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Selbsttätige Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge.
Derartige Flüssigkeitsgetriebe zur Leistungsübertragung zwischen einem Antriebsmotor und der anzutreibenden Achse eines Fahrzeuges sind bereits bekannt. Handelt es sich dabei um hydrostatische Axialkolbengetriebe, so werden zwei Axialkolbenmaschinen, die hochdruckseitig und niederdruckseitig mit-
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Abtriebswelle stufenlos verändert werden. Der Antriebsmotor treibt die Primärmaschine an, die als Axialkolbenpumpe wirkt und diese fördert, je nach dem Schwenkwinkel e derselben, eine bestimmte Menge eines Druckmittels, beispielsweise Öl.
Diese Druckmittelmenge wird einer als Axialkolbenmotor arbeitenden Sekundärmaschine zugeführt, die in ihrer Kapazität kleiner, gleich oder grösser als die Primärmaschine und regelbar oder nichtregelbar sein kann, und welche die hydraulische Energie des Druckmittels in mechanische Rotationsenergie an der Abtriebswelle der Sekundärmaschine umwandelt. Die Abtriebswelle treibt dann uber ein Reduktionsgetriebe fester Untersetzung oder über ein Zwei- oder Mehrstufengetriebe die betreffende Fahrzeugachse an.
Es ist auch schon eine Regelvorrichtung für ein derartiges Flüssigkeitsgetriebe bekannt geworden, bei welcher über ein Handbetätigungsorgan und ein Umschalt- und Steuerventil ein einziger Servomotor für Pumpe und Motor betätigt weiden kann. Um dabei die Fahrzeugbeschleunigung an die jeweiligen Adhä- sionsverhältnisse anzupassen, steht je ein Tachometer mit einem Treibrad bzw. einem Leerlli ufrad in Antriebsverbindung, wobei die beiden Tachometer untereinander durch eine Differentialanordnung verbunden sind und mit dem Servosystem in Wirkungsverbindung stehen.
Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Regelvorrichtung, die auf die Erreichung einer konstanten Ausgangsleistung bei einem konstanten Eingangsleistungsparameter abzielt, u. zw. bei allen vorherrschenden Fahrzuständen.
Die erfindungsgemässe Regelvorrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass an das Umschaltventil je ein Regler für Pumpe und Motor angeschlossen ist, von denen der eine mit dem Pumpen-Servomotor und der andere mit dem Motor-Servomotor gekuppelt ist, wobei der Pumpenregler einen Messkolben aufweist, der einerseits vom Druck des Arbeitsmedium in einer der Druckleitungen und anderseits von einer diesem Druck entgegenwirkenden Regulierfeder belastet ist, die entweder eine annähernd hyperbolische Charakteristik aufweist oder deren Vorspannung durch eine Kurvenscheibe hyperbolisch veränderlich ist, wobei der Motorregler ein Druckregler ist.
Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 1-9 näher beschrieben.
Von diesen zeigt : Fig. l ein Prinzipschema des Fahrzeuggetriebes mit dessen Hauptteilen ; Fig. 2 eine Ge- triebecharakteristik ; Fig. 3 und 4 je ein Dieseldiagramm ; Fig. 5 ein Wirkungsschema eines Ausführungbeispiels der erfindungsgemässen Steuerautomatik ; Fig. 6 einen Teil des Wirkungsschemas nach Fig. 5 ; Fig. 7 vier Abwicklungen von Kurvenscheiben ;
Fig. 8 und 9 ein Wirkungsschema eines weiteren AusführungsbeispielseinesLeistungsreglers im Aufriss und Grundriss.
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Die in Zeichnung und Beschreibung zur Anwendung gelangenden Symbole haben folgende Bedeutung :
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<tb>
<tb> P <SEP> Druck
<tb> Pmax <SEP> Druck <SEP> in <SEP> Funktion <SEP> von <SEP> v <SEP> im <SEP> Druckabschneidungsbereich <SEP> O <SEP> > <SEP> v <SEP> > <SEP> v2px
<tb> P1max <SEP> Druck <SEP> bei <SEP> v=o
<tb> P2max <SEP> Druck <SEP> bei <SEP> v <SEP> = <SEP> v2px
<tb> Px <SEP> Druck <SEP> in <SEP> Funktion <SEP> von <SEP> v <SEP> im <SEP> Bereich <SEP> von
<tb> v2px <SEP> < <SEP> v <SEP> < <SEP> v20x <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> Py <SEP> Druck <SEP> in <SEP> Funktion <SEP> von <SEP> v <SEP> im <SEP> Bereich <SEP> von
<tb> V2py < <SEP> v < <SEP> V20y <SEP> bei <SEP> einem <SEP>
Eingangszustand <SEP> y
<tb> Poxmax <SEP> Druck <SEP> in <SEP> Funktion <SEP> von <SEP> v <SEP> im <SEP> Sekundärregelbereich <SEP> bei
<tb> einem <SEP> Eingangszustand <SEP> x, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> bei <SEP> maximalen <SEP> Werten
<tb> Polymin <SEP> Druck <SEP> in <SEP> Funktion <SEP> von <SEP> v <SEP> im <SEP> Sekundärregelbereich <SEP> bei
<tb> einem <SEP> Eingangszustand <SEP> y, <SEP> z.B. <SEP> bei <SEP> minimalen <SEP> Werten
<tb> Pol <SEP> Druck <SEP> bei <SEP> v <SEP> = <SEP> v20x
<tb> Po2 <SEP> Druck <SEP> bei <SEP> v <SEP> = <SEP> v2max
<tb> N <SEP> Leistung <SEP> (Dieselleistung)
<tb> Nx <SEP> Leistung <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> Ny <SEP> Leistung <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Eingangszustand <SEP> y
<tb> No <SEP> Dieselmotorleistung <SEP> bei <SEP> maximalem <SEP> Dieselmotordrehmoment <SEP> MIO
<tb> N.
<SEP> Dieselmotorleistung <SEP> beim <SEP> Eingangssolldrehmoment <SEP> Mi
<tb> M <SEP> Dieselmotordrehmoment
<tb> Mi <SEP> Eingangssolldrehmoment <SEP> (Primärdrehmoment)
<tb> Mlx <SEP> Eingangssolldrehmoment <SEP> beim <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> Mly <SEP> Eingangssolldrehmoment <SEP> beim <SEP> Eingangszustand <SEP> y
<tb> M2xmax <SEP> Ausgangsdrehmoment <SEP> (Sekundärdrehmoment) <SEP> beim
<tb> Eingangszustand <SEP> x, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> bei <SEP> maximalen <SEP> Werten
<tb> M2ymin <SEP> Ausgangsdrehmoment <SEP> (Sekundärdrehmoment) <SEP> beim
<tb> Eingangszustand <SEP> y, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> bei <SEP> minimalen <SEP> Werten
<tb> M10 <SEP> maximales <SEP> Dieselmotordrehmoment
<tb> n <SEP> Drehzahl
<tb> n <SEP> Primärdrehzahl
<tb> n1x <SEP> Primärdrehzahl <SEP> : <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> nly <SEP> Primärdrehzahl <SEP> :
<SEP> Eingangszustand <SEP> y
<tb> no <SEP> Primärdrehzahl <SEP> bei <SEP> maximalem <SEP> Dieselmotordrehmoment <SEP> M10
<tb> ne <SEP> # <SEP> Primärdrehzahlen, <SEP> bei <SEP> welchen <SEP> M1=M
<tb> nlmax
<tb> nn <SEP> Sekundärdrehzahl
<tb>
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<tb>
<tb> n2x <SEP> Sekundärdrehzahl: <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> n2y <SEP> Sekundärdrehzahl <SEP> :
<SEP> Eingangszustand <SEP> y
<tb> n20 <SEP> Sekundärdrehzahl <SEP> bei <SEP> v, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> an <SEP> der <SEP> Grenze <SEP> zwi <SEP> - <SEP>
<tb> schen <SEP> Primär- <SEP> und <SEP> Sekundärregulierung
<tb> 61 <SEP> Primärteilschwenkwinkel
<tb> 62 <SEP> Sekundärteilschwenkwinkel
<tb> v <SEP> Fahrzeuggeschwindigkeit
<tb> v2px <SEP> Fahrzeuggeschwindigkeit <SEP> an <SEP> der <SEP> Grenze <SEP> zwischen <SEP> Primärregulierung <SEP> auf <SEP> konstantes <SEP> Sekundärmoment <SEP> und
<tb> Primärregulierung <SEP> auf <SEP> hyperbolisches <SEP> Sekundärmoment
<tb> v20x <SEP> Fahrzeuggeschwindigkeit <SEP> an <SEP> der <SEP> Grenze <SEP> zwischen <SEP> Primärregulierung <SEP> auf <SEP> hyperbolisches <SEP> Sekundärmoment <SEP> und
<tb> Sekundärregulierung
<tb> A <SEP> Bereich <SEP> der <SEP> Primärregulierung <SEP> auf <SEP> konstantes <SEP>
Sekundärmoment
<tb> beim <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> B <SEP> Bereich <SEP> der <SEP> Primärregulierung <SEP> auf <SEP> hyperbolisches <SEP> Sekundärmoment <SEP> beim <SEP> Eingangszustand <SEP> x
<tb> C <SEP> Bereich <SEP> der <SEP> Sekundärregulierung
<tb> F <SEP> wirksame <SEP> Servomotorkolbenfläche
<tb> 5 <SEP> Stillstand
<tb> L <SEP> Leerlauf
<tb> V <SEP> Vorwärts
<tb> R <SEP> Rückwärts
<tb>
Das nachstehend beschriebene Ausfuhrungsbeispiel der Steuerautomatik dient zum Betrieb eines hydrostatischen Fahrzeuggetriebes, das im Prinzip in Fig. 1 dargestellt ist. Hiebei ist ein Dieselmotor 1, der über die Brennstoffzufuhrleitung 2 gespeist wird, direkt mit der Antriebswelle 3 des Primärteils 4 des Axialkolbengetriebes verbunden, so dass die Dieselmotordrehzahl n1 auch derjenigen des Primärteils 4 entspricht.
