DE1016289B

DE1016289B - Device for controlling hydrostatic reduction gears for traction vehicles

Info

Publication number: DE1016289B
Application number: DEV7765A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ludwig Breves
Original assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Current assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Priority date: 1954-02-15
Filing date: 1954-02-15
Publication date: 1957-09-26

Description

Vorrichtung zur Steuerung hydrostatischer Untersetzungsgetriebe für Triebfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung hydrostatischer Untersetzungsgetriebe für Triebfahrzeuge mit elektrischem Antrieb für die Personen-und Nutzlastbeförderung mit einem zwischen der Saug- und Druckleitung vorgesehenen, in Schließrichtung von einer Feder belasteten Überströmventil, das in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit beeinflußt wird.Device for controlling hydrostatic reduction gears for Motor vehicles The invention relates to a device for controlling hydrostatic Reduction gears for locomotives with electric drive for the passenger and Payload transport with a provided between the suction and pressure line, in the closing direction of a spring loaded overflow valve, which depends on is influenced by the driving speed.

Bei der Verwendung von stufenlosen Untersetzungsgetrieben zur Übertragung großer Leistungen, wie dies beim Einbau solcher Getriebe in Triebfahrzeugen der Fall ist, besteht die Gefahr einer Überlastung des Antriebsmotors und des Getriebes bei zu schneller Veränderung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes. Diese Gefahr besteht insbesondere bei hydrostatischen Untersetzungsgetrieben, da in solchen Getrieben der Druck der Arbeitsflüssigkeit zwecks Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades bereits an der oberen Grenze liegt, die durch die Festigkeit der Getriebeteile gesetzt ist. Jede über diesen Höchstdruck hinausgehende und insbesonders ruckartige Belastung des Getriebes kann dessen Zerstörung oder zumindest seinen vorzeitigen Verschleiß zur Folge haben.When using stepless reduction gears for transmission great performance, as is the case with the installation of such transmissions in traction vehicles If this is the case, there is a risk of overloading the drive motor and the gearbox if the reduction ratio of the gear unit changes too quickly. These There is a particular danger with hydrostatic reduction gears, as in such Driven the pressure of the working fluid in order to achieve the highest possible Efficiency is already at the upper limit, which is due to the strength of the Gear parts is set. Each one going beyond this maximum pressure and in particular jerky loading of the transmission can destroy it or at least its cause premature wear.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einem bekannten hydrostatischen Untersetzungsgetriebe für Triebfahrzeuge zwischen der Saug- und Druckleitung ein Überströmventil vorgesehen, das in Schließrichtung von einer Feder belastet ist und von einer durch die Geschwindigkeit des Sekundärteils des Getriebes beeinflußten Vorrichtung verstellt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Getriebes ist für die Beeinflussung des überströmventils lediglich ein Handhebel zur willkürlichen Betätigung vorgesehen, während die Verstellung der Pumpenförderung mittels eines Fliehkraftreglers in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit begrenzt 'ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das zwei Fliehkraftregler besitzt, ist das zwischen der Saug- und Druckleitung angeordnete überströmventil ebenfalls willkürlich verstellbar, wobei jedoch die beiden Fliehkraftregler den Verstellbereich für das Öffnen und Schließen des Ventils begrenzen. Die Bedienung der Vorrichtung ist umständlich, weil der Lokomotivführer bei der Regelung des Untersetzungsverhältnisses den von den Fliehkraftreglern jeweils freigegebenen Bereich suchen muß, um ein unnötiges Überströmen durch das Ventil zu vermeiden.To avoid these disadvantages is a known hydrostatic Reduction gear for locomotives between the suction and pressure lines Overflow valve provided, which is loaded in the closing direction by a spring and one influenced by the speed of the secondary part of the transmission Device is adjusted. In one embodiment of this transmission is for influencing the overflow valve only a hand lever to arbitrary Actuation provided while the adjustment of the pump delivery by means of a Centrifugal governor limited depending on the respective driving speed 'is. In another embodiment, which has two centrifugal governors, is also the overflow valve arranged between the suction and pressure lines arbitrarily adjustable, but the two centrifugal governors limit the adjustment range limit for opening and closing the valve. The operation of the device is awkward because the engine driver regulates the reduction ratio must look for the area released by the centrifugal governor in order to avoid an unnecessary Avoid overflow through the valve.

Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung das Merströmventil einerseits im Öffnungssinne dem Druck der Treibflüssigkeit und andererseits unmittelbar einer mit steigender Fahrgeschwindigkeit zunehmenden Kraft, z. B. dem von einer Ölpumpe vor einer Drosselstelle erzeugten Staudruck, ausgesetzt, wodurch die Kraft der Schließfeder des Ventils mit steigender Fahrgeschwindigkeit in zunehmendem Maße leichter überwunden wird.In contrast, the control device according to the invention Merströmventil on the one hand in the opening direction the pressure of the motive liquid and on the other hand immediately a force that increases with increasing driving speed, e.g. B. the Back pressure generated by an oil pump in front of a throttle point, exposed, whereby the force of the closing spring of the valve increases with increasing driving speed Dimensions is more easily overcome.

Diese Gestaltung der Vorrichtung gibt dem Fahrzeugführer vollständige Freiheit bei der Verstellung der Flüssigkeitspumpe. Eine in bezug auf die jeweilige Fahrgeschwindigkeit zu große Fördermenge der Pumpe wird bei unsachgemäßer Einstellung durch das Überströmventil abgeführt, wobei zugleich ein dem Triebwerk angemessenes Zugkraftdiagramm eingehalten wird.This design of the device gives the driver complete Freedom to adjust the liquid pump. One in relation to the respective Driving speed Too high delivery rate of the pump is caused by improper setting discharged through the overflow valve, at the same time a value appropriate to the engine Tensile force diagram is adhered to.

Die letztgenannte Bedingung wird durch das willkürlich verstellbare überströmventil der bekannten Ausführung nicht erfüllt, da das Ventil nur geschlossen oder in bestimmtem Maße geöffnet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wesentlich einfacher als die bekannte, da sie nur eine, einzige Einrichtung für die drehzahlabhängige Verstellung benötigt.The latter condition is made by the arbitrarily adjustable Overflow valve of the known design is not met, since the valve is only closed or can be opened to a certain extent. The device according to the invention is much easier than the known, as it only has one, single facility for the speed-dependent adjustment is required.

Es ist zweckmäßig, zwischen der Druck- und Saug-Seite der Ölpumpe ein Schaltventil vorzusehen, das diese beiden Seiten der Ölpumpe in an sich bekannter Weise bei niedriger Pumpendrehzahl und demzufolge niedrigem Druck kurzschließt und diesen Kurzschluß bei Erreichen eines bestimmten Druckes selbsttätig aufhebt. Dieses Schaltventil. kann außerdem so ausgebildet sein, daß es die Druck- und Saugseite der Ölpumpe bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl unter Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes wiederum kurzschließt.It is useful to be between the pressure and suction side of the oil pump to provide a switching valve that these two sides of the oil pump in per se known Way at low pump speed and consequently low pressure and short-circuits this short circuit automatically removes when a certain pressure is reached. This Switching valve. can also be designed so that there is the pressure and suction side the oil pump when a certain speed is reached while maintaining a constant pressure in turn short-circuits.

Zur Verhinderung einer ruckartigen Fahrweise und einer gefühllosen Bedienung des Fahrhebels, der die Verstellung der Getriebeuntersetzung bewirkt, kann in das Betätigungsgestänge in an sich bekannter Weise ein elastisches Glied und ein Dämpfungsglied eingeschaltet werden.To prevent jerky and callous driving Operation of the drive lever that controls the Adjustment of the gear reduction causes an elastic in the actuating linkage in a manner known per se Element and an attenuator are switched on.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Abb. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Antriebsanlage eines Fahrzeuges; Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das hydraulisch gesteuerte Überströmventil; Abb. 3 zeigt als Diagramm die Abhängigkeit des Öffnungsdruckes der Überströmventile von der Fahrgeschwindigkeit.Fig. 1 shows a schematic representation of the drive system of a Vehicle; Fig.2 shows an embodiment for the hydraulically controlled overflow valve; Fig. 3 shows a diagram of the dependency of the opening pressure of the overflow valves on the driving speed.

In Abb. 1 ist der das Fahrzeug antreibende Elektromotor mit 1 bezeichnet. Zwischen diesen Motor und die Triebwellen 2 a, 2 b des Fahrzeuges ist ein hydrostatisches Getriebe eingeschaltet, das aus den hydrostatischen Pumpen 3 a, 3 b und den hydrostatischen Motoren 4 a, 4 b besteht. Der Motor 4 a wird von der Pumpe 3 a, der Motor 4 b von der Pumpe 3 b gespeist. Jede Pumpe steht mit dem zugehörigen Motor über zwei Leitungen 5 und 6 in Verbindung, die der Übersichtlichkeit halber wie auch die noch folgenden gleichen Einrichtungen für beide Triebwellen nur für die Triebwelle 2 a mit Bezugszeichen versehen sind. Je nach Drehrichtung der Pumpen und je nach deren Einstellung wird eine der beiden Leitungen 5, 6 zur Druckleitung, die andere zur Saugleitung. Jeweils zwischen den beiden gleichartigen Leitungen der Pumpen 3 a und 3 b sind Druckausgleichsleitungen 7 vorgesehen, die einen gleichmäßigen Antrieb der Triebwellen 2 a und 2 b gewährleisten. Zwischen den beiden Leitungen 5 und 6 der Pumpe 3 a ist eine Verbindungsleitung 8 vorgesehen, die ein Überströmventil 9 sowie zwei einfache federbelastete Rückschlagventile 10, 11 enthält. Je nachdem, welche der Leitungen 5 und 6 als Druckleitung arbeitet, wird eines der Rückschlagventile 10, 11 geöffnet, so daß sich der Arbeitsdruck in jedem Falle auf das Überströmventil 9 fortpflanzt. Der Öffnungsdruck dieses Überströmventils wird durch die Kraft der Feder 12 und den Druck im Zylinder 13 bestimmt, der- der Federkraft entgegenwirkt. Dieser Gegendruck wird erzeugt durch eine besondere Ölpumpe 14, die mit einer der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben wird, was durch die Verbindung 15 mit der Triebwelle 2 a angedeutet ist. Die Ölpumpe 14 fördert über eine Leitung 16 durch eine feste Drosselstelle 17. Der Druck in der Leitung 16 und in dem mit dieser Leitung durch die Leitung 18 verbundenen Zylinder 13 steigt infolgedessen quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit an, so daß der Öffnungsdruck des überströmventils 9 bei steigender Fahrgeschwindigkeit absinkt.In Fig. 1, the electric motor driving the vehicle is denoted by 1. Between this motor and the drive shafts 2 a, 2 b of the vehicle, a hydrostatic transmission is connected, which consists of the hydrostatic pumps 3 a, 3 b and the hydrostatic motors 4 a, 4 b. The motor 4 a is fed by the pump 3 a, the motor 4 b by the pump 3 b. Each pump is connected to the associated motor via two lines 5 and 6, which, for the sake of clarity, as well as the following identical devices for both drive shafts, are provided with reference numerals only for the drive shaft 2a. Depending on the direction of rotation of the pumps and their setting, one of the two lines 5, 6 becomes the pressure line and the other becomes the suction line. In each case between the two similar lines of the pumps 3 a and 3 b, pressure equalization lines 7 are provided, which ensure a uniform drive of the drive shafts 2 a and 2 b. Between the two lines 5 and 6 of the pump 3 a, a connecting line 8 is provided which contains an overflow valve 9 and two simple spring-loaded check valves 10, 11. Depending on which of the lines 5 and 6 operates as a pressure line, one of the check valves 10, 11 is opened so that the working pressure is propagated to the overflow valve 9 in each case. The opening pressure of this overflow valve is determined by the force of the spring 12 and the pressure in the cylinder 13, which counteracts the spring force. This counter pressure is generated by a special oil pump 14, which is driven at a speed proportional to the driving speed, which is indicated by the connection 15 to the drive shaft 2a. The oil pump 14 promotes via a line 16 through a fixed throttle point 17. The pressure in the line 16 and in the cylinder 13 connected to this line through the line 18 consequently rises quadratically with the driving speed, so that the opening pressure of the overflow valve 9 increases with increasing Driving speed drops.

Die Verstellung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes erfolgt durch den Fahrhebel 26, der über das Gestänge 27 a, 27 b, 28, 29 die Fördermenge der hydrostatischen Pumpen 3 a, 3 b verändert. In das Gestänge 27 sind ein elastisches Glied 30 und ein Dämpfungsglied eingeschaltet, das aus dem im feststehenden Zylinder 31 verschieblichen Kolben 32 besteht. Das vom Kolben 32 bewegte Volumen strömt über die mit einem regelbaren Drosselventil 33 versehene Überströmleitung 34. Der Kolben 32 ist mit dem Gestängeteil 27 b verbunden. Bei plötzlicher Bewegung des Fahrhebels 26 wird zunächst das elastische Glied 30 verformt, da die Dämpfung durch den Kolben 32 im Zylinder 31 einer schnellen Bewegung des Gestängeteiles 27b einen Widerstand entgegensetzt. Die Bewegung des Gestänges 27 b, 28"-29 in Richtung auf das am Fahrhebel 26 vorgewählte Untersetzungsverhältnis erfolgt anschließend mit einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen von der Federkonstante des elastischen Gliedes 30 und der Stärke der Drosselung am Drosselventil 33 abhängt. Dieses Drosselventil kann so ausgebildet werden, daß die Drosselung bei Bewegung des Betätigungsgestänges in Richtung auf größere Getriebeuntersetzung kleiner ist als bei umgekehrter Bewegungsrichtung, so daß das Abbremsen des Fahrzeuges schneller möglich ist als eine Beschleunigung desselben.The reduction ratio of the transmission is adjusted by the drive lever 26, which changes the delivery rate of the hydrostatic pumps 3 a, 3 b via the linkage 27 a, 27 b, 28, 29. In the linkage 27, an elastic member 30 and a damping member are connected, which consists of the piston 32 displaceable in the stationary cylinder 31. The volume moved by the piston 32 flows through the overflow line 34, which is provided with a controllable throttle valve 33. The piston 32 is connected to the rod part 27b. In the event of a sudden movement of the travel lever 26, the elastic member 30 is initially deformed, since the damping by the piston 32 in the cylinder 31 opposes a rapid movement of the linkage part 27b. The movement of the linkage 27b, 28 "-29 in the direction of the reduction ratio preselected on the drive lever 26 then takes place at a speed which essentially depends on the spring constant of the elastic member 30 and the strength of the throttling at the throttle valve 33. This throttle valve can so be designed that the throttling is smaller when the actuating linkage is moved in the direction of greater gear reduction than when the direction of movement is reversed, so that the vehicle can be braked more quickly than it can be accelerated.

Selbstverständlich kann die Einstellung der Getriebeuntersetzung auch mittelbar durch einen Servomotor erfolgen.Of course, the gear reduction can also be set be done indirectly by a servo motor.

Das überströmventil nach Abb. 2 ist bei 19 und 20 an die Verbindungsleitung 8 der Abb. 1 angeschlossen. Der Zylinder 13 ist an die Druckleitung 18 angeschlossen. Der Druck im Zylinder 13 wirkt entgegen der Schließkraft der Ventilfeder 12 über den Kolben 22 auf die Ventilspindel 23, mit der der Ventilkegel 24 fest verbunden ist. Der Ventilkegel 24 steuert das Ausfließen von Druckflüssigkeit aus der Überströmleitung 25 entweder in die Saugleitung der Getriebeanlage oder in einen besonderen Vorrats-Behälter. Das Diagramm nach Abb. 3 zeigt die Abhängigkeit des Üffnungsdruckes P des überströmventils von der Fahrgeschwindigkeit v. Die Verminderung des Öffnungsdruckes im normalen Fahrbereich von 1/s vMax bis v"ax wird durch die in den Abb. 1 und 2 dargestellte hydraulische Steuerung des Überströmventils erzielt. Zur Konstanthaltung des Öffnungsdruckes im Anfahrbereich bis 1/a v"ax sind besondere Mittel erforderlich, um die Wirkung der Ölpumpe 14 auszuschalten. Hierzu ist zwischen Druck- und Saugseite dieser Pumpe ein Schaltventil 37-43 vorgesehen; das die Ölpumpe 14 im Anfahrbereich, d. h. bei niedriger Drehzahl kurzschließt. In der Leitung 16 und damit im Zylinder 13 des Überströmventils kann daher in diesem Bereich kein nennenswerter Druck auftreten; da der Strömungswiderstand in den Kurzschlußleitungen 35 und 36 bedeutend geringer gehalten ist als in der festen Drosselstelle 17. Hat dieser Druck bei etwa einem Drittel der Höchstgeschwindigkeit einen bestimmten Wert erreicht, so wird der Kolben 37 infolge der Verbindung des Raumes 38 mit der Pumpendruckseite gegen die Wirkung der Feder 39 nach oben verschoben und schließt die Überströmöffnungen 40, 41. Der im Raum 42 auftretende Druck übt keine Kraft auf das Ventil aus, da der Kolben 37 in bekannter Weise auf seiner Rückseite durch Anbringung eines Gegenkolbens 43 hydraulisch entlastet ist. Sobald die in dem Diagramm nach Abb. 3 mit v+ bezeichnete Fahrgeschwindigkeit erreicht ist, wird der Kolben 37 durch den Druck im Raum 38 so weit nach oben geschoben, daß seine Unterkante die Überströmöffnungen 40, 41 aufsteuert. Oberhalb der Fahrgeschwindigkeit v+ bleibt daher der Druck in den Leitungen 16, 18 und im Zylinder 13 und damit der Öffnungsdruck P des Überströmventils 9 unverändert.The overflow valve according to Fig. 2 is connected to the connecting line 8 of Fig. 1 at 19 and 20. The cylinder 13 is connected to the pressure line 18. The pressure in the cylinder 13 acts against the closing force of the valve spring 12 via the piston 22 on the valve spindle 23, to which the valve cone 24 is firmly connected. The valve cone 24 controls the outflow of pressure fluid from the overflow line 25 either into the suction line of the transmission system or into a special storage container. The diagram according to Fig. 3 shows the dependence of the opening pressure P of the overflow valve on the driving speed v. The reduction of the opening pressure in the normal driving range from 1 / s vMax to v "ax is achieved by the hydraulic control of the overflow valve shown in Figs. 1 and 2. To keep the opening pressure constant in the start-up range up to 1 / av" ax, special means are required, to switch off the effect of the oil pump 14. For this purpose, a switching valve 37-43 is provided between the pressure and suction side of this pump; which short-circuits the oil pump 14 in the starting range, ie at low speed. In the line 16 and thus in the cylinder 13 of the overflow valve, no significant pressure can therefore occur in this area; since the flow resistance in the short-circuit lines 35 and 36 is kept significantly lower than in the fixed throttle point 17. If this pressure has reached a certain value at about a third of the maximum speed, the piston 37 is due to the connection of the space 38 with the pump pressure side against the Action of the spring 39 shifted upwards and closes the overflow openings 40, 41. The pressure occurring in the space 42 does not exert any force on the valve, since the piston 37 is hydraulically relieved in a known manner on its rear side by attaching a counter-piston 43. As soon as the travel speed indicated by v + in the diagram according to FIG. 3 is reached, the pressure in the space 38 pushes the piston 37 upward so far that its lower edge controls the overflow openings 40, 41. Above the driving speed v +, the pressure in the lines 16, 18 and in the cylinder 13 and thus the opening pressure P of the overflow valve 9 therefore remain unchanged.

Die Ansprüche 2 bis 5 sind reine Unteransprüche und gelten nur in Verbindung mit Anspruch 1.Claims 2 to 5 are pure subclaims and only apply in Connection with claim 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for controlling hydrostatic reduction gears for locomotives with electric drive for passenger and payload transport with one provided between the suction and pressure lines, in the closing direction of one Spring loaded overflow valve, which depends on the driving speed is influenced, characterized in that the overflow valve (9) on the one hand in the opening sense the pressure of the propellant liquid and, on the other hand, directly one with increasing driving speed increasing force, z. B. that of an oil pump (14) in front of a throttle point (17) generated dynamic pressure is exposed, whereby the Force of the closing spring (12) of the valve (9) with increasing driving speed in is more and more easily overcome.

2. Apparatus according to claim 1; marked through a switching valve (37-43) between the pressure and suction side of the oil pump (14), that these two sides of the pump at low pump speed and therefore low Pressure short-circuits and this short-circuit when a certain pressure is reached automatically picks up.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the switching valve (37-43) reaches the pressure and suction side of the oil pump (14) when it is reached a certain speed while maintaining a constant pressure shorts.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in the connecting line (8) between the pressure and suction line (5 or 6) of the hydrostatic transmission on both sides of the overflow valve (9) one in each direction Check valve (10, 11) opening onto the overflow valve is provided.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the actuating linkage (26, 27a, 27b, 28, 29) for setting the gear reduction, an elastic member (30) and a damping member (31, 32, 33, 34 ) are switched on. Considered publications: German Patent Nos. 522 890, 670 844, 713 691, 750 309; U.S. Patent No. 2,037,373; Henschel-Lokomotiv-Taschenbuch, 1952, p. 228.