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Flüssigkeitsgetriebe mit umlaufenden Zylindern, deren Kolben mittels
einer Schiefscheibe hin und her bewegt werden :... Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsgetriebe
mit umlaufenden Zylindern, die gegen eine ihnen gegenüber ruhend angeordnete, mit
einem Saug- und einem Druckschlitz versehene Steuerfläche gedrückt und deren umlaufende
Kolben von einer in ihrer Winkelstellung verstellbaren, ebenfalls umlaufenden Schiefscheibe
hin und her bewegt wenden.
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Getriebe dieser Art bestehen aus einem Pumpen-und einem Motorteil,
die im wesentlichen gleich awgobildet sind. Fers ist -auch möglich, von diesen Getrieben
nur den Pumpen- oder nur den Motorteil zu verwenden. Beispielsweise kann ider Pumpenteil
mit Vorteil für den hydraulischen Antrieb von irgendwelchen Maschinen, beispielsweise
Werkzeugmaschinen, benutzt werden. Bei den bekannten Getrieben dieser Art ist der
Zylinderkörper schwenkbar angeordnet, ihm et durch den Druck im Innern der einzelnen
Zylinder gegen eine Steuerfläche gedrückt wird, die auf einem Schwenkrahmen angeordnet
ist. Der Schwenknamen kann jedoch praktisch gar nicht so kräftig gemacht werden,
als daß er sich nicht mit wachsenden Drücken des Arbeitsmittels Klurchbiegt. Dadurch
wind die bis dahin planebene Fläche des Steuerspiegels mehr oder weniger krumm,
so daß die Zylinderräume des gegen die- Steuerfläche gedrückten Zylimrderkörpers
nicht mehr einwandfrei nach außen abgedichtet werden können. Eine auch nur geringe
UrndIchüigkeit genügt aber schon bei hohen Drücjken, daß das unter Druck stehende
Arbeitsmittel zwischen oder Steuerfläche und der
entsprechenden
Fläche des Zylinderkörpers hindurchgedrückt und der Zylinderkörper voll,stiähdig
von der Steuerfläche abgehoben wind. Ein weiterer sich in gleicher Richtung auswirkender
Nachteil der bekannten Flüssigkeitsgetriebe besteht darin, d!aß zum mindesten die
Druckleitung :durch das hohle Innere eines Zapfens des Schwenkrahmens geführt werden
muß. Hierdurch wird zuerst die Steifigkeit und Festigkeit des Schwenkrahmens vermindert,
was wiederum die Gefahr erhöht, daß sich die Steuerfläche unter dem Einfluß von
hohen Drücken des Arbeitsmittels durchhiegt. Die Durchführung des Arbeitsmittels
durch,das hohle Innere eines Zapfens des Schwenkrahmens neigt außerdem ebenfalls
bei hohen Drücken zu Betriebsschwierigkeiten und Anstähden. Die Steuerflüche selbst
muß eingeschabt wenden, was in .dem Schwenkrahmen auf Schwierigkeiten stößt. Abgesehen
davon, daß auf diese Weise die Herstellungskosten erhöht werden, ergibt sich ,die
Gefahr, daß die Steuerfläche nicht einwandfrei eingeschabt wird.
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Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Nachteile d .adurch beseitigt,
daß die Steuerfläche fest mit der ruhend angeordneten Lagerung der An- bzw. Abtriebswelle
verbunden ist und die Lager für die Sdhiefsoheibe von einem besonderen Lagerbock
gebildet sind, der erst nachträglich mit dem die Steuerfläche und die Lagerung für
die Antriebswelle bildenden Werkstück verbunden wind. Auf .diese Weise isst die
Möglichkeit, daß sich .die Steuerfläche unter dem Einfluß von hohen Drückendes Arbeitsmittels
durchbiegt, völlig vermieden. Nicht nur die Steuerfläche, sondern die Kreuzköpfe
der Mitnehmer oder Pleuelstangen der einzelnen Kolben sind indem Schwenkrahmen gelagert.
