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Hydraulischer Drehmomentübertrager
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auch mit der Rückführleitung zwischenPumpe und Motor ständig in Verbindung steht und einenkonstan- ten, über dem normalen zur Kraftübertragung erforderlichen Betriebsdruck liegenden Druck im hydraulischen System des Übertragers aufrecht erhält.
Durch diese erfindungsgemässe Anordnung wird also über die Füllpumpe ständig und unabhängig vom Druckverlust in den Förderleitungen ein zur völligen Zurückstellung der Kolben ausreichender Druck aufrecht erhalten. Mit der erfindungsgemässen Anordnung ist ein derartiger Drehmomentübertra- ger z. B. auch zum Einzelradantrieb von Fahrzeugen oder für andere Anwendungsgebiete geeignet, in denen ausserordentlich lange Leitungswege zwangsläufig in Kauf genommen werden müssen. Ausserdem kann durch die erfindungsgemässe Anordnung auch bei hoher Drehzahl und damit besserem Wirkungsgrad ein einwandfreier Betrieb erreicht werden.
Um den vorbestimmten Überdruck an das Leitungssystem aufrecht zu erhalten, ist vorzugsweise an der Druckleitung der Füllpumpe ein auf einen vorbestimmten Maximaldruck im System ansprechendes Überdrucksystem angeordnet. Um bei auftretenden Leistungsspitzen im Drehmomentübertrager das Füllpumpensystem zu schützen oder um bei Ausfall des Füllpumpensystems den Betrieb des Drehmoment- übertragers gegebenenfalls mit verminderter Leistung aufrecht zu erhalten, kann je ein Rückschlagventil an der Zuleitung zur Druck- bzw. Rückführleitung zwischen Pumpe und Motor des Übertragers angeordnet sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 teilweise im Axialschnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 3 eine Seitenansicht auf einen hydraulischen Kraftübertrager gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Übertrager gemäss Fig. 1 bei offenem Gehäuse, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Seitenansicht der Hohlwelle des Übertragers, Fig. 5 und 6 Seitenansichten auf einen Kolben und einen Rollenbolzen gemäss Fig. 3, Fig. 7 ein Strangschema des hydraulischen Kreislaufs des Übertragers gemäss Fig. 1 und 2 und Fig. 8 ein Strangschema eines hydraulischen Kreislaufs mit Reversiersteuerung.
Fig. 1 und 2 der Zeichnungen zeigen einen Kraftübertrager gemäss der Erfindung. Der Kraftübertrager weist zwei scheibenförmige Aggregate auf, u. zw. ein Antriebsaggregat als Pumpe 11 und ein Abtriebsaggregat als Motor 12. Die beiden Aggregate sind, mit Ausnahme der Unterschiede in der Anbringung, gleichartig aufgebaut. Es ist daher nur das Aggregat 11 im einzelnen dargestellt. Die Aggregate liegen in einem gemeinsamen Gehäuse 13 und sind miteinander durch innerhalb des Gehäuses liegende kurze Rohrleitungen für das Druckmedium verbunden.
Es ist jedoch eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass die kurzen, zwischen den beiden Aggregaten dargestellten Rohrleitungen durch Leitungen ersetzt werden können, die auf das Vielfache des Durchmessers der Aggregate, bis zu-zig oder sogar hunderte von Metern, verlängert sind und das Antriebsaggregat von dem oder den Abtriebsaggregaten räumlich zu trennen, um einen Motorantrieb an einer entfernt vom Antriebsaggregat (Pumpe) liegenden rotierenden Arbeitsvorrichtung zu schaffen.
