DE1453476A1 - Hydraulische Maschine - Google Patents

Description

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Dowty Hydrattlio Unit· Limited, Ashchurch n. Tewkesbury, England . und UHIPAT A. G., Glarus, Schweiz

Hydraulieon· Masohine

Die Erfindung besieht sich auf hydraulische Pumpen oder Motoren, deren Längserstreokung wesentlich größer ist als eine Erstreokung in anderer Richtung, insbes. Axialkolbenmaschinen. Die Erfindung >\ hat sum Ziel, die Länge solcher Maschinen im Vergleich zu ihrer Breite und Höhe au verringern. Zu diesem Zweck wird erfindungsgem&S eine Mehrfachanordnung von hydraulischen Maschinen vorgeschlagen, bei welcher in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere hydraulische Maschinen parallel zueinander eng zusauuaengebaut und so angeordnet sind, daß ihrer Triebwellen einander benachbart aiiid, und wobei ein Getriebe vorgesehen ist, welch·· alle Triebwellen mit einer gemeinsamen An- bzw. Abtriebswelle verbindet.

Der erfindungsgemäße Vorschlag geht somit im Prinzip dahin, anstelle einer Maschine mit ungünstigen Außenabmessungen mehrere kleinere , Maschinen vorzusehen, die zusammen die gleiche Leistung wie die eine /\ tte&e Masohine, jedoch aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung als Unheit ein bessere· Verhältnis ihrer Abmessungen zueinander haben, ä aedftfi der Einbau fur viele Verwendungszwecke erleichtert oder überhaupt erst möglich wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von -- ««teeren kleineren Maschinen anstelle einer großen besteht darin, }·: 4sA eine kleinere Maschine mit höherer Drehzahl als eine große be- \ trie1»eA «erden kann, sodaß z.B. die Fördermenge von zwei kleinen

liutp·* grttfter sein kann ale diejenige einer großen Pumpe, deren Habvolumen doppelt so groß ist wie dasjenige einer der kleineren Pum* jN|tt· feel, fegebener Fördermenge kann also die Summe der Hubvolumina d*r kjleim«r*fe Pumpen kleiner sein als das Hubvolumen einer großen «Odttrok sioh wiederum eine Verkleinerung der Gesamtabmeasun-

hydraulisoh· Maschinen erstrecken sich nicht längs einer

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BAB ORIGINAL

Geraden, so z.B. Axialkölbsiimtisciiinen, uie einen ^linaerolock una einen iffriebf!ansah aufweisen, wobei die Drsüaciise de-s Zylinder clocks Jiit der Drenacnse des Triebflanöones im .Betrieb einen winkel einschließt. Bei ,solchen Hasciiine.i werden erfindimgs^ensäli die Drenac&sen der Zyliadex'blöoke einerseits und die Drehachsen dei* i'riebflansche anclersraeitß jeweils parallel zueinander angeordnet,» ffcw.lu rch es gelingt, dei?. Raumbedarf auf ein Miadesta-iß z-u besohräiür=ji₍ da sieii die Maschinen sozusagen aneinander anschmiegen., 1st bei solchen Maschinen der jV'iiJkel zwischen den iJrefcaciasen des Zylinderblooka ur.i des TrieB-flanscnefi durch levx^hisenken öinss dieser "i'eile Teräruierbar^ wie dies bei Pujttperi iuif. ver-axicl^relzciier Pöraeraenge oder Motoren «lit Yeränder~ liciiem Schluokvex^aicgeii erforderlieü ist, so sollen diese versciiz/enk-D&ren. l'sile dör parallel angeo?dias*»en n/iasciins glaicxisi-cnig und. gemeinsaai verscOTeiikbar ssin* !Dies i^ann 3_a.B-, dadurcia erreioa-ö werden, daß die versaa-vtsüköarea Seile •aiteinana-ax" gekoppelt, sini. Da sicix iiierdurcß der Scnwenkbsreica der betreffenden Mascninanteilö überschneiden kanu, idt die gi'öBtmöglicne Haumausnutaung gegeoen»

Die Srfinduiife- wird im folgenden anhand von zwei in der äeiciinung dargestellten Ausfiuirungabeispieleil naher erläutert.

