DE1403750A1

DE1403750A1 - Taumelscheibenpumpe und -motor

Info

Publication number: DE1403750A1
Application number: DE19611403750
Authority: DE
Inventors: Donald Firth; Hancock Roger Harvey Yorke
Original assignee: MINI OF TECHNOLOGY; Minister of Technology
Current assignee: MINI OF TECHNOLOGY; Minister of Technology
Priority date: 1960-01-23
Filing date: 1961-01-20
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB934851A; FR1282783A; US3117529A

Description

Priorität: 23. Januar i960, Grossbritannien.

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Maschinen, insbesondere auf Taumelscheibenpumpen und -motoren mit einem drehbaren Zylinderblock, in welchem in mehreren Zylindern mit einer feststehenden Taumelscheibe antriebsmäasig verbundene Kolben gleitbar angeordnet sind, wobei in einer ebenen Stirnseite dieses Zylinderblocks Kanäle angeordnet sind, die mit den Zylindern in Verbindung stehen und mit in einer ebenen Stirnfläche eines feststehenden Kanalblocks ausgebildeten Einlass- und Auslasskanälen zusammenarbeiten. In dem Patent Nr (Patentanmeldung C 21 235 Ia/59a) der Anmelderin ist eine Einrichtung dieser Art beschrieben und dargestellt,

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bei welcher zwischen den besagten ebenen Stirnflächen des Zylinderblocks und des Kanalblocks ein flacher Drehschieber mit Öffnungen angeordnet ist, welche den Übertritt von Strömungsmittel zwischen den Kanälen im Zylinderblock und den Kanälen im ^analolock gestatten, wobei der Drehschieber um die Drehachse des Zylinderblocks verdrehbar ist. Der Drehschieber ist dabei von Hand um die Drehachse verstellbar, um den Zeitpunkt des üffnens der Einlass- und Auslasskanäle einer Pumpe zu verzögern und dadurch einen weicheren und leiseren Lauf der Pumpe bei zunehmender Belastung zu erzielen. Im Falle eines Motors erfolgt die Winkelverstellung des Drehschiebers so, dass das Schliessen der Einlass- und Äuslasskanäle mit zunehmender Belastung zeitlich vorverlegt wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine die Handverstellung ersetzende Einrichtung zur r/inkelverstellung des Drehschiebers, welche diese Verstellung selbsttätig in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen vornimmt und im wesentlichen aus einem Druckmittelmotor besteht, dessen Arbeitskammer mit der Förderseite der pumpe oder der Zuführungsleitung des Motors verbunden ist und der mit dem Drehschieber antriebsmässig verbunden ist, um diesem entgegen der "Wirkung einer Vorspanneinrichtung eine tfinkelbewegung mitzuteilen. Vorzugsweise ist der Druckmittelmotor mit einer hin- und hergehenden iöinstange oder dergleichen versehen, welche mit einer am Umfang desDrehschiebers vorgesehenen Verzahnung kämmt. Die Vorspanneinrichtung kann eine Feder oder ein ähnliches elastisches Element umfassen, welches das Bestreben hat, den Drehschieber in seiner einer leichten Belastung

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der hydraulischen 1-iaschine entsprechenden Stellung- zu halten.

Gemäss der Erfindung sind ferner Mittel für die Dämpfung von Pulsationen in der Verbindungsleitung zwischen der Arbeitsdruckleitung und dem Verstellmotor des Drehschiebers vorgesehen.

Eine-aussen angeordnete Anzeigevorrichtung ist vorteilhaft mit dem Drehschieber oder dessen Verstelleinrichtung verbunden, um die jeweilige Einstellung des Drehschiebers anzuzeigen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher beschrieben. Es zeigen:

Fig· 1 eine Taumelscheibenpumpe gemäse der Erfindung im Schnitt in einer den Drehschieber enthaltenden Ebene;

Fig. 2 eine Ansicht der Pumpe im Längsschnitt;

Fig· 3 eine Teilschnittansicht entlang der Linie IH-III von Fig. 1 und

Fig· ^ einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 1.

