DE1500511A1 - Hydraulisches Getriebe - Google Patents

Description

P¹AJtIMIAINWAUIt 1 FRITC THiELEKE DR.-INQ. RUDOLF DDRfMQ TD^JOßtGFim FRiCKE

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN

10 582

Toyoda Machine Works, Limited

1, 1—ehome, Asahimachi, Kariy, Aichi prefecture, Japan

Hydrattli3ch.es G-etriebe.

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Getriefte« Bei Getrieben dieser Art wird das Hydrauliköl aus einem Sumpf mit Hilfe von Pumpen angesaugt, die von, z,B. einem Elektromotor, angetrieben werden und das Drueköl Hydraulikmotore über entsprechende Steuerventile zufuhren*

Im allgemeinen ist die Menge an Drucköl, die von den Motoren benötigt werden, proportional zu der Hubgeschwindigkeit der Dreh- oder Schubkalben dieser Motore, Bei Getrieben für Werkzeugmaschinen z.B« führt das Werkzeug oder Werkstück wiederholte Bewegungen aus«. Die Zuführungseinrichtung muß dabei im raschen Wechsel eine I?einzufuhr und eine Grobzufuhr und eine Zufuhr £ür den Eückhub ausführen. Selbst wdnn eine Mehrzahl von Pumpen oder dergl» Zuführungseinrichtungen vorgesehen sind, müssen alle gleichzeitig in Gang gesetzt werden, wobei die benötigte Ölmenge in dieser Periode in einem Zyklus eine zeitweilige Spitze zeigt, während im

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übrigen Teil die Menge relativ vermindert ist auf einen extrem kleinen Werto Selbst wenn die notwendige Menge Öl des Motors variiert, muß die Fanipenleistung oberhalb des Bedarfs im Bereich des Spitzenwertes liegen» um den Druck des von der Pumpe gelieferten Drucköles im wesentlichen konstant zu halten« Wenn die gelieferte Ölmenge pro Zeiteinheit unzureichend ist, kann der Motor nicht zufriedenstellend arbeiten, was zu erheblichen Störungen Anlaß geben kann.

Es werden daher bei den bekannten Getrieben Pumpen verwendet, deren, Lieferkapazität oberhäb des maximalen Bedarfes liegt, um eine ausreichende Ölmenge unter Druck zur Verfugung zu stellen. Abgesehen von der Bedarfsspitze muß daher ein großer Anteil des Drueköles dem Sumpf wieder zugeführt werden, und zwar durch ein Entlastungs— oder Druckbegrenzerventil. Während des größeren Teils des Arbeitszyklus zirkuliert das Öl in großen Mengen durch die Pumpe, das Entlastungsventil und den Sumpf«,

Während der Zirkulation des Drucköls wird die Energie des Öles in Wärme umgewandelt, welche die Temperatur des Öls rasch ansteigen läßt und zu heißem Drucköl führt»

Dieser Temperaturanstieg des Öls führt zu einer idiermisehen Expansion der Teile, an denen die Hydraulikmotoren angebracht sind und weiterhin zu Veränderungen der Viskosität des Arbeite— Öles ο Da die Machteile bei Werkzeugmaschinen mit hydraulischen Getrieben zu groß sind, hat man schon Verfahren entwickelt, um

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eine konstante thermische Expansion durch vorheriges Erhöhen der Temperatur des Hydrauliköles auf einen maximal zulässigen Wert zu erzielen» Dieses Einlaufenlassen der Maschine kann zu Zwangspausen von 2-3 Stunden führen, in denen die Maschine leerläuft ο Wenn ohne Einlaufperiode gearbeitet wird, verändert sich die Arbeitspräzision mit der Zeit, was häufig nicht zulässig ist«, Zusätzlich zu den oben erwähnten Paktoren kann auch der Pumpenläufer aufgrund der hohen Drehzahl und der ständigen großen FiMermengen zur Erhöhung der Temperatur beitragen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Getriebeanordnung zu schaffen, bei der die oben geschilderten Nachteile nicht auftreten und bei der ohne lange Anlaufperiode mit gleichbleibender Präzision gearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfi dadurch gelöst, daß die regelbare Druckmittelquelle von dem Druckölspeisekreis der Hydraulikmotoren durch wenigstens einen Druckwandler wärmemäßig getrennt ist, welcher ein treibendes Glied aufweist, das von der regelbaren Bruekmittelquelle aus speisbar ist, sowie ein getriebenes Pumpglied, welches antriebsmäßig mit dem treibenden Glied verbunden ist und als Pumpe in dem in sich geschlossenen Druekölkreis der Hydraulikmotoren di ent ο

Gemäß dem Grundgedanken des Gegenstandes der Erfindung umfa3t also das hydraulische Getriebe wenigstens einen Drucköl-

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wandler, der aus einer lineare oder Drehbewegungen ausführenden, durch ein Druckmittel betätigbaren Arbeitsvorrichtung und einer den Hydraulikmotor mit Hydrauliköl speisenden Speisevorrichtung besteht, welche durch die Arbeitsvorrichtung angetrieben wird. Dabei erfolgt der Antrieb der Speisevorrichtung in der Weise, daß sie wenigstens einem Hydraulikmotor kaltes öl, das adiabatisch bzw« wärmemäßig von jeder Hitzequelle isoliert ist, zuführte Der Druck in diesem öl wird nur durch den Druck in dem die Arbeitsvorriohtung betätigendem Druckmittel bestimmte Andere D_ruokregeleinrichtungen sind im Kreis des kalten Drucköles nicht vorgesehen oder erforderliche In entsprechender Weise erfolgt auch die Abführung des kalten Öles in den Sumpf nur in den für die Arbeitsweise notwendigen Mengen. Es ist also kein den Hydraulikmotor umgehender Kaltölkreis vorhanden.

