DE1450828B2 - Automatische regeeinrichtung fuer die uebersetzungseinstellung eines hydrostatischen getriebes - Google Patents

Description

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F i g. 1 in einem schematischen Schnitt einer nach Schieber 17 eine Kraft auf, die ihn in das Gehäuse 16 der Erfindung ausgebildeten Regeleinrichtung, in der des Verteilers D1 hineinzudrücken sucht, nur die Schiefscheibe der Hydropumpe beweglich ist Dieser Kraft stellt sich eine entgegengesetzt ge-

und bei der die Regelung des Gasvolumens mittels richtete, auf das dem Gefäß E gegenüberliegende Ende eines Stellgerätes erfolgt, das von einem Fliehkraft- 5 des Schiebers 17 einwirkende Kraft entgegen, die aus regler gesteuert ist, dem, in der Kammer 23 des Gehäuses 16 stets herr-

F i g. 2 eine erste Abwandlung der Steuereinrichtung sehenden Hochdruck des Getriebes herrührt, wobei nach F i g. 1, diese Kammer 23 mittels der Leitung 24 mit der

F i g. 3 eine zweite Abwandlung derselben Ein- Leitung 4 verbunden ist. richtung, ίο Wie sich klar aus F i g. 1 ergibt, hat der Schieber 17

F i g. 4 ein Arbeitsdiagramm einer Regeleinrichtung zwei abgesetzte Abschnitte, die in dem Gehäuse 16 gemäß F i g. 1, eine über die Leitung 27 mit der Niederdruckpumpe

F i g. 5, 6 und 7 drei Arbeitsphasen einer Regel- verbundene Einschnürung 25 sowie eine über die einrichtung die es erlaubt, nacheinander die eine oder Leitung 28 mit dem Auslaß verbundene Einschnürung die andere der beiden Regelungen anzuwenden. Zu- 15 26 bilden.

nächst erfolgt die Regelung durch Veränderung des Die beiden ringförmigen Einschnürungen des Schie-

Hubvolumens der Hydropumpe und dann des Hydro- bers sind mittels eines zylinderischen Abschnitts 29 motors, und zwar im Sinne steigender Geschwindig- voneinander getrennt, dessen Höhe gleich derjenigen keiten auf der Lastseite oder umgekehrt. einer öffnung 30 ist, die über eine Leitung 31 mit dem

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die 20 Zylinder 15 eines Servostellzylinders S verbunden ist, Teile der Regeleinrichtung eine Hydropumpe G mit wobei der Stellkolben 32 sich über einen Stößel 33 an sich zwischen einer Schief scheibe 2 und einem fest- der Schiefscheibe so abstützt, daß die Neigung der stehenden Steuerspiegel 3 drehenden Zylinderblock 1, Schiefscheibe vermindert werden kann, sowie ein Hydromotor M mit einem sich zwischen Die Verstelleinrichtung Xl für das Volumen des

einer Schiefscheibe 7 und einem Steuerspiegel 8 drehen- 25 Bezugsgases umfaßt in der beschriebenen Ausführungsden Zylinderblock 6. form einen Hilfsverteiler Dl der gleichen Bauart wie

Die beiden Schief scheiben sind über eine Hoch- der des Verteilers Dl, der über eine Leitung 34 mit druckleitung 4 sowie eine Niederdruckleitung 5 mit- Niederdruck gespeist wird und dessen Schieber 204 einander verbunden. Die Schiefscheibe 2 der Hydro- von einem Zentrifugalregler R gesteuert ist. pumpe G kann um eine Achse 9 schwenken. Die 30 Dieser Hilfsverteiler Dl speist über eine Leitung 209 Schiefscheibe 7 des Hydromotores M ist bei maximaler den Korrekturzylinder 205 des Stellzylinders für ein Neigung festgelegt. Volumenänderungsgerät W. Dieser Stellzylinder stützt

Mit 10 ist die Eingangswelle der Regeleinrichtung, sich gegen den Widerstand einer Rückführfeder 210 mit 11 ihre Ausgangswelle bezeichnet. auf einem Hebel 206 ab, der mit einem exzentrischen

Eine mittels Rückschlagventil 13 tarierte Nieder- 35 Nocken 207 versehen ist. Der Nocken 207 steuert in diuckpumpe 12 sichert über eine zu der Niederdruck- nicht umkehrbarer Weise den Kolben 208 des Voleitung 5 führende Leitung 14 das Niederdruckniveau lumenänderungsgerätes, dessen Gefäß 201, wie man sowie die Beherrschung der Regelung. sieht, über die Leitung 202 mit dem Innenraum des

Für den Fall, daß sich Hoch- und Niederdruck verformbaren Gefäßes E in Verbindung steht, während des Betriebes umkehren können, ist es er- 40 Für die Erläuterung der Wirkungsweise dieser Einforderlich, zwischen den Leitungen 14 und 24 ein be- richtung wird zunächst die Rolle der Verstelleinkanntes Ventil vorzusehen. richtung Xl außer Acht gelassen. Dabei wird ange-

Die Beherrschung erfolgt über einen Wechsel- nommen, daß das Volumen des Gefäßes 201-so geverteiler Dl, dessen Gehäuse 16 gegenüber den Steuer- wählt ist, daß das Gesamtvolumen des Bezugsgases für spiegeln 3 und 8 feststeht und dessen zylindrischer 45 jede Lage der Schiefscheibe 2 proportional dem Kegel-Schieber 17 über ein verformbares Gefäß E mit der winkel ist, den die Schiefscheibe mit einer zur Rota-Schiefscheibe 2 der Hydropumpe G verbunden ist. tionsachse der Hydropumpe G normalen Ebene bildet

Dieses Gefäß E ist durch einen mit dem Schieber 17 (streng genommen müßte hierfür das gesamte Gasverbundenen Zylinder 18 gebildet und von einer nach- volumen Null sein, wenn der genannte Kegelwinkel giebigen, das Volumen des Gefäßes 20 umgebenden 50 Null ist, was jedoch praktisch niemals vorkommt). Membran 19 verschlossen, wobei in dem Zylinder ein In diesem Fall besteht zwischen dem Hubvolumen

die Membran zusammendrückender Kolben 21 gleitet, Vl der Hydropumpe G und dem von dem Gas einder bei 22 an die Schiefscheibe 2 angelenkt ist. genommenen Gesamtvolumen ν eine Proportionalitäts-

Das Volumen des Gefäßes 20 ändert sich mit dem beziehung: Vl = nv, wobei η eine Konstante ist. Eindringen des Kolbens 21 in den Zylinder 18 und ist 55 Andererseits ruft der Druck χ der Gasmenge in dem damit von der Neigung der Schiefscheibe 2 abhängig, verformbaren Gefäß E eine Expansionskraft ax herd. h. von dem Hubvolumen der Hydropumpe G. vor, die proportional zu χ ist und die gleichzeitig so-Zum anderen ist das Gefäß 20 mit einem feststehenden, wohl die Schiefscheibe 2 zu heben, als auch den jedoch einstellbaren Gefäß 201 verbunden, wovon Schieber 17 in das Gehäuse 16 des Verteilers Dl einnoch später die Rede sein wird. 60 zutauchen sucht.

Es kann eine Stellung für den Zylinder 18 sowie ein Der Schieber 17, der außerdem einer entgegen-

Wert für das Volumen des Gefäßes 201 gefunden gesetzt gerichteten Kraft bP ausgesetzt ist, die dem in werden, derart, daß das Gesamtvolumen einer in den der Kammer 23 herrschenden Hochdruck des GeGefäßen 20 und 201 eingeschlossenen Gasmenge pro- triebes proportional ist, ist somit von zwei gegeneinportional zum Hubvolumen der Hydropumpe G ist. 65 ander wirkenden Kräften ax und bP beaufschlagt, Bei diesen Bedingungen versucht das Gas, den deren Resultierende, in Richtung einer Tauchbewegung Kolben 21 und den Zylinder 18 des verformbaren des Kolbens, lautet: F= ax — bP. Gefäßes E voneinander zu trennen und übt auf den Dies vorausgesetzt kommt man bei gegebenem

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Eingangsmoment zunächst zu der Annahme, daß sich verkleinern sich vergrößert hat, hebt sich der Schie-

die Einrichtung in einem stabilen Betriebszustand be- ber 17 unter Wirkung der über der Druckkraft ax

findet, wenn der Schieber 17 im Gleichgewicht ist. Im liegenden Druckkraft bP, und der Servostellzylinder S