Di· Pumpe gemäse der Erfindung besteht aus einem Hauptgehäuse mit einem GehäuseVorderteil 1 und einer mit Kanälen versehenen hinteren

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Abschlussplatte oder Kanalblock 2. Sowohl das Gehäusevorderteil 1 als auch die hintere Abschlussplatte 2 sind jeweils mit einem Lager k, bzw. 5 für eine kurze, steife Antriebswelle 6 versehen. Anschliessend an das Lager 5 in der hinteren Abschlussplatte 2 ist die Welle 6 mit einem Klemmkonus 7 versehen, auf welchem ein Zylinderblock 8 aufgeklemmt ist. Der Zylinderblock 8 ist durch eine auf der Welle angeordnete Gegenmutter 9 auf dem Konus festgezogen und enthält eine Anzahl von Zylindern Io, deren Achsen in Richtung zur hinteren Abschlussplatte 2 nach innen gegeneinander geneigt sind. In jedem Zylinder ist ein Kolben 11 gleitbar angeordnet, der mit einer normalerweise feststehenden, auf Zapfen 13 (Fig· h) gelagerten Taumelscheibe 12 antriebsmassig verbunden ist. Die Taumelscheibe 12 besitzt eine konische Mittelöffnung 1^, durch welche sich die Welle erstreckt, wobei diese Öffnung so bemessen ist, dass sie eine Verstellung des Winkels der Taumelscheibe zur Welle 6 gestattet.

Die Angriffsfläche der Taumelscheibe ist mit einer Ausnehmung zur Aufnahme einer ringförmigen Gleitplatte 16 versehen, gegen die sich Gleitschuhe 17 abstützen, deren jeder mit einem der Kolben 11 in antriebsmässiger Verbindung steht. Im Interesse einer klareren Darstellung ist in Fig· 2 jeweils nur ein Zylinder Io, Kolben 11 und Gleitschuh 17 gezeigt..

Die hintere Stirnfläche 18 des Zylinderblocks 8 wird von Einlass-/ Auslasskanälen 19 durchsetzt, wobei jedem Zylinder Io jeweils ein solcher Kanal 19 eugeordnet ist, dessen Öffnung nacheinander mit

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bogenförmigen Einlass- und Auslasschlitzen 2o, 21 zur Deckung kommt, die in einem konzentrisch zur Welle 6 angeordneten, schwimmend gelagerten Drehschieber 22 ausgebildet sind» Der Drehschieber 22 ist, ausgenommen seine Führung zur Winkelverstellung um die Welle 6 in Bezug auf die Taumelscheibe 12, nicht mit der hinteren Abschlussplatte 2 verbunden. Diese Winkelverstellung wird durch nachfolgend noch zu beschreibende Mittel gesteuert. Die Schlitze 2o, 21 stehen mit einer Aussenleitung über in der hinteren Abschlussplatte 2 ausgebildete, sich nach aussen erweiternde Kanäle 27, 28 (Fig. 4) sowie Einlassund Auslaesmuffen 27a, bzw· 28a, in Verbindung. Die Kanäle 27ι 28 münden durch eine Lagerfläche 29 der hinteren Abschlussplatte in die bogenförmigen Schlitze 2o, bzw. 21 des Drehschiebers 22.

Der Drehschieber 22 bildet eine Art Beilagscheibe zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen 18 des Zylinderblocks 8 und 29 der hinteren Abschlussplatte 2 und kann sich zwischen diesen beiden Flächen innerhalb eines gewissen Spielraumes radial frei schwimmend bewegen. Diese radiale Beweglichkeit wird mittels innerer Kanäle und Ausnehmungen hydrostatisch gesteuert. Ausserdem befinden sich zwischen den flachen Aussenseiten des Drehschiebers und den Stirnflächen 18 und Leckölschichten, welche einander entgegengesetzte, im wesentlichen gleichgroß se axiale Kräfte auf den Drehschieber ausüben, so dass dieser auch in axialer Richtung schwimmend gelagert ist und eine gewisse

Bewegungsfreiheit hat. Der Drehschieber ist in dem DBP Nr

(Patentanmeldung C 21 235 Ia/59a) der Anmelderin näher beschrieben. An seinem Umfang ist der Drehschieber 22 mit einer Verzahnung 5o ver-

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sehen. Mit dieser Verzahnung kämmt eine zylindrische Zahnstange 51, welche auf einer Kolbenstange 52 verschiebbar gelagert ist. Diese Kolbenstange ist seitlich in einem Führungsblock 53 geführt, in welchem sie mittels eines Tauchkolbens 5^ axial verstellbar ist. Der Tauchkolben ^h ist in einer in das Pumpengehäuse eingeschraubten Gewindebuchse 55 geführt und stützt sich gegen eine in letztere eingeschraubte Stellschraube 50 ab.

Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Kanal im Führungsblock 33 ist durch eine scheiaatisch bei 69 angedeutete Rohrleitung mit der Förderseite der Pumpe verbunden (zweckmässig am Auslasskanal 21, jedoch wahlweise auch an einer anderen geeigneten Stelle der Förderleitung) und mündet in die Bohrung für die Kolbenstange 52. Letztere ist mit einer Ringnut 31 versehen, welche sich über den axialen Verstellbereich der Kolbenstange mit dem vorerwähnten Kanal deckt. Die Ringnut 57 steht mit einer axialen Senkbohrung 58 der Kolbenstange 52 in Verbindung, wobei die Bohrung 58 an ihrem inneren'ünde einen vergrösserten Durchmesser zur Aufnahme eines Drosseleinsatzes 59 aufweist, welcher eine Drosselbohrung 60 besitzt, die in die Innenbohrung der Kolbenstange 3^- mündet. Die die Kolbenstange 52 aufnehmende Bohrung der zylindrischen Zahnstange 51 ist als Sacklochbohrung ausgeführt und bildet den Zylinder eines hydraulischen Motors, welcher dazu dient, die Zahnstange zum Zwecke des Verstellens des Drehschiebers 22. zu bewegen. ......

Di"· Zahnstange 51 ist durch eine Schraubendruckfeder 6l vorgespannt,

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welche zwischen dem 3nde der Zahnstange und einer Abstützkappe 62 angeordnet ist. Die Kappe 62 ist auf das Ende eines Stiftes 63 aufgesetzt, der in einer der Buchse 55 entsprechenden Gewindebuchse Gh geführt und in dieser mittels einer Anschlagschraube 65 axial verstellbar ist. Die axiale Verstellung des Stiftes 63 bestimmt die Vorspannung der Feder 6l und damit die Verdrehung des Drehschiebers

22 mittels der Zahnstange 51 beim Ansteigen des Druckes in der Förderleitung der Pumpe. Der Drosseleinsatz 59 wirkt als Dämpfer zur Beseitigung oder Verringerung von aus der Steuerleitung kommenden Druckimpulsen, wodurch verhindert wird, dass Schwingungen mit Pumpenfrequenz auf den Drehschieber einwirken oder Resonanzschwingungen der Feder 6l entstehen.

Das Verdrehen des Drehschiebers durch die Zahnstange 51 'erfolgt im Sinne einer Verzögerung des Öffnens der beiden Einlass- und Auslassschlitze 2o, 21 und geschieht in der Drehrichtung des Zylinderblocks. Der Grund hierfür ist, dass der Einlassdruck in einer Pumpe im Vergleich zum Förderdruck niedrig ist, so dass am oberen Totpunkt des Kolbens 11 (d.h. am Ende des Ladehubes), der Zylinder Io Öl mit niedrigem Druck enthält. Wenn nunmehr der gemeinsame Einlass-/Auslasskanal 19 nach dem Auslassschlitz 21 zu geöffnet wird, findet im Zylinder aufgrund des viel höheren Druckes in der Lastleitung ein ' plötzlicher Druckanstieg statt, so dass beim Beginn des Förderhubes eines jeden Kolbens eine Reihe von Stoßwellen in dem System erzeugt würde· Ee muse deshalb zwischen dem oberen Totpunkt und dem Offnen des Saals 19 zum Auslaßschlitz 21 eine gewisse WinkelVerzögerung vor- :

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gesehen werden, damit das Öl im Zylinder Io mindestens auf den Leitungsdruck vorverdichtet werden kann. In gleicher Weise wird der Üldruck in den Zylindern Io mindestens annähernd auf Leitungsdruck herabgesetzt, wenn die Zylinder sich dem Einlaßschlitz 2o nähern»

Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine kann, anstatt als Pumpe, auch als Motor verwendet werden. Bei einem Motor wird der Kanal im Führungsblock 53 mit der Druckleitung (d.h. mit der Ölzufuhrleitung) verbunden und die Winkelverdrehung des Drehschiebers 22 erfolgt im Sinne einer Vorverlegung des Schliessens des Auslaßschlitzes 21 (d.h. entgegen der Drehrichtung des Zylinderblocks), so dass in jedem Arbeitszylinder Öl eingeschlossen und im unteren Totpunkt auf einen sich mit zunehmender Belastung dem Leitungsdruck annähernden.Druck verdichtet wird. Hierdurch wird der Zylinder bei verhältnismäseig hohem Innendruck mit dem Leitungsdruck in Verbindung gebracht.

