DE1045251B - Stufenlos verstellbares hydrostatisches Getriebe, vorzugsweise fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

• Stufenlos verstellbares hydrostatisches Getriebe, vorzugsweise für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares hydrostatisches Getriebe, vorzugsweise für Fahrzeuge, mit starr mit der Abtriebswelle verbundenem Pumpenkörper und Motorkörper, mit von der Antriebswelle angetriebenen, die Kolben der Pumpe mit veränderbarem Hubvolumen antreibenden Kurbelwellen, Exzentern oder Taumelscheiben und mit von der Antriebswelle über eine Umgehungswelle angetriebenen, die Kolben des Motors mit veränderbarem Hubvolumen antreibenden Kurbelwelsen, Exzentern oder Taumelscheiben, derart, daß die Leistung der Antriebswelle sich in einen mechanischen und einen hydrostatischen Strang verzweigt und beide Stränge sich über ein auf die Abtriebswelle treibendes Differentialgetriebe vereinigen, nach Patentanmeldung W 17672 II/ 63 c.
• Die Erfindung bezweckt eine weitere Verringerung der Baugröße des Getriebes und besteht darin, daß der hydrostatische Strang sich in einen ersten mechanischen Unterstrang und in einen zweiten mechanischen Unterstrang verzweigt und daß der mechanische Strang und der erste mechanische Unterstrang über das Differentialgetriebe mit dem zweiten mechanischen, an den Abtrieb angeschlossenen Unterstrang verbunden sind, wobei in dem ersten mechanischen Unterstrang ein willkürlich zu betätigendes Übersetzungsgetriebe angeordnet ist.
• Die Erfindung vermeidet die Schwierigkeiten, welche entstehen, wenn das Motorvolumen durch ein nachgeschaltetes Wechselgetriebe nach mehrfachem Durchfahren des Verstellbereiches des hydrostatischen Getriebes verringert wird. Infolge Ungenauigkeit der Verstellung, Lackverlust öd. dgl. muß nämlich beim Schalten des Wechselgetriebes eine Synchronisierung vorgenommen werden. Dazu muß die ganze große Schwungmasse des hydrostatischen Getriebes beschleunigt bzw. verzögert werden, d. h., es müssen entsprechend große Kupplungen. od. dgl. vorgesehen werden. Gemäß der Erfindung werden beim Schalten nur verhältnismäßig kleine Massen, -nämlich nur die inneren, bewegten Teile des Ölmotors, beschleunigt oder verzögert. Außerdem wird dabei der Hauptleistungsstrang nie unterbrochen..
• Ein Getriebe nach der Erfindung läßt sich in besonders gedrängter Bauweise herstellen, wenn gemäß einem älteren Vorschlag bei Pumpe und Motor die Zylinder- bzw. Kolbenachsen ein Quadrat bilden und die Kolben von Hebelarmen betätigt werden, die an je zwei Punkten je von einer Kurbelwelle antreibbar sind, deren gegenseitige Winkelstellung während des Betriebes stufenlos veränderbar ist, und eine oder mehrere der Kurbelwellen des Motors sich über ein Wechselgetriebe und ein Umlaufgetriebe auf einen untersetzten Antriebszweig abstützen. Aus der nachfolgenden Beschreibung und Darstellung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich.
• In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch das Getriebe, wobei der hydrostatische Teil in Ansicht gezeigt ist, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 ein Schema des Umlaufgetriebes und Fig. 4 ein Drehzahlplan des Umlaufgetriebes, wobei die Drehzahlen der Zahnräder 28 und 29 auf den Linien 45-46 und 48-47' und die Drehzahl des Gehäuses des Umlaufgetriebes 31-32 in der Mitte auf der Linie 43-44 aufgetragen sind; Fig. 5 zeigt den Verlauf der Änderung des Hubvolumens des Flüssigkeitsmotors während der Verstellung, über der Linie 52-53 nach rechts aufgetragen, Fig. 6 eine an Hand einer vollständig durchgerechneten Konstruktion gewonnene Darstellung, die im Prinzip der Darstellung gemäß Fig. 5 entspricht, und.
• Fig. 7 und 8 verschiedene Stellungen von in Fig. 1 gezeigten Kupplungen.
• In dem Gehäuse 1 ist bei 6 die Antriebswelle 2 und hei 7 die Abtriebswelle 8 gelagert. Mit dem Zapfen 39 sind die Wellen 2 und 8 drehbar ineinandergelagert. hie hohle Welle 8 hat Querbohrungen 12, durch welche 0i von einem Tank durch die Bohrung 12a zufließen kann, um Ölverluste im Getriebe auszugleichen. Eine Umgehungswelle 3 ist in 4, 9 und 5 gelagert. Das fest auf der Welle 2 sitzende Zahnrad 36 kämmt mit dem Zahnrad 35 und, treibt das Zahnrad 34; das mit dem Zahnrad 33 kämmt und mittels eines Freilaufs bzw. einer Überholkupplung 34a auf der Welle 3 sitzt, so daß es schneller als die Welle 3 umlaufen kann. Das Zahnrad 33 ist fest mit dem Gehäuse 32. eines Umlaufgetriebes 28, 29; 30 verbunden. Die zweiteilige Ö1-pumpe 13 wird auf bekannte Weise durch 16 angetrieben und verstellt. und ist durch die Welle 14 starr mit, dem zweiteiligen Ölmotor 15 verbunden. Dieser kann seinerseits auf bekannte Weise durch das auf der Welle 14 frei drehbare Verstellgetriebe 17 verstellt werden und stützt sich über eine oder zwei verlängerte Exzenter- bzw. Kurbelwellen 18 auf das aufgekeilte Zahnrad 19 auf dem Zahnrad 21 bzw. über das aufgekeilte kleinere Zahnrad 20 auf dem Zahnrad 22 ab. Die Nabe des Zahnrades 21 besitzt einen Klauenflansch 24, der in der Zeichnung durch die Kupplungshülse 25 mit dem Klauenflansch 26 .der Hohlwelle 27 verbunden ist, die an ihrem anderen Ende das Kegelrad 28 trägt. Das Zahnrad 22 kann jetzt löse umlaufen. Wird die Hülse 25 nach links verschoben, so wird auch das Zahnrad 21 freibeweglich. Die Verbindung des Motors mit dem Kegelrad 28 ist jetzt unterbrochen, so daß dieser durch Verstellen seines Hubvolumens zwanglos in der Drehzahl seiner Kurbelwellen geändert werden kann. Damit inzwischen das durch das Zahnrad 33 über das Gehäuse 32 angetriebene Kegelrad 28 nicht durchgeht, wird es über den Klauenflansch 26 nach außen festgelegt, indem die Hülse 38 nach links verschoben wird. Der Freilauf 11 ermöglicht nur eine Drehung entgegen dem Drehsinn der Hauptwelle B. An Hand der Fig. 3, 4 und 5 wird der Verstellvorgang erklärt: In Fig.1 läuft das Getriebe ohne Untersetzung, d. h., die Welle 2 läuft mit der gleichen Drehzahl wie die Welle 8, entsprechend 42 bis 47 in Fig. 4 Dort ist die Linie 41-42 die Nullinie; die -positiven Drehzahlen sind nach unten und -die negativen nach oben abgetragen. Die Drehzahl des Gehäuses 32 des Umlaufgetriebes bleibt immer konstant, nämlich in Fig. 4 die Strekke 43-44, und ist positiv. Das Kegelrad 28 läuft mit der negativen Drehzahl 41-45; entsprechend läuft auch das Rad 21 mit negativer Drehzahl, wogegen das Planetenrad 19 immer mit- positiver Drehzahl umläuft. Die Kraftrichtung wird beim Wechsel des Drehsinnes jedoch nicht umgekehrt. Das Rad 19 und damit die Exzenterwelle 18 läuft also sehr rasch, aber da der Hub des Motors dabei Null ist (Punkt 53 in Fig. 5), in welcher das Hubvolumen des Motors in Richtung des Pfeiles v aufgetragen ist, fließt keine Flüssigkeit von der Pumpe zum Motor. Der Pumpenhub ist dabei auf sein Maximum eingestellt. Soll die Drehzahl der Welle 8 verringert werden, so wird das Hubvolumen des Motors