DE2020130A1

DE2020130A1 - Druckfluessigkeitsgetriebe

Info

Publication number: DE2020130A1
Application number: DE19702020130
Authority: DE
Inventors: Cudnohufsky Sylvester Ray
Original assignee: CUDNOHUFSKY SYLVESTER RAY
Current assignee: CUDNOHUFSKY SYLVESTER RAY
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1970-10-29
Also published as: GB1251611A; US3581498A

Description

819 221

Sylvester Ray Cudnohufsky
Pontiac / Michigan, U.S.A.

Druckflüssigkeitsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Druckflüssigkextsgetriebe und insbesondere eine Bremseinrichtung hierfür.

Ein Druckflüssigkeitsgetriebe ist in seiner häufigsten Form · eine hydraulische Anlage, bei welcher eine Kraftmaschine, z.B. ein Elektromotor, eine Brennkraftmaschine u. dgl., ä

eine Hydraulikpumpe antreibt, die ihrerseits in einen geschlossenen Kreislauf mit einem Hydraulikmotor geschaltet ist, Im besonderen ist bei einem Druckflüssigkeitsgetriebe der Auslaß der Pumpe mit dem Einlaß des Motors verbunden, und der Auslaß des Motors ist mit dem Einlaß der Pumpe verbunden. Die Pumpe ist gewöhnlich von der Bauart mit veränderlicher Verdrängung und der Motor ist entweder von fester oder veränderlicher Verdrängung, Solche Getriebe zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine sehr hohe Leistung über einen sehr weiten Drehzahlbereich erzeugen. Aus diesem Grunde werden Druckflüssigkeitsgetriebe häufig für den Betrieb von Werkzeugmaschinen, insbesondere für

009844/1235

einige Bauarten von Drehbänken, verwendet.

Obwohl sich die Verwendung von Bruckflüssigkeitsgetrieben in vielen Fällen als ideal erwiesen hat, bestehen nichtsdestoweniger bei solchen Getrieben gewöhnlich mehrere praktische Probleme. In erster Linie findet ein gewisses Lecken aus der Pumpe oder aus dem Motor statt, so daß es üblich geworden ist, eine Hilfspumpe vorzusehen, die ebenfalls durch die Kraftmaschine angetrieben wird, um die Anlage mit Ergänzungsöl zu beliefern. Ein weiteres bei Getrieben der erwähnten Art auftretendes Problem ergibt sich aus' den sich verändernden Belastungsbedxngungen des Motors, welche manchmal zum Entstehen sehr hoher Gegendrücke führen, welche den Einbau von Entlastungsventilen erfordern, die an geeigneter Stelle in der Anlage angeordnet sind.

Eines der ernstesten Probleme, die bei Druckflüssigkeitsgetrieben auftreten, ist das der Schaltung, Bei einer Anordnung der erwähnten Art muß der pumpengetriebene Motor in Gang gesetzt, abgestellt und gewöhnlich umgeschaltet werden. Dies geschieht manchmal mit einem herkömmlichen, jedoch grossen Vierwegeventil in Kombination mit einem oder mehreren Druckminderventilen. Die Verwendung solcher Ventile ist jedoch keine gute Lösung des Schaltungsproblems, da solch gros'se Ventile teuer sind und auch weil bei solchen Ventilen ein gewisses Lecken stattfindet. Wenn der Motor abgestellt werden soll, wird das Vierwegeventil betätigt, um den Flüssigkeitsstrom aus der Pumpe zum Motor zu surren, und es werden Druckminderventile verwendet, um die Bremskraft zu liefern. Jedes Lecken durch das Vierwegeventil führt jedoch gewöhnlich dazu, daß dar Motor unter einer ausreichenden Druckdifferenz steht, um in der Richtung des maximalen Leckverlustes zu driften. Wenn jemand veroucht, tsimm Teil in das Spannfutter einer Drehbank einanspannenj, woLcha von ainem Druckflüssigkeitsgetriebe ange-

BAD ORIGINAL

trieben wird, die auf diese Weise gebremst wird, stellt das Kriechen des Spannfutters ein sehr ernstes Problem dar. In gleicher Weise kann bei einer Anordnung, bei welcher die Bremsung durch ein herkömmliches Vierwegeventil und ein oder mehrere Druckminderventile bewirkt wird, wenn aus irgendeinem Grunde die Vierwegeventile versagen, ein hydraulischer Stoß von beträchtlichem Ausmaß durch die Bauelemente der Anlage fortgepflanzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schalteinrichtung für ein Druckflüssigkeitsgetriebe, welche das Abstellen oder Umschalten des Motors rasch und ohne hydraulischen Stoß ermöglicht und gleichzeitig jede Neigung des Motors, zu kriechen, ausschaltet, wenn die Schaltung in die Bremsstellung gebracht wird.

