DE4014241A1 - Hydrostatic self-locking differential planetary gearing - has finely sensitive regulation of locking value of wheels - Google Patents
Hydrostatic self-locking differential planetary gearing - has finely sensitive regulation of locking value of wheelsInfo
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Abstract
Description
Das erfindungsgemäße hydrostatisch-selbstsperrende Diffe rential-Planeten-Getriebe, abgekürzt HSDPG, bestehend aus zwei räumlich nebeneinander oder räumlich getrennt voneinander an geordneten Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mit kon stantem oder verstellbarem Schluckvolumen der Gattung der mehrpoligen Flügelzellenmaschinen bzw. Sperrschieber maschinen, wellenmäßig so gebildet, daß jede Verdrängerein heit zwei Wellen (1) und (6) aufweist und letztere mecha nisch so miteinander gekoppelt sind, daß insgesamt drei (A, S, C) drehbar gelagerte Wellen entstehen, wovon die gemeinsame Koppelwelle S als Antriebswelle und die anderen zwei Einzel wellen A und C als Abtriebswellen verwendet werden und die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mittels Kanälen (10, 11) hydraulisch so miteinander geschaltet und verbunden sind, daß ein zwischen beiden Verdrängereinheiten mit Flüssigkeit gefüllter und geschlossener Kreislauf entsteht und beim An treiben mittels der Koppelwelle S die Einzelwellen A und C in synchroner Rotation mit gleicher Drehrichtung wie S in Drehung versetzt werden, und mittels regelbaren Ventilen (12, 13) angeordnet an den Kanälen (10, 11) die Fördermenge Q ge regelt wird, welche nur dann im geschlossenen Kreislauf um läuft, wenn die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) unter schiedliche Drehzahlen aufweisen, wie z. B. bei den Rädern einer Fahrzeugachse beim Kurvenfahren vorkommt, und dadurch sowohl die relative Drehzahl der Einzelwellen A und C zuein ander als auch die relative Drehzahl der Einzelwellen A und C zu der Koppelwelle S stufenlos geregelt wird, und zwar vom Sperrwert null bis zum Sperrwert eins, ist als selbstsperrendes Kfz-Differential und/oder als hydraulische Achse mit zwei rotierenden Abtriebswellen A und C, welche zu einem bestimmten und regelbaren Drehzahlverhältnis The hydrostatic-self-locking differential planetary gear, abbreviated HSDPG, consisting of two spatially side by side or spatially separated from each other on ordered displacement units VE (I) and VE (II) with constant or adjustable displacement volume of the genus of the multi-pole vane machine or gate valve machines, wave-shaped so that each Verdrängerein unit has two shafts ( 1 ) and ( 6 ) and the latter are mechanically coupled to each other so that a total of three (A, S, C) rotatably mounted shafts, of which the common coupling shaft S as Drive shaft and the other two individual shafts A and C are used as output shafts and the displacement units VE (I) and VE (II) are hydraulically connected and connected to one another by means of channels ( 10, 11 ) in such a way that a between the two displacement units is filled with liquid and closed circuit arises and when driving on by means of the coupling elle S the individual shafts A and C are rotated in synchronous rotation with the same direction of rotation as S, and by means of adjustable valves ( 12, 13 ) arranged on the channels ( 10, 11 ), the delivery rate Q is regulated, which is only then in the closed Circulation runs when the displacement units VE (I) and VE (II) have different speeds, such as. B. occurs in the wheels of a vehicle axle when cornering, and thereby both the relative speed of the individual shafts A and C to each other and the relative speed of the individual shafts A and C to the coupling shaft S is continuously regulated, from the zero lock value to the lock value One is as a self-locking motor vehicle differential and / or as a hydraulic axle with two rotating output shafts A and C, which have a specific and adjustable speed ratio
zueinander stehen, für industrie-stationäre An lagen konzipiert. stand with each other, for stationary industrial applications conceived.
In den bekannten hydrostatischen Zweiwellen-Getrieben mit ver stellbaren zweipoligen Flügelzellenmaschinen oder auch Exzen ter-Flügelzellenmaschinen genannt, jede verwendete Verdränger einheit VE (I) und VE (II) ist wellenmäßig nur mit einer Welle ausgerüstet und die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) werden ausschließlich hydraulisch miteinander verbunden und geschaltet. Nach der hydraulischen Schaltung wird die Welle der VE (I) als Antriebswelle und die Welle der VE (II) als Abtriebswelle ver wendet oder umgekehrt (Bildung eines Stand-Getriebes).In the known hydrostatic two-shaft transmissions with ver adjustable two-pole vane machine or eccentric called vane machine, each displacer used unit VE (I) and VE (II) is only one shaft equipped and the displacement units VE (I) and VE (II) connected and switched exclusively hydraulically. After the hydraulic circuit, the shaft of the VE (I) is called Ver drive shaft and the shaft of the VE (II) as output shaft turns or vice versa (formation of a stationary gear).
Die von der antreibenden Welle in die Verdrängereinheit VE (I) zugeführte mechanische Energie wird vollständig in hydraulische Energie umgewandelt und der VE (II) zugeleitet, wo sie wiederum in mechanische Energie umgewandelt wird.The from the driving shaft in the displacement unit VE (I) Mechanical energy is completely fed into hydraulic Energy is converted and sent to the VE (II) where it is in turn is converted into mechanical energy.
In jedem konventionellen hydrostatischen Getriebe, wie oben beschrieben, bestehend aus zwei VE treffen wir also insgesamt nur zwei rotierende Wellen an; die stufenlose Regelung der Ab triebsdrehzahl wird durch radiale Verschiebung des Exzenter ringes zum Mittelpunkt des Rotors der Flügelzellenmaschine realisiert.In any conventional hydrostatic transmission as above described, consisting of two VE, we meet in total only two rotating shafts on; the stepless regulation of the Ab drive speed is due to radial displacement of the eccentric ring to the center of the rotor of the vane machine realized.
Die bekanntesten Vertreter dieser Anordnung mit verstellbaren Exzenter-Flügelzellenpumpen/-motoren sind die Sturm-Boehringer- Getriebe in Deutschland und die VARSPE-Hydrogetriebe in Italien.The best known representatives of this arrangement with adjustable Eccentric vane pumps / motors are the Sturm-Boehringer Gearboxes in Germany and VARSPE hydro gearboxes in Italy.
Exzenter-Flügelzellenmaschinen eignen sich nur bedingt für die Bildung eines hydrostatisch-selbstsperrendes Differential- Planeten-Getriebes, deshalb wird diese Konstruktionsart nicht verfolgt.Eccentric vane-cell machines are only of limited use for the Formation of a hydrostatic-self-locking differential Planetary gearbox, so this type of construction will not tracked.
Hydrostatische Dreiwellen-Differential-Planeten-Getriebe mit Verdrängereinheiten der Gattung 4- oder mehrpoligen Flügelzel lenmaschinen, auch doppelt wirkende Flügelzellenmaschinen be nannt, sind weltweit unbekannt.Hydrostatic three-shaft differential planetary gearbox with Displacement units of the genus 4- or multi-pole wing bar lenmaschinen, also double-acting vane machines are unknown worldwide.
Es fehlt also ein hydrostatisches Differential-Planeten-Getriebe, welches die Gesetzmäßigkeiten der bekannten Zahnrad-Differentiale aufweist bzw. erfüllt und zusätzlich noch regelbar ist, in dem Sinne, daß die relative Drehzahl der Wellen A und C und der damit verbundenen Räder zueinander und/oder zu der Koppelwelle S, regelbar ist; somit sollte vermieden werden, daß die Abtriebs wellen A und C mit den damit verbundenen Rädern einer Achse "spinnen", wenn die Räder auf Boden mit unterschiedlicher Bodenhaftung stehen oder rollen.So a hydrostatic differential planetary gear is missing, which is the law of the well-known gear differentials has or is fulfilled and can also be regulated, in the sense that the relative speed of the shafts A and C and the wheels connected to each other and / or to the coupling shaft S, is adjustable; thus it should be avoided that the downforce waves A and C with the associated wheels of an axle "spin" when the wheels on the ground with different Stand or roll.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein hydrostatisch-
selbstsperrendes Differential-Planeten-Getriebe mit Hilfe
von nur zwei Verdrängereinheiten der Gattung der mehrpoligen
Flügelzellenmaschinen/Sperrschiebermaschinen zu realisieren,
welches all den Forderungen der Kfz-Hersteller und -Anwender,
nach feinfühliger Regelung des Sperrwertes der Räder eines
Mobilfahrzeuges,
nach mehr Fahrsicherheit und Fahrkomfort,
nach energiesparender Konstruktion,
nach kleinen Abmessungen und niedrigem Gewicht, erfüllt.The invention has for its object to realize a hydrostatic-self-locking differential planetary gear with the help of only two displacement units of the type of multi-pole vane machines / gate valve machines, which meets all the requirements of vehicle manufacturers and users, for sensitive control of the lock value of Wheels of a mobile vehicle,
for more driving safety and driving comfort,
after energy-saving construction,
small dimensions and low weight.
Das HSDPG soll ebenfalls eine "hydraulische Achse" mit einer Antriebswelle S und zwei rotierenden Abtriebswellen A und C realisieren, wo die Abtriebswellen A und C zu einem vorgegebenem Drehzahlverhältnis stehen, wie es in vielen Industrie- Anwendungen erforderlich ist; z. B. Pressen-, Hebebühnen-, Vorrich tungsbau, Druckmaschinen, Winden etc.The HSDPG should also have a "hydraulic axis" with a Drive shaft S and two rotating output shafts A and C. realize where the output shafts A and C to a given Speed ratio, as is the case in many industrial Applications is required; e.g. B. Press, lift, Vorrich construction, printing machines, winches etc.
Die erfindungsgemäße Ausführung wird anhand der Fig. 1 und Fig. 5 erläu tert; es zeigt in vereinfachter Weise die wesentlichen Teile der Erfindung, so wie sie gebildet, gekoppelt und geschaltet und in einem Kfz-Differential verwendet werden.The embodiment of the invention is tert erläu reference to FIG 1 and FIG. 5. it shows in a simplified manner the essential parts of the invention as they are formed, coupled and switched and used in a motor vehicle differential.
Die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) sind gleiche mehrpo
lige Flügelzellenmaschinen und bestehen im wesentlichen aus
den gleichen, nachstehend aufgelisteten Bauteilen:
(1) Antriebswelle, (4) Hubring=Nockenring, (3) Flügel=Sperr
schieber=Lamellen, (2) Rotor, (5) Seitenplatten=Druckplatten,
(6) Abtriebswelle, (7) Mechanismus zur Verstellung der
Winkellage des Hubringes zu den Seitenplatten, (8) Gehäuse,
(9) Fahrgestellt (10, 11) Kanäle, (12, 13) Regelventile.The displacement units VE (I) and VE (II) are the same multi-pole vane cell machines and consist essentially of the same components listed below:
( 1 ) drive shaft, ( 4 ) cam ring = cam ring, ( 3 ) wing = locking slide = fins, ( 2 ) rotor, ( 5 ) side plates = pressure plates, ( 6 ) output shaft, ( 7 ) mechanism for adjusting the angular position of the cam ring the side plates, ( 8 ) housing, ( 9 ) chassis ( 10, 11 ) channels, ( 12, 13 ) control valves.
Der Rotor (2) sitzt fest mittels Paßfeder und Nut oder mittels Verzahnung auf der drehbar gelagerten Antriebswelle (1) und ist koaxial angeordnet innerhalb des Hubringes (4). The rotor ( 2 ) is fixed by means of a feather key and groove or by means of teeth on the rotatably mounted drive shaft ( 1 ) and is arranged coaxially within the cam ring ( 4 ).
Die zwei Antriebswellen (1) der Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) sind miteinander mittels einer starren Welle S verbunden und fest gekoppelt, und diese Koppelwelle S, genannt auch "Stegwelle", die Antriebswellen (1) der Ver drängereinheiten VE (I) und VE (II) synchron antreibt (Bildung der starren Stegwelle).The two drive shafts ( 1 ) of the displacer units VE (I) and VE (II) are connected to one another by means of a rigid shaft S and are permanently coupled, and this coupling shaft S, also called the “web shaft”, the drive shafts ( 1 ) of the displacement units VE ( I) and VE (II) drives synchronously (formation of the rigid bridge shaft).
