<Desc/Clms Page number 1>
Hydraulische Steuereinrichtung zum Verstellen der Taumelscheiben in einem hydrostatischen Axialkolbengetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignete hydraulische Steuereinrichtung zum Verstellen der Taumelscheiben in einem hydrostatischen Axialkolbengetriebe. Es sind bereits Steuereinrichtungen dieser Art bekannt, bei denen das von einer zum Aufrechterhalten eines verhältnismässig niedrigen Fülldrucks im Getriebe dienenden Pumpe geförderte Druckmittel als Kraftquelle verwendet wird und die als Nachlaufsteuerungen mit einem von Hand betätigbaren Steuerschieber und einem mit diesem hydraulisch und mechanisch gekuppelten, wechselseitig durch das Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskolben ausgebildet sind.
Die bekannten Steuerungen dieser Art haben den Nachteil, dass bei Verwendung eines Druckmittels mit dem gleichen verhältnismässig niedrigen Druck, wie er als Fülldruck für das hydrostatische Getriebe von der Pumpe dauernd aufrechterhalten werden muss, der Arbeitskolben zur Überwindung der auftretenden Verstellkräfte bis zu mehreren hundert Kilogramm einen erheblichen Querschnitt aufweisen muss, so dass die Verstellung nur verhältnismässig langsam erfolgen kann. Während dieser Verstellzeiten wird ausser- dem der Kraftschluss im hydrostatischen Getriebe durch den Fortfall der Füllung selbsttätig unterbrochen, was z. B. bei Verwendung des Getriebes'für einen Fahrzeugantrieb störend ist.
Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, eine hydraulische Steuereinrichtung der geschilderten Art zu schaffen, die eine beliebig schnelle Verstellung unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer nur unwesentlich verringerten Förderung von Druckflüssigkeit mit dem niedrigeren Fülldruck ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch gelöst, dass in der zum Flüssigkeitsgetriebe fuhrendenLeitung ein durch einen Hilfskolben gesteuertes Absperrventil und ein Überdruckventil in Parallelschaltung angeordnet sind.
Durch eine solche Ausgestaltung der Steuereinrichtung wird erreicht, dass bei Beginn einer jeden durch Betätigen des Steuerschiebers eingeleiteten Verstellbewegung des Arbeitskol-
EMI1.1
druck in der Grössenordnung von zirka 4 bis 7 atü automatisch auf den durch die Einstellung des Überdruckventils bestimmbaren, wesentlich höheren Arbeitsdruck in der Grössenordnung von z. B. 40 bis 70 atü erhöht und nach beendeter Verstellbewegung durch Öffnen des Absperrventils ebenfalls wieder selbsttätig auf den niedrigeren Fülldruck herabgesetzt wird.
Diese vollautomatisch erfolgende Drucksteigerung in der zum Verstellen des Arbeitskolbens dienenden Flüssigkeit nur während der Verstellzeiten schafft die Voraussetzung für raumsparende Abmessungen der ganzen Steuereinrichtung, die schon bei einem verhältnismässig kleinen Durchmesser des Arbeitskolbens erhebliche Verstellkräfte aufzubringen ermöglicht und sich deshalb auch innerhalb des Getriebegehäuses unterbringen lässt.
Infolge der gegenüber einer Niederdruckverstellung erzielten Verkleinerung des Kolbenquerschnittes wird für die Verstellbewegungen des Arbeitskolbens auch nur ein entsprechend kleineres Druckmittelvolumen benötigt, so dass für die gleichzeitige Zufuhr von Druckflüssigkeit unter dem viel kleineren Pull- druck zu dem inneren Kreislauf des hydrostatischen Getriebes eine nur wenig verkleinerte Flüssigkeitmenge auch während der Verstellbewegung des Arbeitskolbens zur Verfügung steht und damit jede Unter-
<Desc/Clms Page number 2>
brechung des Kraftschlusses im Getriebe mit Sicherheit vermieden wird.
