DE19654567A1 - Hydraulic transformer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Transformator mit Axialkol benmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydraulic transformer with Axialkol benmaschinen according to the preamble of claim 1.
Hydraulische Transformatoren mit zwei Axialkolbenmaschinen sind be kannt (s. Hydraulik Trainer, Bd. 6, Rd 00293/08.89, S. 144). Es handelt sich dabei um mechanisch gekuppelte hydrostatische Einheiten, von denen die eine an ein Sy stem mit eingeprägtem Betriebsdruck angeschlossen ist, und die andere mit einem hydraulischen Zylinder verbunden ist. Zum Verschieben des Zylinders gegen Last arbeitet die mit dem Zylinder verbundene Einheit als Pumpe, die von dem aus dem System mit eingeprägtem Betriebsdruck gespeisten Motor angetrieben wird. Beim Einfahren des Zylinders unter Last kehren sich die Funktionen des Transformators um und die vorher als Motor arbeitende Einheit fördert nun ihrerseits in das Sekun därsystem zurück. In DE 32 02 015 sind zwei Ausführungsbeispiele eines solchen Transformators erläutert. Es handelt sich dabei einmal um eine Anordnung, bei der die Wellen zweier Axialkolbenmaschinen miteinander verbunden sind und die eine Maschine eine gehäusefeste Schrägscheibe aufweist und die andere Maschine eine von der Mittellage aus in beiden Richtungen verschwenkbare Schrägscheibe auf weist. Es handelt sich also um eine Konstantmaschine in Kombination mit einer Verstelleinheit. In einer anderen Ausführungsform ist für beide Axialkolbenmaschi nen eine gemeinsam im Gehäuse gelagerte Hubscheibe vorgesehen und erfolgt die Drehmomentübertragung über die Hubscheibe. Dabei ist wiederum die eine Ma schine als Maschine mit konstantem Hubvolumen ausgeführt und die andere Einheit ist gegenüber der Hubscheibe verschwenkbar angeordnet. Einer größeren Anwen dung dieser Technik steht jedoch der gerätetechnisch hohe Aufwand entgegen.Hydraulic transformers with two axial piston machines are known (see Hydraulic Trainer, Vol. 6, Rd 00293 / 08.89, p. 144). These are mechanically coupled hydrostatic units, one of which is connected to a Sy stem is connected with an impressed operating pressure, and the other with one hydraulic cylinder is connected. For moving the cylinder against load the unit connected to the cylinder works as a pump, from which the System driven by an impressed operating pressure-fed motor. At the Retracting the cylinder under load reverses the functions of the transformer um and the unit that previously worked as a motor now in turn conveys to the second back system. DE 32 02 015 contains two exemplary embodiments of such Transformer explained. It is an arrangement in which the shafts of two axial piston machines are interconnected and the one Machine has a swash plate fixed to the housing and the other machine one swashplate swiveling in both directions from the central position points. So it is a constant machine in combination with one Adjustment unit. In another embodiment is for both axial piston machines NEN a jointly mounted in the housing provided and takes place Torque transmission via the lifting disc. Here again is a measure machine as a machine with constant stroke volume and the other unit is arranged pivotably with respect to the lifting disk. A larger application However, this technology stands in the way of the high level of device technology involved.
Weitere Schaltungsbeispiele für hydraulische Transformatoren sind in o+p "Ölhydraulik und Pneumatik" 31(1987) Nr. 3, S. 248-259, erläutert.Further circuit examples for hydraulic transformers are in o + p "Oil hydraulics and pneumatics" 31 (1987) No. 3, pp. 248-259.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Bauauf wand solcher Transformatoren zu verringern und auch einen größeren Verstellbe reich beider Maschinen zu erzielen.The object underlying the invention is to build wall of such transformers to reduce and also a larger Verstellbe to achieve rich of both machines.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.The stated object is achieved according to the features of Pa claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are in the Un marked claims.
Der gerätetechnische Aufwand wird somit verringert, indem die Kolben der beiden Axialkolbenmaschinen an derselben Schwenkscheibe abgestützt sind. Es handelt sich also um zwei Axialkolbenmaschinen, jeweils mit Hubverstellung, deren Hubvolumina jeweils gegensinnig verstellt werden, wenn die Schwenkscheibe um die Schwenkachse verstellt wird. Auf diese Weise erhält man in einem bestimmten Arbeitsbereich die Hubverstellung der beiden Axialkolbenmaschinen in einer ver einfachten Ausführungsform.The expenditure on equipment is thus reduced by the pistons two axial piston machines are supported on the same swash plate. It So there are two axial piston machines, each with stroke adjustment, the Stroke volumes can be adjusted in opposite directions when the swivel plate is turned the swivel axis is adjusted. This way you get in a particular Working area the stroke adjustment of the two axial piston machines in a ver simplest embodiment.
