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Hydrostatisches Getriebe in Radialkolbenbauart Die Erfindung bezieht
sich auf ein hydrostatisches Getriebe in Radialkolbenbauart, das um einen mittleren,
die Saug- und Druckkanäle aufnehmenden Steuerzapfen umläuft, und hat sich zur Aufgabe
gestellt, die Laufruhe und Schwingungsfreiheit derartiger Getriebe zu verbessern.
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Bei einem bekannten Getriebe bei dem neben den Mündungen des Druck-
und Sau#kanals in der Druck-und Saugkammer eines Zylindergehäuses mindestens eine
an eine besondere bruckquelle angeschlossene Öffnung vorgesehen ist, dienen die
Öffnungen dazu, die an dieser Öffnung vorbeiwandernden Arbeitsräume vorübergehend
einen dem Druck der Flüssigkeit entsprechenden Druck zu unterwerfen. Eine derartige
Zwischenbelastung kann nur von einem ganz geringen Druck ausgehen und eignet sich
daher nicht für Maschinen, welche mit höheren Drücken arbeiten. Insbesondere ist
zu berücksichtigen, daß bei der bekannten Ausführung die Zwischenöffnungen über
Rückschlagventile mit der Saugleiturig des Getriebes verbunden sind. Eine derartige
Leitung steht nur unter einem ganz geringen Druck, etwa in der Größenordnung von
1 oder 11/2 atü. Diese Ausführung dient lediglich dazu, in den Arbeitsräumen
einen unerwünschten Drucksprung bei der Öffnung der Arbeitsräume, durch einen der
Steuerschlitze und infolgedessen die Bildung entsprechender Geräusche zu vermeiden.
Ein vor der zusätzlichen öffnung' angeordnetes Rückschlagventil ist bei den erfindungsgemäß
auftretenden Betriebsverhältnissen praktisch wirkungs-los, wenn man berücksichtigt,
daß eine Drehzahl von beispielsweise 1500 Umdrehungen je Minute bei
der Anordnung von sieben Kolben in jedem Stern vorliegt. Der hier erforderlichen
schnellen Startgeschwindigkeit kann ein derartiges Rückschlagventil nicht folgen,
so daß es wirkungslos ist, entweder in der Öffnungs- oder Schließstellung verharrt
und lediglich in Auswirkung einer Federbelastung zu schlagartigen Schwingungsimpulsen
führt, die in keiner-Weise die Laufruhe fördern. Die Anordnung dieses Rückschlagventils
ist nur dazu geeignet, dem in den Arbeitsräumen herrschenden Druck, beispielsweise
bei Teillast, Rechnung zu tragen. Praktisch dürfte aber bei den wenigstens bei der
Erfindung zugrunde liegenden Betriebsverhältnissen die Funktion dieses Rückschlagventils
insbesondere auch bei einem seine Wirkung erfordernden Betrieb mit Teillast nicht
sichergestellt sein, da dann eine derartige Wirkung infolge der- erforderlichen
Schalthäufigkeit nicht stattfinden kann.
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Im übrigen scheint es grundsätzlich bedenklich zu sein, eine durch
Federbelastung schwingungsfähige Anordnung zur Regelung vorzusehen, um Schwingungen
zu vermeiden, da zweifellos auch die das Rückschlagventil belastende Feder die Ursache
von zusätzlichen Schwingungen sein kann.
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Die Erfindung löst das ihr zugrunde liegende Problem dadurch, daß
- wie an sich bekannt - zur Erzeugung der im wesentlichen konstanten
Vorkompression ein von der Antriebswelle des Getriebes angetriebener, insbesondere
als Zahnradpumpe ausgestalteter Druckerzeuger vorgesehen ist, der dazu dient, daß
bei Betriebsdrücken von etwa 150 bis 300 atü der an die Bohrung angelegte
Druck etwa 15 atü beträgt.
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Hierbei ist zu berücksichtigen, daß einmal jede Pumpe mit einem volumetrischen
Deckungsgrad arbeitet, der nur ein anderer Ausdruck für die Erscheinung ist, daß
der gesamte, tatsächlich vorhandene Zylinderraum während des Saughtibes nicht voll
ausgefüllt wird. Zum anderen ist das Öl, welches die Pumpe aus einem Behälter
ansaugt, mit Luft durchsetzt. Durchsetzung einer Flüssigkeit mit Luft ist eine physikalische
Erscheinung, und der Grund der Durch-Setzung mit Luft ist von mehreren Faktoren
abhängig, wie z. B. Temperatur, Beschaffenheit der Flüssigkeit, Druck usw. Wenn
jetzt nun die umlaufenden Zylinderbohrungen von der Saugseite in die Druckseite
überwechseln, wird das Drucköl in die jeweils nicht vollgefüllten Zylinderräume
schlagartig eintreten und diese außerdem so weit verdichten, bis die angesaugten
Lufteinschlüsse absorbiert sind. Dies hat zur Folge, daß die Ölsäule in Schwingungen
gerät. Wenn Schwingungen der durch diese Pumpe angetriebenen Maschine in den gleichen
Frequenzbereich kommen
so wird die ganze Maschine erschüttert werden.
Diese Schwingungsempfindlichkeit liegt insbesondere dann vor, wenn die angetriebene
Maschine mit intermittierenden Schnitten arbeitet.
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Durch die soeben beschriebene erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht,
daß keinerlei Unterbrechung in der Stetigkeit des Druckaufbaties auf der Druckseite
und beim Übergang von der Saugseite zur Druckseite entsteht. Dabei sei festgestellt,
daß die Lufteinschlüsse im 01 bei einem Druck von 15 bis
30 atü vollständig absorbiert werden, weshalb ein konstanter Druck für diese
Vordruckgebung genügt.
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Als Ouelle des im wesentlichen konstanten Vordruckes dient ein Akkumulator,
der von der Pumpe selbst dann aufgeladen wird, wenn ein Leergang der angetriebenen
Maschine erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung vereinfacht dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe nach Linie I-1 der Fig. 2, Fig.
2 einen Querschnitt durch das Getriebe nach Linie II-II der Fig. 1,
Fig.
3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 einen Teilquerschnitt
nach Linie IV-IV der Fig. 1,
Fig. 5 einen Teilquerschnitt nach Linie
V-V der Fig. 1, Fig. 6 einen Teilschnitt nach Linie VI-VI der Fig.
1.
In einem Gehäuse 1 ist ein Steuerzapfen 2 undrehbar eingepaßt.
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In die Bohrung eines Zylindergehäuses 3 ist eine Buchse 4 eingepreßt
und- mittels einer Schraube 5
gegen Drehung gesichert. Dieses Zylindergehäuse
ist mit der Bohrung seiner Buchse 4 drehbar auf dem in Fig. 1 links dargestellten
Teil 6 des Steuerzapfens 2 angeordnet. Der Wellenstumpf eines als Antriebsmaschine
dienenden, nicht gezeigten Elektromotors ist ,mit 8 bezeichnet. Über eine
drehfeste gelenkige Kupplung 7 treibt diese Welle einen Wellenstumpf
38 an, die in einem dreiteiligen Zahnradpumpengehäuse 68,
70, 72
drehbar gelagert ist und über eine drehfeste und gelenkige Kupplung 75 das
Zylindergehäuse 3 antreibt. Das dreiteilige Gehäuse 68, 70, 72 ist
mit einem Gehäuse 1 fest mit Hilfe von Schraubenbolzen 76 und Paßstiften
77 verbunden. In ihm ist drehbar auf einem Zapfen 78 ein Zahnrad
79 gelagert, das den einen Teil einer Zahnradpumpe bildet und dessen Zähne
mit denen eines Zahnrades 80 kämmen, das auf den Wellenstumpf 38 aufgekeilt
ist. Die aus den beiden Zahnrädern 79 und 80 gebildete Zahnradpumpe
saugt über eine Leitung 81 und einen Anschluß 82 aus einem Behälter
an, während die Druckleitung mit dem Bezugszeichen 83 und der Druckanschluß
mit dem Bezugszeichen 84 versehen ist. Die Pumpe dient dazu, um einen konstanten
Vordruck zu liefern, der beispielsweise 15 atü betragen kann.
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In dem Steuerzapfen sind zwei diametral einander gegenüberliegende
Längsbührungen 36, 39 vorgesehen, die über zwei radiale Bohrungen
63 mit einem auf dem Zapfen 2 vorgesehenen Ringkanal 64 in Verbindung stehen,
der wiederum über eine Bohrung 65 mit einem Anschluß 66 verbunden
ist. Auf nicht dargestellte Weise ist dieser Anschluß 66 mit dem Druckanschluß
84 der erwähnten Zahnradpumpe 79, 80 verbunden.
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Die Längsbohrung 36 ist im Bereich der Kolben 22,
23, und zwar an der Stelle, wo der Saugraum 30 in den Druckraum
31 übergeht, mit einer Radialbohrung 67 versehen, die in eine Axialnut
37 übergeht, die sich auf der Lauffläche des Zapfens 2 erstreckt. In entsprechender
Weise ist die Längsbohrung 39 im Bereich der Kolben 25, 26, und zwar
an der Stelle, wo der Saugraum 50 in den Druckraum 49 übergeht, mit einer
Radialbohrung 69 versehen, die in eine Axialnut 71 übergeht, die auf
der Lauffläche des Zapfens 2 vorgesehen ist.
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Außerdem sind in den Längsbohrungen 36 und 39,
aber außerhalb
des Bereiches der Kolben 22, 23 bzw. 25, 26, kadialbohrungen
73 vorgesehen, die in Längsnuten 74 übergehen. Diese Längsnuten 74 dienen
nur zur Schmierung, während die Längsnuten 37 und 71
auf die oben beschriebene
Weise zur Erhöhung der Laufruhe und der Schwingungsfreiheit dienen. Mit Hilfe dieser
Nut 37 bzw. 71 wird immer von einer unabhängigen Druckquelle aus (im
Ausführungsbeispiel durch den von der Zahnradpumpe79, 80 gelieferten Druck)
jeder Zylinder kurz vor der Beendigung des Saughubes unter Druck gesetzt, so daß
ein Zurückschlagen des Druckes aus den Druckkammern 31 und 49 in die aus
den Saugkammern 30 und 50
austretenden Zylinderräume infolge nicht
1000/eiger Füllung und der Zusammendrückbarkeit des Öles durch Lufteinschlüsse nicht
erfolgen kann, wodurch die Druckölsäule starr wird.
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Der Gedanke, am Ende des Saughubes kurz vor Beginn des Druckhubes
die Arbeitsräume unter einen Vordruck zu setzen, kann auch bei stufenlos regelbaren
hydrostatischen Getrieben anderer Art ausgenutzt werden.
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Während das Getriebe des Ausführungsbeispiels bis zu einem Druck von
etwa 150 bis 300 atü betrieben werden kann, ist der Druck der Zahnradpumpe,
der die Bohrungen 36 und 39 beaufschlagt, etwa gleich 15 atü.
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Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Vordruck von einer
Zahnradpumpe 79, 80 geliefert wird, die vom Antriebsmotor des hydrostatischen
Getriebes angetrieben wird. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, diesen Vordruch:
von einer völlig unabhängigen Druckquelle, beispielsweise einer unabhängig angetriebenen
Pumpe, zu liefern, Statt dessen ist es auch möglich, einen Druckakkumulator vorzusehen,
der unabhängig von dem Laufe des hydrostatischen Getriebes den Vordruck liefert.
Bei den zuletzt beschriebenen Möglichkeiten wird der Vordruck auch bei einem Leergang
der Maschine aufrechterhalten.
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In dem Ausführungsbeispiel sind in dem Steuerzapfen vier Bohrungen
32, 33, 34 und 35 vorgesehen. Eine derartige Ausführung ist insbesondere
dann anzuwenden, wenn gesonderte Ölströme bezweckt werden. Der Steuerzapfen braucht
jedoch nur mit zwei Längsbohrungen ausgeführt zu werden, wenn die Pumpe von zwei
oder mehr Zylindersternen aus in einem ge meinsamen Saug- und Druckstrom arbeitet.