Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckmittelstromes zur Betätigung eines sich mit einer Welle drehenden hydraulischen Servomotors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckmittelstromes zur Betätigung eines sich mit einer Welle drehenden hydraulischen Servomotors.
Zur Erzeugung eines Druckmfttcistromes zur Betätigung eines sich mit einer Welle drehenden hydraulischen Servomotors sind Pumpen bekannt, die sich im Innern der Welle befinden und bei denen die Welle das Gehäuse der Pumpe darstellt.
In einer Ausführung ist diese Pumpe als Zahnradpumpe ausgebildet, wobei die! Zahnradpumpe über ein in der Welle befindliches Zahnradsystem unter Ausnutzung der Wellendrehung angetrieben wird. Jedes Zahnrad der Zahnradpumpe kann durch ein Antriebssystem gesondert angetrieben werden. Dadurch wird eine Umkehr der Förderrichtung der Pumpe erreicht. In der Welle befindliche Pumpen weisen den Nachteil auf, dass zur Betätigung der Pumpen zusätzlich Antriebselemente, wie beispielsweise Getriebe, erforderlich sind. Ausserdem sind die Antriebswellen im Bereich der Pumpen zu verstärken und die Teile der Pumpen sind bei Reparaturen schlecht zugänglich.
Die Erfindung bezweckt eine bessere Zugänglichkeit zu den den Druckmittelstrom erzeugenden Einrichtungen und gegenüber den vorzugsweise beim Stand der Technik verwendeten Zahnradpumpen eine bessere Regelung der Fördermnge, des weiteren eine unkompliziertere Ausführung des Pumpengetriebes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit der Antriebswelle rotierendes Pumpensystem zur Betätigung eines sich mit dieser Welle drehenden hydraulischen Servomotors zu schaffen, bei dem keine zusätzlichen Antriebselemente zur Betätigung der Pumpen benötigt werden und ausserdem die Mengenregelung und teilweise die Umkehr der Förderrichtung der Pumpe durch einfache Mittel verwirklicht werden.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckmittelstromes zur Betätigung eines sich mit einer Welle drehenden hydraulischen Servomotors so gestaltet ist, dass die sich drehende Welle, die als Antriebsorgan für Kraft- und Arbeitsmaschinen oder Verstellpropeiler dient, gleichzeitig direkte Antriebswelle eines Hubkol benpumpensystems ist. Als Ilubkolbenpumpen werden vorzugsweise regelbare, ventilgesteuerte Axial- bzw.
Radialkolbenpumpen, bei denen die Pumpenzylinder drehfest mit der Welle verbunden sind, verwendet. Bei einer Hubkolbenpumpe mit unveränderlicher Förderrichtung wird die Richtungsumkehr des Förderstromes durch ein steuerbares Wegeventil vorgenommen.
In einer Ausführungsform besteht eine Möglichkeit darin, dass als Hubkolbenpumpe eine Axialkolbenpumpe verwendet wird und das zugeordnete Wegeventil durch eine über eine Nullage nach beiden Seiten verschiebbare mit der Schrägscheibe der Axialkolbenpumpe verbundenen Stelleinheit mechanisch verstellt wird. Ausserdem kann vorgesehen sein, dass die Förderrichtung des Druckmittelstromes durch eine beidseitig zur Nullage verstellbare Stelleinheit in Verbindung mit mindestens einer Kolbenzylinderanord!nun,g umgekehrt werden kann, wobei jeder Kolben derart ausge bildet ist, dass er bei Verschiebung seines Arbeitsbereiches durch die Stelleinheit in jedem Arbeitsbereich mindestens eine zugeordnete Öffnung in der Zylinderwandung freigibt, durch die das Druckmittel gefördert werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwei Pumpensysteme unterschiedlicher Förderrichtung vorgesehen werden, die durch eine Stelleinheit entsprechend der gewünschten Förderrichtung wahlweise einschaltbar sind. Der im Servomotor befindliche Kolben kann nach erfolgter Verstellung durch ein wechselseitig entsperrbares Rückschlagventil arretiert werden.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung bestehen darin, dass eine bessere Zugänglichkeit zu den Pumpen und ihren Antrieben erreicht wird, die Rege- lung der Fördermenge vorteilhafter beherrscht werden kann und ausserdem die Antriebswelle im Bereich der Anordnung dieser Vorrichtungen nicht geschwächt wird.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazuge hörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Axialkolbenpumpe, Förderrichtungsumkehr mit Wegeventil;
Fig. 2 Axialkolbenpumpe, Förderrichtungsumkehr durch als Steuerkolben ausgebildeten Pumpenkolben.
In Fig. 1 befindet sich in einem gesondert dargestellten Bereich der Antriebswelle 4 eine als Axialkolbenpumpe ausgeführte Hubkolbenpumpe 13 mit den Kolben 7 bzw. 7'. Die Hubkolbenpumpe 13 ist hierbei drehfest mit der Welle 4 verblockt. Mit der Welle 4 sind weiter Rückschlagventile 6a; 6b, ein wechselseitig entsperrbares Rückschlagventil 2, ein steuerbares Wegeventil 3 und der Servomotor 1 drehfest gekoppelt. Die gegen Verdrehung gesicherte, aber durch die Stelleinheit 9 verstellbare Schrägscheibe 8 bewirkt bei Drehung der Welle 4 eine Bewegung der Kolben 7, 7'.
