Zwangssteuerung für hydrostatische Motore, insb. Radialkolbenmotore

Abstract

 Um den Drehzahländerungsbereich bei einer Zwangssteuerung für hydrostatische Motoren bei gutem Gleichlauf und unter Sicherstellung eines ausreichenden Restdrehmomentes in allen Regelbereichen zu erweitern sind zwei Sätze von Arbeitskolben (70, 76) und zwei Sätze von diesen jeweiis zugeordneten Steuerschiebern (67, 80) vorgesehen, wobei der Phasenunterschied der Bewegung von Arbeitskolben (70, 76) und zugeordnetem Steuerschieber (67, 80) nur bei einem Satzpaar (76, 80) regelbar ist. Der Steuerschieber dieses Satzpaares (76, 80) verbindet den zugehörigen Arbeitszylinder (63) dann, wenn dieser von Zu- und Ablauf (83, 84) abgesperrt ist, mit einem den Zylindern (63) gemeinsamen Druckausgleichskanal (85). Die Zylinder (61, 63) der beiden Kolbensätze (70, 76) besitzen unterschiedliche Weite (71, 77) oder werden mit unterschiedlichen Drücken (103, 107) gespeist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zwangssteuerung gemäß der DE-PS 2 413 955. Diese gestattet bei großem Regelbereich der Drehzahl die bei der überdeckung der Steuerkanten des Steuerschiebers auftretenden 0lzwängungen zu vermeiden und einen optimalen Ruhiglauf des hydrostatischen Getriebes zu gewährleisten. Jeder Steuerschieber hat dabei die Aufgabe, die Verbindung zwischen dem zugehörigen Arbeitszylinder und dem Druckmitteleinlaß bzw. dem Druckmittelauslaß zu steuern. Der Steuerschieber hat weiter die Aufgabe die Verbindung des zugehörigen Arbeitszylinders mit einer Druckausgleichsleitung herzustellen, und zwar wenigstens während der überdeckung des zuerst genannten Steuerkantenpaares, also in einer Phase, in der der Arbeitszylinder sowohl vom Druckmitteleinlaß als auch vom Druckmittelauslaß abgesperrt ist. Zu diesem Zweck weist der Steuerschieber ein zweites Steuerkanten- paar auf. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jeweils zwei Zylinderräume mit sich gegenläufig bewegenden Arbeitskolben über den für alle Ausgleichsleitungen gemeinsamen Druckausgleichskanal kurzgeschlossen werden, auch bzw. gerade wenn die Anzahl der in einem Kranz um die Drehachse angeordneten Arbeitszylinder ungerade ist. Bei normalem Betrieb sind der Antrieb für den Steuerschieber und der Antrieb für die Arbeitskolben zueinander um etwa 90⁰ in der Umfangsrichtung versetzt. Bei dieser Zwangssteuerung ist es wesentlich, daß dieser Versetzungswinkel oder mit anderen Worten die relative Arbeitsphase zwischen Arbeitskolben und zugehörigem Steuerschieber während des Betriebes des hydrostatischen Getreibes in weiten Grenzen verändert werden kann. Dadurch läßt sich ein wesentlicher Teil des durch das Getriebe laufenden Öles innerhalb des Getriebes selbst kurzschließen. Die Folge ist eine Variation des Drehmomentes und der Drehzahl in weiten Grenzen, und zwar konstantem Druck des von der Druckquelle gelieferten Druckmittels.

[0002] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Arbeitsprinzip der Zwangssteuerung zu verbessern, sodaß bei Verwendung als Motor ein noch wesentlich verbesserter Gleichlauf bei hoher Leistung oder hohen Drehzahlen und bei großen Drehzahl-Änderungsbereichen gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zweiter Kranz von gestellfest angeordneten Arbeitszylindern vorgesehen ist. Jedem Arbeitszylinder dieses zweiten Kranzes ist wiederum ein Steuerschieber zugeordnet. Dieser Steuerschieber weist jedoch nur ein Steuerkantenpaar zur Steuerung der Verbindung des zugehörigen Arbeitszylinders mit dem Druckmitteleinlaß bzw. dem Druckmittelauslaß auf. die Steuerschieber des zweiten Satzes von Arbeitszylindern stehen mit der Motorwelle über einen Exzenter in Verbindung, der gegenüber dem Exzenter der Arbeitskolben zwar auch in der Phase verschoben ist, jedoch unter einem nicht veränderbaren, konstanten Phasenwinkel.

[0003] Auch hier liefert die Druckmittelpumpe dem hydrostatischen Motor das Druckmittel in konstanter volumetrischer Leistung und unter gleichbleibendem Druck zu. Das Schluckvermögen der Arbeitszylinder jedes Zylinderkranzes bleibt während des Betriebes unverändert. Durch die variable Phasenänderung zwischen den Steuerschiebern und den zugehörigen Arbeitszylindern des ersten Arbeitszylindersatzes läßt sich innerhalb des hydrostatischen Motors ein variabler Ölstrom kurzschließen. Der Regelbebestimmt sich zwischen dem maximalen Drehmoment bei minimaler Drehzahl, bei der die Volumina beider Arbeitszylinderkränze zum Antrieb der Motorwelle ausgenutzt werden, und dem minimalen Drehmoment bei maximaler Drehzahl, bei der nur die Differenz der beiden Volumina auf die Motorwelle antreibend wirksam ist. Hierbei ist es wesentlich, daß stets noch ein Restdrehmoment unabhängig von der Phasenänderung im Bereich des ersten Arbeitszylinderkranzes verbleibt, da andernfalls eine zuverlässige Steuerung des Motors und dessen Ruhiglauf nicht oder nicht im ausreichenden Maße gewährleistet werden kann. Das Restdrehmoment wird bei der Zwangssteuerung nach dieser Ausführungsform dadurch erreicht, daß die Arbeitszylinder der beiden Arbeitszylinderkränze einen merklich unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, sodaß unabhängig von der Phaseneinstellung stets ein das Drehmoment bestimmendes Restvolumen verbleibt. Durch die feste Einstellung des Durchmesserverhältnisses der Arbeitszylinder der beiden Kränze wird nicht nur das Restdrehmoment, sondern auch die maximale Änderung des Drehzahlverhältnisses des hydrostatischen Motors durch Änderung der Phasenbeziehung zwischen dem Arbeitskolben des ersten Arbeitszylinderkranzes und den zugehörigen Steuerschiebern festgelegt.

[0004] Es kann nun vorkommen, daß das vorgesehene Restdrehmoment nicht ausreichend ist, um die möglicherweise dem Motor entgegenwirkenden Widerstände zu überwinden. Auch kann es sein, daß durch unterschiedliche Leitungsbohrungen innerhalb des Motorgehäuses Strömungswiderstände in den Zuleitungen und Ableitungen für die beiden Zylinderkränze auftreten, welche das vorgesehene Restdrehmoment durch unterschiedlichen Druckabfall beeinträchtigen. Zum anderen kann der Fall eintreten, daß der Regelbereich für die Drehzahl von z.B. einem Drehzahlverhältnis von 1:25 für manche Zwecke nicht ausreichend ist, sodaß es bei der Zwangssteuerung nach der älteren Anmeldung erforderlich ist, zwischen dem hydrostatischen Motor und der von diesem angetriebenen Einrichtung noch ein Schaltgetriebe anzuordnen, was den Aufwand erhöht, die Gefahr von unzulässigem Spiel imAntriebsweg heraufbeschwört und zu heute oft nicht tolerierbaren Geräuschen führt.

[0005] Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, die neue Zwangssteuerung so wieterzubilden, daß .die aufgezeigten Nachteile vermieden werden und einerseits auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen wird, bei gleichbleibendem Drehzahlregelbereich das Restdrehmoment zu vergrößern bzw. den Regelbereich für die Drehzahl wesentlich zu vergrößern, ohne daß die Gefahr eines Durchdrehens des Motors auftritt oder das Restdrehmoment bei den hohen Drehzahlen zu gering wird.

[0006] Bei dieser Anordnung liegt an den beiden Steuerschiebersätzen ein in vorbestimmtem Umfange unterschiedlicher Arbeitsdruck an.

[0007] Auch bei dieser Ausführungsform können die Durchmesser der Arbeitszylinder der beiden Arbeitszylinderkränze geringfügig oder merklich unterschiedlich sein. Dann erhält man zwar keine Erweiterung des Regelbereiches für die Drehzahl, es läßt sich jedoch mit den beschriebenen Maßnahmen das Restdrehmoment in wesentlichen Grenzen verändern, sodaß dann, wenn ein höheres Restdrehmoment gewünscht wird, ohne Änderung am hydrostatischen Motor durch einfache Maßnahmen an der Zwangssteuerung dieses höhere Restdrehmoment eingestellt werden kann.

[0008] Bevorzugt ist jedoch die lichte Weite der Arbeitszylinder beider Arbeitszylijderkränze gleich groß.

[0009] In diesem Fall kommt die durch die bisherige Durchmesserdifferenz zwangsweise erfolgende Begrenzung des Regelbereiches der Drehzahl in Fortfall. Theoretisch könnte so die Drehzahl im Verhältnis von Eins zu Unendlich verändert werden. In der Praxis wird jedoch eine oberste Grenze für die Drehzahl durch mechanische Bedingungen gesetzt. Trotz des höheren Drehzahlregelbereiches wird durch die neuen Maßnahmen zuverlässig ein

[0010] vorbestimmter Drehmoment sichergestellt, sodaß der hydrostatische Motor auch bei den wesentlich erhöhten Drehzahlen noch zuverlässig arbeitet. Mit der neuen Zwangssteuerung läßt sich ein hydrostatischer Motor auch in den Fällen einsetzen, in denen bisher ein zusätzliches mechanisches Schaltgetriebe oder andere zusätzliche, den Drehzahlregelbereich erweiternde, Hilfseinrichtungen benötigt wurden.

[0011] Wie bei der Zwangssteuerung nach dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufdeckung des Arbeitszylinders zu der Druckausgleichsleitung hin vornehmlich im überdeckungsbereich der die Verbindung zum Druckmitteleinlaß und Druckmittelauslaß steuernden Steuerkante. Da hierbei nur schmale Spalte für den Durchtritt des Druckmittels zwischen Arbeitszylinder und Druckausgleichsleitung bzw. zwischen dieser und einem anderen Arbeitszylinder zur Verfügung stehen, wird durch die dadurch bedingte Drosselung nicht nur eine Erwärmung des Druckmittels gefördert, sondern zugleich ein erhöhter Vordruck geschaffen, der unerwünscht ist, da er den Leistungsbereich verringert. Es ist eine dritte Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden. Dazu werden die betreffenden Schlitze verdoppelt oder vervielfacht, indem die betreffende Verbindungsleitung mit dem Arbeitszylinder bzw. die Druckausgleichsleitung jeweils auf Seiten des betreffenden Steuerschiebers in zwei oder mehr als zwei zueinander parallele, zwischen Steuerkanten begrenzte Schlitze ausmünden, sodaß die Drosselwirkung an dieser Stelle wesentlich verringert wird und der durch die Restdrosselung bewirkte Druckanstieg bzw. die Erwärmung des Druckmittels vernachlässigbar klein werden.

[0012] Es kann in einigen Anwendungsfällen auch vorteilhaft sein, wenn man den Antrieb der beiden Sätze von Arbeitskolben mechanisch auftrennt und zwei gesonderte, in der relativen Phasenlage veränderbare Exzenter oder dgl. vorsieht. Die Veränderung der Phasenlage kann ähnlich wie bei den Steuerschiebern des einen Satzes mechanisch einstellbar sein. Es kann aber auch eine selbsttätige, vom Drehmoment abhängige Verstellung, z.B. durch Verwendung einer Torsionsverbindung zwischen dem Exzenter des einen Arbeitskolbensatzes und dem Exzenter des zugehörigen Steuerschiebersatzes vorgesehen sein.

[0013] Es werden in den Ansprüchen und in der Beschreibung stets Steuerschieber zur Steuerung der Druckmittelströmung und zur Steuerung der Ausgleichsverbindung erwähnt. Statt Steuerschieber können aber auch, wenn dies gewünscht wird, bekannte andere Steuersysteme vorgesehen sein, wie Schlitzsteuerung oder Planscheibensteuerung oder dgl., ohne daß sich an den grundlegenden Aspekten der Erfindung etwas ändert. Wegen der angestrebten Regelbarkeit der Drehzahl zu hohen Drehzahlwerten hin werden jedoch in der Regel Steuerschieber in Verbindung mit den Maßnahmen der Erfindung bevorzugt.

[0014] Es können auch mehr als zwei Kränze von Arbeitszylindern vorgesehen sein, die auch in verschiedenen Motorgehäusen angeordnet sein könnten.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen hydrostatischen Radial-Kolbenmotor;

Fig. 2 einen Ausschnitt entlang der Schnittlinie II-II derFigur 3;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III der Figur 1 und

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der nach Fig.1, von einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

[0017] Wesentliche Teile des Aufbaus der gezeigten Radial-Kolbenmotore entsprechen dem Aufbau des Motors nach der deutschen Patentschrift 2 413 955 und sind insoweit bekannt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher auf die für das Verständnis der Weiterentwicklung nötwendigen Merkmale.

[0018] Mit 1 und 2 sind Ein- und Auslaß des hydraulischen Speisestromkreises bezeichnet, wobei Einlaß und Auslaß gegeneinander vertauscht werden können. Mit 3 ist ein äußerer Anschluß für den gemeinsamen Ausgleichskanal 14 vorgesehen. Der äußere Anschluß 3 für den Ausgleichskanal kann in einigen Fällen mit einem Druckspeicher verbunden sein, der etwaig verbleibende Druckschwankungen im Ausgleichskanal auszugleichen vermag. Der Druckspeicher kann von einer hydraulischen Hilfsspeisepumpe fortlaufend mit dem notwendigen Druck gespeist sein. Diese Hilfspumpe kann über ein zur Arbeitsdruckleitung hin öffnendes Rückschlagventil auch mit der Arbeitsdruckleitung verbunden sein, wodurch sichgergestellt wird, daß der Druck im Druckspeicher nicht den Druck in der Arbeitsdurckleitung übersteigt. Näheres hierüber findet sich in der deutschen Patentschrift 2 413 955.

[0019] Das Motorgehäuse ist in üblicher Weise aus mehreren Teilen zusammengesetzt und weist mehrere Ringkanäle und mehrere in verschiedenen Ebenen liegende axiale Kanäle auf.

[0020] Für das Folgende wird angenommen, daß der Anschluß 1 für das Drucköl und der Anschluß 2 für den Ölrücklauf vorgesehen ist.

[0021] Der Anschluß 1 mündet in einen Ringkanal 4, der, wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, über mehrere in Umfangsrichtung verteilte äußere Bohrungen 5 mit einem weiteren Ringkanal 6, 7 an der anderen Stirnseite des Motorgehäuses in freier Verbindung steht. In den Ringkanälen 4 und 7 steht daher stets der gleiche hydraulische Speisedruck gleichzeitig an.

[0022] Der Auslaß 2 mündet in einen Ringkanal 10,11, der über radial äußere Bohrungen 12 in einen rijgkanal 13 auf der den Einlaß 1 aufweisenden Stirnseite mündet. Wenn in der Behälterleitung ein einen vorbestimmten Vordruck erzeugendes Rückschlagventil angeordnet ist, steht somit in den Ringkanälen 10 und 13 stets der gleiche Behälterdruck gleichzeitig an.

[0023] Die Ringkanäle 4 und 13 bzw. 7 und 10 sind im gegenseitigen radialen Abstand konzentrisch angeordnet. Auf Auf der linken oder Einlaßseite des Motors ist konzentrisch innerhalb der beiden Ringkanäle 4 und 13 ein weiterer Ringkanal 14 in radialem Abstand angeordnet.

[0024] Im mittleren Bereich des Längsschnittes des feststehenden Motorgehäuses ist ein Kranz von in gleichförmigen Umfangsabständen angeordneten radialen Bohrungen vorgesehen, welche erste Arbeitszylinderräume 15 bilden. In jedem Arbeitszylinderraum 15 spielt in radialer Richtung ein Arbeitskolben 16, dessen Durchmesser mit 17 angedeutet ist. Das radial innere Ende 21 jedes Arbeitskolbens 16 wirkt über eine Triebverbindung 22, 23 mit der Motorwelle 24 treibend zusammen. Das radial äußere ende jedes Arbeitskolbens mündet in einer Erweiterung des Arbeitszylinders, die über eine Bohrung 25, 26 in einer zugehörigen radialen Bohrung mündet, welche die konzentrisch zueinander angeordneten Ringkanäle-4, 13 und 14 auf der Einlaßseite des Motors gleichermaßen durchdringt. In dieser Bohrung spielt jeweils ein Steuerschieber 28. Jeder Steuerschieber 28 weist zwei im radialen Abstand liegende und zusammenwirkende Steuerkanten-Paare 29a, 29b bzw. 30a, 30b auf. Das Steuerkantenpaar 29a, 29b steuert die Verbindung zwischen der Bohrung 25, 26 des zugehörigen Arbeitszylinders und den Ringkanälen 4, 13, die dem Einlaß bzw. dem Auslaß zugeordnet sind. Die Bohrung 25,26 weist eine Abzweigbohrung 27 auf, die zwischen den Ringkanälen 13 und 14 an dem zugehörigen Steuerschieber 28 so mündet, daß die Verbindung dieser Abzweigbohrung 27 mit dem Ringkanal 14 durch das zweite Steuerkanten-Paar 3oa, 3ob des Steuerschiebers 28 steuerbar ist.

[0025] Die Zahl der Steuerschieber 28 entspricht der Anzahl der Arbeitskolben 16. Bei elf Arbeitskolben im gleichen Arbeitszylinderkranz liegen entsprechend elf Steuerschieber 28 vor.

[0026] Das radial äußere Ende jedes Steuerschiebers mündet in einem Sammelkanal für Lecköl, das radial innere Ende jedes Steuerschiebers wirkt gleichzeitig mit zwei nebeneinanderliegenden, jeweils kranzförmigen äußeren Laufringen 35, 36 von zu der Welle 37 exzentrisch angeordneten Kugellagern zusammen. Die Mittelpunkte der beiden Exzenter 35 und 36 sind um einen vorbestimmten Winkelabstand von z. B. 4° gegeneinander versetzt. Dieser Winkel kann beispielsweise dem halben Teilungswinkel zwischen den in Umfangsrichtung und in gleichen Umfangsabständen angeordneten Steuerschiebern entsprechen. Auf jeden Steuerschieber 28 wirkt somit eine Exzenterbahn, die von der Kreisform abweicht, obwohl die beiden Exzenterringe 35 udn 36 jeder für sich kreisförmig ausgebildet ist. Die Abweichung von der Kreisform ist so, daß unabhängig von der relativen Phasenlage des Antriebes für die Steuerschieber 28 und des Antriebes 22, 23 für die Arbeitskolben 16 jeweils zwei gegenläufige Bewegungen ausführende Steuerschieber 28 gleichzeitig die überdeckungsstellung ihrer ersten Steuerkanten-Paare 29a und 29b erreichen, welche Stellung in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Stellung decken die Steuerkanten-Paare 3oa und 3ob der beiden herausgegriffenen und sich gegenläufig bewegenden Steuerschieber 28 die Verbindung zwischen der Abzweigbohrung 27 und dem allen Steuerschiebern 28 gemeinsamen ringförmigen Druckausgleichskanal 14 auf, so daß in dieser Phase die Arbeitszylinderräume der den beiden herausgegriffenen Steuerschiebern 28 zugeordneten Arbeitskolben 16 in freier Strömungsverbindung mit dem gemeinsamen Druckausgleichskanal 14 stehen, so daß zwischen diesen Arbeitszylinderräumen ein freier Druckausgleich stattfinden kann. Dadurch erfolgt innerhalb des Motors in bestimmten Phasen der Umlaufbewegung ein ölausgleich zwischen im entgegengesetzten Sinne beaufschlagten Arbeitszylindern. Der Phasenbereich, in dem dieser innere Ausgleich erfolgt, läßt sich in der in der deutschen Patentschrift 2 412 955 beschriebenen Weise verändern. Zu diesem Zweck läßt sich der die beiden Kugellager 35, 36 gemeinsam tragende Exzenter über die Verstellverbindung 38 gegenüber der Welle 37 verdrehen, wenn die Welle 37, die drehfest mit der Motorwelle 24 und deren Arbeitsexzenter 23 verbunden ist, über die Verstelleinrichtung 39 in axialer Richtung gegenüber der Motorwelle 24 verschoben wird. Der Bereich der Phasenverschiebung ist nicht begrenzt.

[0027] Die beiden zueinander konzentrischen Ringkanäle 7 und 1₀ auf der anderen Stirnseite des Motorgehäuses werden durch mehrere in gleichen Umfangsabständen angeordnete radiale Bohrungen durchkreuzt,,denen jeweils ein weiterer Steuerschieber 49 zugeordnet ist. Jeder Steuerschieber 49 weist jedoch nur ein Steuerkanten-Paar 5oa und 5ob auf. Das radial äußere Ende des Steuerschiebers mündet in einen Leck- ölsammelkanal, während das radial innere Ende auf einem kreisförmigen Kugellager 51 abgestützt ist, das auf einem drehfest mit der Motorwelle 24 verbundenen Exzenter angeordnet ist. In der Radialbohrung jedes Steuerschiebers 49 mündet eine Verbindungsbohrung 48, die von einem weiteren Arbeitszylinder 45 ausgeht. Es sind mehrere Arbeitszylinder 45 kranzartig um die Achse der Motorwelle 24 angeordnet. Die Anzahl der Arbeitszylinder 45 dieses zweiten Zylinderkranzes entspricht der Anzahl der Arbeitszylinder 15 des ersten Zylinderkranzes. In jedem Arbeitszylinder 45 spielt ein Arbeitskolben 46. Der Durchmesser 47 dieses Arbeitskolbens 46 ist um ein vorbestimmtes kleines Maß größer als der Durchmesser 17 des Arbeitskolbens 16 des ersten Arbeitszylinderkranzes. Das radial innere Ende der Arbeitszylinder 46 stützt sich auf dem gleichen Laufring 22 der Triebverbindung 22, 23 der Motorwelle 24 ab, wie das radial innere Ende 21 der Arbeitskolben 16 des ersten Zylinderkranzes. Die Anordnung kann also so getroffen sein, daß jeweils zwei Arbeitskolben 16 und 46 der beiden Kränze streng synchrone Bewegungen ausführen. Gegenüber der Exzenteranlage der Triebverbindung 22, 23 ist die Exzenterlage des Antriebes für die Steuerschieber 49 in einem unveränderbaren, festen Phasenverhältnis von vorzugsweise 9₀°. Das heißt, daß die in Fig. 1 gezeigte überdeckungslage der Steuerkanten 5oa und 5ob der Steuerschieber 49 in beiden Hubrichtungen gerade dann erreicht wird, wenn der zugehörige Arbeitskolben 46 jeweils durch die obere bzw. die untere Totpunktlage läuft. Während der Durchlauf durch die Totpunktlage mit geringer Geschwindigkeit der Arbeitskolben 46 erfolgt, durchlaufen die Steuerschieber 49 ihre in Fig. 1 gezeigte überdeckungslage mit maximaler linearer Bewegungsgeschwindigkeit.

[0028] Die Arbeitszylinder 45 besitzen in jeder Betriebseinstellung somit maximales Schluckvermögen bezüglich des mit konstantem Druck anliegenden Drucköles. Ist die Einstellung der Verstelleinrichtung 38, 39 für den Antrieb der Steuerschieber 28 so vorgenommen, daß auch der Antrieb 35, 36 gegenüber der Treibverbindung 22, 23 der Arbeitskolben eine Phasenverschiebung von etwa 90° aufweist, besitzen auch die Arbeitszylinder 15 des ersten Zylinderkranzes maximales Schluckvermögen, wobei wegen des unterschiedlichen Druchmessers der Zylinderräume das Schluckvermögen des ersten Zylinderkranzes insgesamt kleiner als das des zweiten Zylinderkranzes ist. Da in diesen Zylinderräumen stets der gleiche öldruck anliegt, wie an den Zylinderräumen des ersten Kranzes, besitzt in dieser Stellung der Motor das maximale Drehmoment bei kleinster Drehzahl.

[0029] Die Drehzahl des Motors kann durch die Verstellung der'Phasenlage mit Hilfe der Verstelleinrichtung 38, 39 ohne jede Schwierigkeit im Verhältnis von beispielsweise 1:25 geändert werden. Mit zunehmender Änderung der Phasenlage zwischen Antrieb 35, 36 und Triebverbindung 22, 23 vermindert sich der arbeitswirksame Anteil des von dem ersten Zylinderkranz aufgenommenen Drucköles, indem ein zunehmender Druckölaustausch zwischen jeweils zwei sich in gegenläufiger Bewegung befindlichen Arbeitszylindern erfolgt. Dabei vermindert sich das Drehmoment, während sich die Drehzahl-vergrößert. Die Phasenverschiebung kann so erfolgen, daß sich der andere Grenzwert des Regelbereiches durch die Differenz der maximalen Schluckvolumina der beiden Arbeitszylinderkränze darstellen läßt.

[0030] Alle Arbeitskolben weisen zweckmäßigerweise in dem Arbeitsdruck ausgesetzten Stirnende eine Ausnehmung auf, in der ein Kolben 19 verschiebbar geführt ist, der durch eine Vorspanneinrichtung z. B. durch das Tellerpaket 2₀, in die die Fig. 1 gezeigte radiale äußere Stellung mit vorbestimmten Druck vorgespannt ist. Geringfügige, während des Betriebes etwaig auftretende Drucksteigerungen können durch Ausweichen der Kolben 19 radial nach innen auf einfache Weise' kompensiert werden. Außerdem ist vorgesehen, daß eine geringe Leckölmenge durch die Kolbenbohrungen 18 zur Schmierung im Bereich der Getriebeverbindung 21, 22, 23, austritt.

[0031] Der in Fig. 4 gezeigte Radialkolbenmotor weist ein mehrteiliges Gehäuse 6o auf, in dem zwei Sätze von kranzartig angeordneten Arbeitszylindern 61 bzw. 63 vorgesehen sind. Dem Satz 61 von Arbeitszylindern ist ein Satz 62 von ebenfalls kranzartig angeordneten Steuerschiebern 67 zugeordnet, während dem anderen Satz 63 von Arbeitszylindern ein weiterer Satz 64 von Steuerschiebern 81 zugeordnet ist.

[0032] Den Arbeitskolben 7o bzw. 76 ist ein gemeinsamer Exzenterring 72 zugeordnet, der über Rollenlager auf einem Exzenterabschnitt der Motorwelle 65 frei drehbar gelagert ist. Mit der Motorwelle 65 ist drehfest ein weiterer Exzenter 66 verbunden, an dem die inneren Enden der Steuerschieber 67 des einen Steuerschiebersatzes 62 angreifen. Der Exzenter 72 und der Exzenterring 66 weisen bezüglich ihrer Exzentrizität eine vorbestimmte fest eingestellte Phasenverschiebung auf, der Art, daß dann, wenn der Arbeitskolben 7o eine seiner beiden Totpunktlagen durchfährt, der zugehörige Steuerschieber 67 gerade seine Mittelstellung durchläuft, wie dies aus der Figur ersichtlich ist.

[0033] Jeder Steuerschieber 67 weist ein einziges Steuerkantentenpaar 75a, 75b auf, mit dem die Verbindung 74 zu dem zugehörigen Arbeitszylinder gegenüber dem Druckmitteleinlaß 68 bzw. dem Druckmittelauslaß 69 gesteuert wird.

[0034] Druckfedern 73 bzw. 78 halten im dargestellten Beispiel die Arbeitskolben in Anlage an dem Exzenterring 72.

[0035] Der Arbeitszylinderkranz 61 mit dem zugehörigen Steuerschieberkranz sind innerhalb des Motors von dem Arbeitszylinderkranz 63 und dem zugehörigen Steuerschieberkranz 64 druckmittelmäßig getrennt. So werden innerhalb des Motors voneinander unabhängige Triebsysteme gebildet. Diese Systeme sind bezüglich der Treibwirkung auf die Motorwelle 65 durch den gemeinsamen Exzenterring 72 für die Ar - beitskolben 7o und 76 der beiden Arbeitszylinderkränze 61 und 63 zwangsweise gekoppelt. Es kann aber auch für jeden Arbeitszylinderkranz 61 bzw 63 ein gesonderter Exzenterring 72 vorgesehen sein, so daß beide Arbeitskolbenkränze voneinander unabhängig auf die gleiche Welle über voneinander unabhängige Exzenterringe 72 einwirken, wobei die beiden Exzenterringe und damit die Arbeitsweise der beiden Arbeitskolbenkränze gegeneinander phasenverschoben sein sein können. Bevorzugt wird jedoch die in der Figur dargestellte Ausführungsform-

[0036] Die Arbeitszylinder des Arbeitszylinderkranzes 63 stehen jeweils über eine Druckmittelbohrung mit der Bohrung in Verbindung, in der der zugehörige Steuerschieber 81 spielt. Alle Steuerschieber des Steuerschieberkranzes 64 liegen mit ihrem radial inneren Ende 8o an zwei gemeinsam einen von der Kreisform abweichenden Exzenter 9o an, der über eine Stelleinrichtung, z. B. das Rad 91 und eine Stellwelle 92 mit Scheckengang 93 in der relativen Phasenlage gegenüber dem Exzenterring 72 der Motorwelle 65 in weiten Grenzen auch während des Betriebes des Motors verändert werden kann.

[0037] Die Steuerschieber 81 steuern die Verbindung des Kanals 79 mit dem Druckmitteleinlaß 83 bzw. dem Druckmittelauslaß 84. Zu diesem Zweck weist jeder Steuerschieber 81 ein erstes Steuerkantenpaar 82a und 82b auf, welche in der dargestellten Stellung gerade den zugehörigen Arbeitszylinder sowohl vom Einlaß als auch vom Auslaß trennt.

[0038] Jeder Steuerschieber 81 weist zwischen den Steuerkanten 82a und 82b eine oder mehrere radiale Bohrungen 87 auf, die in einer gestrichelt angedeuteten axialen Bohrung des Steuerschiebers münden. Diese führt in Richtung der Achse des Steuerschiebers 81 radial nach außen und steht ausserhalb des Druckmittelauslasses 84 mit mehreren im dargestellten Beispiel drei umfänglichen Steuernuten 86a, 86b und 86c in strömungsmäßiger Verbindung. Jede Steuernut des Schiebers bildet ein Steuerkantenpaar das in der dargestellten Stellung in Fluchtung mit Steuerschlitzen einer in den Gehäuseteil angeschobenen Buchse stehen. Die Steuerschlitze in der Buchse stehen ihrerseits wieder mit einem allen Steuerschiebern 81 gemeinsamen Druckmittelausgleichskanals 85 in freier Verbindung. Durch die Parallelschaltung der Schiebernuten 86a bis 86c und der zugehörigen Gehäuseschlitze wird trotz geringer Abmessungen der Strömungsverbindung zwischen dem Druckausgleichskanal 85 und der in ständig freier Verbindung mit dem Strömungskanal 79 stehenden axialen Bohrung des Steuerschiebers 81 in vorbestimmten Stellungen dieses Steuerschiebers ausreichende Strömungsquerschnitte freigelegt, um ohne nennenswerte Erwärmung des Druckmittels und ohne Aufbau eines störenden Reaktionsdruckes oder Drosseldurckes eine sichere und genaue Steuerung der Verbindung zu der den Arbeitszylindern führenden Bohrungen 79 zu dem gemeinsamen Druckausgleichskanal 85 zu gewährleisten. Bei 112 ist im Ausschnitt ein senkrecht zur Achse des Schiebers 81 geführter Schnitt in Höhe der mittleren Ringnut 86b gezeigt.

[0039] Den beiden Druckmittelsystemen innerhalb des Motors ist ein gemeinsamer Sumpf 94 für das rückfließende Druckmittel sowie eine gemeinsame Druckmitelquelle in Form einer vorzugsweise mit konstanter Drehzahl und konstantem volumetrischen Ausstoß durch den Motor 95 angetriebenen Pumpe 96 vorgesehen. Die beiden Druckmittelauslässe 69 bzw. 84 sind jeweils über Rückflußleitungen 99 bzw. 98 mit der gemeinsamen_'Sumpfleitung 97 verbunden. Die Druckleitung 1oo der Pumpe 96 zweigt sich in zwei Druckmittelzweigleitungen 1₀1 und lo2 auf. Die Druckmittelzweigleitung 102 ist direkt an den Druckmitteleinlaß 68 auf der rechten Seite des Motors angeschlossen. Die Druckmittelzweigleitung 1₀1 mündet in einer einstellbaren Druckminderungseinrichtung 103 bekannter Bauart.Die Auslaßleitung 104 der druckminderungseinrichtung 103 ist an den Druckmitteleinlaß 83 auf der linken Seite des Motors angeschlossen. Auf diese Weise wird den Arbeitszylindern der beiden Arbeitszylinderkränze 61 bis 63 das Druckmittel mit einem vorbestimmten einstellbaren Druckunterschied zugeführt, wobei den Arbeitszylindern des Arbeitszylinderkranzes 61 das Druckmittel mit einem vorbestimmten höheren Druck zugeleitet wird. Um einen volumetrischen Ausgleich zwischen dem Druckmittelanschluß 83 und dem Druckmitteleinlaß 68 der beiden Systeme zu erhalten, ist an die Ausgangsleitung 104 der Druckminderungseinrichtung lo3 eine Stichleitung 1₀5 angeschlossen, die in Richtung des Pfeiles auf die andere Druckmittelzweigleitung lo2 durchströmt wird. Vor dem Anschluß der Stichleitung an die Druckmittelzweigleitung lo2 ist eine den Arbeitsdruck des durch die Stichleitung übertretenden Druckmittels auf den Arbeitsdruck in der Druckeitung 1₀₀ anhebende Einrichtung vorgesehen. Diese ist in Form eines Antriebsmotors 106 und einer kleinen Druckmittelpumpe 1₀₇, vorzugsweise mit veränderbarer Drehzahl und/oder volumetrischer Leistung vorgesehen. Zwischen den beiden Druckmittelsystemen kann also ein volumetrischer Ausgleich stattfinden, der notwendig ist, wenn die relative Phasenlage der sTeuerschieber 81 gegenüber den zugehörigen Arbeitskolben 76 während des Betriebes des Motors variiert wird, so daß die Verbindung der zugehörigen Arbeitszylinder mit der Druckauslgeichsleitung 85 nicht nur während des Durchlaufens der Totpunkte der Arbeitskolben 76 erfolgt.

[0040] Durch den einstellbaren Druckunterschied aud den Druckspeiseseiten der beiden Systeme kann die Größe des Restmomentes bei maximaler Drehzahl des Motors variiert werden, insb. wenn die Arbeitskolben 7₀ und 76 der beiden Arbeitszylindersätze 61 bzw. 63 einen unterschiedlichen Druchmesser 71 bzw. 77 aufweisen. Bevorzugt ist jedoch der Durchmesser der Arbeitskolben 7₀ und 76 der beiden Kränze 61 und 63 identisch. Damit läßt sich der Drehzahlbereich wesentlich weiter zu höheren Drehzahlen hinausschieben, als bei einem festen Durchmesserunterschied der Arbeitskolben der beiden Kränze. Das erforderliche Restdrehmoment oder Mindestdrehmoment bei maximaler Drehzahl wird bei gleichem Durchmesser der Arbeitskolben dann ausschließlich durch die Einstellung des unterschiedlichen Druckes auf den Druckeinlaßseiten 68 bzw. 83 gesteuert.

[0041] Wie eingangs schon erwähnt, kann der Exzenterring 72 für die beiden Kränze 61 und 63 in zwei voneinander unabhänige Exzenter augespalten werden. In diesem Falle bleibt der dem Satz 61 zugeordnete Exzenter in fester Phasenverschiebung zu dem Exzenterring 66 der Steuerkolben 67. Der Exzenterring des Satzes 63 kann dagegen in diesem Falle in Umfangsrichtung verstellt werden. Zu diesem Zweck kann die Stellwelle 92 als Torsionswelle ausgebildet und mit einem Schraubengang entsprechend dem Schraubengang 93 sowohl für den Exzenter 9o als auch für den dem Kranz 63 zugeordneten Exzenter ausgerüstet sein. In diesem Falle kann die Anordnung so getroffen werden, daß eine relative Tordierung der Steuerwelle 92 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Drehmoment auftritt. Dies kann für bestimmte Arbeitszwecke nützlich sein.

