DE2140569B2

DE2140569B2 - Steuervorrichtung fur eine parallel und innenachsige Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2140569B2
Application number: DE2140569A
Authority: DE
Inventors: Svend Soenderborg Giversen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1971-08-13
Publication date: 1973-09-20
Also published as: NL7211019A; US3778198A; DD113380A5; AT326487B; GB1398779A; IT959144B; FR2149845A5; SE379231B; ATA473672A; BE785445A; DE2140569A1; JPS4828871A; JPS5119165B2; DE2140569C3

Description

Druckabfall an der Maschine gesteuert

^^a™' _{hluß zugeorf}net sind, ergibt a
Äe„_derwe_iK eine neue Betnebsar, W,r_d ein Mo-

unter gleichbleibenden äußeren Bedingungen k- und Durchsatzmenge) betrieben, dann arbei-S etwa mit der doppelten Drehzahl und mit dem Üben Drehmoment. Die übersetzung ändert sich im Verhältnis 1:2. Handelt es sich um den Antriebsmotor eines Fahrzeuges, so ergibt sich ohne die Zuhilfe_naS eines Umschaltgetriebes eine Gangschaltung. Ähnliches gut für den Betrieb einer Pumpe.

In diesem Zusammenhang ist es empfehlen* vert, wenn die zweite oder vierte Ventilöffnung mit dem rckseitige, Anschluß verbindbar sind.

Besonders günstig ist es, wenn das zweite Zahnrad daf Stzel ist °und Jchs Zähne hat. Hierbei ist jeweils Verdrängerkammer mit der Druckseite verschaltvorrichtung
einer ersten .f
zweiten Stellung
umschaltbaren'
Abhängigkeit

verschiebbar Bt, und
em Steuer- m
ones vom DruckabfaU

verbindbar ist,
Infolge des Tte

wcnH' di^ υτη-aufweist, der in

u^kanal mit den £ _sowie J_n

?*,. _stirnseitigen

S dfc Dmckkammer über .cue _Stellung

feline verstellbaren M Schluß

dte zugehM-_g übersteuert, obere Drucki ge-

■<

wenn diese eine Kammer an die Niede-druck- oder

SsSr , .-,ung. bei der jede

vierte der .Ventiloffnungen d. ,we.ten V ent,,, s dauernd nut dein einen Ans^u.ul -nc -.. ^J t..it.. Seiden Seiten liegenden Ventilöffnungen dauernd cut Innern

_{£& auch mo}„_lich, das Steuervenül im

^Ze.hnung dargestellten Ausfuhnäher erläutert. Es ^'g·· Siiatische Darstellung des Aufbaus

£S?£%L· Abteil

rSeTAS:^^SdSH^itauS; ^

nur jede vierte Ventilöffnung umgeschaltet zu wer- ^ ™_§ ^η^^₆ ^g _Ab;_Mcki_ung des Umfangs des Dreh-

i einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist da- Schiebers ™ ^F J^ ^ _{durch die UmschaU}vor-

geneinander versetzt sind, von denen die erste Ringnut mit dem einen Anschluß verbunden und auf der einen Seite der Axialnuten angeordnet ist die zweüe Ringnut mit dem anderen Anschluß verbunden und auf der anderen Seite der Axialnuten angeordnet ist und die dritte Ringnut mit der Umschaltvornchtung verbunden und auf der den Axialnuten Β*«ηΛ«^ ^/ß^ d_aroesteHte Maschine als Motoi betnemen. daß ehe dar ^^ _{L (F t g}. _{1} wird}

ben wirl· An , η^ _keits._{Zuleitung U}nd an einen

date erne Dτ M g ^^^ angeschlossen· ₄o zweiten An.uj _{d) t}

zwei j

Der Motor hat

^^^ angeschlos _{3 stes Zahnrad) mlt} ₄ ^ _{sech n}

Zwischen beiden werden Verbesteht aus einem

be™ die verbleibenden Axialnuten mit der dritten Ringnut verbinden. Hierbei handelt es sich um eine ?_ur Verwirklichung der Erfindungsidee^rgenj

