DE3520339A1 - Verbrennungsmotor mit hydrostatischer kraftuebertragung - Google Patents

Verbrennungsmotor mit hydrostatischer kraftuebertragung

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DE3520339A1
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Germany
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pressure
piston
combustion engine
internal combustion
engine according
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DE19853520339
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Karlmann 7992 Tettnang Hamma
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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    • F01B9/04Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Description

  • Verbrennungsmot,or mit hydrostatischer KraFtübertragung
  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit hydrastatischer Kraftübertragung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Der schlechte Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren, die die Energie der hin- und hergehenden Verbrennungskolben über Pleuel und Kurbelwelle übertragen, ist bekannt. Oft wird anschließend die damit erzeugte Rotationsenergie wieder über Hydromotore und Hydrokupplungen in eine hydrostatische Kraftübertragungsenergie umgewandelt.
  • Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die von einem Verbrennungskolben erzeugte Energie direkt zur hydrostatischen Kraftübertragung zu verwenden. Dabei ist mit den Verbrennungskolben koaxial ein Hydraulikkolben verbunden, welcher über eine Flüssigkeitssäule auf einen zweiten Hydraulikkolben wirkt. Der hin- und hergehende zweite Hydraulikkolben setzt dabei die Linearbewegung zur Kraftübertragung in eine Rotationsbewegung um. Durch die koaxiale Verbindung des Hydraulikkolbens mit dem Verbrennungskolben ist letzterer frei von Querkräften. Eine Regelung der Drehzahl ist mit dieser Konstruktion nicht möglich. Hierzu sind entsprechende Schaitgetriebe erforderlich, denn eine Regelung des Hubes des Verbrennungsmotores ist problematisch. Weiterhin ist von Nachteil, daß diese Art der Kraftübertragung m Motorabtrieb relativ aufwendig ist; so sind z.B. zwei Hydraulikkolben und ein nachgeschalteter Kurbeltrieb erforderlich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Leistungsabgabe unter weitgehender Vermeidung von leistungsverzehrenden Teilen regelbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese AuFgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Dadurch, daß der Förderstrom der Hydraulikpumpe regelbar ist, kann z.B. der Verbrennungsmotor mit einer Leistungsaufnahme Null, z.B. beim Starten, anlaufen. Ebenso läßt sich auch anschließend im Betrieb die Leistungsaufnahme bzw. dessen Leistungsabgabe regeln. Dadurch, daß der Verbrennungskolben keinen Querkräften unterworfen ist, können hohe Kolbengeschwindigkeiten bei nur geringem Verschleiß erreicht werden.
  • Als Hydraulikpumpe können an sich bekannte regelbare Kolbenpumpen, z.B. Exzenterradialkolben- oder Taumelscheibenaxialkolbenpumpen verwendet werden.
  • In vorteilhafter Weise wird man jeden Förderkolben koaxial zu dem dazugehörigen Verbrennungskolben anordnen, wobei z.B. mehre Verbrennungskolben mit ihren Verschieberichtungen achsparallel um eine zentrale Längsachse angeordnet sein können, oder sternförmig radial nach außen gerichtete Kolbenachsen aufweisen.
  • Zur Lagesteuerung der einzelnen Verbrennungsmotoren und der mit Ihnen verbundenen Förderkolben kann eine Taumelscheibe mit geneigter Achse auf einer Steuerwelle angeordnet sein, welche in der zentralen Längsachse liegt, wobei an die Taumelscheibe auf die Förderkolben oder Verbrennungskolben wirkende Steuerstifte angepreßt sind. Diese Einrichtung Funktioniert damit in der Art einer Taumelscheibenpumpe und die Verbrennungskolben können in der Reihenfolge ihrer Zündfolge entsprechend lagegesteuert werden.
  • Bei sternförmig angeordneten Kolbenachsen wird die Taumelscheibe durch einen Exzenter ersetzt.
  • Die Steurstifte können dabei Stößel sein, die mit den Förderkolben oder den Verbrennungskolben verbunden sind, oder sie sind über eine hydrostatische Koppel mit diesen verbunden.