Fig. 1 ist ein Quer so kail;·*; durch das erste Ausfünrungsbeispielj Pig, 2 ist ein Schnitt gemäß linie H-II in Fig. I,

Fig. 5 ist eine Froütaaaioht» d.h. eine Ansieht der Fig« I vcn rechts, Fig. 4 ist ein Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel, und Fig. 5 ist ein Schnitt gemäß Maie V-V in Wig? 4=

Bs ß&l zunächst auf Fig. 1 bis 3 Sesug genoameao In diesem Ausfiihrungsbeispiel sind zwei Pumpen oder Motoren 1 uEd 2 la Form von A^ialkolbenmaschiiien mit veränderlicher Verdrängung, a * B. gen&ä Patent 1 041 798, Torgesehen. Für- die folgernde Bescarciaung lsi; aügönoaaaen, äaS es sich um Pumpen h»ßdelt₃ Die beiden Pumpea I uml 2 3ind yollcofflffien gleich, sodaS nur die Pumpefim einzelnen bessnrieoen *ird. 3ieae Pumpe wei3t ein Lagergehäuse 3 auf, in welches die Triebwelle 4 littel» zweier Radiallager 5 ^uad 6 and eines Axiallagers 7 gelagert ist. Sin Ende des lagorgehäuaes 3 weist einen Flanscn β auf, der eine

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Umfaxigsnut zur Aufnahme eines Gummiringes 9 enthält und versoüiebbar in einer Bourung 11 eines Gehäuses 12 angeordnet ist, welches die Pumpen 1 und 2 aufnimmt. Das andere Ende des Lagergehäuses 3 ist mit zwei scheibenförmigen Fortsätzen 13 versenen, die in Aussparungen 14 eines Schwenkjochs 15 eingreifen. Das Joch 15 hat die Form eines fast vollständigen Gehäuses mit einer Öffnung 16, durch welche sich das Lagergehäuse 3 erstreckt. Das Joch ist im Gehäuse 12 mittels zweier gegenüberliegender Schwenkzapfen 17 gelagert, um welche das Joch über einen begrenzten Winkelbereich verschwenkbar ist. Die Aussparungen 14 im Joch 13 sind koaxial zu den Schwenkzapfen 17» sodaß eine Schwenkbewegung des Joches 15 um die Schwenkzapfen 17 praktisch keine Bewegung des Lagergehäuses 3 verursacht. Da jedoch aufgrund von Herstellungstoleranzen eine geringfügige Bewegung des Lagergehäuse 3 3 eintreten kann, ist das Lagergehäuse im Gehäuse 12 mittels des Flansches 8 und des Gummiringes 9 so gelagert, daß es sich in der Bohrung 11 verschieben und auch geringfügige Schwenkbewegungen ausführen kann.

In dem Joch 15 ist ein Zylinderblock 18 drehbar angeordnet. Der Zylinderblock enthält eine Mehrzahl von Zylindern 19, die parallel zur Drehachse verlaufen. An einem Ende münden diese Zylinder in Steueröffnungen 21, die an der einen Endfläche des Zylinderblocks vorgesehen sind. Diese Enfläche wirkt mit einem Steuerspiegel 22 zusammen, der ein Teil des Jochs ist und zwei Steueröffnungen 23 und 24 enthält, die mit den Steueröffnungen 21 zusauimenwirken. Von den S teuer öffnungen 23 und 24 erstrecken sich Kanäle 25 und 26 durch die linde des Joche zu den Schwenkzapfen 17· Anschlüsse 27 und 28 im Gehäuse 12 sind außerhalb der Scnwenkzapfen 17 vorgesehen. Mit 29 sind drehbare Dichtungen bezeiohnet. Außernalb des Gehäuses 12 sind die Anschlüsse 27 und 28 mit Leitungen 29 und 31 (Fig. 3) verbunden, welche zur Zu- und Rückführung der hydraulischen Flüssigkeit dienen.