und eine mm Ventilteil 7 hat sieben

zweiten V. nwt ^^ _{Ventilöf nung}en 9,

f_e'™L_n Kanal 10'mit je einer rik^

Äxialnut mit der dritten Ringnut verbunden werden muß, lassen sich die hierfür erforderhchen Bohrungen bequem im Drehschieber unterbringen. Ein so.-fhes Verteilerventil erlaubt auch eine Drehnchtungs-SSehr durch Vertauschung des ersten und zweiten

r kann von Hand beta^

über Leitung«! _{en Dk zweit}e Gruppe fcbe-

55 «J ^*™_{ilöffnungen zu} beiden Seiten der^Vens ten.aus Ventüöffnungen lift sind J'^olJⁿ^ » _{dauernd mit} dem zwei erι An- ^_ß ^L«_unden.. _Die dritte gruppe ^c bes eht aus

*« den restlichen —SÄ?^

so schaltet dieser automausen am uit uuu«».. triebsart, die bei geringerem Drehmoment eine here Drehzahl erlaubt und umgekehrt.

f_euert

In der veranschaulichten Stellung der Umschaltvorrichtung 15 sind die Ventilöffnungen, lic an die Druckseite angeschlossen. Sie wirken dann in gleieher Weise wie die Ventilöffnungen 11a. Es ergibt sich ein für derartige Maschinen üblicher Betrieb. Wird dagegen die Umschaltvorrichtung 15 in die andere Stellung gebracht, so liegen lediglich die Ventilöffnungen 11a an der Druckseite, während alle übrigen Ventilöffnungen mit dem Abfluß verbunden sind. Es ist dann nur die schraffierte Verdrängerkammer 5 a mit Druckflüssigkeit versorgt. Das Ritzel 4 hat seinen momentanen Drehpunkt M im Bereich des oberen Zahnes. Der in der Kammer 5 α herrschende Flüssigkeitsdruck übt daher eine Kraft auf das RH-zel 4 aus, die etwa senkrecht zu dem das Ritzel drehenden Hebelarm steht. Sie ist daher, anders als es Druckflüssigkeit in den Nachbarkammern tun würde, mit voller Kraft für das Drehmoment wirksam. Unabhängig von der jeweiligen Drehstellung des Ritzels 4 und des Ventilteils 8 ist immer nur eine mit Druckmittel gefüllte Verdrängerkammer 5 a vornanden. Diese Verdrängerkammer 5 a hat auch immer etwa die gleiche Lage mit Bezug auf den momentanen Drehpunkt M des Ritzels. Versuche haben gezeigt, daß das Drehmoment bei dieser Schaltungsart etwa auf die Hälfte zurückgeht und die Drehzahl etwa auf den doppelten Wert steigt. Der Wirkungsgrad, der bei einer solchen Maschine normalerweise 80 °/o beträgt, fällt nur auf etwa 75 % ab. Der Unrege!ruL2^:jV.f'isgrad steigt lediglich von 4°/o auf etwa 10 ⁰O. Letzteres beruht auf der Tatsache, daß die einzige wirksame Kammer 5 α bei einer vorgegebenen Drehung des Ritzels die größte Volumenänderung erfährt, während sich die beiden Nachbarkammern nur geringfügig ändern.

Es ist einleuchtend, daß ähnliche Verhältnisse auch auftreten, wenn die Anschlüsse 1 und 2 miteinander vertauscht werden. Dann ist nur eine Kammer mit der Abflußleitung verbunden, während die übrigen mit der Druckseite verbundenen Verdrängerkammern sich in ihrer Wirkung teilweise gegenseitig aufheben.

Eine praktische Ausführungsform ist in den F i g. 2 bis 4 veranschaulicht.