Die Erfindung kann zur Übertragung einer Drehkraft auf eine entfernte Stelle Anwendung finden und die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform, bei der die Antriebswelle 18 und die Abtriebswelle 26 fluchten und der ganze Übertrager kompakt in einem Gehäuse liegt, dient nur als Beispiel. Im allgemeinen können Antriebs- und Abtriebseinheiten des Übertragers durch lange Rohrleitungen für das Druckmedium verbunden sein und die relative Winkellage der Antriebs- und Abtriebswellen kann sich der speziellen Ausführung jedes beliebigen Anwendungsfalles anpassen. Wenn die die Antriebs- und Abtriebseinheit verbindenden Rohrleitungen biegbar ausgebildet sind, kann die relative Winkellage der Antriebs- und Abtriebswellen während des Betriebes verändert werden oder eine oder beide Einheiten während des Betriebes an periodische Verlagerungen angeglichen werden, wie sie z.
B. bei starker Vibration einer Einheit auftritt.
Die Erfindung kann allgemein als hydraulisches Analogiesystem zu einem elektrischen Selbstsynchron-Verstärker-Servomechanismus beschrieben werden. Entsprechend dieser Analogie kann einfach eine einzige Antriebseinheit zum gleichzeitigen Antrieb einer Anzahl von Abtriebseinheiten verwendet werden. Jedoch schliesst die Erfindung die für die elektrische Analogie nicht zutreffende Eigenschaft ein, dass die Abtriebseinheiten gemeinsam oder unabhängig voneinander zum Ändern oder Reversieren der Abtriebs-Winkelgeschwindigkeit regelbar sind.
Eine feststehende Hohlwelle 16 ist im mittleren Teil des Gehäuses starr abgestützt und auf ihrem einen Ende ist drehbar ein Antriebszylinderkranz 17 des Antriebsaggregates 11 und auf dem andern Ende, ähnlich, ein Abtriebszylinderkranz des Abtriebsaggregates gelagert. Das das Abtriebsaggregat aufnehmende Ende fluchtet axial mit einer Antriebswelle 18, die in einem Lager 19 in dem
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Gehäuse gelagert ist und zur Verbindung mit einem Antriebsmotor, z. B. einem nicht dargestellten
Elektromotor, dient. An der Antriebswelle 18 ist ein Antriebsflansch 21 ausgebildet, von dem axial Zapfen 22 in Radialnuten 23 in der Stirnfläche einer Büchse 15 mit konischer Umfangs- fläche wegragen, die in den Zylinderkranz 17 eingepresst ist.
Eine Abtriebswelle 26 ist, ähnlich der Antriebswelle, in Lagern 19 an der andern Seite des
Gehäuse gelagert und mit dem zugeordneten Zylinderkranz gekuppelt. Sie ist mit einer nicht darge- stellten drehenden Arbeitsmaschine verbindbar.
Die Büchse 15 des Zylinderkranzes 17 hat eine Bohrung zur Aufnahme der Hohlwelle 16, die in der einen Lagermetallbüchse 27 festgelegt ist, um einen Verschleiss der Bohrung und der Hohl- welle zu verhindern. In den Zylinderkranz 17 ist durch radiale Bohrungen eine Anzahl radial ange- ordneter Zylinder 28 gebildet, die mit radialen Durchgängen in der Büchse 15 und der Lager- büchse 27 in Verbindung stehen. In jedem der Zylinder 28 liegt verschiebbar ein Kolben 29.
Die mit den radial inneren Enden der Zylinder fluchtenden Durchgänge in der Lagerbüchse 27 bilden
Zylindereinlässe 28a, deren jeder sich abwechselnd mit einer Zuführöffnung 31 und einer Auslass- öffnung 32 in der Hohlwelle deckt. Diese Öffnungen 31 und 32 werden durch zwei in Umfangs- richtung in Abstand liegende Schlitze in der Aussenfläche der Antriebsseite der Hohlwelle 16 ge- bildet.
Vorzugsweise ist eine ungerade Anzahl Zylinder, z. B. 7,9 oder 11, im Zylinderkranz vorgesehen, so dass nur jeweils ein Zylindereinlass 28a zur gleichen Zeit das Zwischenfeld 33 zwischen den
Steueröffnungen in der Hohlwelle durchläuft.