Es ist zwar auch jetzt möglich, daß sich dieser Schwenkrahmen durchbiegt. Dieses
Durchbiegen hat jedoch nicht mehr . irgendeinen nachteiligen Einfluß auf die Steuerfläche.
Nicht duz der Druck- und der Saugschlitz der Steuerfläche liegen in der ruhend angeordneten
Lagerung der An-bzw. Abtriebswelle, sondern auch der Saugkanal und der Druckkanal,
so daß sich keinerlei Schwierigkeiten bei der Zu- und Abführung des Arbeitsmittels
ergeben. Die Kolben und Zylinderräume liegen auf diese Weise näher am Maaschinenstähder,
so daß die Gefahr von Schwingungen herabgesetzt und das ganze Getriebe stabiler
wird. Lies wird dadurch unterstützt, daß bei dem Erfindungsgegenstand in dien Gehäuse
zur Lagerung der An- bzw. Abtriebswell.e kein Drucklager zur Aufnahme der Kolbenkräfte
' vorgesehen zu werden braucht, durch die ja der Zylinderblock gegen die Steuerfl'äehe
gedrückt wind. Dadurch, daß für die Schwenkrahmen der Sdhiefschei!be ein besonderer
Lagerbock vorgesehen i!st, der erst nachträglich mit dem die Steuerfläche und die
Lagerung fier die An- bzw. Abtrnebswelle bildenden Werkstück verbunden wind, kann
die Steuerfläche ohne Schwierigkeiten bearbeitet wenden. Um dies weiter zu erleichtern,
ragt zweekmäßi@gerweise die Steuerfläche aus ihrem Werkstück etwas heraus. Auf diese
Weise bildet sich zwanglos ein Zentrieransatz für den Lagerbock für den Schwenkrahmen
der Schiefsc'heibe.
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Im allgemeinen dient zum Antrieb derartiger Flüssigk#--itsgetriebe
ein Elektromotor oder ein sog. Getriebemotor, bei dem das im allgemeinen mechanische
Getriebe im :das Gehäuse des Elektromotors eingebaut ist. Erfirndungsgemü,ß dient
in einem solchen Fall das antriebsseitige Lagerschild des Motors gleichzeitig zur
Bildung der Steuerfläche und zur- Lagerung der Antriebswelle des Flüssigkeitsgetriebes,
die mit :dem Motoranker bzw. der Abtriebswelle des iMotorgetriebes aus einem Stück
besteht. Auf diese Weise- ergibt sieh eine Verkürzung der Baulänge. Eine besondere
Kupplung zwischen der Antriebswelle des . Flüssigkeitsgetriebes und der Ankerwelle
fällt fort. Die Kolben des Flüssigkeitsgetriebes liegen näher am Maschinens@ähder,
so daß die ganze Vorrichtung stalbiler wird und die Gefahr von Schwingungen, die
von dem Pumpenkoliben herrühren, herabgesetzt wird. Etwa auftretende Schwingungen
werden außerdem durch die Masse des Ankers gedämpft.
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Die Drehzahlen und die Arbeitsmitteldrücke derartiger Getriebe sind
!sehr hoch, so daß schlagartig idi:e einzelnen umlaufenden Arbeitszylinder, nachdem
sie vom Saugschlitz getrennt worden sind, mit dem Druckschlitz inVerbindung gebracht
werden. Das unter Druck stehende Strömungsmittel tritt dann ebenso schlagartig in
dien Zyli:nderraum :ein, wodurch sich leicht Stöße 'n der Maschine, Schwingungen
und .ein unruhiger Lauf der Maschinen ergeben. Man hat zur Behebung dieser Nachteile
bereits vorgeschlagen, an den beiden Enden -des Druckschlitzes Verlängerungsnuten
vorzusehen, adle die Zylinderräume noch eine Zeitlang mit ,dem Druckschlitz @in
gedrosselter Verbindung halten. Im allgemeinen werden !diese Verlängerungsnuten
derart ausgebildet, daß ihr Querschnitt .nach dem Sangschlitz zu allmählich abnimmt.
