DE2237555A1 - REDUCTION ARRANGEMENT FOR HYDRAULIC MACHINERY - Google Patents

REDUCTION ARRANGEMENT FOR HYDRAULIC MACHINERY

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DE2237555A1
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/061—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F03C1/0623—Details, component parts
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Description

Untersetzungsanordnung für hydraulische MaschinenReduction arrangement for hydraulic machines

Die Erfindung bezieht sich auf eine Untersetzungsanordnung für hydraulische Maschinen, insbesondere Hydraulikmotoren.The invention relates to a reduction arrangement for hydraulic machines, in particular Hydraulic motors.

Die Erfindung schafft eine äußerst einfache Untersetzungsanordnung für Maschinen, in denen mechanische Energie in hydraulische oder Druckenergie oder auch hydraulische Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt wird, insbesondere also für Hydraulikpumpen und -motoren.The invention provides an extremely simple reduction arrangement for machines in which mechanical energy is converted into hydraulic or pressure energy or also hydraulic pressure energy is converted into mechanical energy, in particular for hydraulic pumps and motors.

VI/MyVI / My

309807/0920309807/0920

Hydraulikmotoren arbeiten gewöhnlich nach einem der folgenden Wirkungsprinzipien:Hydraulic motors usually work according to one of the following operating principles:

. a) Eine Anzahl von in einem Motorgehäuse angeordneten Kolben kommt in Druckanlage an einer geneigt an einer Motorwelle befestigten Scheibe, welche die Linearbewegung der Kolben in eine Drehbewegung umwandelt, oder. a) A number of pistons arranged in a motor housing come into pressure contact with one inclined disc attached to a motor shaft, which converts the linear movement of the pistons into a rotary movement, or

b) eine Anzahl von an der Motorwelle angeordneten Kolben kommt in Druckanlage an einer geneigt im Motorgehäuse befestigten Scheibe und versetzt die Motorwelle in Drehung.b) a number of pistons arranged on the motor shaft come into pressure contact with one inclined in the The disc is attached to the motor housing and rotates the motor shaft.

Diese beiden Arten von Motoren besitzen einen außerordentlich hohen Arbeitsdruck und eine hohe Drehzahl bei relativ niedrigem Drehmoment. Der hohe Arbeitsdruck verursacht schwer bewältigbare Probleme hinsichtlich der Abdichtung sowie beträchtliche Reibungsverluste, aufgrund deren eine hohe Leistung nur in einem schmalen Arbeitsbereich erzielbar ist. Da sich die Leistung gemäß der Formel H^ = errechnen läßt, wobei ρ der Druck in kp/cm und Q die Strömungsmenge in l/min ist, sind möglichst niedrige Werte für ρ und Q offensichtlich vorteilhaft. Zur Erzielung von gegebenenfalls erwünschten geringeren Drehzahlen solcher Motoren kann man zwar die zugeführte Strömungsmenge durch Wahl einerThese two types of motors have an extremely high working pressure and high speed at relatively low torque. The high work pressure causes difficult to manage problems regarding the sealing as well as considerable frictional losses, due to which a high performance only in a narrow Working area is achievable. Since the power can be calculated according to the formula H ^ =, where ρ the pressure in kp / cm and Q is the flow rate in l / min, the lowest possible values for ρ and Q are obvious advantageous. In order to achieve lower speeds of such motors, which may be desired, it is possible you can determine the amount of flow supplied by choosing a

309807/0920 ~ 3 "309807/0920 ~ 3 "

geeigneten Pumpe verringern, in Fällen jedoch, in denen der Motor in ein bereits bestehendes Hydrauliksystem, z.B. in einem Fahrzeug oder Flugzeug, einbezogen werden soll, bei welchem die Pumpenleistung durch andere Erfordernisse festgelegt ist, besteht diese Möglichkeit nicht* Hier besteht die einzige Lösungsmöglichkeit darin, den Motor mit einer Art von Getriebe zu versehen.suitable pump, but in cases where the engine is integrated into an existing hydraulic system, e.g. in a vehicle or aircraft should be, at which the pump output through If other requirements are specified, this possibility does not exist * Here the only possible solution is to equip the motor with some kind of gearbox to provide.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit für eine andere, bessere und beträchtlich einfachere Lösung.The invention creates the possibility for another, better and considerably simpler solution.

Zur Erläuterung der Erfindung ist auf die Zeichnung Bezug genommen, in welcherTo explain the invention is on the drawing Referred to in which

Fig. 1 einen teilweise im Schnitt dargestellten Hydraulikmotor mit einer erfindungsgemäßen Untersetzungsanordnung, 1 shows a hydraulic motor, shown partially in section, with a reduction arrangement according to the invention,

Fig. 2 ein Diagramm der Untersetzungsverhältnisse, Fig. 3 ein Diagramm für den Wirkungsgrad, und Fig. 4 eine schematisierte Darstellung von in den Formeln verwendeten Größen zeigt.FIG. 2 shows a diagram of the reduction ratios, FIG. 3 shows a diagram for the efficiency, and FIG 4 shows a schematic representation of quantities used in the formulas.

Der in Fig. 1 gezeigte Motor hat ein Gehäuse 1 mit einer darin gelagerten Abtriebswelle 2. An ihrem inneren Ende ist die Welle 2 über Keilnuten 3 mit dem ZentrumThe motor shown in Fig. 1 has a housing 1 with an output shaft 2 mounted therein The end is the shaft 2 via keyways 3 with the center

_ 4 309 80 7/0920_ 4 309 80 7/0920

einer Schiefscheibe 4 verbunden. Der äußere Rand der Schiefscheibe 4 trägt einen Kegelzahnkranz 5, der nach oben ragt. Am oberen Teil trägt die Scheibe 4 einen in einer Kugel 6 auslaufenden Zapfen. Die Kugel 6 ist in einer entsprechend geformten Bohrung gelagert, die in der Unterseite einer drehbar im Motorgehäuse 1 gelagerten Verteiler- oder Steuerscheibe 7 vorgesehen ist.a swash plate 4 connected. The outer edge of the Swash plate 4 carries a bevel ring gear 5, which after protrudes above. On the upper part, the disk 4 has a pin which ends in a ball 6. The ball 6 is in a correspondingly shaped bore, which is mounted in the underside of a rotatably mounted in the motor housing 1 Distribution or control disk 7 is provided.

An der dem Zahnkranz 5 abgewandten Seite der Scheibe 4 sind mehrere Kolben 8, im dargestellten Beispiel sechs Kolben, in Anlage. Die Kolben sind in üblicher Weise in Zylinderbohrungen des Gehäuses 1 gelagert, über in der Steuerscheibe 7 gebildete Segment-Durchlässe 9 sind jeweils drei Kolben 8 mit einem Einlaß 10 für ein hydraulisches Druckmittel und die jeweils anderen drei Kolben 8 mit einem Auslaß 11 für das Druckmittel strömungsverbunden. On the side of the disk 4 facing away from the ring gear 5 there are several pistons 8, six in the example shown Piston, in attachment. The pistons are mounted in the usual way in cylinder bores of the housing 1, via in the control disk 7 formed segment passages 9 are each three pistons 8 with an inlet 10 for a hydraulic pressure medium and the other three pistons 8 are fluidly connected to an outlet 11 for the pressure medium.

