DE2137113A1

DE2137113A1 - Hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE2137113A1
Application number: DE2137113A
Authority: DE
Inventors: Herwig Dipl Ing Dr Ing Kress
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-07-24
Filing date: 1971-07-24
Publication date: 1973-02-01
Also published as: IT963273B; US3878768A; GB1395946A; FR2149102A5

Description

Dr. -Ing. Herwig Kress, Oberzeil über Ravensburg, Klöcken 5

K 8 23. Juli 1971

Hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe zur Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung der Arbeitskolben einer Kraftmaschine in eine Drehbewegung der Antriebswelle, mit wenigstens einem Exzenter, auf den die von wenigstens einem Arbeitskolben komprimierte Hydraulikflüssigkeit einwirkt.

Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise aus der deutschen Offen legungsschrift 1 928 363 bekannt» Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist es, daß der Druck, den die Hydraulikflüssigkeit auf den Exzenter ausübt, die Lager der den Exzenter tragenden Welle belastet. Wenn diese Lagerbelastung nicht größer sein soll als die Lagerbelastung, die bei einem herkömmlichen Pleuel-Kurbel-Triebwerk bei gleicher Kolbenkraft auftritt, muß die Exzentrizität relativ groß gewählt werden. Wenn andererseits zur Vermeidung übermäßiger Gehäuseabmessungen eine kleine Exzentrizität Anwendung findet, muß zur Erzielung des gleichen Drehmoments die von der Hydraulikflüssigkeit auf den Exzenter wirkende Kraft erhöht werden. Dadurch wird die Lagerbelastung weiter erhöht.

•Λ

209885/0709

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit dem die erforderlichen Drehmomente bei geringem Raumbedarf, also geringer Exzentrizität, ohne unerwünscht hohe Belastung der Lager übertragen werden können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Inneren des Exzenters ein zur Drehachse des Exzenters koaxialer Ringraum vorgesehen ist, der durch an einer feststehenden inneren Begrenzung angebrachte Dichtorgane in eine der Anzahl der Druckräume entsprechende Anzahl von Entlastungsräumen unterteilt ist, und daß jedem Druckraum, ein mit ihm verbundener und in gleicher radialer Richtung liegender Entlastungs raum zugeordnet ist. Damit wird im Inneren des Exzenters eine Gegendruckfläche für die dem Druck der Hydraulikflüssigkeit ausgesetzte Fläche am Umfang des Exzenters geschaffen und werden die Seitenkräfte von der feststehenden inneren Begrenzung des Ringraums aufgenommen.

Eine völlige Kompensation von auf den Exzenter wirkenden Seitenkräften wird dadurch erreicht, daß die Projektion jeder durch eine innere Fläche des Exzenters gebildeten äußeren Begrenzungsfläche jedes Entlastungsraums zwischen den zugehörigen Dichtorganen flächenmäßig im wesentlichen gleich ist der gleichgerichteten Projektion der durch den Umfang des Exzenters gebildeten Begrenzungsfläche des zugeordneten Druckraums .

In einer vom baulichen Aufwand her bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die innere Begrenzung des Ringraums durch einen rohrförmigen, in einer zur Drehachse des Exzenters koaxiale kreisring-

20 9 88 5/0 703

förmige Nut des Exzenters eingreifenden, feststehenden Einsatzkörper gebildet, der außen die Dichtorgane zur Abteilung der Entlastungsräume trägt. Eine Anordnung weiterer Hilfsmittel innerhalb des Ringraums wird durch eine feststehende Hilfswelle als Einsatzkörper erleichtert«

Eine Anwendung der Lehre der deutschen Offenlegungsschrift

1 903 851 wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der *

Erfindung ermöglicht durch im Inneren des Einsatzkörpers koaxial angeordnete, gesondert angetriebene Steuerkolben zur periodischen Veränderung des Volumens an Hydraulikflüssigkeit in jedem Entlastungs- bzw» zugehörigen Druckraum. Eine Beeinflussung sämtlicher Druckräume wird dadurch erreicht, daß eine der Anzahl der Entlastungs- bzw. Druckräume entsprechende Anzahl von Steuerkolben in in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Steuerräumen arbeiten* die mit je einem Entlastungsraum in Verbindung stehen. Eine beliebige Beeinflussung jedes Druckraums unabhängig von deren Anzahl und deren Zuordnung zu verschiedenen Arbeitskolben kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Steuerkolben unabhängig voneinander angetrieben sind. |