Jeder Kolben 29 ist, wie in Fig. 5 und 6a gezeigt, über eine Schubstange 34 mit einem La- gerblock 35 verbunden, in dem ein Lagerzapfen 36 liegt. An beiden an gegenüberliegenden Sei- ten des Lagerblockes vorstehenden Enden des Lagerzapfens sind Rollen 37 angebracht. Die Seitenflä- chen des Zylinderkranzes sind im Bereich der Schubstangen 34 und der Kolben 29 mittels Seitenplatten 38, 39 abgedeckt. Der radiale Aussenumfang dieser Seitenplatten weist Ausnehmungen 41 auf, in denen die Lagerzapfen 36 liegen. Diese Ausnehmungen haben eine Tiefe, die dem Maximalhub der Pumpe entspricht, mit dem der Zapfen 36 sich radial bewegt.
Ein Widerlagerring 42 für die Pumpenkolben wird durch einen um den Zylinderkranz liegenden Ring gebildet. Ein Paar axial in Abstand liegender Laufbahnen 43,44 ist am Innenumfang des Widerlagerringes 42 angebracht, an der die Rollen 37 an den freien Kolbenenden zur Schubübertragung anliegen. Die Zentrifugalkraft und der Ladedruck des Mediums aus einer Hauptpumpe 46 stellt die Kolben radial nach aussen und hält die Rollen an den ringförmigen Laufbahnen des Widerlagerringes in Anlage.
Die Exzentrität des Widerlagerringes 42 gegen den Zylinderkranz 17 ist mittels einer handradbetätigten Spindel 47 einstellbar, die drehbar am Gehäuse 13 gelagert ist und mit Gewinde in einem Flansch 52 am Widerlagerring 42 liegt. An der gegenüberliegenden Seite des Widerlagerringes kann eine Druckfeder angeordnet sein, die sich gegen das Gehäuse 13 abstützt und den Widerlagerring auf die Handradspindel zu vorspannt, oder es kann, wie dargestellt, eine Anschlagschraube 48 vorgesehen sein. Der Widerlagerring ist mit Seitenflanschen verbunden, die horizontale Sitzflächen 51 für auf gegenüber am Gehäuse vorgesehenen horizontalen Sitzflächen sitzende Wälzlager oder Gleitlager 53 aufweisen. Die Sitzflächen verlaufen horizontal und quer zur Drehachse.
Es können auch andere, nicht dargestellte Arten von Steuerungen unter entsprechender Anpassung angewendet werden.
Beim Betrieb wird die Antriebswelle 18 mit konstanter Geschwindigkeit in einer Drehrichtung angetrieben. Diese Drehbewegung wird direkt auf die in dem auf der Hohlwelle 16 befestigten Zylinderkranz 17 mit Presssitz sitzende Buchse 15 durch axial verlaufende Klauen 22 übertragen, die eine radiale Bewegung zwischen dem Zylinderkranz und der Antriebswelle möglich machen, da sie eine fliegende Kupplung bilden.
Wenn die Achse des Widerlagerringes 42 und die Achse des Zylinderkranzes 17 zusammenfallen, liegt das Antriebsaggregat in Nullstellung und es erfolgt keine Hin- und Herbewegung der Kolben. Wenn die Achse des Widerlagerringes 42 sich von der Zylinderkranzachse 17 entfernt, bestimmt die daraus sich ergebende Exzentrität den Kolbenhub. Die Verlagerung aus der Nullstellung in eine Richtung ergibt eine Lieferung flüssigen oder gasförmigen Mediums an einen der Steuerdurchlässe 31 oder 32 der Hohlwelle, während die Verlagerung in entgegengesetzter Richtung aus der Nullstellung eine Lieferung des Mediums an die andern dieser Durchlässe ergibt, wodurch das Übertragungsmedium dem Abtriebsaggregat 12 so zugeführt wird, dass dieses in einer oder der andern Richtung
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angetrieben wird.
Die Grösse der Exzentrität bestimmt den Kolbenhub, die Liefermenge des Arbeitsme- diums und die Geschwindigkeit des Abtriebsaggregats.
