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Betätigungsvorrichtung für einen hydrostatischen Antrieb mittels einer Hilfskraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Es sind hydrostatische Antriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge und für Zwecke, für die eine stufenlose Regelung innerhalb eines weiten Drehzahlbereiches gefordert ist, bekannt, die im wesentlichen aus einer Kraftmaschine, wie z. B. einer Brennkraftmaschine, einer an diese gekuppelten hydrostatischen Pumpe und hydrostatischen Motoren zur Weiterleitung des Antriebes bestehen, wobei zwischen der hydrostatischen Pumpe und den hydrostatischen Motoren die Ölleitungen vorgesehen sind. Die Drehzahlregelung kann nun dadurch vorgenommen werden, dass das Gehäuse der hydrostatischen Pumpe schwenkbar angeordnet ist, so dass selbst bei gleicher Eingangsdrehzahl die Fördermenge von Null bis zu einem Höchstwert stufenlos veränderlich ist.
Um die Drehzahlregelung des hydrostatischen Antriebes durchführen zu können, ist also ein Verstellmechanismus erforderlich, durch den das Pumpengehäuse entsprechend geschwenkt werden kann. Der in der Pumpe erzeugte Öldruck wirkt sich derartig aus, dass er dieser Verstellung aus der Null-Lage in eine Betriebslage eine von seiner Höhe und dem Verstellwinkel abhängige, in vielen Fällen jedoch sehr beträchtliche Kraft entgegensetzt. Diese Kraft muss von dem den Verstellmechanismus Betätigenden zusätzlich überwunden werden. Da das je nach Gesamtanordnung in vielen Fällen nur sehr schwer oder überhaupt nicht mehr möglich ist, sind Servoeinrichtungen bekanntgeworden, die diese Verstellkraft zumindest teilweise übernehmen.
Diese Servoeinrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Servoölpumpe, einem Verstellzylinder, auf den der in dieser Servoölpumpe erzeugte Druck einwirkt und von dem die Verstellkraft auf die hydrostatische Pumpe des Antriebes tibertragen wird, und einer die Verstellkraft regelnden hydraulischen Steuereinrichtung.
Die Erkenntnis, dass die zusätzliche Servoölpumpe in der Regel ständig mitläuft und daher ständig eine zur Betätigung der Servoeinrichtung in jedem Falle ausreichende Druckölmenge erzeugt, die in der Steuereinrichtung während des normalerweise grössten Teils der Betriebszeit druckgedrosselt in die Saugseite abgeführt werden muss, was eine dauernde, vom Antriebsmotor aufzubringende Verlustleistung bedeutet, führt zu der erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung eines hydrostatischen Antriebes mittels einer Hilfskraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Hilfskraft durch Einwirkung des von der Pumpe des hydrostatischen Antriebes erzeugten Druckes auf einen hydraulischen Verstellzylinder erzeugt ist.
Durch diese Vorrichtung wird nicht nur die zusätzliche Servoölpumpe mit ihrem Antrieb eingespart, sondern es ist auch die Förderung einer Druckölmenge als solche nicht mehr notwendig, da lediglich der in der Pumpe des hydrostatischen Antriebes sowieso erzeugte Druck die Betätigung des hydraulischen Verstellzylinders ausführt, wobei das dazu erforderliche Hubvolumen als Verlustvolumen keine Rolle spielt. Zur Begrenzung der Hilfskraft hat sich als zweckmässig erwiesen, dass dieser eine Federkraft als Rtickstellkraft entgegenwirkt. Die zur Betätigung noch aufzubringende Verstellkraft vom Betätigenden ist dadurch vorteilhaft in ihrer Grösse festlegbar, dass die Grösse der Hilfskraft und der Rückstellkraft mittels der entgegenwirkenden Federkraft einstellbar ist.
Die Betätigungsvorrichtung ist auch bei den in beiden Drehrichtungen arbeitenden hydrostatischen Antrieben zur Erzeugung von fallwei-
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se in beiden Richtungen wirkenden Hilfskräften anwendbar, wenn ein doppelt wirkender hydraulischer Verstellzylinder vorgesehen ist, dessen Hubräume mit je einer von beiden von der Pumpe zu den Motoren führenden Leitungen in Verbindung stehen. Zweckmässigerweise sind in den Leitungen zu den Verstellzylindern Zulauf- und Rückströmdrosseln eingebaut, die eine Dämpfung der Verstellbewegung und damit eine stossartige Veränderung der Drehzahl an den Ölmotoren verhindern.
In der Zeichnung ist das Schema eines Ausführungsbeispieles für einen hydrostatischen Antrieb eines Fahrzeuges gezeigt, wobei der Antrieb mittels einer Brennkraftmaschine erfolgt. Die Welle 1 des Motors 2 treibt tiber eine Kupplung 3 die Antriebswelle 4 der Pumpe 5 des hydrostatischen Antriebes, die über die Leitungen 6 und 7 mit dem oder den (nicht gekennzeichneten) Ölmotoren, die sich in den Radnaben befinden können, in Verbindung steht. Die Drehzahlregelung wird durch Schwenken der Pumpe 5 um den Zapfen 8 bewirkt.
Für dieses Schwenken ist eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die aus zwei, durch ineinandergreifende Zahnräder 11 und 12 miteinander gekuppelten Pedalen 9 und 10, einem Hebel 13, einer Schub- und Zugstange 14, einem Winkelhebel 15, der auf einer Welle 16 fest gelagert ist, und einer Stange 17, die an dem andern Schenkel des Winkelhebels 15 und an dem Gehäuse 18 der Ölpumpe 5 gelenkig angreift, besteht.
Beim Betätigen des Fusshebels 9 schwenkt die Ölpumpe 5 aus der gezeichneten Null-Lage gegen und bis zur strichpunktierten Linie 19, wodurch in die Leitung 6 gefördert wird, was der Vorwärtsfahrt entsprechen soll ; die Leitung 7 ist Rückflussleitung. Durch Betätigung des Fusshebels 10 erfolgt eine Ausschwenkung gegen und bis zur strichpunktierten Linie 20, wodurch das Öl in die Leitung 7 gefördert wird, während in diesem Falle die Leitung 6 als Rückflussleitung dient ; diese Schaltung entspricht der Rtickwärtsfahrt. Erfindungsgemäss sind von den Leitungen 6 und 7 Leitungen 21 bzw. 22 zu je einer Seite eines doppeltwirkenden hydraulischen Zylinders 23 geführt, der an einem Festpunkt 24 drehbar gelagert ist.
Der Kolben 25 ist auf einer Kolbenstange 26 angeordnet, dessen eines Ende durch das Gelenk 27 mit dem Hebel 15 verbunden ist. Die Kolbenstange 26 ist durchgehend ausgebildet, so dass die Kolbenflächen auf beiden Seiten gleich gross sind und sich an beiden Enden Druckfedern 28 und 29 anbringen lassen, die zur Einstellung der Verstellung der der Hilfskraft entgegenwirkenden Rückstellkraft dienen. Die Drosseln 30 und 31 dienen zur Dämpfung des Kolbenhubes.
Die Funktion der Betätigungsvorrichtung ist wie folgt : In der gezeichneten Stellung der hier als Axialkolbenpumpe dargestellten Pumpe 5 führen die Kolben, während sich die Welle 4 dreht, keine Hubbewegung aus, so dass auch keine Fördermenge gebildet wird, und demnach sich ein Öldruck nicht aufbauen kann. Da sämtliche Leitungen und sämtliche Hubräume immer mit Öl vollgefüllt sind, entsteht auch keine Kräftedifferenz im doppeltwirkenden Verstellzylinder, so dass auf das Gelenk 27 am Hebel 15 eine Kraft nicht ausgeübt ist. Beim Betätigen des Fusshebels 9 überträgt sich schon ein kleiner Ausschlag über das Zahnradpaar 11,12 und das Hebelwerk 13, 14,15, 17 auf das Gehäuse 18 der Ölpumpe 5, die dadurch etwas in Richtung der strichpunktierten Linie 19 ausschwenkt.
Dadurch führen die Axialkolben einen kleinen Hub aus, so dass sofort in den Leitungen 6 und 7 eine Druckdifferenz entsteht ; diese Druckdifferenz pflanzt sich durch die Leitungen 21 und 22 in den hydraulischen Zylinder 23 fort, so dass auch auf den Kolben 24 eine aus dieser Druckdifferenz resultierende Kraft einwirkt, die die Kolbenstange 25 in derselben Richtung betätigt, wie die Stange 14 von dem Fusshebel 9 bewegt wird, d. h. diese Kraft unterstützt als Hilfskraft die Kraft, die auf den Fusshebel 9 aufgewendet werden muss. Je höher der in der hydrostatischen Pumpe 5 erzeugte Öldruck ist, umso grösser wird auch die zum Ausschwenken benötigte Kraft und umso grösser ist auch die durch den Verstellzylinder erzeugte Hilfskraft.
Die auf der Kolbenstange angeordneten Druckfedern 28 und 29 bewirken fallweise eine der Hilfskraft entgegenwirkende Rückstellkraft, so dass beim Loslassen des Pedals die Pumpe 5 selbsttätig in die Null-Lage zurückgeschwenkt wird. Durch entsprechende Dimensionierung der Druckfedern und Einstellung ihrer Vorspannung lässt sich die Grösse der vom Betätigenden auf den Fusshebel auszuübenden Kraft in einfacher Weise festlegen und gegebenenfalls verstellen. Da jeder Lage der Pumpe 5 eine bestimmte Fördermenge und somit eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit zugeordnet sind, funktioniert im Falle, dass eine gewisse Fahrgeschwindigkeit reduziert werden soll, die Betätigungsvorrichtung wie folgt : Es wird zunächst der der Fahrtrichtung entsprechende Fusshebel vom Betätigenden losgelassen.
In diesem Moment bewirkt die von den Federn erzeugte Rückstellkraft eine Verringerung des Schwenkausschlages, was eine Verringerung der Fördermenge bedeutet. Die Ölmotoren laufen aber in diesem Moment noch mit der ihr vorher zugeordneten Fördermenge, so dass nunmehr die Ölmotoren von sich aus mehr Öl verarbeiten könnten, als ihnen von der Pumpe zufliesst, so dass sich nunmehr die bisherige Öldruckleitung und die Ölrückfuhrleitung in ihrer Funktion vertauschen, wodurch eine in umgekehrter Richtung wirkende Druckdifferenz entsteht, die sich durch die Leitungen 21 und 22 auch in umgekehrtem Sinne auf den Verstellzylinder auswirkt, der daraufhin eine der Rückstellfeder gleichgerichtete Rückstellkraft als Hilfskraft ausübt. Das Fahrzeug wird
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