  • Eine sehr vorteilhafte und erfinderische Einrichtung zur Regelung des Förderstromes besteht darin, daß in den Hubräumen der Förderkolben angeordnete Verdrängerkörper vorgesehen sind , die auf von den Förderkolben abgewandten Druckflächen mit dazugehörigen Kolbenräumen über Druckkanäle durch ein Fluid druckbeaufschlagt sind, daß zwischen den Förderkolben und den Verdrängerkörpern Federn angeordnet sind, und daß die Verdrängerkörper in Abhängigkeit vom Betriebsdruck,einem Steuerdruck oder einem Differenzdruck im System, der Druckbeaufschlagung der Druck flächen der Verdrängerkörper und der Federn in Richtung auf Verkleinerungen oder Vergrößerungen der Hubräume verschiebbar sind.
  • Durch die Ausgestaltung der Kolbenpumpe mit den Verdrängerkörpern läßt sich auf einfache Weise und mit nur geringer Verstelleistung das Hubvolumen eines Förderkolbens einstellen. Hierzu sind nur sehr geringe bewegte Massen erforderlich. Außerdem sind die Verstellzeiten sehr kurz und die Regelung des Förderstromes ist stufenlos möglich.
  • Die Regelung des Förderstromes kann auf vielfache Weise erfolgen. So können z.B. die Druckflächen der Verdrängerkörper mit Betriebsdruck beaufschlagt werden. In diesem Falle wirkt die Kraft der Feder gegen die Druckkraft des Betriebsdruckes, und solange die Druckkraft der Feder größer ist als die durch den Betriebsdruck auf die Druckfläche des dazugehörigen Verdrängerkörpers wirkende Kraft, verbleibt dieser in seiner Ausgangsposition. Damit steht dem dazugehörigen Förderkolben in üblicher Weise das maximale Hubvolumen zur Förderung zur Verfügung. Übersteigt jedoch die von dem Betriebsdruck herrührende Druckkraft die Kraft der Feder, so wird in entsprechender Weise der Verdrängerkörper in Richtung auf eine Hubraumverkleinerung verschoben. Dabei erfolgt die Verschiebung in Abhängigkeit vom Betriebsdruck, und zwar solange, bis sich ein Gleichgewichtszustand zu den dazugehnrigen Federkräften einstellt. Wenn dann die Taumelscheibe weiter in den Druckhub dreht, verdichtet der jeweilige Kolben das angesaugte Volumen und verschiebt damit auch den dem Förderkolben nacheilenden Verdrängerkörper wiederum bis zum Kräftegleichgewicht. Bei dieser Art ist eine Regelung von einem theoretischen Fördervolumen Null bis zu einer maximalen Förderleistung möglich.
  • Statt einer Regelung über den Betriebsdruck können die Verdrängerkörper auch durch einen separaten Steuerdruck verschoben werden. Der Steuerdruck kann dabei z.B. von der Bedienungsperson je nach Wunsch (z.B. Fahrtgeschwindigkeitsregclung) eingestellt. werden.
  • Durch diese Ausgestaltungen können Schaltgetriebe eingespart werden.
  • Ebenso ist auch die Kombination aus einer Regelung durch den Betriebsdruck und einem externen Steuerdruck möglich.
  • Bei einer Regelung über den Betriebsdruck wird praktisch eine lastabhängige Regelung erreicht. So kann z.B. bei entsprechend niedrigerem Förderstrom ein hoher Betriebsdruck und damit eine hohe Kraftübertragung erreicht werden, ebenso wie ein niederer Betriebsdruck bei einem hohen Förderstrom möglich ist, womit entsprechend höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Der von der Kolbenpumpe erzeugte Förderstrom kann im Bedarfsfalle auf mehrere Hydraulikkreise aufgeteilt werden. Ebenso ist es auch möglich, bei Mehrzylindermotoren mit einer entsprechenden Anzahl von Kolbenpumpen diese auf verschiedene Hydraulikkreise wirken zu lassen.
