DE1131962B

DE1131962B - Hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechsel-bewegungen bei Arbeitsmaschinen

Info

Publication number: DE1131962B
Application number: DEK31797A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Klopp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-04-27
Filing date: 1957-04-27
Publication date: 1962-06-20
Also published as: DE1185885B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen bei Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen.

Hydrostatische Getriebeanordnungen zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen sind bekannt, auch solche mit einer an die Zylinderräume des hydraulischen Kolbenmotors angeschlossenen, über Null umsteuerbaren stufenlos regelbaren Pumpe, deren Steuerorgan mittels einer Schwinge mit einem durch eine Steuerpumpe betätigten Umsteuerkolbenschieber verbunden ist, wobei der Drehpunkt der Schwinge durch eine Spindel verstellbar ist.

Bei diesen bekannten Antrieben wird mit veränderlichen Steuerhüben des Umsteuerkolbens gearbeitet. Eine Änderung des Hubes des Umsteuerschiebers hat aber zur Folge, daß sich die Schaltzeiten beim Umsteuern verändern und hierdurch der genaue Umsteuerpunkt in relativ weiten Grenzen veränderbar wird. Wird also die Arbeitsgeschwindigkeit geändert, so muß sich hieraus zwangläufig eine Verstellung der Umkehrpunkte des Arbeitskolbens ergeben.

Auch ist es bekannt, eine geradlinige Wechselbewegung durch die Pumpe selbst umzusteuern, indem diese über Null gesteuert wird und so die Flußrichtung umkehrt. Hierbei wurde bisher ausschließlich so verfahren, daß bei der Umkehr die jeweilige Ausstoßseite mit dem Ölbehälter verbunden wurde, damit aus dem Kreislauf Öl austreten kann, das dann von der Pumpe frisch angesaugt wird.

Ein besonderer Nachteil bei der letztgenannten Ausführung liegt darin, daß der Verzögerungsweg des angetriebenen Maschinenelementes theoretisch in der genauen Zeitfolge der Ubemullsteuerung der Pumpe erfolgen muß. Dieses war bisher praktisch nicht durchführbar, um so weniger, als die Geschwindigkeiten sich dauernd ändern können und sehr oft auch die bewegten Massen stark unterschiedlich sind. Ein weiterer Nachteil aller bisher bekannten hydraulischen Antriebe ist auch der, daß die einzelnen Bauelemente wie die Pumpe, Steuerung, Vorschub, Eilgang usw. selbständig in ihrer Funktion nicht auf gegenseitige Wechselbewegung abgestellt sind, so daß bei einem solchen Antrieb keine reinen Gesetzmäßigkeiten aufkommen und die optimale Einfachheit eines hydraulischen Antriebes verhindert ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Getriebeanordnung zu -"baffen, mit der die bekannten Schwierigkeiten behoben werden. Außerdem soll eine Steuerung geschaffen werden, die
1. höchste Geschwindigkeiten ermöglicht;

Hydrostatische Getriebeanordnung
zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen bei Arbeitsmaschinen

Anmelder:

Friedrich Klopp,

Solingen-Wald, Obenitterstr. 15/25

Friedrich Klopp, Solingen-Wald,
ist als Erfinder genannt worden

2. die Brems- und Verzögerungsenergie nicht mehr in Wärme umsetzt;

3. eine Speicherung der Bremsenergie ermöglicht, um sie für die Wiederbeschleunigung nutzbar zu machen;

4. eine Umsteuergenauigkeit erreichen läßt, die bei allen Geschwindigkeiten konstant bleibt;

5. eine große Starrheit des Antriebes gewährleistet;

6. unter allen Klimabedingungen störungsfrei arbeitet;

7. Bauelemente aufweist, die sich gegenseitig ergänzen und in Wechselwirkung zueinander stehen, um zu einer optimalen Einfachheit des Antriebes

. zu gelangen;

8. nur eine geringe Anzahl von Bauelementen aufweist;

9. die nicht oder nur in verschwindendem Maße Verlustleistungen mit sich bringt;

10. die eine Gesetzmäßigkeit erkennen läßt, wodurch es möglich wird, nach demselben Prinzip sowohl kleinsthubige als auch großhubige Antriebe für geradlinige Wechselbewegungen auszubilden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Umsteuerkolbenschieber und das Steuerorgan der Pumpe irit Führungszapfen in einer Kulisse der gemeinsamen Schwinge geführt sind, wobei der Schwenkpunkt des Steuerorgans der Pumpe zwischen dem Schwenkpunkt des Umsteuerkolbenschiebers, welcher beiderseits einer der Förderung Null entsprechenden Mittelstellung konstante Steuerhübe ausführt, und dem durch die Spindel verstell-

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baren Drehpunkt angeordnet ist. Als vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, die Steuerpumpe in an sich bekannter Weise stufenlos regelbar auszuführen und die Spindel zur Verstellung des Schwingendrehpunktes durch ein Getriebe mit dem Steuerorgan der Steuerpumpe zu kuppeln, so daß einem bestimmten Ausschlag des Pumpsteuerorgans stets eine proportionale Regulierung der Steuerpumpe entspricht. Die Spindel zur Verstellung des Schwingendrehpunktes ist hierbei durch ein Getriebe mit einer den Steuerölstrom einer Zahnradpumpe proportional zur Verstellung des Steuerorgans der Pumpe regelnden Drossel verbunden ist.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen dreier Ausführungsbeispiele hervor. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch eine hydrostatische Getriebeanordnung für kurze Hübe und kleine Schnittkräfte,

Fig. 2 schematisch eine hydrostatische Getriebeanordnung für mittlere Hübe und mittlere Schnittkräfte,

Fig. 3 schematisch eine hydrostatische Getriebeanordnung für große Hübe und große Schnittkräfte, und

Fig. 3 a zeigt das in der Fig. 3 dargestellte Vorschubsteuerventil K 5 in seiner entgegengesetzten Betriebsstellung.

In der Fig. 1 ist das Grundprinzip der Erfindung in seiner klarsten Form dargestellt. Es wird ausgegangen von einem Arbeitskolben Kl, der an seinen beiden Seiten innerhalb des Zylinders 1 Zylinderkammern von gleich großem Querschnitt abteilt, so daß bei den Kolbenbewegungen in beiden Richtungen gleich große Strömungsmittelmengen zugeführt und ausgestoßen werden. Die gleich großen Volumenverdrängungen an beiden Seiten des Arbeitskolbens Kl ergeben sich durch eine beidseitig gleich stark herausgeführte Kolbenstange 2. Die Kolbenstange 2 ist an das hin- und herzubewegende Maschinenelement, beispielsweise den Stößel einer Hobelmaschine, angeschlossen.

Zur Erzeugung eines Druckölstromes zum Antrieb des Arbeitskolbens Kl mit geradliniger Wechselbewegung dienen die beiden Pumpen Gl und G2. In jeder der beiden Pumpen Gl und G2 ist ein Kolbenstern 3 bzw. 4 angeordnet, welche durch eine Exzentrizitätsverstellung der Pumpengehäuse 5 bzw. 6 in ihrer Förderleistung verändert werden können. Die von den beiden Kolbensternen 3 und 4 erzeugten Druckölströme sind voneinander völlig druckunabhängig. Die Pumpe Gl wird über Null gesteuert, d. h. je nach Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens Kl hat die Pumpe Gl einen positiven oder negativen Exzenterausschlag, wodurch der erzeugte Ölstrom seine Flußrichtung wechselt. Die Pumpe G 2 wird dagegen nicht über Null gesteuert, jedoch im Verhältnis des Ausschlages der Pumpe Gl geregelt, d.h., daß bei vollem Exzenterausschlag der Pumpe G1 im positiven oder negativen Sinne auch die Pumpe G 2 seinen vollen Exzenterausschlag besitzt. Bei halbem Exzenterausschlag der Pumpe Gl, positiv oder negativ, hat die Pumpe G 2 den halben Ausschlag. Die Exzentrizität der Pumpe G 2, die immer positiv ist, ist also stets proportional dem Exzenterausschlag der Pumpe G1, der wechselweise positiv und negativ ist.

Die Ausbildung dieser Steuerung der Pumpen Gl und G 2 ist beispielsweise wie folgt gestaltet: An einem Umsteuerkolbenschieber K 4 innerhalb eines Zylinderventilgehäuses ist an einem mittigen Führungszapfen 8 eine Kurbelschwinge 9 angelenkt. Der Drehpunkt der Kurbelschwinge 9 ist 10. Die Pumpe Gl ist durch ein Steuerorgan 11 mittels eines Führungszapfens 12 in die Schwinge 9 eingeführt. Der Drehpunkt 10 der Kurbelschwinge 9 ist durch ein Handrad 13, zwei Kegelräder 14, 15, eine Spindel 16 und eine Muffe 17 verstellbar. Die Pumpe G 2 ist mit dieser Regulierung durch die Spindel 18, die Muffe 19, in welche die Pumpe G 2 durch einen Schwenkbolzen 20 eingeführt ist, verbunden. Bei der Bewegung des Umsteuerkolbenschiebers KA von rechts nach links oder umgekehrt, wird mittels der Schwinge 9 die Pumpe Gl vom positiven Exzenterausschlag auf negativen Exzenterausschlag verschwenkt oder umgekehrt. Dieser Ausschlag und damit die Fördermenge der Pumpe Gl in den beiden Strömungsrichtungen wird durch die Verstellung des Drehpunktes 10 der Schwinge 9 verändert. Die Ausschläge der Pumpe Gl sind am größten, wenn der Drehpunkt 10 der Schwinge 9 am weitesten von dem Führungszapfen 12 entfernt ist; die Ausschläge der Pumpe Gl sind am geringsten, wenn der Drehpunkt 10 am nächsten dem Führungszapfen 12 gerückt ist. Im ersten Fall hat auch die Pumpe G 2 ihren größten Ausschlag, im zweiten Fall ihren kleinsten Ausschlag. Die Proportionalität der Ausschläge der Pumpen G 2 und Gl wird im Beispiel durch die starre mechanische Abhängigkeit in der Verstellung durch die beiden Muffen 17 und 19 gewährleistet.

Die Wirkungsweise des Antriebes ist folgende: Die Pumpe G2 saugt durch die Leitung 21 aus dem Vorratsbehälter 22 und fördert das Drucköl durch Leitungen 23, 24, ein Vorsteuerventil K 3, Leitung 25 zum Umsteuerkolbenschieber K 4. Der Umsteuerkolbenschieber K 4 wird dadurch in seine linke Lage gebracht. In dieser Endlage kann das Drucköl der Pumpe G 2 durch Weg-Folgeschaltung weiter zur Leitung 26 fließen.

Das Drucköl von der Pumpe G1 fließt bei diesem Ausschlag über Leitungen 27, 28, 29, Ein- und Ausschaltsteuerkolben K 2 und Leitung 30 in den Arbeitszylinder 1 und bewegt den Arbeitskolben Kl nach unten. Das unter dem Arbeitskolben 2Cl ausgestoßene Öl fließt durch die Leitungen 31, Ein- und Ausschaltsteuerkolben K 2, Leitungen 32, 33 und 34 zur Pumpe Gl zurück.

Es ist notwendig, das Lecköl zwischen dem zu dem Arbeitskolben Kl hinführenden Drucköl und von ihm zurückkommenden Ausstoßöl zu ersetzen. Weiter ist es erforderlich, das im Kreislauf der Pumpe Gl befindliche Öl zu spülen, damit keine unzulässige Erwärmung dieses Kreislaufes auftritt. Auch ist es notwendig, das der Pumpe Gl wieder zufließende Öl mit einem geringen Druck zu versehen, damit die Pumpe Gl nicht selbst anzusaugen braucht, sondern die Vollfüllung (volumetrischer Wirkungsgrad = 100 °/o) durch die Zuführung eines geringen Druckstromes gewährleistet ist. Diese Aufgaben der Spülung, des Leckölersatzes und der Vollfüllung des Kreislaufes verrichtet nach der Umsteuerung des Umsteuerkolbenschiebers K 4 das Steueröl der Pumpe G 2. Das Spülöl tritt über die Leitung 26 in den Arbeitskreislauf ein. Die überschüssige Ölmenge des Kreislaufes tritt zuvor (die Unmöglichkeit, daß das zugeführte Spülöl gegen den Strom fließt, garantiert dieses) durch die Leitung 35 aus dem Kreislauf aus und fließt über den Um-

steuerkolbenschieber K 4, die Leitungen 36, 37, über ein Gegendruckventil V 2 und die Leitung 38 zum Vorratsbehälter 22 aus. Das Gegendruckventil V 2 erzeugt einen geringen Gegendruck. Der Arbeitskolben Kl bewegt sich jetzt nach unten, wobei er im geschlossenen Kreislauf der Pumpe Gl arbeitet. Die Steifigkeit des Antriebes und die Abführung der Wärme aus dem Kreislauf ist durch die Druckspülung der Pumpe G 2 gewährleistet.

Die Umsteuerung des Arbeitskolbens if 1 ist Her durch elektrisches Mittel dargestellt. Der mit dem Arbeitskolben Kl oder dem anzutreibenden Maschinenelement verbundene Anschlag Al drückt den Kontakt Tl, wodurch der Magnet M 4 anzieht und das Vorsteuerventil K 3 in die rechte Lage schaltet. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Arbeitskolbens K1 betätigt der Anschlag A 2 den Kontakt T 2, welcher dann den zugehörigen Magneten M 3 schaltet. Dieses Umlegen des Vorsteuerventils K 3 könnte auch durch andere Mittel erfolgen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind.

Das Steueröl der Pumpe G 2 fließt jetzt aus der Leitung 24, durch das Vorsteuerventil K 3 und die Leitung 39 zum Umsteuerkolbenschieber K 4. Dieser bewegt sich nach rechts, weil aus der Leitung 25 das Öl über das Vorsteuerventil K 3 und die Leitungen 40, 41 und 42 zum Vorratsbehälter 22 ausgestoßen wird. In der entgegengesetzten Schaltstellung des Umsteuerventils IC 3 erfolgt der Rückfluß zum Vorratsbehälter über die Anschlußleitung 53, welche mit der Leitung 41 verbunden ist. Ein schwach vorgespanntes Gegendruckventil Vb sichert die Ölfüllung in den Steuerleitungen. Mit dem Umlegen des Umsteuerkolbenschiebers K 4 wird nun die Pumpe Gl mittels der Schwinge 9 in die entgegengesetzte Exzenterstellung gebracht. Der Druckölstrom, der bisher zur Leitung 27 floß und über die Leitung 34 zurückkehrte, verringert sich dabei stetig. In der Nullstellung hört der Druckölstrom augenblicklich ganz auf, und mit der Übernullschwenkung nach der entgegengesetzten Exzentrizität fließt der Druckölstrom zur Leitung 34 und kehrt über die Leitung 27 zurück. Die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens ,STl hat sich dabei umgekehrt und geht jetzt nach oben.

Es ist bei der Umsteuerung erforderlich, daß sich die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens Kl in dem Maße verlangsamt, wie die Pumpe Gl von ihrem bisherigen Ausschlag in die Nullstellung geschwenkt wird, und daß sich der Arbeitskolben IC 1 in demselben Maße in der umgekehrten Richtung beschleunigt, wie die Pumpe G1 in die andere Ausschlagrichtung geschwenkt wird. Das bedingt, daß das in der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens Kl durch die Leitungen 31, 32, 33, 34 ausgestoßene Öl sich während der Verzögerung des Arbeitskolbens Kl zwangläufig gegen Gl abstützt. Die Spülung des Kreislauföles muß also während der Umsteuerphase unterbunden werden, damit die zur Abbremsung des Arbeitskolbens K1 erforderliche Bremsenergie entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit und der bewegten Massen nur über die Ausstoßleitungen auf die Pumpe Gl übertragen wird und das von der Pumpe Gl aufgenommene Öl während der Verschwenkung der Pumpe immer gleich dem geförderten Ölstrom bleibt. Wäre die Spülung noch offen, so könnte der ArbeitskolbenKl durchgehen, indem das ausgestoßene Öl, über welches die Bremsenergie übertragen wird, durch die Spülleitungen über das Gegendruckventil V 2 zum Vorratsbehälter 22 entweichen könnte. Mit dem Umlegen des Umsteuerkolbenschiebers K 4 erfolgt deshalb zuerst das Schließen der Spülleitungen 26 und 36.

Während der Umsteuerung ist also der Kreislauf ganz geschlossen, und die Umsteuerung des Arbeitskolbens Kl erfolgt in genauer und starrer Abhängigkeit von dem Verschwenken der Pumpe Gl auf die entgegengesetzte Exzentrizität. Würde die Abbremsung

ίο des Arbeitskolbens K1 wie bisher üblich durch Bremsoder Drosselventile vorgenommen, so wäre erstens nicht die Gewähr gegeben, daß die Abbremsung des Arbeitskolbens Kl im genauen Verhältnis der Verschwenkung der Pumpe erfolgte, zweitens würde die Bremsenergie verlorengehen und in Wärme verwandelt werden, und drittens würde die Steifigkeit des Antriebes gefährdet sein, denn wenn der Arbeitskolben Kl nicht im genauen Verhältnis der Verschwenkung der Pumpe Gl umgesteuert wird, so wird die Gleichheit der Ölströme in den Leitungen 27 und 34 gestört. Käme der Arbeitskolben Kl z. B. mittels eines Bremsventils schneller zum Stillstand, als es der Verschwenkung von der Mittelstellung der Pumpe Gl entspricht, so entstände in der Leitung 34 ein Vakuum, was unweigerlich mit einem Lufteintritt in die Pumpe verbunden wäre. Käme der Arbeitskolben Kl dagegen langsamer zum Stillstand, als es dem Verschwenken der Pumpe Gl entspricht, so würde in der Leitung 27 ein Vakuum entstehen und dieselbe Gefahr des Lufteintrittes während der Umsteuerung mit sich bringen. Außerdem ist zu bedenken, daß diese genaue Abhängigkeit der Verzögerung des Arbeitskolbens Kl mit dem Verschwenken der Pumpe Gl schon deshalb mit Brems- oder Drosselventilen praktisch nicht möglich ist, da die Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens Kl ständig verändert werden und häufig auch die Massen, wie im Beispiel der Tischhobelmaschine, einer Veränderung unterworfen sind. Durch die Erfindung wird also durch den geschlossenen Kreislauf während der Umsteuerung die Starrheit des Antriebes gewährleistet, da die Verzögerung und Wiederbeschleunigung des Arbeitskolbens Kl genau im Maßstab der Umlegung (Über-Null-Steuerung) erfolgt. Die Verzögerungsenergie wird dadurch nicht in Wärme umgesetzt, sondern stützt sich auf die Pumpe G1 ab und damit auf den antreibenden Elektromotor und wird entsprechend ihrer Charakteristik von diesem aufgenommen und verarbeitet.

Ist die Umsteuerung durch den Umsteuerkolben-So schieber K 4 erfolgt, so fließt der Druckstrom der Pumpe G 2, weggesteuert von der Leitung 39, über die Leitung 43 und spült wieder den Kreislauf der Pumpe Gl. Nach der Umsteuerung ist die Leitung 34 zur Druckleitung geworden, und in der Leitung 27 fließt das ausgestoßene Öl in die Pumpe Gl zurück. Die Spülung erfolgt jetzt über die Leitung 44, den UmsteuerkolbenschieberK 4, die Leitungen 45, 37, das Gegendruckventil V 2 und die Leitung 38 zum Vorratsbehälter 22.

Die Umsteuerung ist durch die genaue proportionale Abhängigkeit des Ausschlages der Pumpen Gl und G 2 absolut genau. Über alle Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens K1 durch den verschiedenen Exzenterausschlag der Pumpe Gl und damit verbundener proportionaler Regelung der Pumpe G 2 bleiben die Beschleunigungs- und Verzögerungswege immer konstant. Eine Verlegung des Umsteuerpunktes (Nullpunktes) findet deshalb nicht statt.

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Der Ein- und Ausschaltsteuerkolben K 2, hier eben- In der gezeichneten Lage strömt Dracköl aus der

falls magnetgesteuert, dient zum Ausrücken der Pumpe Gl über die Leitungen56, 57, 58 auf die volle Maschine, also zum Stillsetzen des Arbeitskolbens Kolbenfläche Fl des Arbeitskolbens Kl. Von der Kl. Gezeichnet ist die Betriebsstellung. Zieht der Ringfläche F2 erfolgt der Ausstoß des Öles über Lei-Magnet M 2 an, so fördert die Pumpe Gl entweder 5 tungen 59, 60, 61, 62, 63 zur Pumpe Gl zurück. Im durch die Leitung 29 oder 32 zu den Behälterleitungen Verhältnis F2 zu Fl strömt weniger Öl durch die 46 oder 47. Der Magnet Ml dient zum Einschalten Leitung 63 zur Pumpe zurück, als diese durch die des Antriebes und Umlegen des Ein- und Ausschalt- Leitung 56 liefert. Diese fehlende Ölmenge wird mit steuerkolbens iC 2 in seine Betriebsstellung. Der Ar- einem Zusatz von Spülöl durch die Zahnradpumpe beitskolbeniCl ist dabei durch das Absperren der io ZP ersetzt. Die Zahnradpumpe saugt durch die Lei-Leitungen 30 und 31 blockiert. Um einen stoßartigen rung 64 an und fördert durch die Leitung 65 zum Stillstand zu vermeiden, ist das doppeltwirkende Vorsteuerventil K 3. In der gezeichneten Stellung des Ventil V4 vorgesehen, welches über die Leitungen Vorsteuerventils K3 fließt das Steueröl durch die 49 und 50 mit den beiden Zylinderkammern des Leitung 66 zum Umsteuerkolbenschieber K 4 und hat Arbeitszylinders 1 verbunden ist. Gleichzeitig dient 15 diesen nach links bewegt. In der Weg-Folgeschaltung das Ventil V 4 als Sicherheitsventil, über welches das tritt es danach über Leitungen 67, 68 durch die Lei-Öl zur Leitung 48 und zum Vorratsbehälter 22 ent- rung 63 in den Kreislauf ein, füllt diesen, und eine weichen kann. überschüssige Spülöhnenge tritt über die Leitung 69,

Der Druckstrom von der Pumpe G 2 ist durch das den Umsteuerkolbenschieber K 4 und die Leitung 70 über die Leitungen 51 und 52 angeschlossene Über- 20 in den Vorratsbehälter 22 aus. Die Leitung 70 ist mit druckventil Fl abgesichert, das normalerweise nicht einem schwach vorgespannten Gegendruckventil V 2 b in Tätigkeit tritt. versehen.

Bei größeren Schnittkräften ist die Ausbildung einer Mit der Umschaltung des Arbeitskolbens Kl soll

vollen Kolbenfläche und einseitig durchgeführten nun wiederum der Kreislauf völlig geschlossen wer-Kolbenstange häufig eine konstruktive Forderung, so 25 den, damit sich der ArbeitskolbenKl in der Umdaß die Voraussetzung des klassischen Systems der steuerung der genauen Zeitgabe der Verschwenkung Fig. 1 — gleiche Querschnitte und gleiche Volumen der Pumpe Gl anpaßt. Um den Kreislauf in der Umbeiderseits des Arbeitskolbens Kl — nicht mehr steuerung schließen zu können und damit Mengengegeben sind. Für einen Arbeitskolben mit einseitig gleichheit des ausströmenden Drucköles durch die herausgeführter Kolbenstange, welcher mittlere Hübe 30 Leitung 56 und zurückströmenden Ausstoßes durch auszuüben und mittlere Schnittkräfte aufzubringen die Leitung 63 zu erhalten oder umgekehrt, sind die hat, zeigt die Fig. 2 eine Steueranordnung. Auch bei Mengenausgleichskolben KA und KB vorgesehen, dieser Anordnung gemäß der Fig. 2 wird am Grund- Der Mengenausgleichskolben KA hat die Flächen

prinzip gemäß der Darstellung in der Fig. 1 festge- fl,f 2 und /3, die in folgendem Verhältnis zueinander halten, um bei höheren Geschwindigkeiten und grö- 35 stehen:

ßeren Hubzahlen einen steifen und schwingungsfreien ,, , *2<ϋ3 und f3-fl = Fl^-F2

Antrieb zu erhalten, bei dem die Bremsenergie nicht
mehr in Wärme umgesetzt wird. . _,..

Bei der Anordnung gemäß der Fig. 2 erfolgt der ^f Mengenausgleichskolbenjß hat die Flachen

Antrieb des im Arbeitszylinder 1 gelagerten Arbeits- 40 H/3und/6, die m folgendem Verhältnis zueinander kolbensiCl mit Hilfe einer Pumpe Gl und einer ^stenen·

vorgeschalteten Zahnradpumpe ZP. An Stelle der /S + /6 < /4 und /6: /4 = F2 : Fl.

Zahnradpumpe könnte auch eine zweite Pumpe verwendet werden, genau wie es die Fig. 1 zeigt. Das Die Umsteuerung am Ende der gezeichneten Links-Prinzip der Umsteuerung ist das gleiche wie in der 45 bewegung wird durch den Anschlag A 2 eingeleitet, Fig. 1. Ein Umsteuerkolbenschieber K 4 bewegt eine welcher die Steuerwelle 71 mitnimmt und durch deren Schwinge 9, die um einen Drehpunkt 10 verstellbar Zahnstangenverbindung 72 mit dem Vorsteuerventil ist. Der Drehpunkt 10 ist durch eine Muffe 17 mittels K 3 dieses nach rechts bewegt. Das Steueröl fließt jetzt einer Spindel 16 verstellbar. Die Verstellung erfolgt von der Leitung 65 über das Vorsteuerventil K 3 in die durch ein Handrad 13 und ein Getriebe 54. In die 50 Leitung73 und verschiebt den Umsteuerkolbenschieber Schwinge 9 ist das Steuerorgan 11 der Pumpe Gl K4 nach rechts. Mit beginnender Verschiebung des mittels eines Führungszapfens 12 eingelenkt. Die Ver- Umsteuerkolbenschiebers K 4 wird wieder die Spülung Schwenkung der Pumpe erfolgt daher mit jeweils abgeschlossen. Es würde jetzt in den Ausstoßleitungleichem positivem oder negativem Ausschlag beider- gen des Kreislaufes 59 bis 63 ein Unterdruck entseits der Nullage. Die Veränderung der Exzentrizität, 55 stehen, wenn nicht das Steueröl über die Leitung 74 positiv oder negativ, erfolgt ha der beschriebenen den Mengenausgleichskolben KB nach rechts bewe-Weise durch Verstellung des Drehpunktes 10 der gen würde. Hierdurch wird an der Fläche/6 Öl auf-Schwinge9. Um auch hier gleiche Beschleunigungs- genommen und an der Fläche/4 Öl ausgestoßen. Da und Verzögerungswege über alle Geschwindigkeiten durch diese Bewegung des Mengenausgleichskolbens des Arbeitskolbens Kl und damit eine genaue Fixie- 60 KB mit dem angegebenen Flächenverhältnis die rung des Umsteuerpunktes zu erhalten, ist eine Dros- Mengengleichheit des Drucköles in der Leitung 56 sei Di? vorgesehen, die das Steueröl in Abhängigkeit und des Ausstoßöles in der Leitung 63 hergestellt wird, der Verstellung der Pumpe Gl reguliert. Die Drossel kann der Kreislauf in der Phase der Umsteuerung als ist über Zahnräder 55 mit der Spindel 16 verbunden. geschlossen betrachtet werden. Die Bremsenergie des Also auch hier gilt die Voraussetzung, voller Aus- 65 Arbeitskolbens Kl stützt sich an der Pumpe Gl ab. schlag der Pumpe Gl gleich volle Steuerölmenge, Dabei ist zu beachten, daß der Umsteuerdruck des halber Ausschlag der Pumpe Gl gleich halbe Steuer- Steueröles mit dem Umlegen des Umsteuerkolbenölmenge usw. Schiebers K4 und damit der Pumpe Gl einen hohen

Druck annimmt, der im Verhältnis der Umsteuergeschwindigkeit wächst. Dieser Umsteuerdruck muß größer sein als der Bremsdruck, was sich ohnehin durch die wesentlich kleinere Querschnittsfläche des Umsteuerkolbenschiebers K 4 gegenüber der Fläche Fl ergibt. Es besteht dadurch die Gewähr, daß der Bremsdruck, der auf die Fläche /6 wirkt, und der Umsteuerdruck, der auf die Fläche /5 wirkt, zusammen eine größere Kraft ergeben als der Bremsdruck, der auf die Fläche /4 wirkt. Da mit Beginn der Umsteuerung infolge der Massenträgheit sich der Arbeitskolben Kl gegen die Ausstoßleitungen 59 bis 63 legt, wird der Druck in den Leitungen 56 bis 58 absinken.

Der bei der Umsteuerung auftretende hohe Steuerdruck pflanzt sich über die Leitungen 74 und 75 zur Fläche /2 des Mengenausgleichskolbens KA fort und wird diesen nach links bewegen. Dieses hat außerdem den Vorteil, daß mit beginnender Umsteuerung, wenn sich der Arbeitskolben K1 über die Ausstoßleitungen 59 bis 63 abstützt und der Mengenausgleichskolben KB aus der Ruhe heraus in Bewegung gesetzt werden muß, kein Vakuum bilden kann, da der Mengenausgleichskolben KA dieses Vakuum sofort ausgleicht.

Diese Bewegung des Mengenausgleichskolbens KB zum Mengenausgleich dauert von Beginn des Verschwenkens der Pumpe Gl bis zu deren Nullstellung, das ist die Mittelstellung des Umsteuerkolbenschiebers K 4. Mit der beginnenden Ausschwenkung der Pumpe G1 über die Nullstellung hinaus ändert sich die Flußrichtung, die jetzt über die Leitungen 63 bis 59 zur Ringfläche Fl des Arbeitskolbens Kl führt. Der Ausstoß erfolgt von der vollen Fläche Fl über die Leitungen 58 bis 56 zur Pumpe G1. Die Spülung und damit auch der Mengenausgleich ist aber erst nach dem völligen Umlegen des Umsteuerkolbenschiebers K 4 wiederhergestellt. Es wird sich deshalb der MengenausgleichskolbeniL4 nach rechts bewegen, um während der zweiten Phase der vorderen Umsteuerung den Mengenausgleich und die Starrheit des Kreislaufes herzustellen. Hat der Umsteuerkolbenschieber K 4 seine rechte Endlage erreicht, so fließt das Steueröl von der Leitung 65 über das Vorratsventil K 3, Leitung 73, den Umsieuerkolbenschieberiv4, die Leitungen 76 und 68 wieder in den Kreislauf durch die Leitung 63. Dadurch wird der Rücklauf nicht nur im Verhältnis Fl :F1 beschleunigt, sondern zusätzlich durch die Menge des Steueröles. Es wäre ebensogut möglich, nach der Fig. 1 oder 3 zu verfahren und das Frischöl jeweils in den Ausstoßstrang zu leiten. Aber auch hier findet die Spülung mit Frischöl statt, denn das durch die Leitung 56 zuviel ankommende Öl, das nicht von der Pumpe G1 aufgenommen werden kann, fließt durch die Leitung 77, über den Umsteuerkolbenschieber K 4 gesteuert, durch die Leitung 78 zum Vorratsbehälter 22 ab, wobei es durch das Gegendruckventil V2a auf geringem Druck gehalten wird.

Während dieser Bewegung des Arbeitskolbens K1 nach rechts (Rücklauf) stehen alle Flächen der beiden Mengenausgleichskolben KA und KB unter gleichem Spüldrack. Dadurch sind beide Mengenausgleichskolben in die vorbereitende Stellung nach links verschoben.

Die hintere Umsteuerung des Arbeitskolbens K1 wird durch den Anschlag A1 eingeleitet. Wieder wird über die Steuerwelle 71 und deren verzahnten Eingriff in das Vorsteuerventil K 3 dieses in die gezeichnete Lage gebracht. Das Steueröl fließt nun wieder von der Leitung 65 über das Vorsteuerventil K 3 und die Leitung 66 zum Umsteuerkolbenschieber Ti 4 und bewegt diesen nach links. Mit dem Beginn des Umlegens des Umsteuerkolbenschiebers K 4 wird die Spülung durch die Leitungen 76, 77 und 78 abgeschlossen, so daß wieder ein geschlossener Kreislauf vorhanden ist. Das nun in der ersten Phase der hinteren Umsteuerung im Verhältnis Fl:F2 zuviel ankommende Öl verschiebt sofort den Mengenausgleichskolben KA nach rechts, indem es auf die Flächen/3

ίο und/l wirkt. Da die Verschiebung des Mengenausgleichskolbens KA durch einen Staudruck erfolgt, wird ein Druckabfall in den Leitungen 59 bis 63 diesmal nicht erfolgen, und der Mengenausgleichskolben KB bleibt in seiner gezeichneten vorbereiteten Lage.

In der zweiten Phase der hinteren Umsteuerung nach dem Flußrichtungswechsel zur Leitung 56 hin beginnt die Wiederbeschleunigung des Arbeitskolbens Kl nach links. Solange der Umsteuerkolbenschieber K 4 nicht seine Endlage erreicht hat, wird von der Ringfläche F 2 über die Leitungen 59 bis 63 der Pumpe G1 zuwenig Öl im Kreislauf zugeführt. Den Ausgleich übernimmt der Mengenausgleichskolben KB durch die Bewegung nach rechts. Nach dem völligen Umlegen des Umsteuerkolbenschiebers K 4 liegt auf den Flächen/4, /5 und/6 gleicher Druck, wodurch der Mengenausgleichskolben KB wieder in seine vorbereitete Lage geht. Der Mengenausgleichskolben KA wird sich während des Vorlaufes in der rechten Stellung halten und sich erst wieder mit beginnender Umsteuerung nach links vorschieben.

Da dem Ölstrom der Zahnradpumpe ZP während der Umsteuerung durch die Beaufschlagung der Mengenausgleichskolben KA und KB Öl entnommen wird, und zwar im proportional steigenden Maße mit steigender Geschwindigkeit der geradlinigen Wechselbewegung, würde die Umsteuergenauigkeit des Arbeitskolbens Kl etwas beeinflußt werden. Dies läßt sich dadurch ausgleichen, daß die Regulierung der Zahnradpumpe ZP oder die Verstellung der Drossel Di? nicht in proportionaler Abhängigkeit von der Regulierung des Ausschlages der Pumpe G1 erfolgt, sondern in einem korrigierten Verhältnis. Bei steigender Geschwindigkeit der geradlinigen Wechselbewegung des Arbeitskolbens K1 muß die Ölmenge der Zahnradpumpe ZP eine zusätzliche Steigerung erfahren.

Auch bei der Anordnung gemäß der Fig. 2 erfolgt das Umlegen des Umsteuerkolbenschiebers K 4 proportional zum eingestellten Exzenterhub der Pumpe Gl. Über die Getriebeanordnung und die Kulissenführung der Pumpe G1 erfolgt eine proportionale Verstellung der Drossel DR. Diese Drossel DR befindet sich in der Abflußleitung 79 zum Vorratsbehälter 22. Der andere Anschluß der Drossel Di? ist über eine Leitung 80 einerseits mit der Abflußleitung 81 und andererseits mit der Abflußleitung 82 des Vorsteuerventils K 3 verbunden, so daß der beim Umsteuern des Umsteuerkolbenschiebers K 4 auftretende Rückfluß über die Leitungen 73 und 66 stets über die Drossel DR geleitet wird.

Für Maschinen mit großer Schnittleistung muß eine große wirksame Kolbenfläche zur Verfügung stehen. Der Rücklauf ist dabei als Leerlauf meist stark beschleunigt. Es ist dabei gleichgültig, ob durch eine einseitig durchgeführte Kolbenstange eine große wirksame Kolbenfläche erzielt wird oder ob durch zwei unterschiedlich ausgebildete Plungerkolben die Flächen Fl und F2 gebildet werden.

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Das Prinzip der Fig. 1 bleibt jedoch auch hier erhalten. Seine grundsätzliche Wirkungsweise ist folgende: Die Pumpenanordnung besteht aus der vorgeschalteten Zahnradpumpe ZP und den beiden Pumpen Gl und G 2. Im Arbeitshub nach links strömt das Drucköl von der Pumpe Gl zu den Leitungen 83, 84 und verbindet sich dort mit dem Drucköl von der Pumpe Gl. Das Drucköl beider Pumpen strömt dann weiter über die Leitung 85 zum Arbeitskolben Kl. Das von dem ArbeitskolbenKl ausgestoßene Öl fließt über Leitungen 86, 87, 88, 89 zur Pumpe Gl. Es ist zweckmäßig, die Kolbenstange des Arbeitskolbens Kl so auszubilden, daß die Ringfläche F'I=¹12 Fl ist. Das bedeutet: KolbenstangenquerschnittF3+Ringfläche, Fl=Fl. Auf diese Weise ist die Pumpe G I=G 2. Das ausgestoßene Öl vom Arbeitskolben K1 in der gezeichneten Arbeitsbewegung wird daher von der Pumpe Gl aufgenommen.

Die Spülung erfolgt durch die Zahnradpumpe ZP, die durch die Leitung 90 ansaugt. Der Druckstrom der Zahnradpumpe ZP fließt durch die Leitung 91, durch den Ein- und Ausschaltsteuerkolben K 2, die Leitung 92, durch das Vorsteuerventil K 3, die Leitung 93 zum Umsteuerkolbenschieber K 4, der sich in der linken Lage befindet. Wieder durch Weg-Folgeschaltung spült jetzt nach der Umschaltung die Zahnradpumpe über die Leitungen 94, 95, das Vorschubsteuerventil K5, die Leitung 96, den Kreislauf im abfließenden Leitungsstrang. Das Kreislauföl fließt über die Leitung 97, den Umsteuerkolbenschieber if 4, die Leitungen 98, 99,100 und 101 zum Vorratsbehälter 22 aus. Das schwach vorgespannte Gegendruckventil Vl sorgt für die ständige Füllung der Leitung 100.

Die Umsteuerung des Arbeitskolbens K1 erfolgt durch den Anschlag Al, welcher den Kontakt Π drückt. Die Kontaktübermittlung ist hier hydraulisch mit einem Kolben vorgesehen, welcher über die Leitung 102 das Vorsteuerventil K 3 nach rechts schaltet. (Bei der Umschaltung am entgegengesetzten Ende drückt ein Anschlag A 2 einen Kontakt Tl, welcher über eine Leitung 103 das Vorsteuerventil K 3 wieder nach links zurückschaltet.) Das Steueröl der Zahnradpumpen ZP fließt jetzt von der Leitung 91 durch den Ein- und Ausschaltsteuerkolben K 2, die Leitung 92, durch das Vorsteuerventil K 3 in die Leitung 104 und bewegt den Umsteuerkolbenschieber K4 nach rechts. Dabei wird durch die Leitung 93, das Vorsteuerventil K 3, die Leitungen 105,106 und die Drossel DR über die Leitung 107 Öl zum Vorratsbehälter 22 abgeleitet. In der entgegengesetzten Stellung des Vorsteuerventils K 3 erfolgt der Abfluß zur Drossel DR über die Leitung 146, welche in die Leitung 106 einmündet. Durch den Umsteuerkolbenschieber K 4 werden die beiden Pumpen Gl und G 2 über Null verschwenkt, so daß jetzt beide Pumpen mit der gleichen, jedoch entgegengesetzten Exzentrizität arbeiten. Die Pumpe Gl arbeitet über die Leitungen 89 bis 86 auf die Ringfläche Fl des ArheitskolbensJfl. Dabei wird die doppelte Öimenge über die Leitungen 85 bis 83 ausgestoßen. Die Pumpe G 2 nimmt die halbe Menge auf und führt sie über die Leitungen 108,109, den Vorlauf-Rücklauf-Kolbenschieber K 6 und die Leitung 110 zum Vorratsbehälter 22. Die andere Hälfte des ausgestoßenen Öles des Arbeitskolbens Kl fließt der Pumpe Gl zu, die es wieder in die Druckleitung 89 abgibt. So ist also auch beim Rücklauf der geschlossene Kreislauf erreicht. Bei dieser Rücklaufbewegung erfolgt die Spülung von der Leitung 104, den Umsteuerkoibenschieber K 4 und die Leitung 112, die in das Kreislauföl bei 83 eintritt. Das aus dem Kreislauf herausgespülte Öl fließt über die Leitung 113, den Umsteuerkolbenschieber KA, die Leitungen 114, 99, 100, das Gegendruckventil V1 und die Leitung 101 zum Vorratsbehälter 22.

Also auch in der Fig. 3 wird wie in den Fig. 1 und 2 im geschlossenen Kreislauf gearbeitet, der während des Hubes gespült wird. In der Phase der Umsteuerung wird die Spülung abgeschaltet und der Kreislauf geschlossen, damit die Umsteuerung des Arbeitskolbens Kl genau im Maßstab des Verschwenken der Pumpen Gl und G 2 erfolgt. Die Bremsenergie kann sich daher völlig auf das Ausstoßöl abstützen, das wiederum die Pumpen Gl und G 2 als Motore anzutreiben versucht.

In dieser Darstellung ist zwischen den Pumpen Gl und G 2 und dem Elektromotor 115 eine Freilaufkupplung 116 vorgesehen. Die Pumpen können daher durch die Bremsenergie als hydraulische Motore angetrieben werden und sich durch die Freilaufkupplung 116 vom Elektromotor 115 lösen. Sie nehmen also eine höhere Drehzahl als der Elektromotor 115 an und speichern dadurch die Bremsenergie. Nach erfolgter Umsteuerung, wenn die Pumpen wieder Leistung zur Wiederbeschleunigung abgeben müssen, fällt die Drehzahl der Pumpen wieder in die des Elektromotors 115 ein.

Die Verbindung von dem Umsteuerkolbenschieber K 4 mit den Pumpen Gl und G 2 ist analog der Fig. 1 und 2 ausgebildet. Die Schwinge 9 wird wieder von einem Zapfen 8 des Umsteuerkolbenschiebers K 4 bewegt. Der Drehpunkt 10 der Schwinge 9 ist in der Muffe 17, die wieder durch die Spindel 16 verstellt wird. Die Schwenkteile der Pumpen sind in einen Schieber 117 eingeführt und verstellen sich in den Schlitzen 118 und 119 mit Führungsbolzen 120 und 121. Der Schieber 117 ist durch den Führungszapfen 12 in der Schwinge 9 angelenkt.

Die Regulierung erfolgt durch ein Handrad 13, das eine Spindel 18 verstellt. Im gezeichneten Vorwärtsgang wird durch Steueröl aus der Leitung 122 der Vorlauf-Rücklauf-Kolbenschieber K6 gegen die Spindel 18 bewegt. Die Pumpe G 2 saugt dabei mittels der Leitung 123 über ein Schnüffelventil SV und Leitungen 124, 108 an. Beim Rücklauf des Arbeitskolbens Kl fördert die Pumpe G2 über die Leitung 108 die halbe Menge aus dem Kreislauf. Das Schnüffelventil SV schließt sich, und es wird über die Leitung 109 der Vorlauf-Rücklauf-Kolbenschieber K 6 nach links verschoben, bis die Leitung 110 freigegeben wird. Dadurch werden die Pumpen Gl und G 2 über die Getriebe 54 und 55 im Arbeitsgang gegen die einstellbare Spindel 18 des Handrades 13 gelegt und im Rücklauf jeweils voll ausgeschwenkt, um diesen Leerhub mit höchster Geschwindigkeit zu durchfahren.

Um auch hier die Verzögerungs- und Beschleunigungswege konstant zu halten, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, wird die Umsteuergeschwindigkeit des Umsteuerkolbenschiebers K 4 proportional zu dem Exzenterausschlag, positiv oder negativ, der Pumpen Gl und G 2 gehalten. Das jeweils von dem Umsteuerkolbenschieber K 4 in die Leitungen 93 oder 104 ausgestoßene Öl fließt über die Drossel DR ab, die gleichzeitig mit der Veränderung des Drehpunktes 10 der Schwinge 9 verstellt wird. Es ist also die Proportionalität zwischen den Ölmengen der Pumpen Gl und G 2 im Kreislauf und dem Steueröl der Zahnrad-

13 14

pumpe ZP gewährleistet. Die Umsteuergenauigkeit ist gangkolbenschieber K10 entgegen der Kraft der

dadurch gegeben. Fede; 142 gedrückt, so fließt das Steueröl über die

In der Fig. 3 ist ein von den Elementen des Haupt- Leitungen 143, 129, das Vorschubrichtungssteuer-

antriebes abgeleiteter Vorschub- und Eilgangantrieb ventil Kl und die Leitung 130 zum Vorschubmotor

gezeigt. Der Vorschub soll zweckmäßig während der 5 VM. Der Ausstoß vom Vorschubmotor VM erfolgt

hinteren Umsteuerung, also am Ende des Rücklaufes über die Leitung 131, das Vorschubrichtungssteuer-

des Arbeitskolbens K1 vorgenommen werden. Durch ventil Kl und die Leitungen 132, 137, 144 über den

den Anschlag A 2 ist der hydraulische Kontakt Γ 2 Eilgangkolbenschieber K10 zum Vorratsbehälter 22.

gedrückt worden, und das Vorsteuerventil K 3 befin- Solange der Eilgangkolbensehieber .00 gedrückt

det sich in der gezeigten Stellung. Das Steueröl hai ίο wird, läuft der Eilgang, während beim Loslassen der

zunächst in der beschriebenen Weise den Umsteuer- Eilgang abgeschaltet ist.

kolbenschieber K 4 umgesteuert und fließt durch die Wird der Eilgangkolbenschieber KlO während der

Leitungen 94, 95 zum Vorschubsteuerventil K 5, das Arbeitsbewegung des Arbeitskolbens K1 gedrückt, so

sich zunächst in der in der Fig. 3 a dargestellten Stellung ist dieses wirkungslos, da mit dem Einschalten des

befindet. Das Steueröl aus Leitung 95 fließt durch die 15 Ein- und Ausschaltsteuerkolbens K 2 der Fluß des

kleine Bohrung 125 und die Leitungen 126,127, von Steueröles zwischen den Leitungen 91 und 141 ge-

dort über den Vorschub-Einschaltkolben K 9, die Lei- trennt ist. Mit dem Ein- und Ausschaltsteuerkolben

tungen 128,129, das Vorschubrichtungssteuerventil K 2 ist der Drehschieber K 2 α gekuppelt, so daß beim

Kl, die Leitung 130 zum Vorschubmotor VM. Dieser Ausschalten der Kreislauf der Pumpen über die Lei-

wird in Drehung versetzt und stößt Öl aus über die 20 tung 145 kurzgeschlossen und der Arbeitskolben Kl

Leitung 131, das Vorschubrichtungssteuerventil Kl, blockiert ist.

die Leitungen 132, 133 zum Dosierzylinder K 8, der Die in der Einleitung als die Gesetzmäßigkeit des

eine bestimmte einstellbare Menge abmißt. Diese hydraulischen Antriebes aufgestellten Punkte 1 bis 10

Mengenregulierung und damit die Anzahl der Um- sind in den Fig. 1 bis 3 verwirklicht worden. Es ist

drehungen des Vorschubmotors wird an der Spindel 25 sicher, daß damit sowohl die technischen Forderun-

134 durch den Dosierzylinder K 8 eingestellt. Ist der gen als auch die Belange größter Wirtschaftlichkeit

Kolben des Dosierzylinders K 8 an der Spindel 134 optimal erfüllt sind. Gemäß der Erfindung wird die

zur Anlage gekommen, so findet kein weiterer Ölfluß geradlinige Wechselbewegung an Maschinen aller Art

mehr statt. Das Vorschubsteuerventil K 5 gemäß der auf eine höhere Ebene gestellt. Die Geschwindigkei-

Fig. 3 a befindet sich so lange in der linken Stellung, 30 ten lassen sich erhöhen, weil die Frage der Umsteue-

wie das Öl fließt, denn durch die kleine Bohrung 125 rung sowohl in kinematischer wie leistungsmäßiger

wird ein Druckgefälle erreicht. Mit dem Aufhören des Hinsicht gelöst ist.

Ölflusses herrscht auf beiden Seiten des Vorschub- Die Akkumulierung der Bremsenergie läßt sich für

Steuerventils K 5 gleicher Druck und schaltet sich nun alle drei Figuren verwirklichen, und in keiner Phase

infolge der größeren linken Kolbenfläche in die Stel- 35 des Bewegungsablaufes werden Leistungen vernichtet

lung gemäß der Fig. 3. bzw. in Wärme umgesetzt. Daher verhält sich die

Das Steueröl fließt jetzt in der beschriebenen Weise hydrostatische Getriebeanordnung bezüglich der Er-

durch die Leitung 96 zur Spülung im Vorlauf. Beim wärmung nicht wesentlich anders wie ein mechani-

Rücklauf des Arbeitskolbens Kl befindet sich das scher Antrieb. Seine Unabhängigkeit vom Klima ist

Vorsteuerventil K 3 in der rechten Stellung. Jetzt wird 40 dadurch gegeben. Ein großer Vorzug ist die absolute

das Vorschubsteuerventil KS wieder nach links ge- Umsteuergenauigkeit, die bei mechanischen und elek-

schaltet und zur neuen Vorschubschaltung vorberei- irischen Antrieben nicht immer gewährleistet ist. Der

tet, denn das Öl hinter dem Vorschubsteuerventil K 5 Umsteuerweg des bewegten Maschinenelementes

kann über Leitungen 126, 111, das Vorsteuerventil drückt sich in der Formel aus:

K3 und die Leitung 135 zum Vorratsbehälter 22 aus- 45 _v . _t

fließen. Eine Feder 136 drückt das Vorschubsteuer- s = —

ventil K 5 zurück. Ebenso kann der Dosierzylinder 2

K 8 zum Vorratsbehälter 22 ausstoßen, und zwar über Wenn s konstant sein soll, so muß das Produkt ν · t

die Leitungen 133, 137, 138, das Vorsteuerventil K 3 konstant sein,

und die Leitung 135. Der Dosierzylinder K 8 wird 50 _v ^ Tischeeschwindigkeit

durch das Uberfließöl über die Leitung 139 in die _t _ Ij_n,.*!¹,.,,,..:, '
Ausgangsstellung gebracht.

Die Umschaltung des Vorschubes in die entgegen- ν ist in den Fig. 1 und 2 abhängig von Gl, in der

gesetzte Richtung erfolgt durch das Vorschubrich- Fig. 3 abhängig von G1 + G2.

tungssteuerventil.K7, indem das über die Leitung 129 55 ~ t ist in der Fig. 1 abhängig von der Pumpe G 2, in

ankommende Steueröl nicht in die Leitung 130, son- den Fig. 2 und 3 abhängig von ZP. Der Weg des Um-

dern in die Leitung 131 fließt und der Ausstoß über steuerkolbenschiebers K 4 geht, da er stets konstant

die Leitung 130, das Vorschubrichtungssteuerventil ist, in die Abhängigkeit nicht mit ein. Ist ν groß, so

Kl und die Leitungen 140, 135 zum Dosierzylinder muß / klein sein; ist ν klein, so muß t groß sein. Die

K8 erfolgt. 60 absolut proportionale Abhängigkeit der Pumpen und

Das Abschalten des Vorschubes geschieht durch den des Steuerstromes ergeben demzufolge die Konstante

Vorschub-Einsehaltkolben K 9, welcher das durch die aus dem Produkt vt.

Leitung 127 ankommende Steueröl abriegeln kann. .

Wird der Hauptantrieb durch den Ein- und Aus- Beispiel

schaltsteuerkolbenK2 stillgesetzt, so fließt das Steuer- 65 a) Gl = 100 l/Min,

öl nicht mehr durch die Leitung 92, sondern über die G 2 = 10 l/Min.

Leitung 141 zum Eilgangkolbenschieber £10. Dort b) Gl = 25 l/Min,

ist die Leitung 141 zunächst abgesperrt. Wird der Eil- G2 = 2,5 l/Min.

Da die Fläche des Arbeitskolbens Kl konstant ist, sei sie mit 10 cm² angenommen.

Da Fläche mal Hub von K 4 konstant ist, sei diese Konstante mit 1 cm⁸ angenommen.

a) ν = 10 000 cm/Min.;
1 cm³ min

10 000 cm³

b) ν=

1 cm³ min

2500 cm³

a) ν · t = 1

b) ν · t = 1.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen bei Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, mit einer an die Zylinderräume des hydraulischen Kolbenmotors angeschlossenen, über Null umsteuerbaren stufenlos regelbaren Pumpe, deren Steuerorgan mittels einer Schwinge mit einem durch eine Steuerpumpe betätigten Umsteuerkolbenschieberverbunden ist, wobei derDrehpunkt der Schwinge durch ein Spindel verstellbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umsteuerkolbenschieber (K 4) und das Steuerorgan (11) der Pumpe (Gl) mit Führungszapfen (8, 12) in einer Kulisse der gemeinsamen Schwinge (9) geführt sind, wobei der Schwenkpunkt (12) des Steuerorgans (11) der Pumpe (G 1) zwischen dem Schwenkpunkt (8) des Umsteuerkolbenschiebers (K 4), welcher beiderseits einer der Förderung Null entsprechenden Mittelstellung konstante Steuerhübe ausführt, und dem durch die Spindel (16) verstellbaren Drehpunkt (10) angeordnet ist.

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpumpe (G 2) in an sich bekannter Weise stufenlos regelbar ist und daß die Spindel (16) zur Verstellung des Schwingendrehpunktes (10) durch ein Getriebe mit dem Steuerorgan der Steuerpumpe (G 2) gekoppelt ist, so daß einem bestimmten Ausschlag des Pumpensteuerorgans (11) stets eine proportionale Regulierung der Steuerpumpe (G 2) entspricht.

3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (16) zur Verstellung des Schwingendrehpunktes (10) durch ein Getriebe mit einer den Steuerölstrom einer Zahnradpumpe (ZP) proportional zur Verstellung des Steuerorgans (11) der Pumpe (Gl) regelnden Drossel (DjR) verbunden ist.

4. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsteuerkolbenschieber (K 4) in beiden Extremstellungen Öffnungen aufweist, welche die Steuerpumpe (G 2, ZP) über ein auf verminderten Druck eingestelltes Gegendruckventil (V 2) mit dem Vorratsbehälter (22) verbinden.

5. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem doppeltwirkenden, in geschlossenem Kreis arbeitenden hydraulischen Kolbenmotor, dessen vordere und hintere Kolbenfläche gleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (23, 24) der Steuerpumpe (G2) über ein vom Arbeitskolben (Kl) betätigtes Vorsteuerventil (K 3) je nach Stellung dieses Ventils über Leitungen (25 bzw. 39) mit dem Umsteuerkolbenschieber (K 4) verbindbar ist und daß die Leitungen (25 bzw. 39) je nach Stellung des Umsteuerkolbenschiebers (K 4) mit in die jeweilige Ausstoßleitung (27 bzw. 34) der Pumpe (Gl) einmündenden Leitungen (26 bzw. 43) zur Spülung mit Frischöl verbunden sind, wobei die jeweilige Ansaugleitung (27 bzw. 34) der Pumpe (Gl) durch Leitungen (35 bzw. 34) über den Umsteuerkolbenschieber (K 4) und Leitung (45 bzw. 36) und das Gegendruckventil (V 2) mit dem Vorratsbehälter (22) verbindbar ist.

6. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem doppeltwirkenden, in geschlossenem Kreis arbeitenden hydraulischen Kolbenmotor, dessen vordere und hintere Kolbenfläche ungleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (65) der Zahnradpumpe (ZP) über ein vom Arbeitskolben (Kl) betätigtes Vorsteuerventil (K 3) je nach Stellung dieses Ventils über Leitungen (66 bzw. 73) und in beiden Stellungen des Umsteuerkolbenschiebers (K 4) über Leitungen (67 bzw. 76) mit einer die Pumpe (G 1) und die Zylinderseite der kleineren Kolbenfläche (F 2) des Arbeitskolbens (Kl) verbindenden Leitung (59 bis 63) verbunden sind, welche bei Druckbeaufschlagung der großen Kolbenfläche (Fl) des Arbeitskolbens (Kl) über eine Leitung (69), den Umsteuerkolbenschieber (K 4), eine Leitung (70) und ein Gegendruckventil (V 2 b) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist, jedoch bei Druckbeaufschlagung der kleineren Kolbenfläche (F 2) dem Arbeitskolben (Kl) eine zusätzliche Ölmenge zuführt, während die hierbei als Saugleitung wirkende, die Zylinderseite der größeren Kolbenfläche (Fl) des Arbeitskolbens (Kl) mit der Pumpe (G 1) verbindende Leitung (56 bis 58) über eine Leitung (77), den Umsteuerkolbenschieber (K 4), eine Leitung (78) und ein Gegendruckventil (V 2 ä) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist.

7. Getriebeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Zylinderräume des Arbeitszylinders mit der Pumpe (Gl) verbindenden Leitungen Mengenausgleichskolben (KA und KB) angeordnet sind, welche während des Verschwenkens des Umsteuerkolbenschiebers (K 4) einen Mengenausgleich zwischen den verschieden großen Zylinderräumen schaffen.

8. Getriebeanordnung für einen Arbeitszylinder mit ungleichen Zylinderräumen oder einseitig durchgeführten Kolbenstangen und einer ersten und einer zweiten Pumpe (Generatoren) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistungen der Pumpen (Gl, G 2) dem Verhältnis der Flächen (Fl, F 2) beiderseits des Arbeitskolbens (Kl) entsprechen, wobei die Druckseiten beider Pumpen (Gl, G 2) auf die große Kolbenfläche (Fl) wirken und der Ausstoß der kleineren Kolbenfläche (F 2) nur von der Saugseite der ersten Pumpe (Gl) aufgenommen wird, während die Druckseite dieser Pumpe (Gl) auf die kleinere Kolbenfläche (F 2) wirkt und der Ausstoß der größeren Kolbenfläche (Fl) von den Saugseiten beider Pumpen (Gl, G 2) aufgenommen wird.

9. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (91) der Zahnradpumpe (ZP) bei Druckbeaufschlagung der großen Arbeitskolbenfläche (Fl) durch beide Pumpen (Gl und G2), ein vom Arbeitskolben (Kl) betätigtes Vorsteuerventil (K 3) und den Umsteuerkolbenschieber (K 4) mit der zur ersten Pumpe (Gl) führenden Ausstoßleitung (86 bis 89) der kleinen Arbeitskolbenfläche (F 2) und diese Ausstoßleitung (86 bis 89) über den Umsteuerkolbenschieber (K 4) und ein Gegendruckventil (V 2) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist, während die Förderleitung (91) der Zahnradpumpe (ZP) bei Druckbeaufschlagung der kleinen Arbeitskolbenfläche (F 2) durch die erste Pumpe (Gl) über das Vorsteuerventil (K 3) und den Umsteuerkolbenschieber (K 4) mit der zu beiden Pumpen (Gl und G 2) führenden Ausstoßleitung (83 bis 85) der großen Arbeitskolbenfläche (Fl) und diese Ausstoßleitung (83 bis 85) über den Umsteuerkolbenschieber (K 4) und das Gegendruckventil (V 2) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist, wobei die Förderseite der zweiten Pumpe (G 2) über einen die Verstellspindel (16) der Schwinge (9) betätigenden Vorlauf-Rücklauf-Kolbenschieber (£6) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.

10. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (Gl, G 2) und der zugehörigen Antriebsmaschine (115) eine Freilaufkupplung (116) vorgesehen ist, so daß beim Abstützen der Bremsenergie die Pumpe (Gl, G 2) als Motor wirksam werden und eine erhöhte Drehzahl annehmen kann, wodurch die Pumpe die Verzögerungsenergie speichert und nach der Umsteuerung so lange für die Wiederbeschleunigung abgibt, bis die Drehzahlen von Pumpe (Gl, G 2) und Antriebsmaschine (115) wieder übereinstimmen.

11. Getriebeanordnung nach einem der An^- Sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Zahnradpumpe (ZP) über das Vorsteuerventil (K 3), den Umsteuerkolbenschieber (K 4), ein Vorschubsteuerventil (K 5) und ein Vorschubrichtungssteuerventil (K 7) mit einem Vorschubmotor (VM) verbindbar ist, dessen Abfluß an einem Dosierzylinder (KS) angeschlossen ist, in dem zur Bestimmung der Vorschubgröße ein Kolben mit verstellbarem Hub gleitend gelagert ist.

12. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Steuerpumpe (P) über einen handbetätigten Ein- und Ausschaltsteuerkolben (£2) einen handbetätigten Eilgangkolbenschieber (KlO) und das Vorschubrichtungssteuerventil (K 7) mit dem Vorschubmotor (VM) verbindbar ist, wobei der Abfluß vom Vorschubmotor (VM) unter Umgehung des Dosierzylinders (KS) über den Eilgangkolbenschieber (K 10) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

H. Krug: »Das Flüssigkeitsgetriebe bei spanenden Werkzeugmaschinen«, Springer Verlag, Berlin, 1951, S. 206;

deutsche Auslegeschriften D 14320 Ib/67a (bekanntgemacht am 30. 5. 1956), W 8995 Ib/49c (bekanntgemacht am 24. 11. 1955);

USA.-Patentschriften Nr. 2 026 776, 2 331 046;

AWF-Getriebeblatt 633 B, Bild 15;

A. Dürr und O. Wächter: »Hydraulische Antriebe und Druckmittelsteuerungen an Werkzeugmaschinen«, C. Hanser Verlag, München, 1959, S. 14 und 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen