DE879942C - Stufenlos regelbares hydraulisches Getriebe - Google Patents

Description

• Stufenlos regelbares hydraulisches Getriebe Hydraulische Getriebe, welche nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, bestehen bekanntlich aus Ölpumpen, welche von einem Motor angetrieben werden, und aus Ölmotoren, welche vom geförderten Öl getrieben werden. Hiervon ist Pumpe oder Ölmotor stufenlos regelbar, so daß bei konstanter Drehzahl und Leistung des Antriebsmotors, die Drehzahl des Ölmotors veränderlich ist und die geförderte Ölmenge ändert sich direkt proportional der Drehzahl des Ölmotors, während der Druck sich im umgekehrten Verhältnis ändert, so daß das Produkt Förderinenge X Öldruck konstant ist.
• Dies hat zur Folge, daß bei einer größeren Änderung der LYbersetzung große Öldrücke auftreten, welche die Lager hoch belasten und schlechte Wirkungsgrade bedingen. Bei allen bekannten Getrieben mit Kolbenpumpen wirken sich die in den Zylinder wirkenden Öldrücke auf mindestens zwei Lager aus, welche entsprechend der Antriebsdrehzahl hohe Gleitgeschwindigkeiten und dadurch hohe Reibungsverluste haben.
• Bekannt sind hydraulische Getriebe, bei welchen Ölpumpe und Ölmotor aus je zwei Zahnrädern bestehen, von welchen das außenverzahnte Rad einen Zahn weniger aufweist als das innenverzahnte Rad, mit dem es im Eingriff ist. Beide Räder sind exzentrisch zueinander gelagert und das Zahnspiel ist kleiner als das Spiel der Zahnradlager, so da@ß sich die Zahnräder gegenseitig tragen und der Oldruch nur zum geringen Teil auf die Lager einwirken kann. Infolge der geringenDifferenzdrehzahlbeiderRäder ist die Gleitgeschwindigkeit der Zähne kleiner als die Gleitgeschwindigkeit der Lagerzapfen. Demnach ist der durch Reibung bedingte Leistungsverlust kleiner, als wenn der Öldruck sich voll auf die Lagei auswirken würde.
• Mit der vorliegenden Erfindung wird diese Art von hydraulischen Getrieben verbessert. Auch wenn die Zahnräder gehärtet sind, werden sich dieselben im Betrieb abnutzen, und wenn das Zahnspiel entsprechend groß ist, wirkt der volle Öldruck auf die Lager. Entsprechend verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Getriebes mit zunehmender Abnutzung.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Seitenwände mit dem Außenrad verschraubt sind, mit umlaufen und das Außenrad mit Hilfe der Seitenwände derart gelagert ist, daß die Lager in Richtung der Exzentrizität beweglich im Gehäuse geführt sind. Ferner wird das Öl durch das hohle Innenrad zugeführt und die Fördermenge durch Verdrehen eines im Innenrad gelagerten Steuerschiebers stufenlos verändert.
• Hiermit -wird erreicht, da@ß- sich die Zahnräder auch im abgenutzten Zustand tragen. Demnach wirkt sich auch in diesem Fall der Öldruck innerhalb der Zahnräder aus, so daß der durch die Zahnreibung bedingte Wirkungsgrad nicht verschlechtert wird. Mit der Erfindung wird der Wirkungsgrad noch in anderer Weise verbessert. Ein gewisser Leistungsverlust ist dadurch bedingt, da`ß bei Flächen, welche mit engem Spiel aufeinander gleiten, hydraulische Reibung entsteht und durch die Leckölverluste. Bei der bekannten Ausführung wird das Öl durch die Seitenwände zugeführt. Dieselben laufen nicht mit um, sie werden nur zur Regelung verdreht. Dies hat zur Folge, daß: zwischen Rädern und Seitenwänden große Gleitgeschwindigkeiten und demnach große hydraulische Reibungsverluste auftreten und auf beiden Seiten am Außen- und Innendurchmesser Lecköl austreten kann.
• Erfindungsgemäß ist das Außenrad fest mit den Seitenwänden verschraubt. Hiermit erreicht man einmal verhältnismäßig kleine Lagerdurchmesser für das Au'ß,enrad und zum anderen ist auf jeder Seite der Räder nur eine Dichtleiste vorhanden, an welcher der hydraulische Reibungsverlust auftreten und durch welche Lecköl. austreten kann. Für den hydraulischen Reibungsverlust ist diese Bauart besonders günstig, da die Seitenwände nur mit einer sehr geringen Gleitgeschwindigkeit auf dem Innenrad gleiten,. Die geringe Gleitgeschwindigkeit ist durch die geringe Differenzdrehzahl beider Räder gegeben. .
• Nach der Erfindung wird das Öl zentral durch das Innenrad zu- bzw. abgeführt und die von der Pumpe geförderte Ölmenge durch Verdrehen des darin gelagerten Steuerschiebers gesteuert. Hiermit liegen alle Dichtleisten auf dem kleinstmöglichen Durchmesser, und entsprechend sind die Verluste durch hydraulische Reibung und Leckage gering. Durch Nuten ist der Schieber in radialer Richtung entlastet.
• Fig. i und 2 zeigen Längs- und Querschnitt einer regelbaren Ölpumpe, Fig. 3 Querschnitt durch Zahnräder und Steuerschieber bei größter Fördermenge, Fig. 4 Querschnitt durch Zahnräder und Steuerschieber bei kleiner Fördermenge.
• Das außenverzahnte Innenrad i wird von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Motor angetrieben. Es ist mit Hilfe der Lager 2 und 3 im Gehäuse 4 gelagert. Das innenverzahnte Außenrad 5 ist exzentrisch zum Rad i gelagert und wird vom Rad i angetrieben. In Fig. 3 ist der im Rad I gelagerte Steuerschieber 6 in der Stellung für größte Fördermenge dargestellt. Beim Drehen der Räder wird der Steuerschieber 6 vom Hebel 7 festgehalten. Die Zähnezahl des Innenrades ist um einen Zahn kleiner als die des Außenrades. Durch die besondere Ausführung der Zähne tragen sich alle Zähne gegenseitig und dichten an ihrer Berührungsstelle ab, so daß sich beim Drehen die Räume 8 vergrößern, die Räume g verkleinern. Hierdurch wird durch die Öffnung io, die Mitte des Steuerschiebers, und die Schlitze i i Öl aus dem Gehäuseraum 12 angesaugt. Von den Räumen g -wird das Öl durch Schlitze 13 der Steuerschieber und :die Öffnungen 14 zu den Ölmotoren gedrückt. Für die Steuerung der Ölmenge hat der Steuerschieber Öffnungen 34 und 35. Durch die Wand 36 ist der Saugraum vom Druckraum im Steuerschieber getrennt. Das Maß a der Öffnungen 34 bzw. 35 entspricht der halben Breite der Schlitze i i bzw. 13, so daß: die Zahnlücken unmittelbar nacheinander mit den Saug- bzw. Druckraum in Verbindung gesetzt werden. Da das Produkt Ölmenge X Druck konstant ist, herrscht bei der größten Ölmenge der niedrigste Druck. Nach Fig. 3 wird durch den in den Räumen g wirkenden Öldruck das Außenrad mit dem Druck 15, das Innenrad mit dem Druck 16 belastet. Die Verzahnung läß!t nur eine Drehbewegung der beiden Zahnräder relativ zueinander um den Punkt ig zu, wobei die Absolutbewegungen der Räder um die Punkte 17 und 18 erfolgen. Demnach wirken die Drücke 15 und 16 direkt auf die Lager der Räder i und 5, da sich die Räder in Richtung der Kräfte 15 und 16 nicht tragen können. Diese Lagerdrücke sind jedoch sehr gering, da bei der größten Fördermenge die niedrigsten Öldrücke auftreten. Das Moment der Kraft 15 X Exzentrizität e entspricht dem Antriebsdrehmoment.
• Wird nun der Steuerschieber 6, wie in Fig. 4 gezeichnet, um den Winkel a verdreht, dann stehen die Räume 2o mit dem Saugraum, die Räume 21 mit dem Druckraum in Verbindung. Das hat zur Folge, daß das in den Räumen 22 verdrängte Öl in den Saugraum zurückfließt, und im Raum 23 wird das Öl aus dem Druckraum gesaugt. Es wird also nur eine geringe Ölmenge gefördert. Da die Antriebsleistung und die Drehzahl konstant ist, wird der Öldruck entsprechend der Beziehung Ölmenge X Öldruck = konstant bedeutend höher. Entsprechend wirken die Kräfte 26 und 27. Die Kraftkomponenten 24 und 25 sind gleich groß, wie die Kräfte 15 und 16.
• Es ist bekannt, die Zahnspiele so zu wählen, daß, sie kleiner sind als die Lagerspiele der Räder. Dadurch können die Kraftkomponenten 28 und 29 nicht auf,die Lager einwirken, sondern wirken sich innerhalb der Zahnräder aus. Dies hat zur Folge, da;ß, nachdem die Zähne abgenutzt sind, die sehr großen Kraftkomponenten 28 und 2g die Lager belasten und damit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge haben. Wenn die Zähne sich gegenseitig tragen, ist dies nicht der Fall, da beide- Zahnräder umlaufen und die Zähne mit einer Geschwindigkeit aufeinander gleiten, die bedeutend kleiner ist als die Gleitgeschwindigkeit der Lagerzapfen. Damit auch bei abgenutzten Rädern und hohen Öldrücken gute Wirkungsgrade auftreten, ist erfindungsgemäß, das Außenrad 5 mit Hilfe der Lager 30 in Richtung der Exzentrizität beweglich gelagert. Die Lager sind seitlich durch die Flächen. 31 geführt, so daßi sich die Kräfte 15 bzw. 24 auf das Gehäuse übertragen können.
• Beim ungeregelten Ölmotor wirken die stark wechselnden Kräfte immer senkrecht zur Exzentrizität, können also nicht von den Zahnrädern aufgenommen werden. Das ist hierbei auch nicht notwendig, da bei größeren Öldrücken im ölrnotor immer entsprechend niedere Drehzahlen auftreten, so da'ß der Wirkungsgrad annähernd konstant bleibt.
• Bei Ausführungen, bei welchen die Pumpe ungeregelt ist und der Ölmotor geregelt wird, werden sinngemäß die dargestellten Einrichtungen auf den Ölmotor übertragen.
• Nach der Erfindung ist das Außenrad 5 mit den Seitenwänden 32 fest verschraubt. Hiermit erhält man auf beiden Seiten nur eine Dichtleiste 33. Der Verlust durch Flüssigkeitsreibung ist an dieser Leiste sehr gering, da durch die geringe Differenzdrehzahl von Außen- und Innenra@d eine entsprechend niedrige Gleitgeschwindigkeit auftritt.
• Damit der Steuerschieber in radialer Richtung unbelastet ist, sind auf dem Steuerschieber 6 Ölnuten 37 angeordnet. Dieselben sind flächengleich mit der Öffnung 35, sie stehen miteinander durch nicht dargestellte Bohrungen in Verbindung und durch die Bohrungen 38 mit dem Druckraum.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stufenlos regelbares hydraulisches Getriebe, bestehend aus Ölpumpe und Ölmotor, wobei Pumpe oder Motor geregelt wird und wobei am geregelten Teil die wirksamen Getriebeteile, z. B. ein Zahnrad mit Innenverzahnung und ein Zahnrad mit Außenverzahnung, mit einer geringen Differenzdrehzahl umlaufen und exzentrisch zueinander gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Teile, z. B. das Außenrad, in Richtung der Exzentrizität beweglich gelagert ist und die Fördermenge durch Verdrehen eines in der Drehachse gelagerten Schiebers geregelt wird.
2. 2. Hydraulisches Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände mit dem innenverzahnten Rad fest verschraubt sind und mit hohlen Lagerzapfen versehen sind.
3. 3. Hydraulisches Getriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflüssigkeit dem Steuerschieber zentral zu- bzw. abgeführt wird und daß der Steuerschieber mit Ausgleichsnuten. versehen ist.