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Hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen
bei Arbeitsmaschinen mit Umsteuereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen bei
Arbeitsmaschinen mit Umsteuereinrichtung. Hydrostatische Getriebeanordnungen sind
in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und im allgemeinen mit besonderen Umsteuereinriehtungen
ausgerüstet. Im grundsätzlichen Aufbau bestehen derartige Anordnungen aus einem
Arbeitszylinder mit Arbeitskolben und Arbeitskolbenstange sowie Steuerzylinder mit
mehrteiligem Steuerkolben, wobei der Steuerkolben mit einem mittigen, die Arbeitskanäle
steuernden Steuerkolbenteil und zwei äußeren Stellkolbenteilen versehen ist, sowie
verbindenden Kanälen für das hydraulische Medium, die einerseits, durch den Steuerkolben
kontrolliert, als Arbeitskanäle für das Arbeitsmedium, andererseits als Steuerkanäle
für den Steuerkolben ausgeführt sind. Kurz bevor der in Bewegung befindliche Arbeitskolben
bei diesen bekannten Ausführungsformen am Arbeitszylinderdeckel anschlägt, findet
das dazwischen befindliche Öl keinen Abfluß mehr, und eine starke Druckerhöhung
ist die Folge. Durch diesen Druckstoß wird ein überdruckventil betätigt, welches
die restliche Ölmenge abfließen läßt und gleichzeitig den Steuerkolben verstellt.
Dadurch wird das Druckmittel auf die andere Seite des Arbeitszylinders umgeleitet
und der Arbeitskolben zurückbewegt. Der Druckstoß und auch mechanische Umsteuerungen
des Steuerkolbens bewirken einen ziemlich starken Verschleiß einzelner Teile, so
daß eine häufige Wartung und Pflege erforderlich ist. Außerdem ist die Geräuschbildung
recht beachtlich. Bei Werkzeugmaschinen und insbesondere bei den sogenannten Shaping-Maschinen
ist es bekannt, an dem über die hydrostatische Getriebeanordnung hin- und herbewegten
Werkzeugträger Anschläge vorzusehen, die im Bereich der jeweiligen Endstellung des
Werkzeuges über einen doppelarmigen Hebel den Steuerkolben axial verstellen. Darüber
hinaus ist es bekannt, die Verstellung des Steuerkolbens unter Zuhilfenahme eines
Drehkolbens herbeizuführen. Auch ist es bekannt, die axiale Verstellung des Steuerkolbens
durch Elektromagnete zu bewirken. Bei einer bekannten Teilvorrichtung für eine Verzahnungsmaschine
erfolgt eine Zwangssteuerung der hydrostatischen Getriebeanordnung dadurch, daß
die Kolbenstange des Steuerkolbens aus dem zugeordneten Zylindergehäuse herausgeführt
ist und mit einem seitlichen Zapfen in eine Führungsnut einer Steuerscheibe eingreift.
Beidseits des Steuerkolbens ist die Steuerkolbenstange mit Eindrehungen versehen,
über die jeweils in den Endstellungen eine wechselweise Verbindung von in den Stirnseiten
des Zylinders vorgesehenen und die Steuerkolbenstange umgebenden Kanälen mit dem
Zylinderraum herbeiführbar ist. Die Steuerkolbenstange dient somit zugleich als
Steuerschieber für die Steuerung des Zu-bzw. Abflusses von oder in Steuerkammern.