Dabei sind mehrere Ausführungsformen möglich. So kann die Drehmo mentübertragung von einer Einheit auf die andere Einheit über die Hubscheibe er folgen. In einer anderen Ausführungsform sind die beiden Axialkolbenmaschinen koaxial angeordnet und über eine Triebwelle miteinander verbunden. Dann stützen sich die Kolben der Einheiten über Schuhe an der Schwenkscheibe ab. Ferner lassen sich auch die Kolben der beiden Maschinen in einer gemeinsamen Trommel auf zwei Teilkreisen anordnen.Several embodiments are possible. So the torque ment transfer from one unit to the other unit via the lifting disc consequences. In another embodiment, the two axial piston machines arranged coaxially and connected to each other via a drive shaft. Then support the pistons of the units slide off the shoes on the swashplate. Let also the pistons of the two machines are also in a common drum Arrange two circles.
In einer Reihe von Anwendungsfällen ist die gegensinnige Hubverstellung durch die gemeinsame Schwenkscheibe vorteilhaft. Bei der eingangs erwähnten Zy linderbetätigung läßt sich zum Verschieben des Zylinders gegen Last die als Motor arbeitende, an das Konstantdrucknetz angeschlossene Einheit voll ausschwenken, so daß die als Pumpe arbeitende, mit dem Zylinder verbundene Einheit auf ein entspre chend kleines Hubvolumen eingestellt ist und damit den Zylinder mit einem sehr hohen Druck beaufschlagen kann. Beim Absenken des Zylinders dagegen wird die Hubscheibe so verstellt, daß die nunmehr als Motor arbeitende Einheit ausge schwenkt wird und damit ein schnelles Absinken erzielt wird, während die nunmehr als Pumpe arbeitende Einheit bei geringer Hubeinstellung Druckmittel mit hohem Druck zurück in das Konstantdrucknetz liefert.In a number of applications, the opposite stroke adjustment advantageous through the common swivel plate. In the Zy Linder actuation can be used to move the cylinder against load as a motor Swing out fully working unit connected to the constant pressure network, see above that the unit working as a pump connected to the cylinder corresponds to one A small stroke volume is set and thus the cylinder with a very can apply high pressure. On the other hand, when the cylinder is lowered, the Adjusted the lifting disc so that the unit now working as a motor is out is pivoted and thus a rapid drop is achieved while the now unit working as a pump with a low stroke setting high pressure medium Delivers pressure back to the constant pressure network.
Außer dem verringerten Bauaufwand ist bei dem erfindungsgemäßen Trans formator der Wirkungsgrad verbessert, da nur eine einstellbare Hubscheibe erfor derlich ist.In addition to the reduced construction costs, the Trans formator improves efficiency, since only an adjustable lifting disc is required is such.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are below with reference to the drawing nations explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen hydraulischen Transformator mit zwei Axialkolbenmaschinen, deren Achsen sich unter einem stumpfen Winkel schneiden; FIG. 1 is a section through a hydraulic transformer with two axial piston machines, their axes intersect at an obtuse angle;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; Figure 2 is a section along the line II-II in Fig. 1.
Fig. 3 einen Schnitt durch einen hydraulischen Transformator mit gegen überliegenden koaxial angeordneten Axialkolbenmaschinen und Fig. 3 shows a section through a hydraulic transformer with opposed coaxial axial piston machines and
Fig. 4 einen Schnitt durch einen hydraulischen Transformator mit zwei Axialkolbeneinheiten mit gemeinsamer Trommel. Fig. 4 shows a section through a hydraulic transformer with two axial piston units with a common drum.