Die Lamellen (3) bewegen sich radial innerhalb der radialen Schlitze des Rotors (2) und werden von der Fliehkraft, Feder kraft und Betriebsdruck gegen die Gleitfläche des Hubringes (4) angedrückt, so daß zwischen dem Rotor, dem Hubring, den Flügeln, und den Ein- und Auslaßöffnungen der Seitenplatten, Zellen sich bilden; durch Verstellung der Winkellage des Hubringes innerhalb eines Zwischenringes nach dem Prinzip z. B. des DBP 24 48 469.3 wird die Fördermenge Q geregelt.The fins ( 3 ) move radially within the radial slots of the rotor ( 2 ) and are pressed by the centrifugal force, spring force and operating pressure against the sliding surface of the cam ring ( 4 ), so that between the rotor, the cam ring, the wings, and the inlet and outlet openings of the side plates, cells form; by adjusting the angular position of the cam ring within an intermediate ring according to the principle z. B. the DBP 24 48 469.3, the flow rate Q is regulated.
Die Bauteile jeder Verdrängereinheit VE (I) und VE (II) und
zwar:
der Hubring (4), die Seitenplatten (5) und die Abtriebs
welle (6) sind mechanisch fest miteinander verbunden, dreh
bar gelagert, und drehen sich gemeinsam wie ein Bauteil
(Bildung der Einzelwelle A und C).The components of each displacement unit VE (I) and VE (II), namely:
the cam ring ( 4 ), the side plates ( 5 ) and the output shaft ( 6 ) are mechanically firmly connected to each other, rotatably supported, and rotate together as one component (forming the individual shaft A and C).
Aufgrund der symmetrischen Nockenform der inneren Kontur des Hubringes (4) entstehen diametral gegenüberliegend insgesamt 4, 6, oder 8 Zonen, genannt auch Pole, wovon die halbe An zahl mit Niederdruck und die andere halbe Anzahl der Pole mit Hochdruck beaufschlagt wird.Due to the symmetrical cam shape of the inner contour of the cam ring ( 4 ) diametrically opposite a total of 4, 6 or 8 zones, also called poles, of which half the number is applied with low pressure and the other half number of poles with high pressure.
Die Druckkraft-resultierenden bilden ein Kräftepaar, welches den Hubring in Rotation zu versetzen versucht; es entsteht also ein Drehmoment am Hubring, welches aufgrund der mechani schen Verbindung den Seitenpaaren und Abtriebswelle (6) weitergeleitet wird.The resulting compressive forces form a pair of forces that tries to set the cam ring in rotation; So there is a torque on the cam ring, which is transmitted to the side pairs and output shaft ( 6 ) due to the mechanical connection.
Die hydraulische Schaltung der Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mittels hydraulischer Kanäle (10, 11), wo die Regel ventile (12, 13) angeordnet sind, weist zwei unverwechselbare Merkmale auf:The hydraulic switching of the displacement units VE (I) and VE (II) by means of hydraulic channels ( 10, 11 ), where the control valves ( 12, 13 ) are arranged, has two distinctive features:
-
a) Wenn die Stegwelle S die Rotoren (2) der zwei Verdränger
einheiten VE (I) und VE (II) synchron antreibt, versuchen
beide VE-Flüssigkeit zu fördern und zwar im Gegenstrom
im selben Kanal; somit kann die Flüssigkeit nicht strö
men und spannt sich in dem hydraulischen Kanal (HDK) (11) und
wirkt sie wie eine eingespannte Flüssigkeitssäule, während im
anderen hydraulischen Kanal (NDK) (10) völlig entspannt bleibt
Das mit der Stegwelle S eingeleitete Drehmoment verteilt sich durch die eingespannte Flüssigkeit gleichmäßig auf die Abtriebswellen (6) und setzt sie in synchroner Rota tion mit der Stegwelle, wenn natürlich die Räder gleich belastet sind und auf Boden mit gleicher Bodenhaftung stehen oder rollen.a) If the web shaft S drives the rotors ( 2 ) of the two displacement units VE (I) and VE (II) synchronously, try to deliver both VE liquids in countercurrent in the same channel; thus the liquid cannot flow and tensions in the hydraulic channel (HDK) ( 11 ) and acts like a clamped liquid column, while in the other hydraulic channel (NDK) ( 10 ) remains completely relaxed
The torque introduced with the shaft shaft S is evenly distributed by the clamped liquid to the output shafts ( 6 ) and sets them in synchronous rotation with the shaft shaft, if of course the wheels are loaded equally and stand or roll on the ground with the same grip. - b) Wenn die eine Einzelwelle z. B. A in einer beliebig defi nierter positiver Drehrichtung gedreht wird, bei fest gehaltener Stegwelle S, dann dreht sich die andere Ein zelwelle C mit genau der gleichen Drehzahl aber in ne gativer Drehrichtung (Bildung eines Minus-Getriebes).b) If the single wave z. B. A in any defi nier positive direction of rotation is rotated at fixed held shaft shaft S, then the other one turns single shaft C with exactly the same speed but in ne negative direction of rotation (formation of a minus gear).
Das nach dieser Art von mechanischer Koppelung und hydrau lischer Schaltung entstandene Getriebe ist ein regelbares, hydrostatisches Differential-Planeten-Getriebe mit drei rotierenden Wellen (A, S, C), wovon die Koppelwelle S als Antriebswelle und die anderen zwei Einzelwellen A und C als Abtriebswellen fungieren, sämtliche Gesetzmäßigkeiten der Zahnrad-Differential-Planeten-Getriebe erfüllt und zu sätzlich noch regelbar ist.That after this type of mechanical coupling and hydrau gearbox is a controllable, hydrostatic differential planetary gear with three rotating shafts (A, S, C), of which the coupling shaft S as Drive shaft and the other two single shafts A and C act as output shafts, all laws the gear differential planetary gear fulfills and closes can also be regulated.
