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Steuereinrichtung für den hydrostatischen Antrieb eines Fahrzeuges
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für den hydrostatischen Antrieb eines Fahrzeuges mit zwei, je einer Fahrzeugseite zugeordneten Flüssigkeitsmotorensätzen, die mittels hydraulischer Schalter wahlweise in Reihe oder parallel schaltbar sind. Normalerweise besteht jeder Satz aus einem Motor, wobei die einander zugeordneten Motoren ein Radpaar antreiben.
Diese Art der Steuerung ist damit bereits jenem bekannten Vorschlag überlegen, nach dem jedes Rad eines geländegängigen Fahrzeuges mit einem Paar hydraulischer Motoren versehen ist und jeder dieser Radantriebe unabhängig von allen andern durch einen eigenen Kolbenschieber gesteuert wird ; dementsprechend bleibt eine Änderung des Antriebes an einem der Räder ohne Einfluss auf die Aussteuerung der Beaufschlagung der andern Räder. Trotz der gegenüber einer solchen Einrichtung vorteilhaften Wirkung der eingangs beschriebenen Anlagen sind auch die letzteren vom fahrtechnischen Standpunkt aus unbefriedigend.
Bei der Reihenschaltung haben die Motoren eine höhere Drehzahl und ein geringeres Drehmoment als bei der Parallelschaltung. Die Umschaltung ist daher mit der üblichen Gangschaltung zwischen einer Brennkraftmaschine und den Rädern eines Fahrzeuges zu vergleichen.
Es ist ferner bekannt, zum Lenken eines Fahrzeuges beiden Motorensätzen Regelorgane zuzuordnen, um wahlweise dem einen Motor mehr Flüssigkeit zuzuführen als dem andern, so dass sich eine Rechts-oder Linkskurve ergibt. Will man aber eine derartige Lenkeinrichtung in Verbindung mit umschaltbaren Steuereinrichtungen anwenden, so bereitet dies erhebliche Schwierigkeiten, weil die Regelorgane mit den Motoren umgeschaltet werden müssen und bezüglich Öffnungsweite, Betätigungsweg usw. nur einem der beiden Schaltzustände angepasst werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zum Umschalten vom Reihenauf den Parallelbetrieb und umgekehrt mit einer Lenkeinrichtung zur unterschiedlichen Beschickung der Motorensätze derart zu kombinieren, dass sich auf einfache Weise bei der Umschaltung der Motoren die richtige Umschaltung der Regelorgane und deren Anpassung an die jeweilige Betriebsart ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jede Seite beider Motorensätze über je ein Parallel-Drosselorgan mit den Zuleitungen und eine Seite eines Motorensatzes mit der gegenüberliegenden Seite des andern Motorensatzes über ein Reihen-Drosselorgan verbunden sind, dass bei Parallelbetrieb das Reihen-Drosselorgan geschlossen, alle Parallel-Drosselorgane geöffnet und die beiden Parallel-Drosselorgane jedes Motorensatzes so gekuppelt sind, dass sie gemeinsam und gleichsinnig drosseln, und dass bei Reihenbetrieb in der Ausgangsstellung das Reihen-Drosselorgan sowie die an den diesem gegenüberliegenden Seiten der Motorensätze angeschlossenen Parallel-Drosselorgane geöffnet, die beiden andern Parallel-Drosselorgane geschlossen und die je einer Zuleitung zugeordneten Paare von Parallel-Drosselorganen jeweils mit dem Reihen-Drosselorgan so gekuppelt sind,
dass d geöffnete Parallel-Drosselorgan und das Reihen-Drosselorgan gemeinsam und
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gleichsinnig drosseln und das geschlossene Parallel-Drosselorgan gegensinnig öffnet.
Bei dieser Steuereinrichtung werden für die Umschaltung benötigte Sperrorgane gleichzeitig als Drosselorgane für den Lenkregelvorgang ausgenutzt. Durch die spezielle Kupplung zwischen den einzelnen Drosselorganen ergibt sich eine von der jeweiligen Schaltstellung abhängige (und damit von der andern Schaltstellung unabhängige) Drosselbetätigung. Dies führt zu einer kombinierten, aber sehr einfachen Schaltung, die auf kleinem Raum untergebracht werden kann.
Es ist sogar möglich, die gesamte Schalt-und Drosselverstellung mit einem einzigen Handgriff durchzuführen. Zu diesem Zweck ist es lediglich notwendig, die Drosselorgane von einem mit
Kurvenscheiben versehenen Betätigungsschaft verstellen zu lassen, der mindestens zwei axial gegeneinander versetzte Stellungen für den Reihen-und den Parallelbetrieb hat.
Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, wenn die Drosselorgane als Schieber ausgebildet und die je einer Zuleitung zugeordneten Parallel-Drosselorgan-Paare in einem Schieber zusammengefasst sind. Für alle Sperrorgane und Drosselorgane benötigt man daher nur drei Schieber.
Die günstigste Anordnung aller Teile erhält man, wenn die beiden Parallel-Drosselorgan-Schieber in einer Ebene gleichachsig zu beiden Seiten des Schafts angeordnet sind und der Reihen-Drosselorgan-Schieber in einer axial dazu versetzten Parallelebene senkrecht zu dieser Achse steht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dieselbe erste Kurvenscheibe in der Parallelstellung des Schafts die beiden Parallel-Drosselorgan-Schieber und in der Reihenstellung des Schafts den Reihen-Drosselorgan-Schieber verstellen, wobei der letztgenannte Schieber rechtwinkelig zu den beiden erstgenannten Schiebern steht. Insbesondere kann hiebei die erste Kurvenscheibe als exzentrischer Kreis ausgebildet sein. Durch die zweifache Verwendung dieser Kurvenscheibe ergibt sich eine axial kurze Konstruktion.
Zweckmässigerweise hält die in der Reihenstellung des Schafts auf die Parallel-Drosselorgane wirkende zweite Kurvenscheibe in ihrer Mittelstellung beide Parallel-Drosselorgan-Schieber in ihrer Endstellung, verstellt aber bei Verdrehung nur einen der Parallel-Drosselorgan-Schieber, wobei die Zuordnung zur ersten Kurvenscheibe so erfolgt, dass gleichzeitig das Reihen-Drosselorgan gedrosselt wird. Hiebei kann die zweite Kurvenscheibe insbesondere durch einen Kreisbogen um die Drehachse des Schafts und durch einen Kreisbogen um einen Exzenterpunkt begrenzt sein. Eine solche Kurvenscheibe ermöglicht es, die beiden Parallel-Drosselorgan-Schieber in der gleichen Querschnittebene anzuordnen, wodurch wieder die axiale Länge der Einrichtung verkürzt wird.
Um die Umschaltung zu erleichtern, können die beiden benachbarten Kurvenscheiben durch schräge übergangsflächen ineinander übergehen. Desgleichen kann zwischen die Stirnfläche des Schafts und die benachbarte Kurvenscheibe eine schräge übergangsfläche gelegt sein.
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ist, behält der erstgenannte Schieber seine Ruhestellung auch dann, wenn er nicht mehr von einer Kurvenscheibe unterstützt ist. Man kann ihn daher, so dicht neben der Stirnwand des Gehäuses anordnen, dass er nur in der Reihenstellung des Schafts von einer Kurvenscheibe betätigt wird. Dies führt zu einem sehr kurzen Betätigungsschaft und damit zu einer axial kurzen Einrichtung.
Bei einer zweckmässigen Auslegung der Einrichtung schneiden sich die Projektionen der Achsen der beiden Parallel-Drosselorgan-Schieber und des Reihen-Drosselorgan-Schiebers im Mittelpunkt der ersten als Exzenterscheibe ausgebildeten Kurvenscheibe und die Drehachse des Schafts, der Mittelpunkt der ersten Kurvenscheibe und der Exzenterpunkt der zweiten Kurvenscheibe liegen in dieser Reihenfolge auf der Projektion der Achse des Reihen-Drosselorgan-Schiebers. Hiebei sollten die Abstände zwischen der Schaftachse und dem Mittelpunkt der ersten Kurvenscheibe einerseits und dem Exzenterpunkt der zweiten Kurvenscheibe anderseits gleich sein.
Bei einer bevorzugten Konstruktion weist der Betätigungsschaft mindestens eine weitere Kurvenscheibe auf, auf die ein federbelasteter Stössel wirkt, der den Schaft in die der Geradeausfahrt entsprechende Mittelstellung führt. Hiebei können zwei axial versetzte weitere Kurvenscheiben vorhanden sein, die seitliche Begrenzungen bilden, so dass der Stössel die Axialstellung des Schafts fixiert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 schematisch das Schaltbild der erfindungsgemässen Steuereinrichtung, Fig. 2 die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels mit den entsprechenden Anschlüssen in der Parallelstellung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel in Parallelstellung und Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 3 durch das Ausführungsbeispiel in Reihenstellung.
