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Umlaufrädergetriebe für umsteuerbare Maschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen
mit hydraulischer, den Lastdruckausgleich bewirkender Abstützung Die Erfindung betrifftein
Umlaufrädergetriebe für umsteuerbare Maschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen,
mit hydraulischer, den Lastdruckausgleich bewirkender Abstützung des ungelagerten
und sich selbsttätig einstellenden äußeren Zentralrad'es, das zwei diametral entgegengesetzt
angeordnete Mitnehmer aufweist, die in dafür vorgesehene Ausnehmungen einer
oberen, mit einem durchgehenden Verbindungskanal versehenen Kolbenstange und einer
unteren Kolbenstange greifen.
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Es sind bereits verschiedene Ausführungen von Umlaufrädergetrieben
bekannt, die der Forderung nach Auswägen des Drehmoments sowie nach Ab-
federn
und Dämpfen der kaum vermeidbaren Drehmomentstöße gerecht zu werden versuchen, ohne
das Getriebe selbst überdirnensionieren zu müssen. Bei einer bekannten Ausführung
eines Umlaufrädergetriebe.s wird das äußere Zentralrad auf hydraulisch,em Wege durch
eine Vielzahl von Kolben-Zylinder-Einheiten abgestützt, die rings um den Zahnkranz
angeordnet sind. Um den mit dem jeweils wirkenden Reaktionsmoment in übereinstimmung
zu bringenden Druck des Druckmittels verändern zu können, ist dabei eineder Kolben-Zylinder-Einheiten
als Steuerorgan ausgebildet. Infolge der einseitig aus" gerichteten Kolben-Zylinder-Einheiten
ist dieses Umlaufrädergetriebe mit einer solchennaßen ausgeführten hydraulischen
Drehmomentabstützung für Antriebe mit wechselnder Drehrichtung, wie sie die, umsteuerbaren
Brennkraftmaschinen darstellen, nicht geeignet. Es sind auch Umlaufräder-Reduziergetriebe
mit umsteuerbarem Kraftfluß bekannt, bei denen das Fadial verschi#ebbar angeordnete
äußere Zentralrad in beiden Drehrichtungen mittels hydraulischer Taschen abgestützt
wird. Bremsbandabstützungen des äußeren Zentralrades haben in gegenüb#erliegenden,
miteinander fluchtenden Zylindem geführte Kolben. Es wurde, vorgeschlagen, bei einer
derartigen Bremsbandabstützung die miteinander verbundenen Zylinder im Zusammenwirken
mit Steuerschiebern verschi,ebbar anzuordnen.
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Die Aufgabe der Erimdung besteht darin, den Reaktionsteil eines als
nicht schaltbares Reduziergetriebe ausgelegten, in beiden von einer umsteuerbaren
Maschine eingeleiteten D:rehrichtungen gleich wirksamen Umlaufrädergetriebes mit
ein-er hydraulisch arbeitenden Einrichtung zu versehen, die sowohl die freie Einstellbarkeit
des äußeren Zentralrades in der Verzahnung der Umlaufräder sowie den dabei notwendigen
Lastdruckausgleich als auch gleichzeitig die Aufnahme der im Betrieb auftretenden
Drehmomentschwankungen der Brerrnkraftin,aschine, ebenso wie die elastische Aufnahme
der Drehmomentstöße beim Umsteuern gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß beide Kolbenstangen
an ihren beiden Enden je einen Kolben bilden und in mit dem Getriebegehäuse
verbundenen, paarweise miteinander fluchtenden und an den einander zugekehrten Seiten
offenen, über Drucklcitungen mit einer umsteuerbaren Zahnradpumpe in Verbindung
stehenden Zylindern im Zusammenwirken mit in den oberen Zylindeirn stirnseitig angeordneten
Steuerschiebern, die in den Verbindungskanal der Kolbenstange ragen, verschiebbur
sind. Hierbei ist es selbstverständlich gleichgültig, ob die Mitnehmer als Bolzen,
Zähne oder Zahnsegmente ausgeführt sind, wenn nur gewährleistet ist, daß sich das
äußere Zentralrad radial frei in den Aufnahmen der Kolbenstangen bewegen kann. Es
spielt ebenfalls keine Rolle, ob der Antrieb der Zahirradpumpe von der Antriebsmaschine
oder aber direkt von der An-bzw. Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes abgeleitet
wird. Maßgeblich ist vielmehr, daß die Zahnradpumpe in der Lage ist, den jeweils
miteinander in Verbindung stehenden Zylindern einen Druck zu vermitteln, der sich
über die Kolbenstangen als ein dem Drehmoment des äußeren Zentralrades entgegenwirkendes
Kräfte-paar auswirkt. Mit der solch#ermaßen vorgesehenen hydraulischen Abstützung
können die insbesondere beim Umsteuern zu verzeichnenden großen Belastungen auf
einem verhältnismäßig großen Weg von etwa 10 Winkelgraden aufgenommen werden,
was sich wiederum vorteilhaft auf die Dimensionierung des Getriebes auswirkt. Im
Zusammen" hang damit ist es notwendig, daß jeweils ein oberer Zylinder sowie der
diagonal entgegengesetzt dazu liegende untere Zylinder eine gemeinsame Druckleitung
besitzen und daß jeder Druckleitung ein mit einem
vorgespannten
Luftpuffer ausgelegter. Druckwindkossel zugeordnet ist. Ein weiteres Merkmal der
Erfindung besteht darin, daß die Steuerschieber mit ihren sich konisch verjüngenden
freien Enden in den die Zylinder verbindenden Verbindungskanal der oberen Kolbenstange
ragen, dei eine zum Schmierölkreisl#auf des Getriebes führende Ableitung mit einem
Rückschlagventil hat. Bei einer solchen An-
ordnung und Ausbildung der erfindungsgem
- äßen Einrichtung ist jederzeit eine einwandfreie Funktion gewährleistet,
insbesondere auch dann, wenn während des Umsteuervorganges der Antriebsmaschine
die ölförderung durch die Zahrtradpumpe aussetzt, weil dann die an jede Druckleitung
angeschlossenen und mit einem vorgespannten Luftpuffer versohenen Druckwindkessel
den erforderlichen Druck auf die entspre,chenden Kolben der Kolbenstange ausüben
bzw. entgegenwirkend den in diesem geschlossenen Hyd#rauliksystem ansteigenden öldruck
mit ihrem vorgespannten Luftpolsterelastisch abfangen. Als ein Vorteil erweist sich
auch die Tatsache, daß das je# weils nicht wirksame Drucköl in einem Verbindungskanal
aufgefangen wird und aus diesem über ein federbelastetes Ventil und eine entsprechende,
Ab-
leitung wieder dem Schmierölkreislauf zugeführt wird. Wesentlich für die
Funktion dieser Einrichtung ist, außerdem das Zusammenwirken der Stenerschieber
mit den Kolbenstangen, da je nach Stellung der Kolbenstangen die Steuerschieber
mehr oder weniger in den Verbindungskanal der oberen Kolbenstangehineinragen, so
daß sich der Durchilußquerschnitt und in Abhängigkeit davon die Drosselung des öldurchflusses
ändern und auf das dem äußeren Zentralrad jeweils vermittelte, Drehmoment einstellen
können. Da jede Drehmomentänderung eine Verschiebung der Kolbenstangen und damit
eine Verdrehung des in diesen aufgenommenen äußeren Zentralrades nach sich
zieht, gewährleistet diese Einrichtung nicht nur die freie radiale Einstiellbarkeit
des äußeren Zentralrades, verbunden mit einem Lastdruckausgleich, sondem bewirkt
auch ein elastisches Auffangen der von der Antriebsmaschine, vorzugsweiseder Brennkraftm,aschine,
herrührenden Drehmomentschwankungen sowie der beim Umsteuern auftretenden Drehmomentstöße..
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist noch darin zu sehen, daß der für beide Förderrichtungen
umsteuerbar ausgelegten Zahnradpumpe ein linker Ventilsatz und ein rechter Ventilsatz
vorgeordnet sind, die jeweils außer mit der Zahnradpumpe sowohl mit einer der Druckleitungen
als auch mit einer der von der Saugleitung ausgehenden Zweigleitungen in Verbindung
stehen und die je zwei Ventileinheiten enthalten, wovon jeweils immer die
gegensätzlichen Ventileinheiten der Ventilsätze zusammenwirken.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Danach wird das Umlaufrädergetriebe 2, und zwar das auf der Antriebswelle
19 drehfest angeordnete innere Zahnrad 2 a,
die mit diesem im Eingriff
stehenden Umlaufräder 2 b
sowie das sich auf die Umlaufräder
2b infolge der vorgesehenen schwimmenden Lagerung frei einstellbare äußere
Zentralrad 2 c, von dem Getriebegehäuse 1
aufgenommen. Die Arretierung des
äußeren Zentralrades 2 c erfolgt vermittels zweier diametral entgegengesetzt auf
dem äußeren Umfang des äußeren Zentralrades 2c vorgesehener Mitnehraer
3, von denen der eine in eine Aufnahme 7 der oberen Kolbenstange 4
und der andere in eine ebensolche der unteren Kolbenstange 5 ragt. Beide
Kolbenstangen 4, 5 weisen an ihren Enden, je einen Kolben 4
a, 4 b bzw. 5 a, 5 b auf, die jeweils
in mit dem . Getriebegehäuse 1 in Verbindung stehenden, paarweise
miteinander fluchtenden und an den einander zugekehrten Seiten offenen Zylindern
8- 9 bzw. 10, 11 laufen. Die obere Kolbenstange 4 besitzt zudem ein-en
durchgehenden Verbindungskanal 6 mif einer davon abzweigenden Abzweigbohrung
zum Anschluß einer zum Schmierölkreislauf führenden Ableitung 22 unter Zwischenschaltung
eines Rückschlagventils 21. In den oberen Zylindem 8, 9 ist je ein
zu seinem freien, in den Verbindungskanal 6 ragenden Ende hin sich konisch
verjüngender Steuerschieber 12 bzw. 13 vorgesehen, die infolge ihrer starren
Anordnung innerhalb der Zylinder 8, 9 mehr oder weniger von der wrschiebbaren
oberen Kolbenstange 4 umschlossen worden, und zwar derart, daß, wenn beispielsweise
der Steuerschieber 12 in zunehmenden Maße verdeckt wird, der Steuerschieber
13 in gleichem Maße, wieder freigege,-ben wird. Das Drucköl wird den oberen
Zylindern8,9 ebenso wie den unteren Zylindern 10, 11 vermittels einer gemeinsamen,
in beiden Drehrichtungen fördernden Zahnradpumpe 16 entweder über eine mit
den Zylindern 8, 10 in Verbindung stehende Druckleitung 14 oder aber über
eine mit den Zylindern 9,
11 in Verbindung stehende Druckleitung
15 zugeführt, so daß auf die obere Kolbenstange 4 und die untere Kolbenstange
5 ein zwangläufig auch dem äußeren Zentralrad 2c vermitteltes Kräftepaar
wirkt. An jede der Druckleitungen 14, 15 ist außerdem noch ein mit
einem vorgespanntem Luftpuffer ausgelegter Druckwindkessel 14a bzw. 15a angeschlossen.
Der Antrieb der Zahnradpumpe 16 selbst erfolgt über ein Räderpaar
270 von der Antriebswelle 19 des inneren Zentralrades 2 a, die das
Drehmoment von der hier nicht dargestellten Abtriebswelle der umsteuerbaren Maschine
(Brennkraftmaschine) übertragen erhält. Zur GewährIeistung einer Draekölförderung
der Zahnradpumpe 16 in beiden Drehrichtungen hat die in die ölwanne
18 reichende Saugleitung 17 eine Gabelung, deren Zweigleitungen in
einen linken Ventilsatz 16a und einen reohten Ventilsatz 16b
münden, die wiederum
zwischen Zahnradpumpe 16
einerseits und- der Druckleitung 14 bzw. der Druckleitung
15 andererseits eingangs in diese eingefügt sind. Jeder Ventilsatz
16a, 16b besteht aus zwei Ventileinheiten, wovon die eine zum Abschließen
der zugehörigen Druckleitung und die andere zum Ab-
schließen der jeweiligen
Saugleitung bestimmt ist. Während des Antriebs der Zahnradpumpe 16 sind demnach
immer die gegensätzlichen Ventileinheeiten der beiden Ventilsätze
16a, 16b geöffnet, und zwar bei Drehung des oberen mit dem Drehrichtungspfeil
gekennzeichneten Zahnrades der Zahnradpumpe 16
entgegen dem Uhrzeigersinn
die untere Ventfleinheit des rechten Ventilsatzes 16b sowie die obere Ventileinheit
des link-en Ventilsatzes 16a, wobei das Öl aus der Saugleitung
17 über deren rechte Zweigleitung, den rechten Ventilsatz 16b, die
Zahnradpumpe 16
und den linken VentiIsatz 16a in die Druckleitung14 j-drückt
wird, und bei Drehung desselben im Uhrzeigersinn die untere Ventileinheit des linken
Ventilsatzes 16a sowie die obere Ventileinheit des rechten Ventilsatzes
16b, wobei das Öl aus der Saugleitung 17 über deren linke Zweigleitung,
den linken Ventilsatz 16a, die Zahnradpumpe 16 und den rechten Ventilsatz
16 b in die Druckleitung 15 gedrückt wird.