Folgende Erläuterung hilft zur Verständigung des Besagten:The following explanation helps to understand what has been said:
Bei antreibender Stegwelle S und geradliniger Bewegung des Fahrzeuges auf Straßen (15) mit gleicher Bodenhaftung der Räder (14) links und rechts, bleibt die Flüssigkeit des HSDPG in den Hochdruckzonen und im Hochdruckkanal (HDK) (11) aufgrund der gewählten Schaltung, wie eine erstarrte Säule stehen, also fließt nicht und die Flügel (3) übertragen das eingeleitete Drehmoment an die Flüssigkeitssäule und letztere gibt es dem Hubring und den Abtriebswellen A und C wei ter; in diesem Zustand verteilen sich das eingeleitete Dreh moment und die Antriebsleistung gleichmäßig auf die Abtriebs räder (14) und die Hubringe (4) machen keine relative Bewe gung zu den Rotoren (2), d. h. An- und Abtriebselemente laufen wie ein starrer Block um (Funktion der starren Achse). When the drive shaft S drives and the vehicle moves in a straight line on roads ( 15 ) with the wheels ( 14 ) on the left and right with the same grip, the liquid of the HSDPG remains in the high pressure zones and in the high pressure channel (HDK) ( 11 ) due to the selected circuit, like one solidified column stand, so does not flow and the wings ( 3 ) transmit the torque introduced to the liquid column and the latter there is the cam ring and the output shafts A and C further; In this state, the torque introduced and the drive power are evenly distributed over the driven wheels ( 14 ) and the cam rings ( 4 ) do not move relative to the rotors ( 2 ), i.e. the input and output elements rotate like a rigid block ( Rigid axis function).
Bei einer Kurve müssen die zum Zentrum der Kurve näherlie
genden Räder (14) langsamer und die außenstehenden Räder
schneller laufen;
das wird mittels einer relativen Drehbewegung der Abtriebs
elemente (= Hubring + Seitenplatten + Abtriebswelle) zu den An
triebselemente (= Antriebswelle + Rotor) der Verdrängereinheiten
des HSDPG erreicht, in dem Sinne, daß durch die relative Dreh
bewegung der o. g. Baugruppen zueinander, die eine Verdränger
einheit mit dem sich im Kurveninneren verlangsamenden Rad an
fängt als Pumpe zu funktionieren, während die andere Verdrän
gereinheit mit dem sich im Kurven äußeren beschleunigenden
Rad als Hydromotor zu funktionieren beginnt;
der Hubring + Seitenplatten + Abtriebswelle der als Pumpe arbei
tenden Verdrängereinheit macht eine zur Stegwelle S gegen
sinnige Drehbewegung, und der Hubring + Seitenplatten + Abtriebs
welle der als Hydromotor arbeitende Verdrängereinheit führt
eine zur Stegwelle S gleichsinnige Drehbewegung aus;
es entsteht also ein geschlossener Kreislauf mit fließender
Flüssigkeitsmenge Q≠0 von der Pumpe durch den Kanal (HDK)
zum Hydromotor und vom Hydromotor durch den hydraulischen
Kanal (NDK) (10) und durch das Regelventil (12) zur Pumpe
zurück;
die von der Pumpe gelieferte Fördermenge bzw. die im geschlosse
nen Kreislauf umkreisende Flüssigkeitsmenge Q ist direkt
proportional dem Drehzahl-Unterschied zwischen Abtriebswelle
A und Stegwelle S bzw. zwischen Abtriebswelle C und Stegwelle
S, bzw. dem Unterschied der Kurvenradien der Räder.During a curve, the wheels ( 14 ) closer to the center of the curve must run slower and the outer wheels run faster;
This is achieved by means of a relative rotary movement of the output elements (= cam ring + side plates + output shaft) to the drive elements (= drive shaft + rotor) of the displacement units of the HSDPG, in the sense that the relative rotary movement of the above-mentioned assemblies to one another, the one Displacement unit with the wheel slowing down inside the curve begins to function as a pump, while the other displacement unit with the wheel accelerating outside in the curve begins to function as a hydraulic motor;
the cam ring + side plates + output shaft of the displacement unit working as a pump makes a counter-rotating movement towards the web shaft S, and the cam ring + side plates + output shaft of the displacement unit working as a hydraulic motor performs a rotational movement in the same direction as the web shaft S;
this creates a closed circuit with a flowing amount of liquid Q ≠ 0 from the pump through the channel (HDK) to the hydraulic motor and from the hydraulic motor through the hydraulic channel (NDK) ( 10 ) and through the control valve ( 12 ) to the pump;
The delivery rate supplied by the pump or the amount of liquid Q circulating in the closed circuit is directly proportional to the speed difference between output shaft A and spline shaft S or between output shaft C and spline shaft S, or the difference in the curve radii of the wheels.
In diesem Zustand arbeitet das HSDPG wie jedes konventionelles mechanisches Zahnrad-Differential-Planeten-Getriebe, zusätzlich aber gestattet leichtgängig kleine Drehzahl-Unterschiede zwi schen den Abtriebswellen A und C bzw. zwischen den damit ver bundenen Rädern (Funktion als Differential).In this state, the HSDPG works like any conventional one mechanical gear differential planetary gear, additional but allows smoothly small speed differences between between the output shafts A and C or between the ver bound wheels (function as differential).
Die selbstsperrende Wirkung des HSDPG wird durch die Regel ventile erreicht.The self-locking effect of the HSDPG is determined by the rule valves reached.
Übersteigt der Drehzahl-Unterschied der linken und rechten Räder einer Achse einen vorgegebenen Grenzwert, interveniert vom Board-Computer gesteuert, das Regelventil (13) oder das Regelventil (12) oder beide zusammen.If the speed difference of the left and right wheels of an axle exceeds a predetermined limit, controlled by the board computer, the control valve ( 13 ) or the control valve ( 12 ) or both together.
Durch die Regelung des Ventiles (12) oder (13) oder beider wird der im geschlossenen Kreislauf umlaufende Flüssigkeits strom Q gebremst und verlangsamt, bis der Drehzahl-Unter schied der Abtriebswellen den vorprogrammierten Sperrwert erreicht hat.By regulating the valve ( 12 ) or ( 13 ) or both, the circulating liquid flow Q is braked and slowed down until the speed difference of the output shafts has reached the pre-programmed blocking value.
Wird ein Regelventil (12) oder (13) völlig zugeschlossen, dann bleibt die Flüssigkeit wie erstarrt in beiden hydrau lischen Kanälen stehen, sie kann also nicht fließen (Q=0).If a control valve ( 12 ) or ( 13 ) is completely closed, then the liquid remains frozen in both hydraulic channels, so it cannot flow (Q = 0).
Die An- und Abtriebselemente der Verdrängereinheiten können
jetzt keine relative Drehbewegung zueinander machen, sie
werden also blockiert, und die Stegwelle S mit beiden Abtriebs
wellen A und C und den Rädern (14) links und rechts laufen
wie ein Block um (gesperrtes Differential = starre Achse);
dadurch wird eine feinfühlige Regelung des Sperrwertes vom
Sperrwert null bis Sperrwert eins (=synchron Umlauf der An-
und Abtriebselemente) erreicht.The input and output elements of the displacement units can now make no relative rotational movement to each other, so they are blocked, and the web shaft S with both output shafts A and C and the wheels ( 14 ) left and right run around like a block (locked differential = rigid Axis);
This enables sensitive control of the lock value from lock value zero to lock value one (= synchronous rotation of the input and output elements).
In Fig. 2 ist die zweite Ausführung des erfindungsgemäßen
regelbaren, hydrostatischen, selbstsperrenden Differential-
Planeten-Getriebes dargestellt:
Die gemeinsame Koppelwelle S treibt jetzt die Baugruppe
Hubring + Seitenplatten + Welle (6) beider Verdrängereinheiten an,
während der Rotor + Welle (1) jeder Verdrängereinheit mit je
einer Abtriebswelle A und C verbunden ist (Umkehrung des
Konstruktionsprinzips zur Bildung der Stegwelle S und der
Einzelwellen A und C als im Fig. 1).In FIG. 2, the second embodiment is of the variable according to the invention, hydrostatic, self-locking differential planet gear unit shown:
The common coupling shaft S now drives the assembly ring + side plates + shaft ( 6 ) of both displacement units, while the rotor + shaft ( 1 ) of each displacement unit is connected to an output shaft A and C (reversal of the design principle to form the shaft shaft S and Single waves A and C than in Fig. 1).
In Fig. 3 wird die Umkehrung der zugeteilten An- und Abtriebs funktion der drei Wellen (A, S, C) des erfindungsgemäßen hydrostatischen Differential-Getriebes beschrieben:In Fig. 3, the reversal of the assigned input and output function of the three shafts (A, S, C) of the hydrostatic differential gear according to the invention is described:
Jede Einzelwelle A und C ist von einem (Verbrennungs- oder Elektro-)Motor angetrieben und die Stegwelle S ist jetzt die einzige Abtriebswelle des Getriebes (Bildung eines Überlagerungsgetriebes).Each individual wave A and C is of one (combustion or Electric) motor driven and the bridge shaft S is now the only output shaft of the gearbox (formation of a Superposition gear).
Auf die Stegwelle S addieren sich oder subtrahieren sich die zwei von den Einzelwellen A und C bedingten Drehzahlen und Leistungen. Add or subtract to the web shaft S. the two speeds caused by the individual shafts A and C. and achievements.
Mit diesem Antriebskonzept wird die Drehzahl der Abtriebs welle S in beiden Fahrtrichtungen stufenlos geregelt.With this drive concept, the speed of the output shaft S continuously regulated in both directions.
Nachstehend auch einige Erläuterungen zu der Funktion des nach Fig. 3 Überlagerungsgetriebes.Below also some explanations for the function of the superposition gear according to FIG. 3.
Zuerst sei angenommen, daß der in Fig. 3 rechte Elektromotor
(18) stillsteht und mittels einer Bremse (19) die Baugruppe
der Welle C, d. h. der Hubring + Seitenplatten + Welle (6) der Ver
drängereinheit VE (II) festgehalten werden, während der linke
Elektromotor (18) mit der Baugruppe Hubring + Seitenplatten + Welle
(6) sich drehen;
vorausgesetzt, daß die zwei Hubringe (4) der Verdrängereinheiten
den gleichen Verstellwinkel aufweisen bzw. die zwei Ver
drängereinheiten das gleiche Schluckvolumen haben und die
hydraulische Schaltung wie vorher beschrieben ist, wonach
sich ein Differential mit negativer Übersetzung ergibt (i=-1),
arbeitet das HSDPG in diesem Falle als Zweiwelllen-Planeten-
Getriebe und realisiert die innere Leistungsverzweigung;
darunter ist gemeint, daß die vom Elektromotor (18) der Ver
drängereinheit VE (I) zugeführte Leistung sich intern in zwei
Komponenten verteilt;
der erste Leistungsanteil, die sogenannte "Kupplungsleistung" fließt
verlustfrei von Welle A direkt zur Welle S, während der rest
liche Leistungsanteil, die sogenannte "hydraulische Energie"
verlustbehaftet in Form eines Förderstromes Q von der VE (I)
zur VE (II) hin- und zurückfließt;
die erreichbare Übersetzung ist iAS=(1 - Δ), wo die
Indizes A, S die Flußrichtung der Leistung von Welle A nach
Welle C spezifizieren und Δ das jeweilige eingestellte
VerhältnisFirst, it is assumed that the right electric motor ( 18 ) in Fig. 3 stands still and by means of a brake ( 19 ) the assembly of shaft C, ie the cam ring + side plates + shaft ( 6 ) of the displacement unit VE (II) are held while the left electric motor ( 18 ) with the cam ring + side plates + shaft ( 6 ) turn;
provided that the two cam rings ( 4 ) of the displacement units have the same adjustment angle or the two displacement units have the same displacement volume and the hydraulic circuit is as previously described, which results in a differential with negative translation (i = -1) the HSDPG in this case as a two-shaft planetary gear and realizes the internal power split;
this means that the power supplied by the electric motor ( 18 ) to the displacement unit VE (I) is internally divided into two components;
The first power component, the so-called "coupling power" flows losslessly from shaft A directly to shaft S, while the rest of the power component, the so-called "hydraulic energy", is lossy in the form of a flow Q from the VE (I) to the VE (II). and flows back;
the achievable ratio is i AS = (1 - Δ), where the indices A, S specify the flow direction of the power from wave A to wave C and Δ the respective set ratio
der Schluckvolumen der zwei Verdrängereinheiten darstellt.the swallowing volume of the two displacement units represents.
Je größer das Schluckvolumen Vm der als Hydromotor arbeiten
den Verdrängereinheit VE (II) gegenüber dem Schluckvolumen Vp
der als Pumpe arbeitenden Verdrängereinheit VE (I) ist, desto
größer ist auch die Übersetzung iAS und desto kleiner der
Anteil der "Kupplungsleistung";
wird das Schluckvolumen Vm des Hydromotors bis auf null
geregelt, dann wird Δ=0 und die Übersetzung iAS=+1;
in diesem Falle bedeutet es, daß der Hydromotor kein Schluck
volumen aufnehmen kann, und die mittels Welle A zugeführte
Leistung, fließt mittels Welle S aus dem Getriebe aus,
mit gleicher Drehzahl wie Welle A, d. h. An- und Abtriebs
teile der Verdrängereinheit VE (I) laufen wie ein Block um
und das Getriebe arbeitet wie eine 100% starre Kupplung.The larger the swallowing volume V m of the displacement unit VE (II) working as a hydraulic motor compared to the swallowing volume V p of the displacement unit VE (I) working as a pump, the greater the ratio i AS and the smaller the proportion of the "coupling power";
If the swallowing volume V m of the hydraulic motor is regulated to zero, then Δ = 0 and the ratio i AS = + 1;
in this case it means that the hydraulic motor can not take up a swallowing volume, and the power supplied by shaft A flows out of the gear unit via shaft S at the same speed as shaft A, ie input and output parts of the displacement unit VE (I ) rotate like a block and the transmission works like a 100% rigid clutch.
In diesem Zustand fließt die Leistung verlustfrei als "Kupplungsleistung" vom Antrieb zum Abtrieb.In this state, the power flows without loss "Coupling power" from drive to output.
Die Drehzahl der Abtriebswelle S kann noch zusätzlich mittels des rechten Elektromotors beeinflußt werden, in dem Sinne, den rechten Elektromotor einschalten und die Verdrängereinheit VE (II) in die eine oder in die andere Drehrichtung antreiben.The speed of the output shaft S can additionally be influenced by the right electric motor, in the sense to turn on the right electric motor and the Displacement unit VE (II) in one or the other Drive direction of rotation.
Zu der Schraffur der Bauteile sei folgendes vermerkt:The following should be noted regarding the hatching of the components:
Antriebsteile: Schraffur von links oben nach rechts unten.Drive parts: hatching from top left to bottom right.
Abtriebsteile: Schraffur von links unten nach rechts oben.Output parts: hatching from bottom left to top right.
Fahrgestell und fixe Bauteile: Schraffur kreuzweise. Chassis and fixed components: cross hatching.
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Claims (4)
zwei räumlich nebeneinander oder räumlich getrennt von einander angeordneten Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mit konstantem oder verstellbarem Schluckvolumen der Gat tung der mehrpoligen Flügelzellenmaschinen bzw. Sperrschie bermaschinen,
wellenmäßig so gebildet, daß jede Verdrängereinheit zwei Wellen (1) und (6) aufweist und letztere mechanisch so fest miteinander gekoppelt sind, daß insgesamt drei Wel len (A, S, C) drehbar gelagerte Wellen entstehen, wovon die gemeinsame Koppelwelle S, sogenannte Stegwelle als Antriebswelle und die anderen zwei Einzelwellen A und C als Abtriebs wellen verwendet werden und die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mittels Kanälen (10, 11) hydraulisch so mitein ander geschaltet und verbunden sind, daß ein zwischen bei den Verdrängereinheiten mit Flüssigkeit gefüllter und ge schlossener Kreislauf entsteht und beim Antreiben mittels der Stegwelle S die Einzelwellen A und C in synchroner Rotation mit gleicher Drehrichtung wie S in Drehung ver setzt werden, und mittels regelbaren Ventilen (12, 13), an geordnet in den Kanälen (10, 11), die Fördermenge Q gere gelt wird, welche nur dann im oben genannten Kreislauf umläuft, wenn die Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) unterschiedliche Drehzahlen aufweisen und dadurch sowohl die relative Dreh zahl der Wellen A und C zu der Stegwelle S stufenlos ge regelt wird, und zwar vom Sperrwert null bis zum Sperr wert eins, dadurch gekennzeichnet, daß:
- a) die Welle (1) und der Rotor (2) der Verdrängereinheit VE (I) mit der Welle (1) und den Rotor (2) der Verdrän gereinheit VE (II) mechanisch mittels einer gemeinsamen Welle S fest miteinander gekoppelt und verbunden sind, und diese gemeinsame Stegwelle S die Rotoren (2) beider Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) synchron antreibt (Bildung einer starren Stegwelle S).
- b) die Einzelteile der Verdrängereinheit VE (I), und zwar dere Hubring (4), die Seitenplatten (5), und die Welle (6) mechanisch fest miteinander verbunden sind, und stehen und drehen sich gemeinsam wie ein einziges Bauteil (Bildung der Einzelwelle A).
- c) die Einzelteile der Verdrängereinheit VE (II), und zwar der Hubring (4), die Seitenplatten (5), und die Welle (6) mechanisch fest miteinander verbunden sind, und stehen und drehen sich gemeinsam wie ein einziges Bauteil (Bildung der Einzelwelle C).
- d) die Auslaß- bzw. Hochdruckzonen (HDZ) beider Flügelzellen maschinen VE (I) und VE (II), erkennbar dadurch, daß die Flügel (3) eine radiale Hubbewegung nach innen ausführen, wenn sich der Rotor dreht, miteinander mittels hy draulischer Kanäle (11), genannt auch Hochdruckkanäle (HDK), geschaltet und verbunden sind.