Der Sekundärteil 5 des Axialkolbengetriebes wirkt durch seine Abtriebswelle 6 mit der Drehzahl n2 auf ein Reduktions-Zahnradgetriebe 7,8, das seinerseits die Fahrzeugachse 9 antreibt. Während die Antriebswelle 3 stets in der durch den Pfeil angedeuteten Drehrichtung rotiert, kann die Abtriebswelle 6 ihre Drehrichtung von "V"-Vorwärtsfahrt in "R"-Rückwärtsfahrt umkehren.
Der als Antrieb dienende Dieselmotor 1 ist mit einem Drehzahlregler versehen, der die Wahl einer gewünschten Drehzahl ermöglicht, und diese dann unabhängig von der Belastung des Dieselmotors selbsttätig konstant hält.
Durch die nachstehend noch ausführlich erläuterte Reglerautomatik gelingt es, die in Fig. 2 wiedergegebenen, das Getriebe kennzeichnenden Regelkurven zu erzielen, die abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v proportional der Drehzahl n2 der Abtriebswelle 6 dargestellt sind. Die Fig. 2 zeigt die Getriebecharakteristik für eine bestimmte momentane Leistung Nx und eine bestimmte momentane An-
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ken des Primärteils 4 aus der aus Fig. l ersichtlichen Nullstellung 61 = 0 in der einen oder andern Richtung um den Winkel +61 bzw. - 61'bis die betreffende Extremlage #1max erreicht ist.
Hiebei ist der Sekundärteil 5 dauernd voll ausgeschwenkt, also in der Lage #2max (Primärregulierung). Von einer bestimmten Drehzahl n2C ab, welche dem Druck pol entspricht, bleibt dann der Primärteil 4 voll ausge-
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Leistung geregelt, wobei der Öldruck p von P2max aus in hyperbolischem Verlauf bis poi absinkt. Vom
Druck P01 ab erfolgt die Regelung durch einen auf den Sekundärteil 5 wirkenden Druckregler 11, der den i Öldruck p durch Änderung des Schwenkwinkels e2 des Sekundärteils 5 konstant hält.
Durch die Schwenkbewegung el des Primärteils 4 des Axialkolbengetriebes wird in bekannter Weise die von demselben geförderte Ölmenge Q1 innerhalb des Bereiches von Q] = 0 (bei el = 0) bis auf Q, = Qlmax (bei Ellmax) stufenlos geändert. Die Schwenkrichtung +81 ergibt dabei die Fahrtrichtung "V" (vorwärts), während bei Ausschwenkung in Richtung-9 die Fahrtrichtung in"R" (rückwärts) umge- ) kehrt wird. Der als Motor wirkende Sekundärteil 5 des Axialkolbengetriebes passt seine Drehzahl n2 bei einem, vom Druckregler 11 bestimmten sekundären Ausschwenkwinkel eider kontinuierlich veränder- lichen Fördermenge an, welche ihrerseits durch den primären Ausschwenkwinkel e1 bestimmt wird.
Das bis auf den Speisekreislauf samt Kühlung vollständige Schema der Steuerautomatik nach Fig. 5 enthält alle in Fig. 1 bereits dargestellten Teile, nämlich den Dieselmotor 1, die Brennstoffzufuhrleitung 2, den von der Antriebswelle 3 betätigten Primärteil 4, den Sekundärteil 5 mit der Abtriebswelle 6, das
Zahnradgetriebe 7,8 für die Fahrzeugachse 9, den Leistungsregler 10 und den Druckregler 11. Der Lei- stungsregler 10 wirkt, wie aus Fig. 5 ersichtlich, nicht direkt, sondern über einen Servomotor 12 mit
Vorsteuerkolben 13 auf den Primärteil 4 des Axialkolbengetriebes, wobei der Vorsteuerkolben 13 die La- ge des Kraftkolbens 14 innerhalb des Servomotors 12 in axialer Richtung, also auch den Schwenkwinkel des Primärteils 4 relativ zu dessen Nullage bestimmt.
Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Stellung der
Steuerautomatik befindet sich der Kraftkolben 14 in seiner Mittellage, entsprechend dem Winkel el = 0 und der Fördermenge Ql = 0 des Primärteils 4. Der Vorsteuerkolben 13 ist unter der Wirkung der Druck- feder 15 bestrebt, den Kraftkolben in Richtung V und damit den Primärteil 4 nach el zu steuern, wird daran aber durch den Seilzug 16 gehindert, der die jeweilige Lage des Vorsteuer- und damit des Kraft- kolbens 13 bzw. 14 bestimmt und seinerseits vom Leistungsregler 10 beeinflusst wird.
Dieser Leistungsregler 10 besitzt einen Regelkolben 17 in einem über die Leitung 18 und den Dreh- schieber 19 mit der Druckleitung 20 des Axialkolbengetriebes in Verbindung stehenden Druckzylinder 21.
Die Kolbenstange 22 des Regelkolbens 17 führt durch ein unbeweglich angebrachtes Federgehäuse 23 hin- durch und ist mit einem Ende einer Schubstange 24 gelenkig verbunden, deren anderes Ende einen Kur- belzapfen 25 aufweist, an welchem das Seil 16 des Seilzuges befestigt ist. Im Federgehäuse 23 ist eine
Feder 26 mit hyperbolischem Verlauf der Federcharakteristik angeordnet, die sich zwischen der an der
Kolbenstange 22 angebrachten Scheibe 27 und einem Gegenlager 28 erstreckt.
Dieses Gegenlager 28 ist seinerseits relativ zur Kolbenstange 22 innerhalb des Federgehäuses 23 axialbeweglich und bildet für des- sen Raum 29 einen kolbenartigen Abschluss. Über eine Parallelleitung 30, die mit einer engen Durch- flussblende 31 versehen ist, steht der Raum 29 mit der Hochdruckleitung 18 und gleichzeitig mit einem federgesteuerten, beim Druck Pmax ansprechenden Überdruckventil 32 in Verbindung.
Der beschriebene Leistungsregler 10 ergibt ein Dieselmotordiagramm nach Fig. 3 mit MI = konstant, oder anders ausgedrückt : der Dieselmotorregler reguliert die Drehzahl auf den jeweils eingestellten Wert von Hin Umdr/min (also entlang einer n1 = Konstant-Linie in Fig. 3). Für diese Drehzahl liefert der Die- selmotor eine bestimmte Höchstleistung No und ein bestimmtes grösstes Antriebsdrehmoment M 10. Der
Leistungsregler 10 (eigentlich ein Drehmomentenregler) reguliert das Getriebe-Antriebsdrehmoment ent- lang der Linie Mi = konstant. Somit stellt die schraffierte Fläche in Fig. 3 die Drehmomentenreserve des
Dieselmotors dar.
Während das Diagramm gemäss Fig. 3 für den Fall gilt, dass das vom Getriebe aufgenommene Dreh- moment konstant ist, kann bei Anwendung eines geeignet ausgebildeten Leistungsreglers, unter Beibehal- tung der ändern Teile der Regelautomatik, das Getriebe-Antriebsdrehmoment M] auch entsprechend dem
Diagramm nach Fig. 4 gestaltet, also M1 variabel gemacht werden. Ein hiefür geeigneter Leistungsreg- ler 10a ist am Schluss der Beschreibung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 8 und
9 erläutert.
Im Wirkungsschema nach Fig. 5 bildet die Schubstange 24 mit dem Kurbelzapfen 25 einen Teil eines Fahrtrichtungswählers 33, der ausserdem die beiden Viertelkreissektoren 34 und 35 mit je einem Steuer- schlitz längs ihrer Peripherie fUr den Kurbelzapfen 25 sowie die um den Mittelpunkt der beiden Steuer- sektoren 34,35 drehbare kurbelstange 36, die über den Kurbelzapfen 25 mit der Schubstange 24 verbun- den ist, umfasst. Die Steuerscheibe 34 ist an der Welle 37 befestigt, an der das Rad 38 angebracht ist, wogegen die Steuerscheibe 35 von einer auf der Welle 37 drehbaren Hülse 39 getragen wird, an der auch das Rad 40 befestigt ist.
Somit können sich die beiden Steuersektoren 34,35 unabhängig relativ zueinan-
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der bewegen, aber bei der in Fig. 5 gezeichneten Stellung der Schubstange der Steuersektor 34 nur entgegen dem Uhrzeigersinn um maximal 900. und der Steuersektor 35 nur im Uhrzeigersinn um maximal 900, da der Kurbelzapfen 25 durch die Steuerschlitze in beiden Steuersektoren hindurchragt. In der in Fig. 5 gezeichneten Nullstellung halten die beiden Steuersektoren 34, 35 den Kurbelzapfen 25 demnach unverrückbar fest.
Für die Fahrtrichtung "V" (vorwärts) wird der Steuersektor 35 im Uhrzeigersinn um 900 geschwenkt und mit dem Steuersektor 34 zur Deckung gebracht (s. Fig. 6), so dass der Kurbelzapfen nunmehr eine Viertelkreisbewegung durchführen und über den Seilzug 16 den Vorsteuerkolben 13 in Richtung"V"bewegen kann, was eine Verstellung des Kraftkolbens 14 und des Primärteils 4 in Richtung +e1 ermöglicht.
Für die Fahrtrichtung"R" (rückwärts) wird umgekehrt der Steuersektor 34 um 900 geschwenkt und mit dem in unveränderter Lage verbleibenden Steuersektor 35 zur Deckung gebracht, also dem Kurbelzapfen 25 eine Bewegung freigegeben, die eine Verstellung des Vorsteuerkolbens 13 in Rich- tung"R"ermöglicht, was eine Verschiebung des Kraftkolbens 14 und des Primärteils 4 in Richtung -e1 gestattet.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Richtungswahl ebenso wie die Geschwindigkeitsregelung durch
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wahl vorgesehen werden, woftir der Steuermechanismus entsprechend einfacher wird, die Bedienung im Betrieb aber weniger sinnfällig erfolgen muss. Gemäss dem Schema von Fig. 5 betätigt das Steuerrad 41 die Welle 42, auf der die doppeltwirkende Steuermuffe 43 befestigt ist, u. zw. kann eine Verdrehung und eine Axialverschiebung vorgenommen werden. Die Räder 44 und 45, die den Antrieb der Räder 38 für den Steuersektor 34 bzw. 40 für den Steuersektor 35 bewirken, sind auf der Steuerwelle 42 frei beweglich angeordnet und werden erst mit derselben über die Steuermuffe 43 verbunden, u. zw. das Rad 44 beim Hineindrücken und das Rad 45 beim Herausziehen des Steuerrades 41 aus der in Fig. 5 wiedergegebenen Mittelstellung.