Am Umfang des Drehschiebers 22 ist eine zweite Verzahnung 5oa angebracht, welche mit einem Zahnrad 66 kämmt, auf dar Welle 67 einer aussen angeordneten Anzeigevorrichtung 68 befestigt ist (siehe auch Fig. 3)· Diese Anzeigevorrichtung dient zum Anzeigen der jeweiligen Stellung des Drehschiebers 22 und ist aussen in der hinteren Abschlussplatte 2 angeordnet.

Patentanspruch· ι

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Claims

Patentansprü ehe:

1. Taumelscheibenpumpe oder -motor mit einem drehbaren Zylinderblock, in welchem in mehreren Zylindern mit eine? feststehenden Taumelscheibe antriebsmässig verbundene Kolben angeordnet sind, wobei in einer ebenen Stirnseite dieses JZy .Linderblocks Kanäle angeordnet sind, die mit den Zylindern in Verbindung stehen und mit in einer ebenen Stirnfläche eines feststehenden Kanalblocks ausgebildeten Einlass- und Auslasskanälen zusammenarbeiten, sowie mit einem zwischen den ebenen Stirnflächen des Zylinderblocks und des Kanalblocks angeordneten flachen Drehschieber, welcher mit Öffnungen versehen ist, die den Durchtritt von Strömungsmittel zwischen den Kanälen im Zylinderblock: und den Kanälen im Kanalblock gestatten, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber mittels eines Druckmittelraotors um die Drehachse des Zylinderblocks verdrehbar ist, wobei der Druckmittelmotor eine Arbeitskammer aufweist, die mit der Förderleitung der Pumpe oder der Versorgungsleitung des hotors verbunden werden kann und wobei der Druckmittelmotor antriebsmässig so mit den Drehschieber verbunden ist, dass er diesen entgegen der Wirkung von Vorspannmitteln verdreht.

2. Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelmotor den Drehschieber gleichsinnig zur Drehrichtung des Zylinderblocks verdreht.

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'$. Taumelscheibenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelmotor den Drehschieber entgegengesetzt zur Drehrichtung des Zylinderblocks verdrehte

h. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen im Drehschieber im wesentlichen die gleiche Grosse und Form wie die Kanäle im Kanalblock aufweisen und mit diesen zur Deckung gebracht werden können.

Taumelscheibenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelmotor einen die Arbeitskammer enthaltenden Zylinder und einen in diesem Zylinder angeordneten Kolben aufweist.

6. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben feststehend und der Zylinder durch Strömungsmitteldruck in der Arbeitskammer verschiebbar ist.

7. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelmotor mit einer hin- und hergehenden Zahnstange versehen ist, welche mit einer Verzahnung am Umfang des Drehschiebers in ülingriff steht.

8. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Dämpfer, v/elcher Druckschwankungen in der Arbeitskammer verhindert oder verringert.

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9· Taumelscheibenpumpe oder -motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet! dass der Dämpfer eine Drosselöffnung für den Einlass von Strömungsmittel in die Arbeitskammer des Druckmittelmotors umfasst«

1ο· Taumelscheibenpumpe oder -motor nach eine« der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannmittel eine Feder umfassen.

11. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Drehschieber eine
äussere Anzeigevorrichtung Zum Anzeigen der jeweiligen Winkelstellung dee Drehschiebers antriebsmässig verbunden ist.

12. Taumelscheibenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber schwimmend gelagert ist und in radialer Richtung eine gewisse Bewegungsfreiheit hat, wobei 3ich zwischen seinen ebenen Aussenflachen und den gegenüberliegenden Flächen des Zylinderblocks und des Kanalblocks Leckölsohichten befinden, welche einander entgegengesetzte, im wesentlichen gleich grosse Kräfte auf den Drehschieber ausüben.

Für: COUNCIL FOR SCIENTIFIC AKD INDUSTRIAL RESEARCH

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