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Hydrostatisches Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches
Getriebe, bei dem eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung über einen geschlossenen
Leitungskreis mit einem hydraulischen Motor in Verbindung steht. Solche Getriebe,
bei welchen die vom Motor rücklaufende Flüssigkeit ohne Zwischenschaltung eines
Vorratsbehälters direkt wieder der Pumpe zugeführt wird, benötigen dennoch eine
laufende Flüssigkeitszufuhr, weil aus dem geschlossenen Leitungskreis, insbesondere
an der Druckseite, laufend Füssigkeit durch Leckverluste verlorengeht und zur Pumpe
daher eine im Vergleich zur Fördermenge -geringere Flüssigkeitsmenge zurückfließt.
Zum Ausgleich dieser Leckverluste wird bei bekannten Getrieben der geschilderten
Art in jede der beiden zum hydraulischen Motor führenden Leitungen ein sogenanntes
Schnüffelventil eingebaut, das mit einem Ausgleichsbehälter in Verbindung steht
und in Abhängigkeit von der jeweiligen Förderrichtung der Pumpe einen Eintritt von
Ergänzungsflüssigkeit in die jeweilige Zuflußleitung zur Pumpe ermöglicht.
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Wenn der hydraulische Motor ein Zylinder mit Differentialkolben ist,
tritt noch das Problem auf, das beim Rücklauf des Kolbens auftretende überschußvolumen
in den Flüssigkeitsbehälter zurückzuführen. Zumeist ist es auch erforderlich, daß
der hydraulische Motor nach Abschalten der Pumpe unverrückbar und leckverlustfrei
festgehalten wird.
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Es ist bekannt, zum Festhalten des hydraulischen Motors zwischen den
beiden von der Pumpe zum Motor verlaufenden Verbindungsleitungen einen auf die Differenz
der Leitungsdrücke ansprechenden, als Kolbenschieber ausgebildeten Umschalter anzuordnen,
dessen Schieberspule an den Stirnseiten mit je
einer der beiden Leitungen
in Verbindung steht, wobei in jeder der beiden Verbindungsleitungen ein zum Motor
öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist und die Schieberspule des Kolbenschiebers
als öffnungsorgan für das jeweils niederdruckseitige Rückschlagventil ausgebildet
ist.
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Die Erfindung zielt darauf ab, ein Getriebe der eingangs angegebenen
Art zu schaffen, bei dem unter Vermeidung komplizierter Einrichtungen ein Ausgleich
der Leckverluste, eine Abfuhr auftretender überschußvolumen und ein Festhalten des
Motors nach Abschalten der Pumpe bewirkt wird. Das Ziel der Erfindung besteht vor
allen Dingen darin, ein hydrostatisches Getriebe mit geschlossenem Kreislauf und
einer Pumpe umkehrbarer Förderrichtung so auszugestalten, daß unter Vermeidung komplizierter
Einrichtungen ein Ausgleich der Leckölverluste, eine Abfuhr auftretender Überschußvolumen
und ein Festhalten des Hydromotors - also eine hydraulische Verriegelung
des Sekundärteils - nach Abschalten der Pumpe möglich ist. Ein gemäß der
Erfindung ausgebildetes, dieser Zielsetzung entsprechendes Getriebe ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberspule in den durch den Differenzdruck bedingten
Endstellungen, die durch Anschläge ihrer Stirnseiten an den Mündungen der Rückschlagventile
festgelegt sind, auch eine Verbindung zwischen der Leitung jeweils niedrigeren Druckes
und einer in das Schiebergehäuse mündenden Leitung zum Flüssigkeitsbehälter herstellt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung entsteht ein hydrostatisches
Getriebe einfachster Bauweise, das im Betrieb auch bei einem größeren Mengenunterschied
zwischen der einerseits zum Motor und andererseits vom Motor in geschlossenem Kreislauf
fließenden Flüssigkeit ohne zusätzliche Einrichtungen, wie Schnüffelventile, einwandfrei
arbeitet und bei dem der hydraulische Motor nach Abstellen der Pumpe in der jeweiligen
Stellung festgehalten ist. Der auf die Differenz der Leitungsdrücke ansprechende
Kolbenschieber wirkt nämlich nicht nur als Öffnungsorgan für das jeweils niederdruckseitige
Rückschlagventil, das das Festhalten des Motors außer Betrieb (bei Stillstehen der
Pumpe) bewirkt, sondern auch als Schaltorgan, das im Betrieb eine Verbindung zwischen
der jeweils niederdruckseitigen Motoranschlußleitung und dem Flüssigkeitsbehälter
herstellt; über diese Verbindung werden dann die erforderlichen Differenzmengen
zu- oder abgeführt.