Im besonderen soll durch die Erfindung eine Bremsregelung für ein Druckflüssigkeitsgetriebe geschaffen werden, für welchen Zweck lediglich eine Umgehungsleitung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite der Anlage eingebaut ist, wobei sich ein Ventil in der Umgehungsleitung befindet, welches normalerweise die Hochdruckseite von der Niederdruckseite der Anlage isoliert und welches zum öffnen Und Angleichen der Drücke am Einlaß und am Auslaß des Motors betätigtwerden kann.

Die beiliegende einzige Figur zeigt ein erfindungsgemässes Druckflüssigkeitsgetriebe in schematischer Darstellung mit einer Kraftmaschine 10 für den Antrieb einer Pumpe 12, die in einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem Motor IU durch Leitungen 16 und 18 geschaltet ist. Der Motor IU dient zum Antrieb der Spindel, die bei 20 schematisch dargestellt ist, einer Drehbank od. dgl.. Die Pumpe 12 ist vorzugsweise umkehrbar und von der Bauart mit veränderlicher ■ Verdrängung. In der Zeichnung sind die Mittel zur Veränderung

00 984 Λ / 1 295

BAD ORIGINAL

der Verdrängung der Pumpe und zur Umsteuerung derselben lediglich zur Erläuterung als Hebel 22 dargestellt.

Die Pumpe für die Zufuhr von Ergänzungsöl zur Anlage ist mit 2*+ bezeichnet und ist an ihrem Einlaß mit einem Tank 26 durch eine Leitung 28 und ein Filter 30 verbunden. Die Förderseite der Pumpe 24 ist durch eine Leitung 32 mit einem Druckminderventil 31 verbunden, das seinerseits mit dem Tank 26 durch eine Leitung 36 und einen Wärmeaustauscher 38 verbunden ist. Die Leitung 32 steht ferner mit einer Leitung 40 in Verbindung, die sich zwischen den Leitungen 16 und 18 erstreckt. In der Leitung 40 sind Rückschlagventile 42 und 44 auf entgegengesetzten Seiten ihrer Verbindung 46 mit der Leitung 32 angeordnet, wie in der Zeichnung gezeigt. Die Rückschlagventile 42, 44 sind so angeordnet, daß das Ergänzungsöl aus der Pumpe 24 immer der Niederdruck-Rückführleitung der Anlage zugeführt wird. Daher öffnet, wenn die Pumpe 12 so in Betrieb ist, daß die Leitung 16 die Hochdruckforderleitung ist und die Leitung 18 die Niederdruckrückführleitung, dann das Rückschlagventil 44, um die Niederdruckseite des Kreislaufs durch die Rückführleitung 18 so lange aufzufüllen, bis der Druck in der Rückführleitung 18 gleich der Einstellung des Ventils 34 ist,
psi) betragen kann.

des Ventils 34 ist, welche beispielsweise 10,50 kg/cm (150

Die Leitungen 16 und 18 sind ferner durch Leitungen 48 und 50 miteinander verbunden. In der Leitung 48 befindet sich ein Hochdruck-Entspannungsventil 52 und ein ähnliches Hochdruck-Entspannungsventil 54 ist in der Leitung 50 vorgesehen. Die Druckminderventile 52_s 54 dienen dazu, Drücke, die einen bestimmten hohen Wert überschreiten, "kurzzuschliessen" und können so eingestellt werden, daß sie beispielsweise bei einem Druck von 350 kg/cm (5000 psi) öffnen.