Ein spezieller Vorteil der durch die Erfindung ermöglichten Art der Anordnung der Steuerkolben ist darin zu sehen, daß an der der Hydraulikflüssigkeit abgewandten Seite der Steuerkolben austretende Hydraulikflüssigkeit über Bohrungen in den Kolbenstangen abführbar ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzielung einer konstruktiven Freizügigkeit der feststehende Einsatzkörper in einer sich über die ganze axiale Länge des Exzenters erstreckenden Ausnehmung angeordnet und erfolgt der Abtrieb vom Ex-

209885/0709 ·/·

zenter über wenigstens ein mit diesem fest verbundenes, zur Drehachse des Exzenters koaxiales Zahnrad. Die Zahnräder mehrerer erfindungsgemäßer Getriebe können so mit entsprechenden Gegenrädern einer Antriebswelle kämmen und das Drehmoment so auf sehr gedrängtem Raum übertragen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Es zeigt

Figur 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes

Getriebe senkrecht zur Achse der Antriebswelle

Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in

Figur 1,

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der

Erfindung in einer Darstellung entsprechend Figur 2.

Der in Figur 1 vereinfacht dargestellte grundsätzliche Aufbau eines

ist
hydrostatischen GetriebesVbeispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 928 363 bekannt* In einem feststehenden Gehäuse 1 ist ein senkrecht zur Achse der Antriebswelle beweglicher Schieber gelagert, der Ausnehmungen 3 und 4 für den Zutritt der von nicht näher dargestellten Arbeitskolben beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit

209885/0709

zum Umfang eines Exzenters 5 aufweist. Der Exzenter 5 wiederum ist in einem Rahmen 6 drehbar angeordnet, der seinerseits im Schieber 2 mittels zweier kr eis ringförmiger Stützrippen 7, 8 derart gelagert ist, daß er Bewegungen senkrecht zur Achse der Antriebswelle und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers 2 ausführen kann. Die Stützrippen 7 bzw. 8 dichten die Zonen um die Ausnehmungen 3 bzw. 4 des Schiebers 2 herum ab. Im Bereich innerhalb der Stütz rippen 7 bzw. 8 weist der Rahmen 6 Ausnehmungen 9 bzw. 10 auf, ' j

durch die hindurch Hydraulikflüssigkeit in durch den Umfang des Exzenters 5 begrenzte Druckräume 11 bzw. 12 eindringen kann, die· durch als Dichtrippen ausgebildete Dichtorgane 13, 14 des Rahmens 6 voneinander abgetrennt sind.

In der dargestellten Stellung möge sich der auf den Druckraum 12 wirkende Arbeitskolben im Arbeitshub befinden, so daß im Druckraum 12 Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck ansteht und den Exzenter in Richtung des Pfeiles 15 bewegt, während auf der dem Druckraum 12 abgewandten Seite des Exzenters Hydraulikflüssigkeit durch die Ausnehmung 3 im Schieber 2 hindurch zurückgefordert wird und im Korn- ä pressionshub des nachgeordneten Arbeitskolbens Arbeit leistet.

Wie insbesondere auch aus Figur 2 ersichtlich ist, weist der Exzenter eine zu seiner Drehachse koaxiale kreisringförmige Nut 16 auf, in die ein mit einem Lagerschild 17 fest verbundener rohrförmiger Einsatzkörper 18 eingreift. Der Einsatzkörper 18 läßt zum Exzenter 5 hin einen Ringraum 19 frei und stützt sich über den Ringraum 19 in axialer Richtung begrenzende, als ringförmige Dichtrippen ausgebildete Dichtorgane 20, 21 gegenüber dem Exzenter 5 ab. Durch ähnliche, jedoch