Die Wirkungen und Vorteile, welche durch diese neue Anordnung erzielt werden, sind u<.a. folgende :

1) Der Arbeitskolben des Wandlers wird nur mit heißem öl beaufschlagt, das von bekannten Pumpenmitteln geliefert wird. Dagegen wird der Speisekolben des Wandlers, der von dem Arbeitskolben angetrieben wird, nur gegenüber dem heißen öl wesentlich kälteres öl (z.B. von Raumtemperatur) in erforderlichen Mengen abgeben. Die in Wärme umgewandelte Energie ist in diesem Ölkreis außerordentlich klein. Wenn man also die Kühlwirkung im Sumpf und in den Leitungen berücksichtigt, kann man sagen, daß im wesentlichen kein Temperaturanstieg auftrittο

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2) Da das heiße Drucköl, welches den Arbeitskolben des Wandlers antreibt, in großen Mengen zirkuliert, irLtt notwendiger Weise ein rasoher Temperaturanstieg ein. Da es sich hierbei jedoch nicht um das die Hydraulikmotoren treibende Öl handelt, kann das Öl nach seinem Wärmeverhalten ausgewählt werden«. Da das die Hydraulikmotoren antreibende kalte Öl keinen Temperaturanstieg erleidet, kann dieses öl nach seinem Antriebsverhalten ausgesucht werden.

3) Der Arbeitskolben des Wandlers wird mit heißem Öl angetrieben, dessen Druck durch ein Entlastungsventil auf einen konstanten Wert eingestellt wird» D_as kalte Öl wird von einem bestimmten Speisekolben abgegeben, der von dem Arbeitskolben .angetrieben wirdο Folglich ist der kalte Ölkreislauf kaum von Pulsationen in der Pumpe beeinflußt, welche heißes Öl liefert, bzwo von Pulsationen, die durch Flattern des Entlastungsoder Begrenzerventils verursacht werden. Diese Pulsationen werden in dem Arbeitszylinder und dem Speisezylinder des Wandlers absorbiert«

4) Der Druck des kalten Öles kann auf einen bestimmten Wert durch geeignete Auswahl des Verhältnisses der Kolbenflächen von Arbeitskolben und Speisekolben eingestellt werdenο

5) Als Druckmittel kann zum Antrieb des Arbeitskolbens in einigen Fällen mit Vorteil auch Druckluft verwendet werden. Der Dru'ok der Druckluft kann dabei merklich niedriger als der dee kalten Öles sein« .

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläuterte

Mg-1 zeigt das Schaltbild eines üblichen hydraulischen "Betriebes, das durch die Erfindung verbessert werden soll."

Mg «2 zeigt die wesentlichen Teile eines Getriebes gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt.

. Fig.3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für Details der Anordnung nach Mg.2β

fig.5 gibt in einem Zeitdiagramm, welches die jeweilige Lage der Kolben in den Arbeitszylindern der Anordnung nach Mg.2 wiedergibt, wobei die Abszisse die Zeit und die Ordinate den Verschiebeweg der Kolben zwischen den Endstellungen-wiedergeben.

Mgo6, 9, 12, 1.5 und 16 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele der neuen Anordnung₀

Mg.7 und Mg. 10 geben - ähnlich wie Mg«5 - Zeitdiagramme für die Lage der Kolben bei den Anordnungen nach Fig.6 bzwo Mg.9 wieder«.

Mgo8 und 11 geben in einer Tabelle das Verhalten, z.Bo "Betrieb - Ruhe" oder "eingeschaltet - ausgeschaltet", von Begrenzungsschaltern, Solenoidventilen und Zeitsteuereinriohtungen in allen Punkten der Pig.6 oder Mg.9 wieder,

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wobei Fig«8 der Pig.6 unä Mg.11 der Fige9 zugeordnet sind. '

Fig.13 zeigt eine spezielle Ausführung eines Druckentlastungsventils im Schnitt mit Rückführungs- oder "Feedback-Mitteln, während

Fig«14 eine Schnittdarstellung einer Druckluftregeleinrichtung zur S-fceuerung des Druckes bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist.

Das in Fig«1 gezeigte Getriebe bekannter Art umfaßt mehrere hydraulische Arbeitsmotoren 1, 1a, 1b mit Arbeitskolben 2, dessen Kolbenstange beidseitig herausgeführt ist, mit dem zu treibenden Teil einer Maschine verbunden ist und mit Begrenzungsschaltern zur Steuerung der Kolbenumkehr zusammenwirkt ο Die Arbeitsmotoren werden durch eine oder mehrere Pumpen 4 aus einem Sumpf 5 gespeiste Die Pumpen können z»B, von Elektromotoren 3 angetrieben sein» Die Speisung der Motoren mit Drucköl erfolgt über entsprechende, z.Bc durch Solenoid betätigbare Ventile 8. Zur Begrenzung des Öldruckes auf einen vorzugsweise konstanten Wert dient ein Entlastungsventil 7.

Bei diesem bekannten hydraulischen Getriebe liegen die eingangs ausführlieh geschilderten Verhältnisse vor, deren Nachteile durch die Erfindung beseitigt werden sollen.