  • Statt einer Regelung der Verdrängerkörper über den Betriebsdruckoder einen Steuerdruck ist auch eine Regelung über eine Druckdifferenz im Betriebsdruck möglich. Eine derartige Regelung ist insbesondere für einen Einsatz bei Arbeitshydrauliken in Baumaschinen, Staplern u.dgl. geeignet. Zur Steuerung der Verschiebebewegung der Verdrängerkolben kann hierzu eine Meßblende in der Druckleitung der Kolbenpumpe angeordnet se in, hinter weicher die von der Druckausgangsleitung zu den Druck flächen der Verdrängerkörper führenden Steuerleitungen abgehen und vor welcher Verbindungsleitungen zu den zweiten Druckflächen mit dazugehörigen Kolbenräumen führen, die gegen die ersten Druckflächen gerichtet sind und wobei die Verdrängerkörper mit in Druckrichtung der ersten Druckflächen wirkenden Regelfedern versehen sind.
  • Dabei zeigt ein zunehmender Differenzdruck einen zunehmenden Bedarf an, wobei durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung der Verdrängerkolben diese in ihrer hinteren Endstellung verbleiben, so daß ein hoher Förderstrom gewährleistet ist. Tritt jedoch ein niederer Differendruck auf, können die Verdrängerkörper entsprechend in Richtung Hubraumreduzierung verschoben werden. Bei einem Druckanstieg über ein zulässiges Maß kann das Fördervolumen sogar bis zum Nullhub reduziert werden. Es ist lediglich erforderlich, die Kennlinien der beteiligten Federn, sowie die Druckflächen aufeinander abzustimmen. AuF diese Weise ist eine Druck- und Fördermengenregelung mit hoher Präzision bei kurzer Verstellzeit möglich.
  • Damit zur Verstellung der Verdrängerkörper keine wesentliche Energie vernichtet wird, wird man in vorteilhafter Weise die erforderlichen Ausgleichskammern miteinander verbinden. Auf diese Weise ist keine Verdichtungsarbeit zu leisten, sondern die Hydraulikflüssigkeit wird bei der Verschiebung der Förderkolben lediglich in den Ausgleichskammern hin- und hergeschoben.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Ansteuerung der Verdrängerkörper durch Betriebsdruck, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Ansteuerung der Verdrängerkörper durch externen Steuerdruck, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Ansteuerung der Verdrängerkörper durch eine Druckdifferenz, Fig. 4 einen Verbrennungsmotor entsprechend dem nach der Fig. 2 mit einer hydrostatischen Koppel zur Lagesteuerung der Verbrennungskolben.
  • Fig. 5 - 7 Funktionsschemen einer Regelung der Verdrängerkörper durch den Betriebsdruck bei verschiedenen Fördermengen.
  • Fig. 8 -10 Funktionsschemen einer Regelung der Verdrängerkörper mit einem Differenzdruck bei verschiedenen Fördermengen.
  • In den Figuren 1 bis 4 ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor nur prinzipmäßig dargestellt, wobei jeweils zwei Verbrennungskolben 1 sichtbar sind. Die Längsachsen der Verbrennungskolben 1 liegen achsparallel zu einer zentralen Längsachse 2 in einem Gehäuse 3. Dabei können mehrere Verbrennungskolben, z.B. drei, vier, sechs oder mehr kreisförmig um die Längsachse 2 angeordnet sein. Ebenso ist auch eine Reihen- oder Boxermotoranordnung möglich. Die Kolbenanzahl muß nicht geradzahlig sein.
  • Jeder Verbrennungskolben 1 ist mit einer Hydraulikpumpe versehen, welche einen mit dem Verbrennungsmotor über eine Verbindungsstange 4 verbundenen Förderkolben 5 besitzt. Jeweils ein Stößel 6 ist durch den freien Innenraum eines Verdrängerkörpers 7 und des Förderkolbens 5 geführt und am vorderen Ende mit der Verbindungsstange 4 verbunden. Der Stößel 6 kann auch separat am Förderkolben 5 bzw. am Verbrennungskolben 1 befestigt sein.
  • Federn 8, welche v jeweils um die Verbindungsstange 4 angeordnet sind und sich mit einem Ende an dem Gehäuse 3 abstützen, sichern die Anlage der Stößel 6 an einer Taumelscheibe 9, welche auf einer Steuerwelle 10 befestigt ist. Die Taumelscheibe 9 dient zur Lagesteuerung der Verbrennungskolben 1 damit die richtige Zündfolge gewahrt ist. Bei einer radialen Anordnung der Förderkolben und Verbrennungskolben wird statt einer Taumelscheibe ein Exzenter verwendet werden.
  • Neben der Lagesteuerung kann durch diese Verbindung auch der Verbrennungsmotor in bekannter Weise über einen auf der Steuerwelle 9 angeordneten Anlasser 11 angelassen werden. Der Anlasser besteht in üblicher Weise aus einem Elektromotor mit Freilauf. Ebenso können über die Steuerwelle 10 bzw. eine Taumelscheibe 9 die Einlaß- und Auslaßventile der Brennkammern des Verbrennungsmotores bei 4-Takt-Prinzip in bekannter Weise gesteuert werden.
  • Räume 12 hinter den Verbrennungskolben 1 sind aweckmäßigerweise belüftet..
  • Die Funktion der Pumpe entspricht der einer Taumelscheibenpumpe. Das Öl wird dabei entweder über Ansaugventile oder, wie in der Fig. 1 dargestellt, über eine Ringkammer 13 in Kolbenräume 14 angesaugt und beim Überfahren von Steuerkanten 15 durch die Kolben 5 verdichtet. Das verdichtete Öl wird über Rückschlagventile 16 und einen Ringraum 17 in einen Druckkanal 18 mit einer Auslaßöffnung 19 geleitet. Eine Ansaugöffnung 20 für das Öl, von der aus es über den Innenraum zu der Ringkammer 13 geführt wird, ist aus der Fig. 1 ebenfalls ersichtlich.
  • Das verdichtete Öl kann statt einer Einleitung in eine gemeinsame Druckleitung auch zu getrennten Druckräumen, bzw. Druckleitungen weitergeleitet werden, so daß der Effekt einer Mehrkreispumpe entstehen kann.
  • Die Förderstromregelung der Pumpen übernehmen Verdrängerkörper 7, welche verschiebbar in ihrer Bohrung angeordnet sind. fieber Federn 21 stützen sich die Verdrängerkörper auf den Förderkolben 5 ab. Die Verdrängerkörper 7 weisen jeweils einen Bund 22 auf, der auf seiner von den Förderkolben 1 abgewandten Seite eine Druck fläche 23 mit einem dazugehörigen Kolbenraum 24 besitzt. Über Druckkanäle 25 sind die Kolbenräume 24 jeweils mit der unter Betriebsdruck stehenden Druckleitung 18 verbunden und belüftet.Die Räume 27 sind untereinander verbunden.
  • In den Figuren 5 bis 7 ist das Funktionsschema für die Förderstromregelung der Hydraulikpumpen deutlicher ersichtlich.
  • Wie in der Figur 1 dargestellt, erfolgt die Ansaugung des Öles über eine Ringkammer 13 und Steuerschlitze 15.
  • Solange die Kraft der Federn 21 und die Druckkraft auf den Verdrängerkörper vom Hubraum 14 aus größer ist als die Druckkraft des Betriebsdruckes auf die Druckfläche 23, verbleibt der Verdrängerkörper 7 in seiner hinteren Endposition und der Pumpe steht das maximale Hubvolumen zur Verfügung. Steigt jedoch der Betriebsdruck entsprechend an bis die Druckkraft auf die Druckfläche 23 überwiegt, so verschieben sich die Verdrängerkörper 7 entsprechend nach links in Richtung auf eine Verkleinerung der jeweiligen Hubräume 14. Die Verschiebung erfolgt dabei solange, bis aufgrund der Kompression der Federn 21 wieder ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Dabei laufen jedoch auch gleichzeitig während der Arbeitstakte die Verdrängerkörper entsprechend den Förderkolben nach.
  • In der Figur 5 ist das Funktionsschema dargestellt, bei dem der Volumenstrom dem maximalen Volumenstrom entspricht.
  • In der Fig. 6 ist das Funktionsschema dargestellt, bei der eine Verkleinerung der Hubräume 14 durch eine entsprechende Verschiebung der Verdrängerkörper 7 und damit eine Reduzierung des Volumenstromes vorgenommen wurde.
  • In der Fig. 7 ist das Funktionsschema für einen so hohen Betriebsdruck dargestellt, bei dem die Verdrängerkörper 7 vollständig nach links bis zur Anlage an die Förderkolben 5 verschoben wurden, so daß keine Förderung mehr auftritt.
  • Dies bedeutet z.B. , daß bei einem Abschalten der Verbraucher keine Förderung mehr vorgenommentwird. In der Praxis wird man jedoch einen Minimalspalt zwischen den Förderkolben 5 und den Verdrängerkörpern 7 zur Aufrechterhaltung eines Pilotstromes vorsehen. Da weiterhin auch Ausgleichskammern 27 über eine entsprechende Ringleitung 28 miteinander verbunden sind, muß für die Verschiebung der Verdrängerkörper 7 keine Verdichtungsarbeit geleistet werden, denn das Öl wird nur zwischen den einzelnen Räumen hin- und hergeschoben.
  • Durch entsprechende Auslegung der beaufschlagten Kolbenflächen des Förderkolbens 5, der Kolbenfläche 23 des Verdrängerkörpers 7 und der Kennlinie und Einspannung der Feder 21 kann die Hydraulikpumpe jeweils so geregelt werden, daß das Produkt aus Fördermenge x Druck konstant bleibt, d.h. das Pumpenaufnahmemoment bleibt konstant. Mit der erfindungsgemäßen Regelung der Verdrängerkörper 7 über den Betriebsdruck wird eine lastabhängige Regelung erreicht.
  • In der Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor dargestellt, der im wesentlichen von gleichem Aufbau ist wie der in der Fig. 1 besprochene.
  • Aus diesem Grunde werden auch für die gleichen Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Der einzige Unterschied gegenüber der Ausführung nach der Fig. 1 besteht darin, daß statt einer Regelung der Verschiebung der Verdrängerkörper 7 über den Betriebsdruck die Verschiebung der Verdrängerkörper durch einen externen Steuerdruck erfolgt. Hierzu dient ein Steuerdruckanschluß 29 mit einem zu allen Kolbenräumen 24 der Verdrängerkörper 7 führenden Steuerdruckkanal 30. Durch diese Ausgestaltung kann die Fördermenge beliebig gewählt werden. Es ist jedoch auch möglich durch entsprechende Ausbildung und Leitungsführung die Verdrängerkörper in Kombination mit dem Betriebsdruck zu regeln.
  • Die o.g. Regelung nach Figur 2 ist z.B. dann erforderlich, wenn der Verbrennungsmotor für einen hydrostatischen Antrieb verwendet wird, der aus dem Stillstand angefahren werden soll, mit einer Fahrregelung auf konstantes Moment oder auf veränderliche, durch Änderung des Pumpenfördervolumens einstellbare Geschwindigkeit. Diese Funktionsweise ist auch dann von Vorteil, wenn der Verbrennungsmotor mit einem Hydromotor gekoppelt wird, durch den eine Drehmomentübertragung erfolgt. Auf diese Weise kann eine Anfahrkupplung einnespart werden.
  • In der Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des Verbrennungsmotores dargestellt. Diese Figur entspricht ebenfalls im wesentlichen den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, weshalb auch hier für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet wurden. Unterschiedlich ist lediglich, daß hier die Ansteuerung der Verdrängerkolben 7 über einen Differenzdruck erfolgt. Hierzu ist in der Druckleitung 18 eine Meßdrossel 31 angeordnet. In Strömungsrichtung vor dieser Meßdrossel 31 führt eine Druckleitung 32 zu zweiten Kolbenräumen 33.
  • Neben dem Bund 22 auf jedem Verdrängerkolben ist in Abstand dazu ein weiterer Bund 34 vorgesehen. Die Anordnung eines zweiten Bundes 34 mit dem dazwischenliegenden Raum dient zur Druckentlastung. Selbstverständlich kann jedoch auch der Bund 22 auf seiner der Kolbenfläche 23 gegenüberliegenden Seite als Druck fläche ausgebildet sein. Hinter der Meßdrossel 31 führen wiederum Druckkanäle 25 in die Kolbenräume 24, wo sie auf die Druckflächen 23 wirken. Mit dieser Ausgestaltung ist eine Druck- und Fördermengenregelung mit hoher Präzision bei kurzer Verstellzeit möglich. Sie ist deshalb besonders zur Regelung des Verbrennungsmotors bei einem Einsatz für Baumaschinen, Stapler u.dgl. geeignet. Durch die Meßdrossel stellt sich eine Druckdifferenz ein, wobei die unterschiedlichen Drücke zur Verschiebung der Verdrängerkolben 7 in Zusammenarbeit mit Regelfedern 35 verwendet werden. Ein zunehmender Differenzdruck erzeugt dabei einen zunehmenden Bedarf. Dabei liegen in den zweiten 'Druckräumen 33 höhere Drücke vor als in den Kolbenräumen 24 zusammen mit den Federn 35. Die Verdrängerkörper bleiben deshalb in ihrer hinteren Endstellung, so daß ein hoher Volumenstrom gewährleistet ist. Tritt jedoch ein niederer Differenzdruck auf, so werden die Verdrängerkörper in entsprechendem Maße in Richtung Hubraumreduzierung verschoben. Bei einem Druckanstieg über ein zulässiges Maß kann das Fördervolumen bis zum Nullhub reduziert werden. Es ist lediglich erforderlich, die Kennlinien der beteiligten Federn und die Druckflächen entsprechend aufeinander abzustimmen.
  • In den Figuren 8 bis 10 sind die Funktionsschemen des Verbrennungsmotores nach der Fig. 3 dargestellt. Die einzigen Unterschiede gegenüber den Funktionsschemen nach den Figuren 5 bis 7 liegen lediglich darin, daß in der Druckausgangsleitung 18 die Meßdrossel 31 angeordnet ist und die Verdrängerkörper 7 jeweils an ihrem hinteren, d.h. an dem von den Förderkolben 5 abgewandten Ende, mit der Regelfeder 35 versehen sind.
  • Zur Vereinfachung ist in den Schemazeichnungen nur der Bund 22 dargestellt, dessen beiden Stirnseiten als Druckflächen Für die Drücke vor bzw. hinter der Meßdrossel 31 dienen.
  • Die Fig. 8 zeigt dabei wieder, wie die Fig. 5, das Funktionsschema in der der Pumpe die Hub räume in vollem Umfange zur Verfügung stehen, denn die Verdrängerkörper 7 verbleiben in ihrer hinteren Ausgangsposition. Fig. 9 zeigt ebenso wie die Fig. 6 eine Zwischenposition mit verkleinerten Hubräumen, während die Fig. 10 ebenso wie die Fig. 7 die "Nullhubförderung" darstellt.
  • Die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Verbrennungsmotores, die im wesentlichen dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Ansteuerung der Verdrängerkörper durch einen externen Steuerdruckentspricht. Unterschiedlich ist lediglich, daß statt einer mechanischen Koppelung zur Lagesteuerung der Verbrennungskolben 1 über einen Stößel 6 hierfür eine hydrostatische Koppelung vorgenommen wurde. Die hydrostatische Koppelung weist wie jede Hydraulikpumpe einen Hydraulikstößel 36 mit einem Druckraum 37 auf. Von dem Druckraum 37 aus führt jeweils eine Steuerdruckleitung 38 zu dem dazugehörigen Förderkolben 5. Die Cteuerdruckleitung 38 mündet dabei in einen Ringraum 39 hinter einem Ringsteg 40 - bezogen auf den Verbrennungskolben 1 - an dem Förderkolben 5.
  • An ihren freien Enden sind die Hydraulikstößel an die Taumelscheibe 9 angepreßt, welche ebenso wie bei der mechanischen Koppelung ihre schräge Achse die Lagesteuerung bewirken.
  • Die in der Fig. 4 dargestellte hydrostatische Koppelung be einem Verbrennungsmotor einer Ansteuerung der Verdrängerkörper mit externem Steuerdruck läßt sich selbstverständlich auch in den beiden anderen Fällen nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 verwenden.
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Claims (17)

  1. Patentansprüche: Verbrennungsmotor mit hydrostatischer Kraftübertragung, der wenigstens einen in einem Zylindergehäuse bewegbaren Verbrennungskolben aufweist, der mit einem Förderkolben einer Hydraulikpumpe verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hydraulikpumpe mit einer Einrichtung (7) zur Regelung des Förderstromes des Hydraulikfluids versehen ist
  2. 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hydraulikpumpe als eine an sich bekannte Kolbenpumpe mit ein oder mehreren mit Rückstellfedern (21) versehenen Förderkolben (5) in Hubräumen (14) mit Ansaugleitungen (13) zu den Förderkolben (5) und mit einer Druckausgangsleitung (18) ausgebildet ist.
  3. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Förderkolben (5) koaxial zum Verbrennungskolben (1) liegt.
  4. 4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere Verbrennungskolben (1) mit ihren Verschieberichtunqen achsparaLlel um eine zentrale Längsachse (2) angeordnet sind.
  5. 5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß radiale sternförmig angeordnete Kolben vorgesehen sind.
  6. 6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Lagesteuerung der einzelnen Verbrennungskolben (1) und der mit ihnen verbundenen Förderkolben (5) eine Taumelscheibe (9) mit dazu geneigter Achse auf einer Steuerwelle (10) angeordnet ist, welche in der zentralen Längsachse liegt, wobei an die Taumelscheibe (9) auf die Förderkolben (5) oder Verbrennungskolben (1) wirkende Steuerstifte (6,36) angepreßt sind.
  7. 7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerstife (6) Stößel sind, die mit den Förderkolben (5) oder Verbrennungskolben (1) verbunden sind.
  8. ß. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerstifte (36) über eine hydrostatische Koppel mit den Förderkolben (5) oder Verbrennungskolben (1) verbunden sind.
  9. 9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerwelle (10) mit der Abtriebswelle eines Elektromotores (11) als Anlasser verbunden ist.
  10. 10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Regelung in den Hubräumen der Förderkolben (5) angeordnete Verdrängerkörper (7) aufweist, die auf von den Förderkolben (5) abgewandten Druckflächen (23) mit dazugehörigen Kolbenräumen (24) über Druckkanäle (25) durch ein Fluid druckbeauF-schlagt sind, daß zwischen den Förderkolben (5) und den Verdrängerkörpern (7) Federn (21) angeordnet sind, und daß die Verdrängerkörper (7) in Abhängigkeit vom Betriebsdruck, einem Steuerdruck oder einem Differenzdruck im System, der Druckbeaufschlagung der Druckflächen (22,34) der Verdrängerkörper (7) und der Federn (21,35) in Richtung auf Verkleinerungen oder Vergrößerungen der Hubräume (14) verschiebbar sind.
  11. 11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Federn gleichzeitig die Rückstellfedern (21) für die Förderkolben (5) sind und die Verdrängerkörper (7) koaxial zu den Förderkolben angeordnet sind.
  12. 12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Druckkanäle (25) mit einer unter Betriebsdruck St(-henden Leitung verbunden sind.
  13. 13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stößel (6) durch die Verdrängerkörper geführt sind.
  14. 14. Verbrennungsmotor nach Anspruch oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Druckausgangsleitung (18) oder einer nachfolgenden Druckleitung eine Meßdrossel (31) angeordnet ist, hinter welcher:von derDruckausgangsleitung die zu den Druckflächen (23) der Verdrängerkörper (7) führenden Druckkanäle (25) abgehen und vor weicher Druckleitungen (32) zu zweiten Druckflächen mit dazugehörigen Kolbenräumen (33) führen, die gegen die ersten Druckflächen (23) gerichtet sind und daß die Verdrängerkörper (7) mit in Druckrichtung der ersten Druckflächen wirkenden Regelfedern (35) versehen sind.
  15. 15. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils die Druckfläche durch eine Ringfläche von einem den Verdrängerkörper (4) an Umfang überragenden Bund (22, 34) gebildet ist.
  16. 16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14 und 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Ringfläche auf einem ersten Bund (22) und die zweite Ringfläche auf einem in Abstand dazu liegenden zweiten Bund (34) liegt.
  17. 17. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche10 bis1( d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zur Verschiebung der Verdrängerkörper (7) erforderlichen Ausgleichskammern (27) miteinander verbunden sind.
DE19853520339 1984-06-19 1985-06-07 Verbrennungsmotor mit hydrostatischer kraftuebertragung Withdrawn DE3520339A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008058558B4 (de) 2008-11-20 2020-04-23 Volkswagen Ag Wärmekraftmaschine

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