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Mehrzylindriges hydraulisches Schiefscheibengetriebe mit stufenlos
veränderbarem Übersetzungsverhältnis Gegenstand der Erfindung ist ein stufenlos
regelbares, hydrostatisches, mehrzylindriges Schiefscheibengetriebe mit zur Übersetzungsänderung
gleichzeitig und in gleichem Maße bei der Pumpe und beim Motor verstellbarem Neigungswinkel.
Die für solche Schiefscheibengetriebe bisher zur Verwendung kommenden Vorrichtungen
müssen zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses eine Veränderung des Neigungswinkels
zwischen der Schiefscheibenachse und der Zylindertrommelachse zulassen. Hierzu standen
nun bisher zwei Möglichkeiten offen: Es kann die Zylindertrommel ortsfest und die
Schiefscheibe schwenkbar gelagert sein. Es kann aber auch die Schiefscheibe ortsfest
gelagert und dafür die Zylindertrommel in ihrer Achsrichtung schwenkbar gemacht
sein. Beide Ausführungen weisen Vor- und Nachteile auf.
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Bei der Ausführung mit einer schwenkbaren Schiefscheibe muß das volle
Antriebsmoment der Pumpenwelle z. B. über komplizierte und wenig betriebstüchtige
mechanische Einzelteile bei jedem Neigungswinkel auf die Schiefscheibe übertragen
werden. Nach den bisher vorliegenden Erfahrungen war ein solcher Antrieb nicht befriedigend
gelöst. Andererseits hatte aber diese Anordnung den Vorteil, daß das zu fördernde
Medium ohne komplizierte Umlenkungen, Dichtungen od. dgl. unmittelbar von den umlaufenden
Zylindern aus in festen Kanälen den Anschlußleitungen zugeführt bzw. von diesen
abgeführt werden konnte.
Bei der zweitgenannten Ausführungsform,
mit schwenkbarer Zylindertrommel, werden die Nachteile der ersten Ausführungsform
dadurch vermieden, daß das Antriebsdrehmoment unmittelbar in der ortsfest gelagerten
und in diesem Falle mit der Antriebswelle fest verbundenen Schiefscheibe erzeugt
wird, wodurch die hochbelastete, gelenkige Antriebsübertragung auf eine schwenkbare
Schiefscheibe wegfällt. Diesem Vorteil steht jedoch der wesentliche Nachteil gegenüber,
daß das strömende Medium infolge der schwenkbar angeordneten Zylindertrommellagerung
von den festen Leitungsanschlüssen am Gehäuse, über besonders komplizierte und in
mehrfacher Hinsicht verlustbringende Leitungen der nicht ortsfest gelagerten Zylindertrommel
zugeführt werden muß.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein -Schief scheibengetriebe
zu finden, welches gleichzeitig die jeweiligen Vorteile der bekannten Anordnungen
aufweist und dabei die Nachteile derselben vermeidet.
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Um dies zu erreichen, sind erfindungsgemäß die Zylindertrommeln um
eine gemeinsame Achse schwenkbar gelagert, wobei die die Zylindertrommeln aufnehmenden
Schwenkkörper entweder starr miteinander verbunden oder zu einem gemeinsamen Schwenkkörper
vereinigt sein können, in die bzw. in den die der Ölführung zwischen der Pumpe und
dem Motor dienenden starren Leitungen bzw. Ölkanäle eingegossen sind.
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Das so gestaltete Schiefscheibengetriebe weist sowohl alle Vorteile
der ortsfest gelagerten Schiefscheibe als auch alle auf der hydraulischen Seite
sich besonders zeigenden Vorteile auf, die sonst nur bei schwenkbar gelagerten Schiefscheiben
erreichbar sind.
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Um eine Veränderung der Getriebeübersetzung zu ermöglichen, werden
erfindungsgemäß die Zylindertrommeln auf dem gemeinsamen Schwenkkörper so angeordnet
bzw. gelagert, daß eine Vergrößerung der Pumpenfördermenge zwangläufig mit einer
Verkleinerung des Motorschluckvermögens, und umgekehrt, verbunden ist.
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Da infolge der erfindungsgemäßen Gestaltung des Schiefscheibengetriebes
die Verbindungsleitungen zwischen Pumpen- und Motorteil unmittelbar in den gemeinsamen
Schwenkkörper eingegossen sind, können diese Leitungen sehr kurz und strömungstechnisch
günstig ausgeführt werden. Vorteilhafterweise sind dabei nach der Erfindung die
eingegossenen Ölkanäle derart tangential an die halbkreisförmigen Steueröffnungen
des Steuerspiegels am Schwenkkörper herangeführt, daß das Öl stoßfrei in die Zylindertrommel
ein- und ausströmen kann.