In den nachfolgenden Figuren werden für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig.1 verwendet. Fig.2 zeigt

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eine Grrundausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung<>

In dieser Figur sind mehrere Druckwandler 10, 10¹ gleioher Ausführung vorgesehene Diese umfassen einen Arbeitszylinder 14, der mit einem Speisezylinder 15 fest verbunden ist. In dem Arbeitszylinder gleitet abdichtend ein Arbeitskolben 16, der mit seinem Speisekolben 21 in dem Speisezylinder fest verbunden ist und zwar über eine Kolbenstange 30·

Die Verbindung der beiden Kolben kann auf verschiedene Weise erfolgen« So können die Kolben an den Enden einer geraden Kolbenstange befestigt sein, wie dies Figo2 zeigte G-emäß Figο 3 ragen die Enden der Kolbenstangen 30 ins Freie und sind dort unter Zwischenschaltung eines adiabatisohen Materials 11 miteinander verbunden« Nach Fig.4 kann man die Kolbenstangen 30 auch über Hitzel 20 und Zahnstangen 19 miteinander in Verbindung steheno Wesentlich ist lediglich, daß die beiden Kolben zwangsläufig zusammen wirksam sind«

Das D_rucköl von einer durch Elektromotor 3 getriebenen Pumpe 4 wird mit Hilfe des Druokbegrenzerventils 7 auf einem vorbestimmten Druok gehalten« Die Strömungsrichtung wird durch ein Umsteuerventil 33, 33' gesteuert, welche durch Solenoide Sol3, Sol4 bzw« Sol5, Sol6 betätigbar sind. Das ölwird der vorderen Zylinderkammer 18 und der hinteren Zylinderkammer 17 des Arbeitszylinders 14 zugeführt oder aus diesem abgeführt, um den Kolben 16 vorzuschieben oder zurückzuziehen·

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Die volumetrische leistung der Pumpe 4 wird etwas größer als der maximale Wert des Bedarfes pro Zeiteinheit des Zylinders 14 gewählt» Der ölübersohuß wird in den Sumpf 5 duroh Entlastungsventil 7 zurückgeleitet, außer wenn die Sohubgeschwindigkeit des Arbeitskolbens 16 am größten ist.

Die volumetrische Leistung der Pumpe 4 reioht aus_} um stets genügend Druoköl dem Arbeitszylinder 14 entsprechend der Hubgeschwindigkeit zuzuführen. Dies geht ohne Änderung des vom Begrenzerventil 7 bestimmten Druckes vor sich« Da die Liefermenge der Pumpe 4 über dem Bedarf des Arbeitszylinders 14 liegt, zirkuliert ein Teil des Drucköles duroh Pumpe 7, Entlastungsventil und Sumpf und führt somit notwendiger Weise zu einem Temperaturanstieg und sie erhitzten öl.

Mit LS3, LS4, LS5 und LS6 sind Begrenzersohalter zum Umsteuern der Arbeitskolben 16, 16' bezeichnet. Diese sind an einem ortsfesten Teil angebracht und werden über einen Steuerfinger 32, 32' an der Kolbenstange 31, 31' betätigt, die vom rückwärtigen Ende des Arbeitskolbens nach außen ragen.

Die Zahl und Anordnung der Begrenzersohalter richtet sioh nach der Arbeitsweise der Arbeitszylinderο Im dargestellten Fall von zwei Druckwandlern 10, 10·, die in der in Pig.5 dargesttllten Weise betätigt werden sollen, sind die Schalter entsprechend der zurückgezogener ν Stellung dtr Arbeitskolben 16, 16' und entsprechend einer Mittelstellung auf der Hubstreoke angeordnet.

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Es ist weiterhin ein Sumpf 27 für "kaltes öl" vorgesehen, welches zur Betätigung der Hydraulikmotoren 1, 1a, 1b dient. Dieser Sumpf ist getrennt und unabhängig vom Sumpf 5 für "heißes Öl" angeordnete Wesentlich ist dabei lediglich, daß die Sumpfbehälter adiabatisoh voneinander isoliert sind, so daß ein Wärmeübergang nicht stattfinden kann»

Das kalte Öl 27a im Sumpf 27 steht mit der vorderen Kammer 23 ύ des Speisezylinders 15 über ein Rückschlagventil 26 in Verbindung, das in Saugrichtung öffnet» Die Kammer 23 ist weiterhin über ein in Druokrichtung öffnendes Ruckschlagventil 28 mit der einen Seite des Motorkolbens 2 in Verbindung, wobei ein entsprechendes Umsteuerventil 8 mit Betätigungssolenoiden Soll und Sol2 vorgesohaltet isto Wenn der Speisekolben 21 zurückgezogen wird, wird kaltes öl 27a angesaugt und beim Arbeitshub des Speisekolbens in den Hydraulikmotor gedrückt«

Da der Druckwandler 10 einem negativen Druck ausgesetzt wird, wenn der Speisekolben vom Arbeite- zum Saughub übergeht, sind wenigstens zwei Wandler 10 notwendig. Diese sollten vorzugsweise so angeordnet sein, daß, wenn der eine Speisekolben sein· Arbeitsriohtung wechselt, der andere Wandler gerade Drucköl abgibt t Die dafür zweckdienlich vorgesehenen Mittel werden, in Verbindung mit Fig.2 und 5 beschrieben.

In Fig.5 sind die Arbeitsstellungen der Kolben 16 bzw. 21 des Wandlers 10 nach Fig.2 in voll ausgezogenen Linien und die Kolben 16' bzw. 21' des Wandlers 10' in gestrichelten Linien wiedergegeben» Es sei angenommen, daß die Kolben 16, 16¹ der Wandler 10, 10'

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von ihren AnfangsStellungen Ä zur gleichen Zeit aus starten und daß die Begrenzerschalter LS3, LS6 auf halter Strecke B betätigt wordene(In der Praxis werden sie nicht gleichzeitig betätigt, sondern der eine etwas eher als der andere.) Wenn der Begrenzerschalter LS6 betätigt und Solenoid S0I6 eingeschaltet werden, wird das Umsteuerventil 33' betätigt und Kolben 16' beginnt seinen Rückhub (da die Rückhubzeit dem Ansaugen von öl entspricht, tritt die Rückkehr eher ein) ₀ Venn der Schalter LS5 am Rüokhubende C betätigt wird, wird Sol5 eingeschaltet und der Vorwärtshub eingeleitet.

