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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spüleinrichtung für ein hydrostatisches
Getriebe mit einem Wechselbewegungen ausführenden Hydromotor, vorzugsweise einem
doppeltwirkendem Schubkolbenmotor, bei dem die Richtungsumkehr durch hydraulische
übernullsteuerung einer einstellbaren Pumpe mittels eines als Steuereinrichtung
dienenden Servomotors erfolgt und in der Sau- bzw. Rücklaufleitung des Getriebes
ein Ölaustausch stattfindet.
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Es sind Steuereinrichtungen bekannt, bei denen mittels Folgesteuerung
der Ölaustausch in geschlossenem Kreislauf erfolgt: Der Ölaustausch an sich ist
erforderlich, um eine unzulässige Ölerwärmung und eine vorzeitige Ölalterung zu
vermeiden. Außerdem wird durch den Ölaustausch das Lecköl ergänzt und ein gewisser
Gegendruck aufgebaut. Der Ölaustausch mittels Folgesteuerung geht folgendermaßen
vor sich: Die Betätigung desYKoibens, durch den die Pumpe übernullgesteuert wird,
geschieht durch einen vorgeschalteten Magnetsteuerschieber. Hat dieser Kolben seinen
Hub zurückgelegt, so fließt durch eine freigegebene Bohrung das Öl in die Rücklauf-
bzw. Sauleitung des Hauptkreislaufes. Da der Verstellweg bis zur Freigabe der Bohrung
immer gleich groß ist, muß auch ständig eine konstante Fördermenge vorhanden sein.
Es fehlt also die Regelbarkeit der Steuereinrichtung. Um diesen Nachteil zu beseitigen,
weisen die bekannten Einrichtungen zur Regelung der Fördermenge eine Schwinge auf.
Die Schwinge ist an dem übernullzusteuernden Verstellkörper angelenkt. Der Drehpunkt
der Schwinge ist mechanisch über eine Verstellspindel verlagerungsfähig. Aber auch
diese Verstellmöglichkeit, bei der der Drehpunkt der Schwinge verschiebbar ist,
wirkt sich besonders bei kurzen und schnellen Hüben nachteilig aus. Hierbei müssen
viele Teile der Schwinge mit relativ großer Masse hin- und herbewegt werden. Dies
kann zu Störungen führen. Außerdem macht sich das Spiel, das bei formschlüssiger
Verbindung unvermeidbar ist, in starken Geräuschen bemerkbar.
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Es ist weiterhin eine Spüleinrichtung mit Speisedruckeinrichtung für
umsteuerbare hydrostatische Flüssigkeitsgetriebe bekannt, welche nur wirksam arbeitet,
wenn eine Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Hauptpumpe vorhanden ist. Bei
drucklosem Fahren des Flüssigkeitsgetriebes, z. B. bei Rücklauf ohne Kräfte und
langsamem Hub, arbeitet die Speisepumpe direkt durch die Leitung über die Speisedruckeinrichtung
in dem nicht dargestellten Behälter, da bei einer geringen Druckdifferenz die Steuerbüchse
der Spüleinrichtung nicht entspricht. Bei übernullsteuerung der Pumpe und Einspeisung
von Frischöl in die jeweilige Rücklaufleitung, wie dies bei exakter systematischer
Spülung eines doppeltwirkenden Schubkolbengetriebes erforderlich ist, eignet sich
diese Spüleinrichtung nicht. Diese Spülung ist abhängig vom Arbeitswiderstand, d.
h., sie spricht erst bei entsprechend großer Druckdifferenz an.
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Für Spüleinrichtungen sind z. B. Umschaltventile bekannt, welche bei
Einsatz in einem hydraulischen Getriebe den Abfluß des Triebmittels aus der Seite
des niederen Druckes im Ölkreislauf gestatten, d. h. den Rücklauf zum Behälter ermöglichen.
Die Benutzung dieses Ventils ist nur in Flüssigkeitsgetrieben möglich, in denen
keine plötzliche Richtungsumkehr, die auch noch stoßfrei erfolgen muß, erforderlich
ist. Dieses Ventil öffnet jeweils die Seite des niederen Druckes, also bei höherem
Gegendruck die falsche Zulaufseite. Hierdurch arbeitet das Getriebe ruckweise und
kann sogar kurzzeitig stehenbleiben.
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Bei hydrostatischen Getrieben ist es außerdem allgemein bekannt, die
Stelleinrichtung für die Arbeitspumpe mittels einer Hilfs- oder Steuerpumpe zu betätigen.