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Wenn das Getriebe nur eine Abtriebsdrehrichtung aufweisen muß, genügt
es bei der erfindungsgemäßen Anordnung, wenn nur die Druckleitung zwischen Pumpen-
und Motorteil in den gemeinsamen Schwenkkörper eingegossen ist, während die Saugöffnungen
der Pumpen und die Abströmöffnungen der Motoren unmittelbar ins Freie münden. Dabei
liegen beide Mündungen unter dem Öl-Spiegel des im Getriebegehäuse befindlichen
Ölvorrats.
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Im allgemeinen Fall, d. h. wenn beide Antriebsdrehrichtungen verlangt
sind, müssen etwaige Leckölverluste, die an den Kolben auftreten, ersetzt werden.
Erfindungsgemäß wird dies vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß jeder der Ölkanäle
mit einem Ventil versehen ist, welches bei einem in demselben auftretenden Unterdruck
aus dem Getriebegehäuse Öl eintreten läßt und bei Überdruck im Ölkanal sich schließt.
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Die Zusammenfassung von mehreren Schwenkkörpern zu einem einzigen
Schwenkkörper hat zur Folge, daß an demselben sehr große Biegemomente auftreten.
Die vergrößerte Länge zwischen den Lagerstellen des Schwenkkörpers zusammen mit
den genannten Biegekräften birgt die Gefahr, daß erhebliche elastische Durchbiegungen
und damit Schwingungen des Schwenkkörpers auftreten.
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Erfindungsgemäß wird deshalb im Getriebegehäuse mindestens eine Rolle
drehbar gelagert, deren Mittelachse zu der gemeinsamen Schwenkachse parallel ist
und auf der Winkelhalbierenden desjenigen Winkels liegt, der, in Schwenkachsenrichtung
gesehen, durch die Mittelachsen der Pumpen- und Motortriebflansche gebildet wird,
und wobei der gemeinsame Schwenkkörper am Umfang eine zur gemeinsamen Schwenkachse
gleichmittige zylindrische Drehfläche besitzt, welche sich auf der Stützrolle abwälzt.
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Zur Verstellung der Getriebeübersetzung, d. h. zur Drehung des Schwenkkörpers
um die Schwenkachse, ist nach der Erfindung der gemeinsame Schwenkkörper mit einem
Schwenkradsegment versehen, in das eine mit einem Handrad oder sonstwie zu betätigende
Schnecke eingreift.
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Nach der Erfindung sind die Triebflansche sämtlicher Schiefscheibentriebwerke
so gelagert, daß die allen Triebwerken gemeinsame Schwenkachse die Triebflanschachsen
schneidet und die den Pleuelkugelkopfmitten der Triebflansche gemeinsame Ebene berührt.
Es ergibt sich daraus die Notwendigkeit, die Triebflansche der einzelnen Triebwerke
ziemlich weit in das Gehäuse hineinzuverlegen. Als besonders vorteilhafte Anordnung
wird hierzu in der Erfindung vorgeschlagen, daß jeder der Triebflansche in einem
halsartigen, in das Gehäuse hineinragenden Lagerflansch gelagert ist, wobei sämtliche
Lagerflansche in gleich großen Bohrungen des Gehäuses zentriert werden, welche so
groß sind, daß man den Lagerflansch samt Triebflansch durch dieselben ein- und ausbauen
kann.
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Beim Antrieb des Getriebes durch einen Elektromotor bringt es bauliche
Vorteile, wenn, wie in der Erfindung vorgesehen, der Lagerflansch der Pumpe gleichzeitig
das Lagerschild des Motors bildet und die Triebflanschwelle eine Verlängerung der
Motorwelle ist. Man kann dann an einem gegebenen Getriebegehäuse die An- und Abtriebswelle
beliebig gegeneinander vertauschen und dadurch mit den gleichen Teilen mehreren
Anwendungsfällen des hydrostatischen Getriebes entsprechen.
In der
Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig. I einen Querschnitt
durch den ganzen Getriebelasten, Fig. 2 eine Ansicht des Schwenkkörpers, Fig. 3
einen Teilschnitt durch den Schwenkkörper bzw. das Leckölventil.