Während einer Umdrehung der Welle 4 führt jeder Kolben 7 bzw. 7' eine hin- und hergehende Bewegung aus. Während der ein!en Hälfte der Umdrehung wird das Druckmittel über die Rückschlagventile 6b, das Wegeventil 3, das wechselseitig entsperrbare Rückschlagventil 2 aus dem Zylinderraum 1b des Servomo- tors 1 angesaugt. Bei der zweiten Hälfte der Umdrehung wird das Druckmittel über die Rückschlagventile 6a, das Wegeventil 3, das wechselseitig entsperrbare Rückschlagventil 2 in den Zylinderraum la des; Servomotors 1 gedrückt. Die Richtungsumkehr des Förderstromes wird durch ein steuerbares Wegeventil 3 vorgenommen.
Die Fördermenge der Pumpe kann durch Schwenkung der Schrägscheibe 8 von einem Maximalwert (Stellung A) bis zu dem Wert Null (Stellung B) stufenlos verändert werden. Wenn die Pumpe nicht fördert, wird die Stellung des Kolbens im Servomotor 1 durch das wechselseitig entsperrbare Rückschlagventil 2 automatisch fixiert. Über eine Ölzuführung 5 können auftretende Leckölverluste ausgeglichen werden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Hier befinden sich wieder im Bereich eines gesondert ausgeführten Teiles der Antriebswelle 4 die Kolben 7, 7' einer Hubkolbenpumpe 13. Dabei sind die Kolben 7, 7' als Steuerkolben ausgebildet. Die Bewegung der Kolben 7, 7' wird durch die Schrägscheibe 8 erzeugt.
In der Stellung A der Schrägscheibe 8 wird bei der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben 7, 7' das Ö1 bei der einen Hälfte der Umdrehung über die Steuerschlitze 10, über die Schlitze 11 in der Zylinderwandung, über Rückschlagventile 6 und über das wechselseitig entsperrbare Rückschlagventil 2b in den Zylinderraum la des Servomotors 1 gedlrückt bzw. bei der anderen Hälfte der Umdrehung aus dem Zylinderraum lb angesaugt.
Dabei wird der Kolben im Servomotor 1 verstellt.
Wird die Schrägscheibe 8 mit Hilfe der Stelleinheit 9 in die Stellung C gebracht, dann geben die Steuerschlitze 10 die Schlitze 12 in der Zylinderwandung frei. Dabei sind die Schlitze 11 durch den Kolben 7 bzw. 7' verschlossen. Das Öl wird jetzt in den Zylinderraum 1b gedrückt bzw. aus dem Zylinderraum 1a des Servomotors 1 angesaugt. Befindet sich die Schräg scheibe 8 in der Stellung B, wird keine Bewegung der
Kolben 7, 7' erzeugt. Die Fördermenge der Pumpe kann bei Veränderung der Neigung der Schrägscheibe
8 in den Bereichen A-B bzw. B-C stufenlos reguliert werden. Leckölverluste können über eine Ölzuführung 5 ausgeglichen werden. Der Kolben im Servomotor 1 kann durch die wechselseitig entsperrbaren Rückschlagventile 2a und 2b nach erfolgter Verstellung in seiner Lage fixiert werden.
Bei beiden Ausführungsbeispielen kann ausser einem geschlossenen Ölkreislauf auch ein offener Kreislauf verwendet werden. Anstatt der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Pumpensysteme kann analog das Prinzip einer Radtialkolben- pumpe verwendet werden. Bei einer vorzugsweisen Ausführung dieser Pumpenart ist vorgesehen, dass die Kolben in die Welle 4 hineinragen.
Als Variante könnte die Verwendung von mehreren Pumpensystemen zur Erzielung unterschiedlicher Förderrichtung vorgesehen sein.
Device for generating a pressure medium flow for actuating a hydraulic servo motor rotating with a shaft
The invention relates to a device for generating a pressure medium flow for actuating a hydraulic servo motor rotating with a shaft.
Pumps are known which are located in the interior of the shaft and in which the shaft represents the housing of the pump for generating a Druckmfttcistrom for the actuation of a hydraulic servo motor rotating with a shaft.
In one embodiment, this pump is designed as a gear pump, the! Gear pump is driven by a gear system located in the shaft using the shaft rotation. Each gear of the gear pump can be driven separately by a drive system. This reverses the direction of delivery of the pump. Pumps located in the shaft have the disadvantage that additional drive elements, such as gears, are required to operate the pumps. In addition, the drive shafts in the area of the pumps must be reinforced and the parts of the pumps are difficult to access for repairs.
The invention aims at better accessibility to the devices generating the pressure medium flow and, compared with the gear pumps preferably used in the prior art, better control of the delivery rate, and also a more uncomplicated design of the pump gear.
