Hydraulische Steuereinrichtung zum Verstellen der Schwenkkörper in einem Axialkolben- Flüssigkeitsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung zum Verstellen der Schwenkkörper in einem Axialkolben-Flüssigkeitsgetriebe. Es sind bereits Steuereinrichtungen dieser Art bekannt,
in denen das von einer zum Aufrechterhalten des ver hältnismässig niedrigen Fülldruckes in dem Getriebe dienende Pumpe geförderte Druckmittel als Kraft quelle verwendet wird und zur Nachlaufsteuerung mit einem von Hand betätigbaren Steuerschieber und einem mit diesem hydraulisch und mechanisch ge- kuppelten, wechselseitig durch das Druckmittel be- aufschlagbaren Arbeitskolben versehen ist.
Die be kannten Steuereinrichtungen dieser Art besassen den Nachteil, dass bei Verwendung des 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 Kilo einen erheblichen Querschnitt aufweisen musste, so dass die Verstellung auch nur verhältnismässig langsam er folgen konnte.
Während dieser Verstellzeiten wurde ausserdem der Kraftschluss im hydrostatischen Getriebe durch den Fortfall der Füllung selbsttätig unterbrochen, was z. B. bei Verwendung des Getriebes für einen Fahr zeugantrieb sehr störend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Steuereinrichtung der geschilderten Art zu schaffen, die eine beliebig schnelle Verstellung unter gleich zeitiger Aufrechterhaltung einer nur unwesentlich ver ringerten Förderung von Druckflüssigkeit mit dem niedrigeren Fülldruck ermöglicht.
Diese Aufgabe soll erfindungsgemäss dadurch gelöst sein, dass in der von der Pumpe zum Flüssigkeitsgetriebe führenden Lei tung ein durch einen Hilfskolben gesteuertes Absperr glied und ein an sich bekanntes Überdruckventil in Parallelschaltung angeordnet sind. Durch eine solche Ausgestaltung der Steuereinrichtung kann erreicht werden,
dass bei Beginn einer jeden durch Betätigen des Steuerschiebers eingeleiteten Verstellbewegung des Arbeitskolbens im einen oder anderen Bewegungs sinn der auf den Arbeitskolben wirkende Druck in der Arbeitsflüssigkeit durch Schliessen des vom Hilfs kolben gesteuerten Absperrgliedes von dem ständig in der Verbindungsleitung zum inneren Kreislauf des hydrostatischen Getriebes herrschenden verhältnis mässig niedrigen Fülldruck in der Grössenordnung von etwa 4 bis 7 atü automatisch auf den durch die Ein stellung des Überdruckventils bestimmbaren wesent lich höheren Arbeitsdruck in der Grössenordnung von z.
B. 40 bis 70 atü erhöht und nach beendeter Ver- stellbewegung durch Öffnen des Absperrgliedes eben falls wieder selbsttätig auf den niedrigeren Fülldruck herabgesetzt wird. Diese vollautomatisch erfolgende Drucksteigerung in der zum Verstellen des Arbeits kolbens dienenden Flüssigkeit nur während der Ver- stellzeiten schafft einerseits die Voraussetzung für äusserst raumsparende Abmessungen der ganzen Steuereinrichtung, die schon bei einem verhältnis mässig kleinen Durchmesser des Arbeitskolbens er hebliche Verstellkräfte aufzubringen gestattet und sich deshalb auch innerhalb des Getriebegehäuses unterbringen lässt.
Infolge der gegenüber einer Niederdruckverstel- lung erzielten Verkleinerung des Kolbenquerschnittes wird für die Verstellbewegungen des Arbeitskolbens auch nur ein entsprechend kleineres Druckmittel volumen benötigt, so dass für die gleichzeitige Zufuhr- von Druckflüssigkeit unter dem sehr viel kleineren Fülldruck zu dem inneren Kreislauf des hydrostati schen Getriebes eine nur wenig verkleinerte Flüssig keitsmenge auch während der Verstellbewegungen des Arbeitskolbens zur Verfügung steht und damit jede Unterbrechung des Kraftschlusses im Getriebe mit Sicherheit vermieden wird.
Gleichzeitig wird die er forderliche Antriebsleistung für die Füllpumpe be deutend verringert, da diese während des grössten Teiles ihrer Laufzeit nur gegen den verhältnismässig niedrigen Fülldruck des hydrostatischen Getriebes zu fördern braucht, was sich als eine Steigerung des gesamten Getriebewirkungsgrades auswirkt und ausserdem die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der benutzten Pumpe erhöht.
Um die Verstellbewegungen des Arbeitskolbens zu begrenzen, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, in den (Hochdruck) Druckmittelkreislauf für den Arbeits kolben eine an sich bekannte Drosselstelle einzuschal ten. Durch Verwendung einer solchen entweder in der Zufuhr- oder in der Ablaufleitung der Druckflüssig keit angeordneten, gegebenenfalls einstellbaren Dros selstelle ist es möglich, die Verstellgeschwindigkeit des Arbeitskolbens so zu dämpfen, dass sich einerseits das Übersetzungsverhältnis im stufenlosen Getriebe über den ganzen Verstellbereich genügend schnell verändern lässt und anderseits zu plötzliche, d. h. stossartige 1Jbersetzungssprünge mit Sicherheit ver mieden werden.
Zweckmässig steht der Hilfskolben zum Betätigen des Absperrglieds auf seiner in Richtung Schliessen wirkenden Seite mit einer ständig unter Druck stehen den Leitung und auf seiner in Richtung Öffnen wirkenden Seite mit einer Leitung in Verbindung, die bei Mittelstellung des Steuerschiebers über eine Dros selstelle ebenfalls unter Druck gehalten, bei jeder Verstellbewegung des Steuerschiebers jedoch druck entlastet wird.
Bei Beaufschlagung des Hilfskolbens in der Öffnungsrichtung mit dem verhältnismässig hohen auf den Arbeitskolben wirkenden Druck reicht schon eine entsprechend kleine Kolbenfläche selbst zum Betätigen eines nicht druckausgeglichenen Kegel ventils als Absperrglied aus, wodurch sich der Platz bedarf für die gesamte Steuereinrichtung noch weiter verringert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Steuereinrichtung besteht schliess lich darin, dass beide Seiten des auf das Absperrglied wirkenden Hilfskolbens mit der stets unter dem niedrigeren Fülldruck stehenden Leitung in Ver bindung stehen, wobei in die Verbindung zu der in Richtung Öffnen wirkenden Seite eine Drossel ein geschaltet ist und der Hilfskolben zusätzlich durch eine vorgespannte Feder in Richtung Öffnen be- aufschlagt wird, deren Kraft ausreicht, um das vor zugsweise als druckentlasteter Schieber ausgebildete Absperrglied bei Druckausgleich wieder zu öffnen.
Durch diese Ausgestaltung kann die während der Betätigungszeiten der Steuereinrichtung über die in Richtung Öffnen wirkende Druckraumseite in den drucklosen Raum abfliessende Flüssigkeitsmenge sehr klein gehalten werden, was sich vor allem als eine weitere Vergrösserung der zu Nachförderung in den inneren Kreislauf des hydrostatischen Getriebes ver fügbaren Flüssigkeitsmenge auswirkt. Die Verwen dung eines als druckentlasteter Schieber ausgebildeten Absperrgliedes hat dabei den zusätzlichen Vorteil, dass zum Betätigen des Absperrgliedes nur eine ver hältnismässig geringe und daher leicht durch eine vor gespannte Feder aufzubringende Kraft benötigt wird.
Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe hydraulische Steuer einrichtung zum Verstellen der Schwenkkörper eines Axialkolben-Flüssigkeitsgetriebes in schematischem Längsschnitt durch einen Ackerschlepperantrieb, Fig. 2 die hydraulische Steuereinrichtung allein in grösserem Massstab wiederum in schematischem Längsschnitt bei in Ruhelage befindlichem Steuer schieber,
Fig. 3 die gleiche Steuereinrichtung wie in Fig. 2 mit zum Betätigen des Arbeitskolbens aus der Ruhe lage nach links verschobenem Steuerschieber und Fig. 4 eine etwas abgewandelte Steuereinrichtung mit einem als druckentlasteter Schieber ausgebildetem Absperrglied wiederum in schematischem Längs schnitt bei in Ruhelage befindlichem Steuerschieber.
Wie am besten aus Fig. 1 zu entnehmen ist, dient die hydraulische Steuereinrichtung 50 zum Verstellen der Schwenkkörper 51 bzw. 52 mit daran festen An triebshebeln 51' bzw. 52' eines Axialkolben-Flüssig- keitsgetriebes 62 mit stufenlos veränderbarem über setzungsverhältnis, das zwischen die von einem nur angedeuteten Motor in Drehung versetzbare Antriebs welle 53 und die durch ein zweistufiges Stirnrad-Vor- gelege 54, 55 bzw. 56, 57 und einen Kegeltrieb 58, 59 in einem festen Übersetzungsverhältnis stark in der Drehzahl untersetzten Radantriebswelle 60, 61 ein geschaltet ist.
Die Steuerimpulse zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses werden dabei von einem in Richtung des Doppelpfeiles 63, 64 aus der dar gestellten Mittellage am Gehäuse 70 beweglich ge lagerten Wählhebel 65 über einen Bowdenzug 66 o. dgl. mechanisch auf das eine Ende 7' eines Doppel hebels 7 an der Steuereinrichtung 50 übertragen, der seinerseits mit dem Steuerschieber 1 bei 1' drehbar verbunden ist und mit seinem anderen, gabelförmigen Ende 10 drehbar und längsverschieblich über einen Bolzen 9 an der Kolbenstange 3 eines Arbeitskolbens 2 greift.
Das auf der anderen Seite der Steuereinrich tung 50 herausragende Ende der Kolbenstange 3 ist über eine ebenfalls drehbare und längsverschiebüche Bolzen-Gabel-Verbindung 67, 68 an das eine Ende des bei 69, 69' drehbar im Gehäuse 70 gelagerten und das Getriebe 62 gabelförmig umfassende Doppel hebel 71 angeschlossen. Die anderen Arme 72, 72' des gabelförmigen Doppelhebels sind über die bei 73, 73' angelenkten Gleitstücke 74 und ein Wälzlager 75 mit einem die Steuerschlitze 76 und 77 für die Schwenkkörperverstellung enthaltenden Hohlzylinder 78 verbunden.
Durch diesen Mechanismus lassen sich durch Be wegungen des Arbeitskolbens 2 der Steuervorrichtung 50, die stillstehend innerhalb des Gehäuses 70 an geordnet und nur zur Verdeutlichung ihrer Wirkungs weise um 90 in die Zeichenebene hineingeklappt dargestellt worden ist, auch bei umlaufendem Ge häuse 79 des Axialkolben-Flüssigkeitsgetriebes 62 die in dem Gehäuse 79 drehbar gelagerten Schwenk körper 51 und 52 in ihrer Winkellage verstellen.
Hierdurch kann das übersetzungsverhältnis zwischen dem Untersetzungsverhältnis und dem durch die Be messung der Pumpen- und Motorenkolben sowie der einander zugeordneten Schräglagen der Schwenk körper 51 und 52 sich ergebenden grössten über setzungsverhältnis 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 angeordnet, die Flüssigkeit aus dem Sumpf des Gehäuses 70 über eine Leitung 81 ansaugt und durch Leitungen 82, 83 und 84 ständig unter dem er forderlichen Fülldruck in das Getriebe 62 fördert, um den durch Undichtigkeit aus dem inneren Kreis lauf zwischen Pumpe und Motorteil verlorengehenden Teil und bei Veränderungen des übersetzungsverhält- nisses schwankenden Bedarf an Arbeitsflüssigkeit zu ergänzen.
Zwischen die Leitungen 82 und 83 ist nun die hydraulische Steuereinrichtung 50 eingeschaltet, die das von der Pumpe 80 geförderte Druckmittel in der nachstehend an Hand der Fig. 2 bis 4 beschriebe nen Weise zum Verstellen des Arbeitskolbens 2 unter selbsttätiger Heraufsetzung des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung 82 während der Verstellzeiten auszunut zen gestattet.
Die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Steuerein richtungen 50 und 50' bestehen zur Hauptsache aus einem Steuerschieber 1 und einem wechselseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Arbeitskolben 2 mit einer Kolbenstange 3, die beide in einem gemein samen 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 des Hebels 7 durch Ausschläge im einen oder anderen 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 Fig. 2 und 4 die Verbindungskanäle 13 bzw. 14 zu den beiderseits an den Arbeitskolben 2 grenzen den 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 in Offenlage gehaltenes Ab- Sperrglied in Form des 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 bestimmten Fülldruck dem Axialkolben-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 und 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 Hilfs kolbens 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 geöffne ten Ventil 18 in den Druckflusskanälen herrschenden Niederdruck öffnet, dessen Höhe sich nach dem im Austrittskanal 21 benötigten Fülldruck richtet.
Der zum Zylinderteilraum 24 für den Hilfskolben 22 führende Kanal 27 und der mit diesem über eine Leitung 32 verbundene Kanal 33 sind bei in Ruhelage befindlichem Steuerschieber 1 durch dessen Steuer flächen 34 bzw. 35 verschlossen, die gleichzeitig die in einen überdrucklosen Raum führenden Kanäle 36 bzw. 37 geschlossen halten. Der zwischen den Steuer flächen 11 und 12 am Steuerschieber 1 befindliche Ringraum 38 steht über eine Drosselstelle 39 und den Kanal 25 mit dem Eintrittskanal 17 in ständiger Ver bindung.
