DE1528536A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungs= vorrichtung, die sowohl als Pumpe als auch als Motor verwendet werden kannο

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der obengenannten Art zu schaffen, die aus leicht herstellbaren Einzelteilen einfach aufgebaut 1st und die bei sehr hoher Leistung eine ausserordentliche Robustheit hat. Der Erfindung liegt auaserdem die Aufgabe su Qrunde, eine Vorrichtung der oben genannten Art EU schaffen, bei der ' im Betrieb ein durch hohe Lagerbeanspruohungen auftretender Vtrschleiss im wesentlichen völlig vermieden ist.

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gelöst Geraäss der Erfindung ist diese Aufgäbe/durch ein Gehäuse gelöst, einen im Gehäuse angeordneten EyIindrIschen Laufring sowie Mittel sum Einstellen der Exzentrizität des Laufringe3 bezüglich des Gehäuses, durch einen am Gehäuse befestig* ten Ventilkörper mit Kanälen, sowie durch einen Läufer der mehrere radiale Speichen, die von radialen Kanälen durchlaufen sind und eine zentrale Bohrung, in die die Speichenkanäle münden, aufweist, mit der er auf dem Ventilkörper drehbar gelagert iat_t wobei die Kanäle des Ventilkörpers sich auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers gegen die radialen Speichenkanäle öffnen, und durch tassenförmige Zylinder, die für eine bei der Drehung des gegenüber dem Laufring exzentrisch gelagerten Läufers entstehende radiale Einwärts- und Auswärtsbewegung auf den Speichen «sleitbar über jede Speiche geschoben sind und am Zylinderkopf eine äuseere Oberfläche aufweisen, die sich an der Innenfläche des Lauf ringes abstützt.,

Dadurch wird in überraschend einfacher Weise eine Vorrichtung ' der obengenannten Art geschaffen, die bei äuseerster Kompaktheit einen verhältnismässig grossen Hubraum aufweist_o Die durch den Ventilkörper verlaufenden Kanäle bilden den Zu- und Abflusskanal für ain in der Vorrichtung verwendete Druckmedium, das beispielsweise Hydrauliköl sein kann» Dadurch, dass die Kanäle durch den zentralen Ventilkörper hindurch verlaufen, ergibt sich kürzeste Leitungslänge„ Freilaufende Druokleitungen sind nicht erforderlich« Dadurch, dass das Druckmedium durch das Drehlager des Läufer« zu-

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oder abgeführt wird ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, die öffnung des das unter Druck befindliche Druckmedium enthaltenden Ventilkörperkanals an der Stelle der Läuferlagerun;? vorzusehen, an der die höchste Flächenpressung der Läuferlagerung beim Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung zu erwarten ist_o Bei solcher Anordnung der öffnung und entsprecher der Grosse derselben hebt die vom Druckmedium,ζ _OB_O den Öldruck ₈erzeugte Druckkraft diejenige Kraft auf, die den Läufer auf seine Lagerung zu drücken suchte Ein Verschleiss der Läuferlagerung ist dadurch im wesentlichen völlig ausgeschaltete

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die äussere Oberfläche des Zylinderkopfes als mit dem Zylinder ein zusammenhängendes Stück bildender Gleitschuh ausgebildet, dessen äussere Umfangsoberflache im wesentlichen den selben Krümmungsradius aufweist, wie die an ihr anlle~ gende Innenfläche des Laufringes₀ Die äussere Gleitschuhoberfläche steht normal zur Zylinderachse des Zylinders» ( Dadurch, dass der Zylinder ohne Zwischenlagen unmittelbar am Laufring anlieft, ergibt sich ein besonders hoher erzielbarer Hubraum im Verhältnis zum Raumbedarf der Vorrichtung ο

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 1st in der äueseren Gleitschuhoberfläche eine Schmiertasche, in die eine die Schmiertasche mit dem Zylinderinnen-

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raum verbindende Durchflussöffnung kleinen Durchmessers einmündet, vorgesehen„ Bei geeigneter Wahl der Grosse der Schmiertasche und der Weite der in sie einmündenden Durch» flussöffnung entsteht beim Betrieb in der Schmiertasche ein Druckpolster, auf dem der Zylinder schwimmt_c Der mechanische Verschlelss ist dadurch aufs äusserste vermindert»

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin-

Ende dung ist am körper-fernen / einer jeden Speiche ein einen Kolben für den Zylinder bildender Ring mit kugelball ige ?· Urafangsoberflache vorgesehen. Die kugelballige Oberfläche wirkt wie ein Kugelgelenk, das keine ein Verkanten des Zylinders hervorrufenden Kräfte überträgt« Damit wird gewährleistet, dass die Zylinder einwandfrei auf dem ihren Gleitschuh tragenden. Polster des Druckmediums schwimmen können „

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen im einseinen erläuterte

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Bs zeigen«

i'ig_a 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, der längs der Linie 1-1 von Fig. 2 verläuft;

Fig., 2 einet? Bühnitt längs der Linie 2-2 von Fig_e *j Ff.g-_a 3 eine Vorderansicht des in den Figuren 1 und 2 dargestellten AuafUhrungsbeisple'-.es, in der jedoch τ verschiedene Tülle, wie z.B. der Läufer unö die Zylinder weggelassen oindj

Fig. 4 A. 4 B und 4 C Draufsicht bzw, Seitenansicht bw Unter·?ofji. Jht eines Zylinders mit Gleitschuh, -te er im Ausfuhrungsbeispiel gemäß den Pirguren 1 - 3 Verwendung findet;

Fig 5 einen der Figur 2 ähnlichen Schnitt durch ein ais vcSllig umkehrbare hydraulische KraftUbertragungs-Vorrichtung mit; veränderlichem Hub ausgebildetes Ausführungsbeiapiel der Erfindung;

Fig, 6 eine Diagrammskizze in der als Vektoren die Kräfte dargestellt Bind, die bei Anwendung der Erfindung zum Erzeugen eines Drehmoments durch Flüssigkeitsdruck am durch den Flüssigkeitsdruck im Gleichgewicht gehaltenen Läufer angreifen.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung alβ Pumpe oder als Motor oder, wie das bei der in Pig. 5 dargestellten Kraftüber-« tragungavorriohtung der Fall ist, ale beides verwendet werden kann. In der unten folgenden Beschreibung ist jedoch die Er*

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findung als Hydraulikpumpe beschrieben, als welche sie," wit »ich gezeigt hat» bis zu Drücken in der Größenordnung vou 332 kg pro cm² (5ooo Psi) verwendet werden kann_e

In den Zeichnungen ist ein Gehäuse 1q dargestellt, das an einem Ende durch eine mit ihm einen zusammenhängenden Körper bildende hintere Wand 11 und durch einen mit Schrauben 15 an der Wand 11 befestigten Ventilkörper 12 geschlossen ist,, Ua-3 andere Ende des Gehäuses 1o ist durch einen Deckel " <^: i^iichlossenp der am Gehäuse 1o mittels Schrauben 17 befestigt ist ο Im Deckel 16 ist eine Drehlagerung für ei ^ *n-

" r; ebawelle 2o vorgesehen, die sich dureh eine isantrale I'

hln-

■..:·. des Deckels U\ßurch erstreckt und die in einem Innerhalb Uif Bohrung 21 angeordneten Kugellager 22 gelagert 1st·,

ij.3 Gehäuse Io und der Deckel 16 umschließen dine Kammer¹ 23, λ i -ä durch z..ei hVlbkreisförmig gekrümmte Wandungen 26 nod 27 b ^renst ist, die durch awei ebene Oberflächen 3o und '5"? mit-* tit.zander verbunden sind» In geeigneten, in den Oberflächen }v und 31 befindlichen Nuten sind längliche Dichtungen 3·- und 53 vorgesehen, die dazu dienen, das Hindurohgelangen von ' H;yüraulikflÜS8igkeit von einer Seite zur anderen Seite eines eiiien Hohlzylinder bildenden Laufringes 35» der innerhalb des ikiüäuses 1o angeordnet ist» zu verhindern. Der Laufring 55 kann von einer Seite der Kammer 25 zur anderen Seite derselben dadurch bewegt werden, daß Hydraulikflüssigkeit in eine Duroh» gangebohrung 36 oder eine Durchgangsbohrung 37» die beide in der Wand des Gehäuses 1o vorgesehen sind, hineingepreßt wird und daß dementsprechend Hydraulikflüssigkeit auo der anderen

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flurchgangsbohrurig 36 oder 37 abgeführt wird«, Wie unteu bsschrieben werden wird, ermöglicht es diese Seiteneinetellung des Laufringes 35 die Exzentrizität der Pumpe und damit ihr Hubvolumen einzustellen und die Durchflußrichtung des ge~ pumpten Mediums festzulegen» Ee sei außerdem bemerkt, daß dieses Anordnen oder die Aufnahme des Laufringes 35 inner« halb der in der Kammer 25 befindlichen Flüssigkeit bewirkt, daß Vibrationen gedämpft werden und daß das Betriebsgeräusch der Vorrichtung aufs äußerste verringert wirde Wie besonders deutlich in Figo 3 dargestellt ist, -eist der " Laufring 35 ringförmige nachgiebige Dichtungen 4o und 41 auf _β die verhindern , daß die die Stellung des Laufringes bestimmende Hydraulikflüssigkeit in den zentralen Teil der Kammer 25 gelangt und υie diese Flüssigkeit allgemein seitlich außerhalb des Laufringes halten. Der Laufring 35 weist außerdem eine Hinterwand 42 auf, die einen rechteckigen Durchtfruch hat,, Di« Schrauben 15 dienen nicht nur lediglich dazu, um dtn Ventilkörper 12 in seiner Lage zu halten, sondern befestigen auch eine, eine Lagerung für den Laufring 35 bildende Platte 5o t an der Wand 11 dee Gehäuses 1o. Wie man sieht, verhindert die P" atte 5o eine Drehung des Lauf ringes 35, gestattet ^edo.ch eine Verschiebung des Laufringes 35 von einer Seite zur anderen Seite der Kammer 25, wobei der Laufring 35 auf der Platte 5o gleitete