_„,. ~, · , ■ , ^ · . r* η j ο wird von dem Niederdruck der Pumpe gespeist, und

Falle dieses Gleichgewichtes ist ,F = 0 und ρ = -y χ. ₅ ^ ^ _{Erzeugung einer Kraft; die} ^P _stJ_s ^_{rößer als}

Die Arbeitsweise bei Veränderung des Hubvolumens die Expansionskraft ax des Gefäßes E ist, derart, daß

der Hydropumpe ist derart, daß das Austrittsmoment sich ν vermindert und sich χ gleichzeitig mit der

Cl proportional zum Hochdruck P und das Eintritts- Kraft ax vergrößert, die schließlich den Schieber 17

χ^.-ι -^j Λΐ7 χ ^.1 PVl , . . . . wieder mit der Kraft bP der Flüssigkeit ins Gleich-

moment Cl mit dem Wert Cl = -^ konstant ist. _{χο gewicht hnngt (bd dnem geringeren} Hubvolumen der

Wenn sich das Austrittsmoment Cl verringert, ver- Hydropumpe, d. h. bei einer erhöhten Untersetzung), ringert sich auch der diesem proportionale Flüssig- In der Praxis erfolgt insbesondere bei kleinen Verkeitsdruck, der einen neuen Wert annimmt, so daß die änderungen des Ausgangsmomentes eine sehr schnelle aus dem wirksamen Gasdruck herrührende Kraft ax Korrektur der Neigung der Schiefscheibe 2, so daß der die durch die Flüssigkeit bedingte Kraft bP überwiegt. 15 Schieber 17 fortwährend mit geringen Anschlägen Die Resultierende F ist positiv, und der Schieber 17 nach beiden Seiten aus der Gleichgewichtslage austaucht ein. Hierbei trennt der Kolben 29 des Schiebers 20 schwingt, die dann erhalten wird, wenn der zylindie Öffnung 30 der Einschnürung 25 von dem Nieder- drische Schieberteil 29 die Öffnung 30 überdeckt. Der druck der Niederdruckpumpe ab und verbindet sie mit dem Verteiler D lin die Leitung 31 und den Stellder Einschnürung 26, die an den Auslaß angeschlossen 20 zylinder S abgegebene Druck ist also geregelt und entist. spannt sich auf einen bestimmten, zwischen dem Druck

Der Pumpenservostellzylinder S ist dabei gleich- der Pumpe und dem Auslaß liegenden Wert, so daß

falls über seine Leitung 31, die ihn mit der Öffnung 30 das Gleichgewicht des Schiebers 17 stets verwirklicht

des Verteilers Dl verbindet, an den Auslaß ange- ist.

schlossen. 25 Die Konstanz des Eintrittsmoments ist bei dieser

Somit senkt sich der Kolben 32 des Stellzylinders S Arbeitsweise zu jedem Zeitpunkt dadurch verwirklicht,

unter der Wirkung der Kraft ax des Gefäßes E ab, daß man die Konstanz des zu Cl proportionalen Pro-

wobei sich die Schiefscheibe 2 neigt und das Hub- duktes PFl von der Konstanz des Produktes aus dem

volumen der Hydropumpe G vergrößert, während Druck χ und dem Volumen ν einer dem Boyle-Mariott-

auch gleichzeitig das von dem Gas eingenommene 30 schem Gesetz unterworfenen Gasmenge abhängig

Volumen ν zunimmt. macht.

Dieses Gas gehorcht aber unter der Voraussetzung, Diese Beziehung ist selbstverständlich nur möglich,

daß es in einer bestimmten Menge vorliegt und daß wenn die Proportionalitätsbeziehungen zwischen P und

es um eine im wesentlichen konstante Temperatur von χ einerseits und zwischen ν und Fl andererseits genau

seinem Verflüssigungspunkt entfernt ist, dem Boyle- 35 erfüllt sind.

