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Hydraulisch wirkende Steuereinrichtung für eine Kraftübertragung
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch wirkende Steuereinrichtung für eine Kraftübertragung zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, vorzugsweise eines Kompressors, wobei die Steuereinrichtung einer- seits bei Betriebsdrücken unterhalb des einem bestimmten Betriebszustand der Arbeitsmaschine entspre- chenden Betriebsdruckes eine mit der Drehzahl der Antriebsmaschine sich ändernde Drehzahlübersetzung zwecks Konstanthaltens der Drehzahl der Arbeitsmaschine und anderseits bei Erreichen des bestimmten
Betriebsdruckes - bei einem Kompressor bei Erreichen z. B. des höchstzulässigen Druckes - über einen von diesem Druck beaufschlagten federbelasteten Kolben die Abschaltung der Kraftübertragung bewirkt.
Bei einer bekannten hydrodynamischen Kraftübertragung für den Antrieb eines Kompressors wird die
Füllmenge der dort verwendeten regelbaren Strömungskupplung mittels zweier Ventile, von denen eines in Abhängigkeit vom Kompressor und das andere in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsmaschine betätigt wird, so gesteuert, dass der Kompressor bei Erreichen eines bestimmten Kompressordruckes ab- geschaltet wird (Strömungskupplung entleert) und bei den niedrigeren Kompressordrücken trotz veränder- licher Drehzahlen der Antriebsmaschine eine etwa konstante Drehzahl aufweist. Diese Steuerung weist zwei unabhängig voneinander arbeitende und dazu noch kompliziert ausgebildete Steuerorgane auf.
Ferner enthält diese Steuereinrichtung keine Lehre dafür, wie bei Kraftübertragungen mit einer Drehzahlsteuerung mittels eines verschieblichen Verstellgliedes, z. B. bei stufenlos veränderlichen mechanischen oder hydrostatischen Getrieben oder bei Strömungskupplungen mit einem beweglichen Schöpfrohr, diese Steuerung getätigt bzw. die Kraftübertragung abgeschaltet wird. Denn die bekannte Steuerungsart ist hier nicht ohne besonderen Bauaufwand in Form von Zwischengliedern anwendbar.
In beiden Fällen will die Erfindung Abhilfe schaffen, indem der Bauaufwand vermindert und der Anwendungsbereich der Steuereinrichtung erweitert wird. Es wird vorgeschlagen, dass der vom Betriebsdruck der Arbeitsmaschine beaufschlagte Kolben mit einem Ventil in der den Betriebsdruck zu einem die Drehzahlübersetzung der Kraftübertragung bestimmenden Verstellorgan führenden Leitung und mit einem Ventil in der einen mit der Drehzahl der Antriebsmaschine in gleichem Sinn sich ändernden Steuerdruck zum Verstellorgan führenden Leitung in Wirkverbindung gebracht wird, dass ferner unterhalb des bestimmten Betriebsdruckes das Ventil in der Steuerdruckleitung offengehalten und das Ventil in der Betriebsdruckleitung geschlossen gehalten und beim Erreichen des bestimmten Betriebsdruckes umgekehrt ersteres geschlossen gehalten und letzteres offengehalten wird.
Besondere Vorteile werden dann erzielt, wenn die Kraftübertragung aus einem hydrostatischen Getriebe besteht, da das auf einen Druck ansprechende und z. B. eine geradlinige Steuerbewegung hervorrufende Verstellorgan über ein einfaches Gestänge mit dem verstellbaren Teil (Pumpe oder Motor) des hydrostatischen Getriebes verbunden werden kann. Die Drehzahlübersetzung eines solchen Getriebes arbeitet im übrigen mit einem besonders grossen Wirkungsgrad, da die Fördermenge der Pumpe bzw. das Schluckvermögen des Motors im wesentlichen verlustlos veränderbar ist.