Die Bremseinrichtung, auf welche die Erfindung im besonderen gerichtet ist, umfaßt eine Umgehungsleitung 56,die sich zwi-

BAD ORIGINAL

sehen den Leitungen 16 und 18 erstreckt und ein Schalt- ' ventil 58 in der Leitung 56. Die eine Seite des Kugel- ■ Verschlußstücks im Ventil 58 ist über eine Leitung 60 mit der öffnung A eines Vierwegeventils 62 verbunden, welches durch eine Magnetspule 64 betätigbar ist. Die andere Seite des Kugelverschlußstücks im Ventil 58 ist über eine Leitung 66 mit der öffnung B des Ventils 62 verbunden. Die Drucköffnung P des Ventils 62 ist durch eine Leitung 68 mit der Leitung 32 verbunden, und die Tanköffnung T ist mit dem.Tank 26 durch eine Leitung70 verbunden. Bei ^

der dargestellten Anlage liefert bei geschlossenem Ventil . ' ' ™ 58 die Leitung 16 öl mit dem durch die Pumpe 12 erzeugten hohen Druck zum Motor I¹I, während die Leitung 18 eine Niederdruck-RückfÜhrleitung bildet. Das Ventil 58 wird durch den niedrigen Förderdruck aus der Pumpe 24 in der Schließstellung gehalten.

Bei der dargestellten Anordnung kann die Magnetspule 64 durch die Mittel zur Regelung der Verdrängung der Pumpe 12 betätigt werden, welche, wie erwähnt, für die Zwecke der Erläuterung lediglich durch einen Hebel 22 dargestellt ist. In der Praxis wird normalerweise ein Hydrozylinder für den Hub der Pumpe 12 verwendet. Die Magnetspule 64 ist | durch eine Leitung 72 mit einem Schalter oder anderen geeigneten Mitteln 74 dargestellt, die durch den Hebel 22 betätigt werden können, wenn dieser so eingestellt wird, daß die Pumpenverdrängung Mull ist oder einen anderen verhältnismässig niedrigen Wert hat.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Arbeitsweise der Anlage wird angenommen, daß die Leitung 16 die Hochdruckförderleitung Ist »-.so daß das öl aus der Pumpe 12 dem Einlaß des Motors zugeführt wird und der Motor zum Einlaß der Pumpe 12 über dieNiederdruck-Kückfuhrleitung 18 abgeleitet wird. Die Niederdruckseite der Anlage wird mit Ergänzungs-

009844/1295

ORIÖINÄL

öl aus der Pumpe 24 über das Rückschlagventil 44 aufgefüllt. Das Ventil 58 wird in der Schließstellung durch den durch die Pumpe 24 erzeugten Niederdruck über das Ventil 62 und die Leitung 60 gehalten. Wenn der Motor 14 abgestellt werden soll, wird der Hebel 22 zur Stellung für die Verdrängung Null bewegt, in welcher Stellung er den Schalter 74 betätigt, wodurch die Magnetspule 64 erregt wird.

Sobald die Pumpe in ihre Stellung mit der Verdrängung ™ Null gebracht wird, beginnt der Motor· 14 sofort als Pumpe zu arbeiten, wodurch ein hoher Gegendruck wegen der hohen Trägheitsbelastung am Motor erzeugt wird. Dieser Gegendruck wird sehr rasch über das Entspannungsventil 52 bzw. 54 abgeleitet, je nachdem, ob die Leitung 16 oder die Leitung 18 die Niederdrück-Rückfuhrleitung ist. Dies hat zur Folge, daß der Motor sehr rasch verlangsamt wird und zwar fast genauso schnell wie die Pumpe 12 in ihre Stellung mit der Förderung Null gebracht wird. In der Praxis kann diese Periode eine Dauer von nur 1-3 Sekunden im Falle einer Anlage mit einem Durchsatz von etwa 380 Liter in der Minute (etwa 100 Gallonen je Minute) haben.

Wenn fast die ganze in der Last gespeicherte Energie verbraucht worden ist, fällt der durch den Motor 14 erzeugte Druck unter die Einstellung der Entspannungsventile 52, 54 ab. Sobald jedoch die Magnetspule 64 erregt wird, spricht das Ventil 62 an, wodurch sofort das Ventil 58 geöffnet wird, so daß die Umgehungsleitung 56 eine freie Verbindung zwischen den Leitungen 16 und 18 herstellen kann. Wenn dies gescheht, wird der Druck auf den entgegengesetzten Seiten des Motors sofort angeglichen und der Motor 14 arbeitet lediglich gegen seine statische und Dichtunpsreibungs· belastung» Solche Druckflüssigkeitsgetriebe arbeiten gewöhn-