vergrößert, entsprechend der Linie 53-55 der Fig. 5, und das Hubvolumen der Pumpe verringert (von Punkt a zu Punkt b in Fig. 6). Würde man das Motorvolumen in dem Maße vergrößern, in welchem das Übersetzungsverhältnis nunmehr weiterhin abnehmen soll, so müßte das Mötorhubvolumen in einem Maße vergrößert werden, welches der Verlängerung der Kurve 53-55 bis zu einem recht fernen Schnittpunkt mit der Geraden c entspricht. Das würde ein riesiges Motorvolumen verlangen und zu einem praktisch unerträglich großen Flüssigkeitsmotor führen. Die Konstruktion des Getriebes ist nun so ausgelegt, daß die Drehzahl des Kegelrades 28 (Punkt 41 in Fig.4) Null wird, wenn das Motorhubvolumen diejenige Größe erreicht hat, die durch die Strecke 58-55 dargestellt ist. Das von der Pumpe 13 ausgequetschte Ö1 treibt jetzt den Motor 15, der sich über 21, 24, 25, 26, 27, 28 auf 30 bzw. 32 abstützt. Hat das Hubvolunen des Motors den Betrag 58 55 erreicht, so ist die Drehzahl der Welle 8 auf den-Betrag 42-49 gesunken; die Drehzahl vom Kegelrad 28 bzw. 27, 26, 25, 24, 21 ist gleich Null geworden im Punkt 41 der Fig. 4. Nun wird die stillstehende Hülse 38 über den ebenfalls stillstehenden Klauenflansch 26 geschoben. (Fig.7), wodurch letzterer nur in einem Drehsinn blockiert wird, da die Hülse 38 in der Freilaufkupplung 11 umläuft. Danach wird die Hülse 25 so weit nach links geschoben, daß ihre Klauen 25a zwischen die Klauen der Muffen 23 und 24 treten und infolgedessen sowohl 24 als auch 23 frei rotieren können. Jetzt wird das Hubvolumen des Motors verkleinert von 58-55 auf 58-56, und zwar durch Verstellung des Verstellgetriebes 17. Dabei läuft das Getriebe ruhig weiter, da sich das Umlaufgetriebe um das stillstehende Kegelrad 28 abrollen kann. Bei dem Hubvolumen 58-56 ist die Drehzahl der Welle 18 so viel größer geworden, daß jetzt das kleinere Planetenrad 20 zusammen mit der gleichgebliebenen Umlaufdrehzahl der Welle 8 bzw. des Gehäuses 15 das mit ihm kämmende Sonnenrad 22 zum Stillstand gebracht hat. Damit steht auch das Zahnrad 23 still und kann nun durch weitere Linksverschiebung der Hülse 25 mit dem ebenfalls stillstehenden Teil 26 verbunden werden (Fig.8), so daß nunmehr das Zahnrad 22 mit dem Zahnrad 28 fest gekuppelt ist. Nun wird die Hülse 38 wieder nach rechts geschoben (Fig. 8), so daß der Klauenflansch 26 durch den Freilauf 11 nicht mehr behindert ist, sondern frei rotieren kann. Das Hubvolumen des Motors wird jetzt weiter vergrößert bis zu seinem Maximum 52-57, und die Drehzahl der Welle 8 sinkt von 42-49 auf den Endwert 42-50 (Fig.4). Die Drehzahl des Rades 28 hat dabei von Null auf den positiven- Wert 41-51 zugenommen. Das Hubvolumen der Pumpe hat jetzt einen sehr kleinen Wert; so daß keine Leistung mehr hydraulisch übertragen wird. Sollte diese Untersetzung nur mit dem Verhältnis der Zahnräder 19 zu 21 erreicht werden, so müßte das Hubvolumen des Motors ein Vielfaches des Motorhubvolumens gemäß der Erfindung werden, um diese langsame Drehzahl und das große Moment zu ergeben, oder die Drehzahl der Welle 18 im direkten Gang würde untragbar groß. Zum Wiederhochfahren der Welle 8 wird zunächst das Hubvolumen des Motors verkleinert, von 57 auf 56 (Fig.5). Die Hülse 