Man hoffte, auf diese Weisse zu erreichen, daß bei Beginn (das Druckhalbes der in
(dem Druckschlitz rund den !daran anschließenden Räumen herrschende Druck nur allmählich
auf adle Räume der einzelnen Zylinder übertragen wird. In entsprechender Weise soll
(die am Austritt aus dem Druckschlitz angebrachte VerlIäugerungsnut dafür sorgen,
daß die Räume der einzelnen Zylinder nur all:mähl,ich von !d!em Druckschlitz und
den daran anschließenden Druckräumen getrennt werden.
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Erfindungsgemä6 weist der Saugschlitz auf -der Seite, wo !die.käume,der
umlaufenden Zylinder von ihm getrennt werden, in Richtung des Beginns des Druckschlitzes
eine Verlängerungsnut auf, die die Zylinderräume noch eine Zeitlang über den Totpunkt
(der Kolben hinaus mit dem Saugschlitz in vorzugsweise gedrosselter Verbindung hält.
Die Verl'ähgerungsnut am Eintritt in den Druckschlitz wird hierbei fortgelassen.
Die Vorwärtsbewegung der Kellben beim Übergang von dein Saugschlitz in den Druckschlitz
ist äußerst gering. Der Weg zwischen dem Ende dies Saugschlitzes und dem Beginn
id'es Druckschlitzes eist jedoch aus praktischen
Erwägungen so
groß, daß am Beginn der Umlaufbewegung nach Verlassen des Saugschlitzes doch noch
eine geringe Rücklunfbewegung des Kolbens (stattfindet, die ein wenn auch nur geringes
Vakuum in dem Zylinder zur Folge hat. Wann nun überhaupt keine Verlängerungsnuten
am Beginn des Druckschlitzes angeordnet sind, schrägt plötzlich adas unter Druck
stehende Arbeitsmittel von dem Druckschlitz bzw, seiner Verlängerungsnut her zurück
in den Arbeitszylinder, in (dem ein geringes Vakuum herrscht. Die Folge ist ein
starker Schlaag"der sich in den oben beschriebenen Mangeln des Laufes der Maschine
auswirkt. Tatsächlich sind die Drücke ein dem Druckschlitz und den daranunschließenden
Räumen viel zu hoch, als daß cdurch eine Verl(ängerun@gsnut am Beginn des Druckschlitzes
ein allmählicher Übertritt das Druckes in den Druckschlitzen auf den Zylinderraum
erreicht werden könnte. Dadurch, adaß erfindungsgemäß eine Verlängerungsnut ran
Ende des Saugschlitzes angeordnet ist, ,die .die Zylinderräume noch eine Zeitlang
über den Totpunkt hinaus mit dem Saugschlitz in Verbindung hält, wird erreicht,
dali während des ganzen Saughubes der Kolben ihre Zylinderräume :mit dem Saugschlitz
2n Verbindung ,stehen. Die Entstehung eines Vakuums in den Zylinderräumen ist also
nicht mehr möglich. Dadurch, @d@aß die am Ende des Saugschlitzes angeordnete Verlängerungsnut
sogar so lang ist, daß die Zylinderräume noch über den Totpunkt der Kolben hinaus
mit,dem Saugschlitz -in Verbindung stehen, drückt -der Kolben sogar noch einen kurzen
Augenblick eine ganz geringe Menge von Arbeitsmittel in den Saugschlitz hinein,
was eine Gewähr mehr idafür ist, cdaß :kein Vakuum in Odem Zylinder entsteht. Wenn
jetzt der Zylinderraum mit dem Druckschlitz in Verbindung tritt, kann sich nicht
schlagartig dass @in ,dem brucksehlitz unter Druck s-tehendeArbeibsmittel nn denZylirnderraum
stürzen, da ja der Zyllinderraum schon vollständig mit unter Druck stehendem Arbeitsmittel
angefüLlt ist. Es bat (ichherausgestellt, daß diese Überlegungen richtig sind und
idaß eine auf diese Weise erfindungsgemäß ausgebildete Maschine einen wesentlich
ruhigeren Lauf Aals die bekannten Maschinen dieser Art besitzt.