In jedem Zylinder 19 ist verschiebbar ein Kolben 32 angeordnet, von welonem eine Pleuelstange 33 ausgeht. Sie Triebwelle 4 endet in einem Triebflaasch 34, in welchem die freien Enden der Pleuelstangen 35 gelenkig gelagert sind. Bin Kardangelenk 35 verbindet die Triebwelle 4 mit dem Zylinderblock 18, sodaß dieeer unabhängig von einer Verschwenkung des Joche 15 mit gleicher Drehzahl umläuft wie die Welle 4·

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Wenn die Welle 4 angetrie ben wird, so laufen der 'l'riebflansch 34 und der Zylinderblock 18 im Jocn 15 um. Wenn das Joch 15» wie in Fig. 1 gezeigt, aus seiner Mittelstellung verschwenkt ist, so ergibt sicn eine zyklische Hubbewegung der Kolben 32 in den Zylindern 19, welche eine Flüssigkeitsströmung durch die Pumpe zwiscnen den Anscnlüssen 27 und 28 verursacüt.

. Außerhalb des lagergehäuses 3 ist die Triebwelle 4 der Pumpe 1 über ein Lager 36 i^m Gehäuse 12 gelagert und trägt ein Zannrad 37» Die I'riebwelle 38 der Pumpe 2 ist in einem Lager 39 gelagert und trägt ein Zannrad 41· Die beiden Zahnräder 37 ^und 41 stenen mit einem Zahnrad 44 im Eingriff, das auf eine Welle 43 aufgekeilt ist, die über Lager 42 im Gehäuse 12 gelagert und mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Das Zahnrad 44 ist zweckmäßig breiter als jedes der Zahnräder 37 und 41 und der Eingriff dieser Zahnräder mit dem Zannrad 44 ist axial versetzt, um übermäßigen Verschleiß des Zahnrades 44. zu vermeiden.

Zwischen den beiden Lagergehäusen 3 der Pumpen 1 und 2 ist eine kleine Zahnradpumpe 45 angeordnet, welche von der Welle 43 angetrieben wird uad die Pumpen 1 und 2 mit Flüssigkeit gefüllt hält.

Zur Veränderung der Fördermengen der Pumpen 1 und 2 sind die Joche 15 paailel zueinander um ihre Schwenkzapfen 17 verscnwenkbar. Die Pumpe weist an ihrem Joch einen Zapfen 46 und die Pumpe 2 einen Zapfen 47 auf. Ein Veroinaungsglied 48 iet s..cnwenkbar in den Zapfen 46 und 47 gelagert. Auf dem Zapfen 46 ist außerdem ein kurzes Glied 49 gelagert, welcnes gelenkig mit einem geradlinig bewegbaren Plunger 51 verbunden ist, der von einem Servomotor 52 ausgeht. Der Servomotor wird mittels eines Äegelkolbens 53 gesteuert und zwar ist die Anordnung derart, dai3 eine geradlinige Hin- oder Herbewegung des Kolbens 53 die gleiche Bewegung des Plungers 51» jedoch mit wesentlich grösserer Kraft, bewirkt. Der Servomotor 52 wird von der Zahnradpumpe 45 mit hydraulischer Druckflüssigkeit versorgt.

Im Betrieb wird die Antriebswelle 43 angetrieben und diese treibt in-* rerseits über die Zannräder 44 und 37» 41 die friebwellen 4 und 38 der Pumpen 1 und 2 an. Jede dieser Pumpen hat die gleiche Fördermenge, da,

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die beiden Joche durch das Verbindungsglied 48 gemeinsam bewegt werden. Die fördermenge hängt von dem Grad der Verschwenkung der Joche ab. In Fig. 1 ist die maximale Verschwenkung in der einen Richtung mit ausgezogenen Linien und der anderen Ricntung strichpunktiert eingezeichnet. Wie ersichtlich, übersciineiden si cn die äcnwenkbereiche der beiden Joche. Durch Anordnung der beiden Pumpen 1 und 2 in einem Gehäuse und der beiden Joche parallel zueinander kann somit die Aussenabmessung der Einneit so klein wie möglich gehalten werden und ea kann ein Gehäuse verwendet werden, dessen Gesamtvolumen kleiner ist als das Gesamtvolumen von zwei einzelnen Gehäusen, die jeweils eine Pumpe aufnehmen.

Da, wie vorher ausgeführt, eine kleinere Pumpe mit höherer Drehzahl angetrieben werden kann als eine größere, aber sonst gleiche Pumpe, hat die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Pu..;peneinneit eine größere Verdrängung ale eine einzelne Pumpe, welche das doppelte Hubvolumen einer der Pumpen 1 oder 2 hat. Die Antriebsdrehzahl der Pumpen 1 und 2 hangt von dem durcn die Zannräder 44, 37» 41 gegebenen Übersetzungsverhältnis ab· £s kann somit gesagt werden, daß das Gesamtvolumen der dargestellten Einheit wesentlich kleiner iot als das Gesamtvolumen, das von einer gleichwertigen einzelnen Pumpe eingenommen wird, erstens aufgrund der Tatsache, daß bei einem Verscnwenken der Joche der gleiche Baum von dem einen oder dem anderen Joch eingenommen wird und zweitens, weil die Pumpen 1 und 2 mit höherer Drehzahl angetrieben werden können.

Es sei nun auf Fig. 4 und 5 Bezug genommen. Hierbei sind in einem Gehäuse 55 swei hydraulische Motoren 56 und 57 mit unveränderlichem Sohluokverxögen dargestellt. Da beide Motoren absolut gleich sind» wird nur der Motor 56 im einzelnen beschrieben. Der Motor 56 weist •inen Steuerspiegel 58 auf, der in einer Kammer 59 des Gehäuses angeordnet ist. Der Steuerspiegel 58 enthält zwei nicht dargestellte Steueröffnungen, die mit Leitungsanschlüssen 61 und 62 (Fig. 5) in Verbindung stehen. Am Steuerspiegel 58 läuft ein Zylinderblock 63 a», der eine Mehrsabi parallel zur Drehaohse angeordnete Zylinder enthält. Die Endfläohe des Zylinderblocks 63, welche an den Ventilspiegel anläuft» wirkt mit den genannten SteuerÖffnungen im Ventilspiegei zusammen, sodaß die Zylinder während der Drehung des Zylin-

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derblocka aowechselnd mit aieaen Steueröffnungen verbunaen sina. Jeder Zylinder 64 enthält einen Koloen 65, von aeiu eine Pleuelstange 67 ausgent, die gelenkig mit einem TrieDfIanscn 68 verbunden ist. Dieser i'riebflansch bildet das üinde einer !'riebwelle 69, ciie im Gehäuse 55 über vier Radiallager 70, 71» 72, 73 und ein Axiallager 74 gelagert ist. Sin Kardangelenk 75 verbindet den Triebflansch 68 mit dem Zylinderblock 63, sodaß sie mit gleicher Drenzanl um ihre Drehachsen umlaufen. Die Kammer 59» welche den Zylinderolock 63 und den Steuerspiegel 58 aufnimmt, ist so im Gehäuse 55 angeordnet, daß die Drenacnse des Zylinderblocke 63 mit aer Drehachse der rfelle 69 einen Winkel einschließt, wobei die Welle 69 in. Drenung versetzt wird, wenn die Kolben 65 aufgrund der Zufunr von Druckflüssigkeit zu einem der Anscnlüsse 61 oder 62 in Hin- und Herbewegung versetzt werden. Die Leitungsanscnlüsse 61 und 62 jedes motors aind parallel geöcnaltet und mit Zu- und Rückführungsleitungen 81 und 82 für die Druckflüssigkeit verbunden.

Im freien. üJnde der ^eIIe 69 ist ein Zannrad 76 angeordnet. Der Motor gleicht dem Motor 56 genau, mit der Ausnanme, daß das Zannrad 77 auf seiner Welle gegenüber dem Zahnrad 76 geringfügig axial versetzt ist. Cm Gehäuse 55 ist eine Hauptabtriebswelle 79 gelagert, die sich aus Lern Gehäuse heraus erstreckt und ein Zannrad 78 trägt, das mit den iahnrädern 76 und 77 in Eingriff steht. Das durch die Zahnräder 76,77 ind 78 gegeoene Übersetzungsverhältnis bemißt sich nach der Betriebs-Lrehzahl der Motoren und der benötigten Drehzahl für die Last, die on den Motoren angetrieben wird.

ie ersichtlich ist jeder der Motoren 56 und 57 für sich senr lang im ergleich zu seiner Höhe und Breite. Dadurch, daß die beiden Motoren 6 und 57 so im Gehäuse 55 angeordnet sind, daß die Trieowellen 69 arallel sind und ebenso die Drehacnsen der Zylinderblöcke 63, schmieen sich die beiden Motoren aneinander an, sodaß der geringsteöglicne aumbedarf erzielt wird.

1 die Motoren 56 und 57 ^fflit höherer Drehzahl laufen können als ein Leicher motor mit größeren Abmessungen, ergibt eioh, daß die kombi-Lerten Motoren 56 und 57 einem Einzelmotor entsprechen, der mehr als is doppelte Hubvolumen jedes Motors 56 oder 57 hat. Darüber hinaus st die Form des Gehäuses 55 nunmehr zweckmäßiger proportioniert als

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das Gehäuse für einen großen üliazeliuotor, da das Verhältnis der Länge zu Hone und Breite verringert ist.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Art von hydraulischen Pumpen und Motoren beschränkt, sondern auch bei hydraulischen Maschinen anderer Bauart mit vorteil anwendbar, deren Längserstrecicung wesentlicn größer ist als deren Breite und. Hohe, beispielsweise Taumelscheiben-Puiupen oder -Motoren.

- Patentansprüche -

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Cl.)Mehrfachanordnung von hydraulischen Maschinen (wie Pumpen oder Motoren), deren Längserstreckung wesentlich größer ist als eine Erstreckung in anderer Richtung, insbes. Axialkolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere hydraulische Maschinen parallel zueinander eng zusammengebaut und so angeordnet sind, daß ihre Triebwellen einander benachbart sind, und daß ein (Jetriebe vorgesehen ist, welches alle Triebwellen mit einer gemeinsamen An- bzw. Abtriebswelle verbindet.
2. 2. Mehrfachanordnung nach Anspruch 1 von Axialkolbenmaschinen, die einen Zylinderblock und einen Triebflansch aufweisen, wobei die Drehachse des Zylinderblocks mit der Drehachse des Triebflansches im Betrieb einen Winkel einschließt, gekennzeichnet durch parallele Anordnung der Drehachsen der Zylinderblöcke einerseits und der Dreh«» achsen der Triebflansche andererseits·
3. 3· Hehrfachanordnung nach Anspruch 2, wobei der Winkel zwischen den Drehachsen des Zylinderblocks und dee Triebflansche· duroh Verschwenken eines dieser Teile veränderbar ist, gekennzeichnet duroh Mittel zur gleichsinnigen und gemeinsamen Verschwenkung der verschwenkbaren Teile der parallel angeordneten Maschinen.
4. 4. Mehrfachanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verscimenkbaren Teile miteinander gekuppelt sind.
5. 5. Mehrfachanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis At dadurch gekennze i eh. η e t, daß die zu einer Einheit zusammengefaßten Mascninen hydraulisch parallel geschaltet sind*

   29.5.I962

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