DE2333380A1

DE2333380A1 - Hydrostatische pumpen/motoreinheit

Info

Publication number: DE2333380A1
Application number: DE19732333380
Authority: DE
Inventors: Eckhard Aschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-30
Filing date: 1973-06-30
Publication date: 1975-01-23
Also published as: NL7408302A; GB1461659A; US3999466A; LU70269A1; BR7405366D0; FR2235294A1; ZA744142B; AU7034774A; FI199774A; JPS5038105A; ES427145A1; RO65751A; DK326974A; IT1013675B; DD113951A5; CA1009086A; BE815990A; SE7407582L; SE401721B; CH582831A5

Description

A 1877

Eckhard Aschke

120 BietJRheim 'aul-Grerhara-Str. 16

Hydrostatische Pumpen/ftotoreinheit

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpen/ftotoreinheit mit einem Kolbensyetem, das durch eine Steuerscheibe bzw» ßteuerwelle mit Ansaug·* und Ausstoßkanal zwangsläufig gesteuert wird, wobei Ansaug« und Ausstoßkanal im"Bereich der Totpunkte voneinander getrennt sind·

Die bekannten Kerbensysteme haben den Nachteil, daß das nach Beendigung des Arbeitshubes in den Zylinderräumen verbleibende komprimierte Eestöl in den Ansaugkanal entspannt wird· Dies verursacht je nach Volumen des Bestöles unterschiedlich hohe Kompressionsverluste.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kolbensysteme liegt darin, daß zwischen dem Ansaug» und Ausstoßkanal nur ein Deckungswinkel von etwa 3° bis 12° Üblich ist. Dies hat eine mehr oder weniger große Geräuschentwicklung zur folge.

Die Massenumkehr der Kolben in den Totpunkten bewirkt eine starke Belastung der Kolbenschuhe oder der Kolbenaufhänguns« Der Füllungsgrad oder gar eventuelle Kavitation der hydro«

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statischen Maschine können ebenfalls zu außergewöhnlicher Belastung der Kolbenaufhängung führen, was euch immer mit starker Geräuschentwicklung verbunden ist. Bei den bekannten Solbensystemen wurde ein Optimum zwischen der Zylinderzahl und der Förderstromschwankung bei geringstem Leckölverlust an den Steuerflächen der Steuerscheibe bzw« der Steuerwelle mit einer Zylinderzahl von 7 erreicht· Die Förderstromschwankung betragt dabei 2,5 %.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die hydrostatische Pumpen/ Motoreinheit der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die Kompressionsverluste, die Geräusche und die Förderstromschwankungen reduziert werden«

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß im Bereich der Totpunkte über einen Kanal zwischen den Zylinderausgängen, die den Ansaugkanal verlassen haben, und den Zylinderausgängen, die den Ausstoßkanal verlassen haben, ein Druckausgleich stattfindet· Durch diesen Druckausgleich wird das Kompressionsvolumen zur Vorkomprimierung benutzt, wodurch sich der Druck des Restöles in den Zylinderräumen um 50 % entspannt, bei angenommenem 100 tigern Füllungsgrad, bevor der Zylinderraum Verbindung zum Ansaugkanal erhält· Damit werden auch die Kern·» pressionsverluste um mindestens 50 % verringert und der Wirkungsgrad der hydrostatischen Einheit entsprechend erhöht« An der Steuerscheibe bzw. Steuerwelle sind nun beinahe beliebig große Deckungswinkel möglich. Der Druckanstieg bzw. der Druckabbau erfolgt in zwei Stufen entsprechend langsamer, was zu einer äußeret geringen Geräuschentwicklung führt· Die Massen-Umkehr der Kolben in den !Totpunkten erfolgt unter Belastung mit etwa halbem Betriebsdruck. Dadurch wird ein Abheben der Kolben von ihrer Abstützung durch Kavitation und Massenträgheit verhindert· Die Steuerscheibe bzw· ßteuerwelle wird symmetrisch mit Druck beaufschlagt, was eine Verringerung der Verstellkräfte zur Folge hat, wenn das Kolben-

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ssur Volumeneine teilung verstellt wird. Die nun möglichen großen Deckungswinkel erlauben ohne Kavitationsgefahr eine 2- bis 3-fach höhere Drehzahl der hydrostatischen Einheit als seither üblich. Daraus ergibt sich, daß Einheiten mit 2- bis 3-facher !leistung bei gleichem Gewicht gebaut werden können· Die niedrigeren Verstellkräfte für die Verstellung des Kolbeneystems führen auch zu einer Verkürzung der Reaktionszeit bei einer Volumenänderung. Schließlich kann die neue Einheit durch Vergrößerung der Zylinderzahl auf 13 bis 15 Zylinder eine Reduzierung der Pörderstromsohwankung auf 1 % erreicht werden· Dies wirkt sich günstig auf das SchwlngungQverhalten der Hydrauliksysteme aus«

Der gewünschte Druckausgleich wird bei der neuen hydrostatischen Einheit am zweckmäßigsten dadurch erhalten, daß der Druckausgleichekanal in der Steuerscheibe bzw. der Steuerwelle angeordnet ist·

Eine unerwünschte Verbindung zwischen dem Ansaug- und dem AusBtoßkanal über den Ausgleichskanal hinweg wird dadurch verhindert« daß der Abstand des Ansaug- und des Ausstoß— kanals im Bereich der Totpunkte annähernd der doppelten Abmessung eines Zylinderausganges plus der Breite des Druckausgleichskanals entspricht·

Der Druckaufbau bzw. der Druckabbau beim Durchlauf der Totpunkte mit dem Ausgleichskanal wird nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch begünstigt, daß der Druckausgleichskanal an seinen Enden als Akkumulator-Kammer ausgebildet ist.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbelspieles näher erläutert. Ee zeigent

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Fig. 1 im Schnitt ein Axialkolbensystem in Bchrägachsen-Bauweise als Verstellpumpe und

Fig» 2 schematisch den Bteuerungsablauf an der feststehenden Steuerscheibe der Einheit nach Fig· 1.

Beim Pumpenbetrieb wird die Antriebswelle 10 der hydrostatischen Einheit in bekannter Weise über einen Antriebsmotor, SSoB, Elektromotor, angetrieben* Diese Antriebswelle 10 ist über ein Kugellager 12 in dem Gehäuse 11 drehbar gelagert. Die in dem Block 20 eingebrachten Zylinder 23 nehmen die Kolben 22 auf, deren Kolbenstangen in Gelenkkugeln 21 auslaufen, die in einer Gelenkplatte 13 gelagert sind, welche starr mit der Antriebswelle 10 verbunden ist und sich mit dieser dreht· Der Zylinderblock 20 ist einmal durch ein Gehäuse 14 und sum anderen durch die sphärische Steuerscheibe 24 abgedeckt« Bas Gehäuse 14 ist über Kugel* lager 18 und 19 gegenüber dem Gehäuse 11 um die Drehachse verschwenkbar. In dem Gehäuse 14 sind symmetrisch die Kanäle und 31 untergebracht, die von der Steuerscheibe 24 zu den Ausgangsstutzen 16 und 17 führen, welche fest mit dem Gehäuse 11 verbunden sind« Die eyeattrieche Anordnung der Kanäle 28 und 31 dient daau, die Einheit im Rechte- oder im Linkslauf zu betreiben bsw« die Einheit als Pumpe oder als Motor zu verwenden«

Die Steuerscheibe 24 stützt sich an einer Gehäuseplatte 27 ab, die eine sich konisch erweiternde AnsaugÖffnung 29 aufweist, die in den Aneaugkanel 26 der Steuerscheibe 24 einmündet. Der Ausstoßkanal 25 geht Über den Kanal 30 der Gehäuseplatte 27 in den Kanal 31 des Gehäuses 14 Über und führt als Auelauföffnung 32 «us dem Stutzen 17·

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Wird die Antriebswelle 10 in Rechtsdrehung versetzt, dann wird die Hydraulikflüssigkeit Über den Ansaugkanal 26 angesaugt und über den Ausatoßkanal 25 ausgedrückt. Da die Achse des Kolbensystems zur Antriebewelle 10 schräggestellt ist, werden beim Umlauf der Gelenkplatte 13 die Kolben 22 periodisch verstellt und dienen so abwechselnd zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder 25 bzw. zum Ausstoßen der Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern 23. Durch Veränderung der Schrägstellung des Kolbensystems im Bezug auf die Antriebswelle 10 kann der Weg der Kolben 22 in den Zylindern 23 verkleindert b«w. vergrößert werden. Dies führt zu einer Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Förder stromes·

Wie Fig. 2 zeigt» sind die Ausgänge von 13 Zylindern 23 auf einer Kreisbahn 35 angeordnet, die mit den Eadien der nierenförmigen Ansaugöffnung 26 und der nierenförmigen Ausstoß-Öffnung 25 der Steuerscheibe 24 zusammenfällt. Der Deckungswinkel β zwischen den beiden Öffnungen 25 und 26 der Steuerscheibe 24- ist wesentlich größer als bei bekannten hydrostatischen Einheiten, z.B. im Bereich bis zu 50°. Der Durchmesser 36 der Steuerscheibe 24 kennzeichnet die 2?c tpunkte des Kolbensystems. Xm Bereich dieses Durchmessers 36 ist ein Ausgleichskanal 34 in die Steuerscheibe 24 eingelassen, dessen Enden 32 und 33 eis Akkumulator-Kammern mit größerem Querschnitt und Volumen ausgebildet sind.

Die den Ansaugkanal 26 verlassenden ZylinderausgSnge 23 werden nach dem Durchlauf des Winkels o\ über den Ausgleichskanal 34 mit den Zylinderausgängen 23 verbunden, de den Ausstoßkanal 25 verlassen haben. Auf diese Veise findet ein Druckausgleich statt, der zu einem stufigen Druckabbau und Druckaufbau im Kolbenaystem führt. Da der Winkel β einen Betrag auf der Kreisbahn 35 ausschneidet, der größer ist als der doppelte Durchmesser der Zylindereusgänge 23 plus der

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Breite des Druckausgleicheksnals, d.h. dor Akkumulator-Kammern 32 und 33, ist sichergestellt, daß der Druckaus-· gleichskanal 34- nie eine direkte Verbindung awischen dem Ansaugkenal 26 und dem /lusstoßkanal 25 herstellt.

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Claims

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Ansprüche

Hydrostatische Pumpen/Motoreinheit mit einem Kolben sy8 tem, das durch eine Steuerscheibe bew. ßteuerwelle alt Ansaug«· und Ausstoßkanal zwangsläufig gesteuert wird, wobei Ansaug- und Ausstofikanal im Bereich der Totpunkte voneinander ge» trennt sind, dadurch gekennzeichnet, defl im Bereich der Totpunkte (36) Über einen Kanal (3*0 zwischen den ZylinderausgSngen (23)» die den Ansaugjkanal (26) verlassen heben, und den Zylinder-· ausgängen (23)« die den Ausstoßkanal (25) verlassen haben, ein Druckausgleich stattfindet.

2· Hydrostatische Pumpen/Motoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl der Bruckausgleiehekanal (34-) in der Steuerscheibe (24-) bzw. der Steuerwelle angeordnet ist·

3· Hydrostatische Pumpen/Motoreinheit nach Anspruch oder 2, dadurch nykennaelchnet« daß der Abstand des Ansaug* (26) und des Ausstoßkanale (25) im Bereich der Totpunkte (36) annähernd der doppelten Abmessung eines Zylinderausganges (23) plus der Breite (32,33) des Druckaußgleichskanale (3*0 entspricht.

Hydrostatische Pumpen/Kotoreinhelt nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dafl der Druckausgleichskanal (34) an seinen Enden (32,35) als Akkumulator-Kammer ausgebildet ist·

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