Dadurch ist es auch wirtschaftlich tragbar, dass das hydrostatische Getriebe so ausgelegt ist, dass bereits bei geringer Drehzahl der Antriebsma- schine eine relativ hohe Drehzahl der Arbeitsmaschine oder sogar bereits deren normale Betriebsdrehzahl erreicht wird und dass bei steigender Drehzahl der Antriebsmaschine die veränderliche Übersetzung des hydrostatischen Getriebes ins Langsame im wesentlichen verlustlos vonstatten geht. Es ist ferner leicht möglich, die Pumpenförderung auf Null absinken zu lassen, u. zw. relativ rasch, und so auf einfache Weise die Arbeitsmaschine bei laufender Antriebsmaschine stillzusetzen. In diesem Fall wird ausser der Leerlaufleistung der Pumpe keine weitere Energie verbraucht.
Beim Antrieb eines Kompressors ist ferner
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der Umstand besonders vorteilhaft, dass die vorgeschlagene Steuerung als Überwachung dient, um die Betriebszustände normal zu halten. Dadurch werden Überdruckventile od. dgl. eingespart. Überhaupt ist der Erfindungsgegenstand besonders für Kompressorantriebe in Fahrzeugen geeignet, bei denen die Drehzahl der Antriebsmaschine wegen der veränderlichen Fahrtgeschwindigkeit stark variiert und nur zeitweise ein Luftbedarf vorhanden ist.
Es ist zwar bereits eine Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe bekanntgeworden, das mehrere Steuerventile, darunter auch einen Fliehkraftregler und einen Differentialkolben, aufweist. Der Differentialkolben hat aber im Gegensatz zum gegenständlichen Kolben die Aufgabe, beim Anstieg des Be-
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Abfall des Betriebsdruckes dieser ungedrosselt weitergeleitet wird.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Ventil in der Betriebsdruckleitung und das Ventil in der Steuerdruckleitung zu einem gemeinsamen Ventil mit einem einzigen Ventilkörper zusammengefasst werden.
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starr verbunden ist. Durch beide Massnahmen wird die Steuerung einfacher und damit betriebssicherer und der Fertigungsaufwand für die Ventile gesenkt.
Eine andere vorteilhafte Ausbildung der Steuereinrichtung besteht darin, dass das Ventil in der Betriebsdruckleitung mit dem vom Betriebsdruck beaufschlagten Kolben starr verbunden wird, dass die Steuerdruckleitung in die Betriebsdruckleitung zwischen Ventil und Verstellorgan einmündet, dass ferner das Ventil in der Steuerdruckleitung aus einem durch den bestimmten Betriebsdruck in Schliessstellung verschiebbaren Rückschlagventil besteht und dass in der Leitung zwischen Rückschlagventil und Verstellorgan oder m einem mit dieser in dauernder Verbindung stehenden Leitungstück eine Abflussöffnung mit kleinem Querschnitt (Drossel) vorgesehen wird.
Bei einer Kraftübertragung mit einer durch einen veränderlichen Gas- oder Flüssigkeitsdruck betätigten Drehzahlsteuerung der vorzugsweise als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmaschine wird ferner vorgeschlagen, dass dieser Druck zugleich als Steuerdruck für das Verstellorgan benutzt und über das Ventil bzw. Rückschlagventil weitergeleitet wird. Der Aufwand an Steuerelementen wird dadurch noch geringer.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine regelbare hydrostatische Kraftübertragung zum Antrieb eines Kompressors mit der Steuereinrichtung und Fig. 2 und 3 zwei unterschiedliche Ausführungen des Ventils.
