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Hydrostatisches Radialkolbengetriebe Die Erfindung bezieht sich auf
ein hydrostatisches Radialkolbengetriebe mit in einer umlaufenden Triebwelle angeordneten
Kolben für Pumpe und Motor, die über eine Halbkugel an Schwinghebeln angreifen,
welche mit zylindrischen Gleitflächen versehen, sich an einer zylindrischen Umfangsfläche
am Fördermengenverstellkörper abstützen.
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Hydrostatische Radialkolbengetriebe dieser Art sind in Folge ihres
großen Arbeitsvermögens bei kompaktem Aufbau vielseitig verwendbar. Nachteilig ist
jedoch, daß die gleitende Aufnahme der Kolbenstützkräfte zwischen der umlaufenden
Triebwelle und dem Fördermengenverstellkörper erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Trotz sorgfältiger Abstimmung und Schmierung der zylindrischen Gleitflächen der
Schwinghebel kann ein erheblicher Verschleiß derselben nicht vermieden werden. Um
die Abnutzung an den Gleitflächen herabzusetzen, wurde schon vorgesehen, die Schwinghebel
durch eine besondere Nockenbahn mit Hilfe von Rollen derart zu führen, daß sie mit
Abstand von der Triebwelle Kippbewegungen ausführen können. Um einen klapperfreien
Arbeitsablauf zu gewährleisten, sind jedoch hierzu erhebliche konstruktive und herstellungstechnische
Aufwendungen erforderlich, die das Getriebe beträchtlich verteuern. Außerdem kann
nicht verhindert werden, daß bei Druckstößen im Getriebe Rattermarken zwischen den
Rollen und der Gleitbahn auftreten, was sich ungünstig auf die Lebensdauer des Getriebes
auswirkt. Ferner ist es bekannt, die Schwinghebel zwischen Ringflanschen und einer
Gleitfläche im Verstellkörper zu führen. Dadurch treten dieselben Nachteile auf,
denn es ist nahezu ausgeschlossen, die Schwinghebel spielfrei zwischen den Gleitflächen
einzupassen. Wird dagegen auf einen Einpaß der Schwinghebel verzichtet und wie bei
einer Vielzahl von bekannten RadiaIkolbengetrieben der Antrieb durch Stößel und
Gleitschuhe bewirkt, so tritt durch das ständige Vor- und Nacheilen der Gleitschuhe
während des Betriebes ein rascher Verschleiß der Gleitflächen auf. Außerdem ist
der nicht zu unterschätzende Einfluß der Fliehkraft auf die auftretende Flächenpressung
in keinem der genannten Getriebe berücksichtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen geräuscharmen Arbeitsablauf zu gewährleisten
und somit die Lebensdauer zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das eine
Ende der in bekannter Weise als doppelarmige Hebel ausgebildeten Schwinghebel gegenüber
ihrer Gleitfläche eine die Halbkugel enthaltende Aufnahmeöffnung aufweist und auf
dem der Kolbenachse abgewandten freien Ende mit einem Ausgleichgewicht versehen
ist. Durch diese Anordnung wird eine einfache und betriebssichere Abstützung der
Kolbenkräfte für Radialkolbengetriebe erhalten, die stark wechselnden Lasten unterworfen
sind. Gleichzeitig wird eine Getriebeform erhalten, bei der sich die Gleitfläche
des Schwinghebels an die Gleitfläche des Abstützgliedes in solcher Weise- anschmiegt,
daß sich ein flacher Keil zur Schaffung eines dauernd wirksamen Schmierölfilmes
ergibt. Außerdem wird durch diese Vorkehrung die spezifische Flächenpressung herabgesetzt,
was eine Verringerung des Verschleißes exponierter Getriebeteile und somit eine
größere Lebensdauer der Getriebeanordnung zur Folge hat.
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Vorteilhaft stützt sich die Gleitfläche des Schwinghebels an einem
schwimmend im Fördermengenverstellkörper gehaltenen Gleitring ab, wodurch auch extrem
hohe Belastungen beherrscht werden. Eine erhebliche Verminderung der relativen Gleitgeschwindigkeit
wird dadurch erhalten, daß der Gleitring unter Zwischenschaltung eines Schmierölfilmes,
der vorzugsweise durch den Druck der Füllpumpe des Radialkolbengetriebes aufgebaut
wird, im Fördermengenverstellkörper gehalten ist. Ist die in eine Kugelpfanne eingesetzte
Halbkugel durch einen in die Aufnahmeöffnung eingreifenden Kolbenkörper in Lage
gehalten, so wird eine einfache Antriebsverbindung erreicht.
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In den Zeichnungen, welche eine beispielsweise Ausführungsform der
Erfindung zeigen, ist F i g. 1 ein Mittellängsschnitt durch ein aus Pumpe und Motor
bestehendes hydrostatisches Radialkolbengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen
Ausbildung und Abstützung der Schwinghebel,
F i g. 2 ein Querschnitt
durch die Pumpe des Getriebes nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 ein Querschnitt
durch den Motor des Getriebes nach der Linie III-III der F i g. 1 und F i g. 4 ein
Längsschnitt durch die Antriebsverbindung zwischen einem Schwinghebel und dem Kolben
in größerem Maßstab.
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Das Radialkolbengetriebe besteht aus einer Pumpe 1 und einem Motor
2, zwischen welchen ein Steuerspiegel 3 angeordnet ist. Der Steuerspiegel
3,
welcher als Zwischenwand ausgeführt ist, ist zwischen Gehäusehälften 4
und 5, die die Pumpe und den Motor umgeben, in Lage gehalten. Die Pumpe 1 besitzt
eine mit einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine verbundene Triebwelle 6, welche
in Wälzlagern 7 in der Gehäusehälfte 4 drehbar gehalten ist. Die Aaialsicherung
der Triebwelle 6 erfolgt durch ein in einem die Gehäusehälfte 4 abschließenden
Deckel 8
angeordnetes Nadellager 9, das am inneren Laufring des Wälzlagers
7 anliegt. In dem Bereich zwischen den Wälzlagern 7 sind in der Triebwelle 6 drei
hintereinander angeordnete Kolbeneinheiten 10,11,12 mit je drei radial zur Welle
angestellten Arbeitskolben 13 angeordnet. Da jede der Kolbeneinheiten gleich
ausgebildet ist, wird im folgenden nur eine Einheit beschrieben.
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Jedem Arbeitskolben 13 ist ein Arbeitsraum 14 zugeordnet,
welcher über in den Steuerspiegel 3 mündende Kanäle 15 mit dem Saugsystem des Getriebes
in Verbindung steht. An das Saugsystem der Maschine ist, wie an sich bekannt, eine
schematisch angedeutete Füllpumpe 16 angeschlossen, durch welche über eine angedeutete
Bohrung 17 in der den Steuerspiegel enthaltenden Zwischenwand 3 das Druckmittel
zu den einzelnen Arbeitsräumen 14 gelangt. Auf der dem Arbeitsraum
14 gegenüberliegenden Seite stützt sich jeder der Kolben 13 unter Zwischenschaltung
einer Halbkugel 18 in einem Schwinghebel 19 ab, welcher mit Abstand von der Kolbenachse
X-X um einen Bolzen 20 schwenkbar an der Triebwelle 6
angelenkt ist.
Die Halbkugel 18 ist in eine Kugelpfanne 21 des Schwinghebels 19 eingesetzt
und durch einen in die Aufnahmeöffnung 22 desselben eingebrachten federnden und
geschlitzten Klemmring 23 gesichert. Auf der der Öffnung 22 gegenüberliegenden
Seite besitzt der Schwinghebel 19 eine gekrümmte Gleitfläche 24, welche mit
der zylindrischen Innenfläche 25 eines Verstellkörpers 26 zusammenarbeitet. Der
Halbmesser r der Gleitfläche 24 ist derart gewählt, daß er annähernd dem Halbmesser
R der zylindrischen Innenfläche 25 des Verstellkörpers entspricht. Der Verstellkörper
26 welcher zur Änderung des Kolbenhubes und damit der Fördermenge dient, ist um
eine in den Gehäusehälften 4 und 5 gehaltene Welle 27 verschwenkbar
gehalten. Das zur Verstellung des Teiles 26 dienende, nicht gezeigte Stellzeug steht
mit einem Ansatz 28 des Verstellkörpers im Eingriff. Der Ansatz 28 durchsetzt die
Gehäusehälfte 4 in einer Ausnehmung 29, die gegenüber der Welle 27 angebracht ist.