Während der Zeit setzt der Kolben des Wandlers 10 von der Stellung B aus seinen Hub fort und verbleibt dann eine Weile in der vorderen Stellung Do Im laufe der Vorwärtsbewegung des S euerfingers 32' des Wandlers 10' wird der Sohalter LS3¹ betätigt und das Solenoid Sol4 eingeschaltet, so daß Kolben 16 seinen Rüokhub beginnt. Am Ende G des Rtickhubes werden LS4 und Sol4 betätigt, so daß der Schieber 33 in die Vorwärtsstellung gelangt»Man erkennt, daß jedesmal dann, wenn einer der Wandler in der Mitte des Vorwärtshubes seines Kolbens den Schalter LS3 bzw. LS6 betätigt, beginnt der Kolben des anderen Wandlers seinen Rüokhub. Dabei leiten also die Wandler stets die Abführung von öl ein, während Drucköl ständig den Hydraulikmotoren zufließt. Weiterhin ist ein elektrischer Schaltkreis vorgesehen, in dem die Solenoide Sol3 und Sol6 nioht betätigt werden, selbst wenn die Sohalter LS3 oder LS6 auf dem Rüokhub der Kolben betätigbar sind. Dieser Kreis ist nicht gesondert dargestellte

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In Pige6 ist die Anordnung gegenüber Figo2 etwas abgewandelte Der Abstand zwischen den Arbeitszylindern 14» 14' einerseits und den Speisezylindern 15, 15' andererseits ist vergrößert, so daß die Kolbenstangen 30, 30' einer Kühlung außerhalb der Zylinder ausgesetzt sind. Q-Ie ichzeitig sind die Begrenzungssohalter, welche den Riohtungsweohsel der Arbeitskolben 16, 16· in den Arbeitszylindern 14» 14^! steuern an den Enden und in der Mitte der Hubwege dieser Kolben angeordnete In die zu den Motoren 1, 1a, 1b führenden Speiseleitungen sind Sohließventile 37, 37^f anstatt Rückschlagventile 28, 28* der Pig,2 eingesohal-

Die Besonderheiten der Ausführungsform nach Figo6 werden aus dem Arbeitsdiagramm nach Figο7 deutlioh« In diesem beginnt der nächste Wandler seinen Hub nahe dem Ende des Hubes eines der beiden Öldruckwandlerο Die grundsätzliche Anordnung ist die gleiche wie in Fig.2. Gleiche Symbole geben gleiche Vorgänge und Wirkungen wie dort wieder<,

Die Arbeitsweise ist wie folgt t Zunächst werden die Solenoide Sol 11, Sol12 eingeschaltet, z.Bo durch Startsohalter, um den Wandler 10 in G-ang zu setzen. Der Begrenzungssohalter LS8 wird bei B während des Vorwärtshubes betätigt, um Sol8 einzuschalten und das Ventil 33' umzusteuern, um Druoköl in die rückwärtige Kammer 17' des ArbeiteZylinders 14' zu leiten und Druck in der Voräerkammer 23' des Speisezylinders 15' zu erzeugen, wobei das öl nioht abfließen kann, da das Abschaltventil 37' geschlossen ist ο Wenn Kolben 21 dem vorderen Hubende 0 sioh nähert, wird Sohalter LS9 betätigt, um das Abschaltventil 37' zu öffnen,

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so daß der Wandler 10' sogleich beginnt, Druoköl zu liefern. Gleichzeitig wird ein Zeitgeber oder Verzögerungsglied TR eingeschaltete Nach einer vorbestimmten Zeit steuert dieser Ventil 33 in Stellung I, worauf der Arbeitskolben 16 des Wandlers 10 den Rückhub beginnt und die Saugwirkung von kaltem öl in der Frontkammer 23 des Speisezylinders einleitet. Während dieser Zeit liefert der Wandler 10' Druoköl zu den Motorene Nahe dessem Hubende nimmt der Wandler 10 seine Speisefunktion wieder auf* Diese Arbeitsweise wird aus den Mg.? und 8 deutlich. Darin bedeuten " + " Betätigung oder Einschaltung, " - " Ruhe der Elemente.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Mg.9 wird Drucköl den Motoren kontinuierlich mit Hilfe eines öldruokwandlers 10a und eines Hilfswandlers 10a' zugeführt. Der Wandler 10a kann im wesentlichen identisch mit dem Wandler 10 in Fig·2 angesehen werden. Ein Unterschied besteht allerdings darin, daß der Speisekolben 21 des Speisezylinders 15 auf beiden Seiten beaufschlagbar ist, also doppelt wirkend, wobei die beiden Kammern 22, 23 d:* sees Zylinders wechselweise mit dem Kaltölsumpf 2? über Rückschlagventile 26, 26a, die in Saugriohtung öffnen und mit der Speiseleitung 29 der Hydraulikmotore Über Rückschlagventile 28, 28a,die nur in Druokriohtung öffnen, verbunden sind.

Der Hilfswandler 10a kann als kleinere Ausgabe des Wandlers 10 naoh Fig.2 angesehen werden» Sein Aufbau und seine Funktion sind denen dieses Wandlers ähnlioh. Es sind deshalb auch ähnliche Symbole für entsprechende Teile verwendet.