-Λ 209885/0709

in Richtung der Drehachse A-A verlaufende Dichtorgane 22, 23 wird der Ringraum 19 in zwei Entlastungsräume 24, bzw. 25 unterteilt, die über Bohrungen 26 bzw. 27 im Exzenter 5 mit den Druckräumen 11 bzw. 12 verbunden sind und in gleicher radialer Richtung wie die ihnen zugeordneten Druckräume 11 bzw. 12 liegen. Damit herrscht in den Entlastungsräumen 24, 25 stets in etwa der Druck wie in den ihnen zugeordneten Druckräumen 11 und 12, so daß durch entsprechende Bemessung der Flächen ohne weiteres erreicht werden kann, daß durch die Hydraulikflüssigkeit in den Druckräumen 11 bzw. 12 auf den Exzenter 5 ausgeübte Seitenkräfte kompensiert werden. Durch am Umfang des Exzenters 5 versetzt angeordnete zusätzliche Bohrungen 28, 29 wird verhindert, daß in einer Drehstellung des Exzenters 5, in der die Bohrung 26 oder 27 durch die Dichtorgane 22 oder 23 abgedeckt ist, ein merkliches Druckgefälle zwischen den Druckräumen 11 bzw. 12 und den ihnen zugeordneten Entlastungsräu *· men 24 bzw. 25 sich ausbildet.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist ein Exzenter 28 mit einer sich über die ganze axiale Länge erstreckenden Ausnehmung 29 versehen, die zur Drehachse A-A des Exzenters 28 koaxial angeordnet ist und in der ein durchgehender Einsatzkörper 30 in analoger Art wie der Einsatzkörper 18 gelagert ist. Der Abtrieb vom Exzenter 28 erfolgt über ein zur Drehachse A-A koaxial angeordnetes und fest mit dem Exzenter 28 verbundenes Zahnrad 31, das mit einem nicht näher dargestellten Gegenrad der Antriebswelle kämmt.

20988 5/0709

Im Inneren des Einsatzkörpers 30 sind in Richtung der Drehachse A-A nebeneinanderliegend zwei Steuerräume 32 und 33 vorgesehen, die mit Hydraulikflüssigkeit angefüllt und über Bohrungen 34, 35 im Mantel des Einsatzkörpers BO mit je einem Entlastungsraum 36, 37 und weiterhin über den Bohrungen 26 und 27 aus Figur 1 entsprechende Bohrungen 38, 39 mit den Druckräumen 11 und 12 aus Figur 1 verbunden sind. Zwei in den Steuerräumen 32 und 33 angeordnete Steuerkolben 40 und 41 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine j gemeinsame Kolbenstange 42 verbunden, die eine zentrale Bohrung zur Abführung von aus den Steuerräumen 32 und 33 entwichener Hydraulikflüssigkeit aufweist und die von einem in einem Steuerdruckraum 44 angeordneten Druckkolben 45 bewegt wird. Zur Erzielung einer Arbeitsweise nach einem aus der deutschen Offenlegungs schrift 1 903 851 bekannten Verfahren kann der Druckkolben 45 mittels der Steuerleitung 46 durch Veränderung des Volumens im Steuerdruckraum 44 periodisch derart bewegt werden, daß in der angestrebten Weise- eine periodische Veränderung des Volumens an Hydraulikflüssigkeit in jedem Entlastungsraum 36, 37 bzw, zugehörigen Druckraum 11, herbeigeführt wird, Eine beliebige unabhängige Steuerung jedes Steuer- | kolbens 40, 41 wäre beispielsweise ohne Schwierigkeiten dadurch möglich, daß der Steuerkolben 41 über eine hohlzylindrische äußere Kolbenstange mit dem Druckkolben 45 verbunden ist, in der eine zweite Kolbenstange gelagert ist, die den Steuerkolben 40 mit einem zweiten Druckkolben in einem zweiten Steuerdruekraum verbindet.

