DE3440219A1

DE3440219A1 - Hydrostatische maschine

Info

Publication number: DE3440219A1
Application number: DE19843440219
Authority: DE
Inventors: George D.M. St.Helier Jersey Channel Islands Arnold; Arthur A. St.John Jersey Channel Islands Blair; Christian Helmut St.Clement Jersey Channel Islands Thoma
Original assignee: Unipat AG
Current assignee: Unipat AG
Priority date: 1983-11-03
Filing date: 1984-11-03
Publication date: 1985-05-15
Also published as: US4691512A

Description

Hydrostatische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Maschinen, uiie Pumpen und Motoren oder komplette hydrostatische Getriebe und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Radialkolbenmaschinen anuiendbar.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte hydrostatische Maschine zu schaffen, die besonders brauchbar beispielsweise für kleine hydrostatische Getriebe ist, die in Gartentraktoren verwendet werden, und die einige der bei bestehenden Getrieben auftretenden Probleme ver-

1G meidet.

Bei vielen Anwendungen ist ein Hilfs-Hydraulikölkreislauf notwendig, und es kann auch die Notwendigkeit bestehen, die Drehzahl der hydrostatischen Pumpe, des hydrostatischen Motors oder des hydrostatischen Getriebes zu verringern, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einige dieser Probleme zu beseitigen. Eine bevorzugte Ausführungsform befriedigt beide vorher Erwähnten Notwendigkeiten in ein und demselben Mechanismus.

Diese Aufgabe wird bei einer hydrostatischen Maschine 2D gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Hennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die hydrostatische Maschine kann eine Pumpe oder ein Motor und vorzugsweise ein Teil eines hydrostatischen Getriebes sein.

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Maschine ein Untersetzungsgetriebe zwischen der äußeren

üJeIIe und dem ZylindErblock auf, wobEi dieses UntersEtzungsgEtriEbE vorzugswsisE auch als ' Zahnradpumpe wirkt.

Die ZahnradpumpE kann Hachdruckäl zum Zwecke einer externen Leistungsabgabe fördern und alternativ oder zusätzlich Ql zur V/erujendung als DruckerhöhungspümpE für die hydrüstatische Maschine zur Vsrfügung stEllsn. ZweckmäßigErwEisE ist das GEtriebe in einem eigenen GshäusE angeordnet, das an einem Ende des Maschinen-1D gshäusEs angebracht ist.

Mach einem anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung hat das MaschinengehäusE eins Aufnahmefläche für ein Ventilgehäuse eines Wegeventils, welches zwischen dem Maschinengehäuse und einem äußeren Filter oder Kühler angeordnet werden kann. Die Verbindungen zwischen der Maschine, dem Ventil und dem äußeren Filter oder Kühler werden vorzugsweise von internen Kanälen gebildet, so daß keine äußeren Leitungen oder Schläuche Erforderlich sind.

Die Zahnradpumpe kann ein Fluidsystem versorgen, das einige oder alle der folgenden Elements aufweisen kann :

1. Ein Wegeventil,

2. Hydraulikkalben, Betätigungseinrichtungen oder Motoren,

3. Servosysteme,

4. Druckentlastungsventile,

5. Filter,
S. Kühler,

3D 7. eine Hauptpumpe oder eine Druckerhöhungspumpe für ein GetriEbs.

Ein Ausführungabeispiel der Erfindung wird irn folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines hydrostatischen Getriebes,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang Linie A-A in Fig. 1, um 9G^D gedreht;

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang Linie B-B in Fig. 1, Fig. k einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 mit einer Abuandlung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des in der Ausführung von Fig. 1 enthaltenen Schieberventils,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt des Schieberventils

entlang der Linie D-D in Fig. 2 und Fig. 7 einen senkrechten Schnitt des Schieberventils entlang Linie E-E in Fig. 2.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung angewandt auf ein hydrastatisches Getriebe für ein kleines Fahrzeug, beispielsweise einen Eartentraktor.

2Π Das Getriebe weist ein Hauptgehäuse 1G auf, das eine hydrostatische Pumpe 11 und einen hydrostatischen Motor 12 enthält. Der Fahrzeugmotar wird mit einer Eingangswelle 13 am einen Ende des Gehäuses gekoppelt, während die Ausgangswelle 14 am anderen Ende des Gehäusss mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges gekoppelt ist. Die Pumpe 11 und der Motor 12 haben weitgehend die gleiche Konstruktion. Sie weisen jeweils einen umlaufenden Zylinderblock 2D auf, der auf einer mit Steueröffnungen versehenen Laufbüchse 21 befestigt ist, die drehbar auf einem Ende eines gemeinsamen feststehenden Zapfens 22 gelagert ist. Der Zapfen 22 ist starr mit einer zentralen Platte 23 verbunden, die als innere Zwischenwand innerhalb des Gehäuses 10 dient. Jeder Zylinderblock 20 ist mit einer Anzahl

van radialen Zylinderbohrungen Zk versehen, die jeweils einen Halben 25 aufnehmen, der mit einem Gleitschuh verbunden ist, welcher auf der Innenfläche eines den Zylinderblock umgebenden Ringes 27 gleitet. Die beiden Ringe 27 sind schwenkbar auf einem gemeinsamen Drehzapfen 28 gelagert, und mindestens einer der Ringe 27 ist mittels eines beweglichen Scharnierzapfens 3G mit einem Betätigungshebel 31 verbunden, der an einer Steuerwelle 32 angebracht ist, die ihrerseits mit einem

1G Handhebel 33 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verbunden ist. Durch Verschwenken des Hebels 33 wird die Exzentrizität des Ringes 27 in Bezug auf den feststehenden Zapfen 22 verändert, wodurch das Hubvolumen der Pumpe und damit das Über-Setzungsverhältnis des Getriebes verändert wird.

Der feststehende Zapfen 22 hat zwei interne Längskanäle 37, 38 (Fig.2), die an gegenüberliegenden Enden in bogenförmige Steueröffnungen 39, kO münden, welche mit den Zylinderbohrungen Zk in Verbindung kommen, wenn die Zy-2G linderblöcke 2D umlaufen. An einem oder beiden Enden des Zapfens 22 ist ein Rückschlagventil kZ angeordnet, durch welches zusätzliche Flüssigkeit in den Kreislauf eingesaugt werden kann, um durch Leckage verloren-· gegangene Flüssigkeit zu ersetzen.

Auf der Eingangswelle 13 sitzt drehfest ein Zahnrad k3, das in einem Hilfsgehäuse kk angeordnet ist und mit einem Zahnrad k5 in dem gleichen Gehäuse kk in Eingriff steht, welches drehfest auf einer inneren Antriebswelle kQ sitzt. Die Welle k6 ist in hydrostatischen Lagern kl gelagert und treibt ein Kupplungselement kB an, das mit Klauen kB versehen ist, mit denen es mit dem Zylinderblock 20 gekuppelt ist. Die beiden miteinander kämmenden Zahnräder k3, k5 wirken als Zahnradpumpe,

ujelche Gl aus einem Reservoir 5D durch eiriE Saugleitung 52 und einen Pumpeneinlaß 53 ansaugt. Das van der ZahnradpumpE geförderte Hachdrucköl gelangt van EinEm Auslaß 54 zu einer Förderleitung 55, die an einer Fläche 56 auf einer Seite des Gehäuses 11 mündet.

Ein Teil dieses Hochdrucköls uird zur Versorgung der hydrostatischen Lager 47 souie weiterer Lager 57 für die lilelle 13 veruendEt, und sin Teil dEs Öls gelangt auch über eine Öffnung 60 und einen Kanal 61 in das

1D Ende der inneren Antriebswelle 46, um dEn Kreislauf über das RückschlagvEntil 42 aufzufüllen. Eins Dichtung 62 ist zLüischsn dsm Kupplungselement 48 und der Hülse 21 vorgesEhen, um den Öldruck am Ventil 42 aufrechtzuerhalten.

An der FlächE 56 dss Maschinengehäuses 1D ist Ein Wegeventil 63 angebracht, an dessen gegenüberliegender Seite ein Ölfilter Dder Kühler 64 befestigt ist. Die drei Teile sind durch Zuganker 65 fest miteinander verbunden. Die Funktionen des Ventils sind sche-

2D matisch in Fig. 5 dargestellt, und die UErbindungen mit einem äußeren Ölkreis zur Leistungsabgabe sind in Fig. 6 und 7 dargestellt.

klie aus Fig. 2 ersichtlich ist, gelangt das durch die ZahnradpumpE durch die Fördsrleitung 55 geförderte Dl in eine zentrale Bohrung im Gehäuse des Ventils 63 und von dort über ein Rückschlagventil 71 zu einem Kanal

72, der in das Innere des Filters 64 führt. Das gefilterte Öl kehrt von dEm Filtsr 64 durch zuei Kanäle

73, 74 zurück. Der Kanal 73 führt zu einem Druckent-3D lastungsventil 76, das den nötigsn Arbsitsdruck aufrschtErhält und übErächÜRRiges Dl zurück in das Reservoir 5D fließen läßt. Durch den anderen Rückströmkanal 74 uird Dl in der vorher beschriebenen Lüeise den hydrostatischen Lagern und über die StEuerelemente

des Ventils 63 zu Leistungsabgabe nach außen geführt. Das Ventil 63 meist einen Kolbenschieber 77 (Fig.5) auf, der zum Teil die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Filter 64 herstellt und zum Teil als Umschaltventil zwischen zwei Ausgangsleitungen 7Θ, 79 dient, die zu Anschlüssen für einen hydraulischen Druckzylinder ader dgl. führen. Diese Anschlüsse sind in Fig. 6 und 7 dargestellt.

Die Ausführung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich van dem vorhergehenden Beispiel im wesentlichen nur dadurch, daß für die Zahnradpumpe 43, 45 ziuei Zahnradpaare ÖD, Θ1 vorgesehen sind. Ein Zahnradpaar kann dazu bestimmt sein, Hochdrucköl für den Antrieb von äußeren Aggregaten zu liefern, während das andere Zahnradpaar mit niedrigerem Druck arbeitet, um Öl durch den Filter-Kühler zu zirkulieren und einen Vordruck für die Pumpe 11 über das Rückschlagventil 42 zu liefern. Vorzugsweise arbeiten beide Zahnradpaare parallel und treiben beide die hydrostatische Pumpe an.

Fig. 1 bis 7 zeigen eine Ausführung, die als Maschine mit "trockenem Gehäuse" läuft, bei der also umlaufende Teile nicht in Öl eintauchen. Dadurch werden Ölpanschverluste vermieden, die bei hohen Drehzahlen erhebliche liierte annehmen können.

Das System kann jedoch auch auf Maschinen mit "nassem Gehäuse" verwendet werden, da aufgrund der reduzierten Eingangsdrehzahl durch das Untersetzungsgetriebe 43, 45 die Ölpanschverluste verringert werden.

In dem dargestellten Beispiel wirkt das Zahnradpaar 43, 45 als Untersetzungsgetriebe, wodurch sich verringerte Drehzahlen innerhalb des Gehäuses der Maschine ergeben. In manchen Anwendungsfällen beispielsweise bei Getrieben

für Windmühlen, die mit niedriger Drehzahl und geringer Leistung arbeiten, kann das Getriebe auch ein Übersetzungs getriebe sein. Die Pumpwirkung des Betriebepaares kann jedoch aufrechterhalten bleiben, indem das größere Zahnrad als Eingangs-Antriebselement verwendet wird. Anstelle eines konventionellen Zahnradpaares können die gewünschten Ergebnisse auch mit einer innenachsige Zahnradpumpe erhalten werden, bei der ein kleines Ritzel mit einem innenverzahnten Hohlrad kämmt.

Aus dem dargestellten Beispiel ist ersichtlich, daß das Gehäuse des Wentils 63 miteinander fluchtende Einlaß- und Auslaßäffnungen an gegenüberliegenden Flächen aufweist und daß der äußere Filter oder Kühler 6k entsprechend angeordnete Einlaß- und Auslaßöffnungen enthält, so daß der Filter oder Kühler Gk ohne Zwischenschaltung des Ventils 63 direkt an die Fläche 56 des Maschinengehäuses 10 angesetzt werden kann, wenn keine Leistungsabgabe nach außen erforderlich ist.

-Ao- - Leerseite -

Claims

PATENTANWAi₈J-E; spei del -.;-—■;

Zugelassener Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Patentanwalt E. Speictel · Postfach 1320 · D-8035 Gauting Postfach 1320

D-8035 Gauting

Kanzlei: Waldpromenade 26 Telefon: München (089) 8 50 50 88 Telegramme: Germarkpat Gauting Telex 521 707 lore D

Datum: 3.11.198**

Ihre Zeichen:

Meine Zeichen: ^U 1384

Unipat A.G., Bankstrasse 4, CH-8750 Glarus, Schweiz

Patentansprüche

Hydrostatische Maschine mit einem Gehäuse (10), das einen umlaufenden Zylinderblock (20) mit im wesentlichen radialen zylindern (24) aufnimmt, in denen jeweils ein Kalben (25) angeordnet ist, der durch einen den Zylinderblock umgebenden Ring (27) beim Umlauf des Zylinderblockes betätigt wird, gekennzeichnet durch ein Getriebe (43,45) zum Verbinden des Zylinderblackes (2D) mit einer äußeren Welle (13) und Mittel zum Zu- und Abführen eines Fluids zu bzw. von den Zylindern (24) ujenn der Zylinderblock (20) umläuft.

Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Untersetzungsgetriebe (43,45) zwischen der äußeren Welle (13) und dem Zylinderblock (20).

Hydrostatische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe als Zahnradpumpe ausgebildet ist.

Hydrostatische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpumpe zur Förderung von Hochdrucköl für externe Leistungsabgabe bsstimrrt ist.

Hydrostatische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpumpe als Druckerhöhungspumpe für die hydrostatische Maschine bestimmt ist.

Bankverbindung: Hypobank Gauting Konto-Nr. 3 750123 448 (BLZ 700 260 01)

6. Hydrostatische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe in eigenen Gehäuse ('♦4) angeordnet ist, das an einem Ende dss Maschinengehäu-' ses (1D') angebracht ist.

7. Hydrostatische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche; die ein hydrostatisches Getriebe bildet, wobei das Gehäuse (1G) eine hydrostatische Pumpe (11) und einen hydrostatischen Motor (12) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe und der Motor konzentrisch auf einem gemeinsamen Zapfen (22) innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und der Motor mit ;einer äußeren Ausgangstuelle (14) gekoppelt ist.

B. Hydrostatische Maschine nach einem^ der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1D) eine Aufnahmefläche (56) aufweist, an der ein Ventilgehäuse' (63) eines Wegeventils angebracht ist.

9. hydrostatische Maschine nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil zuischEn dem Maschinengehäuse (1D) und einem äußeren Filter oder Kühler·(64) angeordnet ist.

1D. Hydrostatische Maschine nach Anspruch θ oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen der Maschine, dem Ventil (63) und dem bzw. einem äußeren Filter Dder Kühler (64) von internen Kanälen (55 etc) gebildet sind.

11. Hydrostatische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (63) Eiiblaß- und Aüslaßkanäle £70,73,74) aufweist,deren Öffnungen an gegenüberliegenden Flächen des Ventilgehäuses miteinander fluchten, und daß der äußere Filter oder Kühler (64) entsprechend angeordnete Einlaß- und Auslaßöffnungen aufujeist, so daß er ohne Zwischenschaltung des Ventilgehäuses (63) direkt an dem Maschinengehäuse (10) angebracht werden kann.