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An den Getriebekasten I sind rechtwinklig zueinander die beiden Flanschlager
2 angeflanscht und in denselben jeweils ein Triebflansch 3 gelagert. Der geschnitten
gezeigte Triebflansch 3 gehört zu dem Schiefscheibentriebwerk des hydraulischen
Motors, und seine Welle 4 ist deshalb die Abtriebswelle des Getriebes. Das Flanschlager
2 des als Ölpumpe dienenden Schiefscheibentriebwerkes ist hinter dem als Ölmotor
dienenden Schiefscheibentriebwerk und mit vertikaler Achse auf der Oberseite des
Getriebekastens I angeflanscht. Außerdem ist es mit dem Lagerschild 5 des als Antriebsmotor
dienenden Elektromotors 6 zu einem einzigen Gußstück vereinigt. Die Einzelteile
des als Ölpumpe dienenden Schiefscheibentriebwerkes sind genau dieselben wie die
des im Schnitt gezeichneten Ölmotors, weshalb im folgenden dieselben gemeinsam an
diesem Beispiel erläutert werden. In den Triebflanschen 3 sind die Pleuelkugelköpfe
7 der die Kolben 8 betätigenden Pleuel 9 gelagert. Die Kolben 8 ihrerseits sind
in den Zylindertrommeln Io geführt. Die Zylindertrommeln Io sind auf Bolzen II gelagert
und liegen mit der einen Stirnfläche an den Planflächen 12, 12' (s. Fig. 2) des
gemeinsamen Schwenkkörpers 13 an. Der Schwenkkörper 13 ist seinerseits auf zwei
Bolzen 14 (Fig. 2) gelagert, die in Bohrungen der Seitenwände des Getriebekastens
I zentriert und flanschartig daran befestigt sind. Die Planflächen 12, 12' der Ölpumpe
bzw. des Ölmotors besitzen je zwei halbkreisförmige Steueröffnungen 15, 15', 16,
16'. Die Steueröffnungen 15, 15' sind ebenso wie die Steueröffnungen 16, 16' unter
sich jeweils durch einen eingegossenen Ölkanal 17 und 17' verbunden. Die Ölkanäle
17, 17' sind an ihren Enden tangential an die Steueröffnungen herangeführt. Ferner
ist jeder Ölkanal 17, 17' mit einem Ventil 18 (Fig. 3) versehen, durch welches der
betreffende Ölkanal bei Unterdruck in demselben durch die Bohrung I9 Öl aus dem
im Getriebekasten I befindlichen Ölvorrat ansaugen kann. Des weiteren ist in dem
Getriebekasten I eine Welle 2o befestigt, auf der die Stützrolle 21 drehbar gelagert
ist und mit Linienberührung an dem zylindrischen Umfang 2I' des Schwenkkörpers 13
anliegt. Die Verstellung des Schwenkkörpers 13 erfolgt an dem Handrad 22, das über
die Schnecke 23 in das Schneckenradsegment 24 des Schwenkkörpers 13 einwirkt. Die
Getriebeverbindung zwischen den Triebflanschen 3 und den Zylindertrommeln Io erfolgt
durch eine an deren Umfang angebrachte Verzahnung 25.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In der gezeichneten Lage befindet
sich die Zylindertrommel der Ölpumpe momentan in einer Lage, bei der ihr Lagerzapfen
genau mit der zugehörigen Triebflanschwelle fluchtet: die Fördermenge der Pumpe
ist also Null. Die Zylindertrommel des Ölmotors ist gegenüber der der Ölpumpe an
dem gemeinsamen Schwenkkörper derart geneigt gelagert, daß bei dieser Pumpenstellung
der Lagerbolzen der Zylindertrommel und damit auch diese selbst den größtzulässigen
Schrägwinkel relativ zur Mittelachse der Abtriebswelle 4 des Ölmotors aufweist.
Der Ölmotor ist also auf größte Fördermenge eingestellt, durch die Nullförderung
der Pumpe steht hierbei der Ölmotor still. Durch Drehen des Handrades 22 kann, in
der Abbildung gesehen, das Schneckenradsegment 24 nach oben bewegt und damit natürlich
auch der Schwenklagerkörper 13 um die Bolzen 14 verschwenkt werden. Infolgedessen
wird die Ölpumpe aus der Nullstellung heraus bewegt und bekommt eine von der Größe
der Schwenkbewegung abhängige Fördermenge. Gleichzeitig aber wird auch die Zylindertrommel
Io des Ölmotors mitgeschwenkt, und zwar so, daß sich das Fördervolumen des Ölmotors
verkleinert. Es ist also möglich, durch eine passende Stellung des Schwenkkörpers
jedes beliebige Fördervolumenverhältnis zwischen Ölmotor und Ölpumpe und damit ein
entsprechendes Übersetzungsverhältnis des hydrostatischer. Getriebes einzustellen.
Eine Drehrichtungsumkehr des Abtriebes wird, wenn verlangt, durch eine Umpolung
des Elektromotors vorgenommen. Man könnte dasselbe bei gleichbleibender Elektromotordrehrichtung
auch dadurch erreichen, daß in die in den Schwenkkörper eingegossenen Ölleitungen
ein Wechselventil eingeschaltet wird. Diese Ausführung würde aber teurer, und die
dabei wieder auftretende Leckölmöglichkeit würde die Zweckmäßigkeit der Gesamtanordnung
vermindern.