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Bei der Schaltung nach Fig. 1 werden zwei Motoren--l und 2-- für ein Paar Räder --3-von einer Pumpe --4-- mit Druckflüssigkeit versorgt, die aus einem vorratsbehälter --5-entnommen und in diesen zurückgeführt wird. Ein Steuergerät --6-- ermöglicht es, die Fahrgeschwindigkeit einzustellen, indem ein Teil der geförderten Druckflüssigkeit von der Pumpenleitung --7-- unmittelbar in die Ablaufleitung --8-- zurückgeführt wird. Das Steuergerät - 6-- ermöglicht ferner die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt, indem die beiden
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14, 15--für die beiden Motoren --1, 2--.
In der Steuereinrichtung --11-- sind fünf Drosselorgane--16 bis 20--vorgesehen. Es liegt je ein Parallel-Drosselorgan-16 und 17-zwischen der Zuleitung --9-- und der Anschlussleitung - 12 bzw. 14-und je ein Parallel-Drosselorgan-18, 19-zwischen der Zuleitung --10-- und der Anschlussleitung --13, 15--. Ferner sind die beiden Anschlussleitungen --12 und 15-- unter Verwendung zweier Leitungsabschnitte-21, 22--über das Reihen-Drosselorgan--20miteinander verbunden.
Wie sich weiter unten noch ergibt, sind die einzelnen Drosselorgane--16 bis 20--miteinander derart gekuppelt, dass sich bei einer Verstellbewegung die gewünschte Rechts- oder Linksdrehung ergibt. Hiebei gilt :
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Rechtskurve, bei der der Motor --2-- langsamer laufen muss, die Drosselorgane --17 und 19-gleichzeitig in Schliessstellung betätigt.
Bei Reihenbetrieb sind in der Geradeausfahrt die Parallel-Drosselorgane-18, 17-sowie das Reihen-Drosselorgan --20-- voll geöffnet und die Parallel-Drosselorgane-16 und 19-geschlossen. Für eine Linkskurve werden gleichzeitig die Organe-18 und 20-in Schliessrichtung
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allen Fällen bleiben an den Motoren symmetrische Druckverhältnisse bestehen.
Eine praktische Ausführungsform für das Steuergerät --11-- ist in den Fig. 2 bis 4 veranschaulicht. In einem Gehäuse --23-- ist in einer Axialbohrung --24-- ein Betätigungsschaft - 25-- angeordnet, der mit Hilfe eines an seinem äusseren Ende angebrachten Handgriffs sowohl
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und durch einen Kreisbogen --30-- um einen Exzenterpunkt-E--gebildet wird. Zwischen Stirnfläche --26-- und Kurvenscheibe --27-- ist eine schräge übergangsfläche--31--, zwischen den beiden Kurvenscheiben--27 und 28-eine schräge Übergangsfläche --32-- vorgeschen.
In einer Ebene --B-- nabe der Abschlusswand des Gehäuses-23--ist an der Unterseite der Bohrung--24--eine Bohrung--33--vorgesehen, die einen Schieber --34-- aufweist. Dieser
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durch einen Anschlagring --38-- in der in Fig. 3 dargestellten Stellung festgehalten wird. Der Schieber --34-- besitzt eine Ringnut-39-. Im Gehäuse ist eine Ringnut --40-- vorgeschen.
Die Schieberanordnung-33, 34-bildet das Reihen-Drosselorgan --20--, das geöffnet ist, sobald die beiden Ringräume--39, 40--miteinander in Verbindung stehen.
In der Ebene-A-befinden sich zwei achsparallele, senkrecht zur Bohrung --33-- stehende Bohrungen--41, 42--, in denen Schieber--43, 44-angeordnet sind, die durch die Kraft einer Feder-45, 46--, die sich an einer Stellschraube --47,48-- abstützt, mit ihrem inneren Stössel --49, 50--gegen die Kurvenscheibe --27 oder 28-- gedrückt werden. Jeder Schieber besitzt eine Ringnut--51, 52-, die über Stutzen--53, 54-mit den Zuleitungen 10--verbunden werden kann. Links und rechts davon befinden sich im Gehäuse-23--je ein Ringraum-55, 56 und 57, 58--.