Mariottschem-Gesetz, das hier die Form annimmt: Ändert sich, wie im Falle von Kraftfahrzeugen, das

wc = k, wobei k eine Konstante ist. Eingangsmoment, so ist die Regelung auf eine Mo-

Man erkennt, daß unter diesen Bedingungen eine mentenkurve abzustimmen, die etwas unterhalb der-

Vergrößerung von ν eine Verminderung von χ hervor- jenigen liegt, welche bei maximaler Belastung des

ruft, bis die Kraft ax gleich der Gegenkraft bP ist. 40 Motors erhalten wird. Man erkennt, daß diese Kurve

Hat die Einrichtung diesen neuen Zustand erreicht, praktisch diejenige ist, bei der der Verbrauch des

so befindet sich der Schieber wieder im Gleichgewicht, Motors am wirtschaftlichsten ist. Das Diagramm ge-

und es ist die Schiefscheibe 2 der Hydropumpe G von maß F i g. 4, bei dem C das Anzugsmoment des

Neuem unbeweglich. Motors und N seine Geschwindigkeit in t/m ist, zeigt

Befindet sich der Schieber 17 im Gleichgewicht, so 45 diese beiden Kurven, wobei die Kurve α diejenige bei

ist immer P = -£- x. Wenn andererseits Fl = nv ist, ™maler Belastung des Motors und die Kurve b die

b Steuerkurve ist.

so läßt sich das Eingangsmoment Cl = -£- unter . ^^ese, ^* i" einer Geraden welche die Kurve a

In im Punkte Rm schneidet, der der Geschwindigkeit entEinsetzen der oben angegebenen Werte für P und Fl 50 spricht, die die größte Motorleistung ergibt. Es muß in der folgenden Weise schreiben: festgestellt werden, daß die Steuerkurve durch den

mechanischen Wirkungsgrad der Hydropumpe und

γλ — ■*■ ^a _v _ α v>- ihre Steuerorgane zu beeinflussen ist, um den zulässigen

2π b Druck fur jedes Hubvolumen zu bestimmen. Die Dia-

55 gramme d und dl sind Kurven gleicher Leistung,

wobei A eine Konstante ist. Ein derart gesteuertes Getriebe arbeitet bei einem

Wenn ferner das Volumen ν und der Druck χ des Kraftfahrzeug in der folgenden Weise:

Gases durch die Beziehung vx = k verbunden sind, Bei der Anfahrt hat die Hydropumpe ihr volles Hub-

so erhält man: Cl = Ak = constant. volumen. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte

Der zweite Gleichgewichtszustand des Schiebers, 60 Einrichtung schließt die Durchflußmenge kurz und

wie er sich aus dem Vorhergehenden ergibt, ist also stellt während des Anfahrens die Synchronisation

ein stabiler Betriebszustand des Getriebes, bei dem das zwischen dem Durchsatz der Pumpe und demjenigen

Eingangsdrehmoment auf seinen Anfangswert zurück- der Empfänger her.

geführt worden ist, und zwar durch Änderung des Hub- Wenn der Fahrer das Gasventil für eine oberhalb

Volumens der Hydropumpe (d. h. des Untersetzungs- 65 der Kurve b liegende Motorbelastung öffnet, solange

Verhältnisses, das sich unter der Steuerung durch den das Fahrzeug noch nicht angefahren ist, so ruft der auf

Verteiler Dl vermindert hat). den Schieber 17 einwirkende Druck P eine Kraft όΡ

Wenn das Ausgangsdrehmoment 2 anstatt sich zu hervor, die oberhalb der durch das Gas bedingten

Kraft bx liegt, und ermöglicht den Zutritt von Niederdruck in den Stellzylinder S der die Schiefscheibe der Hydropumpe in Richtung auf ein geringeres Hubvolumen verstellt, wobei sich das Gasvolumen im Gefäß komprimiert, bis das Gleichgewicht mit der Kraft am Kopf des Schiebers 17 hergestellt ist.

Bei gleichbleibender Leistung, d. h. bei einer bestimmten Öffnung des Gasventils, arbeitet der Motor im Punkt R der Kurve b, und es stellt sich die Untersetzung auf das Profil der Strecke ein. Nimmt die Steigung zu, so vergrößert sich das Ausgangsmoment. Folglich steigt der Druck P und bestimmt den Zustrom zu dem Stellzylinder S, bis die Stabilisierung erreicht ist. Nimmt die Steigung ab, so verringert sich das Ausgangsmoment. Damit fällt der Druck ab und bestimmt den Abstrom aus dem Stellzylinder S. In dem einen wie in dem anderen Fall wird der Wert des Eingangsmomentes und entsprechend der Wert der Geschwindigkeit für die vorgegebene Leistung d wiederhergestellt. Der Arbeitspunkt bleibt bei R.

Beschleunigt der Fahrer durch Vorgeben einer größeren Leistung dl, so ist der Motor oberhalb der Kurve b belastet und es geht der Arbeitspunkt nach R' auf der Kurve α über. Gleichzeitig hat sich aber das Motormoment vergrößert und ebenfalls der Druck erhöht, so daß sich eine Änderung des Hubvolumens bis zum Gleichgewicht des Schiebers 17 ergibt, für das sich der Arbeitspunkt in Rl befindet, d. h. im Schnittpunkt der Kurve α mit der Leistungskurve dl die der neuen vorgegebenen Leistung entspricht. Wenn diese Belastung der vollen Öffnung des Gasventiles entspricht, so hat der Motor die Geschwindigkeit seiner größten Leistung im Punkte Rm, wo sich die beiden Kurven α und b schneiden.

Schließt der Fahrer das Gasventil, so nimmt das Motormoment ab, der Druck sinkt, der Stößel bewegt sich in Abströmstellung und die Druckkraft ax des Gases stößt die Schiefscheibe der Hydropumpe in Richtung auf das größte Hubvolumen, das dem Vollhub entsprechen kann (wenn das zulässige Moment unterhalb eines Punktes der Kurve b liegt). Das Fahrzeug verlangsamt sich auf die geringste Untersetzung bis zum Stillstand, wo die Kurzschlußvorrichtung dem Motor des Fahrzeuges gestattet, gedrosselt weiterzulaufen, indem sie die Hydropumpe auf das größte Hubvolumen biingt.

Das in F i g. 2 mit Xl bezeichnete Volumenänderungsgerät ist eine Abwandlung des Gerätes Xl in Fig. 1. Wie deutlich erkennbar, unterscheidet es sich von dem ersteren dadurch, daß der Nockenhebel unter Verschieben des Gehäuses des Verteilers D1 um eine vorgegebene Höhe tätig wird. Dies führt zur entsprechenden Änderung eines feststehenden, jedoch einstellbaren Wertes, nämlich des gegenseitigen Abstandes von Zylinder und Kolben des verformbaren Gefäßes E.

Bei einer zweiten, in der F i g. 3 mit X3 bezeichneten Variante des Volumenänderungsgerätes ist das Gehäuse des Verteilers D1 ortsfest, während die Steuernocke auf die Unterseite des Zylinders des verformbaren Gefäßes einwirkt, dessen Kolben an das eine Ende eines Hebels L angelenkt ist. Dieser ist um einen mit der Schiefscheibe der Hydropumpe G verbundenen Zapfen O schwenkbar und mit seinem anderen Ende mit dem Schieber des Verteilers D1 verbunden.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, die es gestattet, das Getriebe in der Weise zu steuern, daß aufeinanderfolgend das Hubvolumen der Hydropumpe und dasjenige des Hydromotors verändert wird.

Um den Vergleich mit der Ausführungsform nach F i g. 1 zu erleichtern, sind in der F i g. 5 alle mit den Teilen gemäß F i g. 1 gleichen Teile mit um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen versehen. Die anderen aus der F i g. 5 ersichtlichen Teile sind durch Bezugszeichen bezeichnet, die mit 301 beginnen.

In der F i g. 5 erkennt man die Hydropumpe G und den mit ihr durch die Hochdruckleitung 104 und die Niederdruckleitung 105 verbundenen Hydromotor M, den Verteiler Dl, dessen Schieber 117 unter Zwischenschaltung eines verformbaren Gefäßes E mit der Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G verbunden ist und den Stellzylinder S, der die Wirkung des Gefäßes E auf die Schiefscheibe 102 ausgleicht.

Das Organ zur Steuerung des Gasvolumens ist symbolisch mit X bezeichnet und kann eine der Formen Zl, Xl, X3 aus den F i g. 1, 2 und 3 annehmen, wobei der Pfeil Z verallgemeinert seine Einwirkung auf das Gefäß E verdeutlichen soll.

