-
Schaltanordnung für folgeabhängige und stufenlose Verstellung eines
hydrostatischen Getriebes Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für
folgeabhängige und stufenlose Verstellung eines hydrostatischen, aus Regelpumpe
und Hydromotor bestehendem Getriebe mit zugeordneten Verstelleinrichtungen.
-
Diesen Verstelleinrichtungen ist je ein Steuerschieber vorgeschaltet,
mit der die Fördermenge der Pumpe bei größter Schluckfähigkeit des Motors von Null
aus zu vergrößern und erst nach Erreichen der vollen Pumpenförderung die Schluckfähigkeit
des Hydromotors zu verringern ist.
-
Bei einem aus einer hydraulischen Verstellpumpe und einem Hydromotor
bestehenden hydrostatischen Getriebe ist es bekannt, das Übersetzungsverhältnis
des Getriebes durch Verstellen der Pumpenfördermenge, d. i. Primärregelung, oder
durch Verstellen der Motorschluckmenge, d. i. Sekundärregelung, zu verändern. Um
einen sehr großen übersetzungsbereich zu erhalten, vereinigt man beide Verstellmöglichkeiten
zur sogenannten Verbundregelung.
-
Die Veränderung der Fördermenge der Pumpe und der Schluckmenge des
Motors wird bei Axialkolbenmaschinen durch Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe,
bei Radialkolbenmaschinen durch Veränderung der Exzentrizität der Kolbenleitkurve
erzielt. Ein großer Neigungswinkel bzw. eine große Exzentrizität entsprechen einer
großen Förder- bzw. Schluckmenge und umgekehrt.
-
Bei Verbundregelung, die stufenlos erfolgen soll, ist zur Erzielung
eines guten Gesamtwirkungsgrades erforderlich, daß Pumpe und Motor in einer bestimmten
Reihenfolge verstellt werden.
-
Es ist bekannt, eine günstige Reihenfolge der Verstellung durch mechanische
Mittel zu erreichen. Der dabei notwendige Aufwand an übertragungsgliedern ist groß.
Nachteilig ist, daß sich das durch Abnützung einstellende Bewegungsspiel eine exakte
Einstellung der Getriebeeinheiten beeinträchtigt.
-
Bei einer bekannten Steuervorrichtung geht man von dem bei Steuerungen
mit einem gemeinsamen Verstellglied für Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsmotor
bekannten Grundsatz aus, die Fördermenge der Pumpe bei größter Schluckfähigkeit
des Motors von Null aus zu vergrößern und erst nach Erreichen der vollen Pumpenförderung
die Schluckfähigkeit des Vergrößerungsmotors zu verringern. Die Vergrößerung der
Fördermenge der Pumpe von der Nullförderung aus braucht hierbei naturgemäß nicht
bis zur vollen Fördermenge zu erfolgen, sondern kann auch bis zu einem bestimmten
günstigen Wert getrieben werden, da es häufig zweckmäßig ist, mit Rücksicht auf
die inneren Verluste des Getriebes und der anzutreibenden Maschine die Förderung
der Pumpe zunächst nicht voll auszunutzen, sondern erst mit wachseider Drehzahl.
-
Zu desem Zweck wird der Flüssigkeitsmotor so lange be. größter Schluckfähigkeit
verriegelt, bis die gewollte Förderung der Pumpe erreicht ist. Beim Stillsetzen
des Getriebes werden daher umgekehrt Primär- ind Sekundärteil in die Ausgangsstellung
zurückgestIlt. Damit die Regelung des Flüssigkeitsmotors beiebig feinfühlig ausgebildet
werden kann, d. h. ein geiügend großer Weg des Steuerorgans zur Verfügung steht,
kann in die Getriebeverbindung für die die Verstellung bewirkenden Getriebeteile
ein nachgiebigesGlied angeordnet werden; z. B. bei mechanischer Seuerung eine Rutschkupplung.
-
Die Verstllung kann sowohl unmittelbar von Hand als aucl mittelbar
mit Hilfe von Servomotoren erfolgen. Sie tann ferner vollkommen frei und auch abhängig
von einer Betriebsgröße des Antriebsmotors des Getriebes ]er anzutreibenden Maschine
bewirkt werden.
-
Ein weiteres bekanntes, mit einem großen Aufwand an teils hxiraulischen,
teils mechanischen Verstellgliedern vesehenes hydrostatisches Getriebe sieht zur
stetige Verstellung der Fördermenge der Flüssigkeitspump bzw. der Schluckmenge des
Flüssigkeitsmotors Sevomotoren vor, die aus in Zylindem
verschiebbaren,
beiderseits beaufschlagten Kolben bestehen. Die erwähnten Servomotore arbeiten wiederum
mit vorgeschalteten Steuerschiebern zusammen.