[0042] Die Steuerschieber 81 werden in radialer Anlage an dem Exzenter 90 durch einen Vordruck gehalten, der z. B. auf dem geschlossenen äußeren Stirnende der Steuerschieber über Leitung 11o aufgebracht wird.

Ansprüche

1. Zwangssteuerung für hydrostatische Motoren, insb. Radialkolbenmotoren, mit zwei in einem festen Gehäuseteil jeweils kranzförmig verteilt angeordneten Sätzen von Arbeitszylindern und jeweils darin spielenden und über Exzenter oder dgl. Antriebsverbindung auf die Motorwelle wirkenden Arbeitskolben und zwei Sätzen von Steuerschiebern, wobei die Steuerschieber des einen Satzes je einen Arbeitszylinder des einen Satzes zugeordnet sind, je ein einziges Steuerkantenpaar zur Steuerung der Verbindung des zugehörigen Arbeitszylinders mit dem Druckmitteleinlaß und dem Druckmittelauslaß sowie einen gemeinsamen Betätigungsexzenter aufweisen, der gegenüber dem Exzenter der Arbeitskolben in einem festen Verhältnis phasenverschoben auf der Motorwelle angeordnet ist, während die dem anderen Satz von Arbeitszylindern zugeordneten Steuerschieber des zweiten Steuerschiebersatzes neben einem die Verbindung des zugehörigen Arbeitszylinders mit dem Druckmitteleinlaß steuernden ersten Steuerkanten- paar ein zweites Steuerkantenpaar zur Verbindung des zugehörigen Arbeitszylinders wenigstens während der überdeckung des ersten Steuerkantenpaares mit einer Druckauslgleichsleitung aufweisen, wobei alle Druckausgleichsleitungen mit einem gemeinsamen Druckausgleichskanal in ständiger freier Strömungsverbindung stehen und die Phasenbeziehung zwischen dem Exzenter der Arbeitskolben und einem die Steuerschieber des zweiten Steuerschiebersatzes betätigenden Antriebsexzenter während des Betriebes des Motors einstellbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei jeder Einstellung der Phäsenbeziehung ein vorbestimmtes Drehmoment erhalten bleibt.

2. Zwangssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Arbeitszylinder (45) eine die lichte Weite (17) der Arbeitszylinder (15) des ersten Kranzes merklich übersteigende lichte Weite (47) aufweisen.

3. Zwangssteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Arbeitskolben (16 und 46) von unterschiedlichem Durchmesser der beiden Arbeitszylinderkränze eine gemeinsame Triebverbindung (22, 23) zur Motorwelle (24) zugeordnet ist.

4. Zwangssteuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinderkränze die gleiche Zylinderanzahl umfassen und an den Steuerkanten der Steuerschieber (28 bzw. 49) der gleiche hydraulische Eingangsdruck ständig anliegt.

5. Zwangssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei voneinander getrennten Druckmitteleinlässen (69, 84) und Druckmittel-auslässen (68, 83) der beiden Steuerschiebersätze die Druckmitteleinlässe parallel zueinander über Zwangsleitungen mit einer gemeinsamen Druckquelle (96) verbunden sind, daß in der zu dem Einlaß der Steuerschieber (82a) mit zwei Steuerkanten-paaren führenden Zweigleitungen (1₀1) eine Druckminderungseinrichtung (1₀3) und in Strömungsrichtung hinter dieser eine zu der anderen Zweigleitung (1₀2) führende Stichleitung (1₀5) vorgesehen sind, in welcher Stichleitung eine den Druck des durch die Stichleitung übertretenden Druckmittels auf den Arbeitsdruck der Druckmittelquelle anhebende Vorrichtung (1₀6, 1₀₇) angeordnet ist.

6. Zwangssteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskolben (7o, 76) beider Arbeitszylindersätze den gleichen, ggf. höchstens einen nur sehr geringfügig unterschiedlichen Durchmesser aufweisen

7. Zwangssteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsleitung bzw. die Verbindung zu dem zugehörigen Arbeitszylinder jeweils auf Seiten des zugehörigen Steuerschiebers in zwei oder mehr als zwei zueinander parallele Schlitze (86a - 86c) zwischen Gehäusekanten bzw. Schieberkanten münden.

8. Zwangssteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der als Antrieb dienende Exzenter für die Steuerschieber (49) des zweiten Zylinderkranzes drehfest mit der Motorwelle (24) verbunden ist.

9. Zwangssteuerung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal mit einem Druckspeicher verbunden ist, der seinerseits über ein Rückschlagventil mit der Arbeitsmitteldruckleitung verbunden ist.

10. Zwangssteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Steuerschieber (28) mit zwei Steuerkanten-Paaren (29a, 29b und 3oa, 3ob) ein Exzenter dient, der aus zwei kreisförmigen Exzenterabschnitten (35, 36) zusammengesetzt ist, deren zur Drehachse exzentrische Mittelpunkte um einen vorbestimmten Winkelabstand gegeneinander versetzt sind.

11. Zwangssteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Arbeitsdruck ausgesetzte Stirnbereich jedes Arbeitskolbens (16, 46) einen gegenüber einer vorbestimmten Vorspannung (Feder 20) nachgebenden Stirnwandbereich (Kolben 19) aufweist.

Zeichnung