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Der Motor 2 des Getriebes, welcher, wie aus der Zeichnung der F i
g. 3 hervorgeht, denselben Grundaufbau wie die Pumpe 1 besitzt, ist mit einer
gleichfalls drei Kolbeneinheiten aufnehmenden Welle 30 versehen, welche mit den
nicht gezeigten Rädern des Fahrzeuges in treibender Verbindung steht. Die Kolben
31 des Motors stützen sich unter Vermittlung von Halbkugeln 32 auf Schwinghebeln
33 ab, welche entsprechend den Schwinghebeln 19 der Pumpe 1 geformt sind. In Abweichung
der Pumpenausführung arbeitet die Gleitfläche 34 des Schwinghebels
33 mit einem Gleitring 35 zusammen, welcher frei schwimmend in die zylindrische
Innenfläche 36 des Verstellkörpers 37 eingepaßt ist. Der Verstellkörper 37 ist um
die gemeinsame Welle 27 schwenkbar gelagert. Der Gleitring 35 ist an der Innenfläche
36 unter Zwischenschaltung eines Ölfilmes gehalten, welcher durch den Druck der
Füllpumpe 16 aufgebaut wird.
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Zum Antrieb von Nebenaggregaten des Fahrzeuges ist eine Zapfwelle
38 vorgesehen, welche unmittelbar mit der nicht gezeigten Brennkraftmaschine verbindbar
ist. Die Zapfwelle 38 ist in der Drehachse des Getriebes durch eine Bohrung 39 in
der Triebwelle 6 der Pumpe, eine Ausnehmung 40 im Steuerspiegel 3 sowie eine Bohrung
41 in der Triebwelle 30 des Motors zum Ende des Getriebes geführt.
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Wird die Triebwelle 6 der Pumpe 1 durch die Brennkraftmaschine in
der in der F i g. 2 gezeigten Nullstellung in Umlauf versetzt, so gelangt über die
Bohrung 17 im Steuerspiegel 3 und die Kanäle 15 in der Welle 6 Druckmittel zu den
einzelnen Arbeitsräumen 14 der Kolben 13. Eine Pumpenförderung findet
in der gezeichneten Nullstellung nicht statt, da bei konzentrischer Lage von Triebwelle
und Verstellkörper 26 die Kolben 13 keine Relativbewegung zur Welle
6 ausführen können. Zur Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird mit Hilfe des Ansatzes
28 der Verstellkörper 26 nach links oder rechts, je nachdem, welche Fahrtrichtung
gewünscht ist, verschwenkt, worauf das auf den Kolben 13 angesaugte Druckmittel
in bekannter Weise durch den Steuerspiegel 3 hindurch zum Motor 2 gepreßt wird und
diesen in Umlauf versetzt. Bei der Arbeitsbewegung stützen sich die einzelnen Kolben
13 auf den Schwinghebeln ab, die ihrerseits an der Innenfläche 25 des Verstellkörpers
gleiten. Durch die Ausbildung der Schwinghebel ergeben sich günstige Verhältnisse
in bezug auf Walzenpressung, da sich der Radius des Schwinghebels vorteilhaft an
den Radius der Stützfläche anschmiegt. Durch den Lauf im Öl ist zudem eine sichere
Schmierung gewährleistet und alle Bedingungen zur Erzielung eines Schmierölfilmes
zwischen Hebel und Gleitfläche gegeben. Ist dem Radialkolbengetriebe eine schnellaufende
Maschine zugeordnet, so ist es möglich, die Fliehkräfte der Schwinghebel wenigstens
zum Teil dadurch auszugleichen, daß sie auf dem der Kolbenachse abgewandten freien
Ende mit einem Ausgleichsgewicht 42 versehen sind. Das Ausgleichsgewicht 42 besteht
der Einfachheit halber mit dem Schwinghebel aus einem Stück.