In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform dargestellt. In einem feststehenden Gehäuse 1 sind einander gegenüberliegend auf beiden Seiten einer Schrägscheibe 3 zwei Axialkolbenmaschinen 4 und 5 angeordnet. Jede Axialkol benmaschine weist eine Zylindertrommel 6 auf, die mit Hilfe eines Lagers 7 um einen mit dem Gehäuse 1 verbundenen feststehenden Schaft 8 drehbar angeordnet ist. In der Zylindertrommel 6 laufen mehrere Kolben 9, deren Ende als Kugelge lenke 10 ausgebildet sind, die in entsprechende Eintiefungen der Schrägscheibe 3 sitzen. Die Steuerung und damit das Zu- und Abführen des Druckmittels erfolgt über nierenförmige Schlitze 11 in einer Steuerplatte 12, die mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist. In Figs. 1 and 2 a first embodiment is illustrated. In a fixed housing 1 , two axial piston machines 4 and 5 are arranged opposite one another on both sides of a swash plate 3 . Each Axialkol benmaschine has a cylinder drum 6 which is rotatably arranged with the aid of a bearing 7 about a fixed shaft 8 connected to the housing 1 . In the cylinder drum 6 run several pistons 9 , the ends of which are designed as Kugelge joints 10 , which sit in corresponding recesses of the swash plate 3 . The control and thus the supply and discharge of the pressure medium takes place via kidney-shaped slots 11 in a control plate 12 which is firmly connected to the housing 1 .
Die eine Axialkolbenmaschine ist über die Schlitze 11 mit einer Druckquelle, insbesondere einem Konstantdrucknetz bzw. einem System mit einge prägtem Druck und Tank angeschlossen, während die andere Axialkolbeneinheit beispielsweise an einen Zylinder angeschlossen ist. Die hierzu erforderlichen hy draulischen Verbindungen sind nicht dargestellt. Beispiele finden sich in der bereits genannten DE 32 02 015. Ferner wird auch der Aufbau und die Betriebsweise sol cher Axialkolbenmaschinen als bekannt vorausgesetzt.One axial piston machine is connected via the slots 11 to a pressure source, in particular a constant pressure network or a system with an embossed pressure and tank, while the other axial piston unit is connected, for example, to a cylinder. The hy draulic connections required for this are not shown. Examples can be found in the above-mentioned DE 32 02 015. Furthermore, the structure and mode of operation of such axial piston machines are assumed to be known.
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind die beiden Axialkolbenma schinen 5 und 6 so angeordnet, daß sich ihre Achsen, also die Drehachsen der Zy lindertrommeln 6 unter einem stumpfen Winkel schneiden. Senkrecht auf dem Schnittpunkt dieser Drehachsen liegt die Schwenkachse für die Verstellung der Schwenkscheibe 3. Die Wellenachsen sind in Fig. 1 mit W und die Schwenkachse mit S bezeichnet. Über die mit den Kugelgelenken 10 in entsprechende Ausneh mungen der Schwenkscheibe 3 greifenden Kolben 9 wird die Schrägscheibe 3 mit genommen und erfolgt die Drehmomentübertragung über die Schrägscheibe.In the arrangement shown in Fig. 1, the two Axialkolbenma machines 5 and 6 are arranged so that their axes, that is, the axes of rotation of the cylinder drums 6 intersect at an obtuse angle. The swivel axis for the adjustment of the swivel disk 3 lies perpendicular to the intersection of these axes of rotation. The shaft axes are designated W in FIG. 1 and the swivel axis S. About with the ball joints 10 in corresponding Ausneh provisions of the tilt plate 3 cross piston 9, the swash plate is made with 3, and the torque is transmitted via the swash plate.
Die Schrägscheibe 3 ist ihrerseits in einem Ring 15 gelagert, der einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Die axiale und radiale Lagerung der Schrägscheibe im Ring 15 erfolgt über Wälzkörper 16, 17, 18. Die Verstellung des Ringes 15 und damit der Schrägscheibe 3 erfolgt über zwei Servozylinder 19, deren Kolbenenden gelenkig in Kolbenschuhen 20 sitzen, die sich auf der Außenseite des Ringes 15 ab stützen. Die mit Hilfe der Servozylinder 19 erfolgende Schwenkung der Schräg scheibe 3 ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Somit erfolgt die Hubverstellung der beiden Axialkolbeneinheiten 4 und 5 gegensinnig, d. h. ein größerer Hub der einen Einheit ist mit einem entsprechend kleineren Hub der anderen Einheit gekoppelt.The swash plate 3 is in turn supported in a ring 15 which has a U-shaped cross section. The swash plate is axially and radially supported in the ring 15 via rolling elements 16 , 17 , 18 . The adjustment of the ring 15 and thus the swash plate 3 takes place via two servo cylinders 19 , the piston ends of which are articulated in piston shoes 20 , which are supported on the outside of the ring 15 . The pivoting of the swash plate 3 with the aid of the servo cylinder 19 is shown in dashed lines in FIG. 1. The stroke adjustment of the two axial piston units 4 and 5 thus takes place in opposite directions, ie a larger stroke of one unit is coupled to a correspondingly smaller stroke of the other unit.
