DE1500389B2 - Hydrostatisches radialkolbengetriebe mit innerer leistungsverzweigung - Google Patents

Description

Bei einem aus der britischen Patentschrift 363 331 bekannten Getriebe der im Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführten Gattung besitzt jede der beiden, in Abhängigkeit von der eingestellten Übersetzung abwechselnd entweder als Pumpe oder als Motor wirkenden Radialkolbeneinheiten mehrere sternförmig angeordnete Zylinderkolben. Die Zylinderkolben stützen sich über Laufrollen am Ende einer jeweiligen Kolbenstange an dem zugeordneten Außenring ab, und ihre Druckräume sind über radiale Strömungskanäle an die Verteilerkanäle der Eingangswellennabe angeschlossen. Der der ersten Radialkolbeneinheit zugeordnete Steuerkörper wird von einer die Eingangswellennabe umgebenden, ortsfesten Hohlwelle gebildet, die gleichzeitig als Lauffläche für den Zylinderkörper dieser ersten Radialkolbeneinheit dient, deren Gehäuse mit radialen Führungsnuten für den exzentrisch verlagerbaren Außenring versehen ίο ist. Der Zylinderkörper der zweiten Radialkolbeneinheit besitzt in gleicher Weise eine Lauffläche an einem die Eingangswellennabe zentrierenden hohlen Ansatz des exzentrischen Außenringes dieser Einheit, welcher mit der Eingangswellennabe verkeilt ist.
Es besteht die Aufgabe, dieses bekannte Getriebe so weiterzubilden, daß eine gedrängte und insbesondere in den radialen Abmessungen klein gehaltene Bauweise erhalten wird, wobei ein besonderes Augenmerk auf die sich an dem Steuerkörper durch die Biegebeanspruchungen der Getriebewellen infolge der exzentrischen Kräfteeinwirkungen hervorgerufenen Dichtungsprobleme zu richten ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Getriebe der erörterten Gattung durch die im Kennzeichen des Hauptansprachs aufgeführten Merkmale gelöst.

Aus der deutschen Patentschrift 1 148 426 ist in diesem Zusammenhang ein vergleichbares Getriebe bekannt, bei welchem in dem Raum zwischen den beiden Radialkolbeneinheiten ein mit diesen in direkter Berührung stehender, exzentrisch frei drehbarer Ventilring angeordnet ist, über welchen die axialen Strömungskanäle zu den Druckräumen der schräg angeordneten, kugelartigen Kolben der beiden Einheiten verbunden sind. Der Venturing besteht dabei aus mehreren axial ineinanderpassenden Ringen, welche in Axialrichtung federnd voneinander gedrückt werden, so daß es zur dichtenden Anlage je eines endseitigen Dichtungsringes an die jeweils zugeordnete Endfläche der beiden Einheiten kommt. Dieser mehrteilige Ventilring ist bei anderen Getrieben der beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1 167 663 beschriebenen Ausführung ersetzt durch einen ortsfesten, einteiligen Steuerspiegel, der in einer Zwischenwand des Getriebegehäuses gehalten ist und an welchem die axiale Strömungskanäle aufweisenden Zylinderkörper der beiden mit schräg ausgerichteten Zylinderkolben ausgerüsteten Einheiten anliegen.

Durch die Erfindung wird eine sehr gedrängte und in den radialen Abmessungen klein gehaltene Bauweise des Getriebes erhalten, bei welchem die gewissermaßen schwimmende Anordnung der beiden Teile des Steuerkörpers, die ständig gegen die zugeordneten Dichtungsflächen vorgespannt sind, eine vollkommene Abdichtung ergibt. Diese Abdichtung wird auch nicht durch die Durchbiegungen der Getriebewellen beeinträchtigt, die im übrigen durch die Bereitstellung axialer Strömungskanäle für die eine Einheit und radialer Strömungskanäle für die andere Einheit vergleichsweise klein gehalten werden können. Durch die im Anspruch 2 erfaßte Weiterbildung der Erfindung wird eine noch kompaktere Getriebeausführung erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 A und 1 B einen Längsschnitt durch das Getriebe,

