DE2028888A1

DE2028888A1 - Hydrostatische Pumpe oder hydrostatischer Motor

Info

Publication number: DE2028888A1
Application number: DE19702028888
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1970-06-12
Publication date: 1971-12-16

Description

Hydrostatische Pumpe oder hydrostatischer Motor Die heu-tige Entwicklung der hydrostatisch arbeitenden Purnpen bzw. Motoren ist gekennzeichnet durch den Trend nach immer höheren hydraulischen Drückern.
Nun lassen sich durch Verbesserung der Materialien und der Herstellungsverfahren die dabei auftretenden Probleme des Abdichtens (Kolben in Zylinderbohrungen, Steuerspiegel aufeinander) immerhin so lösen, dass noch keine einschneidende Begrenzung der Höchstdrücke von dieser Seite abzusehen ist.
Anders liegt das Problem bei der Lagerung. Die Schwenkwinkel gebräuchlicher Pumpen liegen bei 15° bis 18°, in extremen Fällen bis zu 25°.
Will man etwa einen hydrostatischen Motor noch mit einem auf 50 herabgeregelten Schwenkwinkel betreiben, so werden- die durch Lager axial aufzunehmenden "Blinkräfte" mindestens zehnmal (57,30:50) so gross - grob gerechnet - wie die bewegenden Umfangskräfte. Hinzu kommt die mechanische Bewältigung der Momente, die je nach Konstruktion zu teuren Spezial-Lagern führt. Da aber im wesentlichen für diese extremen Verhältnisse nur Wälzlager in Frage kommen, so tritt neben das Faktum des wirtschaftlich hohen Aufwands noch die Grössenbegrenzung des Wälzlagers an sich, d.h. der Umstand, dass Wälzlager von einer gewissen Grösse an relativ schwerer, teurer und konstruktiv schwieriger einzuordnen sind. Offensichtlich kann nur eine von den bisher bekannten Lösungen grundsätzlich abgehende Bauweise hier einen Durchbruch bringen. Ziel einer solchen Bauweise ist die nachstehend in einem Beispiel beschriebene Lösung.
Durch die mechanische Zusammenkopplung zweier symmetrisch arbeitender Pumpen- (bzw. Motoren-) Einheiten werden die Lager vollkommen von den axialen Blindkräften befreit, und durch zweckentsprechende Anordnung können die für die Lagerung der Welle immer erforderlichen zwei Gehäuselager durch die Restmomente so gering zusätzlich beansprucht werden, dass eine Vergrösserung gegenüber der Tragfunktion für die Welle durch äussere Momente (Umschlingungsgetriebe, Zahnradantrieb u.a.) gar nich-t notwendig IStb Zur Realisierung dieser ultimativen Forderung nach nahezu völliger Entlastung der Lager von inneren Systemkräften bedarf es allerdings noch weiterer Uberlegungen bezüglich der Einbeziehung der umlaufenden, die Pumpenzylinder tragenden Pwnpenkörper0 Hier wurde die Lösung darin gefunden1 dass keine Seitenkräfte bei den Kolben auftreten, indem die übertragenden Pleuel immer in Achsrichtung der Zylinder wirken, und dass diese Achsrichtung bei allen Zylindern auf einen einzigen Punkt, den Mittelpunkt der Steuerflächenkalotte, gerichtet ist Damit treten an den Pumpenkörpern keine Momente auf, und durch geschickte Anordnung der Steuerschlitze in Pumpenkörper und Steuerkalotte kann der Restdruck des Pumpenkörpers auf die Steuerkalotte optimal dem notwendigen Abdichtdruck entsprechend gewählt werden0 In den Fig. 1 und 2 ist ein Beispiel für die Ausgestaltung der Erfindung enthalten.
In eine Gehäuse 1 ist eine durchgehende Welle 2 für AnS bzw. Abtrieb gelagert. Quer zu dieser Welle kann ein Träger 3 mit sphärischen Kalotten 4 verschoben werden. Der Träger 3 enthäit die Ein und Auslasskanäle 5 und 6, ausserdem Steuerschlitze 7 und 8. Auf den sphärischen Kalotten gleiten die Pumpenkörper 9 und 10, in welchen Zylinderbohrungen 11 in im wesentlichen zentraler Richtung zur Kalottenmitte angeordnet sind.
Die PumpenEEper werden durch ein Kardangelenk 12 angetrieben und über eine Feder 13 an die Kalotte gepressto Die Kolben 14 sind über Pleuel 15 jeweils mit den umlaufenden Druckscheiben 16 und 17 verbunden, welche ihrerseits auf der Welle 2 sitzen und die Lager 18 und 19 tragen.
Der Kalottenträger 3 ist in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt, ihn durchdringt die Welle 2. Quer zu den Ein- und Auslasskanälen 5 und 6 liegen 2 Stützarme 20 und 21, welche in Kolben 22 und 23 geführt sind, die ihrerseits in zylindrischen Bohrungen des Gehäuses sich bewegen können.
Die Regelung dcr Pumpe bzw. des Motors geschieht dadurch, dass mittels der Kolben 22 und 23 die Stützarme 20 und 21 bewegt werden; je grösser die Desaxierung, desto grösser die Pumpenförderung. Die Kolben ihrerseits kann man durch bekannte mechanische Mittel, z.B. Spindeln, bewegen.
In Fig. 2 ist schematisch eingezeichnet, dass man die Verstellung auch hydraulisch vornehmen kann, indem ein Regelschieber 24 angeordnet wird, welch von der Druckseite über einen Kanal 25 Druckflüssigkeit erhält, welche r je je iach Regelbedarf über die Leitungen 26 und 27 auf die oberen Seiten der Kolben 22 und 23 oder aber über die Leitungen 28 und 29 auf die unteren Seiten der Kolben 22 und 23 ireten lässt. Es ist auch möglich, die hydraulische Betätigung über die Ein- und Auslasskanäle 5 und 6 erfolgen zu lassen, wobei die Kolben 22 oder 23 als Rückstllorgane dienen.
Das beschriebene Beispiel erfüllt die eingangs aufgestellten Forderungen bzw. Richtlinien: Aufnahme und damit Kompensierung der grossen axialen Blindkräfte durch die Welle: also keine axialen Lagerkräfte; zentral gerichtete Zylinderbohrungen einschliesslich eines entsprechend geformten Steuerspiegels, usammen mit einer Pleuelanordnung, welche keine Seitenkräfte auf die Kolben gibt: also keine Momente auf den Pumpenkörper, damit auch keine zusätzlichen Lager für den Pumpenkörper; geringe Restmomente durch Heranrücken der an sich notwendigen Wellenlager an die Druckscheiben.
Der Wirkungsgrad einer solchen Anordnung ist hoch, weil die grossen Blindkräfte ohne Verluste aufgenommen werden (keine Lager!), und weil die Steuerspiegel durch die konzentrische Anordnung klein bleiben.
Beides zusammen hat die Folge, dass einmal die mechanischen Verluste ein Minimum sind,andererseits aber aucli. die Leckverluste klein bleiben, insbesondere im Vergleich zu Gleitschuh-Pumpen. Aber neben dieser, insbesondere für hydrostatische Motoren wichtigen Vorteiler tritt ein für die künftige technische Entwicklung ebenso einschneidender Gewinn. Eingangs sind bereits die Schwierigkeiten für grosse Wälzlager geschildert worden. Die neue Anordnung brauc weder grosse Lager noch Speziallager; damit ist aber der Weg frei ür hydrostatische Pumpen bzw. Mutoren von erheblich grösseren Leistungen, als man sie heute als Grenze leht. Der Anwendungsbereich hydrostatischer Aggregate wird damit vervielfacht.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einheiten spiegelbildlich zusammengesetzt werden und die antreibenden Scheiben durch eine den Steuerspiegelkörper durchdringend Welle miteinander verbunden sind.
2. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegelkörper zwei Kugelkalotten trägt, in welchen die Steuerschlitze angeordnet sind.
3. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeic-hnet, dass die Zylinderbohrungen in- den.

Pumpenkörpern im wesentlichen zentral auf die zugehörigen Steuerkalotten-Ni ttelpunkte gerichtet- sind.
4. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben über Pleuel mit den-Druckscheiben verbunden sind und die Pleuel im wesentlichen in Achsrichtung der Zylinderbohrungen wirken.
5. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenkörper über eine an# sich bekannte kardanische Kupplung von der Welle oder den mit der Welle verbundenen Druckscheiben angetrieben werden.
6. Hydrostatische Pumpe bzw hydrostatischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegelkörper die- Ein- und Auslasskanäle trägt und in ihnen quer verschieblich ist.
7. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet1 dass der Steuerspiegelkörper zur Regelung der durchgesetzten Flüssigkeitsmenge durch an sich bekannt mechanische Mittel quer verschoben wird.
8. Hydrostatische Pumpe bzw. hydrostatischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegelkörper hydraulisch quer verschoben wird.