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Hydrostatische Drehkolbenmaschine zum Antrieb von Fahrzeugen Ein Fahrzeugantrieb
durch Drehkolbenmaschinen, die auch als hydrostatische Maschinen bezeichnet werden,
vermag große Vorteile zu bringen. Dabei sind besondere technische Fortschritte vor
allem für das Gebiet solcher Fahrzeuge möglich, deren Antrieb große Drehmomente
erfordert. In einer vom deutschen Kuratorium für Technik in der Landwirtschaft in
neuerer Zeit herausgegebenen Veröffentlichung werden diese möglichen Vorteile für
einen Antrieb von Schleppern hervorgehoben. Zugleich wird betont, daß der Gewichts-
und Raumbedarf der bekannten hydrostatischen Getriebe im allgemeinen noch zu hoch
ist.
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Es sind bereits Drehkolbenmaschinen mit einem ringförmigen Hohlraum
bekannt, bei denen in kreisringförmigen Nuten bzw. in taschenartigen Aussparungen
des Rotors mehrere Drehkolben drehbar bzw. schwenkbar gelagert sind und beim Überlaufen
der am Stator angebrachten Festkolben in die Nuten bzw. Taschen des Rotors durch
Führungselemente zurückgenommen werden. In ihrer dichtenden Stellung ragen diese
Drehkolben als eine Art Freiträger nur mit einem kleinen Teil ihrer Gesamtlänge
in den Arbeitsraum hinein. Diese im Verhältnis zum Gesamtbauraum kleine Erstreckung
bringt eine niedrige Leistung, bezogen auf den Bauräum der Maschine; mit sich. Die
Bauart erfordert außerdem relativ große Verstellkräfte, so daß bei der Verstellung
der Drehkolben verhältnismäßig geringe Geschwindigkeiten - .eingehalten . werden
müssen.
Dadurch wird die Maschine auf geringe Drehzahlen begrenzt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden
und .eine Konstruktionsform zu schaffen, die den besonderen Einbau- und Betriebsbedingungen
eines Fahrzeugantriebs angepaßt ist. Sie betrifft einen Fahrzeugantrieb durch Drehkolbenmaschinen
mit einem ringförmigen Hohlraum, in den Zu- und Ableitungen der Treibflüssigkeit
münden und der aus konzentrischen und an ihren Übergangsstellen abgedichteten Begrenzungswänden
eines drehbaren und eines ruhenden Teils und aus zwei Seitenwänden gebildet ist,
wobei in den Hohlraum mindestens zwei mit dem einen Teil fest verbundene, den Hohlraum
symmetrisch und dichtend unterteilende Festkolben ragen und mehrere mit dem anderen
Teil der Drehkolbenmaschine in Verbindung stehende Drehkolben durch Führungselemente
abwechselnd in eine den Hohlraum unterteilende und in eine die Festkolben überlaufende
Stellung gebracht werden. Erfindungsgemäß sind die Drehkolben in der den Hohlraum
unterteilenden Stellung an den beiden Seitenwänden und an einer der Begrenzungswände
abgestützt.
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Durch diese Form der Abstützung kann die verwertbare Arbeitsfläche
der Drehkolben im Verhältnis zu ihrer Gesamtfläche wesentlich größer gehalten werden,
als dies bisher der Fall war, und das Verhältnis von Arbeitsraum zu Bauraum der
Maschine wird somit günstiger.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen, und zwar zeigt
Fig. I die Maschine im Längsschnitt durch die Radachse, und zwar im oberen Teil
den Schnitt A-M und im unteren Teil den Schnitt B-M nach Fig. 2, Fig. 2 den Querschnitt
in der Mitte der Maschine und den nach der Linie C-M in Fig. I.
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Die Sichtrichtung der Schnitte ist durch kurze Pfeile bei den Buchstaben
A, B und C angegeben. Der ringförmige Hohlraum der Maschine wird einerseits durch
die Achse I und andererseits durch die gegenüberliegenden Wandungen 2 und 3 sowie
den Gehäusering 4 gebildet. In den Hohlraum führen Leitungen 5, 6; 7 und 8, wovon
jeweils zwei sich gegenüberliegende der Zu- bzw. Ableitung der Treibflüssigkeit
dienen, wie es in den Figuren durch Pfeile angedeutet ist. Dadurch ist die Drehrichtung
der Maschine, in Fig. 2 durch einen Pfeil bezeichnet, bestimmt. Zwischen dem durch
die Körper 2, 3 und 4 gebildeten drehbaren Teil der Maschine und der Achse I befinden
sich Dichtspalte.