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Fig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe nach in gegenüberliegende Ventilbohrungen 92, 94 vorge-

der Linie 2-2 in F i g. 1, schoben werden können, um darin angeordnete Ven-

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den einen Teil tilkugeln 96, 98 von ihrem jeweiligen Sitz abzuheben,

des Steuerkörpers nach der Linie 3-3 in F i g. 4, Der axiale Verschiebeweg der Ventilkugeln 96, 98 ist

Fig.4 die entsprechende Stirnansicht nach der Li- 5 durch Anschlagstifte 100, 102 begrenzt. Die Feder

nie 4-4 in Fig. 3, 104 ist im übrigen an einer in die Bohrung 84 der

F ig. 5 die entsprechende Stirnansicht nach der Li- Nabe 62 eingesetzten Buchse 106 abgestützt,

nie 5-5 in F i g. 3, Die über eine Lagerbuchse 108 in einer Endwand

F i g. 6 die entsprechende Schnittansicht nach der 110 des Getriebegehäuses 16 gelagerte Getriebeaus-Linie 6-6 in F i g. 4, io gangswelle 30 ist einstückig verbunden mit einer das

F i g. 7 einen Längsschnitt durch den anderen Teil Nabenende übergreifenden Hülse 112, die über

des Steuerkörpers nach der Linie 7-7 in F i g. 9, Lagerbuchsen 114 und 116 an der Endwand 110 ab-

Fig. 8 die entsprechende Stirnansicht nach der Li- gestützt ist. Die Hülse 112 ist bei 118 mit dem Zy-

nie 8-8 in F i g. 7 und linderkörper 66 der Pumpe 20 verkeilt, und in ihrer

F i g. 9 die entsprechende Stirnansicht nach der Li- 15 Lagerbohrung 120 für das Ende der Nabe 62 ist eine

nie 9-9 inFig. 7. Lagerbuchse 122 aufgenommen, über welche das

Mit der Kurbelwelle 10 ist mittels Bolzen 14 eine Nabenende an der Hülse 112 abgestützt ist. In einem Triebwerksplatte 12 für das Getriebe fest verbunden. im Durchmesser verringerten Abschnitt 124 der Das Getriebe besitzt zwei innerhalb seines Gehäuses Lagerbohrung 120 ist ein Servokolben 126 ver-16 angeordnete Radialkolbeneinheiten 18 und 20, 20 schieblich geführt, der an der Welle 88 befestigt ist. die nachfolgend entsprechend ihrer Funktion im Un- Die Welle 88 besitzt einen hinteren Führungszapfen tersetzungsantrieb als Motor bzw. Pumpe bezeichnet 128, der über eine Lagerbuchse 130 an der Getriebewerden. Das Gehäuse 16 ist mittels eines Befesti- ausgangswelle 30 abgestützt ist. Die rechte Druckgungsflansches 22 am Maschinenblock befestigbar, kammer 132 des Servokolbens 126 hat über Niederwährend an einen Anschlußflansch 26 an seinem an- 25 druckkanäle 134, 136 Verbindung mit dem Getriebederen Ende ein die Getriebeausgangswelle 30 auf- sumpf 138, in welchem ein in der Zeichnung nicht nehmender Gehäusefortsatz 24 mittels Bolzen 28 an- gezeigtes, dem Verbindungskanal 136 zugeordnetes geflanscht ist. Die Getriebeausgangswelle 30 ist über Steuerventil angeordnet ist. Mit 140 ist die an dem ein nicht gezeigtes Differentialgetriebe mit der An- Getriebegehäuse 16 mittels Bolzen 142 angeflanschte triebsachse eines Kraftfahrzeuges verbunden. 30 ölwanne bezeichnet.

An einem Innenflansch 32 des vorderen Gehäuse- An die Innenwand 144 des Getriebegehäuses 16 teils ist eine Kreisscheibe 34 befestigt, die mit einer ist das aus den Teilen 146 und 150 gebildete GeHohlwelle 36 einstückig verbunden ist. Auf dieser häuse einer Drehkolbenpumpe mittels Bolzen 148 Hohlwelle 36 ist der Zylinderkörper 38 des Motors angeschraubt. Der die Schieberkolben 154 aufneh-18 über ein Nadellager 40 gelagert. Wie insbesondere 35 mende Kolbenläufer 152 dieser Drehkolbenpumpe in F i g. 2 gezeigt ist, besitzt der Zylinderkörper 38 ist bei 156 mit dem Nabenteil einer Pumpenplatte insgesamt sieben Radialbohrungen 42 zur Aufnahme 158 verkeilt, deren Außenrand mit dem exzentrije eines Kugelkolbens 44, welche durch die genutete sehen Außenring 160 der Pumpe 20 mittels Bolzen Innenwand 48 eines der Übersetzungseinstellung die- 162 verschraubt ist. Die Bolzen 162 sind in die Einnenden, exzentrisch verlagerbaren Außenringes 46 40 gangswellennabe 62 eingeschraubt. An der genuteten abgestützt werden. Der Außenring 46 ist auf einem Innenwand 164 des Außenringes 160 sind die Kugel-Gelenkstift 50 gelagert, der mit seinen Enden in kolben 70 abgestützt.

Lagerbohrungen 54, 56 eines Gehäusevorsprungs 52 Die die Kugelkolben 70 aufnehmenden Radialboh-

und des Innenflansches 32 einfaßt. rungen 68 des Zylinderkörpers 66 der Pumpe 20 sind

Mit dem Zylinderkörper 38 des Motors 18 ist ein 45 über radiale Strömungskanäle 166 an Verteilerkanäle

Abstandsring 58 und weiterhin eine Eingangswellen- 168, 170 der Eingangswellennabe 62 angeschlossen,

nabe 62 mittels Bolzen 60 verschraubt. Der Ab- Im lastaufnehmenden Vorwärtsbetrieb des Getriebes

Standsring 58 besitzt radiale Ablaßöffnungen 64 zum wird durch die Drehkolbenpumpe 152, 154 in den

Ableiten eventueller Verlustflüssigkeit in das Gehäu- Verteilerkanälen 168 ein Niederdruck erzeugt, in-

seinnere. Auf dem mittleren Abschnitt 74 der Ein- 50 dem die aus dem Getriebesumpf 138 angesaugte Ar-

gangswellennabe 62 ist der Zylinderkörper 66 der beitsflüssigkeit über nicht näher gezeigte Kanäle in

Pumpe 20 über eine Lagerbuchse 72 drehbar gela- die Ventilbohrungen 92 hineingedrückt wird, wobei

gert. Der Zylinderkörper 66 besitzt insgesamt acht dann die darin jeweils angeordnete Ventilkugel 96

Radialbohrungen 68 zur Aufnahme je ernes Kugel- von ihrem Sitz abgehoben und gegen den zugeordne-

kolbens 70. Die Nabe 62 ist im übrigen bei 76 mit 55 ten Anschlagstift 100 angedrückt wird. Der durch die

der innerhalb der Hohlwelle 36 angeordneten Getrie- Drehkolbenpumpe erzeugte Niederdruck kommt un-

beeingangswelle 78 verkeilt, die an ihrem anderen ter Vermittlung der Bohrungen 171 in der Hülse 112

Ende in der Kurbelwelle 10 zentriert ist und eine mit der Getriebeausgangswelle 30 auch zur Beaufschla-

der Triebwerksplatte 12 mittels Bolzen 82 ver- gung auf den Servokolben 126, so daß die Welle 88

schraubte Schwungscheibe 80 trägt, an deren Um- 60 und damit die Druckplatte 86 gegen die Wirkung der

fang ein Starterzahnkranz ausgebildet ist. Feder 104 nach rechts gedrückt werden. Andererseits