Die von dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagten Kolben 8 verleihen der Scheibe 4 eine umlaufende Taumelbewegung, bei welcher der Zahnkranz 5 fortlaufend in Eingriff mit einem starr im Motorgehäuse 1 angeordneten Kegelzahnkranz 12 geführt ist. Die Umlaufbewegung der Scheibe 4 wird über deren Mittelteil auf die Ausgangswelle 2 übertragen. Die Drehgeschwindigkeit der Welle 2 ist abhängig von der durch die zugeführte Druckmittel-The pistons 8 acted upon by the hydraulic pressure medium give the disc 4 a circumferential tumbling motion, in which the ring gear 5 continuously in engagement with a rigidly arranged in the motor housing 1 Conical ring gear 12 is performed. The orbital movement of the disk 4 is transmitted to the output shaft via its central part 2 transferred. The speed of rotation of the shaft 2 depends on the pressure medium supplied by the

309807/0920309807/0920

menge bestimmten Kolbengeschwindigkeit sowie von dem Neigungswinkel der Scheibe 4.piston speed determined by the quantity and the angle of inclination of the disk 4.

Die Drehgeschwindigkeit als Funktion des Neigungswinkels ergibt sich als . Das Übersetzungsverhältnis ist in dem Diagramm in Fig. 2 dargestellt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Kugelzapfens 6 bleibt vom Neigungswinkel unbeeinflußt, das Umlaufverhältnis bleibt also immer 1:1.The speed of rotation as a function of the angle of inclination results as. The transmission ratio is shown in the diagram in FIG. the The rotational speed of the ball stud 6 remains unaffected by the angle of inclination, the rotational ratio So it always remains 1: 1.

Das in Fig. 3 gezeigte Diagramm des Wirkungsgrades bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel eines Motors mit sechs Kolben von jeweils 15 nun Durchmesser, welche bei einer Strömungsmenge von 70 l/min und einem Druck von 40 kp/cm ein Drehmoment von 30 kpm bei 150 U/min erbringen. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe beträgt 17,5°. Bei Vernachlässigung der Verluste durch Reibung, Lecken und Strömungswiderstände berechnet sich das Drehmoment. M^. gemäß der FormelThe diagram of the efficiency shown in FIG. 3 relates to an exemplary embodiment of a motor with six pistons of 15 each now diameter, which at a flow rate of 70 l / min and a pressure of 40 kp / cm a torque of 30 kpm at 150 rpm provide. The inclination angle of the swash plate is 17.5 °. When neglecting the losses through The torque is calculated from friction, leakage and flow resistance. M ^. according to the formula

M - aY?
vnfc ~ 100 U-cosa)M - a Y?
vnfc ~ 100 U-cosa)

und die Drehgeschwindigkeit na der Ausgangswelle 2 gemäß der Formeland the rotational speed na of the output shaft 2 according to the formula

- Q · 500(1-cos g)
na - a . y . r . tg α- Q 500 (1-cos g)
na - a. y. r. tg α

3.0 9 8 0 7 /09203.0 9 8 0 7/0920

Die Drehgeschwindigkeit der Verteilerscheibe 7 ergibt sich aus der FormelThe speed of rotation of the distributor disk 7 results from the formula

ns =ns = Q · 500Q 500

ns a . y . r . tg α ns a. y. r. tg α

und die Kolbengeschwindigkeit KLax aus der Formel ir tg α . ns . r . α
1Wx * 3ÖT5Ö"and the piston speed KL ax from the formula ir tg α. ns. r. α
1 Wx * 3ÖT5Ö "

Die Bezugsgrößen für die vorstehenden Formeln sind in Fig. 4 dargestellt. In den Formeln bedeutet P * hydraulischer Speisedruck in kp/cm Q a Strömungsmenge in l/min M a Drehmoment in kpmThe reference values for the above formulas are shown in FIG. In the formulas means P * hydraulic feed pressure in kp / cm Q a flow rate in l / min M a torque in kpm

na a Drehzahl der Ausgangswelle in U/min ns = Drehzahl der Verteilerscheibe in U/min α =t Neigungswinkel der Taumelscheibe in Graden r a radialer Mittelabstand der Kolben in cm a a Gesamtanzahl der Kolbenna a speed of the output shaft in rpm ns = speed of the distributor plate in rpm α = t angle of inclination of the swash plate in degrees ra radial center distance of the pistons in cm aa total number of pistons

y = Querschnittsfläche des einzelnen Kolbens in cm K a Kolbengeschwindigkeit in m/sec.y = cross-sectional area of the individual piston in cm K a piston speed in m / sec.

Motoren der beschriebenen Art können mit verschiedenen Daten ausgelegt werden, indem man z.B. die Anzahl der Kolben, die Querschnittsflächen der Kolben und das Übertragungsverhältnis bzw. den Neigungswinkel der Taumelscheibe 4 usw. entsprechend auswählt.Motors of the type described can be designed with different data by, for example, the number of Pistons, the cross-sectional areas of the pistons and the transmission ratio or the angle of inclination of the Selects swash plate 4 etc. accordingly.

Der beschriebene Motor ist umkehrbar.The motor described is reversible.

309807/0 920309807/0 920

Ist die Verteilerscheibe 7 mit einer antreibbaren Eihgangswelle 13 versehen, so läßt sich die Maschine als Pumpe verwenden. Dabei bewirkt dann die von der Welle über die Verteilerscheibe 7 angetriebene Schiefscheibe 4 eine hin- und hergehende Bewegung der sechs Kolben 8 in ihren Zylindern.Is the distributor disc 7 with a drivable single shaft 13 provided, the machine can be used as a pump. This then causes the wave The swash plate 4 driven via the distributor plate 7 causes a reciprocating movement of the six pistons 8 in their cylinders.

Der Teilkreisdurchmesser des Zahnkranzes 5 ist jeweils größer als der des feststehenden Zahnkranzes 12. Bei einem Model 4 ist die Zahnzahl des Kranzes 5 gleich 22 und die des feststehenden Zahnkranzes 12 gleich 21, der Teilkreisdurchmesser des Zahnkranzes 5 ist gleich 88 und der des feststehenden Zahnkranzes gleich 84, so daß sich ein Übertraguiigsverhältnis von 12,56 ergibt.The pitch circle diameter of the ring gear 5 is in each case larger than that of the fixed ring gear 12. At a model 4 the number of teeth of the ring 5 is 22 and that of the fixed ring gear 12 is 21, the pitch circle diameter of the ring gear 5 is equal to 88 and that of the fixed ring gear is 84, see above that results in a transfer ratio of 12.56.

- Patentansprüche -- patent claims -

3 U''. '·', U 7 / U y 2 U3 U ''. '·', U 7 / U y 2 U

Claims (3)