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In den Hohlraum der Maschine ragen die zwei Festkolben 9 und Io, die
mit der Achse I verbunden sind, unter Bildung von Dichtspalten hinein. Der Festkolben
Io ist in Fig. 2 gestrichelt angegeben. Die Festkolben 9 und Io ergeben eine symmetrische
Aufteilung des Hohlraums. Ferner sind Drehkolben II bis 16 angeordnet, deren Form
im wesentlichen diejenige eines Kreisringsegmentes hat, welches mit Ausdrehungen
nach den Linien I7 für ein dichtendes Überlaufen der Festkolben 9 und Io versehen
ist. Der Schnitt C-M in Fig. 2 gibt die Teilstücke der Kolben wieder, welche in
Kreisringnuten der Wandung 3 hineinragen. Auf die gleiche Weise sind die Drehkolben
auch an der gegenüberliegenden Seitenwand 2 des ringförmigen Hohlraums abgestützt.
Mit einem kleinen Teil ihrer Fläche stützen sie sich außerdem in ihrer Arbeitsstellung
auch noch an dem Gehäusering 4 ab, wie dies der Kolben I2 in der Fig. 2 veranschaulicht.
Die Abstützung in Nuten der HohlraumSeitenwände ist eine besonders einfache Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Merkmals.
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Wie aus den Fig. I und 2 hervorgeht, wird die Stellung der Drehkolben
II bis 16 durch Führungselemente gesteuert. Die Führungselemente, die durch die
Relativbewegung des drehbaren gegen den festen Teil der Maschine bewegt werden,
bestehen aus einem Drehstift 18, der in eine kleine Aussparung eines Drehkolbens
eingreift, einer Kurbelwelle I9, einer Kurbel 2o und einem Kurbelzapfen 2I. Dieser
Kurbelzapfen 21 greift in eine Führungsnut 22 ein, welche sich in einer Führungsscheibe
23 befindet. Die Führungsscheibe 23 wird an ihrer Außenkante bei 24 durch die Gehäusewand
3 konzentrisch und gleitend gehalten und durch Haltebleche 25, die mit der Achse
I verbunden sind, sowohl am Verdrehen wie auch an einer axialen Verschiebung gehindert.
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Die großen Kraftwirkungen, welche durch den Druck der Treibflüssigkeit
bewirkt werden, führen zu elastischen Formänderungen der Bauteile der Maschine.
Um den dadurch bedingten geometrischer Veränderungen technisch gerecht zu werden,
.: ist es zweckmäßig, die Drehung eines Drehkolbens durch ein Führungselement zu
bewirken, welches gemäß der dargestellten Konstruktion keine feste Verbindung mit
einem Drehkolben hat und nur Kräfte in der Drehrichtung des Kolbens auf diesen überträgt.
Dadurch ist es möglich, ungünstige Spannungen zwischen den Drehkolben und den Steuerelementen
zu vermeiden.
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Durch die Führungselemente werden die Kolben einerseits in eine den
Hohlraum dichtend unterteilende Stellung gebracht, wie es in Fig. 2 die vom Druck
der Treibflüssigkeit belasteten Kolben I2 und 15 zeigen. In dieser Stellung bleiben
die Kolben so lange, bis sie durch eine gleichartige Stellung des nachfolgenden
Kolbens entlastet werden. Bei ihrer Belastung stützen sich die Kolben an ihren Enden
gegen die Stützflächen der kreisringförmiger Nuten der Gehäusewand 2 und 3 ab. Andererseits
werden die Kolben, nachdem sie entlastet sind, durch die Führungselemente in eine
Stellung gedreht, wie sie die Kolben 13 und 16 in Fig.2 zeigen. Durch Flüssigkeitsausgleichkanäle
zu den Räumen in Teil 4, in welche die Kolben eindringen, kann die Bewegung der
Kolben begünstigt werden. In der Stellung, welche die Kolben 13 und 16
haben, überlaufen sie dichtend die Festkolben 9 und io. Wenn die Drehkolben die
Festkolben überlaufen haben, werden sie durch die Führungsel'emente wieder in ihre
frühere Stellung zurückgedreht;
wobei sie den Hohlraum dichtend
unterteilen und erneut belastet werden.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Merkmals ist nicht auf die dargestellte
Drehkolbenmaschine als Fahrzeugantrieb beschränkt. Sie kann auch für technische
Gebiete, die ähnliche betriebliche oder bauliche Bedingungen aufweisen, technisch
vorteilhaft verwandt werden.