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Hydraulische Steuerung für einen Antrieb mit stufenlos einstellbarer
Drehzahl Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuerung für einen Antrieb
mit stufenlos einstellbarer Drehzahl, bei welcher die Druckmittelzuführung zu einem
die Drehzahl einstellenden Kolbenglied durch eine handbetätigte Ventileinrichtung
gesteuert ist.
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Ein Beispiel für einen solchen Antrieb ist ein Keilriemengetriebe,
bei dem die beiden Hälften der einen Keilriemenscheibe aufeinander zu und voneinander
weg bewegt werden können, während die beiden Hälf-
ten der anderen Keilriemenscheibe
so ausgeführt sind, daß sie sich relativ zueinander in der entgegengesetzten Richtung
bewegen. In diesem Fall wirkt das Kolbenglied direkt auf die Hälften der einen Keilriemenscheibe
ein.
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Bei solchen Antrieben besteht das Problem, daß die Drehzahländerung
möglichst gleichmäßig erfolgen soll, wobei aber je nach den Betriebsbedingungen
diese Änderung der Drehzahleinstellung mit verschiedenen Geschwindigkeiten möglich
sein muß.
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Bei hydraulischen Antrieben ist es bekannt, in dem die Drehzahländerung
beeinflussenden Strömungsweg ein stetig verstellbares Steuerglied vorzusehen. Dieses
Steuerglied ist jedoch gewöhnlich selbst druckbetätigt und bildet einen Teil eines
Drehzahlregelkreises. Wollte man ein solches Steuerglied für eine hydraulische Steuerung
der eingangs angegebenen Art verwenden, so müßte es über einen Handgriff direkt
einstellbar sein. Dies würde aber keine befriedigende Lösung des geschilderten Problems
ergeben, weil die Handeinstellung sehr feinfühlig erfolgen müßte und durch Stöße
und Erschütterungen, die beispielsweise auf einem Fahrzeug unvermeidlich sind, beeinflußt
würde.
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Man hat auch bereits vorgeschlagen, bei einem regelbaren Antrieb für
Hebezeuge eine mit einem Dämpfungskolben in Verbindung stehende Drossel mittels
einer Lastwaage so zu beeinflussen, daß bei schweren Lasten eine stärkere Drosselung
eintritt als bei leichteren Lasten.
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Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung die Schaffung einer hydraulischen
Steuerung der eingangs angegebenen Art, bei der die Bedienungsperson völlig willkürlich
zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Betriebs, unabhängig von der zu hebenden
Last, eine schnellere oder langsamere Drebzahländerung wählen kann, die ohne besondere
Geschicklichkeit eindeutig und sicher einstellbar ist und von Stößen oder Erschütterungen
nicht beeinflußt wird.
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Nach der Erfindung wird dies erreicht durch ein von einem handbetätigten
Element bewegtes Steuerglied, das mit zwei getrennten Kanälen derart ausgerüstet
ist, daß es in einer ersten Betriebsstellung des Steuergliedes Druckmittel dem Kolbenglied
nur durch den einen, mit hohem Strömungswiderstand ausgebildeten Kanal zufließen
läßt, in einer zweiten Betriebsstellung jedoch den zweiten, mit niedrigem Strömungswiderstand
ausgebildeten Kanal freigibt.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann die Bedienungsperson völlig
willkürlich den einen oder anderen Strömungsweg wählen und damit nach Wunsch die
Drehzahl schneller oder langsamer verändern. Die Drehzahländerungsgeschwindigkeit
ist dabei durch die gewählte Stellung des Steuerghedes festgelegt und bleibt unverändert,
bis das Steuerglied in die zweite Betriebsstellung oder eine Ruhestellung gebracht
wird.
