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Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe mit geschlossenem
Kreislauf und einem Stellgerät für eine stufenlos einstellbare hydrostatische Maschine
(Pumpe, Hydromotor), wobei zwischen dem Stellgerätgeber und der hydrostatischen
Maschine ein hy-
draulischer Servomotor mit Nachlaufsteuerung angeordnet ist,
mit einer in Abhängigkeit von der Getriebeausgangsdrehzahl automatisch auf die Einstellung
der hydrostatischen Maschine wirkenden Übersteuerungsanlage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges hydrostatisches
Getriebe zu schaffen, bei dem die Drehzahl des Hydromotors von der Pumpendrehzahl
und damit von der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors unabhängig ist, wobei
das Stellgerät eine einfache übersteuerungsanlage aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der hy-
draulische Servomotor
in der Nullstellung des Nachfolgeschiebers in an sich bekannter Weise mit der Druckmittelzuführungsleitung
des Nachfolgeschiebers verbunden ist, daß das Stellglied der hydrostatischen Maschine
in an sich bekannter Weise in Richtung kleinster Verdrängung vorgespannt ist, daß
die Druckmittelzuführungsleitung des Nachfolgeschiebers über einen Zweistellungs-Steuerschieber
in dessen erster Stellung mit einer Steuerdruckpumpe oder in dessen zweiter Stellung
mit einem Vorratsbehälter verbunden ist und daß der Zweistellungs-Steuerschieber
in an sich bekannter Weise durch einen Drehzahlfühler für die Drehzahl des Hydromotors
mittels eines Servoschalters in die erste Stellung gebracht wird, wenn die Hydromotordrehzahl
einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und in eine zweite Stellung gebracht wird,
wenn sie diesen Wert überschreitet.
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Es ist aus der französischen Patentschrift 1296 440 bekannt,
die beiden Arbeitskammern des hydraulischen Kraftverstärkers in der Nullstellung
des Nachfolgeschiebers mit der Druckmittelzuführungsleitung des Kraftverstärkers
zu verbinden und zusätzlich eine übersteuerungseinrichtung vorzusehen, die aus einem
Steuerschieber besteht, der bei überschreiten einer bestimmten Belastung der Kraftmaschine
den Stellzylinder des Kraftverstärkers unabhängig von der gewählten Übersetzungseinstellung
entlastet.
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Dabei ist das Merkmal, daß das Stellglied der hy-
drostatischen
Maschine vorgespannt ist, bereits zusammen mit dem Merkmal, daß der Zweistellungs-Steuerschieber
abhängig von einem Drehzahlfühler verschiedene Stellungen einnimmt, aus der deutschen
Patentschrift 1063 032 bekannt. Aus dieser Patentschrift geht hervor, daß
die Taumelscheibe einer Pumpe von Federn in eine Stellung mit geringer Verdrängung
vorgespannt ist. Außerdem ist dort eine Schieberanordnung gezeigt, die abhängig
vom Druckabfall an einem Drehzahlfühler verschiedene Stellungen einnimmt und die
Pumpe steuert.
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Weiterhin ist es bekannt, die Druckmittelzuführungsleitung für einen
hydraulischen Schubkolbenmotor, der die Fördermengeneinstellung einer Pumpe eines
drehzahlabhängig gesteuerten Getriebes mechanisch übersteuert, mit einem ZweistelIungs-Steuerschieber
zu versehen, der in einer ersten Stellung die Druckmittelzuführungsleitung mit einer
Hilfspumpe verbindet. In einer zweiten Stellung wird die Druckmittelzuführung abgesperrt,
und der Schubkolbenmotor wird über eine dauernd an die Zuführungsleitung angeschlossene
Ablaufdrossel entlastet (deutsche Auslegesehrift 1111035).
Das nach der Erfindung
ausgeführte hydrostatische Getriebe eignet sich insbesondere als Antrieb für einen
fahrbaren Betonmischer, bei dem die Pumpe vom Fahrzeugmotor angetrieben wird. Die
Drehzahl des Fahrzeugmotors ändert sich während der Fahrt ständig, doch hält das
Getriebe nach der Erfindung die Drehzahl der Mischtrommel auf einem im wesentlichen
konstanten Wert.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Getriebe so
ausgebildet, daß die stufenlos einstellbare Maschine die Pumpe ist und daß das Stellglied
der Pumpe über Null hinaus nach beiden Richtungen einstellbar ist und der Servoschalter
den Zweistellungs-Steuerschieber in der einen Förderrichtung wechselweise in die
beiden Stellungen schaltet und bei der anderen Förderrichtung in der ersten Stellung
festhält. Dadurch hat die Bedienungsperson die Möglichkeit, in der einen Förderrichtung
eine konstante Drehzahl aufrechtzuerhalten und in der anderen Förderrichtung eine
beliebige Drehzahl einzustellen, die nicht konstant gehalten wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung des bei einem Betonmischer
verwendeten erfindungsgemäßen Getriebes mit dem als Drossel ausgebildeten Drehzahlfühler
in Vorwärtsbetriebsstellung, F i g. 2 eine Schnittansicht der Drossel in
der Rückwärtsbetriebsstellung, F i g. 3 die Ansicht des Schnittes entlang
der Linie 3-3 der F i g. 1,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht
des Drosselschiebers, F i g. 5 eine Seitenansicht des Drosselschiebers, die
den Durchgang an einem Ende des Querkanals zeigt, und F i g. 6 eine Seitenansicht
des Drosselschiebers, die den verlängerten Öffnungsdurchgang am anderen Ende des
Querkanals zeigt.
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Gemäß F i g. 1 besitzt das Getriebe eine einstellbare Pumpe
11, deren Antriebswelle 12 mit dem Fahrzeugantriebsmotor 13 verbunden
ist, ferner einen Hydromotor 14 mit unveränderlicher oder fester Verdrängung der
über ein Untersetzungsgetriebe mit der Mischtrommel 15 verbunden ist, und
zwei Hauptleitungen 16 und 17, die die Pumpe und den Hydromotor in
Form eines geschlossenen übertragungskreises miteinander verbinden. Sowohl die Pumpe
11 als auch der Hydromotor 14 sind als Axialkolbenmaschinen mit umlaufender
Zylindertrommel ausgebildet. Die Pumpe besitzt ein Stellglied 18, das um
eine Achse 19 zwischen Stellungen maximaler Verdrängung beweglich ist, die
zu beiden Seiten der dargestellten Stellung für die Verdrängung Null liegen. Die
Achse 19 schneidet die Drebachse der Zylindertrommel an einem Punkt in der
von den Mitten der kugeligen Köpfe der Kolben 21 gebildeten Linie 20, so daß die
von den Kolben ausgeübten Kräfte das Stellglied gegen die Stellung, in der die Verdrängung
den Wert Null hat, drücken, wenn die Pumpe 11 pumpt. Wenn die Pumpe
11 als Hydromotor wirkt, was der Fall ist, wenn die Mischtrommel
15 den Motor 6
überholt und diesen veranlaßt, als Pumpe zu wirken,
drücken diese Reaktionskräfte der Kolben das Stellglied 18 in Richtung maximale
Verdrängung. Diese Umkehr der Wirkungsrichtung der Stellgliedbelastung ist einer
in Drehrichtung stattfindenden Verschiebung der Druckverteilung über den Pumpensteuerspiegel
zuzuschreiben.
Diese Verschiebung bewirkt eine Vergrößerung des nierenförmigen Hochdruckkanals
im Steuerspiegel und einer Zerstörung seiner geornetrischeu Symmetrie um eine Ebene,
die zu der Vorderfläche des Steuerspiegels senkrecht steht und die Zapfenachse enthält.
Da der während des Pumpbetriebs niederdruckführende nierenförmige Kanal während
des Motorbetriebes den Hochdruckkanal bildet vergrößert sich der Hochdruckkanal
während des Pumpbetriebs auf der einen Seite dieser Normalebene und während des
Motorbetriebs auf der anderen Seite. Infolgedessen bewirkt das -Reaktionsmoment
am Stellglied, daß das Stellglied abhängig davon, ob die hy-
drostatische
Maschine als Pumpe oder als Motor arbeitet, in entgegengesetzten Richtungen bewegt
wird.
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Eine Steuerdruckpumpe 22, die mit der Pumpe 11
angetrieben und
mit einem Vorratsbehälter 23 verbunden ist, gibt über Leitungen 24 und 24
a an eine Hauptleitung 16 und über Leitungen 24 und 24 c und die Drossel
25 an eine Hauptleitung 17 ein Druckmittel ab. In die Leitungen 24a
und 24c sind Rückschlagventile 26 und 26' eingeschaltet, die eine
Rückströmung aus den Leitungen 16 bzw. 17 in die Leitung 24 verhindern.
Das Getriebe enthält einen Entlastungskreis 101, der mit Niederdruck- und
Hochdruckentlastungsventilen 102 bzw. 103 und mit einem Pendelventil 104
ausgestattet ist. Das Pendelventil 104 ist über eine Leitung 105 mit der
Hauptleitung 16
verbunden und über eine Leitung 106 an einem Punkt
stromaufwärts von der Drossel 25 an die Hauptleitung 17 angeschlossen.
Dieses Pendelventil dient dazu, selektiv diejenige Hauptleitung, in der der größere
Druck vorherrscht, mit dem Hochdruckentlastunggsventil 102 und die verbleibende
Leitung mit dem Niederdruckentlastungsventil 103 zu verbinden. Wenn die Drücke
in den beiden Hauptleitungen 16 und 17
gleich sind, verbleibt das Pendelventil
104 in seiner gegenwärtigen Stellung. Der Ausgang des Hochdruckentlastungsventils
ist mit dem Eingang des Niederdruckentlastungsventils 103 verbunden. Der
Ausgang des Niederdruckentlastungsventils 103 steht mit dem Behälter
23 über einen nicht dargestellten Strömungsweg in Verbindung, der durch das
Gehäuse des Motors 14 und, falls nötig, über einen Wärmeaustauscher führt.
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Das Stellglied 18 wird durch eine Servosteuerung betätigt,
die einen Servomotor 27 aufweist, der mit einem Kolben 28, Druckkammern
29 und 31 sowie mit einer zentrierten Feder 30 ausgestattet
ist. Hy-
drauliköl wird den Kammern 29 und 31 unter der Steuerung
des Nachfolgeschiebers 34 über Leitungen. 32 bzw. 33 zugeführt und
aus den Kammern abgelassen. Der Nachfolgeschieber 34 besitzt ein Gehäuse, in dem
eine hin- und hergehende Schieberbilchse 36
untergebracht ist, die über ein
Nachfolgegestänge 37
mit dem Stellglied 18 verbunden ist, und fünf
in Längsrichtung mit Abstand verteilte Radialleitungen 38, 39, 41, 42 und
43 aufweist. Die Ablaßleitungen 38 und 43 stehen mit dem Vorratsbehälter
23 über Leitungen 44 bzw. 45 dauernd in Verbindung, während die Motorleitungen
39 und 42 dauernd mit den Leitungen 32 bzw. 33 verbunden sind
und die Druckniittelzuführungsleitung 41 mit der Zuführungsleitung 24
b dauernd in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen den Motorleitungen
und den Zuführungs-und Ablaßleitun-en wird durch einen Schieberkolben 46 gesteuert,
der mit einer Ringnut 47 ausgestattet ist, an die zwei Steuerbunde 48 und 49 angrenzen.
Zurr Verschieben des Kolbens 46 innerhalb der Schieben büchse 36 ist ein
Handhebel 51 vorzgesellen. In dex dargestellten Neutralstellung, die der
der Nullstellung entspricht, sind die Steuerbunde 48 und 49 innerhalb von Ringkammem
52 bzw. 53 angeordnet, so daß die Motorleitung 39 mit der Ablaßleitung
38 und dei Druckmittelzuführungsleitung 41 in Verbindung steht, während die
Motorleitung 42 mit der Druckmittelzuführungsleitung 41 und der Ablaßleitung 43
verbunden ist. Wird der Kolben 46 bezüglich der Schieberbüchse 36 nach rechts
verschoben, dann werden die Verbindungen zwischen den Leitungen 39 und 41
und zwischen den Leitungen 42 und 43 unterbrochen, während eine Verschiebung des
Kolbens 46 nach links eine Unterbrechung der Verbindungen zwischen den Leitungen
39 und 38 und zwischen den Leitungen 42 und 41 zur Folge hat.
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Die Zuführungsleitung 24 b wird über einen Zweistellungssteuerschieber
54, der einen hin- und hergehenden Schieberkolben 55 aufweist, selektiv über
die Leitung 24 mit der Steuerdruckpumpe 22 und über die Leitung 35 mit dem
Vorratsbehälter 23 verbunden. Der Schieberkolben 55 ist mit einer
Ringnut 56 und zwei Steuerbunde 57 und 58 ausgestattet, und
er wird von einer Schraubenfeder 59 in die dargestellte Zufuhrstellung gedrückt,
in der die Ringnut 56 die Leitungen 24 und 24 b miteinander verbindet.
Der Schieberkolben 55 wird durch einen doppeltwirkenden Servoschalter
61 gegen die Kraft der Feder 59
erst in eine Überlappungsstellung,
in der der Steuerbund 57 die Leitung 24 b versperrt, und dann in eine
Entlastungsstellung, in der die Leitungen 24 b und 35
miteinander verbunden
sind, nach rechts bewegt. Der Servoschalter 61 weist einen Kolben
62 und zwei auf seinen beiden Seiten liegende Arbeitskammern 63
und
64 auf, die Über Leitungen 65 bzw, 66 an Punkten an die Hauptleitung
1-7 angeschlossen sind, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Drossel
25 befinden.
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Die Drossel 25 ist in die Hauptleitung 17 eingeschaltet.
Sie weist ein Gehäuse mit einer Bohrung 67
auf, in die zwei diametral gegenüberliegende
Kanäle 68 und 69, die mit den Hauptleitungsteilen 17 a bzw.
17 b verbunden sind, und einen mit Gewinde ausgestatteten Axialkanal
71, der mit der Leitung 24 c in Verbindung steht, einschneiden. In
der Bohrung 67
ist ein Schieber 72 sowohl hin- und herbeweglich als auch drehbar
gelagert. Dieser Schieber ist mit einem Querkanal 73 ausgestattet, der sich
in der in F i g. 1
dargestellten Stellung mit den Kanälen 68 und
69
deckt. An einem Ende ist der Querkanal 73 mit einer als Meßöffnung
dienenden Drosselöffnung 74 ausgestattet, deren Breite sich in der Umfangsrichtung
ändert. Das andere Ende des Querkanals 73 endet mit einer 14nglichen Öffnung
75, die so ausgebildet ist, daß sie über den Meßbereich der Drosselöffnung 74 hinweg
eine, im wesentlichen freie Verbindung zwischen den Kanälen 68 und 73 herbeiführt,
Die von der Drosselöffnung 74 geschaffene Verengung hängt von der Drehstellung des
Schiebers 72 in der Bohrung 67 ab, und diese Stellung kann mittels
einer drehbaren Betätigungsvorrichtung 76 verändert werden. Die Betätigungsvorrichtung
ist mit einer Stange 77 von halbkreisförmigem Querschnitt ausgestattet, die
in einer dazu passenden gleichartig ausgebildeten Axialbohrung im Schieber
72 aufgenommen ist und die Drehbewegung auf den Propfen überträgt, ohne
dessen
freie Verschiebbarkeit in der Bohrung 67 zu beeinträchtigen. Wenn sich der
Schieber 72 in der in F i g. 1 gezeigten Längsstellung befindet, steht
der Kanal 69 und mit ihm die Hauptleitung 17 mit der Leitung 24 c
über einen Zweigkanal 78, die Bohrung 67 und den Axialkanal
71 in Verbindung. Wird der Schieber 72 dagegen in die Stellung gemäß
F i g. 2 bewegt, blockiert er den Zweigkanal 78 und unterbricht diese
Verbindung. Da der Schieber 72 die Steuerdruckpumpe 22 automatisch von der
Leitung 17
isoliert, wenn das Getriebe in der umgekehrten Richtung arbeitet,
in der die Leitung 17 die Hochdruckleitung darstellt, erscheint das Rückschlagventil
26'
überflüssig. Es ist jedoch zweckmäßig, dieses Ventil in die Leitung 24c
einzuschalten, um zu gewährleisten, daß die Steuerdruckpumpe während des Vorwärtsbetriebes,
wenn die Zweigleitung 78 offen ist, nicht einem übermäßigen Druck ausgesetzt
wird. Die Drosselöffnung könnte zwar in der einen oder anderen der Hauptleitungen
16 und 17 angeordnet werden, doch bietet die bevorzugte Stelle in
der Leitung 17 bestimmte Vorteile. An erster Stelle führt die Anordnung der
Drosselöffnung in der Rückleitung vom Hydromotor 14 zu einer genaueren Messung der
Motordrehzahl, weil die Druckdifferenz an ihr ausschließlich von der Strömungsgeschwindigkeit
oder dem Strömungsdurchsatz durch den Hydromotor abhängt. Befände sich die Meßöffnung
in der Leitung 16, dann würde die Druckdifferenz von der Gesamtströmung zu
dem Motor abhängen, und da ein Teil dieser Gesamterhöhung durch Leckverluste im
Hydromotor verlorengeht, würde die Drehzahlsteuerung stets eine Drehzahl anzeigen,
die größer ist als die tatsächlich vorliegende Drehzahl. Darüber hinaus würde die
Differenz zwischen der angezeigten Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl nicht
konstant sein, da die Leckölmenge des Hydromotors sich mit den Betriebsbedingungen
ändert. Zweitens werden die Druckschwankungen, die die Pumpe 11 erzeugt,
beseitigt, wenn das Druckmittel zum Hydromotor 14 und durch diesen hindurchströmt,
so daß sie die Arbeitsweise der Drehzahlsteuereinrichtung nicht störend beeinträchtigen.
Drittens werden, da die Leitung 17
den größten Teil der Zeit einen niedrigen
Druck führt, die Teile der Drossel 25 nur über kurze Zeitintervalle hinweg
hohem Druck ausgesetzt. Schließlich ist es durch die Anordnung der öffnung in der
Leitung 17 möglich, den Druck der Steuerdruckpumpe dazu zu benutzen, die
Drosselöffnung bei dem übergang vom Rückwärtsbetrieb in den Vorwärtsbetrieb in den
übertragungskreis zu verschieben.
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Bei der dargestellten Ausführungsform stellt die Hauptleitung
17 die Niederdruckleitung dar, wenn das Getriebe in der Vorwärtsrichtung
arbeitet, und aus diesem Grunde geht die Strömungsrichtung durch die Meßöffnungseinrichtung
vom Kanal 69 zum Kanal 68.
Bei diesem Betriebszustand wird der Schieber
72 in der in F i g. 1 gezeigten Stellung gehalten, da es sich bei
dem Druck, der auf die rechte Stirnfläche 79
wirkt und den Schieber nach links
drückt, um den Druck stromaufwärts der Drosselöffnung 74 handelt, der größer als
der Druck stromabwärts der Drosselöffnung ist, der durch den Längskanal
82 hindurch zu der linken Stirnfläche 81 des Schiebers übertragen
wird und diesen nach rechts drückt. Wird die Richtung der Strömung durch die Leitung
17 umgekehrt, dann werden die auf die Flächen 81 und 79 wirkenden
Drücke die stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Drücke, und der Schieber
72 wird nach rechts in die Stellung gemäß F i g. 2 verschoben. Wenn
sich die Strömungsrichtung nun wieder umkehrt und die Leitung 17 zur Niederdruckleitung
des übertragungskreises wird, verschiebt der auf die Stimfläche 79
wirkende
Druck der Steuerdruckpumpe den Schieber 72 zurück in die Stellung gemäß F
i g. 1, wo er, wie oben erläutert, durch die Druckdifferenz an der Drosselöffnung
74 gehalten wird.
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Wenn sich die Teile des Getriebes bei seiner Inbetriebnahme in der
in F i g. 1 gezeigten Stellung befinden, wird ein Teil des von der Steuerdruckpumpe
22 geförderten Druckmittels über die Leitung 24, die Kolbennut 56 und die
Leitung 24 b zum Nachfolgeschieber 34 geliefert. Dieses Druckmittel gelangt
durch den Schieber zu dem Vorratsbehälter 23 entlang zweier paralleler Strömungswege.
Ein Weg umfaßt die Druckmittelzuführungsleitung 41, die Kolbennut 47, die Ringkammer
52, die Leitung 38 und die Leitung 44, während der andere Weg die
Druckmittelzuführungsleitung 41, die Kolbennut 47, die Ringkammer 53, die
Leitung 43 und die Leitung 45 umfaßt. Die Steuerbunde 48 und 49 beschränken diese
Parallelströmungen etwas, doch ist der resultierende Rückdruck, der zu den Kammern
29 und 31
des Servomotors 27 übertragen wird, nicht groß genug,
um den Servomotor 27 zu veranlassen, das Stellglied 18 aus seiner
Neutralstellung gegen die Belastung der Kolbenreaktionskräfte und der Kraft der
Feder 30 zu verschieben.
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Um die Mischtrommel 15 in der Vorwärtsrichtung anzutreiben,
bewegt die Bedienungsperson den Betätigungshebel 51 in Richtung gegen den
Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt, so daß sich der Schieberkolben 46 bezüglich
der Schieberbüchse 36 nach links bewegt. Diese Bewegung des Schieberkolbens
bewirkt, daß der Steuerbund 48 die Verbindung zwischen den Leitungen 38 und
39 unterbricht und daß der Steuerbund 49 die Verbindung zwischen den Leitungen
41 und 42 unterbindet, wobei die Kammer 29 unter Druck gesetzt und die Arbeitskammer
31 entlastet wird. Der Servomotor 27 bewegt nun das Stellglied
18 im Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt 19,
wodurch die Pumpe
11 unter Druck stehendes Druckmittel in die Hauptleitung 16 fördert.
Dieses Druckmittel strömt durch den Hydromotor 14, und es wird über den Leitungsteil
17b, die Drossel 25 und den Leitungsteil 17 a zur Pumpe
11 zurückgeführt. Hier bewirkt es eine Vorwärtsdrehung des Hydromotors 14
und der Mischtrommel 15. Die Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsdurchsatz
im Hauptkreis hängt von der Winkelstellung des Stellgliedes 18 ab. über das
Nachfolgegestänge 37 führt die Bewegung des Stellgliedes 18 zu einer
Verschiebung der Schieberbüchse 36 in eine Nullstellung bezüglich des Kolbens
46, so daß der Betrieb des Motors 27 unterbrochen wird, wenn die Stellung
des Stellgliedes der Stellung der Betätigungsvorrichtung 51 entspricht. Da
die Kammern 29 und 31 des Servomotors 27 sowohl mit der Zuführungsleitung
24 b als auch mit dem Vorratsbehälter 23 in Verbindung stehen, wenn
sich der Kolben 46 und die Schieberbüchse 36 in einer Nullstellung befinden,
ist der Servomotor 27 nicht hydraulisch blockiert, und die vom Pumpenkolben
21 und das Stellglied 18 ausgeübten Reaktionskräfte sowie die von der Feder
30 ausgeübte Belastungskraft haben das Bestreben, das Ste]12]ied
18 in die Null-Verdrängungsstellung zurückzuführen. Da jedoch die Verschiebung
des
Stellgliedes 18 in diese Stellung von r,iner nach rechts gerichteten Bewegung
der Schieberbüchse 36 bezüglich des Schieberkolbens 46 begleitet ist, wird
die Kammer 29 unter Druck gesetzt, sobald das SteRglied die durch die Betätigungsvorrichtung
51
hervorgerufene Stellung verläßt, und das Stellglied wird in diese Stellung
zurückgebracht. Die Servo-3teuerung, die für das Stellglied 18 vorgesehen
ist, [iat also in erster Linie eine stellungsabhängige Steuerung.
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Die Drücke in der Hauptleitung 17 stromaufwärts und stromabwärts
von der Drosselöffnung 74 werden über Leitungen 65 und 66 zu den Arbeitskammern
63
bzw. 64 des Servoschalters 61 übertragen, wo sie eine auf den Kolben
62 wirkende Nettodruckkraft entwickeln, 4ie den Schieberkolben
55 gegen die Vorspannung der Feder 59 nach rechts verschiebt. Wenn
der Strömungsdurchsatz durch den übertragungskreis und demzufolge die Drehzahl des
Hydromotors 14 einen vorbestimmten Maximalwert erreicht, der durch die Einstellung
der Drosselöffnung 74 vorgegeben ist, wird der Steuerbund 57 des Servoschalters
in eine überlappungsstellung bewegt, in der er die Verbindung zwischen den Leitungen
24 und 24 b
unterbricht. Wenn die von der Bedienungsperson gewählte Stellung
des Stellglieds 18 (und folglich die Verdrängung der Pumpe 11) bei
der vorherrschenden Drehzahl des Motors 13 die vorbestimmte maximale Drehzahl
des Hydromotors 14 herbeiführt, unterbricht die Steuerfläche 57 die Strömung
zur Leitung 24 b, wenn das Nachfolgegestänge 37 die Schieberbüchse
36 in eine NuRstellung bezüglich des Schieberkolbens 46 verschiebt. Da dabei
die Kammer 29
über die Leitung 32, die Leitungen 39 und
38 und die Leitung 44 zum Vorratsbehälter 23 hin geöffnet wird, bewegen
die Belastungskräfte, die von den Pumpenkolben 21 und der Feder 30 auf das
Stellglied 18 ausgeübt werden, dieses Stellglied im Sinne einer Verkleinerung
der Verdrängung, und sie verschieben die Schieberbüchse 36 aus der Nullstellung
etwas nach rechts. Die resultierende Verkleinerung des Strömungsdurchsatzes durch
den übertragungskreis ist von einer Verkleinerung der Druckkraft begleitet, die
der Servoschalter 61 entwickelt, so daß die Feder 59
numnehr den Kolben
55 nach links verschiebt und die Nut 56 veranlaßt, die Leitungen 24
und 24 b wieder miteinander zu verbinden. Nun wird die Kammer 29 wieder
unter Druck gesetzt, und der Servomotor 27 führt das Stellglied
18 in die gewählte Stellung zurück. Die Steuerungen arbeiten in dieser Weise
zyklisch weiter mit dem Ergebnis, daß die Drehzahl des Hydromotors 14 auf einem
vorbestimmten Maximalwert im wesentlichen konstant gehalten wird.
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Obgleich die Bedienungsperson das Stellglied 18 in die Stellung
bewegen kann, in der der Hydromotor 14 bei der vorbestimmten Maximaldrehzahl arbeitet,
arbeitet der Hydromotor gewöhnlich infolge der gewählten Stelluna, des Stell-e
gliedes bei einer höheren Drehzahl. Somit unterbricht also im normalen Falle der
Steuerbund 57 des Servoschalters die Verbinduno, zwischen der Leitung 24
und der Leitung 24 b, bevor das Stellglied 18 die gewählte Stellung
erreicht, und demzufolge, bevor die Schieberbüchse 36 durch das Nachfolgegestänge
37 in eine Nullstellung bewegt worden ist. Wenn der Motor 14 einmal seine
vorbestimmte Maximaldrehzahl erreicht hat, kann das Druckmittel unter diesen Umständen
weder in die Kammer 29 eintreten noch diese verlassen. Der Servomotor
27 wird infolgedessen hydraulisch blockiert, und er hält das Stellglied
18 in der Verdrängungsstellung, die diese Motordrehzahl hervorruft.
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Sollte die Drehzahl des Antriebsmotors 13 wachsen, während
das Getriebe in Betrieb ist, dann nehmen der Strömungsdurchsatz durch den übertragungskreis
und die Drehzahl des Hydromotors 14 ebenfalls zu. Diese Änderung des Strömungsdurchsatzes
ist jedoch von einer Vergrößerung des Druckabfalles an der Drosselöffnung 74 und
von einer Vergrößerung der vom Servoschalter 61 entwickelten Druckkraft begleitet.
Der Servoschalter 61 bewegt nun den Kolben 55
aus der überlappungsstellung
heraus nach rechts, so daß die Verbindung der Leitung 24 b über die Leitung
35 mit dem Vorratsbehälter 23 hergestellt wird. Befindet sich die
Schieberbüchse 36 des Nachfolgeschiebers 34 in einer NuRstellung, wenn der
Zweistel-Iungs-Steuerschieber 54 die Leitung 24 b entlastet, dann kann der
obenerwähnte zyklische Vorgang nicht stattfinden, und das Stellglied 18 kann
sich unter der Wirkung der vom Pumpenkolben 21 und von der Feder 30 ausgeübten
Belastungskräfte in eine Stellung mit kleinerer Verdrängung bewegen. Wenn der Strömungsdurchsatz
durch den übertragungskreis wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurückgebracht
ist, bewegt die Feder 59 den Kolben 55 zur überlappungsstellung zurück,
damit der Entlastungsweg zwischen der Leitung 24 b und dem Vorratsbehälter
23
geschlossen wird. Da sich die Schieberbüchse 36 nunmehr in einer
rechts von der Nullstellung liegenden Stellung befindet, ist der Servomotor
27 hydraulisch blockiert, und er hält das Stellglied 18 in der neuen
Stellung mit herabgesetzter Verdrängung. Befindet sich andererseits die Schieberbüchse
36 beim Anwachsen der Drehzahl des Fahrzeu(Ymotors 13 nicht in einer
Nullsteffung, dann hebt die Entlastung der Leitung 24 b durch den Zweistellungs-Steuerschieber
54 die bestehende hydraulische Blockierung am Servomotor 27 auf, wodurch
sich das Stellglied 18 durch die auf es einwirkenden Belastungskräfte in
der Richtung mit abnehmender Verdrängung bewegen kann. Wie im vorhergehenden Falle
wird der Kolben 55 zur überlappungsstellung zurückbewegt, um den Servomotor
27 hydraulisch zu blockieren, wenn der Strömungsdurchsatz in dem Kreis auf
den ursprünglichen Wert zurückgebracht ist.
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Nimmt die Drehzahl des Fahrzeugmotors 13 zu, während sich das
Getriebe in Betrieb befindet, dann veranlaßt die resultierende Verkleinerung des
DruckabfaUs an der Drosselöffnung 74 den Servoschalter 61,
den Schieberkolben
55 in eine Stellung zu verschieben, in der die Kolbennut 56 die Leitungen
24 und 24b miteinander verbindet. Wenn sich die Schieberbüchse 36 beiin Auftritt
dieser Drehzahländerung in einer Nullstellung befindet, dann reicht die Verdrängung
der Pumpe 11, die die Bedienungsperson vorher gewählt hat, nicht aus, um
die Drehzahl des Hydro motors 14 im neuen Betriebszustand aufrechtzuerhalten. Die
Steuerungen bewirken #dabei einfach das Halten des Stellghedes 18 in der
gewählten Stellung. Wenn sich andererseits die Schieberbüchse 36 zu diesem
Zeitpunkt nicht in einer Nullstellung befindet, wird die Kammer 29 wieder
unter Druck gesetzt, und der Servomotor 27 bewegt das Stellglied
18 in die Richtuno, mit zunehmender Verdrängung. Wenn die Änderung der Verdrängung
der Pumpe 11 die durch die Änderung der Drehzahl des Fahrzeugmotors
13
hervorgerufene Änderung des Strömungsdurchsatzes
durch
den übertragungskreis genau ausgleicht, führt der Servoschalter 61 den Schieberkolben
55 zu der überlappungsstellung zurück, und der Servomotor 27
ist wiederum
hydraulisch verriegelt. Da der Betrieb des Zweistellungs-Steuerschiebers 54 von
dem Druckabfall an der Drosselöffnung 74 abhängt, ist es offensichtlich, daß die
vorbestimmte Maximaldrehzahl, bei welcher der Zweistellungs-Steuerschieber die Druckmittelzufuhr
an den Nachfolgeschieber 34 unterbricht, dadurch verändert werden kann, daß die
Betätigungsvorrichtung 76 gedreht wird, und die von der Drosselöffnung 74
herbeigeführte Drosselung entweder zu vergrößern oder zu verkleinern. Während des
Trommelbeschickungsbetriebes befindet sich die Betätigungsvorrichtung
76 in einer Stellung, die eine verhältnismäßig kleine Drosselung an der Drosselöffnung
74 verursacht, so daß die Mischtrommel 15 mit einer verhältnismäßig hohen
Drehzahl (in der Größenordnung von 18 bis 20 UpM) gedreht wird. Andererseits
befindet sich die Betätigungsvorrichtung 76 während der Fahrt in einer Stellung,
in der die Drosselöffnung 74 stark drosselt, so daß die maximale Drehzahl der Mischtrommel
15 auf etwa 2 bis 4 UpM begrenzt ist.
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Um die Mischtrommel 15 in der umgekehrten Richtung zu betreiben,
wird der Betätigungshebel 51 im Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt bewegt,
so daß sich der Schieberkolben 46 aus der dargestellten Neutralstellung nach rechts
verschiebt. In dieser neuen Stellung des Kolbens 46 ist die Kammer 29
über
die Leitung 32, die Leitungen 39 und 38 und die Leitung 44
zum Vorratsbehälter 23 hin entlastet, während der Kammer 31 aus der
Leitung 24 b über die Leitungen 41 und 42 und die Leitung 33 unter
Druck stehendes Druckmittel zugeführt wird. Der Servomotor 27 bewegt nun
das Stellglied 18 gegen den Uhrzeigersinn um seine Schwenkachse
19, damit die Verdrängung der Pumpe 11 in der umgekehrten Richtung
vergrößert und die Hauptleitung 17 beschickt wird. Infolge dieser Richtungsänderung
der Strömung durch den übertragungskreis wird der Druck im Kanal 68 der Drossel
25 größer als der Druck im Kanal 69, da sich dieser Kanal nunmehr
stromaufwärts von der Drosselöffnung 74 befindet. Der abströmseitige Druck und der
anströmseitige Druck werden über den Zweigkanal 78 und über die Längsbohrung
82 zu den entgegengesetzten Enden 79 und 81 des Schiebers
72
übertragen. Dies hat zur Folge, daß am Schieber 72
eine Nettodruckkraft
entwickelt wird, die ihn nach rechts in die Stellung gemäß F i g. 2 verschiebt,
in der die Drosselöffnung 74 aus der Hauptleituno, 17 entfernt ist. Die Drücke,
die zu den Arbeitskammern 63
und 64 des Servoschalters 61 übertragen
werden, sind nunmehr im wesentlichen gleich (da die Strömung durch die öffnungseinrichtung
25 nunmehr im wesentlichen ungedrosselt ist), und die Feder 59 hält
den Schieberkolben 55 in der dargestellten Stellung, in der die Leitung 24
b mit der Leitung 24 verbunden ist. Die Bedienungsperson kann nun die Drehzahl
des Hydromotors 14 völlig frei wählen. über das Nachfolgegestänge 37 hat
jede Stellung des Betätigungshebels 51 eine entsprechende Stellung des Stellgliedes
18 und, vorausgesetzt, daß die Drehzahl des Fahrzeugmotors 13 konstant
bleibt, eine entsprechende Drehzahl des Hydromotors 14 und der Mischtrommel
15 zur Folge.
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Es ist ersichtlich, daß das Nachfolgegestänge 37
bei einer Verschiebung
des Schieberkolbens 46 nach rechts in die Rückwärtsbetriebsstellung die Schieberbüchse
36 nach rechts in eine Nullstellung bezüglich des Kolbens 46 zu bewegen versucht.
Wenn sich der Kolben 46 und die Schieberbüchse 36 der Nullstellung nähern,
gleichen sich die Drücke in den Kammern 29
und 31 immer mehr aus, und
die Kräfte, die von den Pumpenkolben 21 und von der Feder 30 auf das Stellglied
18 ausgeübt werden, sind bestrebt, dieses in die Null-Verdrängungsstellung
zurückzuführen. Dajedoch die Bewegung des Stellgliedes 18 gegen diese Stellung
über das Nachfolgegestänge 37 eine nach links gerichtete Bewegung der Schieberbüchse
36 bezüglich des Kolbens 46 hervorruft, so daß der Servomotor 27
veranlaßt
wird, das Stellglied 18 in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen, ist
es offensichtlich, daß für alle praktischen Zwecke das Stellglied 18 in einer
der Stellung des Betätigungshebels 51 entsprechenden Stellung gehalten wird.
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Wenn das Getriebe im Vorwärtsbetrieb arbeitet, wird der übertragungskreis
durch die Steuerdruckpumpe 22 mit Flüssigkeit gefüllt gehalten, die über die Leitungen
24 und 24 c, das Rückschlagventil 26',
den Axialkanal 71, die Bohrung
67 und den Zweigkanal 78 Druckmittel an die Hauptleitung
17 liefert. Wenn die Strömungsrichtung durch den übertragungskreis umgekehrt
wird und der Schieber 72 eine Bewegung in die Stellung gemäß F i
g. 2 ausführt, wird diese Druckmittelströmung unterbrochen, und die Hauptleitung
17, die nunmehr die Hochdruckleitung darstellt, wird von der Steuerdruckpumpe
22 abgetrennt. Während dieses Rückwärtsbetriebs hält die Steuerdruckpumpe 22 den
Übertragungskreis dadurch mit Flüssigkeit gefüllt, daß sie Druckmittel über die
Leitungen 24 und 24 a und über das Rückschlagventil 26 an die Leitung
16 abgibt (die nunmehr die Niederdruckleitung darstellt). Wird das Getriebe
wiederum in der Vorwärtsrichtung betrieben, dann sinkt der Druck in der Hauptleitung
17 (der auf die Stirnfläche 81 des Schiebers 72 wirkt) unter
den Druck ab, den die Steuerdruckpumpe 22 in der Leitung 24 entwickelt. Infolgedessen
erzeugt der auf die Stirnfläche 79 wirkende Druck der Steuerdruckpumpe eine
Kraft, die den Schieber in seine in F i g. 1 dargestellte Stellung zurückverschiebt.
Auf diese Weise wird die Drosselöffnung 74 wieder in die Hauptleitung
17 eingesetzt, und der Zweigkanal 78 wird geöffnet, damit das Druckmittel
wieder von der Steuerdruckpumpe 22 in die Hauptleitung 17 strömen kann.
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Es zeigte sich, daß in der Pumpe 11 eine Hohlraumbildung auftritt
und das Getriebe sehr laut wird, wenn sich eine beladene Mischtrommel
15 in der Vorwärtsrichtung dreht und die Bedienungsperson versucht, sie durch
Schließen der Drosselöffnung 74 anzuhalten. Dieser Zustand kann wie folgt erklärt
werden: Sobald sich die Drosselöffnung 74 zu schließen beginnt, wächst die Druckdifferenz
zwischen den Arbeitskammern 63 und 64, und der Servoschalter 61
bewegt
den Schieberkolben 55 in seine Entlastungsstellung. Nun beginnt sich das
Stellglied 18 unter der Wirkung der auf sie ausgeübten Belastungskräfte im
gleichen Verhältnis gegen die Null-Verdrängungsstellung zu bewegen, wie sich die
Drosselöffnung 74 zur Schließstellung bewegt. Andererseits nimmt die Drehzahl des
Hydromotors 14 wegen der überholwirkung der Belastung, die die Mischtrommel
15 ausübt, langsamer ab. Sobald sich das Stellglied 18 zu bewegen
beginnt, nimmt der Druck in der Leitung 16 ab, und das Getriebe hört auf,
Arbeit zu leisten. Anfänglich bleibt der Druck in der Hauptleitung 17 auf
dem niedigen
Pegel, der durch das Niederdruckentlastungsventil
103 eingestellt ist, mit demdie Hauptleitung 17
durch das Pendelventil
104 verbunden ist. Obgleich die Abflußgeschwindigkeit aus dem Hydromotor 14 nun
größer ist als die Verdrängung der Pumpe 11,
wird die Pumpe nicht als Motor
betrieben, weil das überschüssige Druckmittel über das Niederdruckentlastungsventil
103 zum Vorratsbehälter 23 geleitet wird. Die Differenz zwischen dem
Druckmittelbedarf des Hydromotors 14 und dem Druckmittelausstoß der Pumpe
11 wird größer, wenn sich das Stellglied 18
gegen die Null-Verdrängungsstellung
bewegt, aber eine gewisse Zeit lang wird dieser Mangel an Druckmittel von der Steuerdruckpumpe
22 ausgeglichen, die eine wachsende Druckmittelmenge über die Leitungen 24 und 24
a und das Rückschlagventil 26 an die Leitung 16 liefert. Daher bleibt
der Druck in der Leitung 16 so groß wie oder etwas größer als der Druck in
der Leitung 17, und das Pendelventil 104 verschiebt sich nicht aus seiner
dargestellten Stellung.
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Wenn der Druckmittelbedarf des Hydromotors 14 die gesamte Fördermenge
der Pumpe 11 und der Steuerdruckpumpe 22 übersteigt, kommt es in der Leitung
16 zu einer Hohlraumbildung, und das Pendelventil 104 verschiebt sich in
die Stellung, in der die Hauptleitungen 16 und 17 mit dem Niederdruckentlastunasventil
103 bzw. mit dem Hochdruckentlastungsventil 102 verbunden sind. Nun steigt
der Druck in der Leitung 17, aber da die Drosselöffnung 74 noch zum Teil
offen ist, erreicht er nicht den Ansprechdruck des Hochdruckentlastungsventils 102.
Dieser ansteigende Druck in der Leitung 17 bremst den Hydromotor 14 und vermindert
dessen Drehzahl auf einen Wert, bei dem die Größe der aus dem Motor ausgestoßenen
Druckmittelströmung anfängt, sich der gegenwärtig geregelten Strömungseinstellung
der Drosselöffnung 74 zu nähern. Wenn die Drehzahl des Hydromotors 14 auf einen
Wert sinkt, bei dem der Druckmittelbedarf des Motors kleiner ist als die gesamte
Druckmittelabgabe der Pumpen 11 und 22, fängt die Pumpe 11 wieder
an zu pumpen, d. h. wieder an, Arbeit zu leisten. Dieser Vorgang vergrößert
den Druck in der Leitung 16 und bewirkt, daß das Pendelventil 104 in seine
dargestellte Stellung zurückgeschoben wird, in der die Leitung 16 mit dem
Hochdruckentlastungsventil 102 und die Leitung 17
mit dem Niederdruckentlastungsventil
103 verbunden sind. Sobald diese Verschiebung stattfindet, nimmt der Druck
in der Leitung 17 auf die Einstellung des Niederdruckentlastungsventils
103 ab, und die Verzögerung des Hydromotors 14 wird kleiner. Nun stellt sich
der überholzustand erneut ein, und er dauert an, bis der Druckmittelbedarf des Hydromotors
14 wieder den gesamten Druckmittelausstoß der Pumpen 11
und 22 übersteigt.
Dabei verschiebt sich wieder das Pendelventil 104, womit es den Druck in der Leitung
17 heraufsetzt und die Verzögerung des Hydromotors 14 vergrößert. Diese Überhol-
und Bremszyklen dauern an, bis die Drosselöffnung 74 voll geschlossen ist. Während
dieser Verzögerungsperiode bleibt das Stellglied 18 der Pumpe 11 hinter
der Bewegung der Drosselöffnung 74 zurück, so daß es sich nicht in der Null-Verdrängungsstellung
befindet, wenn die Drosselöffnung 74 die geschlossene Stellung erreicht. Wenn im
nächsten Zyklus, der auf die vollständige Schließung, dieser Drosselöffnung folgt,
in der Leitung 16
eine Hohlraumbildung auftritt und das Pendelventil 104 sich
nach rechts verschiebt, dann herrscht am Eingang der Pumpe 11 ein ölmangel
vor. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß der durch das Hochdruckentlastungsventil
102 geschaffene Entlastungsweg zum Eingang des Hydromotors 14 zurückführt und somit
die Pumpe 11 umgeht. Der Hochdruck in der Leitung 17 b vergrößert
zwar die Verzögerung des Hydromotors 14 wesentlich, doch tritt in der Pumpe
11 während des Zeitintervalls, das das Stellglied 18 benötigt, um
die Null-Verdrängungsstellung zu erreichen, eine Hohlraumbildung auf. Mit der Zeit
kann diese Hohlraumbildung zu ernsthaften Schäden an der Pumpe führen. Des weiteren
verursacht das zyklische Spiel, das die Abbremsung des Hydromotors 14 unter überholbedingungen
kennzeichnet, harte Stöße und ein störendes Geräusch.
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Zur Beseitigung der soeben beschriebenen Zustände weist das Getriebe
einen die Drosselöffnung umgehenden Strömungsweg auf, der durch die Leitungen
106
und 107 bestimmt ist, die mit den Hauptleitungsteilen
17 b und 17 a verbunden sind. Die Strömung durch diesen Umgehungsweg
ist durch ein überdruckventil 108 gesteuert, das in der Leitung
107 angeordnet und so eingestellt ist, daß es bei einer Druckdifferenz
öff-
net, die kleiner ist als der Ansprechdruck des Niederdruckentlastungsventils
103, aber groß genug ist, um eine Druckdifferenz an der Drosselöffnung 74
zu erzeugen, die ausreicht, den Zweistellungs-Steuerschieber 54 zu verschieben,
wenn sich die Drosselöffnung in ihrer Stellung minimaler Drosselung befindet.
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Die Einfügung des die Drosselöffnung umgehenden Strömungswegges und
des Entlastungsventils 108 hat die Wirkung, daß das oben erläuterte zyklische
Spiel beseitigt wird und eine Hohlrauinbildung am Pumpeneingang verhindert wird.
Wenn die Bedienungsperson die Drosselöffnung 74 in der Schließrichtung bewegt, um
den Hydromotor 14 anzuhalten, beginnt sich also das Stellglied 18 in einem
proportionalen Verhältnis gegen die Null-Verdrängungsstellung zu bewegen. Wie im
vorhergehenden Fall nimmt nun der Druck in der Leitung 16 ab, die Pumpe
11 hört auf, Arbeit zu leisten, und die Verzögerung des Hydromotors 14 beginnt.
Das Stellglied 18 bewegt sich Z, Cregen die Null-Verdrängungsstellung in
einem Verhältnis, das zu der Bewegung der Drosselöffnung proportional ist, bis der
gesamte Druckmittelausstoß der Pumpe 11 und der Steuerdruckpumpe 22 dem Strömungsbedarf
des Hydromotors 14 gleich ist. Zu diesem Zeitpunkt versucht der Hydromotor 14, die
Pumpe 11 als Motor anzutreiben, und da das Stellglied 18 frei beweglich
ist, d. h. der Zweistellungs-Steuerschieber 54 sich in der Entlastungsstellung
befindet, neigt die auf das Stellglied wirkende Belastung zur Umkehr. Da das gesamte
aus dem Hydromotor 14 in den Leitungsteil 17 b abgegebene Druckmittel über
die durch die Drosselöffnung 74 und durch den Umgehungsweg g gebildeten Parallelwege
an die Pumpe geliefert wird, nimmt das Stellglied 18 eine Stellung ein, die
durch die augenblickliche Drehzahl des Hydrornotors 14 bestimmt wird. Mit anderen
Worten wird die Bewegung des Stellgliedes 18 verzögert, so daß es nun anfängt,
sich mit einer Geschwindigkeit, die zu der Motorverzögerung proportional ist, gegen
die Null-Verdrängungsstellung zu bewegen. Infoloreb dessen wird das Pendelventil
104 nicht verschoben, und das zyklische Spiel, das das Getriebe ohne Umgehungsweg
kennzeichnet wird vermieden. Es ist er-C, sichtlich, daß sich das Stellglied
18 in diesem Fall nicht in der Null-Verdrängungsstellung befindet, wenn
die
Drosselöffnung 74 die geschlossene Stellung erreicht; da aber der Pumpeneingang
stets über den Umgehungsweg Druckmittel empfängt, tritt keine Hohlraumbildung auf.
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Da das Getriebe keine dynamische Bremsung ausführt, wenn die Bedienungsperson
die Drosselöffnung 74 schließt, hängt die Größe der Verzögerung der Mischtrommel
15 von der verhältnismäßig kleinen Eigenreibung des Trommelantriebsmechanismus
ab. Wenn ein derartiger überholzustand nicht tragbar ist, kann man eine zusätzliche
Bremse vorsehen. Natürlich wird eine dynamische Bremsung herbeigeführt, wenn die
Bedienungsperson die Drehzahl der Mischtrommel 15 mittels des Nachfolgeschiebers
34 herabsetzt, so daß in diesem Fall eine weitere Bremse nicht erforderlich ist.