Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit axialer Schubkompensation

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine.

[0002] Zweiflutige, nach dem System der axialen Schubkompensation für zwei Rotoren aufgebaute Radialkolbenmaschinen sind bekannt; bei diesen Maschinen sitzen die Rotoren drehfest auf einer Welle. Grundsätzlich sind aufbauend auf dieser Anordnung sowohl eine hydrostatische Pumpe, als auch ein hydrostatischer Motor darstellbar.

[0003] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine hydrostatische Radialkolbenmaschine anzugeben, bei der die axialen Kräfte auf der Achse kompensiert werden können. Vom System her soll dabei gleichermaßen eine hydrostatische Pumpe mit ein oder zwei Strömen, ein entsprechender hydrostatischer Motor und ein hydrostatisches Getriebe dargestellt werden können.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0005] Die besonderen Vorteile dieser Konfigurationen bestehen darin, daß sowohl die axialen, als auch die radialen Kräfte im Inneren der Radialkolbenmaschine aufgenommen werden, so daß über die jeweiligen Außenflächen keine Geräusche nach außen abgegeben beziehungsweise abgestrahlt werden.

[0006] Besondere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] Die Einzelheiten der erfindungsgemäßen hydrostatischen Radialkolbenmaschine werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1

einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Pumpe beziehungsweise einen hydrostatischen Motor;

Fig. 2

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II;

Fig. 3

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 1 längs der Schnittlinie III-III;

Fig. 4

einen Längsschnitt durch ein hydrostatisches Getriebe;

Fig. 5

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 4 längs der Schnittlinie V-V;

Fig. 6

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 4 längs der Schnittlinie IV-IV;

Fig. 7

einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Zweistrom-Pumpe beziehungsweise einen hydrostatischen Zwei strom-Motor;

Fig. 8

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 7 längs der Schnittlinie VII-VII;

Fig. 9

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 7 längs der Schnittlinie VI-VI;

Fig. 10

einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Zweistrom-Pumpe beziehungsweise einen hydrostatischen Zweistrom-Motor für unterschiedliche Drücke;

Fig. 11

einen Querschnitt durch die hydrostatische Maschine gemäß Fig. 10 längs der Schnittlinie VIII VIII.

[0008] Sämtliche in den Fig. 1 bis Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiele von hydrostatischen Radialkolbenmaschinen weisen ein Gehäuse auf, das zwei, durch jeweils einen Zwischenboden 5 getrennte Innenräume hat. Diese Innenräume sind von beiden Seiten her über je ein Gehäusedeckel abgeschlossen. In den jeweiligen beiden Teilräumen (Innenraum) ist je ein Hubring gelagert, welche beide über mindestens eine Lagerwelle miteinander verbunden sind. Eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit den zuvor beschriebenen Merkmalen sind aus der nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten EP-A-0 585 609 bekanntgeworden.

[0009] Die beiden Teilräume lassen dabei genügend Platz, um die Hubringe 8, 9 der hydrostatischen Pumpe nach Fig. 1 - wie in Fig. 3 dargestellt - mittels zweier Verstellkolben 32, das Hubvolumen pro Umdrehung der hydrostatischen Radialkolbenmaschine auf eine gewünschte spezifische Größe einzustellen. Bei den in Fig. 4, Fig. 7 und Fig. 10 dargestellten hydrostatischen Radialkolbenmaschinen können die konjugierten Hubringe 109, 208 mit Hilfe von Verstellkolben 131, 132, 231, 232 unabhängig voneinander verstellt werden (vergleiche Bezugszeichen 111, 211).

[0010] Der Antrieb beziehungsweise Abtrieb der Maschine wird über An- beziehungsweise Abtriebswellen 2, 20 (Fig. 1, Fig. 7, Fig. 10) beziehungsweise 102, 202 (vergleiche Fig. 4)und über Mitnehmer 41, 42 auf je einen einen sogenannten Zylinderstern bildenden Rotor 18, 19 geleitet. Die Rotoren 18, 19 weisen seitliche Steuerschlitze 21, 22 auf, die mit in axial angeordneten Steuerscheiben 25, 26 eingearbeiteten nierenförmigen Kanälen 23, 24 korrespondieren. Die axiale Abdichtung dieser Kanäle 23, 24 in den Steuerscheiben 25, 26 erfolgt über elastische Dichtelemente 38, 39.