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Vorzugsweise ist edle Verbindung, die (durch die Verlängerungsnut
arm Ende des Saugschlitzes zwischen den einzelnen Zylinderräumen und dem Saugschlitz
geschaffen wird, gedrosselt; auf Bliese Weise wird' erreicht, daß,die einzelnen
Kolben jenseits ihres Totpunktes Idas Strömungsmittel nur unter Überwindung eines
gewissen Wiederstandes in den Saugschlitz zurückdrücken können. Hierdurch ist eine
Gewähr mehr :dafür vorhanden, daß die Zylinderr#ä'ume vollständig mit (dem Strömungsmittel
angefüllt sind, bevor sie mit den Druckräumen ein Verbindung gesetzt werden.
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Zwerkmäßigerweise ist wieder auf bekannte Art am Ende rdes Druckschlitzes
eine Verlängerungsnut vorzusehen. Es empfiehlt sich weiter, den Querschnitt der
am Austritt aus dem Saugschlitz angebrachten Verlängerungsnut über ihre ganze Länge
imwesentlichengleichzugestalten. DerZweckdieser VerlIätgerungsnut .bestecht jia
nur dann, die Rünme der einzelnen Zylinder noch ednegewisse Zeit lang mit -dem Saugschlitz
in Verbindung zu halten. Irgendeine langsam abnehmende Drosselung ist hier reicht
notwendig. Im Gegensatz hierzu nimmt zweckrnäßigerweise -der Querschnitt ;der am
Austritt aus ,dem Druckschlitz angebrachten Verlängerungsnut nach Odem ;Beginn des
Saugschlitzes: zu allmählich ab, .da ja (der Zweck dieser Nut darin besteht, die
Räume oder einzelnen Zylinder allmählich von dem Druckschlitz und den daran anschließenden
Räumen zu trennen.
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Die Abbildung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellt
dar Fig. i einen Längsschnitt idurch aden Pumpenteil eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Getriebes, Fig. a2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fiag. i, Fig.,3 einen Schnitt
nach Linie I'I:I-IiII der Fig. 2, Fig. q. eine Ansieht auf den Steuerspiegel, FinG.
5 einen Längsschnitt durch eine weitere Anzsführungsform der . Erfindung, bei der
das antriebsseitige Lagerschild eines die Pumpe des Getriebes antreibenden Elektromotors
gleichzeitig zur Lagerung der Antriebswelle der Pumpe dient und mit einer Steuerfläche
für die Pumpe versehen ist.
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.Die Antriebswelle i, die von einem nicht dargestellten Elektromotor
angetrieben wird, .ist in dem Lagergehäuse 2 mittels einer Lagerbuchse 3 und eines
Wädzlagers 26 -drehbar gelagert. Auf ihr isst fest mittels Feder und Nut
q. ein Zylindergehäuse 5 befestigt, Idas mit Hilfe einer Feder 6, die :sich einerseits
gegen das Zylindergehäuse 5 und andererseits gegen einen an der Antriebswelle i
befestigten Ring 7 legt, gegen eine am Lagergehäuse 2 vorgesehene Steuerfläche 8
gedrückt wird. .
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An dem Lagergehünse 2 ist mit Hilfe eines ringförmigen Flansches 9,
.der @durch die kreisförmige Steuerfl'äiche zentriert wird, ein Lagerbock io mit
zwei Lagern i i, i2.(befestigt, rum aderen Lagerzapfen iß, 14 ein Schwenkrahmen
15 ,drehbar gelagert st.
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In ,dem Sehwenkrahrnen.i5 isst ein zentrischer 'Zapfen 16 befestigt,
auf dem drehbar mit Hilfe zweier Kugellager a7 eine Schiefscheibe,i8 gelagert ist.
Die Sahiefscheivbe stützt sich außerdem mittels eines Knnggeldruaklagers i 9 gegen
den Schwenkrahmen, 15 aab.
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In dem Zylindergehäuse 5 sind im Ausführungsbeispiel sieben 2o zentrisch
uni ,die Achse der Antriebswelle i vorgesehen. Vorzugsweise sind ganz aJlgemnein
eine ungerade Anzahl von Zylinderbohrungen vorzusehen, also beispielsweise fünf,
sieben oder neun. Diese Zylinderbohrungen gehen in Sahlitze2i über, die mit Bezug
auf die Achse der Antriebswelle auf demselben R:aadius wie ein Saugschlitz 22 und
ein Druckschlitz 23 liegen, die in -der Steuerfläche 8 vorgesehen sind. Vorzugsweise-
haben die Schlitze 21, der Saugschlitz 22 undder Druckschlitz 23 dieselbe Breite.
Der Saugschlitz 22 steht mit einem ebenfalls in dem Zylindergehäusea vorgesehenen
Saugkana
124 in Versbindung, an den die Saugleitung angeschlossen
ist. In entsprechender Weise steht der Druckschlitz 23 mit einem in dem Lagergehäuse
2 vorgesehenen Druckkanal 25 in Verbindung, von -dem aus die Druckleitung geht.
Das Wälzlager 26 wird mit Hilfe eines Deckels 27, in dem eine Abdichtung 28 eingeschlossen
ist, in dem Gehäuse festgehalten. In jeder der Zylinderbohrungen 2o ist ein Kolben
29 verschieblich gelagert, an .dem je eine Pleuelstange oder ein Lenker 30 mit Hilfe
eines .Kugelkopfes 31r gelenkig angreift. Zur Lagerung des Kugelkopfes an jedem
der Kolben dient eine zweiteilige Pfanne 32, 33. In entsprechender Weise .ist jeder
der Lenker 3o .rnit Hilfe eines Kugelkopfes 34 und einer zweiteiligen Pfanne 35,
3'6 in der Schiefscheibe i8 gelenkig gelagert.
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Die Schiefscheibe 18 wird durch die Antriebswelle i mittels eines
Gleitsteines 37 mitgenommen, der verschiebbar in einer entsprechenden rechteckigen
Aussparung der Schiefscheibe 18 gelagert ist. Die Welle i greift mit einem abgefllachten.Ende
38 in den Gleitstein ein. Die für das abgeflachte Ende der Antriebswelle vorgesehene
Aussparung des Gleitsteines 37 ist @durch einen fest mit dem Gleitstein verbundenen
Deckel 39 abgeschlossen. Durch eine mittels einer Feder 4o belastete Kugel
41 wird der Gleitsteindeckel 39 in ständiger Verhindung mit dem vorderen Ende des
abgeflachten Kopfes der Antriebswelle 38 gehalten: Die Stirn-und Seitenkante des
abgeflachten Kopfes ist, wie bei 43 gezeigt, in Form einer Kugelfläche abgerundet,
deren Mittelpunkt im Schnittpunkt der Achse der Antriebswelle i und der Achse der
Schwenkzapfen 13, 14 liegt.
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Die Mittellinie 42 des Saugschlitzes a2 und des Druckschlitzes 23
liegt parallel zerr Achse des Schwenkrahmens 15 der Schiefscheibe 18. Beide Schlitze
erstrecken sich von ,dieser Mittellinie aus nach beiden Seiten und endigen in gewissem-
Abstand vor der senkrecht (dazu liegenden Mittellinie, damit der Schlitz 2i, dessen
Länge etwa gleich dem Durchmesser .der Zylinderbohrungen 2o ist, nicht gleichzeitig
mit dem Saugschlitz 22 und dem Druckschlitz 23 in Verbindung steht. Es sei enge=
nommen, rdaß der Zylinderkörper 5 während des Betriebes in Richtung des Pfeiles
44 rumläuft. Der Schwenkrahmen kann aus der Achse der Antri6bswelle i heraus nur
nach der sich aus Fig.,i ergebenden Seite geschwenkt werden, so daß der Schlitz?,?,
stets der Saugschlitz ,und der Schlitz 23 stets der Druckschlitz bleibt. An dem
Ende 45 des Saugschlitzes 2a, an ,dem die Verbindung der einzeln umlaufenden Zylinderrl'äume
mit dem Saugschlitz unterbrochen wird, ist eine Verlängerungsnut 46 vorgesehen,
die derart lang ist, daß die Schlitze 21 auch dann noch mit ihr in Verbindung stehen,
wenn die Kolben 29 schon etwas über den Totpunkt hinaus gelangt sind. Am Austritt
47 aus der Drucknut ist eine entsprechende Verlängerungsnut 48 vorgesehen. Während
die Nut 46 im wesentlichen über ihre ganze Länge den gleichen Querschnitt aufweist,
verringert sich der Querschnitt der Verlängerungsnut 48 nach dem Beginn 49 des Siaugschlitzes
hin.