Die Arbeitsteile der Abtriebseinheit 12 sind die gleichen wie die der Antriebseinheit. 11. Das über die Einlassöffnungen an der Abtriebsseite der Hohlwelle zugeführte Arbeitsmedium drückt die über diesen Öffnungen liegenden Kolben radial nach aussen und die Abstützung auf den Widerlagerring setzt den Zylinderkranz der Abtriebseinheit in einer Richtung in Umdrehung. Wenn die Exzentrität der Abtriebseinheit umgesteuert wird, wird das Arbeitsmedium durch einen diametral entgegengesetzt liegenden Durchlass zugeführt und die Abtriebseinheit dreht in entgegengesetzter Richtung.
Das erforderliche Minimum an Arbeitsdruck wird im System zu jeder Zeit durch eine Pumpe 46 aufrechterhalten, die mit der Zu- und der Abführleitung 61,62 über Absperrventile 56,57 verbunden ist, wobei jede der Verbindungsleitungen 59,60 einen Druck erhält, der dem Öffnungsdruck des Überlaufventils 58 entspricht.
In dem in Fig. 7 dargestellten Strangschema erhält die Abtriebseinheit 12 Arbeitsmedium aus der Antriebseinheit 11. Die im gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnete Hauptpumpe 46 kann auf beliebige Weise mit der Antriebsmaschine des Aggregats oder mit einer gesonderten Antriebsmaschine, z. B. einem nicht dargestellten Elektromotor, verbunden sein.
Die Förderleitung 54 der Pumpe 46 teilt sich in zwei Zweigleitungen 59,60, die an die Verbindungsleitungen 61,62 zwischen Antriebs-und Abtriebseinheiten angeschlossen sind. In den Zweigleitungen 59,60 liegt je ein Rückschlagventil 56 bzw. 57, das eine Strömung nur von der Pumpe 46 zur Verbindungsleitung erlaubt. Jeder Förderoberschuss der Pumpe wird zum Sumpf 14 durch das Regelventil 58 zurückgeführt, das den Druck in der Leitung 54 auf einen vorbestimmten, relativ niedrigen Wert begrenzt. Es kann auch jede beliebige andere Anordnung, um den Minimaldruck in den Verbindungsleitungen aufrecht zu erhalten, z. B. eine pneumatisch angetriebene Ladepumpe mit Förderdruckregelung, angewendet werden.
Die Verbindungsleitung 61 wird durch zwei Axialbohrungen 61a und 61b und die Leitung 62 durch zwei Axialbohrungen 62a und 62b gebildet. Diese Bohrungen 61a, 61b, 62a und 62b sind an den gegenüberliegenden Enden durch Stopfen 65 verschlossen und öffnen sich nacheinander an den Steuerdurchlässen 31 und 32 an der Antriebs-bzw. Abtriebsseite der Hohlwelle.
Wenn die Antriebseinheit 11 auf einen vorbestimmten Hub oder eine vorbestimmte Liefermenge eingestellt ist und die Bewegung der Abtriebseinheit gleich eingestellt ist, wird das Strömungsverhältnis des Arbeitsmedium zwischen beiden Einheiten durch ein von Hand betätigbares Überbrückungsventil geregelt, das in Fig. 7 geschlossen dargestellt ist. Das Ventil wird durch Bewegung des Ventilschiebers 64 nach rechts aus der dargestellten Lage geöffnet, wodurch die zwischen den Verbindungsleitungen 61,62 überströmende Menge erhöht und die Liefermenge an die Abtriebseinheit 12 vermindert wird.
In einem abgewandelten Aufbau kann das Überbrüekungsventil 63 durch ein Mehrkanal-Ventil ersetzt sein, das die Verbindungsleitungen 61 und 62 zwischen Antriebs- und Abtriebseinheiten umschaltet, wodurch ein schnelles Reversieren der Abtriebseinheit möglich wird.
In Fig. 8 ist eine solche Anordnung dargestellt, bei der durch Vor- oder Zurückschieben des Schiebers 66 des Ventils 67 die Leitungsverbindungen zwischen Antriebs- und Abtriebseinheiten umge-
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doch Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dadurch den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
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