[0011] Die bekannten Radialkolbenmaschinen weisen eine Achse 43 auf, die im jeweiligen Zwischenboden 5, 205, 305, 405 befestigt ist und an deren Enden die Rotoren 18, 19 einerseits zwischen Anlaufscheiben 37, 44 und andererseits den Steuerscheiben 25, 26 gelagert sind.

[0012] Für jeden Rotor 18, 19 ist je ein Hubring 8, 9 (Fig. 1) beziehungsweise 109, 208 (Fig. 4, Fig. 7, Fig. 10) vorgesehen, welche beide über eine Lagerwelle 10 im jeweiligen Zwischenboden 5, 205, 305, 405 gelagert sind.

[0013] An der Innenseite 12, 13 der Hubringe 8, 9 beziehungsweise 109, 208 gleiten - in an sich bekannter Weise - die der Funktion beziehungsweise Verwendung als hydrostatische Radialkolbenmaschine dienenden Verdrängerelemente, die jeweils aus der funktionalen Verbindung eines Gleitschuhs oder eines Gleitsteins 14 und eines gelenkig damit verbundenen (Verdränger-) Kolbens 15 bestehen. Diese Kolben 15 sind in radialen Bohrungen 16, 17 je eines der Rotoren 18, 19 angeordnet, die ihrerseits leicht verdrehbar gelagert, aber axial fixiert - wie bereits erwähnt - über die Mitnehmer 41, 42 angetrieben werden beziehungsweise abtreiben.

[0014] Die im Vorstehenden beschriebene Konfiguration entspricht abgesehen davon, daß noch keine Angaben über den Förderstrom beziehungsweise die Pumpfunktion gemacht wurden, dem Stand der Technik insoweit, als die Rotoren 18, 19 an sich bekannt sind. Die besondere Konfiguration besteht nun darin, daß die hydrostatische Radialkolbenmaschine nicht von zwei Rotoren 18, 19 auf einer Welle als Lager ausgeht, sondern von einer Achse 43, auf der die beiden Rotoren leicht drehbar gelagert sind, so daß ein asynchrones Arbeiten der Rotoren 18, 19 möglich ist und die axialen Kräfte auf diese Achse 43 kompensiert werden.

[0015] Die Rotoren 18, 19 sind im Hinblick auf ihre spezifische Funktion als Pumpen- beziehungsweise Motorelement wie folgt aufeinander abgestimmt:

[0016] In den radialen Bohrungen 16, 17 der Rotoren 18, 19 sind - wie bereits erwähnt - einander zugewandte axiale seitliche Steuerschlitze 21, 22 vorgesehen, über die die Bohrungen 16, 17 zum jeweiligen Zwischenboden 5, 205, 305, 405 hin offen sind. Die Steuerschlitze 21, 22 korrespondieren ihrerseits mit den in den Steuerscheiben (Axialscheiben) 25, 26 eingearbeiteten nierenförmigen (vergleiche Fig. 3, Fig. 6, Fig. 9, Fig. 11) Kanälen 23, 24. Die Steuerscheiben 25, 26 sind in entsprechenden Ausnehmungen auf beiden Seiten des Zwischenbodens 5, 205, 305, 405 eingelegt. Im Zwischenboden 5, 205, 305, 405 selbst sind korrespondierend zu den genannten Steuerschlitzen 21, 22 und den nierenförmigen Kanälen 23, 24 Verbindungskanäle 27, 28 (Fig. 1), 127, 128, 228 (Fig. 4); 127, 128, 228 (Fig. 7); 128, 228, 328, 428 (Fig. 10) eingearbeitet, so daß beide Rotoren 18, 19 über ihre Verdrängerelemente jeweils gemeinsam als Pumpe beziehungsweise als hydrostatische Maschine zu arbeiten vermögen.

[0017] Der durch die Druckbeaufschlagung der (Verdränger-) Kolben 15 und der Steuerschlitze 21, 22 entstehende axiale Schub wird aufgrund der Einspannung der Achse 43 im Zwischenboden 5, 205, 305, 405 zwischen der sich an diesem abstützenden Steuerscheibe 26 und einer Anlaufscheibe 44 beziehungsweise der sich am Zwischenboden 5, 205, 305, 405 abstützenden Steuerscheibe 25 und einer Anlaufscheibe 37 aufgenommen und somit nicht auf die Gehäusedeckel 3, 4; 103, 204; 203, 304 übertragen. Die beiden Anlaufscheiben 37, 44 sind dabei jeweils gegenüber einem Bund 33, 34 auf der Achse 43 so vorgespannt, daß der Abstand zwischen den Anlaufscheiben und dem Zwischenboden beziehungsweise den Steuerscheiben 25, 26 etwas größer ist, als es der Breite des Rotors 18, 19 entspricht.

[0018] Die im Vorstehenden erläuterte Konfiguration und die in Verbindung damit beschriebenen Zusammenhänge beziehen sich in erster Linie auf eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit zwei auf einer Achse leicht verdrehbar gelagerten Rotoren, die eine Mehrzahl von radial verlaufenden Bohrungen mit an der Innenseite gleitende Verdrängerelemente aufweist, wobei die Bohrungen zur Steuerung der Förderung des Druckmediums über Steuerschlitze mit seitlich an den Rotoren mündenden Förderkanälen verbunden sind.

[0019] Je nach spezifischer Ausführung als Pumpe, als Motor oder als Getriebe werden das Gehäuse 1, 201, 301, 401 und die Gehäusedeckel (3, 4); (103, 204); (203, 304), sowie die An- / Abtriebswelle 2, 20; 102, 202 modifiziert.

[0020] Es entsteht so je nach Anordnung entsprechend

• nach Fig. 1 eine hydrostatische Pumpe beziehungsweise ein hydrostatischer Motor,
• nach Fig. 4 ein hydrostatisches Getriebe,
• nach Fig. 7 eine hydrostatische Zweistrom-Pumpe beziehungsweise ein hydrostatischer Zweistrom-Motor für
• vergleiche Fig. 10 mögliche unterschiedliche Drücke in den Kanälen 128, 228, 328, 428.

Ansprüche

1. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit zwei auf einer Achse (43) leicht verdrehbar gelagerten Rotoren (18, 19), die eine Mehrzahl von radial verlaufenden Bohrungen (16, 17) mit an der Innenseite eines Hubrings (8, 9, 109, 208) gleitenden Verdrängerelementen aufweist,

wobei die Bohrungen (16, 17) zur Steuerung zur Förderung des Druckmediums über Steuerschlitze (21, 22) mit seitlich an den Rotoren mündenden Förderkanälen verbunden sind;

die beiden Rotoren (18, 19) leicht drehbar auf einer fest in einem Zwischenboden (5, 205, 305, 405) eingebauten Achse (43) gelagert sind;

der Zwischenboden (5, 205, 305, 405) zwischen den Rotoren (18, 19) liegt;

an den Enden der Achse (43) Anlaufscheiben (37, 44) angebracht sind, die die durch das Druckmedium in den Steuerschlitzen (21, 22) der Rotoren (18, 19) hervorgerufenen axialen Kräfte aufnehmen; und

die Hubringe (8, 9, 109, 208) über eine gemeinsame Verbindungswelle (10) im Zwischenboden (5, 205, 305, 405) gelagert sind.

2. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden Rotor (18, 19) ein Bund (33, 34) auf der Achse (43) vorgesehen ist, gegen den die Anlaufscheiben (37, 44) gespannt sind, so daß der Abstand zwischen den Anlaufscheiben (37, 44) und dem Zwischenboden (5, 205, 305, 405) beziehungsweise den Steuerscheiben (25, 26) etwas größer ist als es der Breite des Rotors (18, 19) entspricht.

3. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Verdrängervolumina über eine gemeinsame Stelleinrichtung veränderbar sind.

4. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
zum Aufbau eines Kompaktgetriebes in sekundär geregelter Ausführung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckseiten beider Rotoren miteinander verbunden und die Niederdruckseiten beider Rotoren getrennt sind.

5. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
zum Aufbau von Pumpen oder Motoren mit unterschiedlichen Betriebsdrücken und im Motorfall unterschiedlichen Drehzahlen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Niederdruckseiten miteinander verbunden und die Hochdruckseiten getrennt sind.

6. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Rotor (18, 19) einen eigenen Hoch- und Niederdruckanschluß aufweist.

7. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Rotoren (18, 19) unterschiedliche Verdrängervolumina aufweisen.