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Wenn beide Arbeitszylinder 14, 14' der beiden Wandler 10a und 10a¹ mit öl vom gMchen Druok beaufschlagt werden, werden alle Teile des Hilfswandlers 10a' in bestimmtem V_erhältnis kleiner hergestellt, so daß auoh die Speisedrücke aus den Speisekammern der Speisezylinder 15 und 15* etwa gleich groß sindo Die vordere Kammer 23' des Speisezylinders 15' steht mit dem Kaltölsumpf 27a über Rückschlagventile¹ und mit der Speise druckleitung 29 über Rüoksiilagventil 26' in Verbindung. Die Weise, in welcher die Arbeitszylinder 14, 14' betrieben werden, unterscheidet sich nicht wesentlich von der nach Fig.2ο Es liegt ein charakteristisches Merkmal bezüglich der Steuerfunktion der Zeitgebereinriohtungen vor, wobei ein Stopventil 41 und Zeitgeber TR1, TR2, TR3 und TR4 zusätzlich vorgesehen sind, während die Begrenzerschalter LS13, LS14, IS15 ähnliche Funktionen wie in Fig»2 erfüllen<,

Die Arbeitsweise geht am besten aus den Figo 10 und 11 im Zusammenhang mit Fig.9 hervor» Drucköl gelangt in die rückwärtige Kammer 17 des Arbeitszylinders 14 durch Umsteuerventil 33, um Kolben 16 zu verschieben. Kaltes Drucköl gelangt zu den Hydraulikmotoren 1, 1a und 1b von der vorderen Kammer des Speisezylinders 15, während kaltes öl in die rückwärtige Kammer 22 dieses Zylinders angesaugt wird*

Wenn der Kolben 16 zu Punkt B gelangt, werden Zeitgeber TR3 und TR4 und Solenoid SoÜ4 durch Betätigung von Schalter LS14 durch Finger 32 eingeschaltet. Damit gelangt Drucköl auch zur Kammer 17' des Arbeitszylinders 14'des Hilfswandlers 10a duroh Stopventil 41 und Umsteuerventil 33', um Kolben 16· in Gang zu

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setzen. Dadurch wird Öl aus der vorderen Kammer 23' des Speisezylinders 15' ebenfalls den Motoren zugeführte

Nach einer vorbestimmten Zeit schaltet der Zeitgeber TR3 bei Punkt O das Solenoid Soll3 ein und steuert Ventil 33 urne Nunmehr tritt das heiße DruokÖl in die vordere A_rbeitskammer 18 und der Kolben 16 beginnt seinen Rückhub, wobei kaltes Drucköl jetzt aus der hinteren Kammer 22 des Speisezylinders den Motoren zugeleitet wird«. Der Zeitgeber !DR4 wird kurz nach Hubumkehr des Kolbens 16 eingeschaltet und schaltet bei D das Solenoid Soll5 zur Umsteuerung des Ventils 33' ein. Der Arbeitskolben des Hilfswandlers 10a beginnt damit seinen Rückhub, an dessem Ende F der Begrenzerschalter LS 15 betätigt und SoIH abgeschaltet werden, um den Zufluß durch Betätigung des Stopventils 41 zu unterbrachen«

Der Kolben 16 setzt seinen Rückhub fort und betätigt bei G-, nahe dessen Ende Schalter LS13· Dadurch werden SoIH, Zeitgeber TRI und TR2 eingeschaltet und Stopventil 41 erneut geöffnet, um den Hilfswandler 10a¹ erneut zur Wirkung zu bringen» Danach wird die Hubriohtung des Arbeitskolbens 16 bei H umgekehrt, sobald die Zeit des Gebers TR1 abgelaufen isto Der Hilfswandler 10a' nimmt, nachdem seine Kolben einen ganzen Hubzyklus vollzogen haben,'bei K wieder seinen ursprünglichen Zustand wieder ein₀ Danach wiederholt sich der ganze Vorgang=

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Der Unterschied in der Arbeitsweise der Vorrichtungen nach Fig.9 und Mg₀2 liegt im folgenden : In der Vorrichtung nach Fig.9 wird vom Wandler 10a ständig Drucköl den Motoren zugeführt ο Lediglich an den Hubumkehrpunkten springt der Hilfswandler 10a ein, um Druckänderungen während der Bewegungs- ' umkehr zu vermeiden»

In den Ausführungsbeispielen nach Fig.2-11 ist Drucköl als Arbeitsmedium für die Betätigung der Arbeitszylinder 14» 14^f verwendet.. Stattdessen kann aber auch Druckluft eingesetzt werden.

Im letzteren Fall werden statt der Pumpe 4 ein Druckluftkompressor und statt des Begrenzerventils 7 ein Ludtdruckregler verwendet. Dem Arbeitszylinder kann die Druckluft über ein Umsteuerventil zugeführt werden«» Da der Druck vom Druckluft im allgemeinen nicht bis auf einen hohen Druck bei großer Wirkung oder Leistung gesteigert werden kann, wird das D_rucköl aus dem Speisezylinder ungünstig sowohl bezüglich Druck als auch Strömungsmenge wesentlich durch die Größe des Wandlers 10 beeinflußt. Weiterhin sind elektrische Hilfseinrichtungen, wie Begrenzungsschalter und elektromagnetisch zu betätigende Ventile oder dergl« von dem Nachteil behaftet, daß die Lebensdauer der Kontakte kurz ist und daß sie Anlaß · zu Störungen sein könneno Wenn jedoch alle Funktions- oder Betätigungselemente als mit Druckluft zu betätigende Elemente ausgebildet sind, wie dies in dem Ausführungsbeispiel naoh Fig.2 "veranschaulicht ist, steigt die Zuverlässigkeit gegen Störungen beträchtlich.