Der Ventilkörper 12 dient außerdem zur Bildung eines Drehlagers fUr einen Läufer 51. Der Läufer 51 weist mehrere, sich radial erstreckende Speichen 52 auf, deren jede von einem eich radial

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erstreckenden Kanal 55 durchlaufen wirdo Jeder dieser ^:l^.^:Ue erstreckt sich von einer zentralen zylindrischen Bohruv·« *>fc des Läufers 51 bis zu dem körperfernen Ende 57 der zugehörigen Speiche 0

Auf das körperferne Ende 57 einer jeden Speiche 52 ist Ut Lagerungsflächen/uildender Ring 60 auf geschmiedet. Jeder Φ;ϊ Ringe 60 ist aus geeignetem harten Material hergestellt und weist eine äußere Umfangsobarfläohe M auf„ die ma-> ballige Form hat,, wie man sie erhält _v~ wenn man den F:*-;-; .0 aus einem zentralen Kugelabschnitt herstellt* Jeder der Hinge ist zu seiner Speiche 52 koaxial und die Achsen aller Speichen und Ringe erstrecken sich vom Achselmittelpunkt der rk.vcb. den Ventilkörper 12 gebildeten Drehlagerung des Läufen; 5* radial nach außen

Die Antriebswelle 2o ist mit dem Läufer 51 über **inv biegsame Kupplung 65 verbunden,, die an ihrem äußeren Umfang eis K«il~ nutenverzahnung 64 aufweist, die im Fingriff steh'; κ; ■ passenden„ sieb in den Läufer 51 hineineretrecketiöen Kell· * nuten deeaelben Es uat sich geaeigt, daß_r wenn die erfilS'dunge-gemäße Vor?;ichtung b<si hohen Drücken betrieben .vird, es wünschenswert ist, wenn zwischen dem die Drehlagerung bildenden Ventilkörper 12 und dem Läufer 51 sin ölfilruspielraum

vo3?V?an<len ist _t uip ?.u ^^«nöglichen, dass sich awisohen dem Läufer 51 und dem Ventil körper» 12 ein Ölfilm aufbaut«, In der Bohrung des Läufers 51 sind ringförmige Nuten 66 vorgesehen, die einem unten beschrlebenon Zwecke dienen» Die biegsame Kupplung 65 dient ebenfalls dasu, den Aufbai'· eines ölfilmss dadurch zu unfcer-

<■?■<·-^ fo$i^l§^i 5¹Q Sj<WQ»l ein best'mmtes radiales,

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als auch axiales Spiel beläßt, so daß aich zwischen dem läufer 51 und dem Ventilkörper 12 der beeagte Ölfilm bilden kann* Die Lage der Antriebswelle 2o wird daher in erster Linie durch das Kugellager 22 und durch ein Rollenlager 68 gegenüber dem Ventilkörper 12 und dem Deckel 16 festgelegt«

Über jeden der Binge 6o ist ein Zylinder 7ο darübergeschoben. Jeder der Zylinder 7o ist auf seiner zugehörigen Speiche 52 und seinem Ring 6o so hin- und faerschiebbar, daß der Hing 6o ale Kolben im Zylinder 7o wirkt. Einzelheiten der Ausbildung des Zylinders 7o sind in den Figuren 4 A, 4 B und 4 C dargestellt, aus denen hervorgeht, daß der Zylinder 7o einen mit diesem ein einziges Stück bildenden Zylinderkopf 71 aufweist,,

Der Zylinderkopf 71 bildet eine hier als Gleitschuh be· zeichnete Lagerfläche, die dem Verlauf des exzentrisch angeordneten Laufringes 35 frei folgen kann. Es sei bemerkt, daß eine geeignete zylindrische Lagerschale 72 im Laufring 35 angeordnet ist und daß die Zylinder 7o gegen die Innenfläche dieser Lagerechalt 72 wirken. Jeder der Zylinder 7o hat an einer Seite einen Vorsprung 75 mit einer Nut 76. Ein Ring 77 ist in die Nuten 76 eingelegt und bildet eine mechanische Führung für die Zylinder, ao daß diese veranlaßt werden, eine Kreis*- öahn längs der inneren Oberfläche der Lagerschale 72 zu lurchlaufen. Der Ring 77 hält die Zylinder auch in riohtiger stellung, wenn die Pumpe stillgesetzt wird, so daß die Zylinder bei einem eohlagartigen Inbetriebsetzen der Pump·

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nicht gegen die Lagerechale 72 stoßen und diese einbeulen könnenο

Der Ventilkörper 12 hat sechs sich in seiner axialen Längsrichtung erstreckende Kanäle 8o und 81_o Die drei Kanäle 8o vereinigen βion im Sammelkanal 62 und die anderen drei Kanäle 81 vereinigen eich im Sammelkanal 85 ο Von den Sammelkanälen 82 und 85 bildet einer den Einlaßkanal und der andere den Auelaßkanal der Puispe

^ Sämtliche Kanäle 8o und 81 öffnen sich nach außen durch die Wand des Ventilkörpers 12 hindurch bei 86 und 87» Dies geschieht in der Weise, daß alle Kanäle 8o wiederum bei 86 zusammenlaufen und alle Kanäle 81 wiederum bei 87 zusammenlaufen ο Bas nach innen weisende Ende des Ventilkörpers 12 ist durch leobs einzelne Stopfen 9o verschlossen, die in den fentilkörper 12 eingelötet BiM_n Es eei bemerkt, daß sich der bei 86 gebildets Flüssigkeitsdurchgang um ungefähr Ho ° rund um den fentilkörper erstreckt, während sich der bei 87 gebildete Flüssigkeitßdurchgang um ungefähr Ho ° rund um die

* gegenüberliegende Seite des Ventilkörpers 12 erstrockt< >

Wenn die Antriebswelle 2o in Drehung versetzt „ird, dann dreht sich der Läufer 51 ebenfalls_¥ wodurch verursacht wird, daß die Zylinder 7o rundum an der Lagerschale 72 entlanggleiten und eich dabei gegenüber den Ringen 6o hin und her bewegen. Wenn sich hierbei ein Zylinder 7o gegenüber der Speiche 52 nach außen bewegt, dann wird öl durch den zugehörigen Kanal 8o oder 81 angesaugt und durch den Kanal 55 el er zugehörigen Speiche in den betreffenden Zylinder eingesaugt>

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Wenn sich der Läufer dreht, dann bewegen sich die Zylinder 7o» die die Stelle der größten Exzentrizität überlaufen haben in Bezug auf ihre zugehörige Speiche radial nach innen und drucken das Ol durdh die Speiche hindurch in den anderen Kanal 80 oder 81 des Ventilkörpers 12. Natürlich kann die Richtung, in der gepumpt wird, dadurch umgekehrt werden, daß die Dreinrichtung der Welle 2ο umgekehrt wird oder dadurch, daß die Exzentrizität dee Laufringes 35 dadurch umgekehrt wird, daß man diesen τοη einer Seite der Kammer 25 zur anderen Seite der ^ Kammer 25 bewegt ο

Man ersiehtt daß jeder Ring 60 sowohl als reibungsfrei hin und her schwingender Kolbenbolzen, als auch als hin- und hergehender Kolben wirkt, wann die ballige Oberfläche des Ringes 16 den nötigen Äußendurcbmesser hat, um eine Abdichtung gegen die

Zylinderwand bei dem größten Torkommenden Kippwinkel zu bilden₃

hierbei Um Führungsstabilität zu erzielen, ist/kein überlappender Ein« griff not /endig, so daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Kolben um die gan.e Zylinderlänge hin und hergehen kann«

Die Zylinderachse I00 steht normal auf der Oberfläche Ιοί des den Gleitschuh bildenden Zylinderkopfes 71 ο In der Oberfläche Ιοί ist eine Tasche 1o2 vorgesehen, die zwei durch eine flache Nut 1o4 unterbrochene Seiten 1o3 aufweist. Im Betrieb steigt der Flüssigkeitsdruck Innerhalb der Tasche 1o2 an, so daß der Zylinderkopf 71 außer Berührung mit der Lagerschale 72 gehoben wird, wodurch der Zylinder 7ο schwimmt. Eine kleine öffnung 1o5

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begrenzten Durchmessers erstreckt sich von der Tasche 1o2 in das Zylinderinnere hinein Da der Druck in der Tasche 1o2 geringer ist als der beim Betrieb im Zylinderinnern herrischende Druck, fließt etwas öl durch die öffnung 1o5 in die Tasche 1o2* Bei größer werdendem Zylinderinnendruck nimmt diese ölzufuhr zu, so daß immer ein richtiger Ölfilm zwischen Zylinder 7o und Lager« schale 72 vorhanden .lato

Wenn der Zylinder ±u diesem oben beschriebenen schwimmenden 7»u« | stand ist, dann wirken auf ihn keine unausgeglichenen Seitenbelastungen durch hydraulische oder Zentrifugalkräfte ein. Außerdem wirken, da der Zylinder vom Ring 60 abgeec-iilosHMn ist und da die Ebene» in der di& kreisförmige Dichtungalln: β des Ringes 60 liegt, immer normal kh? Zylinderachse steht, auf den Zylinder keine Seitenkräfte ein und swar ungeachtet dessen, wie hoch der Öldruck ißt_s

JDie Tatsache * daß der Zylinder To schwimmt» ermöglicht es, daß eich zwischen dem Ring 60 und dem Zylinder 7o ein als dynamischer . Keil wirkender Ölfilm bildet_f der Ring und Zylinder an der Dichte linie außer Berührung hält. Ohne Belastung erfolgt daher praktisch kein Vereohlelß.

Wie aus den Figuren ersichtlich, ist jeder der Zylinder 7ο von den Übrigen Zylindern räumlich getrennt, so daß die Kühlung der Zylinder keine Schwierigkelten bereitete Vorzugsweise sind die Zylinder 7o und die Ringe 60 aus legierten Stäh!en.,dle in etwa über einstimmende thermische Ausdehnungseigenschaften haben, so dass

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das Spiel zwischen Zylinder 70 und Ring 60 im wesentlichem gleich bleibt, auch wenn sich die Vorrichtung erwärmte Das Betriebsgeräusch wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung auch dadurch niedrig gehalten, dass der den Gleitschuh bildende Zylinderkopf 71 eines jeden Zylinders sein eigenes, der Stärke des Ölfilms entsprechendes Spiel einstellt, so dass kein mechanisches Hin- und Herschlackern erfolgt und dadurch auch keine Geräuschbildung« Im normalen Betrieb wird jeder Zylinder unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und des Öldrucks weich gegen die Lagerschale 72 gedrückt, %

Wie besonders aus FIg 4 ersichtlich bildet der Zylinderkopf 71 eine kombinierte, nach swei Seiten hin w: rkende Vorrichtung zum Erzeugen eines hydrostatischen und eine;, hydrodynamischen ölfilraes. Der hydrostatische Teil besteht aus der öffnung 105, durch die öl in die Tasche 102 flieset» Die hydrostatische Tragfähigkeit ist ungefähr gleich dem Taschmdruck multipliziert mit der Taschen fläche zuzüglich de!* Hafte des Taschendruckes multipliziert mit der an der Tasche vorhandenen Dichtfläche (der Fläche des Gleitschuhes, die ausserhaIb "

der Tasche 102 liegt), Vorzugsweise ist die hydrostatische Tragfähigkeit ungefähr 1 1/2 Mal so gross wie die Zylinderkraft, tfenn der Taschendruck 2/3 des Zylinderinnendrucks erreicht, dann hebt sich der Gleitschuh des Zylinderkopfs von der Lagerschale 72 ab, so dass er gesteuert schwimmt» In diesem Zustand beträft der sich an der öffnung 105 einstellende Druckabfall zwischen Zylinderinnen- und -aussenseite ungefähr 1/3 des Zyllnderinnendrucks»

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Der hydrodynamische Teil besteht darin, daß» wenn der den GIeJ t~ schuh bildende Zylinderkopf 71 in einer von zwei Richtungen sich be.vegtj, öl oder eine andere Schmierflüssigkeit sich als Keil zwischen einer von Schubspitzen 11o des Gleitschuhes und der Lagerschale 72 aufbaute Dieser dynamische Keil entsteht dadurch „ daß die Krümmung der ßleitschuhoberflache des ZyIfnderkopjfes 71

etwas
«4nen/geringeren Krümmungsradius aufweist, als die Lagerschale In einem bevorzugten AasfULrungsbeispiel ist der KrUmmungsradiuo des Zylinderkopfes 7^i[ ^m o₉oo2 Zoll geringer als der der Lagerschale 72 We Tiskoee Schal *·γ flüssigkeit erzeugt daher eine dynamische Keilwirkungj durch die i* Schuhspitze des Zylinders 7o angehoben wird

Wenn eine der Flad sa 1:^ als Schuhspitze dient,, dann dient die

Fläche
andere / 11o na^;,ar"i ί --ui als Absats, Der Atiöa«,i5 (ies Gleiteuhub^s wird duroh den erhöbt?; Druck, der in der Kanone o2 einge· schloneeaen Plus Big is ?■ außer Berührung mit der LngaBchale" 72 gedrückt ο Metier Diur=k de" singeachlosseaen Flüssig! eit am Abea-";« teil des Gleitschuh^g β te igt so, daß der Gleitochi'h an Schub s pi t;zs? und Absatz getragen wi .<_s wodurch sich stabile Be.riebsverhäl^- nisse

Natürlich trägt üu msn-as· sehr vorteilhaften Wirkungsweise der Gleit80huhlageru?ig jehr wesentlich das Merkmal be:.» daß die kugelgelenkartigf¹¹ Verbindung zwischen Zylinder 7o und Ring 6o dem GXeitsohnh ein© ausgezeichnete Bewegungsfreiheit gibt und damit auläßt, daß dleeer auf der Lagerschale 72 schwimmt, unbeschadet etwa aufurofceraier Verformungen oder kleinerer Herstellunga

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ungenauigkeiten der Seile ,

Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der arfiniungsgemäß«!» Vorrichtung besteht darin_s daß sie, auch *venn" Schmutzteilchen in der zu pumpenden Flüssigkeit vorhanden sind_r funktionsfähig XaX Die tassenförmigen Zylinder 7o sammeln durch Zentrifugalwirkung die Schmutztailchen am Zylindergrund, Große Schmuΐκ-teilchen werden von der Öffnung 1o5 mitteIp ein^s sich radial nach innen erstreckenden Hohreo 111 ferngehalten₃ Die vorspringende Länge des Bohrte kann, $e nachdem, wie stark die erstrebte Schutzwirkung iatj, beliebig gewählt warden_c Die Tat-, ™ sacheρ daß die Zentrifugalwirkung von der Dictre'linle s'.wis deä- Ring 60 und dem Zylinder 7o radial iwi•.i-veggsrichtet ist,, verhindert₉ dai^ Hebront-zteilchew die ZyI^rf r--;■??"?blichtung \>oiin-■'r.rs :>)ti.gen₀ Es hat steh gezeigt_r daß die aus hartem Stahl Iistehenden Teile 60 un$, 70 in bemerkenswerter W^ise dar?u 3 a d« r Lag« giindg eine bestimmte Schmutzmenge zu serkAsinern xniä r-u.fzuv\eichen, ohne daß Schwierigkeiten auftreten Es kannten j cd-teh bei bestimmten Anwendungsgebieten aiich Molybäänoberflüchen oder Oberflächen aus Kohlenstofflegierungen mit Erfolg verwendet werden Ea sei erwähnt ₉ daß eine weitere vorteilhafte Eig3^v.~ schaft der erfit3chaig?igemäßen Vorrichtung auch öarin