- e) die Einlaß- bzw. Niederdruckzonen (NDZ) beider Flügelzel lenmaschinen VE (I) und VE (II), erkennbar dadurch, daß die Flügel (3) eine radiale Hubbewegung nach außen aus führen, wenn sich der Rotor (2) dreht, miteinander mittels hydraulischer Kanäle (10), genannt auch Nieder druckkanäle (NDK), geschaltet und verbunden sind.
- f) in der Leitung des hydraulischen Kanales (NDK) ein Regel ventil (12), und in der Leitung des hydraulischen Kanals (HDK) sich ebenfalls ein Regelventil (13) befindet, und beiden Ventile, hydraulisch oder elektromechanisch, oder elektronisch von einem Computer getrennt oder gemeinsam bei antreibender Stegwelle S, erst dann geregelt werden, wenn die Abtriebswellen A und C unterschiedliche Dreh zahlen aufweisen, in dem Sinne, daß deren Durchflußöff nung stufenlos verkleinert oder vergrößert wird bzw. der Stromwiderstand und Durchflußmenge Q stufenlos vergrö ßert oder verringert wird, und somit die unterschiedli chen Drehzahlen aufweisenden Abtriebswellen A und C bis zum Synchron-Umlauf mit der Stegwelle S geregelt werden (Achse mit Differential-Funktion und regelbarem Sperr wert von null bis eins).
- g) die hydraulische Schaltung der Verdrängereinheiten VE (I) und VE (II) mittels hydraulischer Kanäle (10, 11) so gewählt ist, daß bei gleichem Schluckvolumen der Flügelzellenmaschinen und beim Starten und Antreiben mittels der gemeinsamen Stegwelle S und bei gleichen Abtriebsmomenten an den Einzelwellen A und C, die Druck flüssigkeit im Hochdruckkanal (HDK) (11) und in den Auslaßzonen der Flügelzellenmaschinen auch bei ganz geöffneten Regelventilen (12) und (13) nicht fließen kann, wirkt sie also wie ein starrer Balken, und diese Flüssigkeitssäule den Hubring (4) jeder Verdrängereinheit so stark andrückt, daß der Hubring (4) mit den fest verbundenen Teilen Seitenplatten (5) und Welle (6) bzw. mit den Einzelwellen A und C in synchroner Rotation mit der antreibenden Stegwelle S und in gleicher Dreh- und Umlaufbewegung versetzt werden, während die Flüs sigkeit in den Niederdruckkanälen (NDK) (10) und Ein laßzonen der Verdrängereinheiten völlig entspannt und drucklos bleibt (Bildung einer starren Achse).
- h) die hydraulische Schaltung der Flügelzellenmaschinen
VE (I) und VE (II) so gewählt ist, daß bei festgehaltener
Stegwelle S, wenn die Einzelwelle z. B. A in beliebig de
finierter positiver Drehrichtung gedreht wird, sich die
andere Einzelwelle C dreht mit genau der gleichen Dreh
zahl, aber in negativer Drehrichtung, d. h. die eine Flü
gelzellenmaschine mit der Einzelwelle A als Pumpe ar
beitet und eine Fördermenge Q durch den entsprechenden
Kanal und die andere als Hydromotor arbeitende Verdrän
gereinheit mit der Einzelwelle C liefert und in umge
kehrter Drehrichtung zur Pumpe in Drehung versetzt
(Bildung eines Differentials mit negativer Übersetzung
i=-1).
Wird bei der vorherigen Schilderung eine positive oder negative Drehung der Stegwelle S überlagert, dann führen die zwei Abtriebswellen A und C die algebraische Summe der überlagerten Drehbewegungen aus, bis durch die Regel ventile (12, 13) der Flüssigkeitsstrom Q anders geregelt oder ganz unterbrochen wird (Bildung und Funktion eines Überlagerungsgetriebes). - i) die hydraulische Schaltung der Flügelzellenmaschinen VE (I) und VE (II) so gewählt ist, daß nur bei Änderung der Drehrichtung bzw. der Fahrtrichtung der antreibenden Stegwelle S die Hoch- und Niederdruckkanäle (HDK) und (NDK) ihre Funktion austauschen, in dem Sinne, daß der Hochdruckkanal (HDK) zum Niederdruckkanal (NDK) wird und umgekehrt; die unter Druck stehende Flüssigkeit drückt die zweite Hälfte von Zonen beider Flügelzellen maschinen so stark an, daß ein Drehmoment am Hubring (4) erzeugt wird und diesen samt Seitenplatten (5), Abtriebs welle (6) bzw. Einzelwellen in synchroner Rotation und gleicher Drehrichtung wie Stegwelle S, in Drehung versetzt (Gewährung der Vor- und Rückwärtsfunktion).
two displacement units VE (I) and VE (II) arranged spatially next to one another or spatially separated from one another with constant or adjustable swallowing volume of the gate device of the multipole vane machine or locking slide machine,
wave-shaped so that each displacement unit has two shafts ( 1 ) and ( 6 ) and the latter are mechanically coupled so tightly that a total of three Wel len (A, S, C) rotatably mounted waves, of which the common coupling shaft S, so-called Web shaft as the drive shaft and the other two individual shafts A and C are used as output shafts and the displacement units VE (I) and VE (II) are hydraulically connected and connected to one another by means of channels ( 10, 11 ) such that one between the displacement units liquid-filled and closed circuit is created and when driving using the shaft shaft S, the individual shafts A and C are set in synchronous rotation with the same direction of rotation as S, and by means of controllable valves ( 12, 13 ), arranged in the channels ( 10, 11 ), the delivery quantity Q is regulated, which only circulates in the above-mentioned circuit when the displacement units VE (I) and VE (I I) have different speeds and thereby both the relative speed of the shafts A and C to the land shaft S is continuously regulated, namely from the blocking value zero to the blocking value one, characterized in that:
- a) the shaft ( 1 ) and the rotor ( 2 ) of the displacement unit VE (I) with the shaft ( 1 ) and the rotor ( 2 ) of the displacement unit VE (II) are mechanically coupled and connected to one another mechanically by means of a common shaft S. , and this common land shaft S drives the rotors ( 2 ) of both displacement units VE (I) and VE (II) synchronously (formation of a rigid land shaft S).
