgesetzt, daß die Arbeitsweise der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 26 immer in der gleichen Richtung, d. h. Hochdruck in der Leitung 27 und Niederdruck in der Leitung 28, verläuft; eine Umsteuerung ist nicht möglich.

Es kann in bestimmten Fällen zugelassen werden, daß Hochdruck einmal auf die Leitung 27 und dann auf die Leitung 28 aufgegeben wird. Es kann auch dafür gesorgt werden, daß die Speisung oder »Überfütterung« in diesem Fall sichergestellt wird.

In Fig.4 und 5 ist eine solche Vorrichtung dargestellt. Die Anordnung ist ähnlich derjenigen von F i g. 1 bis 3; in F i g. 4 sind die Steueröffnungen 20' und 24' rechts von der Ebene M angeordnet; jedoch ist die Steueröffnung 21 von Fig. 1 durch zwei unterschiedliche Steueröffnungen 40 und 41 ersetzt, die spiegelbildgleich zu den Steueröffnungen 20' und 24' angeordnet sind. Hier sind also vier Steueröffnungen der Verteilereinrichtung vorgesehen. Die dritte und die zweite Steueröffnung 20' und 40 haben eine kleinere Kapazität als die erste und die vierte Steueröffnung 24' und 41.

Die dritte Steueröffnung 20' ist über eine Leitung 3Γ mit der Leitung 27' und die zweite Steueröffnung 40 ist über eine Leitung 32' mit der Leitung 28' verbunden. Die erste und die vierte Steueröffnung 24' und 41 sind mit der Leitung 33' des Reservebehälters 30' über zwei Rückschlagventile 42 und 43 verbunden. Ein Pumpenkorb 44 ist in die Leitung 33' eingesetzt, um das Drucköl zu filtern. Die vierte Steueröffnung 41 ist mit der zweiten Steueröffnung 40 über ein Rückschlagventil 45 verbunden; die erste Steueröffnung 24' ist mit der dritten Steueröffnung 20' über ein Rückschlagventil 46 verbunden.

Wenn die Leitung 27' unter Hochdruck und die Leitung 28' unter Niederdruck steht, zirkuliert das Drucköl und die Rotoren drehen sich in dem durch die voll ausgezogenen Pfeile angegebenen Sinn; die Ventile

42 und 45 sind offen und die Ventile 43 und 46 geschlossen unter dem Einfluß der vorher aufgetretenen Druckdifferenzen.

Wenn die Leitung 28' unter Hochdruck und die Leitung 27' unter Niederdruck steht, zirkuliert das Drucköl und die Rotoren drehen sich in dem durch die strichpunktierten Pfeile angegebenen Sinn; die Ventile

43 und 46 sind offen und die Ventile 42 und 45 geschlossen unter dem Einfluß der vorher aufgetretenen Druckdifferenzen.

Aus Fig.4 ist ersichtlich, wie die Ventile 42, 43, 45 und 46 in das Gehäuse 10' eingebaut sind. Das Gehäuse 10' weist drei Kanäle 18', 19' und 25' auf.

Gemäß F i g. 1 bis 3 ist eine zusätzliche Steueröffnung 24 neben der schluckseitigen Steueröffnung 20 und der förderseitigen Steueröffnung 21 auf der Schluckseite angeordnet; das gleiche gilt für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 und 5 in jeder der beiden Arbeitsrichtungen, wo allein diejenige zusätzliche Steueröffnung, die sich auf der Schluckseite befindet, die Rolle derjenigen nach F i g. 1 bis 3 spielt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 22

1. Füllvorrichtung für hydrostatische Getriebe mit geschlossenem Kreislauf zum Ausgleich von L ecköl-Verlusten mit einer ein ortsfestes Gehäuse aufweisenden Verdrängereinrichtung, die Füilflüssigkeit von einem Reservebehälter aus über eine Zuleitung ansaugt und über eine Ableitung der Niederdruckseite des Arbeitskreislaufs zuführt, wobei im Gehäuse in Umlauf versetzbare Flüssigkeitszellen in einem ersten Umlaufbereich (Förderseite) abnehmenden Rauminhalt und in einem zweiten Umlaufbereich (Schluckseite) zunehmenden Rauminhalt aufweisen und die Flüssigkeitszellen auf der Schluck- bzw. Förderseite über je eine in einem Verteiler angeordnete Steueröffnung mit der Zu- bzw. der Ableitung verbunden sind, gekennzeichnet durch die Benutzung einer bekannten, hydraulisch antreibbaren Verdrängereinrichtung (10, 11, 12), als Leckölausgleichsvorrichtung die auf der Schluckseite ihres Verteilers (10<ή eine dritte Steueröffnung (20) aufweist, weiche mit der Hochdruckseite des Arbeitskreislaufs über eine Leitung (31) verbunden ist.

2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise eine vierte Steueröffnung (41) auf der Förderseite der Verteilereinrichtung vorgesehen ist, wobei in bekannter Weise die vierte (41) mit der zweiten (40) Steueröffnung und die dritte (20') mit der ersten (24') Steueröffnung verbindbar sind, diese Verbindung automatisch bei Druckumkehr im Arbeitskreislauf über je ein Rückschlagventil (45, 46) herbeiführbar ist und in bekannter Weise die dritte (20') und die vierte (41) Steueröffnung — über je ein weiteres in ihrer Richtung öffnendes Rückschlagventil (43, 42) — mit der Zuleitung (33') verbindbar sind (Fig. 5).

3. Füllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (45, 46) in bekannter Weise im Gehäuse (10) angeordnet sind.

4. Füllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die dritte (20') und die zweite Steueröffnung (40) und andererseits die erste (24') und die vierte Steueröffnung (41) in bekannter Weise spiegelbildlich angeordnet sind.