Die Schieberanordnung--41, 43-bildet die Parallel-Drosselorgane-18, 19-, die Schieberanordnung --42,44-- die Parallel-Drosselorgane --16,17--, die jeweils geöffnet werden, wenn die Ringnut--51, 52-des Schiebers mit einem der Ringräume --55 bis 58-des Gehäuses in Verbindung tritt.
Im Gehäuse --23-- verlaufen noch eine Reihe von Bohrungen, die nicht näher bezeichnet sind
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und über die Ringräume der einzelnen Ventile untereinander oder mit den Zuleitungen und Anschlussleitungen verbunden sind, wie es schematisch in Fig. 2 angedeutet ist, wobei zum besseren Verständnis der Schieber --34-- in die gleiche Ebene wie die Schieber--43, 44--verlegt ist, aber mit seinem Stössel--37--nicht auf einer Kurvenscheibe aufliegt.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel steht die gemeinsame Achse der Bohrungen
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-41, 42--Schaftachse--M-und dem Exzenterpunkt--E--der zweiten Kurvenscheibe --28-- liegt.
Dieser Pnkt --P-- ist auch der Mittelpunkt der Kreisscheibe der ersten Kurvenscheibe--27--.
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angeflanscht. Innerhalb dieses Blocks weist der Betätigungsschaft zwei weitere Kurvenscheiben --60, 61--auf, die eine solche Form haben, dass der Schaft --25-- von allein in die Neutralstellung zurückkehrt, wenn ein radial verstellbarer Stössel--62--unter der Kraft einer Feder --63-- nach innen auf die Kurvenscheibe gedrückt wird. Die beiden Kurvenscheiben-60, 61- sind beidseitig durch Wände-64 bis 67-begrenzt, die dafür sorgen, dass der Stössel-62-den Schaft in seiner gewählten Axiallage festhält. Mit einem Drehriegel --68-- kann der Stössel --62-aus der Verriegelungsstellung herausgehoben werden, so dass man den Schaft axial verstellen kann.
Es sei zunächst der Parallelbetrieb betrachtet, der den Fig. 2 und 3 entspricht. Hiebei ist der Reihenschieber--34--in seiner Verschlusslage und wird von keiner Kurvenscheibe beeinflusst. Die beiden Parallelschieber--43, 44--stehen unter dem Einfluss der ersten Kurvenscheibe--27--. In der in Fig. 2 veranschaulichten Neutralstellung strömt Druckflüssigkeit von der Zuleitung--10-gleichmässig über die beiden Ringräume--55, 57--in die Zuleitungen--13, 15--und zu den Motoren, während die rückströmende Flüssigkeit von den Leitungen--12, 14--über die Ringräume
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zwischen den jeweils andern Ringräumen und den Ringnuten --51,52-- vergrössert werden.
Infolgedessen wird dem einen Motor weniger Druckflüssigkeit zugeführt, während der andere Motor entsprechend mehr Druckflüssigkeit erhält oder seine Durchflussmenge zumindest erhalten bleibt.
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3)Parallelschieber-43, 44-stehen unter dem Einfluss der zweiten Kurvenscheibe-28- (Fig. 4). Bei einer Drehung des Schafts --25-- aus der Neutralstellung schiebt sich der Schieber-34-nach innen, wodurch der Querschnitt zwischen den Ringräumen --39,40-- gedrosselt wird. Die beiden Parallelschieber--43, 44--befinden sich in der Aussenstellung, bei der lediglich die äusseren Ringräume--55, 56--mit den Zuleitungsringnuten --51,52-- in Verbindung stehen.
Bei einer Verdrehung des Schafts wird der eine Schieber in dieser Stellung gehalten, während der andere Schieber sich nach innen bewegen darf, wodurch der bisher offene Querschnitt gedrosselt und der bisher geschlossene Querschnitt allmählich geöffnet wird.
Durch die axiale Verschiebung des Schafts werden daher nicht nur die einzelnen Drosselorgane in die für den Parallelbetrieb bzw. den Reihenbetrieb notwendige Stellung gebracht. Vielmehr werden sie durch die entsprechenden Kurvenscheiben auch so verarbeitet, dass sie bei einer Drehung des Schafts eine solche Drosselung vornehmen, dass gleiche Drehwinkel des Schafts im Reihenbetrieb und im Parallelbetrieb zu etwa gleichen Fahrtrichtungsänderungen führen.
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