- b) the individual parts of the displacement unit VE (I), namely their cam ring ( 4 ), the side plates ( 5 ), and the shaft ( 6 ) are mechanically fixed together, and stand and rotate together as a single component (formation of Single shaft A).
- c) The individual parts of the displacement unit VE (II), namely the cam ring ( 4 ), the side plates ( 5 ), and the shaft ( 6 ) are mechanically fixed together, and stand and rotate together as a single component (formation of Single shaft C).
- d) the outlet or high pressure zones (HDZ) of both vane machines VE (I) and VE (II), recognizable by the fact that the vanes ( 3 ) execute a radial stroke movement inwards when the rotor rotates, with each other by means of hy draulic Channels ( 11 ), also called high pressure channels (HDK), are switched and connected.
- e) the inlet and low pressure zones (LPT) of both vane cell machines VE (I) and VE (II), recognizable by the fact that the vanes ( 3 ) perform a radial stroke movement outwards when the rotor ( 2 ) rotates, are connected and connected to one another by means of hydraulic channels ( 10 ), also called low-pressure channels (NDK).
- f) in the line of the hydraulic channel (NDK) a control valve ( 12 ), and in the line of the hydraulic channel (HDK) there is also a control valve ( 13 ), and both valves, hydraulically or electromechanically, or electronically from a computer separately or jointly with driving land shaft S, can only be regulated when the output shafts A and C have different rotational speeds, in the sense that their throughflow opening is continuously reduced or enlarged or the current resistance and flow rate Q is continuously increased or decreased , and thus the different speeds of the output shafts A and C can be regulated until synchronous rotation with the land shaft S (axis with differential function and adjustable lock value from zero to one).
- g) the hydraulic circuit of the displacement units VE (I) and VE (II) by means of hydraulic channels ( 10, 11 ) is selected so that with the same swallowing volume of the vane machine and when starting and driving by means of the common land shaft S and with the same output torque on the Single shafts A and C, the pressure fluid in the high pressure channel (HDK) ( 11 ) and in the outlet zones of the vane machine can not flow even when the control valves ( 12 ) and ( 13 ) are fully open, it acts like a rigid bar, and this liquid column The cam ring ( 4 ) presses each displacement unit so strongly that the cam ring ( 4 ) with the firmly connected parts of the side plates ( 5 ) and shaft ( 6 ) or with the individual shafts A and C in synchronous rotation with the driving land shaft S and in the same rotation - And circulating movement are offset, while the liquid in the low-pressure channels (NDK) ( 10 ) and one inlet zones of the displacement units completely relax annt and remains depressurized (formation of a rigid axis).
- h) the hydraulic circuit of the vane cell machines VE (I) and VE (II) is selected so that with a fixed shaft shaft S when the single shaft z. B. A is rotated in any de defined positive direction of rotation, the other single shaft C rotates at exactly the same speed, but in the negative direction of rotation, ie the one wing cell machine with the single shaft A as a pump works ar and a flow rate Q by the corresponding Channel and the other displacement unit working as a hydraulic motor with the single shaft C delivers and rotated in the opposite direction to the pump (formation of a differential with negative translation i = -1).
If a positive or negative rotation of the land shaft S is superimposed in the previous description, then the two output shafts A and C carry out the algebraic sum of the superimposed rotary movements until the control valves ( 12, 13 ) regulate the liquid flow Q differently or completely (Formation and function of a superposition gear). - i) the hydraulic circuit of the vane cell machines VE (I) and VE (II) is selected so that the high and low pressure channels (HDK) and (NDK) exchange their function only when the direction of rotation or the direction of travel of the driving land shaft S changes, in the sense that the high pressure channel (HDK) becomes the low pressure channel (NDK) and vice versa; the pressurized liquid presses the second half of zones of both vane machines so strongly that a torque is generated on the cam ring ( 4 ) and this together with side plates ( 5 ), output shaft ( 6 ) or single shafts in synchronous rotation and the same direction of rotation like bridge shaft S, rotated (granting the forward and backward function).
die drehbar gelagerten Teile und zwar
der Hubring (4), die Seitenplatten (5) und die Welle (1) beider Flügelzellenmaschinen VE (I) und VE (II), jetzt mittels der gemeinsamen Stegwelle S miteinander mecha nisch fest verbunden und gekoppelt sind, und diese ge meinsame Stegwelle S zum synchronen Antrieb beider Hub ringe (4) verwendet wird, während der Rotor (2) der Flü gelzellenmaschinen jetzt mit einer Abtriebswelle A und C verbunden ist (Fig. 2) (Umkehrung des Konstruktionsprinzips der in Patentanspruch 1a, 1b, 1c geschilderten mechanischen Koppelung zur Bildung der Stegwelle S und der Einzelwellen A und C).2. Hydrostatic self-locking differential planetary gear according to claim No. 1, characterized in that
the rotatably mounted parts
the cam ring ( 4 ), the side plates ( 5 ) and the shaft ( 1 ) of both vane machines VE (I) and VE (II), are now mechanically firmly connected and coupled to one another by means of the common land shaft S, and these common land shaft S for synchronously driving both lifting rings ( 4 ) is used, while the rotor ( 2 ) of the wing cell machines is now connected to an output shaft A and C ( Fig. 2) (reversal of the design principle of the mechanical coupling described in claim 1a, 1b, 1c to form the web shaft S and the individual shafts A and C).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904014241 DE4014241A1 (en) | 1990-05-04 | 1990-05-04 | Hydrostatic self-locking differential planetary gearing - has finely sensitive regulation of locking value of wheels |
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|---|---|---|---|
| DE19904014241 DE4014241A1 (en) | 1990-05-04 | 1990-05-04 | Hydrostatic self-locking differential planetary gearing - has finely sensitive regulation of locking value of wheels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4014241A1 true DE4014241A1 (en) | 1992-01-23 |
Family
ID=6405656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19904014241 Ceased DE4014241A1 (en) | 1990-05-04 | 1990-05-04 | Hydrostatic self-locking differential planetary gearing - has finely sensitive regulation of locking value of wheels |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
| 8131 | Rejection |