Der Arbeitsteil der Maschine, der in F i g. 2 veranschaulicht ist, weist ein Gehäuse 17 auf, das an der linken Seite mit einem Deckel 18 abgeschlossen ist und sich an der rechten Seite über ein Zwichenstück 19, das Hohlrad 3 und einen Deckel 20 fortsetzt. DIc einzelnen Teile sind durch Schrauben 21 miteinander verbanden. Im Gehäuse läuft eine Hauptwelle 22 um, die einstückig mdt einem Drehschieber 23 ausgebildet ist. Die Hauptwelle ist über eine Gelenkwelle 24 mit dem Ritzel 4 gekoppelt. Zu diesem Zweck ist die Gelenkwelle 24 mit verzahnten Gelenkköpfen versehen», die in entsprechende Innenverzamiiungen von Hauptwelle 22 und Ritzel 4 eingreifen.

Das Gehäuse 17 bildet den ersten Ventilteü 7, der Drehschieber 23 den zweiten Vemüteü 8 des Verteiler-Drehventüs 6. Am Innenumfang einer Gehäusebohrung sind daher die Ventilöffnungen 9 vorgeseneu, die über die als Bohrungen ausgebildeten Kanäle 10 im Gehäuse 17 und dem Zwischenstück 19 mh den Verdrängerkammern 5 verbunden sind. Am Umfang des Drehschiebers sind die als Axialnuten ausgebildeten Ventilöffnungen 11 vorgesehen. Eine erste Ringnut 25 befindet sich auf der rechten Seite der Axialnuien Ii CFig. 3) und ist mit einer Leitung 26 verbunden. Eine zweite Ringnut 27 befindet sich auf der linken Seite der Axialnuten 11 und ist mit einer Leitung 28 verbunden. Eine dritte Ringnut 29 ist auf der den Axialnuten· 11 gegenüberliegenden Seite der zweiten' Ringnut 27 vorgesehen und mit einer Leitung 30 verbunden. Von der dritten Ringnut 29 führen Bohrungen! 31 zu den Axialnuten 11 der Gruppec. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Axialnuten 11 der Gruppe α bis zur ersten Ringnut 25 verlängert, während die Axialnuten 11 der Gruppe b bis zur zweiten Ringnut 27 verlängert sind. Die Axialnuten 11 der Gruppe c haben einen Abstand zu den beiden Ringnuten 25 und 27 und stehen nur mit der dritten Ringnut 29 in Verbindung.

F i g. 2 bildet in Verbindung mit F i g. 4 eine vollständige Maschine. In F i g. 4 ist eine Ausführung der Umschaltvorrichtung 15 veranschaulicht. Die Umschaltvorrichtung hat ein äußeres Gehäuse 32, in welche eine Hülse 33 eingesetzt und beidseitig durch Stopfen 34 und 35 gesichert ist. In der Hülse ibt ein Ventilkolben 36 verschiebbar, dessen Nut 37 eine Austrittsöffnung 38, die mit der Leitung 14 verbunden ist, wahlweise mit einem Eintrittsraum 39 oder einem Eintrittsraum 40 verbindet. Der Eintrittsraum 39 ist über einen Drackkanal 41 und je ein Rückschlagventil 42, 43, das zum Raum 39 hin öffnet, mit den Leitungen 12 und 13 verbunden. Im Eintrittsraum 39 herrscht daher immer der höhere Druck, gleichgültig, ob die Druckmittelzufuhr über den Anschluß 1 oder 2 erfolgt. Der Eintrittsraum 40 ist über einen Niederdruckkanal 44 und zwei Rucks chi agventile 45 und 46, die zum Eintrittsraum 40 hin schließen, mit den Leitungen 12 und 13 verbunden. Im Eintrittsraum 40 herrscht daher immer der Ablaufdruck, gleichgültig, ob die Ablaufleitung an den Anschluß 1 oder 2 angeschlossen ist. An der einen Seite des Ventilkolbens 36 ist ein Raum 47 mit einer Druckfeder 48 vorgesehen. Der Raum 47 ist mit dem Niederdruckkanal 44 verbunden und steht daher unter Ablaufdruck. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilkolbens 36 ist ein Druckraum 49 vorgesehen, der über einen Kanal 50 mit zwei Ventilöffnungen 51 und 52 wahlweise mit dem Zulaufdruck oder dem Ablaufdruck versehen werden kann. Zu diesem Zweck ist e^:n Steuerkolben 53 vorgesehen, der in einer Bohrung des Ventilkolbens 36 gegen die Kraft einer Feder 54 verschiebbar ist. Die Bohrung ist durch einen elastischen Puffer 55 verschlossen. Im Raum 56 herrscht wegen der Verbindung über die Leitung 57 mit dem Druckkanal 41 Zulaufdruck, im Raum 58 wegen der Verbindung mit dem Eintrittsraum 40 Ablaufdruck. Der Steuerkolben 53 hat bezüglich der Ventilöffnungen 51, 52 einen Totgang, so daß bei einer Verschiebung des Steuerkolbens die eine öffnung erst freigegeben wird, nachdem die ar.-dere bereits einige Zeit geschlossen war.

Dieser Aufbau des Umschaltventils führt zu einer automatischen Gangumschaltung. bei der sich die beiden Arbeitsbereiche überlappen. In F i g. 5 ist im

6» oberen Diagramm über der Zeitachse t eine Druckverlauf P veranschaulicht, während im unteren Diagramm über die Zeitachse t die Drehzahl η des Motors dargestellt ist. Es sei angenommen, daß der Motor zu Beginn im Eilgang arbeitet, bei dem da· Umschaltventil die in Fig.4 veranschaulichte Stellung hat. Sobald ein vorgegebener Druckgrenzwert P₁ herrscht, ist der Steuerkolben 53 so weit nach links verschoben, daß die Ventilöffnung 52 freigegeben

und der Zulaufdruck in den Druckraum 49 eingespeist wird. Der Ventilkolben 36 und damit die Umschaltvorrichtung 15 geht daher in die andere Endlage. Nunmehr arbeitet der Motor mit der kleineren Drehzahl n_v Der Druckabfall sinkt entsprechend ab. Wenn bei weiterer Belastung der Druck über den Druckgrenzwert P₁ ansteigt, ändern sich die Verhältnisse nicht. Die Belastung ist bis zum Sicherheitsdruck P_s möglich. Dieser Sicherheitsdruck wird durch ein nicht veranschaulichtes Sicherheitsventil eingestellt. Sinkt nun die Belastung, so bleiben die Verhältnisse unverändert, bis der Druckabfall deu Druckwert P₉ unterschreitet. Während des Druckabfalls wurde vom Steuerkolben 53 zunächst die Ventilöffnung 52 geschlossen, wodurch sich an den Verhältnissen nichts ändert; einige Zeit später wird die

Ventilöffnung 51 freigegeben, so daß die Druckflüssigkeit aus der Druckkammer 49 zur Ablaufseite hin entweichen kann, weil der Ventilkolben 36 durch die Feder 48 nach rechts gedrückt wird. Nunmehr läuft der Motor wieder mit der Ursprungsdrahzahl n„. Diese Drehzahl bleibt erhalten, auch wenn der Druckabfall den Druckwert P., unterschreitet. Innerhalb des Druckbereichs A arbeitet der Motor daher im Normalgang und innerhalb des Druckbereichs B im

ίο Eilgang, wobei sich die beiden Bereiche überlappen.

Wenn zum Zweck der Drehrichtungsumkehr die

Leitungen an den Anschlüssen 1 und 2 vertauscht werden·, ändert sich an der Umschaltvorrichtung 15 wegen der Rückschlagventile 42, 43, 45, 46 nichts.

Vielmehr erfolgt die Umsteuerung nach wie vor beim Überschreiten der vorgegebenen Druckunterschiede.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

einer

Ventilöffnungen hat, deren Zahl gleica

atuioren

oder mh demanderen Anschluß verbmdet.

Ventilkolben (36) aufweist, der in iiSSi Dmckkanal (41) und _einen, Niederdruckkanal