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Diese Konstuktion ergibt den Vorteil, daß keine genaue Einstellung
des handbetätigten Elements erforderlich ist, wie es der Fall wäre, wenn die Strömungsregelung
durch Anhalten des Steuergliedes in einer Stellung, in der nur ein Teil einer Öffnung
bedeckt wäre, erfolgen würde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher besonders
vorteilhaft für den Antrieb und vor allem für den Hebemechanismus von Gabelstaplern,
Kranwagen und ähnlichen Fabrikfahrzeugen verwendet werden, die manchmal über sehr
unebene Strecken bewegt werden müssen, in denen eine genaue Einstellung eines Handgriffs
sehr schwierig wäre, und die ferner im allgemeinen durch mehr oder weniger ungelernte
Arbeitskräfte bedient werden, denen schwierige Bedienungsvorgänge nicht anvertraut
werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 eine schematische Schnittansicht
einer Ausführungsfonn der hydraulischen Steuerung mit den angeschlossenen Leitungen,
Fig. 2 eine Schnittansicht der eigentlichen Steuervorrichtung und Fig.
3 eine Schnittansicht eines mit der Steuervorrichtung zusammenwirkenden Überströmventils.
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In der Zeichnung ist ein hydraulischer Zylinder a dargestellt, der
mit dem Einstellglied b eines mit geteilten Keilriemenscheiben arbeitenden
Antriebs oder eines anderen Getriebes mit einem stetig veränderlichen übersetzungsverhältnis
verbunden ist. Der Zylinder a wird durch. ein hydraulisches Druckmittel betätigt,
das von einer Pumpe über eine Leitung c geliefert wird. Die Steuerung der Druckmittelzufuhr
erfolgt durch eine von Hand zu betätigende Ventileinrichtung d im Zusammenwirken
mit einem automatischen überströmventil e. Ein Sumpfanschluß f
führt das überschüssige
Druckmittel zu dem Sumpf zurück.
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Die Ventileinrichtung d enthält ein Einlaßsteuerglied
g mit einer Betätigungsstange h und ein Auslaßsteuerglied i mit einer Betätigungsstange
i. Es ist ein von Hand zu betätigendes Nockenglied k vorgesehen, welches
bei Drehung gegen den Uhrzeigersinn (in Fig. 1 und 2) die Betätigungsstange
h und bei Drehung im Uhrzeigersinn dieBetätigungsstangej niederdrückt.
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Das Steuerglied g enthält eine Druckkarnmer 1,
welche
über eine Leitung m mit der Druckmittelzuleitung c in Verbindung steht, sowie eine
Steuerkammer n, welche über eine Leitung n' direkt mit der Rückseite des Steuerkolbens
des Überströniventils e in Verbindung steht und über einen Kanal o von beschränktem
Querschnitt, also mit verhältnismäßig hohem Strömungswiderstand, mit der Druckkammer
1
verbunden ist. Zwischen der Druckkammer 1 und der Steuerkammer n
ist ein weiterer Kanal p von größerem Querschnitt angeordnet, in dem ein
an der Betätigungsstange h angebrachter Kolben q dicht gleitet. In Verlängerung
des Kanals p ist eine überlauföffnung r von gleichem Querschnitt so angeordnet,
daß der Kolben q in sie eintreten kann, wenn die Betätigungsstange h von dem Nockenglied
k nach unten verschoben wird. Diese Überlauföffnung r führt von der Steuerkammern
zu dem Sumpfanschlußf. Schließlich steht,die Steuerkammer n über einen Kanal
s mit einer Ventilkammer t in Verbindung, welche in dem Auslaßsteuerglied
i vorgesehen ist.
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Das überströmventil e enthält einen Schieberkolben e", auf dessen
Vorderseite der Druck in der Druckmittelzuleitung c und auf dessen Rückseite der
Druck in der Steuerkammer n gemeinsam mit der Kraft einer Feder u einwirken.
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Wenn das Nockenglied k in der dargestellten Ruhestellung steht,
kann kein Druckmittel in die Ventilkammer t gelangen, da das über' den Kanal
o in die Steuerkammer n eintretende Druckmittel über die offene überlauföffnung
r widerstandslos zum Sumpf zurückströmt. Da in der Steuerkammer n praktisch kein
Druck herrscht, ist das Überströmventil e geöffnet, so daß die Pumpe weitgehend
entlastet ist.
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Eine geringe Bewegung des Nockenglieds k in Richtung gegen
den Uhrzeigersinn (gesehen in der Zeich- i nung) bewirkt, daß der Kolben q die Überlauföffnung
r verschließt und dadurch die Verbindung zwischen der Steuerkammer n und dem Sumpf
unterbricht (Stellung für langsame Beschleunigung). Das Überströniventil e hält
einen bestimmten, durch die Feder u bestimmten Druckunterschied zwischen den Kammern
1 und n aufrecht; daher fließt das Druckmittel mit konstanter Durchflußmenge,
die durch diesen Druckunterschied bestimmt ist, aus der Kammer
1 über den beschränkten Kanal o in die Kammer n.
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Das zweite SteuergEed i enthält ein Rückschlagventil v mit großem
Durchmesser, das durch eine Feder v' in der Schließrichtung beaufschlagt ist. Wenn
der Druck in der Ventilkammer t so weit ansteigt, daß die Kraft der Feder v` überwunden
wird, kann das Druckmittel aus der Ventilkammer t in die zum Zy-
linder a
führende Rohrleitung w strömen. Dagegen läßt dieses Ventil normalerweise keine Strömung
in der entgegengesetzten Richtung zu.
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Wenn das Nockenglied k in der zuvor geschilderten Stellung
für langsame Beschleunigung steht, öffnet sich also das Rückschlagventil v, sobald
der Druck in der Steuerkammer n ausreichend ist, um die Kraft der Feder v` zu überwinden.
Dann fließt Druckmittel zum Zylinder a mit der langsamen Geschwindigkeit,
welche durch den Kanal o mit beschränktem Querschnitt in Verbindung mit dem überströraventil
c bestimmt ist. Dies hat zur Folge, daß das übersetzungs-, verhältnis des
Getriebes über das Einstellglied b verhältnismäßig langsam verändert wird.
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Wenn das Nockenglied k weiter in der gleichen Richtung verstellt
wird (Stellung für schnelle Beschleunigung), wird der Kolben q an der Betätigungsstange
h aus dem Kanal p austreten, wodurch dem Druckmittel ein im wesentlichen
unbehinderter Durchfluß von der Druckkarnmer 1 zur Steuerkammer n geöffnet
wird. Dies führt zu einer sehr viel schnelleren Betätigung des Zylinders a und einer
entsprechend schnelleren Veränderung des übersetzungsverhältnisses des Getriebes.
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Bei der Rückkehr des Nockengliedes k in seine Ruhestehung wird
der Auslaß aus der Steuerkammern zum Sumpf wieder geöffnet, jedoch kann infolge
der Wirkung des Rückschlagventils v kein Druckmittel aus dem Zylinder a austreten.
Die übersetzung des
Getriebes bleibt daher auf den zuletzt erreichten Wert
eingestellt. Eine Herabsetzung der Übersotzung wirdda:-durch erreicht, daß das Nockenglied
k in der entgegengesetzten Richtung (im Uhrzeigersinn) gedreht wird. Eine
geringe Bewegung des Nockens in dieser Richtung (Stellung für langsame Verzögerung)
öffnet über die Betätigungsstange i des Steuergliedes i ein Auslaßventilx, welches
koaxial zu dem Rückschlagventilv angeordnet ist. Daraufhin kann Druckmittel aus
dem Zylinder a über einen Kanal y mit beschränktem Querschnitt zur Ventilkammer
t und über die Steuerkammer n des Steuergliedes g zum Sumpf fließen. Dies
bewirkt, daß das Einstellglied b des Getriebes sich allmählich in die Stellung
bewegt, welche dem kleinsten Übersetzungsverhältnis entspricht.
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Eine weitere Bewegung des Nockengliedes k in Dieb ser Richtung
führt zu der Stellung für schnelle Verzögerung, in welcher die Betätigungsstange
i auch das Rückschlagventil v öffnet, wodurch ein verhältnismäßig unbehinderter
Auslaß für das Druckmittel aus dem Zylinder a parallel zu dem Kanal y geöffaet
wird.
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In Fig. 3 ist eine praktische Ausführung des Überströmventils
dargestellt, welches zusätzlich ein Sicherheitsventil z aufweist. Die Verbindungsleitung
m führt von dem überströmventil e zum Steuerglie-d g. Das Sicherheitsventil
z ist mit der Druckmittelzuleitung c
und dem Sumpfanschluß f über
Kanäle verbunden, welche im Ventilgehäuse e' angebracht sind.