Claims

1. Hydrostatic radial piston machine with two rotors (18, 19) mounted on a shaft member (43) to be easily rotatable, said rotors having a plurality of radially extending holes (16, 17) with displacer elements sliding on the inside of a lifting ring (8, 9, 109, 208),

whereby the holes (16, 17) are connected to delivery channels opening laterally on the rotors for control of the delivery of the pressure medium via control slots (21, 22);

the two rotors (18, 19) are mounted on a shaft member (43) firmly installed in an intermediate base (5, 205, 305, 405) so as to be easily rotatable;

the intermediate base (5, 205, 305, 405) lies between the rotors (18, 19);

thrust washers (37, 44), which absorb the axial forces caused by the pressure medium in the control slots (21, 22) of the rotors (18, 19), are attached to the ends of the shaft member (43);

the lifting rings (8, 9, 109, 208) are mounted in the intermediate base (5, 205, 305, 405) via a joint connecting shaft (10).

2. Hydrostatic machine according to Claim 1, characterised in that a collar (33, 34), against which the thrust washers (37, 44) are clamped, is provided on the shaft member (43) for each rotor (18, 19), so that the distance between the thrust washers (37, 44) and the intermediate base (5, 205, 305, 405) or the control discs (25, 26) is slightly greater than that corresponding to the width of the rotor (18, 19).

3. Hydrostatic machine according to Claim 1 or 2, characterised in that both displacer volumes may be varied via a joint control system.

4. Hydrostatic machine according to Claim 1 or 2 for set up of a compact gear in secondary regulated construction, characterised in that the pressure sides of both rotors are connected to one another and the low-pressure sides of both rotors are separated.

5. Hydrostatic machine according to Claim 1 or 2, characterised in that for the set up of pumps or motors with different operating pressures and, in the case of motors, different rotational speeds, characterised in that the two low-pressure sides are connected to one another and the high-pressure sides are separated.

6. Hydrostatic machine according to Claim 1 or 2, characterised in that each rotor (18, 19) has its own high- and low-pressure connection.

7. Hydrostatic machine according to Claim 1 or 2, characterised in that the two rotors (18, 19) have different displacer volumes.

Revendications

1. Machine hydrostatique à pistons radiaux, avec deux rotors (18, 19) montés pour pouvoir tourner facilement sur un axe (43), qui présente une pluralité d'alésages (16, 17) d'extension radiale, avec des éléments déplaceurs glissants sur la face intérieure d'une bague excentrique (8, 9, 109, 208),

les alésages (16, 17), à des fins de commande, étant reliés par des fentes de commande (21, 22) à des canaux d'alimentation débouchant latéralement sur les rotors afin d'assurer l'alimentation en fluide sous pression ;

les deux rotors (18,19) étant montés en sorte de pouvoir tourner facilement sur un axe (43) monté fixe dans un faux-fond (5, 205, 305, 405) ;
le faux-fond (5, 205, 305, 405) se trouvant entre les rotors (18, 19) ;

des butées (37, 44) étant placées aux extrémités de l'axe (43), qui absorbent les forces axiales induites par le fluide sous pression dans les fentes de commande (21, 22) des rotors (18, 19) ; et

les bagues excentriques (8, 9, 109, 208) étant montées dans le faux-fond (5, 205, 305, 405) par l'intermédiaire d'un arbre de liaison (10) commun.

2. Machine hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour chaque rotor (18, 19), il est prévu un collet (33, 34) sur l'axe (43), contre lequel sont serrées les butées (37, 44), de sorte que la distance entre les butées (37, 44) et le faux-fond (5, 205, 305, 405) ou les disques de commande (25, 26) est légèrement supérieure à la largeur du rotor (18, 19).

3. Machine hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux volumes de déplaceur peuvent être modifiés au moyen d'un dispositif de réglage commun.

4. Machine hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, destinée à la réalisation d'une boîte de vitesse compacte de type à régulation secondaire, caractérisée en ce que les côtés haute pression des deux rotors sont reliés l'un à l'autre et les côtés basse pression des deux rotors sont séparés.

5. Machine hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, destinée à la réalisation de pompes ou de moteurs avec des pressions de services différentes et, dans le cas d'un moteur, des vitesses de rotation différentes, caractérisée en ce que les deux côtés basse pression sont reliés l'un à l'autre et les côtés haute pression sont séparés.

6. Machine hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque rotor (18, 19) présente son propre raccord haute pression et basse pression.

7. Machine hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux rotors (18, 19) présentent des volumes de déplaceur différents.

Zeichnung