Somit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sehr kompakte Anordnung eines hydrostatischen Getriebes erreicht, ohne daß dabei auf die Anwendung weiterer, an sich bekannter Hilfsmittel verzichtet werden muß. Ein zusätzlicher Vorteil ist noch in der Ünempfindlichkeit

209886/07 09 *^/f

gegen eine Verschiebung der rotierenden Teile, also des Exzenters und des Zahnrads 31 gegenüber den feststehenden Teilen zu sehen, so daß derartige Verschiebungen im Rahmen eines konstruktiv vorzusehenden Spiels beispielsweise zur Einstellung des Zahnrads gegenüber dem Gegenrad der Antriebswelle ohne weiteres vorgenommen werden können. Die beim Arbeitstakt vom Arbeitskolben auf die Hydraulikflüssigkeit und damit auf den Exzenter 28 ausgeübten Stöße werden durch die Zwischenschaltung der Hydraulikflüssigkeit und gegebenenfalls durch entsprechende Bewegungen der Steuerkolben und 41 weitgehend ausgeglichen, so daß die Antriebswelle nicht in schädlicher Weise stoßartig belastet wird. In jedem Falle ist das Vorsehen zusätzlicher Dämpfungsglieder beispielsweise zwischen dem Zahnrad 31 und dem Exzenter 28 ohne Schwierigkeiten möglich.

209885/0709

Claims

Ansprüche

1. j Hydrostatisches Getriebe zur Umwandlung der hin- und

hergehenden Bewegung der Arbeitskolben einer Kraftmaschine in eine Drehbewegung der Antriebswelle, mit wenigstens einem Exzenter, auf den die von wenigstens einem Arbeitskolben komprimierte Hydraulikflüssigkeit einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Exzenters (5) ein zur Drehachse (A - A) des Exzenters (5) koaxialer Ringraum (19) vorgesehen ist, der durch an einer feststehenden inneren Begrenzung angebrachte Dichtorgane (20, 21, 22, 23) in eine der Anzahl der Druckräume (11, 12) entsprechende Anzahl von Entlastungsräumen (24, 25) unterteilt ist, und daß jedem Druckraum (11, 12) ein mit ihm verbündender und in gleicher radialer Richtung liegender Entlastungsraum (24, 25) zugeordnet ist.

2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion jeder durch eine innere Fläche des Exzenters (5) gebildeten äußeren Begrenzungsfläche jedes Entlastungs raums (24, 25) zwischen den zugeordneten Dichtorganen (20_a 2I₉ 22, 23) flächenmäßig im wesentlichen gleich ist der gleichgerichteten Projektion der durch den Umfang des Exzenters (5) gebildeten Begrenzungsfläche des zugeordneten Druckraums (H₈ 12).

3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2₃ gekennzeichnet durch einen rohrförmigen, in eine zur Drehachse (A - A) des Exzenters (5) koaxiale kreisringförmige Nut (16) des Exzenters (5)

209885/0709

eingreifenden, feststehenden Einsatzkörper (18) als innere Begrenzung des Ringraums (19), der außen die Dichtorgane (20, 21, 22, 23) zur Abteilung der Entlastungs räume (24, 25) trägt.

4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine feststehende Hilfswelle als Einsatzkörper (30).

5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch im Inneren des Einsatzkörpers (30) koaxial angeordnete, gesondert angetriebene Steuerkolben (40, 41) zur periodischen Veränderung des Volumens an Hydraulikflüssigkeit in jedem Entlastungs- (36, 37) bzw. zugehörigen Druckraum (11, 12).

6. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Entlastungs- (36, 37) bzw. Druckräume (11, 12) entsprechende Anzahl von Steuerkolben (40, 41) in in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Steuerräumen (32, 33) arbeiten, die mit je einem Entlastungsraum (36, 37) in Verbindung stehen.

7. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (40, 41) unabhängig voneinander angetrieben sind.

8. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Hydraulikflüssigkeit abgewandten Seite der Steuerkolben (40, 41) austretende Hydraulikflüssigkeit über Bohrungen {43} in. den Kolbenstangen, (42} abführbar ist.

209885/0709 "^

9. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Einsatzkörper (30) in einer sich über die ganze axiale Länge des Exzenters (28) erstreckenden Ausnehmung (29) angeordnet ist, und der Abtrieb vom Exzenter (28) über wenigstens ein mit diesem fest verbundenes, zur Drehachse (A - A) des Exzenters (28) koaxiales Zahnrad (31) erfolgt.

209885/0709