Gleichzeitig wird die erforderliche Antriebsleistung für die Füllpumpe bedeutend verringert, weil diese während des grössten Teiles ihrer Laufzeit nur gegen den verhältnismässig niedrigen Fülldruck des hydrostatischen Getriebes zu fördern braucht, was sich durch Steigerung des gesamten Getriebewirkungsgrades auswirkt und ausserdem die Betriebssicher-
EMI2.1
chen, entweder in der Zufuhr- oder in derAblaufleitung derDruckflüssigkeit angeordneten und gegebenen- falls einstellbarenDrosselstelle ist es möglich, die Verstellgeschwindigkeit des Arbeitskolbens so zu dämp- fen, dass einerseits das Übersetzungsverhältnis im stufenlosen Getriebe über den ganzen Verstellbereich sich genügend schnell verändern lässt und anderseits zu plötzliche, d. h.
stossartige Übersetzungssprunge mit Sicherheit vermieden werden.
Eine besonders einfache Beeinflussungsmöglichkeit des Hilfskolbens für die Betätigung des Absperr- ventils innerhalb der Steuereinrichtung besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der
Hilfskolben zum Betätigen des Absperrgliedes auf seiner in Richtung "Schliessen" wirkenden Seite mit einer ständig unterDruck stehenden Leitung und auf seiner in Richtung "Öffnen" wirkenden Seite mit einer
Leitung in Verbindung steht, die bei Mittelstellung des Steuerschiebers über eine Drosselstelle ebenfalls unter Druck gehalten, bei jeder Verstellbewegung des Steuerschiebers jedoch druckentlastet wird.
Bei
Beaufschlagung des Hilfskolbens in der Öffnungsrichtung mit dem verhältnismässig hohen, auf den Arbeits- kolben wirkenden Druck reicht schon eine entsprechend kleine Kolbenfläche selbst zum Betätigen eines nicht druckausgeglichenen Kegelventils als Absperrventil aus, wodurch sich der Platzbedarf für die ge- samte Steuereinrichtung noch weiter verringert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Steuereinrichtung besteht schliesslich darin, dass beide Seiten des auf das Absperrventil wirkenden Hilfskolbens mit der stets unter dem niedrigeren
Fülldruck stehenden Leitung in Verbindung stehen, wobei in die Verbindung zu der in Richtung "Öffnen" wirkenden Seite eine Drossel eingeschaltet ist, und der Hilfskolben zusätzlich durch eine vorgespannte
Feder in. Richtung "Öffnen" beaufschlagt wird, deren Kraft ausreicht, um das vorzugsweise als druckenlasteter Schieber ausgebildete Absperrventil bei Druckausgleich wieder zu öffnen.
Durch diese Ausgestaltung ist es gelungen, die während derBetätigungszeiten der Steuereinrichtung über die in Richtung "Öffnen" wirkende Druckraumseite In den drucklosen Raum abfliessende Flüssigkeitsmenge sehr klein zu halten, was sich vor allem als eine weitere Vergrösserung der zur Nachförderung in den inneren Kreislauf des hydrostatischen Getriebes verfügbaren Flüssigkeitsmenge auswirkt. Die Verwendung eines als druckentlasteterSchieber ausgebildeten Absperrgliedes hat dabei den zusätzlichen Vorteil, dass zum Betätigen des Absperrventils nur eine verhältnismässig geringe und daher leicht durch eine vorgespannte Feder aufzubringende Kraft benötigt wird.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anHand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. l zeigt eine erfindungsgemässe hydraulische Steuereinrichtung zum Verstellen der Taumelscheiben eines hydrostatischen Axialkolbengetriebes im schematischen Längsschnitt durch einen Ackerschlepper- Antrieb ; Fig. 2 zeigt die hydraulische Steuereinrichtung allein in grösserem Massstab, wieder im schema- tischen Längsschnitt, bei in Ruhelage befindlichem Steuerschieber ; Fig. 3 zeigt die gleiche Steuereinrichtung wie in Fig. 2 mit zum Betätigen des Arbeitskolbens aus der Ruhelage nach links verschobenem Steuerschieber und Fig. 4 zeigt-schliesslich eine etwas abgewandelte Steuereinrichtung mit einem als druckentlasteter Schieber ausgebildeten Absperrventil, wieder im schematischen Längsschnitt, bei in Ruhelage befindlichem Steuerschieber.