- 8 Patentansprüche: - 8 patent claims: 1J Untersetzungsanordnung für hydraulische Maschinen, insbesondere für einen hydraulischen Motor mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (1) ein feststehender Zahnkranz (12) einstückig ausgebildet ist, daß eine an ihrem Mittelteil bewegungsübertragend mit einer Ausgangswelle (2) verbundene Schiefscheibe (4) einen Zahnkranz (5) aufweist, der mit dem feststehenden Zahnkranz (12) in Eingriff bringbar ist und an deren anderer Seite Kolben (8) für den Antrieb der Schiefscheibe in einer taumelnden Umlaufbewegung unter Wirkung eines hydraulischen Druckmittels in Druckanlage bringbar sind, daß die Zufuhr des Druckmittels zu den Kolben mittels einer durch die Umlaufbewegung der Schiefscheibe mit vorbestimmter Geschwindigkeit angetriebenen Verteilerscheibe (7) gesteuert ist, so daß die Umlaufbewegung der Schiefscheibe für den Antrieb der Ausgangswelle mit einer gegenüber der der Steuerscheibe verringerten Geschwindigkeit auf die Ausgangswelle übertragbar ist.1J reduction arrangement for hydraulic machines, in particular for a hydraulic motor with a housing, characterized in that with the housing (1) a fixed ring gear (12) is formed in one piece, that one transmits movement at its central part with an output shaft (2) connected swash plate (4) has a ring gear (5) which is connected to the fixed ring gear (12) can be brought into engagement and on the other side piston (8) for the drive the swash plate in a tumbling orbital motion under the action of a hydraulic pressure medium can be brought into pressure system that the supply of the pressure medium to the piston by means of a rotational movement of the swash plate at a predetermined speed driven distributor plate (7) is controlled, so that the rotational movement of the swash plate for the drive of the output shaft at a speed that is reduced compared to that of the control disk Output wave is transmittable. 2. Axialkolbenmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, mit einem Zylinderkörper mit konzentrisch angeordneten Zylinderbohrungen, in denen Kolben axial2. Axial piston machine, in particular according to claim 1, with a cylinder body with concentric arranged cylinder bores in which pistons axially 3098Ü7/09203098Ü7 / 0920 verschiebbar gelagert sind, einer mit den Kolben zusammenwirkenden Schiefscheibe, die drehmomentübertragend mit einer relativ zum Zylinderkörper drehbar gelagerten Welle verbunden ist, und mit einer Steuerscheibe, die relativ zum Zylinderkörper Zu- und Abflußleitungen für die Arbeitsflüssigkeit freigebend und schließend drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die neigungsveränderlich auf der Welle (2) gelagerte Schiefscheibe (4) mit einer Umfangsverzahnung im Eingriff mit einem am Zylinderkörper (1) festen Zahnkranz (12) ist und einen mit seinem Ende exzentrisch an der Steuerscheibe (7) gelagerten Wellenstumpf aufweist.are slidably mounted, one cooperating with the piston Swash plate, which transmits torque with a rotatably mounted relative to the cylinder body Shaft is connected, and with a control disc, the relative to the cylinder body inlet and outlet lines releasing and closing for the working fluid is rotatable, characterized in that the inclination variable mounted on the shaft (2) swash plate (4) is in engagement with a circumferential toothing with a ring gear (12) fixed to the cylinder body (1) and has a stub shaft mounted eccentrically at its end on the control disk (7). 3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe auf der den Kolben (8) abgewandten Seite der Schiefscheibe (4) relativ zum Gehäuse (1) drehbar gelagert ist, daß die Schiefscheibe (4) um einen in der Achse der Welle (2) und in der Mitte der Schiefscheibe liegenden Punkt gegen die Achse der Welle schwenkbar auf dem Ende der Welle gelagert ist, daß die Schiefscheibe auf ihrer den Kolben (8) abgewandten Seite einen Zahnkranz (5) trägt, der mit einem am Zylinderkörper (1) festen, zur Welle (2) konzentrischen Zahnkranz (12) im Eingriff ist, dessen Zähnezahl von der des Zahnkranzes (5) der Schiefscheibe (4) verschieden ist, und daß die Schiefscheibe3. Axial piston machine according to claim 2, characterized in that the control disc on the piston (8) facing away from the swash plate (4) relative to the housing (1) is rotatably mounted that the swash plate (4) about a point in the axis of the shaft (2) and in the center of the swash plate the axis of the shaft is pivotably mounted on the end of the shaft that the swash plate on its the piston (8) facing away from the side carries a ring gear (5), which with a on the cylinder body (1) fixed to the shaft (2) concentric ring gear (12) is engaged, the number of teeth of which differs from that of the ring gear (5) of the swash plate (4) is different, and that the swash plate 30980 7/092030980 7/0920 - 10 -- 10 - einen konzentrischen, der Welle abgewandten Wellenstumpf trägt, der mit seinem vorzugsweise als Kugel (6) ausgebildeten Ende an einer entsprechend dem Neigungswinkel der Schiefscheibe exzentrischen Stelle der
Steuerscheibe (7) mit dieser schwenkbar verbunden ist t carries a concentric stub shaft facing away from the shaft, the end of which is preferably designed as a ball (6) at an eccentric point of the corresponding to the angle of inclination of the swash plate
Control disc (7) is pivotably connected to this t 30980 7/092030980 7/0920
DE2237555A 1971-08-03 1972-07-31 REDUCTION ARRANGEMENT FOR HYDRAULIC MACHINERY Ceased DE2237555A1 (en)

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