Die Umsteuerung der Arbeitspumpe, d. h. die wechselseitige Beaufschlagung des Servomotors
für die Pumpenverstellung, erfolgt durch einen Steuerschieber, der in Abhängigkeit
von der Bewegung des Hydromotors geschaltet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spüleinrichtung so
auszugestalten, daß die Wechselbewegungen des Hydromotors nicht gestört werden und
niedrige sowie hohe Geschwindigkeiten des Hydromotors bei genauer und stoßfreier
Umsteuerung möglich sind.
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Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmale gelöst: a) Der Ölaustausch
wird durch je ein an die Hauptleitung des Getriebes angeschlossenes Ölaustauschventil
gesteuert, dessen Steuerkolben in der einen Schaltrichtung durch die Kraft einer
Feder und in der anderen Schaltrichtung von dem Druck eines zur Saugleitung führenden
Hilfsölstromes beaufschlagt ist.
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b) Die druckmittelbeaufschlagte Seite eines jeden Steuerkolbens steht
mit je einer Druckfläche eines Kolbens des Servomotors für die Umsteuerung einer
regelbaren Pumpe in Verbindung und wird über einen von der Bewegung des Hydromotors
geschalteten Umsteuerschieber und die Leitungen von einer Hilfsölpumpe mit Druckflüssigkeit
versorgt.
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c) Die Vorspannung der Feder ist so gewählt, daß die von ihnen beaufschlagten
Steuerkolben der Ölaustauschventile jeweils erst nach erfolgter Umschaltung des
Servomotorkolbens die Verbindung zwischen Saugleitung des Getriebes und der Hilfspumpe
öffnen.
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Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung arbeitet als Drucksteuerung,
wodurch eine Regelung der Fördermenge und damit auch der Arbeitsgeschwindigkeit
möglich ist. Des weiteren wird durch die Einstellung der Federn der ölaustauschventile
erreicht, daß vor der übernullsteuerung jeweils die Leitungen für den Ölaustausch
gesperrt werden und die übernullsteuerung selbst im geschlossenen Kreislauf erfolgt.
Dadurch ist eine genaue und stoßfreie Umsteuerung möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert, wobei die Zeichnung eine schematische Anordnung der erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung zeigt.
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Ein doppeltwirkender Schubkolbenmotor, bestehend aus Arbeitszylinder
1 und Arbeitskolben 2, ist durch Leitungen 3; 4, welche wechselweise als Saug- bzw.
Druckleitungen fungieren, mit einer regelbaren Radialkolbenpumpe 5 verbunden. Der
Schwenkzapfen 6 dieser Pumpe ist mit einem übernullsteuerkolben 7 gekoppelt, der
sich im Verstellgehäuse 8 befindet. Beide Stirnseiten des Verstellgehäuses 8 sind
mit je einer Verstellspindel 9;10 versehen. Von einer Leitung 4 des Steuerkreislaufes
führen Leitungen 11;12 zu einem ölaustauschventil 13, und von der anderen Leitung
3 führenden Leitungen 14;15 zu einem weiteren ölaustauschventil 16. Beide Ölaustauschventile
13 bzw. 16, die je einen durch eine Feder 17;18 belasteten Steuerkolben 19; 20 enthalten,
sind
über Leitungen 21; 39 bzw. 22; 40 mit einem Umsteuerschieber 23 verbunden, an den
eine Hilfsölpumpe 24 über eine Leitung 25 angeschlossen ist.
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Die Zylinderräume im Verstellgehäuse 8 zu beiden Stirnseiten des übernullsteuerkolbens
7 sind an die Leitungen 21 bzw. 22, welche die ölaustauschventile 13;16 mit dem
Umsteuerschieber 23 verbinden, über Verbindungsleitungen 26; 27 angeschlossen.
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Die Leitungen 3; 4 des Hauptsteuerkreislaufes sind durch je ein Sicherheitsventil
28; 29 enthaltende Leitungen 30;31 verbunden. Die von den Ölaustauschventilen 13;
16, vom Umsteuerschieber 23 und von der Leitung 25 zum Behälter führenden Leitungen
32; 33; 34; 35 enthalten je ein überströmventil 36; 37; 38.
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Die Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung ist folgende: In der gezeichneten
Stellung bewegt sich der Arbeitskolben 2 des doppeltwirkenden Schubkolbengetriebes
nach unten. Die Radialkolbenpumpe 5 fördert über die Leitung 3 in den oberen Raum
des Arbeitszylinders 1. Das aus der Gegenseite verdrängte Öl fließt der Radialkolbenpumpe
5 über Leitung 4 wieder zu.