Wie aus dem schematischen Längsschnitt durch einen Ackerschlepper-Antrieb nach Fig. l zu entnehmen ist, dient die hydraulische Steuereinrichtung 50 zum Verstellen der Taumelscheiben oder Schwenk- körper 51 bzw. 52 mit den daran befestigten Antriebshebeln 51'bzw. 52'eines Axialkolben-Fl (Issigkeits- getriebes 62 mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, das zwischen der von einem nur angedeuteten Motor in Drehung versetzbaren Antriebswelle 53 und der durch ein zweistufiges Stirnrad-Vorgelege 54,55 bzw. 56,57 und einen Kegeltrieb 58,59 in einem festen Übersetzungsverhältnis stark in der Drehzahl untersetzten Radantriebswelle 60, 61 eingeschaltet ist.
Die Steuerimpulse zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses werden dabei von einem in Richtung des Doppelpfeiles 63, 64 aus der dargestellten Mittellage entsprechend einem Untersetzungsverhältnis 1 : 00 am Gehäuse 70 beweglich gelagerten Wählhebel 65 über einen Bowdenzug 66 mechanisch auf das eine Ende eines Doppelhebels 7 an der Steuereinrichtung 50 übertragen, der seinerseits mit dem Steuerschieber1 gelenkig verbunden ist und mit seinem andern, gabelförmigen Ende 10 drehbar und längsverschiebbar über einen Bolzen 9 an der Kolbenstange 3
<Desc/Clms Page number 3>
eines Arbeitskolbens 2 greift.
Das an der andern Seite der Steuereinrichtung 50 herausragende Ende der Kolbenstange 3 ist über eine ebenfalls drehbare und längsverschiebbare Bolzen-Gabel-Verbindung 67,68 an das eine Ende eines in zwei koaxialen Lagern 69,69' drehbar im Gehäuse 70 gelagerten und das Getriebe 62 gabelförmig umfassenden Doppelhebels 71,72 angeschlossen. Die andern Gabelarme 72,72' des
EMI3.1
mit einem die Steuerschlitze 76 und 77 für die Schwenkkörperverstellung enthaltenden Hohlzylinder 78 verbunden.
Mit diesem Mechanismus lassen sich durch Bewegungen des Arbeitskolbens 2 der Steuerein- richtung 50, die stillstehend innerhalb des Gehäuses 70 angeordnet ist (und nur zur Verdeutlichung ihrer
Wirkungsweise um 900 in die Zeichenebene hineingeklappt dargestellt worden ist), auch bei umlaufendem
Gehäuse 79 des Axialkolben-Flüssigkeitsgetriebes 62 die in dem Gehäuse 79 drehbar gelagerten Schwenk- körper 51 und 52 in ihrer Winkellage verstellen. Hiedurch kann das Übersetzungsverhältnis zwischen einem
Untersetzungsverhältnis 1 : GO und den durch die Bemessung der Pumpen- und Motorenkolben sowie der einander zugeordneten Schräglagen der Schwenkkörper 51 und 52 sich ergebenden grössten Übersetzungs- verhältnissen für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Schleppers stufenlos verändert werden.
Zum Nachfördern von Arbeitsflüssigkeit in den inneren Kreislauf des Axialkolben-Flüssigkeitsgetrie- bes 62 ist eine von der Antriebswelle 53 betriebene Pumpe 80 vorgesehen, die Flüssigkeit aus dem Sumpf des Gehäuses 70 über eine Leitung 81 ansaugt und durch Leitungen 82,83 und 84 ständig unter dem erfor- derlichen Fülldruck in das Getriebe 62 fördert, um den durch Undichtigkeiten aus dem inneren Kreislauf zwischen Pumpe und Motorteil verlorengehenden Teil und den bei Veränderungen des Übersetzungsver- hältnisses schwankenden Bedarf an Arbeitsflüssigkeit zu ergänzen.
Zwischen den Abschnitten 82 und 83 der Druckleitung ist nun die hydraulische Steuereinrichtung 50 eingeschaltet, die das von der Pumpe 80 geförderte Druckmittel In der nachstehend an Hand der Fig. 2-4 beschriebenen Weise zum Verstellen des
Arbeitskolbens 2 unter selbsttätiger Heraufsetzung des Flüssigkeitsdruckes in der Zuleitung 82 während der
Verstellzeiten auszunutzen gestattet.