Derartige zusätzliche Steuerlemente komplizieren den Gesamtaufbau der Steuereinrichtung
und sind darüber hinaus platzaufwendig. Außerdem sind derartige verstellbare Elemente
dem Verschleiß unterworfen und beeinträchtigen die Genauigkeit des Steuervorganges,
so daß zumeist noch mit komplizierten Vorsteuerungen gearbeitet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen
Getriebeanordnung der eingangs genannten Art die Umsteuereinrichtung baulich zu
vereinfachen und in funktioneller Hinsicht ein stoßloses Arbeiten derselben herbeizuführen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die an jeder Seite mit Steuereindrehungen
versehenen Arbeitskolbenstangen in an sich bei einer Steuerkolbenstange bekannter
Weise zugleich als Steuerschieber für die über diesen Steuerschieber an die Druckmittelquelle
angeschlossenen oder entlastbaren Steuerkanäle ausgeführt ist und dazu an die außenliegenden
Zylinderräume des Steuerzylinders die von der als Steuerschieber ausgeführten Arbeitskolbenstange
kontrollierten Steuerleitungen angeschlossen sind und diese außerdem über Drosseln
hinter dem Steuerkolben an die Arbeitskanäle angeschlossenen sowie über die als
Steuerschieber ausgeführte Kolbenstange außerdem entlastbar sind.
Das
beschriebene Funktionsprinzip ist auch mit zwei Arbeitskolben zu verwirklichen,
wobei sich.eine günstige Anordnungsmöglichkeit für die Umsteuervorrichtung zwischen
beiden Arbeitszylindern ergibt.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß bei der erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebeanordnung Druckstöße
im System nicht mehr auftreten, da in' jeder Stellung der Getriebeanordnung das
Öl eine Abflußmöglichkeit besitzt. Die Umsteuerung. erfolgt dabei vollkommen hydraulisch,
es gleitet lediglich der Steuerkolben hin und her, der Verschleiß ist folglich gering.
Auch schlägt der Arbeitskolben nicht an dem Zylinderdeckel an, da die Umsteuerung
vorher erfolgt. Im Ergebnis arbeitet eine solche hydrostatische Getriebeanordnung
praktisch geräuschlos, während die Umsteuereinrichtung selbst funktionell und baulich
sehr einfach ist. Enge Ventilquerschnitte, durch die das Öl bei großen Druckunterschieden
mit hohen Geschwindigkeiten strömt, sind, ebenso wie mechanische Geräuschquellen,
nicht vorhanden. Die Getriebeanordnung ist folglich weitgehend wartungsfrei; Wartung
und Pflege sind nicht größer als bei üblichen Zahnradpumpen oder Elektromotoren.
Insbesondere werden zusätzliche und fremdgesteuerte Verstellelemente vollkommen
vermieden.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen F i g. 1 bis 4 in. einem
Axialschnitt verschiedene Funktionsstellungen einer hydrostatischen Getriebeanordnung
nach der Erfindung.
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Die in den Figuren dargestellte hydrostatische Getriebeanordnung besteht
in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Arbeitszylinder 3 mit einem darin geführten,
doppelt beaufschlagten Arbeitskolben 1 und beidseits aus dem Arbeitszylinder herausgeführter
Arbeitskolbenstange 2. Außerdem ist ein Steuerzylinder 6 mit einem Steuerkolben
5 vorgesehen und sind die beiden Aggregate verbindende Kanäle 7, 8, 9, 10, Z1, Z2
für das hydraulische Medium vorgesehen, die weiter unten im einzelnen beschrieben
werden und die einerseits, durch den Steuerkolben 5 kontrolliert, als Arbeitskanäle
Z, Z1, Z2 für das Arbeitsmedium, andererseits als Steuerkanäle 7, 8, 9, 10 für den
Steuerkolben 5 ausgebildet sind. Die Arbeitskolbenstange 2 ist dabei zugleich als
Steuerschieber für die über diesen Steuerschieber an die Druckmittelquelle angeschlossenen
oder entlastbaren Steuerkanäle 7, 8, 9, 10 ausgeführt. Der Steuerkolben 5 selbst
ist ein mehrteiliger Kolben mit einem mittigen, die erwähnten Arbeitskanäle steuernden
Steuerkolbenteil5a und zwei äußeren Stellkolbenteilen 5b, 5c,
wobei an die außenliegenden Zylinderräume des Steuerzylinders 6 die von der als
Steuerschieber ausgeführten Arbeitskolbenstange kontrollierten Steuerleitungen 7,
8 bzw. 9, 10 angeschlossen sind und diese außerdem über Drosseln Dl,
D 2 hinter dem Steuerkolben 5 an die Arbeitskanäle Z1, Z2 angeschlossen sind, wobei
über die als Steuerschieber ausgeführte Arbeitskolbenstange 2 auch die Entlastung
dieser Zylinderräume möglich ist. Die Arbeitskolbenstange 2 besitzt an jeder Seite
zwei Steuereindrehungen 11, 12 bzw. 13, 14.
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Das Prinzip dem Umsteuervorganges ist folgendermaßen: Das Drucköl
gelangt bei der in F i g. 1 gezeigten Stellung der Getriebeanordnung von der nicht
dargestellten Ölpumpe über die Leitung Z in den Steuerzylinder 6, läuft von dort
durch die - Bohz rüng Z2 in den Arbeitszylinder 3 und bewegt den Arbeitskolben 1
mit Kolbenstange 2 in Pfeilrichtung.
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über die Drosselbohrung D 2 drückt das Öl auch auf die rechte Stirnfläche
des--Steuerkolbens 5 und hält diesen in seiner Lage fest. Aus der anderen Seite
des Arbeitszylinders kann das Öl durch die Bohrung Z1 in den Steuerzylinder und
durch die Bohrung A 1 ohne Gegendruck in die Ölwanne ablaufen.
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Im weiteren Bewegungsablauf nimmt der Kolben 1 die in F i g. 2 gezeigte
Stellung ein. Dadurch, daß in dieser Stellung die Bohrung 8 und die Nut 11 _übereinanderstehen,
wird auf den Steuerkolben auch von links her ein Druck ausgeübt, durch den Gegendruck
von der anderen Seite wird er aber noch in seiner Stellung festgehalten. In der
in F i g. 3 gezeigten Stellung hat der Arbeitskolben den Umsteuerpunkt T1 erreicht.
Die Bohrungen 7 und 8 stehen über den Nuten 11 und 12. Durch Bohrung 8 und Nut 12
wird auf den Steuerkolben von links her ein Druck ausgeübt. Das Öl aus der rechten
Seite. des Steuerzylinders 6 kann über die Bohrung 7 und die Nut 11 abfließen. Der
Steuerkolben bewegt sich also nach rechts. Solange Zufluß Z und Abfluß A 1 noch
nicht geschlossen sind, tritt Lecköl von der Druckseite in die Abflußseite durch
die Drosselbohrungen aus. Diese sind so bemessen, daß sie bei gleichen Druckverhältnissen
-10,0/n der durch die übrigen Bohrungen fließenden Ölmenge hindurchlassen. In dem
Moment, in dem der Steuerkolben bei seiner nach rechts gerichteten Bewegung mit
dem mittleren Kolbenteil 5 a bzw. dem linken Kolbenteil 5 b die Bohrungen
Z und A 1 verschlossen hat, erfolgt im Arbeitszylinder ein Druckwechsel.
Durch die Drosselbohrung D.2 wird der Druck auf der rechten Seite abgebaut, durch
D 1 wird dagegen auf der linken Seite ein Druckniveau aufgebaut. In F i g. 4 hat
der Steuerkolben seine neue Endlage erreicht. Das Drucköl gelangt durch den Steuerzylinder
und die Bohrung Z1 in den Arbeitszylinder und drückt den Kolben in Pfeilrichtung.
Der Arbeitskolben bewegt sich dann weiter in Pfeilrichtung. Stehen Bohrung 8 und
Nut 11 übereinander, so erfolgt nur ein Kurzschluß auf der Druckseite ohne Einwirkung
auf die Funktionsweise. Schließlich wird die in F i g. 1 gezeigte Stellung des Arbeitskolbens
wieder erreicht, mit dem Unterschied, daß Druck- und Ablaufseite vertauscht sind,
entsprechend der entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens.