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Hydraulisches, stufenlos regelbares Getriebe Gegenstand der Erfindung
ist ein hydraulisches, stufenlos regelbares Getriebe, bei welchem der Primär- oder
Pumpenteil und der Sekundär- oder Motorteil als sternförmige Kolbenmaschinen ausgebildet
sind, bei welchen die Rotorgehäüse ortsfest umlaufen,, während ihre mi.tumlaufenden
Sternzylinderblöcke auf einer gemeinsamen., zurGetriebeachse parallel angeordneten,
nichtumlaufenden Achse drehbar gelagert sind, welche Achse die den Sternzylinderblöcken
zugeordneten Zu- und Ableitkanäle .enthält und zur gleichzeitigen, stufenlosen Änderung
des Kolbenhubes beider Maschinen während des. Betriebs durch eine Steuervorrichtung
in einer zur Achsenrichtung der umlaufenden Getriebeteile senkrechten Richtung verschoben
werden kann. Zur Sicherung des Synchronismus zwischen den auf jeder Getriebeseite
miteinander umlaufenden Teilen, d. h. Rotorgehäuse und Sternzylinderblock, und zur
Vermeidung, daß bei Änderung des Achsenabstandes der genannten. umlaufenden Teile
schädliche Tanaentialkräfte und seitliche Drucke an den Kolben und Zylindern wirksam
werden, ist auf jeder Getriebeseite zwischen Rotorgehäuse und ,Sternzylinderblock
je eine Kreuzschleifenkupplung eingeschaltet. Diese ist so gestaltet, daß sie das
Drehmoment in allen; Betriebszuständen praktisch reibungslos von dem einen Getriebeorgan
auf das andere überträgt.
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Ein weitererVorteil der Erfindung besteht in der Anordnung eines Umsteuerschiebers
in die Druckmittelleitun ien, mittels welchem in einem Getriebeteil
die
Leitungen vertauscht werden können, so dä.ß die Drehrichtung des. Sekundärteils
geadert wird. In. einer mittleren Schiebers.tellung läßt sich ferner in dien Druckmittelleitungen
Druckausgleich herstellen, -so. daß ein augenblicklicher Stillstand des Sekundämtei,ls
erzielt wird.
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Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß -zwi'scherv Rotorgehäuse
und Sternzylinderblock jeder Getriebeseite zusätzlich je eine Kupplung angeordnet
isti, welche bei veränderlichem Achsen abstand das Drehmoment vom einem auf. den
anderen dieser Getriebeteile auf unnachgiebige Weise und praktisch reibungslos ü#berträgb.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dnrgestellt.
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Fig. z stellt einen aalen Schnitt durch ein Getriebe dar; Fig. 2 ist
ein Querschnitt -nach der Linie A- A
in Fig. i; Fig. 3 ist eine Einzelheit
der Fig. i in einer anderen Betriebsstellung; Fig. 4 zeigt das Getriebe von oben
mit abgehobenem Gehäuseoberteil; Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der Fig. i in :einer
-anderen: Ausführungsform; Fig. 6 zeigt einen axialen Längsschnitt durch eine andere
Ausführungsform des Getriebes.; Fiig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B in.
Fig: 6; Fig. 8 bis i i zeigen weitere Einzelheiten des Getriebes, teilweise in anderenAusführungsformen.
In einem Getriebegehäuse i sind in Lagern 2, 2' die beiden Rotorgehäuse 3, 3' mit
ihren zugehörigen Wellen: q., 4' drehbar belagert: Jedem der beiden Rotorgehäuse
ist noch eine innere Stützschale 5, 5' zuggeordnet, deren Lager 6, 6' sich auf dem
-en:t ,sprechend ausgebildeten inneren Gehäuseteil ? abstützen. Im Gehäuseteil
7 ist eine nichtumlaufende Achse 8 in horizontalen; nicht näher gezeigten
Parallelführungen: g, g' verschiebbar gelagert. Die nichtumlaufende Achse 8 trägt
auf ihren beiden Lagerzapfen- io, io' je einen Sternzylinderblock ii, ii', dessen
Kolbenzellen i2,, r2' strahlenförmig radial gerichtet sind. Wie in Fig.5 und 6 dargestellt,
können die Kolbenzellen ein und desselben Zylinderblockes auch in mehreren Reihen,
nebeneinander angeordnet werden.