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Um das im Hauptkreislauf befindliche Öl zur Vermeidung vorzeitiger
Erwärmung und Alterung auszutauschen und das Lecköl zu ergänzen, wird durch die
Hilfsölpumpe 24, über Leitung 25, Umsteuerschieber 23 und Leitungen 21;11 über das
Ölaustauschventi113 Öl in die momentan als Rückführungsleitung fungierende Leitung
4 des Hauptkreislaufes gefördert. Das ausgetauschte Öl fließt dabei aus der gleichen
Leitung 4 über Leitungen 12; 33; 32 in die Behälter zurück.
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Durch mechanischen, elektrischen oder hydraulischen wegabhängigen
Steuerimpuls am Arbeitskolben 2 wird der Umsteuerschieber 23 umgesteuert, wodurch
keine Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens 19 über die Leitung 39 mehr erfolgt.
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Durch Rückführung des Steuerkolbens 19 auf Grund der Kraft der Feder
17 wird die Verbindung der an die Leitung 4 angeschlossenen Leitungen 11 bzw. 12
mit den zur Hilfsölpumpe 24 führenden Leitungen 21; 25 bzw. den Leitungen 33; 32
zum Behälter unterbrochen, so daß während der Umsteuerung der Hauptkreislauf geschlossen
ist.
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Die Hilfsölpumpe 24 beaufschlagt nach der Umsteuerung über die Leitungen
25; 22; 27 die der Verstellspinde110 zugewandte Stirnseite des übernullsteuerkolbens
7 und bewegt diesen nach rechts, wobei der Schwenkzapfen 6 in seine andere Totpunktlage
und die Radialkolbenpumpe 5 über Null gesteuert wird.
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Die Förderrichtung der Radialkolbenpumpe 5 wird auf Grund der übernullsteuerung
umgekehrt und damit der Arbeitskolben 2 nach oben bewegt. Das Frischöl der Hilfsölpumpe
24 wird nun, nachdem der Druck in der Leitung 22; 40 angestiegen ist und der Steuerkolben
20 die Kraft der Feder 18 überwunden hat, dem halbgeschlossenen Kreislauf über Leitung
14 zugeführt. Als Rücklaufleitung fungiert jetzt die Leitung 3. Das überschüssige
Öl gelangt aus dem Kreislauf über Leitungen 15; 32 und überströmventil 36 in den
Behälter. Die überströmventile 36; 37 erzeugen einen bestimmten Gegendruck in der
Anlage und dienen als Sicherheitsventile. Das überströmventil 48 begrenzt den Druck
im Nebenkreislauf.
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Die Einstellung der Verstellspindeln 9;10 und die Regelung der Hilfsölpumpe
24 stehen im unmittelbaren Zusammenhang. Werden die Verstellspindeln 9;10 nach außen
verstellt, so hat der übernullsteuerkolben 7 einen längeren Hub zurückzulegen. Die
Radialkolbenpurnpe 5 wird weiter ausgelenkt und fördert nun eine größere Ölmenge
in einen der Zylinderräume des doppeltwirkenden Schubkolbenmotors, wodurch der Arbeitskolben
2 schneller bewegt wird. Es ergibt sich bis zum Stillstand des Arbeitskolbens 2
ein größerer Auslaufweg, der von der Masse und der Geschwindigkeit des Arbeitskolbens
2 abhängig ist. Um jedoch den Abstand der Umkehrpunkte konstant zu halten, muß die
Umsteuerung des übernullsteuerkolbens 7 schneller erfolgen. Dieses ist möglich,
wenn der Hilfsölstrom entsprechend regelbar ist. Wenn also die Arbeitsgeschwindigkeit
erhöht wird, so muß im entsprechenden Verhältnis auch der Hilfsölstrom vergrößert
werden. Die Zuordnung des erforderlichen Hilfsölstromes zum Hauptölstrom erfolgt
mechanisch, elektrisch oder hydraulisch. Meistens werden nicht mehr als zwei Geschwindigkeiten
benötigt, die zum Einrichten und dem eigentlichen Betrieb der Maschine dienen. Für
diesen Fall sind entsprechende Anschläge am übernullsteuerkolben 7 vorgesehen, die
hydraulisch in den Endstellungen des übernullsteuerkolbens 7 betätigt werden.
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Die Umsteuerung wird von den festen Anschlägen, Endschaltern usw.
eingeleitet. Die Lage der Umkehrpunkte wird unabhängig von der Geschwindigkeit des
Arbeitskolbens 2 durch die Zuordnung eines regelbaren Hilfsölstromes konstant gehalten.