In eine Axialbohning 84 am rechten Ende der herrscht dann in den Verteilerkanälen 170 ein

Nabe 62 ist die Betätigungseinrichtung für eine Ven- Hochdruck vor, welcher die Ventilkugeln 98 in

tilanordnung eingefügt. Diese Betätigungseinrichtung den Ventilbohrungen 94 gegen ihren jeweiligen Sitz

besteht aus einer Druckplatte 86, welche auf einer 65 drückt.

axial verschieblichen Welle 88 sitzt und durch eine In dem durch den Abstandsring 58 bestimmten

Feder 104 nach links vorgespannt wird. An der Zwischenraum zwischen dem Zylinderkörper 38 des

Druckplatte 86 sind mehrere Stifte 90 befestigt, die Motors 18 und der Eingangswellennabe 62 ist ein

undrehbarer, als zweiteiliger Steuerspiegel ausgebildeter Steuerkörper angeordnet, über welchen die Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit an dem Motor 18 erfolgt. Die beiden Teile 172 und 174 dieses Steuerkörpers, die in den F i g. 3 bis 6 bzw. 7 bis 9 besonders gezeigt sind, übergreifen sich teleskopartig und sind relativ zueinander beweglich. Der mit einer stirnseitigen Dichtungsfläche 176 gegen eine Dichtungsfläche 178 an der Eingangswellennabe 62 angedrückte Teil 174 dieses Steuerkörpers ist auf einem axialen Fortsatz der Hohlwelle 36 axial verschieblich geführt und demgegenüber durch einen Dichtungsring 180 abgedichtet. Er ist weiterhin über Dichtungsringe 190 und 192 gegenüber dem anderen Teil 172 des Steuerkörpers abgedichtet, der diese Dichtungsringe in Ringnuten aufnimmt, welche an Zentriervorsprüngen 186 und 188, die in Zentrierbohrungen 182 und 184 des Teils 174 einfassen, ausgebildet sind. Außerdem besitzt der Teil 174 noch an die Verteilerkanäle 170 und 168 der Eingangswellennabe 62 angeschlossene Verbindungskanäle 198 und 200, von welchen die Kanäle 198 und 170 über eine gemeinsame Ringnut 208 und die Kanäle 200 und 168 über eine gemeinsame Ringnut 210 in der Stirnfläche des Steuerkörperteils 174 untereinander in Verbindung stehen.

Der Steuerkörperteil 172 wird andererseits mit einer stirnseitigen Dichtungsfläche 202 gegen eine Dichtungsfläche 204 an dem Zylinderkörper 38 des Motors 18 angedrückt. Er besitzt untereinander durch eine gemeinsame Ringnut 212 verbundene Kanäle 206, die an die Kanäle 198 des Steuerkörperteils 174 und an axiale Strömungskanäle 214 des Zylinderkörpers 38 angeschlossen sind. Die Strömungskanäle 214 führen zu den Radialbohrungen 42, Weitere Kanäle 216, mit welchen die Strömungskanäle 214 bei der Drehung des Zylinderkörpers 38 abwechselnd zu den Kanälen 206 in Verbindung kommen, sind an die Kanäle 200 des Steuerkörperteils 174 angeschlossen.

Die einander gegenüberliegenden Druckflächen 218 und 220 an den Teilen 174 und 172 des Steuerkörpers bilden im Verhältnis zu den Dichtungsflächen 176 und 202 Differenzflächen, welche dem Hochdruck in den Verteilerkanälen 170 der Eingangswellennabe 62 ausgesetzt sind. Die Teile 174 und 172 werden folglich mit ihrer jeweiligen Dichtungsfläche 176 bzw. 202 ständig in dichtender Anlage an die jeweils zugeordnete Dichtungsfläche 178 bzw. 204 gehalten. Eine zwischen den beiden Teilen 174 und 172 verspannte Feder 224 unterstützt diese dichtende Anlage. Der Steuerkörperteil 174 ist im übrigen randseitig mit dem Teil 172 verstiftet, wie dies bei 226, 228 gezeigt ist, und er ist bei 230 mit dem axialen Fortsatz der Hohlwelle 36 verkeilt, wodurch die Undrehbarkeit der beiden Teile des Steuerkörpers sichergestellt ist. Die Stiftverbindung ist dabei so gestaltet, daß sich die beiden Teile 172 und 174 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung geringfügig relativ zueinander bewegen können, wodurch eventuell Durchbiegungen der Eingangswelle 78 und der Eingangswellennabe 62 ohne Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen letzterer und dem Zylinderkörper 38 des Motors 18 aufgefangen werden können.

Die Kanäle 200 des Steuerkörperteils 174 sind weiterhin an radiale Kanäle 232 in dem axialen Fortsatz der Hohlwelle 36 angeschlossen, die zu einem an die Hochdruckseite der Drehkolbenpumpe 152, 154 angeschlossenen Druckkanal 234 führen. Weiterhin sind die Kanäle 206 über Verbindungskanäle 236 und 238 an einen Steuerdruckkanal 240 in der Hohlwelle 36 angeschlossen, der zu dem weiter oben bereits erwähnten Steuerventil führt.

In den Zylinderkörper 38 des Motors 18 ist noch ein in seiner Gesamtheit mit 242 bezeichnetes Regelventil eingebaut, welches ein der Maschinengeschwindigkeit verhältiges Drucksignal liefert. Das Regelventil besitzt einen durch Zentrifugalkraft beweglichen Ventilkörper 244, der in eine Radialbohrung 246 des Zylinderkörpers 38 eingesetzt und durch eine Feder 248 radial nach innen vorgespannt ist. Er steuert mit einer konischen Sitzfläche 250 das Ausmaß der Verbindung zwischen einer Ablaßöffnung 252 und einem Steuerdruckkanal 254, der in einer an den Zylinderkörper 38 angeschraubten Ventilkappe 256 ausgebildet ist und über Kanäle 258, 260, in welche eine Drosselöffnung eingebaut ist, mit dem vorerwähnten Steuerventil Verbindung hat.

In F i g. 2 sind schließlich noch die Mittel zur exzentrischen Verlagerung des der Übersetzungseinstellung dienenden Außenringes 46 des Motors 18 gezeigt. An dem Getriebegehäuse 16 sind etwa gegenüberliegend zwei Servozylinder 258' und 261 mit je einem Servokolben 260' und 270 angeordnet. An den beiden Servokolben ist je eine Kolbenstange 262 bzw. 272 befestigt, die in einen zugeordneten Schlitz 264, 274 des Außenringes 46 einfassen. Die Servokolben sind durch je eine sich an einem Zylinderdekkel 268 abstützende Druckfeder 259 bzw. 261' gegen den Außenring 46 vorgespannt, und für ihre Kolbenstange ist jeweils ein rückwärtiger, einstellbarer Begrenzungsanschlag 266 vorgesehen. Sofern der Servokolben 260' unter Druckbeaufschlagung kommt, wird der Außenring 46 im Uhrzeigergegensinn um seine Lagerwelle 50 verschwenkt, während er im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, wenn der Servokolben 270 unter Druckbeaufschlagung kommt.

In der mit D bezeichneten Winkellage des Außenringes 46 ist das Getriebe auf seinen Direktgang geschaltet. In der mit U.D. bezeichneten Winkellage ist das Getriebe auf einen Untersetzungsantrieb eingestellt, wobei dann, wie eingangs bereits erwähnt, die Radialkolbeneinheit 18 als Motor und die Radialkolbeneinheit 20 als Pumpe wirkt. Diese Wirkung de; beiden Radialkolbeneinheiten wird für jede beliebige Schwenklage des Außenringes 46 zwischen den beiden Winkellagen D und N beibehalten. In der Winkellage N besitzt das Getriebe seine Neutralschaltung, in welcher die beiden Radialkolbeneinheiter einen gleichen Verdrängungsfaktor besitzen. Wire der Außenring 46 in die Winkellage R verlagert dann ist das Getriebe auf seinen Rückwärtsgang ge schaltet, wobei dann von einer gegensinnigen Dre hung der Zylinderkörper der beiden Radialkolben einheiten auszugehen ist. Ist der Außenring 46 in di< Winkellage OD. verlagert, dann ist das Getriebe au seinen Schnellgang geschaltet, in welchem die Radial kolbeneinheit 18 als Pumpe und die Radialkolbenein heit 20 als Motor wirkt.

Für die in der Umgebung der Drehkolbenpump 152, 154 angeordnete Ventilanordnung mit den Ven tilkugeln 96, 98 wäre schließlich noch zu bemerker daß diese beim Erreichen einer bestimmten Fahrgc schwindigkeit des in der Neutralschaltung N de Außenringes 46 auslaufenden Fahrzeuges durch di

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Betätigungsstifte 90 der Druckplatte 86 von ihrem jeweiligen Sitz abgehoben werden, so daß dann die Verteilerkanäle 168 und 170 kurzgeschlossen werden. Die Neutralschaltung des Getriebes ist dann über einen größeren Winkelbereich zu beiden Seiten

der Winkellage N des Außenringes 46 gegeben, wodurch eine Pendelbewegung der beiden in F i g. 2 gezeigten Servovorrichtungen verhindert und die Beschleunigungsphase des Getriebes aus einem stehenden Start heraus stabilisiert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 526/142

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Radialkolbengetriebe mit innerer Leistungsverzweigung, dessen Getriebeeingangswelle mit dem Zylinderkörper einer ersten Radialkolbeneinheit und dem exzentrischen Außenring einer zweiten Radialkolbeneinheit gekoppelt ist, wobei die Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit an der zweiten Radialkolbeneinheit, deren Zylinderkörper mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist, direkt über Kanäle in einer das Getriebe durchdringenden Nabe der Eingangswelle und die Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit an der ersten Radialkolbeneinheit über einen undrehbaren Steuerkörper zu den entsprechenden Kanälen in der Eingangswellennabe und wobei die Übersetzungseinstellung mittels eines exzentrisch verlagerbaren Außenringes für die erste Radialkolbeneinheit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben jeder Radialkolbeneinheit (18, 20) in bekannter Weise als Kugelkolben (44, 70) ausgebildet sind, die in der ersten Radialkolbeneinheit (18) über axiale Strömungskanäle (214) und in der zweiten Radialkolbeneinheit (20) über radiale Strömungskanäle (166) an die Verteilerkanäle (168, 170) der Eingangswellennabe (62) angeschlossen sind, und daß der Steuerkörper als zweiteiliger Steuerspiegel (172, 174) ausgebildet ist, dessen zwei sich teleskopartig übergreifende, relativ zueinander bewegliche und bezüglich ihrer Zu- und Ableitungskanäle (198, 206 und 200, 216) gegeneinander abgedichtete (bei 190 und 192) Teile (172, 174) durch den Druck einer Vorspannfeder (224) und durch einen im Hochdruckbereich liegenden Differentialdruck gegen Dichtungsflächen (204 und 178) an dem Zylinderkörper (38) der ersten Radialkolbeneinheit (18) und an dem Eingangswellennabenteil (62) im Bereich der jeweiligen Strömungskanäle (214 und 168, 170) angedrückt werden.

2. Hydrostatisches Radialkolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiteilige Steuerspiegel (172, 174) an einem axialen Fortsatz einer die Eingangswelle (78) koaxial umgebenden und den Zylinderkörper (38) der ersten Radialkolbeneinheit (18) abstützenden, ortsfesten Hohlwelle (36) axial verschieblich geführt ist.