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Im übrigen weist die Steuerfläche auf bekannte Weise ringförmige Aussparungen
50, 51 auf, zwischen denen die Steuerschlitze 22 und 23 angeordnet sind. An diesen
ringförmigen Aussparungen sind Blöcke 52y 53 stehen ,gelassen, deren vordere Fläche
auf bekannte Art schräg allmählich nach der unteren Fläche oder ringförmigenAussparungen
50= 51 ab'U.lt.
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In Aden ringförmigen Aussparungen 50, 511 der Steuerfläche
ist je eine Bohrung 54, 55 vorgesehen, durch die über eine gemeinsame Zuführungsleitung
5-6 Schmieröl der Steuerfläche zugeführt wird. Jede der Pleuelstangen 3o weist eine
Längsbohrung 57_ auf, die über eine in jedem Kolben 29 vorgesehene Längsbohrung
58 mit dem Zylinderraum 2o in Verbindung steht. Inder Längsbohrung 58 ist ein sich
nach d er Längsbohrung 517 öffnendes federbelastetes Rückschlagventil 59 eingebaut.
In der Pfanne 35 ist weiter eine Schmierbohrung 6o vorgesehen, die mit einer Bohrung
61 in Verbindung steht, von der aus der Gleitstein 37 und der Lagerkopf 38 über
eine Bohrung 62 geschmiert wird.. Weitere Bohrungen 63 ,gehen von den
Pf annenhälften 35 ,aus, um die Wälzlager 17 und ig zu schmieren.
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Mittels der Antriebswelle i werden das Zylindergehäuse 5 und die Schiefscheibe
18 in Umdrehung versetzt. Falls die Achse der Schiefscheibe 18 des Schwenkrahmens
15 in der Achse der Antriebswelle i liegt, werden die Kolben 29 in ihren Bohrungen
2o nicht hin; und her bewegt; die Fördermenge der Pumpe ist gleich Null. Wenn die
Schief scheibe 18 mittels des Schwenkrahmens i,5 aus der Achse rder Antriebswelle
i herarasgeschwenkt wird, werden die Pumpenkolben 29 hin und her bewegt; je mehr
-die Schiefscheibe herausgeschwenkt ist, um so größer ist der Hub der Pumpenkolben
und um so größer ist die Fördermenge der Pumpe. Die Förderrichtung ,der Pumpe wird
,umgekehrt, wenn die Schiefscheibe über die Achse der Antriebswelle hinausgeschwenkt
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein die Pumpe antreibender
Elektromotor mit 64 bezeichnet, dessen Ankerwelle 65 aus einem Stück mit der Antriebswelle
für die Pumpe besteht. In dem antriebsseitigen Lagerschild 66 ist ein Saugkan:a167
.und ein Druckkanal 68 vorgesehen, die auf eine Weise, die mit der Ausführungsform
nach den Fig. i bis 4 übereinstimmt, in einen Saugschlitz 69 und einen Druckschlitz
70 übergehen. Die beiden Schlitze münden in eine Steuerfläche7i, gegen die
:der Zylinderblock 72 gedrückt wird. Die Lagerung .der Welle 65 mittels einer Buchse
73 und eines Wälzlagers 74 stimmt mit der der Ausführungsform nach den Fig. i bis
4 überein. Auch im übrigen bestehen keine Unterschiede zwischen der Ausführungsform
nach der Fig. 5 und der nach den Fig. ,i bis 4.