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daß die einzelnen ZyJ Inder/und die die Kolben lildenden RJj g« 60 einzeln gew£-?.'£et wurden können, unabhängig ^ on den übrige a Zylindern und Kolben

Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der erfirdungsgemäßsn Vorrichtung besteht darin„ daß die gepumpte Flüssigkeit völlig von der Außenluft abgeschlossen ist. Zwa:r könnte ar der Lagerschale

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Luft durch die öffnwng Io5 hereingezogen werden; die Zentrifugalkraft verursachte ständige Berührung des GIe t sohuhes hält jedoch diese öffnung immer in !Flüssigkeit «ine³ taucht j, β© daß ein Eindringen von Luft ausgee'hlossen I nt ^ Das etwa an der Verbindung zwischen federn Ein5 60 χχΛ kim-shörigem Zylinder In beim Verdichtungshub austretende öl wird durch Zentrifugalwirkung rund um όβη Zylinderkopf "¹ £«· halten, so daß dl® Verbindung des Gleit/->1?Ά©3 mit öerr "'" ::i .; schale ?„m wesentlichen mit Flüssigkeit ti»decl?·;; iat_f so (■<:*'? sich beim Saughtb' l:;->ine Luft zwischen öv-s Teile hinein'ö'v :^ ;

51 An der Yerbiiidwiigsp.velle zwischen eem I.·*.if er/and dem Veiiii." =-· körper 12 füllt dass an der Druckseite zwischen Läufer und Ventilkörper auiDtr^-.«nde- öl die Hüten 6t mit siner beet:,Stin Menge von Lriacköl -<y>^₉ das ck-n Läufer »dich an der Sauge·)!tf durch eine öldioht^rig gegen c.±e Ai->ßenluft abdichtete JDi?.:'c-ö das Zuaammenv-'i-Älk'en ,yd'ouötatf soher Driwitkräf^-s kann in «Jeu· erfindungsgemäßen V >rritvf?tanf: «in DrehBioixient =r7.eugt we:*deti Um die hydraulischem Kräfte ^:t3 eir Drehmoment; überaffüh^en, wirkt ρ wie in Fig r- d?i?;'gesti?i.lt iet,, auf den -"läufer eir·? miie, nach außen geriohtöte Kraft;, die auf dj esen τ m dem vollen Flüssigkeitsdruck _f der an äei Druckseite des 7entilkörpt»rs 12 anliegt, ausgeübt wird ~ Außerdem wirken auf i-in noch geringere Druckkräfte yon den die Druckseite d;?s Ventilkijrpers umschließenden Dichtflächen here Diese Kräfte sind in FrLg 6 durch Pfeile 3oo dargestellt und ihre Ilaaulti-arende ist durch

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einen Pfeil 3ol angedeutet» Jeder Einzelvektor der nach außen gerichteten Kräfte steht auf der die Drehlagerung bildenden Oberfläche des Läufers normal und die Wirkungslinie ihrer Resultierenden verläuft durch das Zentrum des Ventilkörpers Die durch Pfeile 302 mit zugehörigen Resultierenden 303 dargestellten, nach innen gerichteten Kräfte, deren Oeaamtresultierende durch einen Pfeil 304 dargestellt 1st, wirken auf jeden, einen Kolben bildenden Ring 60,und zwar in Richtung der zugehörigen Zylinderachse» Jede Zylinderachse weist auf das geometrische Zentrum des äusseren Laufringes₀ Die Gesamtkraft all dieser ä Zylinderkräfte bildet daher die mit dem Pfeil 304 dargestellte Resultierende, deren Wirkungslinie durch die Zentrumsachse des Laufringes verläuft_o

Wenn das Zentrum des Ventilkörpers 12 und das Zentrum des Laufringes 35 zusammenfallen, dann wird kein Drehmoment erzeugt. Wenn jedoch der Laufring 35 gegenüber dem Ventilkörper 12 exzentrisch verschoben wird, dann entsteht ein Drehmoment in der Qrösse der Vektorsumme aller Zylinderkräfte multipliziert mit -der Exzentrizität des Laufringes₀ Um den Läufer völlig im Gleichgewicht zu halten wird die Grosse der Fläche der Druckseite des Ventilkörpers 12 durch geeignetes Anbringen der Dichtungen so gewählt, dass die Zylinderkräfte genau aufgehoben werden« In diesem Falle befindet sich der Läufer theoretisch jederzeit im Gleichgewicht, so dass keine mechanische Lagerbelastung vorhanden 1st. über die eine Keilnutenverzahnung aufweisende Kupplung 65 wird das Drehmoment auf die

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Welle übertragen« Mit seinen auf den QIeitschuhen schwimmenden Zylindern hat die erflndungsgemässe Vorrichtung an allen Verbindungsstellen im Gleichgewicht stehende hydrostatische Drucklagerungenο

Die genaue Grenze der hydrostatischen Lagertragfähigkeit 1st nicht bekannt» Es dürfte jedoch feststehen, dass die äusserste Grenze im Betrieb bereits vor Erreichen der Grenze der hydrostatischen Tragfähigkeit durch mechanische Verformung eintreten dürfte, die eine mechanische Reibung dadurch hervor« ruft, dass die Dichtungsdruckverteilung schlecht wird₀ Eine Grenze kann auch durch Oberflächeneroslon infolge hoher Durchflussgeschwindigkeiten erreicht werden und durch Kavitation, die in den Dichtungsbezirken entsteht» Hohe Umfangsgeschwindigkeit und Wärmebelastung könnten evtl„ eine Grenze für die Belastbarkeit der Gleitschuhlagerungen bilden, es könnte je» doch auf einfache Weise zusätzliches Kühlöl der Lagerschale zugeführt werden₀

Die mechanische Festigkeit der erfindungsgemassen Vorrichtung ist ausserordentlich gross, da die die Kolben bildenden stählernen Ringe 60, die Zylinder 70 und der Läufer 51, die einer zyklischen Druckbelastung ausgesetzt sind, eine Flächenpressung haben, die lediglich ungefähr Ί Mal grosser ist als der hydraulische Druck. Die erflndungsgemässe Vorrichtung widersteht daher Flüssigkeitsdrucken bis zu ungefähr 703 kg/cm² (10 000 psi), ohne dass Qefahrenzustände eintreten. Die Zylinderkräfte heben sich unmittelbar über die Hinterwand 42, die Platte 50

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und den Ventilkörper 12 auf· Der Laufring 35 weist einen verhältnismässig starken Querschnitt auf um zu verhindern, dass Verformungen durch ein AnstaUchen der Lagerschale 72 durch den Zylinderkopf 71 eintreten können„ Das Gehäuse 10 muss lediglich den geringen Steuerungsdruck und die Lagerlast aufnehmenο

Dieses im Gleichgewichtstehen und sich gegenseitig Aufheben der Belastungen ist auch . in der in Pig_e 5 darge- ^ stellten, aus einer Kombination von Pumpe und Motor bestehenden Kraftübertragungsvorrichtung gegebene Das in Figo 5 darge·» stellte Ausführungsbeispiel entspricht dem vorstehend bei der Beschreibung der Figo 1 bis 4 Erläuterten mit der Ausnahme, dass der Ventilkörper 12* als Doppelkörper ausgebildet ist, bei dem die Sammelkanäle 82 und 85 fehlen und dessen Kanäle 80» und 81" sich ganz durch den Ventilkörper hindurch von der Pumpe zum Motor hin erstrecken_o In der in Figo 5 dargestellten Vorrichtung wird über den aus einem einzigen Stück bestehenden Ventilkörper das Druckgleichgewicht zwi- I sehen Pumpe und Motor hergestellt₀ Dies ergibt in vorteilhafter Welse ein Minimum an einem hohen Druck ausgesetzten Leitungen und eine im wesentlichen völlige Austauschbarkelt der Teile der Pumpen- und Motoreinheit _o

Bei Anwendung als Hydrlikkupplung sollte das Hubvolumen

des Motors so gross als möglich gewählt werden um angemessenes Drehmoment bei zweckmässlgen Drücken zu erhaltene Bei Höchst-

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drehzahl soll/Jedoch die höchste Durchflussgeschwindigkeit nicht so gross werden ₉ dass zu hohe Strömungsverluste bei normaler Grössenauslegung der Ventil» und Kanalquerschnitte eintretenο Eine Vergrösserung des Ventilkörperquerschnittes vergrössert auch die mechanische Reibung, die Undichtigkeitsverluste und man muss auch von dem für die Zylinder vorgesehenen Kaum etwas opfern₀ Für einen Betrieb bei hohen Drehzahlen kann die erfindungsgemässe Vorrichtung so ausgelegt werden, dass sowohl die Pumpe als auch der Motor für sich über den ganzen Bereich regelbar sind, so dass die Durchflussgeschwindigkeit «nter Berücksichtigung der jeweiligen Drehzahl und Leistung so eingestellt werden kann, dass sich in weiten Bereichen optimale Bedingungen ergebene Die Einfachheit der beweglichen Teile (Läufer und 7 Zylinder) und das verhältnismässig geringe polare Trägheitsmoment der Läuferanordnung verglichen mit dem erreichbaren Hubvolumen und dem erreichbaren Drehmoment machen die erfindungsgeraässe Vorrichtung zu einer sehr wendigen Einheit, die gut dazu geeignet ist, Stossbel&stunßen und völlige Drehmoment-urakehr zu ertragen, wie dies bei Kraftübertragungen oft der Fall isto Die Steuerung des Hubvolumens kann durch einen Steuerdruck vorgenommen werden oder direkt mechanisch oder durch mit Servoeinrlchtiüftgen gekoppelte mechanische Gestänge»