Die in den Fig. 2-4 in vergrössertem Massstab dargestellten Steuereinrichtungen 50 und 50'bestehen zur Hauptsache aus einem Steuerschieber 1 undeinemwechselseitigmitDruckflüssigkeitbeaufschlagbaren
Arbeitskolben 2 mit einer Kolbenstange 3, die beide in einem gemeinsamen Gehäuse 4 mit Deckeln 5 und 6 längsbeweglich angeordnet sind. Der Steuerschieber 1 ist aus seiner in den Fig. 2 und 4 dargestellten
Ruhelage mit Hilfe eines Hebels 7 durch Ausschläge im einen oder andern Sinne des Doppelpfeiles 8 verstellbar, wobei der an der Kolbenstange 3 befestigte Bolzen 9, der in das gabelförmige Ende 10 des Hebels 7 eingreift, als Fixpunkt dient.
Der Steuerschieber 1 weist zwei Steuerflächen 11 und 12 auf, die in der Ruhelage gemäss denFig. 2 und 4 die Verbindungskanäle 13 bzw. 14 zu den beiderseits an denArbeits- kolben 2 grenzenden Räumen 15 bzw. 16 verschliessen, so dass der Arbeitskolben 2 in seiner jeweiligen Stellung durch die eingeschlossene Druckflüssigkeit festgehalten wird.
Bei der Ruhelage des Steuerschiebers 1 gemäss den Fig. 2 und 4 strömt das von der Pumpe 80 durch die Leitung 82 dem Eintrittskanal 17 zugeführte Druckmittel über ein inOffenlage gehaltenes Absperrglied in Form eines Ventils 18, den Raum 19 und den Kanal 20 zum Austrittskanal 21, von dem aus die Druckflüssigkeit über die Leitungen 83 und 84 ständig unter einem bestimmtenFülldruck demAxialkolben-Flüssigkeitsgetriebe zugeführt wird.Das Ventil 18 wird über einen Hilfskolben 22 von einer vorgespannten Feder 23 in seiner Offenlage gehalten, während das im Raum 24 befindliche Druckmittel über die Kanäle 25,26 und 27 eine im Kanal 26 angeordnete Drosselstelle 28 mit dem Eintrittskanal 17 in Verbindung steht,
so dass das Druckmittel in den Räumen 19 und 24 auf beiden Seiten des Hilfskolbens 22 einen gleich hohen Druck aufweist und daher keine Verstellkraft auf den Hilfskolben ausübt. In dem im Nebenschluss zum Weg des Druckmittels über das Ventil 18, den Raum 19 und den Kanal 20 verlaufenden Kanal 29 ist ferner ein Überdruckventil 30 angeordnet, das durch eine vorgespannte Feder 31 in seiner Schliesslage gehalten wird und nur nach dem Aufbau eines erheblich höheren als dem bei geöffnetem Ventil 18 in den Durchflusskanälen herrschenden Niederdruck öffnet, dessen Höhe sich nach dem im Austrittskanal 21 benötigten Fülldruck richtet.
Der zum Zylinder-Teilraum 24 für den Hilfskolben-22 ftihrende Kanal 27 und der mit diesem über eine Leitung 32 verbundene Kanal 33 sind bei in Ruhelage befindlichem Steuerschieber 1 durch dessen Steuerflächen 34 bzw. 35 verschlossen, die gleichzeitig die in einen überdrucklosen Raum führenden Kanäle 36 bzw. 37 geschlossen halten. Der zwischen den Steuerflächen 11 und 12 am Steuerschieber 1 befindliche Ringraum 38 steht über eine Drosselstelle 39 und den Kanal 25 mit dem Eintrittskanal 17 in ständiger Verbindung.
Bei einer Verstellung desSteuerschiebers 1 aus seiner in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ruhelage durch Betätigen des Hebels 7 z. B. nach links in die Stellung gemäss Fig. 3 wird durch die Steuerfläche 34 der Raum 24 auf der linken Seite des Hilfskolbens 22 über den Kanal 27, den Ringraum 40 am Steuerschieber 1 und den Kanal 36 mit dem Uberdrucklosen Aussenraum verbunden. Der Hilfskolben 22 macht unter
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1