-
Das stufenlos regelbare Flüssigkeitsgetriebe weist eine Regelvorrichtung
auf, dessen Regelkolben durch den Druck einer von einem Steuerorgan beeinflußten
Flüssigkeit verschoben wird, die einerseits durch die unmittelbare Wirkung der Getriebedruckfiüssigkeit
und andererseits unter der entgegengesetzten Wirkung eines Kraftspeichers steht.
Man erreicht durch eine besondere Druckmittelquelle eine Gleichdrucksteuerung, bei
der der Flüssigkeitsdruck sowohl von der Schluckfähigkeit des Hydromotors als auch
vom Lastmoment der angetriebenen Maschine abhängt.
-
Desgleichen sind solche hydrostatischen Getriebe bekannt, bei denen
die Verstellung der Pumpe und des Hydromotors durch Folgesteuerung vorgenommen wird
und die gewünschte Reihenfolge ebenfalls mit mechanischen Mitteln zu erzielen ist.
Auch hierbei ist der steuertechnische Aufwand groß, und es sind in jedem Falle Spezialventile
erforderlich.
-
Außerdem ist die Kombination hydraulisch und mechanisch betätigbarer
Steuersysteme nicht günstig, weil dabei die Zwangsläufigkeit der Steuerung verlorengeht
und häufig Bedienungsfehler auftreten. Aus diesem Grunde ist die Erfindung auf eine
rein hydraulische Verstellung des hydrostatischen Getrie-
und ohne die mit konstanter Drehzahl umlaufende Antriebsmaschine für das hydrostatische
Getriebe stillzusetzen.
-
Der weiteren Forderung nach geringem Platzbedarf und übersichtlicher
Steuerung wird damit ebenfalls Rechnung getragen, da das hydrostatische Getriebe,
die zugehörigen Ventile einschließlich der notwendigen Ölleitung vornehmlich für
Ackerschlepper und verwandte Fahrantriebe gedacht sind, deren Platzverhältnisse
äußerst beschränkt sind.
-
Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung sind diese Maschinen für
vollkommen selbsttätig arbeitende Betriebsverhältnisse einzurichten, was hinsichtlich
der vorliegenden Aufgabenstellung bedeutet, möglichst wenig und einfache, mit geringen
Steuerkräften arbeitende Steuergeräte vorzusehen, die ohne weiteres eine Drehzahl-
oder Leistungsregelung mit einem bekannten Fliehkraftregler o. ä. Steuerorganen
mit kleinen Verstellzeiten vornehmen können, so daß sie sich für ferngesteuerten
Betrieb eignen und die günstigste Reihenfolge der Verstellung von Pumpe und Hydromotor
über den vollen Übersetzungsbereich selbsttätig eingehalten wird.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Schaltanordnung
nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 die Anordnung
eines für Verbundregelung vorgesehenen hydrostatischen Getriebes mit der Antriebsmaschine,
A b b. 2, 3, 4 und 5 verschiedene Betriebsstellungen der Organe in der gewählten
Schaltanordnung.
-
In der A b b. 1 ist ein hydrostatisches Getriebe dargestellt, bei
dem zwei gleiche Axialkolbeneinheiten verwendet werden, und zwar die eine als Pumpe
P und die andere als Motor M. Der Antrieb erfolgt durch eine Maschine mit konstanter
Drehzahl.
-
Eine Schaltanordnung für die günstige Reihenfolge der Verstellung
von Pumpe und Motor über den vollen Übersetzungsbereich, die selbsttätig eingehalten
wird, ist in den A b b. 2 bis 5 dargestellt, und zwar sind es verschiedene Stellungen
der Organe.
-
Als Steuerorgan dient ein Vierwegeschieber 1, dessen Arbeitsanschlüsse
über die Leitungen 2 und 3 mit zwei in einer Richtung federbelasteten Schiebern
4 und 5 verbunden sind. Diese Schieber stellen einfache Weichen für zwei Schaltstellungen
dar, die von den als beiderseits beaufschlagten Kolben ausgebildeten Verstellmitteln
6 und 7 für die Fördermenge der Pumpe 18 und die Schluckmenge des Motors 19 geschaltet
werden. Der Schieber 4, der am Ende der größten Ausschwenkung der Pumpe gegen die
Wirkung der Feder 16 verschoben wird, ist über die Leitungen 8 und 9 mit dem Verstellmittel
7 verbunden.