In Fig. 1 ist in einem eine Öffnung 6a aufweisenden Ölsammelbehälter 6 eine regelbare hydrostatische Pumpe 3 angeordnet, die über einen Riementrieb 2 von einer Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird. Die Pumpe 3 mit einem schwenkbaren Teil 3a fördert aus dem Behälter 6 angesaugtes Öl über eine Druckleitung 7 zu einem hydrostatischen Motor 4, der einen Kompressor 5 antreibt. Vom Motor 4 führt eine Rückführleitung 8 zum Behälter 6, wobei das Rückführöl durch ein Filter 10 in den Behälter 6 austritt. Eine Leckölleitung 9 führt ebenfalls vom Motor 4 zum Behälter 6. In der Druckleitung 7 ist ferner ein Sicherheitsventil 11 vorgesehen, über das im Bedarfsfall das Drucköl aus der Druckleitung 7 über eine Leitung 12 unmittelbar in den Behälter 6 gelangt.
Der schwenkbare Teil 3a der hydrostatischen Pumpe 3 wird mittels einer Verstelleinrichtung 13 verstellt, wobei das nicht im einzelnen dargestellte Stellglied über ein Gestänge 14 mit dem schwenkbaren Teil 3a der Pumpe 3 verbunden ist. Durch das Verschwenken wird in bekannter Weise die Fördermenge der Pumpe 3 verändert. Das einen durch eine Feder 13b belasteten Kolben 13a aufweisende Stellglied wird über eine Leitung 15 gesteuert, u. zw. entweder von dem in einer Leitung 17 zugeführten Steuerdruck oder aber von dem in einer weiteren Leitung 18 zugeführten Betriebsdruck. Ob der Steuerdruck oder der Betriebsdruck in der Verstelleinrichtung 13 wirksam werden soll, wird in einem in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Steuerorgan 16 in Abhängigkeit von der Höhe des Betriebsdruckes gesteuert.
Der über die Leitung 18 zugeführte Betriebsdruck ist im gegenständlichen Fall der Druck in einem Luftkessel 19, der vom Kompressor 5 über eine Leitung 20 mit Druckluft gefüllt wird. Über eine weitere Leitung 21, von der die Leitung 18 abzweigt, wird die Druckluft zum Verbraucher, z. B. einem Press-
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Der Steuerdruck in der Leitung 17 zur Steuerung der Pumpenförderung wird der Druckluft-Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors 1 entnommen. Diese Druckluft-Drehzahlsteuerung besteht im wesentlichen aus einem in Abhängigkeit eines Hebels 22 einen veränderlichen Steuerdruck bewirkenden Schalter 23, der den konstanten Druck in einer Leitung 24 in einen je nach Stellung des Hebels 22 veränderlichen Steuerdruck umwandelt, der durch. eine Leitung 25 zu einem auf einen veränderlichen Druck ansprechenden Leistungssteuerorgan 26 weitergeleitet wird.
Von der Leitung 25 zweigt die Leitung 17 ab.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel 16'eines Steuerorgans dargestellt. Über die den Betriebsdruck
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des Luftkessels 19 aufweisende Leitung 18 und über eine Bohrung 27 wird gegen die Kraft einer Feder 28 ein Kolben 29 beaufschlagt. Falls der Betriebsdruck den Kolben 29 gegen die Kraft der Feder 28nach unten bewegen kann, d. h. eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird die sonst durch ein mit dem Kol- ben 29 starr verbundenes Ventil 29a abgesperrte Bohrung 18a freigegeben, so dass der Betriebsdruck nuni mehr auch in der Leitung 15 vorhanden ist., Ist dagegen ein niedrigerer Betriebsdruck vorhanden und be- findet sich der Kolben 29 in der gezeichneten Lage, dann ist eine Verbindung der Leitungen 15 und 17 untereinander über das Ventil 29a hergestellt.
Auch eine andere Ausführungsform 16" des Steuerorgans weist einen vom Betriebsdruck über die
Leitung 18 und eine Bohrung 30 gegen die Kraft einer Feder 31 beaufschlagten Kolben 32 auf, wobei ein mit dem Kolben 32 starr verbundenes Ventil 32a in der gezeichneten Lage die Bohrung 18b absperrt und sie in der andern Endlage öffnet, so dass dann die Leitungen 15 und 18 miteinander verbunden sind. Die den Steuerdruck führende Leitung 17 ist hier dagegen über ein Rückschlagventil 33 und über eine Boh- rung 17a mit der Leitung 15 in Verbindung gebracht. Dabei weist die Bohrung 17a eine Drosselöffnung 35 auf.
Die Kraftübertragungsanlage gemäss den Fig. 1-3 arbeitet wie folgt Bei Inbetriebnahme der Anlage ist im Luftkessel19 kein Druck oder jedenfalls nicht mehr der Betriebsdruck vorhanden. Dementsprechend befinden sich die Kolben 29 bzw. 32 in der gezeichneten Lage. Hiebei wird also auf die Verstellen- richtung 13 lediglich der Steuerdruck aus der Leitung 17 wirksam.
Die Höhe dieses Steuerdruckes ist von der Stellung des Hebels 22 und mithin von der Drehzahl der Antriebsmaschine 1 abhängig, u. zw. derart, dass bei niedriger Drehzahl der Antriebsmaschine 1 (= niedriger Steuerdruck) die Verstelleinrichtung 13 die Pumpe 3 etwa bereits auf volle Förderung (ausgeschwenkt) einstellt und dass bei hoher Drehzahl der
Antriebsmaschine 1 (= hoher Steuerdruck) die Verstelleinrichtung etwa die gleiche Förderung, aber in mehr eingeschwenkter Stellung der Pumpe 3 bewirkt. Somit kann die Drehzahl des Ölmotors 4 und damit des Kompressors 5 etwa konstantgehalten werden, wobei zweckmässigerweise ein für den Kompressor op- timaler Drehzahlwert gewählt wird.
Der Kompressor arbeitet nun mit seiner eingestellten Drehzahl. Erreicht der Betriebsdruck im Kompres- sor einen bestimmten Wert, z. B. den höchstzulässigen Wert, weil der Luftverbrauch gering ist, so ver- schiebt der Betriebsdruck die Kolben 29 bzw. 32 nach unten, so dass nicht mehr der Steuerdruck für die
Steuerung der Fördermenge wirksam ist, sondern der Betriebsdruck. Da der Betriebsdruck nunmehr aus der
Leitung 18 über die Leitung 15 auf die Verstelleinrichtung 13 wirkt, wird die Förderung der Pumpe 3 auf
Null eingestellt. Der Kompressor steht somit still und fördert keine Luft mehr. Es liegt auf der Hand, dass dieser Wert des Betriebsdruckes, der das Stillsetzen des Kompressors bewirkt, höher sein muss als der höchste
Wert des Steuerdruckes.
Denn selbst der höchste Wert des Steuerdruckes muss noch eine Förderung der
Pumpe zur Folge haben, u. zw. etwa dieselbe Förderung pro Zeiteinheit wie bei den andern Steuerdruck- werten. Demzufolge arbeitet das Überdruckventil 33 (Fig. 3) so, dass der die Stillsetzung des Kompressors 'bewirkende Betriebsdruckwert die Leitung 17 absperrt.
Sinkt nun der bestimmte Wert des Betriebsdruckes ab, so bewegen sich die Kolben 29 bzw. 32 nach oben. Somit wird wieder der Steuerdruck für die Ausschwenkung der Pumpe 3 massgebend. Bei der Ausfüh- rung des Ventils nach Fig. 3 fliesst ein Teil des Druckmediums in der Leitung 15 über die Drossel 35 ab und senkt dadurch den Druck in der in diesem Augenblick sonst völlig abgeschlossenen Leitung 15, so dass nun das Rückschlagventil vom Steuerdruck geöffnet werden kann. Die Geringfügigkeit der durch die Drossel 35 auch sonst abfliessenden Mediums wirkt sich nicht nachteilig auf die Steuervorgänge selbst aus.
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