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I M P U L S G E B E R IMPULSGEBER Die Erfindung betrifft einen Impulsgeber
mit einem Gehäuse, einem in einer Steuerkammer des Gehäuses drehantreibbar gelagerten
Steuerbolzen, mit in die Steuerkammer mündenden Anschlußkanälen im Gehäuse, die
der Verbindung der Steuerkammer mit der Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels,
einem Strömungsmittelrücklauf und einem Impulsempfänger dienen, und mit Kanälen
im Steuerbolzen zur in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerbolzens unterschiedlichen
Verbindung der Anschlußleitungen, mit zwei Kammern, deren eine0 ueber den gesamten
Drehbereich des Steuerbolzens mit dem mit der Strömungsmittelquelle in Verbindung
stehenden Anschlußkanal und deren andere über den gesamten Drehbereich des Steuerbolzens
mit dem Strömungsmittelrücklauf in Verbindung steht, und wobei ferner jede der Kammern
jeweils über einen begrenzten Winkelbereich (öffnungsbereich) der Steuerbolzenbewegung
mit einem von zwei zum Impulsempfänger führenden Anschlußkanälen in Verbindung steht.
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Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art ist eine der Kammern im
wesentlichen zwischen der einen Stirnseite des Steuerbolzens und der im Abstand
dazu angeordneten inneren Stirnwand der Steuerkammer des Gehäuses ausgebildet, während
die andere Kammer als in axialer Richtung geschlossener Innenraum des Steuerbolzens
gestaltet ist. Alle Anschlußkanäle im Gehäuse sind als radiale Durchbrechungen der
Gehäusewandung ausgebildet.
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Die Verbindung der beiden Kammern mit den Anschlußkanälen erfordert
hierbei eine relativ aufwendige Gestaltung des Steuerkolbens, weshalb dieser bekannte
Impulsgeber auf dem Markt relativ teuer angeboten wird. Zugleich weist die bekannte
Konstruktion den technischen Nachteil auf, daß am Steuerbolzen kein Kräftegleichgewicht
herrscht, daß insbesondere durch die Anordnung der erwähnten Kammer zwischen der
Stirnwand des Gehäuses und der Stirnwand des Steuerbolzens durch das unter Druck
stehende Strömungsmittel Axialkräfte erzeugt werden, zu deren Aufnahme eine entsprechende
Lageranordnung erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgeber der eingangs
beschriebenen Art so auszugestalten, daß er einen einfachen, unkomplizierten Aufbau
aufweist, mit einfachen Mitteln preisgünstig herstellbar ist, mit relativ geringem
Aufwand an unterschiedliche Betriebsbedingungen bzw. -aufgaben anpaßbar ist und
bei dem durch das Strömungsmittel keine Axialkräfte auf den Steuerbolzen ausgeübt
werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die beiden
Kammern als zueinander axial versetzte, interne Kammern im Steuerbolzen ausgebildet
sind und daß zur Verbindung der Kammern mit den Anschlußkanälen im Steuerbolzen
den Kammern radiale, sich in die Umfangsfläche des Steuerbolzens öffnende Durchbrechungen
zugeordnet sind.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß
jeder der zwei zum Impulsempfänger führenden Anschlußkanäle sich in zwei jeweils
einer der beiden internen Kammern zugeordnete Zweigkanäle verzweigt, daß jeweils
zwei in unterschiedliche Kammern des Steuerbolzens mündende Zweigkanäle unterschiedlicher
Anschlußkanäle einander paarweise derart zugeordnet sind, daß sie während ihnen
zugeordneter Winkelbereiche der Steuerbolzendrehbewegung mit ihrer zugeordneten
Kammer in Verbindung stehen, und daß die Öffnungsbereiche beider Zweigkanalpaare
gegeneinander versetzt sind.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht dabei darin, daß die den Zweigkanälen
zugeordneten Durchbrechungen der beiden Kammern derart angeordnet sind, daß die
Öffnungsbereiche beider Zweigkanalpaare in gleichmäßigen Winkelabständen aufeinanderfolgen.
Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die den Zweigkanälen zugeordneten
Durchbrechungen der beiden Kammern derart angeordnet sind, daß die Öffnungsbereiche
beider Zweigkanalpaare einander überlappen.
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Noch eine weitere zweckmäßige Gestaltung besteht darin, daß die den
Zweigkanälen zugeordneten Durchbrechungen zumindest der mit der Druckmittelquelle
in Verbindung stehenden Kammer unterschiedliche Öffnungsquerschnitte besitzen.
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Noch eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß jede
der Kammern jeweils mit mindestens einer je einem Zweig eines einzigen, mit dem
Impulsempfänger in Verbindung stehenden Anschlußkanals zugeordneten Durchbrechung
versehen ist und daß die Durchbrechungen der beiden Kammern in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzt sind.
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Noch eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß der Steuerbolzen
axial unverschieblich in der Steuerkammer gelagert ist.
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Noch eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der
Steuerbolzen aus einem Hohlzylinder be-Steht, dessen Innenraum durch eine sich diametral
erstrekkende Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist, die in axialer Richtung geschlossen
sind, wobei nach einer besonders vorteilhaften Gestaltung zur axialen Begrenzung
der Kammern in eine zentrale Bohrung des Steuerbolzens Trenn- und Verschlußstücke
eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß ein
Verschlußstück mit einem vom Steuerbolzen abgewandten Kupplungselement zur Kupplung
mit einer Antriebsmaschine versehen ist, wobei dieses Kupplungselement als Spindelansatz
ausgebildet sein kann.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Anschlußkanäle
im Gehäuse als Bohrungen ausgebildet, deren unbenötigte Öffnungen durch eingesetzte
Verschlußstopfen verschlossen sind.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion weist einen besonders einfachen
Aufbau auf, da sie im wesentlichen nur eine Bearbeitung durch Drehen und Bohren
erfordert, wobei. als Ausgangsmaterial handelsübliches Stabmaterial benutzt werden
kann. Durch die Ausbildung der axial geschlossenen Kammern, d.h. der internen Kammern
im Steuerbolzen, die nur in radialer Richtung geöffnet sind, werden axiale Kräfte
auf den Steuerbolzen vermieden. Außerdem läßt sich das Gerät ebenso einfach als
doppeltwirkender, wie auch als einfachwirkender Impulsgeber verwendenvbzw. gestalten.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese nun näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste, doppeltwirkende
Ausführungsform eines Impulsgebers, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Impulsgeber
nach Fig. 1 längs der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie
B-B in Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie C-C in Fig. 1, Fig. 5 einen
Querschnitt nach der Linie D-D in Fig. 1, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie
E-E in Fig. 1, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie F-F in Fig. 4, Fig. 8 einen Längsschnitt
durch eine zweite, einfachen wirkende Ausführungsform eines Impulsgebers, Fig. 9
einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 8, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie
B-B in Fig. 8 und Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 8.
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Der in den Figuren 1 bis 7 gezeigte Impulsgeber besteht aus einem
quaderförmigen Gehäuse 10, das mit einer zylinderischen Bohrung 12 versehen ist,
die bei 14 stumpf endet und bei 16 geöffnet ist. In die Bohrung 12 ist eine Büchse
18 eingesetzt, in der drehbar ein Steuerbolzen 20 gelagert ist. Der Steuerbolzen
20 ist als zylinderischer Körper ausgebildet, in den sich von beiden Stirnseiten
her koaxiale Bohrungen erstrecken, die eine erste Kammer 22 und eine zweite Kammer
24 bilden. Nach außen sind die Kammern durch eingeschraubte Verschlußstücke 26 bzw.
28 verschlossen, die in entsprechende Innengewinde 26' bzw.
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28' eingeschraubt sind. Das Verschlußstück 28 ist dabei mit einem
Wellenstummel oder Spindel ansatz 30 versehen, der zur Verbindung mit einer nicht
dargestellten Antriebsmaschine dient, die geeignet ist, den Steuerbolzen in Rotation
zu versetzen.
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Der Wellenstummel 30 trägt ein Lager 32, das in einem Abschlußdeckel
34 angeordnet ist, der außerdem eine Wellendichtung 36 enthält.
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In radialer Richtung in Bezug auf die Bohrung t2 ist das Gehäuse 10
mit zwei Anschlußkanälen 40 und 42 versehen, von denen der Anschlußkanal 40 der
Kammer 22, der Anschlußkanal 42 der Kammer 24 zugeordnet ist. Die Büchse 18 besteht
aus drei Teilstücken 18a, 18b und 18c, zwischen denen ein axialer Abstand besteht,
so daß sich zwei Ringkanäle 44 bzw. 46 ergeben, die deutlich in den Figuren 1 und
3 erkennbar sind. In diese Ringkanäle 44 bzw. 46 münden die Anschlußkanäle 40 bzw.
42. Im Bereich der Ringkanäle 44 und 46 sind die beiden Kammern 22 und 24 jeweils
mit vier 0 um jeweils 90 versetzten Durchbrechungen 48 bzw. 50 versehen, so daß
die Kammer 22 ständig mit dem Anschlußkanal 40, dieh Kammer 24 ständig mit dem Anschlußkanal
42 in Verbindung steht.
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In der Ebene des Schnitts A-A ist die Kammer 22, in der Ebene des
Schnitts E-E die Kammer 24 jeweils mit einer diametral durch den Steuerbolzen 20
geführten Bohrung verbunden, so daß sich jeweils zwei einander um 18rot gegenüberliegende,
radiale Durchbrechungen ergeben, die mit 52 bzw. 54 gekennzeichnet und zueinander
in axialer Richtung gesehen deckungsgleich angeordnet sind. Gegenüber den Durchbrechungen
52 und 54 um 900 versetzt sind in der Kammer 22 Durchbrechungen 56 und in der Kammer
24 Durchbrechungen 58 angebracht, und zwar in den Schnittebenen C-C bzw. D-D in
Fig. 1. Allen Durchbrechungen 52, 54, 56 und 58 sind in der Büchse 18 je zwei einander
diametral gegenüberliegende Durchbrechungen 60, 62, 64 bzw. 66 zugeordnet, die alle
in einer einzigen Axialebene liegen, so daß die Durchbrechungen 52 und 54 einerseits
und 56 und 58 andererseits um 900 versetzt mit den jeweiligen Durchbrechungen 60
- 66 der Büchse zur Deckung kommen.
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An die Durchbrechungen 60 der Büchse 18 schließen sich Anschlußkanäle
innerhalb des Gehäuses 10 an, die durch eine die Bohrung 12 diametral durchquerende
Bohrung 68, zwei dazu rechtwinklig und zueinander parallel angeordnete, von einer
Seitenwand 70 des Gehäuses 10 aus eingebrachte Bohrungen 72a und 72b und eine diese
Bohrungen 72a und 72b seitlich der Bohrung 12 schneidende, zur Bohrung 68 parallele
Bohrung 74 gebildet werden. Im Schnittpunkt der Bohrungen 72a und 74 schließt sich
parallel zur Bohrung 12 eine Bohrung 76 an, die - wie aus Fig. 7 ersichtlich istvon
einer Stirnseite des Gehäuses aus eingebracht ist und bis zu einem dem System aus
den Bohrungen 68, 72a, 72b und 74 entsprechenden Bohrungssystem 78, 82a, 82b und
84 führt, das in der Schnittebene D-D der Durchbrechung 64 zugeordnet ist.
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Gleichermaßen ist der Durchbrechung 62 ein Bohrungssystem 86, 88a,
88b und 90 zugeordnet und der Durchbrechung 66 ein Bohrungssystem 92, 94a, 94b und
96, wobei diese beiden letzgenannten Bohrungssysteme durch eine von der anderen
Stirnseite des Gehäuses 10 aus eingebrachte Bohrung 80 miteinander verbunden sind,
wie ebenfalls aus Fig. 7 ersichtlich ist.
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Mit 98 ist ein^bis durch die Büchse 18 führender Leckölkanal (Fig.
1) bezeichnet.
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Das aus den Kanälen 68, 72a, 72b und 74 bestehende System stellt insgesamt
einen ersten Zweigkanal und das aus den Kanälen 78, 82a, 82b und 84 bestehende System
einen zweiten Zweigkanal eines von den Kammern 22 und 24 aus zu einem Impulsempfänger
führenden Anschlußkanals dar, der bei 100 (Fig. 5) aus dem Gehäuse 10 ausmündet.
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Gleichermaßen stellt das Bohrungssystem 86, 88a, 88b und 90 einen
ersten Zweigkanal und das Bohrnngssystem 92, 94a, 94b und 96 einen zweiten Zweigkanal
eines insgesamt mit 102 bezeichneten, ebenfalls von den Kammern 22 und 24 zum Impulsempfänger
führenden Anschlußkanals dar. Mit Ausnahme der Ausgänge 100 bzw. 102 dieser Kanäle
aus dem Gehäuse 10 sind alle anderen Öffnungen der diese Kanalsysteme bildenden
Bohrungen durch Verschlußstopfen verschlossen, die alle mit 104 bezeichnet sind.
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Der Impulsempfänger bildet keinen Teil der Erfindung und ist in der
Zeichnung nicht dargestellt. Er kann z.B. ein doppeltwirkender Arbeitskolben sein,
der in einem Zylinder angeordnet ist, wobei die eine Seite des Arbeitskolbens über
den Anschlußkanal 100, die andere Kolbenseite über den Anschlußkanal 102 mit dem
Impulsgeber verbindbar sein kann.
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Nimmt man an, daß der Anschlußkanal 40 mit der Quelle eines unter
Druck stehenden Strömungsmittels, der Anschlußkanal 42 dagegen mit einem Strömungsmittelrücklauf
verbunden ist, so ist die Kammer 22 ständig mit Druck beaufschlagt, während die
Kammer 24 ständig mit dem Strömungsmittelrücklauf in Verbindung steht.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Steuerkolbens 20 steht die
Kammer 22 über das Bohrungssystem 78, 82a, 82b und 84, sowie die Bohrung 80 mit
dem Anschlußkanal 102 in Verbindung. Die an diesen Anschlußkanal 102 angeschlossene
Seite des Impulsempfängers wird also mit Druck beauschlagt.
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Wie ersichtlich ist, steht der Anschlußkanal 100, mit dem die andere
Seite des Impulsempfängers in Verbindung steht unmittelbar über das Bohrungssystem
86, 88a, 88b und 90 mit der Kammer 24 und damit mit dem Strömungsmittelrücklauf
in Verbindung, so daß durch die Druckbeaufschlagung der einen Seite des Impulsempfängers
über den Anschlußkanal 102 Strömungsmittel von der anderen Seite des
Impulsempfängers
verdrängt und über den Anschlußkanal 100 und die Kammer 24 zum Strömungsmittelrücklauf
befördert werden kann.
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Das Bohrungssystem 68, 72a, 72b und 74, wie auch das Bohrungssystem
92, 94a. 94b und 96 sind bei der gezeigten Stellung des Steuerkolbens 20 von den
Kammern 22 bzw. 24 abgetrennt.
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Dreht sich der Steuerkolben weiter, so werden nach einer Drehung von
900 das Bohrungssystem 68, 72a, 72b und 74 mit der Kammer 22 in Verbindung stehen,
während die Kammer 22 gegenüber dem Bohrungssystem 78, 82a, 82b und 84 geschlossen
ist, und das Bohrungssystem 92, 94a, 94b und 96 ist gegenüber der Kammer 24 geöffnet,
während diese Kammer 24 gegenüber dem Bohrungssystem 86, 88a, 88b und 90 geschlossen
ist. Damit steht die Kammer 22 nun aber statt mit dem Anschlußkanal 102 über die
Bohrung 70 mit dem Anschlußkanal 100 in Verbindung, während die Kammer 24 nun mit
dem Anschlußkanal 102 in Verbindung steht. Es wird also nun die Beaufschlagung bzw.
Entleerung des Impulsempfängers umgekehrt, wobei sich dieser Wechsel der Beaufschlagungsrichtung
in Abständen von 900 bezogen auf die Drehung des Steuerkolbens 20 ständig wiederholt.
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Durch geeignete Wahl der Öffnungsquerschnitte der von den Kammern
22 und 54 in die Bohrungssysteme innerhalb des Gehäuses 10 führenden radialen Durchbrechungen
kann der zeitliche Verlauf der vom Impulsgeber ausgehenden Impulse beeinflußt werden.
Durch positive oder negative Überschneidungen der Öffnungszeiten läßt sich von einem
Rechteck-, über Trapez- und Sägezahn- bis Sinusverlauf jede erwünschte Kurvenform
des Impulsverlaufs ermöglichen, d.h. steiler Druckanstieg und Druckabfall, steiler
Druckanstieg und flacher, gegebenenfalls sinusförmiger
Druckabfall
oder umgekehrt, sowie sinusförmiger Druckanstieg und -abfall.
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Durch die Veränderung der geometrischen Gestaltung der Durchbrechungsquerschnitte
lassen sich noch zusätzlich Abweichungen von den vorstehend genannten Impulsverläufen
(Kurvenformen) bewirken.
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Während der vorstehend beschriebene Impulsgeber abwechselnd beide
Seiten eines Impulsempfängers beaufschlagt und entleert, ist der in den Figuren
8 bis 11 dargestellte Impulsgeber dazu bestimmt, DruckimpElse nur über eine Leitung
an den Impulsempfänger abzugeben, wenn dieser z.B. gegen ein elastisches Element
arbeitet, also beispielsweise ein auf einer Seite von einer Druckfeder oder einem
Gaspolster belasteter Kolben ist.
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In einem wiederum quaderförmigen Gehause 210 ist ein drehantreibbarer
Steuerkolben 220 gelagert, der zwei Kammern 222 und 224 enthält, die in axialer
Richtung abgeschlossen sind, und zwar durch Verschlußstücke 226 und 228 F die Anordnung
ist im wesentlichen der des vorhergehend beschriebenen Impulsgebers gleich, weshalb
hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Der Steuerbolzen 220 ist hier direkt in einer Bohrung 212 des Gehäuses
210 gelagert. Ringnuten 244 und 246 in der Bohrung 212 stehen mit Anschlußkanälen
240 und 242 in Verbindung, wobei der Anschlußkanal 240 mit der Quelle eines unter
Druck stehenden Strömungsmittels' der Anschlußkanal 242 mit dem StrömungsmittelrUcklauf
verbunden ist. Wie für die Ringnut 244 aus Fig. 10 ersichtlich ist, ist der Steuerbolzen
220 im Bereich der Ringnuten 242 und 244 mit jeweils vier um 900 versetzten Durchbrechungen
248 bzw. 250 versehen, so daß die Kammer 222 ständig mit der Druckmittelquelle und
die Kammer 224 ständig mit dem
Strömungsmittelrücklauf verbunden
ist. Anders als beim vorhergehenden Beispiel weist jede der Kammern 222 und 224
aber nur jeweils einen sich periodisch in Abhängigkeit von der Drehbewegung des
Steuerbolzens 220 öffnenden bzw. schließenden Ausgang in Richtung auf den Impulsempfänger
auf.
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Zur Verbindung mit dem Impulsempfänger - wie erwähnt z.B.
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ein federbelasteter Kolben - ist im Gehäuse 210 ein Anschlußkanal
200 vorgesehen, und zwar in Bezug auf die Bohrung 212 in einer radialen Mittelebene
201. Der Anschlußkanal 200 wird rechtwinklig von einer zur Ebene 201 senkrechten
Bohrung 211 geschnitten, während die Bohrung 212 von einer zur Bohrung 211 parallelen
Bohrung 213 geschnitten wird, und zwar diametral, um während des Betriebs einseitig
wirkende Radialkräfte unter dem Einfluß des Druckmittels zu vermeiden. Die beiden
Bohrungen 211 und 213 sind durch zwei in Bezug auf die Ebene 201 symmetrisch und
parallel zum Anschlußkanal 200 geführte Bohrungen 215 und 217 verbunden. Die Ausgänge
der Bohrungen 211, 213, 215 und 217 sind durch insgesamt mit 204 bezeichnete Verschlußstopfen
verschlossen, so daß das gesamte Bohrungssystem nur über den Anschlußkanal 200 geöffnet
ist. Der Einmündung der Bohrung 213 in die Bohrung 212 sind im Steuerbolzen zwei
einander diametral gegenüberliegende Durchbrechungen 251 und 253 zugeordnet, die
die Kammer 222 jeweils nach einer Drehung des Steuerbolzens um 1800 voll in Richtung
auf den Anschlußkanal 200 öffnen.
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Der Kammer 224 ist, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, ein gleiches
Bohrungssystem bestehend aus den Bohrungen 219, 221, 223 und 225 zugeordnet, wobei
die Bohrung 219 über eine zur Bohrung 212 parallele Bohrung 227 mit der Bohrung
211 und damit mit dem Anschlußkanal 200 verbunden ist.
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Die die Bohrung 212 schneidende Bohrung 221 wirkt mit radialen Durchbrechungen
255 und 257 im Steuerbolzen 220 zusammen, die gegenüber den Durchbrechungen 251
und 253 um 900 versetzt sind, so daß also in Abständen von jeweils 0 90 der Anschlußkanal
200 und damit der Impulsempfänger abwechselnd mit der Druckmittelquelle bzw. mit
dem Druckmittelrücklauf in Verbindung gelangt. Entgegen der Wirkung der ihn belastenden
Feder wird so der Kolben des Impulsempfängers oder ein entsprechendes Element belastet
und anschließend wieder entlastet, wenn die Feder den Kolben zurückschieben kann,
weil dessen Druckseite dann mit dem Strömungsmittelrücklauf verbunden ist.
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Auf relativ einfache Weise läßt sich auch der im ersten Beispiel erläuterte,
doppeltwirkende Impulsgeber in einen einfachwirkenden Impulsgeber entsprechend dem
zweiten Beispiel abändern. Es ist lediglich erforderlich, den Steuerbolzen 20 gegen
einen Steuerbolzen auszutauschen, bei dem die Durchbrechungen 52 und 56 einerseits
und die Durchbrechungen 54 und 58 andererseits deckungsgleich angeordnet und beide
Gruppen gegeneinander 0 um 90 versetzt sind. Es ist dann nur noch erforderlich,
die Ausgänge in Richtung auf den Impulsempfänger, d. h.
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die Anschlußkanäle 100 und 102 durch ein T-Stück miteinander zu verbinden.
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Die beschriebenen Geräte weisen einen einfachen, übersichtlichen,
leicht zu fertigenden Aufbau auf, der mit hoher Betriebssicherheit gepaart ist und
mit einfachsten Mitteln die Anpassung an unterschiedlichste Betriebsaufgaben ermöglicht.