-
Der diesem Verstellmittel zugeordnete Schieber 5 wird entgegen der
Wirkung der Feder 17 betätigt, wenn der Motor seine größte Schluckmenge erreicht
hat. Von diesem Schieber 5 führen Leitungen 10 und 11 zu dem Verstellmittel 6 für
die Pumpenregelung. Pumpenseitig führt eine Leitung 14 vom Schieber 4 zu einer Querverbindung
zwischen Leitung 2 und 3, in der Rückschlagventile 12 angeordnet sind. Andererseits
führt motorseitig vorn Schieber 5 eine Leitung 15 in eine Querverbindung zwischen
Leitung 2 und 3, die mit Rückschlagventilen 13 versehen ist.
-
A b b. 2 zeigt die Stellung mit in unterster Stellung befindlichen
Verstellmitteln für die Pumpenregelung und Motorregelung.
A b b.
3 zeigt den Motor 19 in seiner am weitesten ausgeschwenkten Stellung, wobei der
Schieber 5 in die dargestellte Lage gedrückt wird. Die Pumpe 18 steht in einer beliebigen
Mittellage. Ganz gleich, ob durch die Stellung des Vierwegeschiebers 1 die Leitungen
2 und 3 unter Druck stehen oder nicht, wird das Verstellmittel 7 des Motors 19 über
die Rückschlagventile 12 und die Leitungen 14 und 8 in Stellung der höchsten Schluckmenge
für den Motor gehalten, solange die Pumpe den Schieber 4 nicht betätigt hat.
-
Das Verstellmittel6 der Pumpe hingegen folgt gemäß dem über die Leitungen
2 und 3 sowie 10 und 11 durch den Vierwegschieber 1 gegebenen CSldruck.
-
A b b. 4 zeigt die Stellung, in der beide Schieber gegenüber den Federkräften
16 und 17 verlagert sind, und zwar in die obere Stellung. In diesem Falle sind die
Verstellmittel 6 und 7 über die Leitungen 8, 9, 10, 11 mit den Leitungen 2, 3 direkt
verbunden. Steht der Vierwegschieber 1 in Stellung kleiner Abtriebsdrehzahl, d.
h. wird die Leitung 2 mit Drucköl beaufschlagt, dann bewegt sich nur das Verstellmittel
6 der Pumpe nach der kleinsten Fördermenge hin, da das Verstellmittel7 des Motors
bereits seine oberste Stellung erreicht hat und vom Drucköl nach unten hin beaufschlagt
wird.
-
Steht der Vierwegeschieber 1 in Stellung größerer Abtriebsdrehzahl,
d. h. wird die Leitung 3 mit Drucköl beaufschlagt, dann kann sich nur das Verstellmittel7
des Motors nach der kleinsten Schluckmenge hin verstellen, während nunmehr das Verstellmittel
6 am Anschlag bleibt, denn jetzt wird dieses von unten her beeinflußt. Dieser Fall
ist in A b b. 2 dargestellt.
-
In allen Schaltstellungen des Schiebers 1 kann je nachdem, ob die
Leitung 2 oder 3 über den Vierwegschieber mit Druckmittel beaufschlagt wird, das
Verstellmittel7 in die eine oder die andere Richtung verschoben werden. Das Verstellmittel
6 jedoch wird über die Rückschlagventile 13 und die Leitungen 15 und 10 immer in
Anschlag am Schieber 4 gehalten.
-
Schließlich ist noch das Abfahren aus einer beliebigen Mittelstellung
von Pumpe und Motor her zu betrachten, wie sie sich durch langen Stillstand der
Maschine oder zu Beginn ihrer Inbetriebnahme ergeben kann. Dieser Fall ist ebenfalls
in A b b. 2 wiedergegeben.
-
Beide Schieber 4 und 5 sind dabei durch die Federn 16 und 17 in die
dargestellte Lage gedrückt. Für diese erste Phase des Einregelns in die Folgeabhängigkeit
der Verstellung ist es gleichgültig, ob die Leitung 2 oder 3 über den Vierwegeschieber
1 mit Druckmittel beaufschlagt ist. In jedem Falle bewegen sich die Verstellmittel6
und 7 in Richtung der weitesten Ausschwenkung von Pumpe und Motor, d. h. also zum
Anschlag hin, bis sich eine Stellung gemäß A b b. 3, 4 oder 5 ergibt und damit die
Schaltfolge selbsttätig ablaufen kann.