Dabei ist Vorsorge getroffen, dass diese Kupplung der Steuermuffe 43 mit dem Rad 44 oder 45 nur in den Steuerradstellungen B, +OB und -bB erfolgen kann, da andernfalls Betriebsstörungen auftreten könnten.
Falls erwünscht, kann an Stelle der Axialverschiebung auch eine reine Drehsteuerung vorgesehen werden, bei welcher die erforderliche Axialbewegung der Steuermuffe 43 beispielsweise durch Nocken, Schneckenräder oder Zahnsegmente erzeugt wird. Das Steuerrad braucht in diesen Fällen nicht mehr axial verschoben zu werden.
Das Rad 44 ist, ausser mit dem Betätigungsrad 38 für den Steuersektor 34, über das Zwischenrad 46 auf der Welle 47 und das Rad 48 mit dem Drehschieber 19 verbunden. Ebenso wird der Drehschieber 19 oder ein zweiter Drehschieber aber auch vom Rad 45 über die Räder 49 und 50 auf der Zwischenwelle 51 und das Rad 52 verstellt. Dabei ist die Übersetzung derart eingerichtet, dass bei einer Verdrehung des Rades 44 entgegen dem Uhrzeigersinn der Drehschieber 19 in Pfeilrichtung"R", und bei einer Verdrehung des Rades 45 im Uhrzeigersinn der Drehtchieber 19 in Pfeilrichtung"V"betätigt wird.
Der Drehschieber 19 ist mit je einer Leitung 53 bzw. 54 mit den Druckleitungen 20 bzw. 55 des Axialkolbengetriebes verbunden und dient dazu, die Leitung 18 und die Leitung 56 zum Leistungsregler 10 bzw. zum Druckregler 11 gemeinsam jeweils an die Hochdruckleitung des Axialgetriebes anzuschliessen. Bei Fahrtrichtung"V", also im Schwenkbereich +9 des Primärteils 4 ist dies die Druckleitung 20, während die Druckleitung 55 Niederdruck aufweist. Bei der entgegengesetzten Fahrtrichtung"R", also im Schwenkbereich-61 des Primärteils, ist dies die Leitung 55, während in Leitung 20 Niederdruck herrscht. Dementsprechend verbindet der Drehschieber 19 die Leitungen 18, 56 bei Fahrtrichtung"V"mit der Leitung 53 und bei Fahrt- lichtung"R"mit der Leitung 54.
Der Druckregler 11 besteht aus einem Druckzylinder 57 und einem in demselben axialbeweglichen Kraftkolben 58, der den Sekundärteil 5 des Axialkolbengetriebes schwenkt. Die jeweils Hochdruck führende Leitung 56 wirkt unmittelbar auf die eine Seite des Kraftkolbens 58, während dessen andere Seite über eine Parallelleitung 59 mit der engen Durchflussblende 60 aus der gleichen Leitung 56 gespeist, aber gleichzeitig der Wirkung des federgesteuerten Ventils 61 ausgesetzt ist. Das letztgenannte ist auf einen Druck eingestellt, welcher den Kolben, der auf der Seite kleiner Fläche mit dem Solldruck beaufschlagt ist, im Gleichgewicht hält, wobei die Verstellkraft des Axialkolbenmotors gegenüber den Druckkräften vernachlässigt werden darf.
Steigt der Druck in der Leitung 56, so wirkt die Stellkraft nach rechts, was den Schwenkwinkel und damit die Schluckmenge des Axialkolbenmotors vergrössert und damit den Druck wieder absinken lässt. Eine entsprechende Wirkungsweise besitzt der Regler bei einer Drucksenkung in der Leitung 56.
Auf der vom Steuerrad 41 betätigten Steuerwelle 42 ist das Rad 62 befestigt, das über ein Rad 63
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die Welle 64 mit den Kurvenscheiben 65a, 65b, 66 und 67 sowie eventuell 67a (in Fig. 9) antreibt. Die Kurvenscheiben 65a, 65b betätigen über die Gestänge 68a bzw. 68b gleichsinnig aber mit einer Phasenverschiebung die Bremsventile 69 und 70 in den Druckleitungen 20 bzw. 55, während die Kurvenscheibe 66 das Überbrückungsventil 71 in einer die Druckleitungen 20 und 55 miteinander verbindenden Querleitung 72 steuert. Die zwischen den Kurvenscheiben 65a, 65b bestehende Phasenverschiebung ist derart bemessen, dass z. B. bei Vorwärtsfahrt das Bremsventil 70 etwas früher als das Bremsventil 69 schliesst und
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tor 1.
Der Funktionsablauf der Steuerautomatik kann nunmehr an Hand des oben beschriebenen Prinzip- schemas nach Fig. 5 erläutert weiden.
Zur Wahl der Fahrtrichtung "V" (vorwärts) wird das Steuerrad 41 in die Stellung B gebracht, nach vorn gezogen, also die Steuermuffe 43 mit dem Rad 45 in Eingriff gebracht, und dann im Uhrzeigersinn nach + (PB gedreht. Hiedurch wird der Steuersektor 35 über die Hülse 39 und das Rad 40 im Uhrzeigersinn verstellt und mit dem Steuersektor 34 in Deckung gebracht, also der Kurbelzapfen 25 für eine Bewegung von insgesamt 90 längs der sich deckenden Steuerschlitze freigegeben (in Fig. 6 angedeutet). Der Kraftkolben 14 des Servomotors 12 kann damit zwischen seiner in Fig. 5 gezeichneten Mittellage und seiner Endstellung in Richtung "V" jede vom Vorsteuerkolben 13 bestimmte Lage einnehmen und den Primärteil 4 im Winkelbereich -1-61 verstellen, entsprechend den Steuerbewegungen des Leistungsreglers 10.
Die Verdrehung des Steuerrades 41 von B nach +eB bzw. des Rades 45 bewirkt gleichzeitig über die Räder 49 und 50 der Zwischenwelle 51 und Über das Rad 52 eine Verstellung des Drehschiebers 19 in Pfeilrichtung "V", wodurch die Hochdruckleitung 20 mit dem Leistungsregler 10 über die Leitung 18 und mit dem Druckregler 11 über die Leitung 56 verbunden wird. Das Steuerrad 41 wird nach Erreichen der Stellung + (PB wieder in axialer Richtung zurückgeschoben, also das Rad 45 ausser Eingriff mit der Steuermuf- fé 43 gebracht, so dass der Steuersektor 35 und der Drehschieber 19 unverändert in ihrer Lage verbleiben, wenn eine weitere Drehung des Steuerrades 41 in Richtung"V"erfolgt.
Zur Wahl der Fahrtrichtung "R" (rückwärts) wird das Steuerrad 41 in die Stellung B gebracht, nach einwärts gedrückt, also die Steuermuffe 43 mit dem Rad 44 in Eingriff gebracht, und dann entgegen dem Uhrzeigersinn mach-ci gedreht. Hiedurch wird über das Rad 38 und die Welle 37 der Steuersektor 34 entgegen dem Uhrzeigersinn um 90 geschwenkt und mit dem in seiner Lage gemäss Fig. 5 verbleibenden Steuersektor 35 zur Deckung gebracht. Der Kurbelzapfen 25 ist also nunmehr für eine Bewegung von insgesamt 90 längs der beiden sich deckenden Steuerschlitze der Steuersektoren 34 und 35 frei.
Der Servomotor 12 kann somit zwischen der in Fig. 5 dargestellten Mittellage und seiner Endstellung in Richtung"R"jede vom Vorsteuerkolben 13 bestimmte Lage einnehmen und den Primärteil 4 im Winkelbe- reich-6 verstellen, entsprechend den Steuerbewegungen des Leistungsreglers 10. Die Verdrehung des Steuerrades 41 von B nach-eB bzw. des Rades 44, bewirkt gleichzeitig über das Rad 46 auf der Zwischenwelle 47 und das Rad 48 eine Verstellung des Drehschiebers 19 in Pfeilrichtung"R", wodurch die nunmehr Hochdruck führende Leitung 55 mit dem Leistungsregler 10 über die Leitung 18 und mit dem Druckregler 11 über die Leitung 56 verbunden wird.
Das Steuerrad 41 kann nach Erreichen der Stellung - $c wieder in axialer Richtung herausgezogen werden, womit das Rad 44 ausser Eingriff mit der Steuermuffe 43 kommt, so dass der Steuersektor 34 und der Drehschieber 19 unverändert in ihrer Lage verbleiben, wenn eine weitere Drehung des Steuerrades 41 in Richtung "R" erfolgt.
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von-$g über-$o nach-Gestänge 68a, 68b bewirken mit einer-gewissen gegenseitigen Phasenverschiebung eine Sperrung der Bremsventile 69 und 70, was einem Stillstand (Bereich S in Fig. 7) der Abtriebwelle 6 des Sekundärteils 5 entspricht. Gleichzeitig besitzen die Kurvenscheiben 66 und 67 in diesem Verstellbereich ihre geringste
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so dassist und der Dieselmotor im Leerlauf arbeitet.
Beim Übergang von +- g nach +$ werden durch die Kurvenscheiben 65a, 65b die beiden Bremsventile 69 und 70 geöffnet, also das Axialkolbengetriebe betriebsbereit gemacht. Da aber die Kurvenscheibe 66 das Überbrückungsventil 71 weiterhin offen hält, erfolgt ein Druckausgleich zwischen den Leitungen
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20 und 55, so dass die Abtriebswelle 6 des Sekundärteils 5 weiterhin im Stillstand verharrt (Bereiche Leerlauf L in Fig. 7). Erst bei einer Verdrehung des Steuerrades 41 von i$o nach $ wird durch die Kurvenscheibe 66 das Überbruckungsventil 71 in der Querleitung'72 mehr und mehr geschlossen, so dass der Sekundärteil 5 zu arbeiten beginnt.
Mit zunehmender Verstellung des Steuerrades 41 in Richtung nach max bzw' max wird dann der Dieselmotorregler 73 mehr und mehr geöffnet und die Motordrehzahl nl der Antriebswelle 3 mehr und mehr vergrössert, wobei die Steuerautomatik die an Hand von Fig. 2 beschriebenen Einstellungen durchführt.
Das Abbremsen geschieht durch Rückstellung des Steuerrades 41 entsprechend der erwünschten Bremswirkung, wodurch der Drehzahlregler auf eine niedrigere Drehzahl eingestellt wird. Dabei wird die Brennstoffzufuhr zum Dieselmotor derart gedrosselt, dass dieser nicht nur kein Drehmoment mehr abgibt, sondern im Gegenteil von der kinetischen Energie des Fahrzeugs angetrieben wird. Bei diesem Bremsvorgang erfolgt eine Vertauschung der Druckseite des Getriebes und die Regler der Primär-bzw. Sekundärseite werden nunmehr mit Niederdruck beaufschlagt. Also nimmt das Getriebe jene Stellung ein, welche der maximalen Dieselmotordiehzahl bei Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Es ist somit gewährleistet, dass der Dieselmotor keinesfalls mit zu hoher Drehzahl betrieben wird, solange die höchstzulässige Fahrzeuggeschwindigkeit nicht überschritten wird.
Erfolgt diese Rückstellung bis auf $jg, so werden durch die Kurvenscheiben 65a, 65b die beiden Bremsventile 69 und 70 geschlossen. Das Über- brUckungsventil 71 für den Primärteil 4 ist jetzt wieder geöffnet, so dass derselbe im Leerlauf arbeiten kann, aber die Sperrung bei den Leitungen 20 und 55 durch die Bremsventile 69 und 70 ergibt eine starke Bremswirkung des über die Welle 6 von der Radachse 9 angetriebenen Sekundärteils 5. Der grösstmögliche Druck wird durch ein Doppelüberdruckventil 74 bestimmt.
Nur im Verstellbereich-$ss... B... +$ss kann die Einkupplung der Steuermuffe 43 in die Räder 44 bzw. 45 zum Fahrtrichtungswechsel erfolgen, so dass eine Falschbedienung nicht möglich ist.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist unter Verwendung eines Dieselmotors 1 dargestellt. Die gegenständliche selbsttätige Regelvorrichtung ist hierauf nicht beschränkt, sondern kann auch mit einem andern Brennkraftmotor oder mit einem Elektromotor mit nicht regelbarer Drehzahl verwendet werden.
Der Regler 73 ist dann jeweils sinngemäss durch einen Regler der betreffenden Antriebsmaschine zu ersetzen, falls nicht-wie bei einem Elektromotor - auf einen derartigen Regler überhaupt verzichtet werden kann.
Wie bereits oben erwähnt, erfolgt die Getrieberegelung bei der oben beschriebenen Anlage gemäss dem in Fig. 3 wiedergegebenen Dieselmotordiagramm für M-. = konstant, also entlang der entsprechenden Linie p. 6 = konstant. Hiezu genügt der beschriebene Leistungsregler 10 mit hyperbolischer Charakteristik.
Falls eine Regelung nach dem Dieseldiagramm für MI = variabel gemäss Ftg. 4 erfolgen soll, so entspricht jedem momentanen Wert des Drehmomentes Mi eine entsprechende Linie Px. 6x = konstant. Der
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MIParameter Mi parallel verschoben werden kann, also muss beim Leistungsregler 10a die Vorspannung in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel 61 und vom Eingangsdrehmoment MI verändert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines derartigen Leistungsreglers (nicht gezeichnet) wird die Schwenkwinkelbewegung 61 der einen Seite und die Momentenveränderung MI der ändern Seite eines Differentialgetriebes zugeführt. Der Abtrieb dieses Differentialgetriebes wird dann zur Betätigung einer Kurvenscheibe mit steigendem Hub verwendet, die ihrerseits auf die Feder des Leistungsreglers einwirkt und eine zunehmende Vorspannung derselben bewirkt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Leistungsreglers 10a zeigt das Wirkungsschema ge-
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75 vorgesehen, der seitens des Hochdrucks beeinflusst wird und der gegen eine Feder 76 drückt, deren Vorspannung mittels der kegelähnlich geformten Steuerfläche 77 sowohl proportional dem Schwenkwinkel 61 des Primärteils 4 als auch proportional zum Drehmoment MI verstellt wird. Hiezu wird die Steuerfläche um ihre Drehachse 78 über das Gestänge 79 proportional dem Schwenkwinkel 61 verdreht und längs der Drehachse 78 durch eine weitere auf der Steuerwelle 64 (Fig. 5) sitzende Kurvenscheibe 67a verschoben. Je nach der Grösse des Druckes im Messkolben 75 gibt dieser die Zuflussöffnung zum Kraftkolben 80 frei.
Die grössere Fläche Fi der Kolbenunterseite wird also vom gedrosselten Hochdruck, dagegen die
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. kleinere Fläche F2 = 1/2 F der Kolbenoberseite vom unverminderten Hochdruck beeinflusst. Der Kraftkolben 80 wirkt unmittelbar auf den Schwenkwinkel 61 des Primärteils 4 ein. Bei steigendem Druck überwiegt die Kraft auf die Fläche F1 gegenüber der Kraft auf F , so dass der Schwenkwinkeleldes Primärteils 4 verringert wird. Bei einem Druckanstieg über den zulässigen Höchstwert hinaus verschiebt sich der Messkolben 75 gegen die Wirkung der Feder 76 so weit nach links, dass die Abflussöffnung der Leitung 81 frei wird. Dieser Abfluss wirkt somit als druckbegrenzendes Sicherheitsventil.
Der Drehmo-
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Verlauf, durch den ein Betrieb des Dieselmotors bei günstigstem Brennstoffverbrauch gewährleistet wird.
Bei der Anwendung eines Leistungsreglers 10a für eine Dieselmotorcharakteristik gemäss Fig. 4 kann durch geeignete Wahl der Ansprechcharakteristik des Druckreglers 11 am Sekundärteil 5 erreicht werden, dass trotz des Übergangs von primärseitiger zu sekundärseitiger Regelung ein stetiger Druckverlauf er- folgt, wie dies in Fig. 2 vorgesehen ist. In diesem Falle muss auch der Druckregler proportional der An- triebsdrehzahl nl verstellt werden. Dazu ist ein Regler gleicher Bauart wie für den Leistungsregler ge- mäss Fig. 8 und 9 verwendbar, wenn dessen Steuerfläche 77 samt dem Gestänge 79 weggelassen wird und der gesteuerte Fühler unmittelbar auf einer Kurvenscheibe 67a gleitet, die eine Steuercharakteristik pro- portional zu Mi besitzt.
Diese Regelung kann so weit getrieben werden, dass in Betriebszuständen, in welchen das Überbrückungsventil 71 geöffnet wird, der Sekundärteil seine Endlage bei 62maux einnimmt.
Dies führt zu zwei im Fahrbetrieb sehr erwünschten Vorteilen. Einerseits arbeitet bereits bei Beginn des
Anfahrvorgangs der Sekundärteil mit vollem Hubvolumen und kann deshalb von Anfang an das volle
Drehmoment abgeben. Anderseits kann mittels der Bremsventile 69 und 70 bei jeder beliebigen Fahrge- schwindigkeit mit dem vollen Sekundärdrehmoment hydraulisch gebremst werden, da beim Wechsel der Druckseite des Getriebes, wie er beim Bremsvorgang auftritt, und beim Öffnen des ÜberbrUckungsventils
71 der Sekundärregler 11 mit Niederdruck beaufschlagt wird, und damit der Sekundärteil 5 auf maximalen Winkel schwenkt.
Wie oben bereits erwähnt, sind bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele alle zum Verständnis der Wirkungsweise der Regelvorrichtung nicht erforderlichen Zubehörteile und Hilfseinrichtungen wie Speiseventile, Ölkreislaufsysteme, Kühlvorrichtungen, Reinigungsgeräte, Sicherheitsorgane, Messorgane usw. weggelassen worden. Ferner sei ausdrücklich erwähnt, dass die beschriebene Regelvorrichtung nicht auf die Verwendung zusammen mit Axialkolbengetrieben beschränkt ist, sondern in analoger Weise auch bei allen andern hydrostatischen Getrieben anwendbar ist, beispielsweise bei Radialkolbengetrieben oder Kapselzellen-bzw. Flügelzellengetrieben.
Die. beschriebene Regelvorrichtung arbeitet mit einem Druckmedium, meist Öl, wobei notwendigerweise in einzelnen Teilen stets ein gewisser Mindestdruck vorhanden sein muss. Vorteilhafterweise kann das Druckmedium deshalb zur hydraulischen Betätigung von Hilfsvorrichtungen mitbenutzt werden, beispielsweise für hydraulisch gesteuerte WagenkuRplungen. Dies ermöglicht die Einsparung einer besonderen Druckpumpe hiefür, PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe, z. B. für ein Axialkolbengetriebe zwischen dem Antriebsmotor und der anzutreibenden Achse eines Fahrzeuges, wobei ein einziges Verstellorgan, z.
B. ein Steuerhebel oder ein Steuerrad zur Beeinflussung des Getriebes bezüglich Fahrtstufe und Fahrtrichtung vorgesehen ist, und wobei das Hubvolumen der umsteuerbaren Pumpe und des Motors des Getriebes von einem Servomotor verstellt werden und ein Umschaltventil vorgesehen ist, das mit den beiden Pumpe und Motor miteinander verbindenden Druckleitungen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, das an das Umschaltventil (19) je ein Regler (10, 11) für die Pumpe (4) und den Motor (5) angeschlossen ist, von denen der eine mit dem Pumpen-Servomotor (12) und der andere mit dem MotorServomotor (57) gekuppelt ist, wobei der Pumpenregler (10) einen Messkolben (17) aufweist, der einerseits vom Druck des Arbeitsmediums in einer der Druckleitungen und anderseits von einer diesem Druck entgegenwirkenden Regulierfeder (26,76) belastet ist,
die entweder eine annähernd hyperbolische Cha- rakteristik aufweist, oder deren Vorspannung durch eine Kurvenscheibe (77) hyperbolisch veränderlich ist, wobei der Motorregler (11) ein Druckregler ist.