Bei einer Verstellung des Steuerschiebers 1 aus seiner in den Fig.2 und 4 dargestellten Ruhelage durch Betätigen des Hebels 7, z. B. nach links in die Stellung der 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 Steuer schieber 1 und den Kanal 36 mit dem überdrucklosen Aussenraum verbunden.
Der Hilfskolben 22 macht unter der Wirkung des auf seiner rechten Seite weiter hin ruhenden Druckes im Raum 19 eine Bewegung nach links, worauf das Ventil 18 unter dem Einfluss der Druckmittelströmung, die noch durch eine Feder 41 unterstützt wird, schliesst und damit den weiteren Durchfluss des Druckmittels vom Einlasskanal 17 zum Raum 19 und dem Kanal 20 absperrt. Dadurch steigt der Druck in den zum Ventil 18 führenden Kanälen sofort an bis auf einen durch das überdruck- ventil 30 bestimmten Höchstwert.
Gleichzeitig mit der Öffnung des Kanals 27 durch die Steuerfläche 34 wird bei der Verstellung des Steuerschiebers 1 nach links von dessen Steuerfläche 11 dem von der Pumpe kommenden Druckmittel der Weg von dem Ringraum 38 zu dem an die linke Seite des Kolbens 2 grenzen den Raum 15 freigegeben und der rechte Raum 16 über einen Kanal 14, den Ringraum 42 und die Kanäle 43, 44, 45, Ringraum 40 am Steuerschieber 1 und den Kanal 36 mit dem überdrucklosen Aussen raum verbunden, so dass der Kolben 2 in Richtung des Pfeiles 46 nach rechts in Bewegung gesetzt wird.
Diese Bewegung des Arbeitskolbens 2 wird über die Kolbenstange 3 auf die eine hohe Verstellkraft er fordernden Schwenkkörper im Axialkolben-Flüssig- keitsgetriebe übertragen unter gleichzeitiger Rück führung des Steuerschiebers 1 in Richtung des Pfeiles 47 über den die mechanische Verbindung zwischen dem Steuerschieber 1 und dem Arbeitskolben 2 her stellenden Hebel 7, dessen zur Einleitung der Ver- stellbewegung dienendes Ende 48 in der jeweiligen Auslenklage festgehalten werden muss.
Sobald der Steuerschieber 1 in seine Ruhelage entsprechend den Fig. 2 und 4 zurückgekehrt ist, bei der die Steuer flächen 11 und 12 bzw. 34 und 35 die ihnen zugeord neten Kanäle 13 und 14 bzw. 27 und 33 wieder ab schliessen, bleibt der Arbeitskolben 2 in seiner er reichten Lage stehen.
Das durch den Kanal 26 mit der Drosselstelle 28 und den Kanal 27 in den Raum 24 unter dem erhöhten Druck einströmende Druck mittel verschiebt den Hilfskolben 22 gegen den im Raum 19 herrschenden geringeren Fülldruck wieder nach rechts, wodurch das Ventil 18 geöffnet und nach dem Druckabbau auch im Raum 24 auf den niedrige ren Druck in der Abflussleitung 21 von der Feder 23 in Offenlage festgehalten wird.
Das etwas abgewandelte Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von der vorstehend an Hand der Fig.2 und 3 beschriebenen Steuer einrichtung lediglich dadurch, dass das Absperrglied für das Druckmittel als ein durch den Hilfskolben 22 verstellbarer druckentlasteter Schieber 49 ausgebildet ist. Ferner steht auch der in der Öffnungsrichtung, d. h. nach rechts, auf den Hilfskolben 22 wirkende Druckraum 24 in diesem Falle mit dem ständig unter dem Rücklaufdruck stehenden Kanal 20 über eine Drosselstelle 28 in Verbindung.
Hierdurch wird die während der Betätigungszeiten der Steuereinrichtung durch die Drosselstelle 28 in den überdrucklosen Aussenraum abfliessende Flüssigkeitsmenge wesent lich verringert. Dabei muss allerdings die auf den Hilfskolben 22 wirkende Feder 23 so stark bemessen werden, dass ihre Kraft allein ausreicht, um den Schieber 49 unter Überwindung der Kraft einer Schliessfeder 50 in seine Öffnungslage zu verstellen, wenn die Räume 19 und 24 auf beiden Seiten des Hilfskolbens 22 einen gleich hohen Druck aufweisen.