The invention is based on the object of creating a pump system that rotates with the drive shaft for actuating a hydraulic servomotor that rotates with this shaft, in which no additional drive elements are required to actuate the pumps and also the volume control and partially the reversal of the delivery direction of the pump simple means can be achieved.
According to the invention, the object is achieved in that the device for generating a pressure medium flow for actuating a hydraulic servo motor rotating with a shaft is designed in such a way that the rotating shaft, which serves as a drive element for engines and machines or variable-displacement propellers, is also a direct drive shaft Piston pump system is. The reciprocating piston pumps are preferably controllable, valve-controlled axial or
Radial piston pumps, in which the pump cylinders are non-rotatably connected to the shaft, are used. In the case of a reciprocating piston pump with an invariable delivery direction, the direction of the delivery flow is reversed by a controllable directional valve.
In one embodiment, there is a possibility that an axial piston pump is used as the reciprocating piston pump and the assigned directional control valve is mechanically adjusted by an actuating unit connected to the swash plate of the axial piston pump via a zero position to both sides. In addition, it can be provided that the conveying direction of the pressure medium flow can be reversed by an adjusting unit that can be adjusted to the zero position on both sides in connection with at least one piston-cylinder arrangement, each piston being designed in such a way that when its working area is shifted by the adjusting unit in each Working area releases at least one associated opening in the cylinder wall through which the pressure medium can be conveyed.
Furthermore, it can be provided that two pump systems of different conveying directions are provided, which can be switched on by an actuating unit according to the desired conveying direction. The piston in the servomotor can be locked after the adjustment by a non-return valve that can be released alternately.
The advantages of the solution according to the invention are that better accessibility to the pumps and their drives is achieved, the regulation of the delivery rate can be controlled more advantageously and, moreover, the drive shaft is not weakened in the area of the arrangement of these devices.
The invention is to be explained in more detail below using two exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:
1 axial piston pump, reversal of delivery direction with directional control valve;
Fig. 2 Axial piston pump, reversal of delivery direction by means of pump pistons designed as control pistons.
In Fig. 1, in a separately shown area of the drive shaft 4, there is a reciprocating piston pump 13 designed as an axial piston pump with the pistons 7 and 7 '. The reciprocating piston pump 13 is locked to the shaft 4 in a rotationally fixed manner. With the shaft 4 are further check valves 6a; 6b, an alternately releasable check valve 2, a controllable directional valve 3 and the servomotor 1 coupled in a rotationally fixed manner. The swash plate 8, secured against rotation, but adjustable by the setting unit 9, causes the pistons 7, 7 'to move when the shaft 4 rotates.
During one revolution of the shaft 4, each piston 7 or 7 'performs a reciprocating movement. During one half of the revolution, the pressure medium is sucked in from the cylinder space 1b of the servomotor 1 via the check valves 6b, the directional control valve 3, the alternately releasable check valve 2. In the second half of the revolution, the pressure medium is via the check valves 6a, the directional control valve 3, the alternately releasable check valve 2 in the cylinder space la des; Servomotor 1 pressed. The direction of the flow is reversed by a controllable directional control valve 3.
The delivery rate of the pump can be changed continuously by pivoting the swash plate 8 from a maximum value (position A) to the value zero (position B). When the pump is not delivering, the position of the piston in the servomotor 1 is automatically fixed by the non-return valve 2, which can be released alternately. Any leakage oil losses that occur can be compensated for via an oil feed 5.
Another exemplary embodiment is shown in FIG. 2. Here, the pistons 7, 7 'of a reciprocating piston pump 13 are again located in the area of a separately designed part of the drive shaft 4. The pistons 7, 7' are designed as control pistons. The movement of the pistons 7, 7 'is generated by the swash plate 8.
In the position A of the swash plate 8, during the reciprocating movement of the pistons 7, 7 ', the oil 1 is released during one half of the revolution via the control slots 10, via the slots 11 in the cylinder wall, via check valves 6 and via the mutually unlockable Check valve 2b is pressed into the cylinder chamber la of the servo motor 1 or sucked out of the cylinder chamber lb during the other half of the revolution.
The piston in the servomotor 1 is adjusted.
If the swash plate 8 is brought into position C with the aid of the actuating unit 9, the control slots 10 release the slots 12 in the cylinder wall. The slots 11 are closed by the piston 7 or 7 '. The oil is now pressed into the cylinder chamber 1b or sucked out of the cylinder chamber 1a of the servo motor 1. If the swash plate 8 is in position B, there is no movement of the
Pistons 7, 7 'generated. The delivery rate of the pump can change when the inclination of the swash plate changes
8 in areas A-B or B-C can be regulated continuously. Leakage oil losses can be compensated for via an oil feed 5. The piston in the servomotor 1 can be fixed in its position by the alternately releasable check valves 2a and 2b after adjustment.
In both exemplary embodiments, in addition to a closed oil circuit, an open circuit can also be used. Instead of the pump systems shown in FIGS. 1 and 2, the principle of a radial piston pump can be used analogously. In a preferred embodiment of this type of pump, it is provided that the pistons protrude into the shaft 4.
As a variant, the use of several pump systems to achieve different conveying directions could be provided.