Dabei kann der Motor in jeder der beiden Bewegungsrichtungen
mit einer beliebig einstellbaren Kraft festgehalten werden, wenn jede der beiden
Verbindungsleitungen zwischen dem Kolbenschieber und dem hydraulischen.Motor in
an sich bekannter Weise mit einem Druckbegrenzungsventil in Vetbindung steht, dessen
Leitungen zum. Flüssigkeitsbehälter führen. Dann werden nämlich die durch die Rückschlagventile
abgeschlossenen Motorzuleitun en tr 9
bei Aufbringung einer äußeren Kraft
am Motor nur bis zu einem gewissen einstellbaren Druck von den Druckbegrenzungsventilen
verschlossen gehalten, welche die Motorzuleitungen bei überschreiten dieses Druckes
gegen den Flüssigkeitsbehälter hin öffnen.
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In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die die Schieberspule
aufnehmende Gehäusebohrung an ihren beiden Enden Kopfräume aufweist, die einen größeren
Durchmesser als die Endabschnitte der Schieberspule haben, wobei die Länge der Ausdrehung
an der Schieberspule so dimensioniert ist, daß in den Endstellungen der Schieberspule
eine Verbindung der Kopfräume mit dem Flüssigkeitsbehälter über die Bohrung hergestellt
wird.
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Bei einem solchen hydrostatischen Getriebe mit einem Umschalter, bei
dem zwischen den beiden dichtenden Endabschnitten der Schieberspule nur ein Spulenabschnitt
geringeren Durchmessers vorgesehen ist, dem eine Mantelbohrung im Schiebergehäuse
zugeordnet ist, sieht die Erfindung weiter vor, daß an die dichtenden Endabschnitte
der Schieberspule nach innen gerichtete, die Schieberspule nach dem Austreten eines
Endabschnittes aus der Bohrung in dieser wie an sich bekannt führende Rippen anschließen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe spricht dieser als Kolben bzw.
Schieberspule ausgebildete Umschalter auf die Differenz der Drücke in den Leitungen
an, die von der umkehrbaren Pumpe zum hydraulischen Motor führen. Dieser Umschalter
befindet sich bei Betrieb der Pumpe nicht in Mittelstellung, wobei er das jeweils
niederdruckseitige von zwei zum Festhalten des ruhenden Hydromotors dienenden Rückschlagventilen
öffnet. Gemäß der Erfindung wird nun dieser Umschalter dazu ausgenutzt, die Verbindungsleitung
jeweils niedrigeren Druckes mit einer vom Kolbenschiebergehäuse zum Flüssigkeitsbehälter
führenden Leitung zu verbinden, damit das Differenzvolumen zu- oder abgeführt werden
kann.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Umschalters hat den weiteren Vorteil,
daß dieser mitsamt den Verriegelungs-Rückschlagventilen als ein einheitlicher Gehäuseblock
ausgebildet werden kann. Montage, Reparatur und Wartung werden hierdurch vereinfacht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das in der Zeichnung dargestellte hydraulische Getriebe nach der Erfindung
weist eine Pumpe 1 mit umkehrbarer Förderrichtung und einen über einen geschlossenen
Kreislauf mit der Pumpe verbundenen Motor 2 auf, der als Zylinder mit Differentialkolben
ausgebildet ist. Im Stromkreis liegt ein als Kolbenschieber ausgebildeter Umschalter
3 mit einer Schieberspule 32, die in einer Gehäusebohrung 46 verschieblich
gelagert ist, an die beidseits je ein mit einer Verbindungsleitung 44,
58 bzw. 45, 59 zwischen Motor 2 und Pumpe 1 verbundener Kopfraum
42 bzw. 43 größeren Durchmessers anschließt. In die Bohrung 46 für die Schieberspule
mündet in der Mitte eine radiale Ausgleichsbohrung, die in eine zu einem Flüssigkeitsbehälter
15 führende Leitung übergeht. Die. Schieberspule 32. ist in
einer Mittelstellung dargestellt, in welcher die radiale Ausgleichsbohrung
57 gegen die Kopfräume 42, 43 durch dichtende Endabschnitte 17 bzw.
