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Hydraulische Pumpe oder Motor Die Erfindung oezieht sich aur eine
hydraulische Pumpe oder einen hydraulischen Motor mit einem in einem Gehäuse um
eine feste Achse drehbaren Teil, an dem gelenkig die Kolbenstangen mehrerer Kolben
angeschlossen sind, die in Bohrungen eines Rotors angeordnet sind, der zusammen
mit dem drehbaren Teil angeordnet lst,wobei die Endfläche des Rotors an einer mit
ffnungen versehenen Steuerfläche einer schräg liegenden Steuerscheibe anliegt, durch
deren Bewegung die Schräglage der Steuerfläche und des Rotors zu der Drehachse des
in dem Gehäuse um eine feste Achse drehbaren Teils geändert werden kann.
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Dadurch ändert sich der Hub der Kolben in den Bohrungen des Motors.
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Bei einer bekannten Pumpe dieser Art dient ein der obengenannten Steuerscheibe
entsprechender drehbarer Teil dazu; die Durchlaßöffnungen für die hydraulische Flüssigkeit
zu steuern, wobei aber der Hub der Kolben nicht verändert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, in einer solchen Pumpe die Anderung
des Ilubes der Kolben mit einer Steuerung der Durchflußöffnungen zu kombinieren.
Der Vorteil einer solchen Kombination liegt darin, daß die Steuerscheibe nur um
einen Winkel von 180° gedreht werden braucht, um die Förderung der Pumpe von einem
Maximum bis aur Null zu kindern.
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Bei einer Pumpe der oben beschriebenen Art ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die t3teuerscheibe um eine reste Achse drehbar ist, die zu der
festen Achse des in dem Gehäuse drehbaren Teils und zu einer zur Steuerfläche der
Steuerscheibe senkreohten Ebene schräg verläuft, und daß der Mittelpunkt der mit
den
Öffnungen versehenen Steuerfläche, der in der Drehachse des
Rotors liegt, zu der Drehachse der Steuerscheibe versetzt liegt.
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Das Flüssigkeitsgetriebe bei der erfindungsgemäßen Pumpe besteht aus
einer angetriebenen hydraulischen Pumpe der oben beschriebenen Art, und aus einem
hydraüitsohen Motor der oben beschriebenen Art, zu dem die Pumpe die hydraulische
Flüssigkeit fördert.
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Die Gehäuse der Pumpe und des Motors sind miteinander verbunden, und
die Flächen, gegen die sich die Rotoren anlegen, liegen auf den gegenUberliegenden
Seiten liner Steuerscheibe, die sich um eine feste Achse dreht, die zu den Drehachsen
der Pumpe und des Motors und zuzen Anlageflä@hen der Rotoren senkrechten Ebenen
schräg verläuft.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert: Fig. 1 zeigt
schematisch eine Pumpe gemäß der Erfindung im Schnitt; Fig. 2 zeigt in Seitenansicht
einen winklig bewegbaren Teil der Pumpe in einer Stellung entsprechend dem maximalen
Kolbenhub; Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils 3 in Fig. 2; Fig. 4 entspricht
der Fig. 2 und zeigt den winklig bewegbaren Teil der Pumpe in einer Stellung entsprechend
dem halben Pumpenhub; Fig. 5 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils 5 in Fig. 4;
Fig. 6 entspricht der Fig. 2 und zeigt den wicli bewegbaren Teil bei einem Kolbenhub
gleich Null; Fig. 7 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils 7 in Fig. 6; Fig. 8
zeigt schaubildlich ein Flüssigkeitsgetriebe bei einer Pumpe und einem Motor gemäß
der Erfindung;
Fig. 9 zeigt in Seitenansicht einen winklig bewegbaren
Teil des Getriebes nach Fig. 8; Fig. lo und 11 sind Ansichten in Richtung der-Pfeile
lo und 11 der Fig.9; Fig. 12 zeigt im Querschnitt tbnd in größerem Maßstab das Getriebe
nach Fig. 8.
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Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Pumpe gemaß der Erfindung. In einem
Gehäuse lo liegt ein Antriebsteil 11, der sich um eine feste Achse 23 dreht. An
den Antriebsteil 11 ist eine Antriebswelle 12 angeschlossen, die sich von dem Gehäuse
lo nach außen erstreckt Mehrere Kolben 14 sind mit Gelenken 13, die mit gleichem
Winkelabstand um die feste Achse 12 des Antriebsteils 11 herum liegen, an den Antriebsteil
11 angeschlossen.
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Die Kolben 14 bewegen sich in Bohrungen eines Rotors 15, der über
die Kolben 14 und über ein Gelenk 16 mit dem Antriebsteil 11 verbunden ist. Der
Rotor 15 ist in einer Schräglage zum Antriebsteil 11 dargestellt, in der bei Drehung
des Antriebsteils 11 und des Rotors 15 die Kolben 14 sich in den Bohrungen des Rotors
15 hin- und herbewegen.
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Der von dem Antriebsteil 11 entrernt liegende Endteil des Rotors 15
berUhrt eine Fläche einer Steuerscheibe 18, die einen Wellenstummel 19 hat, dessen
Achse durch den Mittelpunkt einer Steuerflache 17 läuft und mit der Drehachse des
Rotors 15 zusammenfällt.
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Der Wellenstummel 19 dient als Lagerung des Rotors 15, wenn dieser
die Steuerfläche 17 berührt.
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Die Steuerscheibe 18 hat ffnungen, vgl. die Fig.2-7. In den Fig. 3,
5 und 7 sind zwei nierenförmige Öffnungen 18a und 18b dargestellt, die zur Steuerfläche
17 hin offen sind. Diese ffnungen stehen innerhalb der Steuerscheibe 18 mit länglichen
Schlitzen 180, 18d in Verbindung, die zur zylindrischen Außenfläche
der
Steuerscheibe 18 hin ofen sind. Diese Schlitze 180 und 18d stehen in allen Lagen
der Steuerscheibe 18 mit einem nicht dargestellten Einlaß und Auslaß des Gehäuses
in Verbindung.
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Die Steuerscheibe 18 kann sich in dom Gehäuse winklig um eine Achse
20 drehen; die Winkellage der Steuerscheibe 18 in dem Gehäuse lo kann auf nicht
dargestellte Weise verändert warden.
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Die Achse 20 der Steuerscheibe 18 liegt schräg zur Drehachse 12 des
Antriebsteils 11 und auch schräg zu einer Ebene 21, senkrecht zu der Fläche 17 der
Platte 18.
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In der Ebene 21 liegt auch die Drehachse des Rotors 15.
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Die Drehachse 23 des Antriebsteils 11 und die Achse 20 schneiden sich
in einem Punkt 22, durch den auch die Ebene 21 verltutt.
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Der Punkt 22 liegt in einer Ebene, in der auch die Achsen aller Gelenke
13 und aller Kolben 14 lieen.
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Bei einer Winkelbewegung der Steuerscheibe 18 um die Achse 20 bewegt
sich die Steuerfläche 17 kreisförmig um die Achse So, und in den in Fig. 1, 2 und
3 dargestellten lagen ist der Hub der Kolben 14 maximal groß. Die Lagen der Öffnungen
18a und 18b zu dem Punkt 14a, an dem sich die Kolben maximal in ihre Bohrungen des
Rotors hineinbewegt haben, sind in Fig. 3 gezeigt;und die Öffnungen liegen symmetrisch
zu einer Ebene, die durch den Punkt 14a verläuft und alle drei Achsen So, 21 und
23 enthält. Dann fordert die Pumpe, wenn sich die Kolben zu der Steuerfläche 17
mit den Öffnungen bewegen, eine maximale Flüssigk.itsmenge aus den Bohrungen durch
die Auslaßöffnung 18b; und bei Bewegung der Kolben nach innen wird Flüssigkeit durch
di. Einlaßöffnung 18a angesaugt.
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Die Fig. 4 und 6 zeigen die Lageänderungen der Öffnungen 18b und 18a,
sowie des Punktes 14a nach winkliger Bewegung d.r Steuerscheibe 18 um, ihre Achse
20 um 90°. Wie ersichtlich, ist die
Lage des Punktes 14a nur um
45° von der Ursprungs lage gemäß Fig. 3 verschieden.
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Die Folge davon ist, daß bei Bewegung der Kolben 14 zu der mit Öffnungen
versehenen Steuerfläche 17 hin eine FOrderung der Flüssigkeit durch die Auslaßöffnung
18b nur während eines Teils der Hubbewegungen der Kolben erfolgt. Während des anderen
Teils der Hubbewegung der Kolben erfolgt die Förderung der FlUssigkeit In die Einlaßöffnung
18a hinein. Die zeitliche Steuerung des Einlasses wird entsprechend geändert. Bei
der Lage der Steuert scheibe 1S gemäß Fig. 4 und 5 ändert sich der Hub der Kolben,
der dann nur die Hälfte des maximalen Hubes ist. Die Fig. 6 und 7 zeigen die Lagen
der Öffnungen 18a und 18b und des Punktes 14a nach Drehung der Steuersohelbe 18
um 180°. Bei einer solchen Drehung der Steuerscheibe um 1800 liegt die Steuerfläche
17 senkrecht zur Drehachse des Antriebsteils 11, und die Achse des Rotors fällt
mit der Achse des Antriebsteils 11 zusammen. In die ser Lage bewegen sich die Kolben
nicht) und der Punkt 14a hat sich um 90° bewegt.
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Diese Nullage entspricht also einer Steuerung, bei der die Pumpe nicht
arbeitet.
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Aus den Fig. 2 bis 7 ist ersichtlich, daß bei jeder Winkelbewebung
der Steuerscheibe 18 sich die Steuerung der Ordnungen ändert, und zwar um die Hälfte
der Winkelbewegung der Steuerscheibe 18.
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Die änderung der Forderung der Pumpe ist also gleich d*m durch Änderung
der Steuerung hervorgerufenen Unterschied abzüglich dem von der Hubänderung hervorgerufenen
Unterschied.
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Es ist nicht wesentlich, daß tatsächlich eine Stelling mit einem Hub
gleich Null erreicht werden kann; bei vielen Pumpen dieser Art ist es sogar erwünscht,
daß eine Hubstellung gleich Null nicht eintreten kann.
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Fig. 8 zeigt ein Getriebe mit einer hydraulischen Pumpe und einem
hydraulischen
Motor für eine Wirkungsweise der Pumpe, wie sie anhand der Fig. 1-7 beschrieben
wurde.
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Das Getriebe nach den Fig. 8 und 12 hat ein Gehäuse 24, in dem ein
Antriebsteil 25 liegt, das mit einer sich außerhalb des Gehäuses 24 erstreckenden
Antriebswelle 26 verbunden ist.
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Uber Gelenke 27 sind mehrere Kolben 28 mit dem Antriebsteil 25 verbunden.
In in Winkelabstand und parallel liegenden Bohrungen 30 eines Rotors 29 gleiten
die Kolben 28,wie in Fig. 3; und der Antriebsteil 25 und der Rotor 29 sind über
eine Gelenkkupplung 31 miteinander verbunden.
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Das von dem Antriebsteil 25 entfernt liegende Ende des Rotors 29 liegt
an einer Fläche 32 eines Teils 33 an, der in dem Gehäuse 24 in lagern 34 gelagert
ist. In einem Lager 35in der Mitte des Rotors 29 liegt ein Wellenstummel 36, der
sich in eine Bohrung des Teils 33 hineinerstreckt. Zwischen der äußer@n Lauffläche
des Lagers 35 liegt eine Feder 37, und ein Federbügel 38 liegt inä einem Einschnitt
der Bohrung des Rotors, in der die Welle 36 liegt.
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Die Achsen der Welle 56 und des Rotors 29 fallen mit der Achse der
Gelenkkupplung 51 zusammen, so daß die letztere mit dem Rotor 29 verbunden ist.
Die Oberfläche 32 des Teils 55 hat nierenförmige Ausschnitte 39, 40, mit denon die
Bohrungen 30 des Ro; tors 29 abwechselnd in Verbindung kommen.
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Am anderen Ende des Gehäuses 210 liet ein hydraulischer Motor mit
den Teilen der Pumpe ähnlichen Teilen, und der hydraulische Motor hat einen an einer
Auslafiwolle 42 angeschlossonen Teil 41 mit mehreren Kolben 43, die in Bohrungen
44 eines Rotors 45 gleit ten.
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Ähnlich der W@lle 36 in dem Pumpenrotor 29 trägt ein Wellenstummel
46 den Rotor 45.
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Der Rotor 45 liegt an einer Fläche 47 des Teils 33 an, und diese Iäche
hat nierenförmige Ausschnitte 48, 49, die abwechselnd mit; den Bohrungen 44 des
Rotors 45 in Verbindung kommen.
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Die Flächen 32 und 37 liegen schräg zu der Achse des Teils 33 und
zu den Drehachsen der Teile 25 und 41, ebenso wie die Steuerfläche 17 zu der Achsen
des Antriebsteils 11 der in Fig. 1 dargestellten Pumpe.
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Wie aus den Fig. 3, 9 und lo hervorgeht, sind jedoch die Flächen 32
und 47 zur Achse des Teils 33 versetzt, und sie liegen auch nicht parallel zueinander.
Diese Flächen sind an den gegenUberliegenden Seiten des Teils 33 ausgebildet, aber
die Achsen der Wellen 36 und 46 schneiden sich nicht. Diese beiden Achsen sind in
Winkelabstand um die Achse des Teils 33 herum angeordnet.
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Der Teil 33 hat nicht dargestellte Leitungen, durch die die Ausschnitte
39 und 48 miteinander in Verbindung kommen und durch die auch die Ausschnitte 40
und 49 miteinander in Verbindung kommen. Im Betrieb fördert die Pumpe Flüssigkeit
zu dem Motor.
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Da, hydrculische System hat also einen geschlossenen Umlauf; es muß
aber uafür gesorgt werden, daß die Leitungen des Teils 33 immer mit hydraulischer
Flüssigkeit gefüllt sind.
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Der Teil 33 hat eine Abflußleitung 50, Uber die Leckflüssigkeit aus
den Bohrungen der Rotoren 29 und 45 über Leitungen 51, 52 abfließt.
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Der Teil 33 wird mittels einer Zahnstange 53, die sich in dem Gehäuse
24 bewegt bis zum Eingriff, in einen Zahnring 54 auf der äußeren Fläche des Teils
33 Das Getriebe ist so ausgebildet, daß die Pumpe und der Motor maximale Hubstellungen
erreichen können, obwohl diese maximalen Hubstellungen nicht gleichzeitig eintreten
können.
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Wenn die Pumpe einen IIub gleich Null hat, wie in den Fig. 8 und 12
dargestellt, hat der Motor eine Stellung mtt maximalem Hub. B einer winkligen Bewegung
des Teils 33 bewegt sich die Pumpe im Sinne einer Vergrößerung des Hubes bis zum
Maximalhub, der in diesem Beispiel nach Bewegung des Teils 33 aus der dargestellten
Lage um 750 erreicht wird.
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Während dieser Bewegung der Pumpe ist der Hub des Motors kleiner,
aber der Motor kann niemals eine Hubstellung gleich Null erreichen. Wenn sich der
Teil 33 über die Nuilhubstellung der Pumpe hinaus bewegt, dreht sich der Motor wenn
erforderlich in umgekehrter Richtung. Bei Winkelbewegungen des Teils 33 ändert sich
die Steuerung der Öffnungen sowohl in der Pumpe als auch in dem Motor, ähnlich wie
das anhand der Fig. 1-7 beschrieben wurde. Die Steuerung ist so, daß nur eine einzige
Außensteuerung notwendig ist, um das Verhältnis zwischen Einlaflwelle 26 und Auslaßwelle
37 des Getriebes zu ändern, wodtwoh der Betrieb beispielsweise eines Fahrzeugs oder
einer anderen Vorrichtung mit einem solchen Getriebe sehr vereinfacht wird.
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In dem gezeigten Beispiel liegen die Flächen 42-47 im wesentlichen
gleichwinklig zu der Achse, um die sich der Teil 33 bewegt; aber diese Winkel können
auch veränderlich sein, je nach den vorliegenden Bedingungen.