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Die Fig.12 kann mit der Figο2 in Vergleioh gesetzt werdeno Auch hier sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnete

Anstelle der Begrenzersohalter LS4, LS4» LS5 und IS6 sind mechanische Umschaltventil 46, 47, 48, 39 vorgesehen. Weiterhin sind pneumatische Differential-Urasteuerventile 50, 50' vorgesehen, deren Funktion der Umsteuerventile 33, 33' nach Fig.2 entspricht. Wenn entsprechende die einanderentsprechenden Anschlüsse der mechanischen Umschaltventile und der Vorventile für die Umsteuerventile, z.B. 51 mit 51, 52 mit 52, 53 mit 53, 54 mit 54 verbunden werden und das Umschaltventil 47 meohanisch in Stellung I gebracht wird, wird das Umsteuerventil 50' ebenfalls in Stellung I umgesteuert. Wenn danach Umschaltventil 49 i*¹ ähnlicher Weise in Stellung I geschoben wird, wird Ventil 50 in S+ellung II umgesteuert, gelangt aber zurück in Stellung I, wenn Umschaltventil 48 in Stellung I gebracht wird. Umsteuervertfcil 50' gelangt dagegen in Stellung II, wenn Ventil 46 nach I umgeschaltet wird» Das Umsteuerventil 50 kann außerdem noch in die Stellung I durch das■Startventil 55 gebracht werden.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig»12 ist kurz folgende, »obei die Figur die Elemente in der ursprünglichen Stellung wiedergibt. Die vom Kompressor 55' gelieferte und bei 56 gefilterte Luft gelangt zu den Differential-Umsteuerventilen 50, 50' über eine Luft-Schmiereinrichtung 58. Zuvor ist der Druck mit einer Regeleinrichtung 57 auf einen

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entsprechenden Wert eingestellt werden. Die Druckluft tritt in die vordere Kammer 18 des ArbeiteZylinders 14 von Kanal II aus ο

Durch Betätigung des Startventiles 55 gelangt die sieuerluft

in einen B tätigungszylinder A 1, über ein Zwei-Richtungse

Prüfventil 59. Das Umsteuerventil 50 wird umgesteuert, so daß luft in die hintere Kammer 17 des ArbeiteZylinders 14 h gelangte Der Arbeitskolben 16 beginnt sich nach vorne zu bewegen. Hierbei wird durch Finger 32 mechanisch Ventil 47 umgeschaltet, wodurch Steuerluft aus Anschluß 51 zur Betätigungskammer A 4 gelangt und Umsteuerventil 50· auf Kanal I umgesteuert wird» Nun beginnt Arbeitskolben 16" des Arbeitszylinders 14' seinen Vorwärtshub < > Der Kolben 16 bewegt sich inzwischen bis nahe an sein vorderes Hubende, wobei das umschaltventil 49 mechanisch betätigt wird. Dies hat die Umsteuerung von Ventil 50 zur Folge, wodurch der Rückhub des

Arbeitskolbens 16 eingeleitet wird» Dann bleibt der Kolben l

in seiner rückwärtigen Stellung stehen» Wenn durch Finger 32' das Umschaltventil 48 betätigt wird, nimmt das Umsteuerventil 50 die Vorwärtshub-Stellung ein« Bei Betätigung des Ventils 46 wird Ventil 50' in die Rückhubstellung für Kolben 16· umgesteuert. Kolben 16 und 16' wiederholen ihre Vorwärts- und Rückhube abwechselnd, um DruckÖl aus den Speisezylindern 15, 15' den Motoren zuzuführen«, Der Vorgang wird durch Vergleich mit der Anordnung und Beschreibung der Figo2 hinreichend deutlich.

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Figo 13 zeigt eine spezielle Einzelheit für eine erfindungsgemäße Anordnung. Diese Einzelheit dient zur Steuerung von Druoköl oder Druckluft, die dem Arbeitszylinder 14 entsprechend den Belastungsverhältnissen der hydraulischen Motoren zugeführt wirdο Wenn nämlich kaltes DruokÖl, das den Motoren 1, 1a, 1b zugeführt wird, aus den von dem heißen Drucköl aus der Pumpe 4 angetriebenen Öldruckwandlern 10, 10' abgegeben wird, besteht die Gefahr, daß das Entlastungsventil 7 oder der D_ruckluftregler 57 nicht genügend folgen können, wenn der Druck in der Speiseleitung für das kalte Druoköl abnormalen Schwankungen unterliegto

Um die Druck-Kompensafions-Wirkung dieser Einrichtungen empfindlicher zu gestalten, ist in fig.13 ein Druck-Kompensations-Schieber 60 auf der Seite des üblichen Druckentlastungsventils 7 vorgesehen. Das eine Ende des Schiebers 61 ist abdichtend verschieblich durch eine- Feder 65 beaufschlagt, während das andere Ende mit einem Steuerkanal 29a oder 35a in Verbindung steht, der in einer Speiseleitung für kaltes Öl gemäß Figo2 oder in einem Druckölabgabekanal 35 vorgesehen ist ο

Der mittlere verjüngte Abschnitt des Schiebers 51 dient zur Drosselung eines in der Mitte des "Ventils 60 angeschlossenen Kanals 63,der zum Niederdrückende eines Druoksteuerkoübens 62 des Begrenzerventils 7 führt, sowie eines entsprechenden Kanals 64, der zu dessen anderen Seite führtο

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Unter Bezugnahme auf die Stellung, in welcher der Öldruck in der rechten Kammer des Schiebers 61 mit der federkraft in der linken Kammer im Gleichgewicht steht, wird zum Zwecke der Steuerung des auf die obere Seite des Kolbens 62 wirkenden Druckes, dann, wenn der Druck des kalten Drucköles der Motoren 1 usw. abnormal ansteigt, der Schieber 61 nach rechts verschoben, um den Druck, der auf die obere Seite des Kolbens 62 einwirkt, zu vermindern und den Kolben 62 ansteigen zu lassen, wodurch die zum Sumpf zurückgeführte Menge an heißem Öl vergrößert und der Arbeitsdruok des heißen Öles vermindert wird. Im umgekehrten Falle, d.h., wenn der Druok des kalten Öles abnorm absinkt, wird der Arbeitsdruck des heißen Öles in entsprechender Weise erhöhte

Durch eine direkte Rückführung der Druckwerte des kalten Öles als Steuergröße für das Druckbegrenzerventil, welches den Druck des heißen Öles steuert, können also die Drucksteuereigenschaften der Anordnung wesentlich verbessert werden.

Auch bei Verwendung einer Luftdruckregeleinrichtung, wie sie in ähnlicher Darstellung in Fig.H wiedergegeben ist, kann eine solche Rückführung vorgesehen sein<> Der Regler 57 veLst zu diesem Zweck eine Kammer 66a auf, die mit einem Steueranschluß oder Rückführungsanschluß 29a oder 35a in der zuvor beschriebenen Weise verbunden ist ο Der Druck in dieser Kammer wirkt auf die Unterseite des Schiebers 66, so daß eine direkte Rückführung des Druckes des kalten Öles zur Steuerung des Druckes der Druckluft erfolgt.

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Pig.15 zeigt eine Abwandlung gegenüber Fig«9.

Der Öldruckwandler 10b kann als Öldruokwandler 10 angesehen werden, der mit einem Hilfswandler (10a) seitlich verbunden ist. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder H getrennt durch eine adiabatische S_ohutzwand 68 rechts an dem Speisezylinder 15 befestigt, an dessen linke Seite ein Hilfs-Arbeitszylinder 70 angeschlossen ist, getrennt durch eine Wärmedämmschicht 74<> Der Kolben 16 des Arbeitszylinders a ist mit dem Speisekolben 21 durch Kolbenstange 30 verbunden. Verlängerungen 31, 31a der Kolbenstange ragen nach außen, bis rechts vom Arbeitskolben 16 und linke vom Speisekolben 21. Auf der Verlängerung 31 ist ein Schaltfinger 32 befestigt, während Verlängerung 31a in Kolben 73 und Kolbenstange 72 gleitend aufgenommen ist. Der Kolben 71 spielt im Hilfszylinder 70 und ist mit Speisekolben 73 in dem Speisezylinder durch Stange 72 verbunden. Wenn der Speisekolben 21 durch Arbeitskolben 16 nach links oder Speisekolben 73 durch Arbeitskolben 71 nach rechts verschoben werden, öffnet das kalte Druckö'l in der Zwischenkammer 23a das Rückschlagventil 28 und gelangt zu den Arbeitsmotoren» Während dieser Zeit wird kaltes Öl aus Sumpf 27 in eine Kammer 22a zwischen Kolben 21 und Sohutzwand 68 durch Öfflen des Rückschlagventils 26a eingesaugt«, Wenn Kolben 21 nach rechts oder Kolben 73 nach links bewegt werden, wird Vetil 26 geöffnet, um kaltes Öl in Kammer 23a einsaugen zu lassen, während gleichzeitig das kalte Öl in Kammer 22a das Ventil 28a öffnet und zu

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Motoren austritt. Die übrigen Symbole bzw» Bezugszeiohen entsprechen denen der Mg.91 welche die gleiohe Funktion oder Wirkung haben»

Mg.16 zeigt eine Ausführungsform mit einem Öldruckwandler, der aus einem rotierenden Ölmotor und einer rotierenden Speisepumpe besteht ο

In allen Beispielen nach Figο 2-15 sind als" Wandler 10 solche mit lineare Hubbewegungen ausführenden Kolben gezeigt und beschriebene Der Wandler 10c nach Fig.16 weist die Ausgangswelle 30a eines bekannten rotierenden Ölmotors 76 auf, der mit der getriebenen Welle 30b einer rotierenden Speisepumpe 78 über Kupplung 79 verbunden ist» KaltesDrucköl kann von der Speisepumpe 78 und ein Rückschlagventil 90 zur Speisung den Hydraulikmotoren zugeführt werden» Ein Druckakkumulator dient zur Dämpfung der Schwingungen des Öles. Im übrigen sind die Elemente, welche die gleichen Funktionen wie die in Fig»2 gezeigten besitzen, mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig.16 ist wie folgt : Die Pumpe 4 wird durch Elektromotor 3 angetrieben und saugt öl 6 aus Sumpf 5 durch Filter 86 und Saugleitung 85 an und liefert Druoköl in Speiseleitung 89· Ein konstanter Druck wird durch Begrenzerventil 7 aufrechtgehalten. Das öl gelangt zu Motor 76 ο Während der größten Drehzahl nimmt der Motor nahezu die gesamte von der Pumpe gelieferte ölmenge auf» Ansonsten wird ein entsprechender Anteil dem Sumpf 5 über Rückleitung 87 wieder zugeführt» Wie später erläutert wird, ist die Zeit höchster Drehzahl während eines Zyklus des

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Hydraulikmotor 1 ziemlich kurz, so daß der zurückfließende Anteil aus dem Begrenzerventil 7 groß ist und sich das Öl im Sumpf 5 relativ schnell erhitzt.

Das dem Drehmotor 76 .zugeführte Drucköl liefert an die Motorausgangswelle 30a ein dem Öldruck proportionales Drehmoment und kehrt dann durch Leitung 88 in Sumpf 5 zurück« Die getriebene Welle 30b der Speisepumpe 78 wird mit entsprechenden Drehmoment von der Ausgangswelle 30a angetriebene

Das kalte Öl in Sumpf 27'» der durch ein adiabatisches Wärmeschutzschild 83, 84 gegen Sumpf 5 isoliert ist, wird von rotierender Speisepumpe 78 angesaugt, um dem Hydraulikmotor 1 kaltes Drucköl zuzuführen.» Der Druck dieses Öles entspricht dem Drehmoment des Drehmotors 76. In diesem Augenblick, wenn der Schubkolben 2 des Hydraulikmotors 1 rasch verschoben wird, rotiert der Ölmotor 76 rasch, wobei die Drehgeschwindigkeit des Ölmotors 76 proportional zu der Geschwindigkeit des Kolbens 2 variiert. Beide stoppen gleichzeitige Die Pumpe 78 rotiert also, um dem Motor 1 mit der notwendigen Ölmenge zu speisen, wobei der Druck des kalten Öles dem durch das Begrenzerventil 7 bestimmten Druck des heißen Öles proportional ist.

Wie oben erwähnt, schafft die Erfindung die Möglichkeit, die bestehenden Schwierigkeiten, die auf den Temperaturanstieg des Arbeitsöles bei bekannten Anordnungen zurückgehen, vollständig zu beseitigen, weil bei der neuen Anordnung den

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Hydraulikmotoren nur die notwendigen Mengen kalten Öles von vorbestimmten Druck zugeführt werden und zwar mit Hilfe der speziellen Druckwandler. Dabei sollen unter den oben erwähnten Hydraulikmotoren 1, 1a, 1b alle möglichen, durch Drucköl betätigbaren Einrichtungen, z.B. Druckölzylinder, rotierenden Hydraulikmotoren, Drehschiebermotoren oder dergle verstanden werdenο

Ansprüche

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Hydraulisches Getriebe mit einem oder mehreren Hydraulikmotoren, in deren Speiseleitung ein Umschaltventil angeordnet ist, und mit einer durch Motor angetriebenen Druekmittelquelle mit Diniekregeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die regelbare Druckmittelquelle (4, 7) von dem Druckölspeisekreis (27) der Hydraulikmotoren (1, la, Tb) durch wenigstens einen Druck- d wändler (10, 10') wärmemäßig getrennt ist, welcher ein treibendes Glied (14, 16) aufweist, das von der regelbaren D uckmittelquelle (4, 7) aus speisbar ist, sowie ein ge-

   triehenes Pumpglied (15» 21), welches antriebsmäßig mit dem treibenden Glied verbunden ist und als Pumpe in dem in sie& geschlossenen Druckölkreis (27) der HydraiLikmotoren dient.

   2ο Hydraulisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Arbeitsglied und als ' Pumpglied miteinander gekuppelte Schubkolben, nämlich Arbeitskolben (16) und ein Speisekolben (21) dienen»

   ο Hydraulisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daö wenigstens zwei Druckwandler (10, 10') vorgesehen sind, deren Arbeitszylinder (14, 14') bzw. Speisezylinder (15, 15') jeweils parallel geschaltet sind und über ihre Kolbenstangen (30, 31) und Begrenzungsschalter (IS) ümschaltventile (Sol) in den

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   Speiseleitungen der Arbeitszylinder (I4_t H¹) zur zwangsläufigen Steuerung der Kolbembewegwigen derart steuern, daß unabhängig von dem Wechsel von Saug- und Druckhub der Speisekolben (21, 21*) stets ein Speisekolben Drucköl den Hydraulikmotoren {1, la, 1b) zuspeist«

   4·. Hydraulisches.- Getriebe nach- Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet _f äai als Druckmittelquelle für den Speisekreis des Arbeitszylinders (14-, 14') eine Ölpumpe (4) mit Druokbegren2erren.til (7) diente

   5» Hydraulisehes Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e fc e η nz e i c h n e t , daß als Druckmittelquelle für den Speisekreis des irbeitszEylinders (14, 14') ein Bruekluftkompressor C55¹) nnd ein Bruckregelventil (57) dienen ρ

   6* Hydraulisehes Getriebe nach. Anspruch 2 - 5 , dadurch g e; k e η n ζ e i c h. η e t , daß der SpeisekolhBn (21) des einen Bruckwandleirs (1Oa) doppelt wirkend ist und ein:■■ Hilfswandler (tOa¹) mit einfach wirkendem Speisekqlben (21^r) vorgesehen ist* und daS über die Kolbenstange (31) des HäuptwandleXTB (10a) Begrensserschalter (LS) und Zeitglieder (TR) betätigbar sind» derart, daß der Hilfswandler (10a^f) nur an. den. ¥mkehrpunkten der Kolben des Hauptwandlers (1Öa) wirksam ist«

   7ο Hydraulisches Getriebe nach Anspruch 2-6, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t , daß eine Einrichtung (29a,

   _t 61 bzw. 66) zur Zuiiiekfuhrung des Druckes in den Bruekölkreis der Hydraulikmötoren (1, 1a, 1b) als
   Steuergröße für die Druekregeleinrichtung (7 bzw» 57) der Bruckquelle zur "Betätigung der Arbeitskolben (16, 16') vorgesehen ist»

   8. Hydraulisches G-etriebe naeh Anspruch 2 - 7, dadurch
   gekennzeichnet, daß die beiden Speisekolben (21, 73) zweier Druckwandler in einen gemeinsamen Zylinder (15) spielen.

   9» Hydraulisches Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß als Druckwandler (10c) einen rotierenden Druckmittelmotor (76) aufweist, der eine rotierende Ölpumpe (78) antreibt, welche die Hydrau-(1, 1a, 1b) speist«

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