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- Die Kraftübertragung vom Rotörgehäuse 3, 3' durch die Druckflüssigkeit
auf dien mitumlaufenden Sternzylinderblock i i, i i' (bzw. umgekehrt, je nachdem
ob es sich um Pumpe oder Motor :handelt) erfolgt über Pleuelstangen 13, 13'
undKolben 14, i4', die - im Sternzylinderblock, die Druckfläche dem Rotationszentrum
zugekehrt, angeordnet sind, von welchem Zentrum her die Arbeitsflüssigkeit ihnen
zufließt. Die Köpfe der Pleuelstangen sind: mittels. Verbindungsbolzen 15,
15' zwischen Rotorgehäuse 3, 3' und Stützschalen 5, 5' gelenkig befestigt.
Die Kraftübertragung kann= wie in den Fig. 8 und g dargestellt, auch direkt Fiber
starre Kolben mittels im Innern der Rotorgehäuse 3, 3' bogensehnenarbig angeordneter
Gleitfläc.'hen an Gleitstücken 16 -erfolgen, gegen welche sich die senkrecht zur
Kolbenachse gerichteten Kolbenftlßflächen 17, bei zwischen beidem Umlaufachsen bestehender
Exzentrizität, frei gleitend abstützen können. Diese- Ausführungsart gewährleistet
im Zusammenhang mit der weiter unten beschriebenen Kreuzschleifenkupplung, daß praktisch
keine anderen alis zur Kolbenachse parallel gerichtete Kräfte an den, Kolben wirksam
werden, so da:ß weder die Kolben. noch die Zylinderwände schädliche Seitenpressungen
auszuhalten haben. Bei der letzteren Ausführungsform können die Gleitstücke 16,
i6' mit den Rotorgehäusen 3, 3', wie dargestellt, aus einem Stück gebaut sein; sie
können aber auch einstellbar gestaltet werden, indem sie als segmentförmige Gleitstücke
ausgebildet und in bekannter Weise in eine Ringnut im Rand des Rotorgehäuses eingesetzt
und mittels Gewindebolzen und -Mutter festgezogen werden (in der Zeichnung-nicht
dargestellt)..
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Für die Zu- und Ableitung der Arbeitsflüssigkeit zu den Kolben bzw.
von diesen. weg, ist die nichtumlaufende Achse 8 mit Längskanälen 18, zg, 2o versehen.
Von diesen ist der Ansaugkanal 18 über -einen Ansaugstutzen 21 mit dem Sammelbehälter
22 im Fuß .des Getriebegehäuses i verbunden. Der Druckkanal ig verbindet die beiden
Sternzylinderblöcke i i, i i' miteinander, und der Rücklaufkanal 2o stellt über
einen Rücklaufstutzen z3 die Verbindung mit dem Sammelbehälter 22 wiederum her,
wodurch der Kreislauf der Arbeitsflüssigkeit geschlossen ist. Es kann je ein oder
es können: auch je mehrere unter sich verbundene Kanäle parallel zueinander in der
nichtumlaufenden Achse 8 angeordnet sein. Nach Fig. 2 und 7 sind beispielsweise
im Achsenquerschnitt vier Kanäle angeordnet, von- denen je zwei paarweise unter
sich verbunden sind und in die gleiche Aussparung 24 bzw. 25 bzw. 26 @bzw. 27 in
:den Laufzapfen io, io' der Sternzylinderblöcke einmünden. In die eine dieser Aussparungen,
beispielsweise 24, mündet das vom Ansaugstutzen 2i kommende Kanalpaar 18 ein, während
die andere Aussparung 25 im gleichen Laufzapfern io der Primärseite über das ihr
zugeordnete den Druckkanal bildende Kanalpaar ig mit der druckseitigen Aussparung
26 des Laufzapfen io' der Sekundärseite in Verbindung steht. Die zweite Aussparung
27 im Laufzapfen io' der Sekundärseite steht schließlich. mit dem Rücklaufkanalpaar
2o in direkter Verbindung.
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Durch das System von zweckentsprechend abwechselnd.angeordneten Aussparungen
und Zylinderflächen in den Laufzapfen _ der Sternzylinderblöcke werden beim Umläufen
dieser letzteren die einzelnen Kolbenzellen auf- und zugesteuert, ohne daß Ventile
irgendwelcher Art erforderlich wären. Während etwa einer halben Umdrehung eines
Zylindersternes herrscht beispielsweise längs des oberen Halbkreises seiner Umlaufbahn
die Druck-bzw. Einläßphase, während längs des unteren Halbkreises seiner Umlaufbahn
die Saug- bzw. Auslaßphase herrscht.