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass durch die Erfindung eine Kraftübertragungsvorrichtung geschaffen wird,

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die es erlaubt, die Zylinder in einem sehr grossen radialen Abstand unmittelbar am Laufring anzuordnen, anstatt in einem auf einem Ventilkörper laufenden Läufer_α Die Zylinder

verhältnisraässig
können daher einen / grossen Durchmesser und ein sehbr grosses Hubvolumen erhalten· Aus der Beschreibung geht ausserdem hervor, dass durch die Erfindung eine Kraftübertragungsvorrichtung geschaffen wird, bei der die Kolben und'Zylinder an allen arbeitenden Flächen sorgsam geschmiert und gespült werden können, so dass der Verschleiss äusserst gering 1st und entstehende Wärme leicht abgeführt werden kann ο

Ausserdem ist ersichtlich, dass bei der erfindungsgemassen Vorrichtung alle Dichtungsstellen dauernd von öl überflutet sind ο Aus obiger Beschreibung geht weiter hervor, dass bei vorteilhaften Ausführung»formen der Erfindung lediglich Zylinder, Läufer und Ventilkörper hohen Drücken ausgesetzt sind, so dass die erfindungsgeraässe Vorrichtung,ohne dass

eine starke Verteuerung eintritt, auf einfache Weise für I

hohe Drücke ausgelegt werden kann»

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Claims (1)

1. _v lo)Kraftübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), einen im Gehäuse (10) angeordneten zylindrischen Laufring (35), sowie Mittel (25, 30, 32, 33, 36, 37) zum Einstellen der Exzentrizität des Laufringes (35) bezüglich des Gehäuses (10), sowie durch einen am Gehäuse (10) befestigten Ventilkörper (12) mit Kanälen (80, 8l), durch einen Läufer (51), der mehrere radiale Speichen (52), die von den radialen Kanälen (55) durchlaufen sind und eine zentrale Bohrung (56), In die die Speichenkanäle (55) münden, aufweist, mit der er auf dem Ventilkörper (12) drehbar gelagert ist, wobei die Kanäle (80, 81) des Ventilkörpers (12) sich auf gegenüberliegenden Seiten (86, 87) des Ventilkörpers (12) gegen die radialen Speichenkanäle (55) öffnen, und durch tassenförmlge Zylinder (70), die für eine bei der Drehung des gegenüber dem Laufring (35) exzentrisch gelagerten Läufers (51) entstehende radiale Einwärts» und Auswärtsbewegung auf den Speichen (52) gleitbar über jede Speiche (52) geschoben sind und am Zylinderkopf (71) eine äussere Oberfläche (101) aufweisen, die sich an der Innenfläche (72) des Laufringes (35) abstützte

   2'η Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Oberfläche des Zylinderkopfes (71) als mit dem Zylinder (70) ein zusammenhängendes Stück bildender Gleitschuh ausgebildet ist, dessen äussere Umfangsoberfläohe (101) im wesentlichen denselben Krümmungsradius aufweist, wie die

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   an ihr anliegende Innenfläche (72) des Laufringes (35) und dass die äussere Gleitschuhoberflache (101) normal zur Zylinderachse des Zylinders (70) steht ο

   ο Vorrichtung nach Anspruch l,oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der äussereη QleitschuhoberfIache (101) eine Schmier» tasche (102), in die eine die Schmiertasche (102) mit dem Zylinderinnenraum verbindende Durchflussöffnung (105) kleinen Durchmessers einmündet, vorgesehen ist_o

   Ho Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass am körperfernen Ende (57) einer jeden Speiche (52) ein Ring (60) mit kugelballiger Umfangsoberflache vorgesehen ist₀

   5ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Nuten (76) der Zylinder (70) hineinerstreckender Sicherungsring (77) konzentrisch zum Laufring (35) angeordnet 1st»

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass alle tassenförmigen Zylinder (70) und Läuferspeichen (52) voneinander körperlich getrennt sind ο

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

   gekennzeichnet, dass zum Ermöglichen der Einstellung der Exzentrizität des Laufringes (35) gegenüber dem Gehäuse (10)

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   der grösste Innendurchmesser desselben grosser ist als der

   grösste Aussendurchmesser des Laufringes (35) und dass der

   Laufring (35) in der vom Gehäuse (10) eingeschlossenen Kammer (25) hin und her verschiebbar gelagert ist«,

   8ο Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die vom Gehäuse eingeschlossene Kammer (25) durch den Laufring (35) in zwei gegeneinander abgeschlossene Teilkammern unterteilt 1st, in die zum Ermöglichen des Verschiebens des Laufringes (35) mittels Gas- oder Flüssigkeitsdruckes Je ein Kanal (36, 37) für ein Druckmedium einmündete

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