Die Lagerung des Ringes 15 ist in Fig. 2 dargestellt, die eine Ansicht der Schrägscheibe 3 in Pfeilrichtung II-II in Fig. 1 gesehen, darstellt. Die Schrägscheibe 3 ist mittels der Wälzkörper 17 im Ring 15 drehbar gelagert. Zentrisch zur Schwenkachse S sind am Ring 15 zwei Zapfen 22 angebracht, die über Lager 23 im Gehäuse 1 drehbar gehalten sind. Somit erfolgt das Verschwenken der Schräg scheibe 3 um die Schwenkachse S.The mounting of the ring 15 is shown in FIG. 2, which shows a view of the swash plate 3 in the direction of arrow II-II in FIG. 1. The swash plate 3 is rotatably mounted in the ring 15 by means of the rolling elements 17 . Centrally to the pivot axis S, two pins 22 are attached to the ring 15 , which are rotatably held in the housing 1 via bearings 23 . The swash plate 3 is thus pivoted about the pivot axis S.
In Fig. 3 sind die beiden Axialkolbeneinheiten, die hier wiederum der Ein fachheit halber mit den gleichen Bezugszeichen 4 und 5 versehen sind, koaxial zu einander auf entgegengesetzten Seiten einer Schrägscheibe 30 angeordnet. Wie in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Axialkolbeneinheiten wie derum jeweils aus einer mit Lager 7 und Zapfen 8 drehbar angeordneten, umlaufen den Zylindertrommel 6 und mehreren Kolben 9, deren Kugelgelenke 10 in Kolben schuhen 13 angeordnet sind. Die Steuerscheibe 12 mit den Steuerschlitzen 11 ist wiederum mit dem Gehäuse 1 verbunden.In Fig. 3, the two axial piston units, which are again provided for the sake of simplicity with the same reference numerals 4 and 5 , are arranged coaxially to one another on opposite sides of a swash plate 30 . As in the above-described embodiment, the axial piston units each consist of a rotatably arranged bearing 7 and pin 8, rotate around the cylinder drum 6 and a plurality of pistons 9 , the ball joints 10 of which are arranged in piston shoes 13 . The control disk 12 with the control slots 11 is in turn connected to the housing 1 .
Die Schwenkscheibe 30 ist im Querschnitt V-förmig. Die Schwenkachse der Schwenkscheibe 30 ist mit S bezeichnet und liegt zur Wellenachse W der Axialkolbenmaschinen senkrecht. Die Kolbenschuhe 13 laufen auf den Außenseiten der V-förmigen Schwenkscheibe 30, so daß eine Vergrößerung des Hubes der einen Maschine eine Verringerung des Hubes der anderen Maschine bewirkt.The swivel plate 30 is V-shaped in cross section. The pivot axis of the swivel plate 30 is designated S and is perpendicular to the shaft axis W of the axial piston machine. The piston shoes 13 run on the outer sides of the V-shaped swivel plate 30 , so that an increase in the stroke of one machine causes a reduction in the stroke of the other machine.
Die Lagerung der Schwenkscheibe 30 um die Schwenkachse S erfolgt mit einem Wälzkörperring 33 zwischen einer mit der Schwenkscheibe 30 festverbunde nen ringförmigen Platte 34 und einer ringförmigen Ausnehmung 35 im Gehäuse 1. Die Verstellung erfolgt über zwei Servozylinder 19, deren Kolbenschuhe 20 auf einer Verlängerung 36 der Schwenkscheibe 30 gegensinnig abgestützt sind.The mounting of the tilt plate 30 about the pivot axis S is performed with a Wälzkörperring 33 between a fixed composites with the tilt plate 30 nen annular plate 34 and an annular recess 35 in the housing. 1 The adjustment takes place via two servo cylinders 19 , the piston shoes 20 of which are supported in opposite directions on an extension 36 of the swivel plate 30 .
In dieser Ausführungsform erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Axialkolbenmaschinen 4 und 5 über eine gemeinsame Welle 38, die mit den Zylindertrommeln 6 festverbunden ist.In this embodiment, the torque transmission between the two axial piston machines 4 and 5 takes place via a common shaft 38 which is firmly connected to the cylinder drums 6 .
Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist eine gemein same Zylindertrommel 40 vorgesehen, die über Lager 41 im Gehäuse 1 drehbar ge lagert ist. Die Kolben 42 der einen Axialkolbenmaschine 43 und die Kolben 44 der anderen Axialkolbenmaschine 45 sind in der Trommel 40 auf zwei Teilkreisen un tergebracht. Die Steuerplatte 46 mit den Steuerschlitzen ist im Gehäuse befestigt und in nicht dargestellter Weise an das Drucknetz bzw. den Verbraucher ange schlossen. Die unterschiedlichen Durchmesser der Kolben 42 bzw. 44 kommen da her, daß die Anzahl der Kolben 42 und deren Hub auf dem äußeren Teilkreis größer ist als die Anzahl der Kolben 44 und deren Hub auf dem inneren Teilkreis. Alle Kolben sind wiederum mit Kolbenschuhen 48 versehen, die an einer Schwenk scheibe 50 abgestützt sind.Another embodiment is shown in FIG. 4. Here is a common cylinder drum 40 is provided which is rotatably supported via bearings 41 in the housing 1 . The pistons 42 of the one axial piston machine 43 and the pistons 44 of the other axial piston machine 45 are accommodated in the drum 40 on two pitch circles. The control plate 46 with the control slots is fastened in the housing and is connected in a manner not shown to the pressure network or the consumer. The different diameters of the pistons 42 and 44 come from the fact that the number of pistons 42 and their stroke on the outer pitch circle is greater than the number of pistons 44 and their stroke on the inner pitch circle. All pistons are in turn provided with piston shoes 48 , which are supported on a swivel disk 50 .
Die Schwenkscheibe 50 weist an den Laufflächen 51 für die Kolben 42 und 52 für die Kolben 44 einen V-förmigen Winkel auf, so daß eine Vergrößerung des Hubes der einen Maschine eine Verringerung des Hubes der anderen Maschine be wirkt.The swivel plate 50 has on the running surfaces 51 for the pistons 42 and 52 for the pistons 44 at a V-shaped angle, so that an increase in the stroke of one machine has a reduction in the stroke of the other machine.
Die Schwenkscheibe 50 ist um die Schwenkachse S senkrecht zur Wel lenachse W der Trommel 40 schwenkbar gelagert. Die Lagerung erfolgt, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3, über einen mit der Schwenkscheibe 50 verbundenen Ring 54, der im Gehäuse 1 drehbar abgestützt ist. Die Verstellung erfolgt wiederum über Servozylinder 19, deren Kolbenschuhe 20 mit dem Außenrand der Schwenk scheibe 50 zusammenwirken.The swivel plate 50 is pivotally mounted about the swivel axis S perpendicular to the shaft axis W of the drum 40 . The storage takes place, as in the embodiment of FIG. 3, via a ring 54 which is connected to the swivel plate 50 and is rotatably supported in the housing 1 . The adjustment takes place in turn via servo cylinders 19 , the piston shoes 20 of which cooperate with the outer edge of the swivel disk 50 .
Sollen die beiden Axialkolbenmaschinen ein gleiches maximales Hubvolu men aufweisen, so sind die Kolben 42 und 44 in Durchmesser und Anzahl entspre chend anzupassen.If the two axial piston machines have the same maximum stroke volume, the pistons 42 and 44 are to be adjusted accordingly in diameter and number.
In einer Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 4 könnte beispielsweise die Schwenkscheibe 50 unterteilt ausgeführt sein, derart, daß nur ein mit den Kolben 42 zusammenarbeitender Außenring verstellbar ist, während die mit den inneren Kolben 44 zusammenarbeitende Scheibe feststehend angeordnet ist. Diese Abwand lung bildet dann einen Transformator, bei dem die innere Axialkolbenmaschine als Konstanteinheit ausgeführt ist, deren Hubvolumen also entsprechend der schrägen Lauffläche der feststehenden Innenscheibe bestimmt ist, während nur die äußere Axialkolbenmaschine über die verstellbare Schwenkscheibe 50 einstellbar ist.In a modification of the embodiment in FIG. 4, for example, the swivel plate 50 could be designed in such a way that only one outer ring cooperating with the pistons 42 can be adjusted, while the washer cooperating with the inner pistons 44 is fixed. This modification then forms a transformer in which the inner axial piston machine is designed as a constant unit, the stroke volume of which is thus determined in accordance with the inclined running surface of the fixed inner disk, while only the outer axial piston machine can be adjusted via the adjustable swivel disk 50 .
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Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
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