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Die Sternzylinderblöcke i i, i i' einerseits und Rotorgehäuse 3, 3'
andererseits müssten beim Umlaufen
zwangsläufig, ohne Rücksicht
auf die gegenseitige veränderliche Exzentrizität ihrer beiden Umlaufzentren, stets
die gleiche Winkelstellung zueinander einhalten, damit ein geregelter Betrieb möglich
ist. Sie müssen daher mit der gleichen Win:kelpeschwi.ndigkeit umlaufen. Zurr Entlastung
der Kolben und Zylinder von in der Umlaufrichtung oder tangential dazu auftretenden
Kräften, ist zwischen dem Rotorgehäuse 3, 3' und dem Sternzylinderblock i i, i i'
je eine Kreuzschleifenkupplung 28, 2:8' eingeschaltet. Diese Kre:.uzschleifenkupplung
besteht aus einem Grundring 29, der auf jeder Seite ein Paar auf einem Durchmesser
liegende Vorsprünge 30 bzw. 30' trägt, so daß die beiden Durchmesser sich
rechtwinklig kreuzen. Diese Vorsprünge haben die Form eines Nockens oder Zapfens,
von welchem das eine Paar in eine längs eines Durchmessers in das Roto-rgehäuse
3, 3' eingearbeitete Nut und das andere Paar in eine ebensolche Nut 31, 31' im Sternzylinderblock
ii, ii' eingreift. Diese Kupplung wirkt bekanntermaßen so, daß beim Umläufen jedes
Vorsprüngepaar in der ihm zugeordneten Nut frei gleiten kann, wodurch es der Kupplung
möglich wird, das Drehmoment von dem einen Getriebeteil auf den anderen auf unnachgiebige
Weise zu übertragen, ohne Rücksicht darauf, ob ihre Achsen in Linie liegen oder
verschoben sind. Die gleitende Reibung der Vorsprünge in den Nuten kann vollständig
eliminiert werden., indem auf jedem der zapfenförmigen Vorsprünge 3o je ein Wälzlager
32 montiert und die zugehörigen Nuten 31, 31' in den Getriebeteilen, entsprechend
dem Durchmesser der Wälzlager erweitert werden, so daß diese letzteren in den Nuten
frei abrollen können. Diese Kupplung ist in der Umlaufrichtung vollständig starr;
sie gestattet jedoch bei Stillstand und während des Umlaufens, selbst bei Übertragung
des größten Drehmoments und bei einer maximalen Exzentrizität der Achsen der beiden
Getriebeteile, diese praktisch reibungslos gegeneinander zu verschieben. Die Kreuzschl.eifenkupplung
könnte auch umgekehrt so gestaltet sein, daß der Grundring 29 auf jeder Seite ein
Paar um i 8o° voneinander distanzierte Nuten 31 in kreuzweiser Anordnung trägt,
während die Gleitzapfen oder die Zapfen mit den Wälzlagern 32 an den umlaufenden
Getriebeteilen 3 und i i angebracht sind (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die
Wirkung einer derart gestalteten Kupplung würde sich von derjenigen der zuerst beschriebenen
Art in nichts unterscheiden; dagegen könnte unter Umständen eine Vereinfachung der
Konstruktion und somit eine Verbilligung in Erscheinung treten. Der hohe Wirkungsgrad
des Getriebes ist zum großen Teil der Wirkung dieses wichtigen Organs zuzuschreiben.
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Die Achsen der Antriebs- und Abtriebswellen 4, q.' sind zueinander
parallel und um den unveränderlichen Betrag exzentrisch zueinander angeordnet (Fig.4).
Zwischen diesen beidenAchsen und parallel dazu in der gleichen Ebene befindet sich
die - geometrische Längsachse 33 der nichtumlaufenden Achse 8, die sieh in
dem durch die beiden Achsen begrenzten Teil der Ebene senkrecht zur Drehachse bewegen
kann. Beim Bewegen der nichtumlaufenden -Achse 8 findet eine allmähliche Zunahme
des Kolbenhubes der einen Kolbenma,schine statt, während derjenige der anderen Kolbenmaschine
gleichzeitig abnimmt. Befindet sich die nichtumlaufende Achse 8 in der Mittellage,
dann sind die Kolbenhübe vom Primär- und Sekundärteil einander gleich und die Übersetzung
beträgt i : i ; wird sie dagegen aus der Mittellage nach der einen oder anderen
Seite verschoben, so reduziert sich der Kolbenhub der einen Maschine um den gleichen
Betrag, um den der Kolbenhub der anderen Maschine gleichzeitig zunimmt, so daß sich,
je nachdem ob der, Kolbenhub des druckerzeugenden Primärteils vergrößeet wird, bei
gleichzeitiger Verkleinerung des Kolbenhubes. des leistungsabgebenden Sekundärteils
oder umgekehrt, die Übersetzung ins Schnelle oder Langsame ändert. Fällt hierbei
die Achse 33 mit der einen oder anderen Achse der beiden Wellen ,4, 4' zusammen,
dann ist der Hub der betreffenden Kolbenmaschine bleich Nuls, und es herrscht in
beiden Fällen Stillstand der Abtriebswelle.
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Die Regelung selbst erfolgt im vorliegenden Ausführungs.beispiel nach
Fig. i und 2 durch Drehung des Handrades 34 nach der einen oder der anderen Richtung,
wodurch die Gewindespindel 35 durch die als Mutter ausgebildete Nabe des Handrades
vorwärts oder rückwärts bewegt wird. Es könnte aber auch irgendwelche andere Vers.tellvorrichtung
mit der gleichen Wirkung angewendet werden.. Da die Achse 8 in Geradführungen 9,
9' gleitet,, verläuft ihre Bewegungsbahn geradlinig. Anstatt in einer Geradführung
zu gleiten, könnte sie auch gemäß Fig.6 und 7 auf einem Schwenkarm 36 montiert sein,
dessen Drehachse 37 parallel zur Getriebeachse und unterhalb, derselben nahe der
Gehäusewandung liegt. In diesem Fall verläuft ihreBewegungsbahn nicht mehr geradlinig,
sondern nach einem Kreisbogen, dessen Radius der Länge des Schwenkarmes entspricht.
Die Zu- und Ableitkanäle der Arbeitsflüssigkeit zur nichtumlaufenden Achse 8 können
in den Schwenkarm 36 in dessen Längsrichtung hinein. verlegt werden, und ihre Ein-
und Ausmündungen 39, 4o können in der Längsachse 37 des Drehbolzens 41 zum Schwenkarm
36 liegen. Das Handrad 34 und die Spindel zur Bewerkstelligung der Verstellung werden
dann zweckmäßig in den oberen Teil des Getriebegehäusies i verlegt und greifen dann
an einer entsprechend ausgebildeten Verlängerung des Schwenkarmes 3f> an. Eine -derartig
vereinfachte Ausführung :der Konstruktion kann in gewissen Fällen Vorteile bieten.
Statt eines Handrades 34 könnte auch eine Verstelleinrichtung mit einem Servomotor
vorgesehen sein.
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In der nichtumlaufenden Achse 8 kann ein. Umsteuerschieber 42 passend
gelagert werden, so. d;aß seine Längsachse diejenige der niebtumlaufenden Achse
im rechtem Winkel schneidet. Dieser Umsteuerschieber besitzt zwei bestimmte Bietriebssüellurngän.
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in welchen er das Druckmittel durch seine Querbohrungen und Ausnehmungen frei durchfließen
läßt. Wird er von der einen Stellung, beisp:ielsweise wie in Fig. i dargestellt,
nach. der anderen Betriebsstellung in Fig. 3 gedreht, dann vertauscht ,er die Leitringen
im Sekundärteil, so daß das Druckmittel diesen letzteren in umgekehrter Richtung
durchströmt. und: die Umkehrung seiner Drehrichtung bewirkt. In -einer mittleren
Stellung jedoch zwischen den beiden erwähnten Endstellungen kommuniziert der Kanal
47 im Umsteuerschieber q:21 .gleichzeitig mit den beiden Druckmittelleitungen ig
und 2o; ,so daß in denselben Druckausgleich herrscht, woraus Stillstand des Sekundärteils
resultiert. Für ähe Betätigung des Umsteiuerachiäbers 42 weilst dieser eine: in
der hohlen Gewindespindel 35 gelagerte wellenartige Verlängerung aui, anderen freiem
Ende ein Steuerknüppel 43 befestigt i.:st.
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Bei einer plötzlichen Betätigung des Handrades 34 im Sinn einer Beschleunigung
der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebsweille ,¢' gegen das Maximum hin, wobei dem
Prim.äjrteid stein größter und dem Sekundärteil sein kleinster Kolbenhub erteilt
wird, edier beim Schalten des. Umsteuerschiebers q.2 in die vollerwähnte, mittlere
Absperrstellung; könnte unter Umständen ein schädlicher Druckanstieg in der Druckleitung
ig entstehen. Um dies zu vermevden, wird eine überla:stschutzvorrichtung 44 vorgesehen
und mit d;or Druckleitung in, der verschiebbaren. Achse 8 in Verbindung gebracht.
Bei Eintreten einer überl.astung wird ein Ventil in der Schutzvorrichtung 44 entgegen
dem Druck einer Feder gehoben; und ein Teil das Druckmittels fließt dann durch einen
Uml@eitkanal 45 und die Bohrung 46 im Ums,üeuerschieber in den Rücklaufstutzen 2!3: