CH322757A - Hydrostatische Kolbenmaschine - Google Patents
Hydrostatische KolbenmaschineInfo
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Description
Hydrostatische Kolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf hydro statisch arbeitende Kolbenmaschinen, bei denen in zwei Zylindertrommeln je eine gleiche Anzahl mehr oder weniger axial an geordneter Kolben entgegengesetzt zuein ander auf eine Triebwelle arbeitet und die Achsen der sich drehenden Zylindertrommeln einen von Null abweichenden Winkel ein schliessen, der fest oder veränderlich sein kann. Bei einer derartigen Anordnung wer den die auf die Lager der Triebwelle in Rich tung der Triebwellenachse wirkenden Kol benkraftkomponenten und die aus den Kol benkräften resultierenden, senkrecht zur Triebwellenachse wirkenden Momentenvek toren ganz oder nahezu ausgeglichen bzw. Null. Bei den Kolbenmaschinen dieser Art, die als hydrostatische Pumpen oder als hydrosta tische Motoren verwendet werden und bei denen die beiden Trommeln in bezug auf die von ihnen geförderte oder aufgenommene Arbeitsflüssigkeit parallel zueinander ge steuert bzw. geschaltet sind, werden die Zylin derräume der einzelnen Trommeln durch je einen Steuerspiegel in bekannter Weise von der Druckseite auf die Saugseite gesteuert. Hierbei ergeben sich insbesondere bei Hochdruckmaschinen unangenehme Stösse auf die Triebwellenlager und die Triebwelle in hin- und hergehender Richtung, und zwar deshalb, weil die Umschaltung zweier ent- gegengesetzt zueinander arbeitender Kolben von der Saugseite auf die Druckseite und um gekehrt, infolge von Ungenauigkeiten der Steuerkanten der beiden Kolbentrommeln sowie ihrer beiden Steuerspiegel, zeitlich nicht genau zur selben Zeit erfolgt. Um diese Nachteile und Störungen zu beseitigen und um anderseits die Steuerorgane derartiger Maschinen mit geringerer Genauig keit und damit auch billiger herstellen zu können, wird gemäss der Erfindung. vorge schlagen, die Zylinderräume je zweier ent gegengesetzt auf die Triebwelle wirkender . Kolben durch Bohrungen in den Kolben, Pleuelstangen und der Triebwelle dauernd miteinander zu verbinden, so dass jeweils die zuerst schliessende oder öffnende Steuerseite den Kraftwechsel zweier entgegengesetzt zueinander wirkender Kolben genau zur glei chen Zeit bewerkstelligt. Es ist ein hydrostatischer Axialkolben- motor bekannt, mit einer Schiefscheibe, die zu einer zu der Triebwellenachse senkrechten Ebene symmetrisch ist und mit ihren beiden Seiten auf die gegenläufigen Kolben je einer zur Triebwellenachse senkrecht angeordneten feststehenden Kolbentrommel einwirkt. Die Steuerung des Druckmittelzuflusses erfolgt durch Steuerkanäle zwischen den Kolben trommeln und der sich in den Kolbentrom meln drehenden Welle. Die Steuerung des Abflusses erfolgt durch die zu diesem Zweck hohl ausgebildeten Kolben über ebenfalls hohle, halbkugelförmige Lagerklötze, die auf der mit Kreisringausschnitten versehenen Oberfläche der Schiefscheibe gleiten. Die sich gegenüberliegenden Vertiefungen auf beiden Seiten der Schiefscheibe sind miteinander verbunden. Es besteht also keine dauernde Verbindung zwischen den Zylinderräumen jeweils zweier gegenläufig zusammenarbei tender Kolben, sondern die Zylinderräume kommen jeweils erst im Augenblick des Auf- steuerns des Abflussweges miteinander in Verbindung. Da sowohl druckseitig als auch abflussseitig jede Kolbentrommel einzeln für sich gesteuert wird, weist die bekannte Maschine die eingangs geschilderten Mängel in verstärktem Masse auf. Bei der erfindungsgemässen Kolbenma schine wird für die Fälle, in denen die Kolben der zweiten Trommel mehr oder weniger lediglich zum Ausgleich der Axialkraft komponenten herangezogen werden und, wenn überhaupt, nur wenig Arbeitsflüssigkeit fördern, vorgeschlagen, die Aussparungen des zweiten Steuerspiegels wegzulassen, und. die Kolben der zweiten Zylindertrommel über die erfindungsgemässen Verbindungsbohrun gen vom ersten Steuerspiegel mitzusteuern. Die Erfindung wird an Hand einiger Aus führungsbeispiele näher erläutert Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kol benmaschine gemäss der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Kolbenmaschine im Schnitt. In Fig. 1 wirken die in den Zylinder bohrungen 1 und 2 der Trommeln 3 und 4 axial verschiebbar gelagerten Kolben 5 und 6 über die kugelig angelenkten Pleuelstangen 7 und 8 auf die Triebwelle 9. Die Triebwelle 9 ist in den Lagern 10 und 11 drehbar gelagert. Die Lager sind in den Gehäusehälften 12 und 12' auf die Triebwelle so ein- bzw. aufgescho ben, dass sie die Triebwelle in axialer Rich tung fixieren. Die Gehäusehälften sind an ihren einander abgekehrten Enden in bekann ter Weise als Steuerspiegel ausgebildet und dementsprechend mit in der Ansicht nicht näher gezeichneten, nierenförmigen Aus sparungen 13 und 13' sowie 14 und 14' ver sehen, die hier nur gestrichelt im Schnitt an gedeutet sind. Die hinter der Zeichenebene liegenden Aussparungen 13 und 14 seien mit der Druckleitung und die vor der Zeichen ebene liegenden Aussparungen 13' und 14' seien mit der Saugleitung verbunden. Von diesen Aussparungen aus werden die Zylin derräume 1 und 2 in bekannter Weise durch die am Ende jeder Zylinderbohrung im Trommelboden angebrachten Durchbrüche 15 und 16 von der Druckseite auf die Saug seite geschaltet, wenn sich die Trommeln, die auf dem Steuerspiegel und in den Gehäuse hälften drehbar gelagert sind, drehen. Die Trommeln sind hierzu über hier nicht ge zeichnete Gleichlaufgelenke bekannter Art mit der Triebwelle verbunden, so dass sie von der Triebwelle mitgedreht werden. Die beiden Trommelachsen schliessen mit einander etwa einen Winkel von 30 ein. Die Pleuelstangenkugelköpfe sind kolben seitig direkt in den Kolben gelagert während sie triebwellenseitig in entsprechenden Ku gelpfannen 17 und 18 ruhen. Sowohl die Kolben als auch die Pleuelstangen sowie die Kugelpfannen und die Triebwelle sind mit Böhrungen 19 versehen; so dass die Zylinder räume 1 und 2 je zweier einander gegenüber liegender und entgegengesetzt auf die Welle 9 wirkender Kolben ständig miteinander ver bunden bleiben. Die von den Kolben zweier gegenüber liegender Zylinderbohrungen ausgeübten Kräfte ändern sich dadurch beim Übergang von der Saugseite zur Druckseite schlagartig zur gleichen Zeit ganz unabhängig davon, ob die eine Steuerseite etwas früher oder später oder auch umgekehrt schaltet, so dass bei einigermassen ausgeglichenen Axialkompo- nenten der Kolbenkräfte in Richtung der Triebwellenachse grössere unausgeglichene Kräfte nicht, und zwar auch nicht kurzseitig, auf die Triebwelle wirken können. Die Triebwelle ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel schliesslich noch mit einer Verzahnung 20 versehen, die mit dem auf der An- oder Abtriebswelle 21 aufgekeilten Zahn rad 22 kämmt. Die Welle 21 ist in entspre chenden Bohrungen der Gehäusehälften 12 und 12' drehbar gelagert, die in einer hier nicht dargestellten Weise zusammenge schraubt sind. In Fig. 2 ist eine andere Kolbenmaschine im Schnitt dargestellt, bei der im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 die Trom mel 3 koaxial zur Triebwelle 9 und die Trom mel 4 auf einen Rahmen 12' und zusammen mit diesem schwenkbar angeordnet ist. Die Trommel 3 ist auch hier auf einem im Gehäuse 12 vorgesehenen Steuerspiegel sowie im Gehäuse 12 drehbar gelagert. Sie wird von der durch sie hindurchgehenden Triebwelle 9 durch einen hier nicht gezeichneten Mit nahmestift mitgedreht, so dass auch hier, wie Fig. 1, ihre Zylinderräume 1 von den Aus sparungen 13 und 13' her über die am Ende einer jeden Zylinderbohrung im Trommel boden angebrachten Durchbrüche 15 von der Druckseite auf die Saugseite geschaltet wer den. Da sich hierbei die Kolben 5 kaum be wegen müssen, weil sie hier weniger zum För dern von Arbeitsflüssigkeit als vielmehr ledig lich zum Kräfteausgleich herangezogen wer den, sind sie entsprechend kurz ausgeführt. Desgleichen sind die in ihnen gelagerten Pleuelstangen 7 hier nur einseitig mit