38 wird wieder über den jetzt feststehenden Klauenflansch 26 geschoben und die Hülse 25 durch Nachrechtsschieben außer Eingriff mit 23 gebracht. Das Hubvolumen des Motors wird wieder vergrößert von 58-56 auf 58-55 (währenddessen stützt sich 28 wieder über den Freilauf 11 ab), damit läuft das Zahnrad19 so, daß das Zahnrad21 jetzt stillsteht. Nun kann der Klauenflasch 24 durch weiteres Nachrechtsschieben der Hülse 25 mit dem Klauenflansch 26 gekuppelt werden. Jetzt wird die Hülse 38 wieder nach rechts verschoben (Fig.-&) _ und dadurch außer Eingriff mit dem Tei126 gebracht: Man kann nun das Hubvolumen des Motors 15 weiter verkleinern, und zwar entlang der Linie 55-53 (Fig. 5 und 6), bis der Motor bei Punkt 53 sein kleinstes Volumen erreicht hat. In diesem Punkt hat das Hubvolumen der Pumpe 13 sein Maximum, und die Welle 8 läuft wieder mit der Drehzahl der Welle 1. Das Hubvolumen 52-57 des Motors ist also offenbar nur ein kleiner Teil desjenigen, welches nötig wäre, wenn die Kurve 53-55 bis zum Schnitt mit der Geradenc verlängert würde. Dieser Vorteil wird erreicht durch das Wechselgetriebe 19, 20, 21, 22. -Das Wechselgetriebe kann natürlich auch als Um-Laufgetriebe mit Bandbremsen oder sonstwie ausgebildet werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Getriebe, vorzugsweise für Fahrzeuge, mit starr mit der Abtriebswelle verbundenem Pumpenkörper und Motorkörper, mit von der Antriebswelle angetriebenen, die Kolben der Pumpe mit veränderbarem Hubvolumen antreibenden Kurbelwellen od. dgl. und mit von der Antriebswelle über eine Umgehungswelle angetriebenen, die Kolben des Motors mit veränderbarem Hubvolumen antreibenden Kurbelwellen od. dgl., derart, daß die Leistung der Antriebswelle sich in einen mechanischen und einen hydrostatischen Strang verzweigt und beide Stränge sich über ein auf die Abtriebswelle treibendes Differentialgetriebe -- vereinigen nach Patentanmeldung W 1767211/63c, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Strang (16, 13, 15) sich in einen ersten mechanischen Unterstrang (19 bzw. 21, 24, 25, 26, 27, 28) und in einen zweiten mechanischen Unterstrang (37) verzweigt und der mechanische Strang (35, 3, 34, 33, 32) und der- erste mechanische Unterstrang über das Differentialgetriebe (28, 29, 30) mit dem zweiten mechanischen, an den Abtrieb angeschlossenen Unterstrang verbunden sind, wobei in dem erstere mechanischen Unterstrang ein willkürlich zu betätigendes Übersetzungsgetriebe (19 bis 22) angeordnet ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Differentialgetriebes durch eine Schaltkupplung (38,26) od. dgl. mit einem stillstehenden Teil (10) kuppelbar ist, und die Schaltkupplung mittels eines Freilaufes (11) nur für eine Drehrichtung feststellbar ist.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderung des Hubvolumens des Motors (15) ein Rad des Differentialgetriebes (28) während der Schaltung des Wechselgetriebes (19, 20, 21, 22) die Drehzahl Null hat.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mechanischen Strang ein Freilauf bzw. eine Überholkupplung (34a) eingeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 555 298. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 953 041.