0 0 9 8 A h I 1 2 9 5

lieh mit solch hohen Leistungen, daß die statische Reibung ausreichend hoch ist, die restliche Energie der Lastträgheit sehr rasch aufzuheben und dadurch einen verhältnismässig kurzen Bremszyklüs zu bewirken. Im gebremsten Zustand des Motors 14--haben die Leitungen 16 und 18 gleiche Drücke (Einstellung des Ventils 34) ^und besteht beim Motor 14 keine Neigung zum Kriechen. Das Fehlen eines Antriebsdruckes am Motor ermöglicht es der statischen Reibung, den Motor fest in seiner Stellung zu sichern. Obwohl der Motor durch eine äussere Kraft ausreichend gedreht werden kann, um die statische Reibung zu überwinden, wird er nicht von sich aus anlcuf en, - so daß die Drehbankspindel oder andere vom Motor 14 angetriebene Vorrichtung voll stationär bleibt.

Die Vorteile der vorangehend beschriebenen Anordnung sind offensichtlich. Wenn das Ventil 58 offen ist, findet keinerlei Lecken statt, das beim Motor die Neigung zum Kriechen hervorruft. Wenn die Pumpe nicht voll in ihre Förderstellung gebracht wird, bevor das Ventil 58 geöffnet wird, entstehen keine Schäden, da die Pumpe und der Motor kurzgeschlossen sind. In manchen Fällen kann es sogar wünschenswert sein, das Ventil 58 zu öffnen, während die Pumpe 12 immer noch eine bestimmte geringe Menge Öl fördert, welche natürlich einen vernachlässigbaren Druck hat. Ferner ist zu erwähnen, daß, da das Ventil 58 die Strömung im System nicht unterbricht , sondern lediglich umleitet, dieses Ventil sogar geöffnet werden kann, wenn die Pumpe mit ihrer vollen Belastungsfähigkeit fördert, ohne daß schädliche Wirkungen hervorgerufen werden.

Durch die Verwendung der vorangehend beschriebenen Anordnung werden auch teuere Ventile von grosser Kapazität und ein grosser Teil großkalibriger Hochdruckleitungen vermieden. Ausserdem wird durch den Betrieb der Anlage bei sich nicht

0098AA/ 129 5

BAD ORIGINAL

drehendem Motor 14, unabhängig davon, ob die Pumpe sich im Förderzustand 0 oder nicht befindet, keine wesentliche Erwärmung des Öls verursacht. So lange das Schaltventil 58 offen ist, liefert die Pumpe 12 eine vernachlässigbare Leistung und das öl hierfür läuft durch die Umgehungsleitung 56 mit dem verhältnismässig niedrigen Druck um, der durch die Einstellung des Ventils 34 bestimmt wird.

Patentansprüche

009 8-A A/1295

Claims

20201

Patentansprüche

/ 1,1 Druckflüssigkeitsgetriebe mit einer Pumpe und einem Motor, die in einem geschlossenen Kreislauf hydraulisch gekuppelt sind, wobei der Pumpenauslaß mit dem Motoreirikß verbunden ist, um die Hochdruckseite des Kreislaufs zu bilden, und der Motorauslaß mit dem Pumpeneinlaßverbunden ist, um die Niederdruckseite des Kreislaufs zu bilden, gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung, die sich zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Kreislaufs erstreckt und diese miteinander verbindet, ein Ventil in dieser Umgehungsleitung zur Regelung der Strömung durch diese, welches Ventil in seiner Schließstellung eine Strömung durch die Umgehungsleitung verhindert, und eine Einrichtung zum öffnen des Ventils, um eine freie Verbindung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Kreislaufs herzustellen und dadurch den Druck auf den entgegengesetzten Seiten des Motors anzugleichen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung so angeordnet ist, daß, wenn das erwähnte Ventil offen ist, die Umgehungsleitung den Motoreinlaß mit dem Motorau8laß und den Pumpeneinlaß mit dem Pumpenauslaß unmittelbar miteinander verbindet*

BADORiGINAL

3. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Organ zur Veränderung der Leistung der Pumpe und Mittel, welche das Leistungsveränderungsorgan .mit der Ventilöffnungseinrichtung verbinden, um das Ventil zu öffnen, wenn das Leistungsveränderungsorgan betätigt wird, um die Pumpenleistung auf einen bestimmten niedrigen Wert herabzusetzen.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe von der Bauart mit veränderlicher Verdrängung ifit und ein verstellbares Organ zur Veränderung ihrer Verdrängung besitzt und Mittel das Verstellorgan und das Ventil zur Betätigung miteinander verbinden, um das Ventil zu öffnen, wenn das Verstellorgan betätigt wird, um die Verdrängung der Pumpe auf einen bestimmten niedrigen Wert herabzusetzen.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Ventil durch ein hydraulisch betätigbares Ventil in der Umgehungsleitung gebildet wird, dessen Schaltung von der Niederdruckseite des Kreislaufs aus geschieht.

Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe von der Bauart mit veränderlicher Verdrängung ist und ein Verstellorgan zur Veränderung der Verdrängung derselben besitzt, das .erwähnte Ventil durch ein Schaltventil gebildet wird, welches normalerweise eine Strömung in dar Umgehungsleitung verhindert, während die Ventil-

ü 0 9 8 4 h 1 1 2 9 5

BAD ORIGINAL

öffnungseinrichtung durch ein zweites Ventil gebildet
wird, welches das Schaltventil zur Schaltung durch den
Druck auf der Niederdruckseite des Kreislaufs verbindet, und Mittel, welche das zweite Ventil und das verstellbare Organ zur Betätigung des zweiten Ventils miteinander verbindet, wenn die Verdrängung der Pumpe auf einen
bestimmten niedrigen Wert verstellt wird.

Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
hydraulische Betätigungseinrichtung für das Ventil,
wobei die Einrichtung zum öffnen des Ventils ein zweites Ventil aufweist, das, wenn es betätigt wird, die Niederdruckseite des Kreislaufs mit der Betätigungseinrichtung für das Ventil verbindet, um dadurch das Letztere zu
öffnen, und Mittel zur Betätigung des zweiten Ventils
vorgesehen sind.

Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Organ zur Veränderung der Leistung der Pumpe, welche Mittel
zur Betätigung das zweiten Ventils durch ein Organ gebildet werden, welches das Leistungsveränderungsorgan und das
zweite Ventil miteinander verbinden, um die hydraulische Betätigungseinrichtung mit der Niederdrückseite der
Anlage zu verbinden, wenn das LeistungsVeränderungsorgan betätigt wird, um die Leistung der Pumpe auf einen bestimmten niedrigen Wert herabzusetzen.

9. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entspannungsventilanordnung, unabhängig von dem ersten Ventil zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite

009844/1295

des Kreislaufs, welche Entspannungsventilanordnung dazu dient, die Niederdruckseite und die Hochdruckseite des Kreislaufs miteinander zu verbinden, wenn der Druckunterschied zwischen beiden einen bestimmten hohen V.'ert überschreitet.

10. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entspannungsventilanordnung, welche die Hochdruckseite und die Niederdruckseite des Kreislaufs miteinander verbindet und öffnet, wenn der Druck auf der Niederdruckseite des Kreislaufs über einen bestimmten hohen Wert ansteigt, uir. dadurch die mit dem Motor gekuppelte Lastenergie zu absorbieren«

Getriebe nach Anspruch;; 1, -dadurch gekennzeichnet , > daß das erwähnte Ventil durch ein Schaltventil gebildet wird und die Ventilöffnungseiilrichtunr. eine Leitung aufweist, welche sich von dem erwähnten Ventil zur Niederdruckseitc des Kreislaufs erstreckt, und in der letzterwähnten Leitung ein Ventil vorgesehen ist, welches die Strömung durch diese letzterwähnte Leitung zuläßt und blockiert,;um die Arbeitsweise des Schaltventils zu steuern.

12. Getriebe nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet,daß die Pumpe eine umschaltbare Pumpe von veränderlicher Verdrängung ist und ein verstellbares Organ zur Regelung der Verdrängung der Pumpe besitzt, wobei die letzterwähnten Mittel dazu dienen, die Ventilöffnungseinrichtung zu betätigen, wenn die Pumpe so eingestellt ist, daß sie Pl mit einer bestimmten niedrigen Menge liefert.

0 0 9 8 Λ Λ / 1 2 9 5

BAD