18 der Spule dichtend verschlossen sind. Bei Betrieb der Pumpe (z. B. in
Drehrichtung A) baut sich in dem mit der jeweiligen Zuflußleitung, z. B.
45, verbundenen Kopfraum 43 des Umschalters 3 ein überdruck auf, wobei zugleich
auf der anderen Spulenseite ein Unterdruck entsteht, so daß sich die Spule gegen
den mit der Abflußleitung44 verbundenen Kopfraum42 verschiebt.
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Der hydraulische Motor 2 weist einen Druckzylinder 23 mit Differentialkolben
24, 25 auf. Bei einem Differentialkolben ist der eigentliche Kolben 24 mit
einer einseitig angreifenden Kolbenstange 25 verbunden. Es sind deshalb zur
Verschiebung des Kolbens von einer Endlage in die andere in Abhängigkeit von der
Bewegungsrichtung verschieden große Flüssigkeitsmengen erforderlich, so daß bei
konstanter Förderleitung der Pumpe bei Beaufschlagung der freien Kolbenseite 24a
eine langsame Arbeitsgeschwindigkeit und bei Beaufschlagung der mit der Kolbenstange
25 verbundenen Kolbenseite 24b eine schnellere Rücklaufbewegung erzielbar
ist. Die beiden Seiten 26, 27 des vom Kolben unterteilten Zylinders
23 stehen mit den Auslaßseiten 28, 29 von Rückschlagventilen
30, 31 in Verbindung, die zusammen mit der die Verbindung zum Flüssigkeitsbehälter
15
herstellenden Schieberspule 32 in einem Gehäuse 33
des Umschalters
3 zusammengefaßt sind. Die beiden Rückschlagventile, deren kugelförmige,
unter Federdruck stehende Verschlußstücke 34, 35 je in einem zweiteiligen
Gehäuseeinsatz 36, 37 bzw. 38, 39 gelagert sind, weisen mit ihren
Einlaßöffnungen 40, 41 gegeneinander, die über die Kopfräume 42, 43 und die Leitungen
44, 45 mit der Pumpe 1 in Verbindung stehen. Die beiden koaxial zueinander
liegenden Rückschlagventile 30, 31 sind gegen das Gehäuse 33
durch
O-Ringe 10, 11 bzw. 12, 13 abgedichtet. Die in Mittelstellung dargestellte
Spule 32 weist Fortsätze 47, 48 auf, die in den Endstellungen der Spule
32
jeweils einen der Rückschlagventile 30, 31 durch Anheben des Verschlußstückes
34 bzw. 35 öffnen. Die Spule 32 selbst liegt dabei an die Mündung
49 bzw. 50 der geraden Einlaßöffnung 40 bzw. 41 des geöffneten Rückschlagventils
30 bzw. 31 an, das dann über radiale Verbindungsbohrungen 64 bzw.
65 im unteren Gehäuseeinsatz mit der Pumpe 1 in Verbindung steht.
Die Spule 32, die im wesentlichen zylindrische Form hat, weist in der Mitte
einen Einstich 51 auf, der in den Rändern in am Umfang verteilte Anflachungen
52,53 übergeht, die dazwischenliegende Stützrippen 54 ergeben, und mit ihren
Enden die eigentlichen Steuerkanten 55, 56 bilden. Bei Verschiebung
der Schieberspule 32 in eine Endlage wird durch Verschiebung der Steuerkante
z. B. 55 in den Anschlußraum 42 die Verbindung zwischen der Saugseite 44
der Pumpe 1 und der Leitung 57 zum Behälter 15 hergestellt,
so daß die Pumpe gleich zu Beginn des Betriebes die nötige Flüssigkeitsmenge zur
Verfügung hat. Bei weiterer Verschiebung der Spule 32 trifft deren zugeordneten
Fortsatz 47 auf das Verschlußstück 34 des Rückschlagventils 30, das somit
nach
dem druckbedingten öffnen des anderen Rückschlagventils31 beiBeaufschlagungder zugeordneten
Zylinderseite 27 geöffnet wird und einen Abfluß der Flüssigkeit aus der anderen
Zylinderseite 26 ermöglicht. Wenn der Abfluß aus der Zylinderseite größeren
Volumens erfolgt, fließt die nicht zum Verschieben des Differentialkolbens in seine
andere Endlage benötigte Flüssigkeit über die Verbindungsleitung 57
in den
Flüssigkeitsbehälter 15 zurück. Bei Betrieb in der anderen Bewegungsrichtung
des Kolbens wird über diese Leitung dann die zusätzlich notwendige Hydraulikflüssigkeit
wieder angesaugt. An jedes Rückschlagventil 30, 31 ist gegen den Motor 2
hin ein Druckbegrenzungsventil 62 bzw. 63 angeschlossen. Jedes Ventil
weist ein Gehäuse 64 bzw. 65 auf, welches in das Gehäuse 33 des Umschalters
koaxial zur Spule 32 eingesehraubt ist und den Gehäuseeinsatz 36, 37
bzw.
38, 39 des zugeordneten Rückschlagventils 30
bzw. 31 festhält.
Die Innenräume 66, 67 der Gehäuse stehen einerseits über Leitungen
60 bzw. 61 mit dem Flüssigkeitsbehälter 15 und anderseits über
Bohrungen 68, 69 in den Gehäuseeinsätzen mit den Zylinderräumen
26 bzw. 27 in Verbindung. Die Bohrungen 68, 69 sind normalerweise
durch federbelastete Kugeln 70 bzw. 71 verschlossen. Die Kraft der
auf die Kugeln wirkenden Federn 72, 73 kann durch von außen verstellbare
Regulierschrauben 74 bzw. 75
eingestellt werden. Die Durchtrittsstelle der
Regulierschrauben im Gehäuse sind durch O-Ringe 76 bzw. 77 abgedichtet.
Im Normalbetrieb stehen die Zylinderräume 26 bzw. 27 nicht mit dem
Behälter in Verbindung; wenn die Pumpe abgestellt wird, schließen die beiden Rückschlagventile
30, 31 durch Einwirkung ihrer Feder die Verbindungsleitungen 44, 45
zwischen
Pumpe 1 und Zylinder 2 ab, so daß der Kolben 24 gegen von außen auf ihn einwirkende
Kräfte über die Flüssigkeitssäule und die auf den Sitz des Rückschlagventils
30, 31. aufliegende Kugel 34, 35 unverschieblich gehalten ist. Bei
zu großen von außen auftretenden Kräften, welche Beschädigungen des Getriebes zur
Folge haben könnten, geben die Druckbegrenzungsventile 62, 63 bei dem gewünschten
eingestellten Druck in den Zylinderräumen die Verbindung zum Behälter
15 frei, so daß dann Flüssigkeit in diesen abströmen kann und der Kolben
24 Außenkräften nachgeben kann. Ebenso geben die Druckbegrenzungsventile hochdruckseitig
den Weg zum Behälter frei, wenn der Motor bei laufender Pumpe an einer Weiterbewegung
gehindert wird.