einem Halbkugelkopf ausgeführt, während ihre andere Seite nur plangeschliffen ist und direkt auf die Triebwelle 9 wirkt. Die Triebwelle 9 ist hier lediglich durch das Lager 10 axial fixiert, während das Lager 11 als Rollenlager ausgebildet ist. Sie er streckt sich hier, wie schon erwähnt, durch die Trommel 3 hindurch, so dass sie direkt von aussen angetrieben werden kann. Demgegenüber ist die rechte Trommel einschliesslich ihrer Kolben, Pleuelstangen und Kugelpfannen genau so, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgeführt. Sie ist lediglich statt in der festen Gehäusehälfte 12' auf einem schwenkbaren Rahmen 12' drehbar gelagert, wobei sie ebenso über hier nicht gezeichnete Gleichlaufgelenke von der Triebwelle 9 mit genommen wird. Die Aussparung 14 ist auch bei dieser Schwenkausführung in bekannter Weise mit der Aussparung 13 und der Druck leitung, die Aussparung 14' mit der Ausspa rung 13' und der Saugleitung verbunden. Auch. hier sind die Kolben 5 und 6, die Pleuel 7 und 8, die Kugelpfannen 18 sowie die Triebwelle mit Bohrungen 19 versehen, so dass auch hier die Zylinderräume 1 und 2 je zweier einander gegenüberliegender und ent gegengesetzt, auf die Triebwelle wirkender Kolben. ständig über diese Bohrungen mit einander verbunden bleiben und damit die beabsichtigten Wirkungen erzielt werden. Da im vorliegenden Fall die Kolben 5 nur zum Kräfteausgleich bzw. zur axialen Ent lastung des Lagers 10 dienen und in dieser Eigenschaft praktisch keine Arbeitsflüssig keit fördern, muss über die Durchbrüche 15 und Aussparungen 13 bzw. 13' keine Flüssig keit fliessen. Infolge des Vorhandenseins der Bohrungen 19 kann deshalb der direkte An schluss der Aussparungen 13 bzw. 13' an die Druck- bzw. Saugleitung auch wegfallen, was in bezug auf die Herstellung eine Verein fachung bedeutet. Darüber hinaus können aber selbst die Aussparungen 13 und 13' wegbleiben, und, falls erwünscht, können sogar die Durch brüche 15 durch kleinere Bohrungen ersetzt werden, wenn auf der dem Steuerspiegel zu- gekehrten Seite des Trommelbodens der Trommel 3 den vorherigen Durchbrüchen in bezug auf die Flächengrösse gleichwertige Ausfräsungen von geringerer Tiefe treten. Die Steuerung bzw. das Umschalten der Zylinderräume 1 und 2 von Druck- auf Saug seite und umgekehrt kann dann nur von einer Seite aus, d. h. von der Steuerung bzw. Steuer fläche der Trommel 4 aus erfolgen.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH !Hydrostatische Kolbenmaschine, bei der in zwei einander gegenüberliegenden, winklig zueinander angeordneten Zylindertrommeln je die gleiche Anzahl von wenigstens nahezu axial zur Trommel verschiebbar gelagerten Kolben vorhanden ist, und je zwei einander gegenüberliegende Kolben gleichzeitig druck- bzw. saugseitig entgegengesetzt auf die Trieb welle wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderräume (1 und 2) je zweier ent gegengesetzt auf die Triebwelle arbeitender Kolben (5 und 6) durch Bohrungen (19) in den Kolben (5 und 6), den Pleueln (7 und 8) und der Triebwelle (9) dauernd unmittelbar miteinander in Verbindung stehen. UNTERANSPRÜCHE 1.Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nur die der einen Trommel zugeordneten Aussparungen (14, 14') mit der Druck- bzw. Saugleitung in Verbindung stehen, so dass die in der andern Trommel vorgesehenen Zylin derräume (1) und die zugeordneten Aus- sparungen (13, 13') nur über die erwähnten Bohrungen (19) und die Durchbrüche (15) in den Böden der zuletzt genannten Zylinder räume mit der Druck- bzw. Saugleitung in Verbindung stehen. 2. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Unteranspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Aussparungen (13 und 13') entfallen. 3.Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durch brüche (15) von Bohrungen gebildet sind, die in gegenüber ihnen erweiterte Ausfräsungen auf der dem Steuerspiegel zugekehrten Seite des Bodens der zuletzt genannten Trommel (3) münden.
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