Die neuen Einrichtungen sind folgende: Die Schiefscheibe 107 des Hydromotors M kann sich unter der Wirkung eines ersten Servostellzylinders Sl, der stets mit dem Niederdruck der Pumpe in Verbindung steht, sowie unter der Wirkung eines zweiten Stellzylinders Sl um eine Achse 301 drehen, der einen Kolben größeren Querschnitts aufweist und dem ersten Stellzylinder im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens des Hydromotors M entgegenwirkt und der über eine Leitung 302 von einem Vei teiler D 3 gespeist wird, während der Stellzylinder S über die Leitung 303 ebenfalls über D 3 gespeist wird.

Der Verteiler D 3 ist außerdem über die Leitung 304 an den Unterdruck der Pumpe angeschlossen und über die Leitung 305 an den geregelten Druck des Verteilers Dl.

Der Schieber 306 des Verteilers D 3 hat zwei Ringnuten, die in der Bohrung seines Gehäuses 307 zwei Kammern 308 und 309 bilden, welche über verschiedene in der Zeichnung dargestellte Öffnungen mit den vom Verteiler D 3 ausgehenden Leitungen verbunden sind.

Die Enden des Schiebers 306 sind ferner mittels der Kugelgelenke 310 und 311 an die Stößel 312, 313 angeschlossen, welche in Bohrungen der Schiefscheiben 102 und 107 gleiten. Diese Stößel besitzen Grenzanschläge 314 und 315 und sind mit Federn 316, 317 versehen, die so zwischen Anschlag und Schiefscheibe eingeschaltet sind, daß der Schieber 306 unter Federdruck steht, wenn die Schiefscheiben 102 und 107 die maximale Neigung haben.

Für die Beschreibung der Wirkungsweise dieser Einrichtung wird zunächst unterstellt, daß das Getriebe im Bereich großer Untersetzungen umläuft. Der Schieber 306 befindet sich dann in der unteren Stellung (F i g. 5). Mit Rücksicht hierauf ist der Stellzylinder Sl konstant mit dem Niederdruck der Pumpe gespeist, und zwar über die Leitung 302, die Kammer 309 und die Leitungen 304, 105 und 114. Da der Stellzylinder Sl stärker als der ihm gegenüberliegende Stellzylinder Sl ist, behält die Schiefscheibe 107 des Hydromotors M ihre größte Neigung bei.

Andererseits ist der Zylinder des Stellzylinders S über die Leitung 303, die Kammer 308 und die Leitung 305 an den von dem Verteiler D1 ausgehenden geregelten Druck angeschlossen. .

Somit ist das Hubvolumen der Hydropumpe veränderbar und dasjenige des Hydromotors unveränderlich, wie es am Beispiel de F i g. 1 oben erläutert wurde.

Wie oben erwähnt gehört bei gegebenem Eingangsmoment zu jedem Wert des Ausgangsmomentes eine bestimmte Neigung der Schiefscheibe 102, d. h. ein bestimmtes Hubvolumen der Hydropumpe G.

Vermindert sich das Ausgangsmoment, so nimmt die Neigung der Schiefscheibe 102 zu, während gleichzeitig der Druck P der Flüssigkeit des Getriebes abnimmt.

Erreicht die Schiefscheibe 102 ihre maximale Neigung, so wird der Schieber 306 von dem Stößel 312 angezogen und in die in der F i g. 6 gezeigte Lage gebracht, in der er unter dem Federdruck der beiden Federn 316 und 317 steht.

Betrachtet man in dieser Lage des Schiebers 306 die Öffnungen in bezug auf die Kammern 308 und 309 so wird deutlich, (F i g. 6) daß der Stellzylinder S noch über 305 mit dem durch Dl gesteuerten Niederdruck gespeist ist, während S2 vom Niederdruck der Pumpe abgetrennt ist und ebenfalls über 305 den durch D1 geregelten Niederdruck erhält.

Wenn ausgehend von dieser Lage das Ausgangsmoment und der Druck P zu wachsen beginnen, so hebt sich der Schieber 117, die für den Verteiler D1 den Niederdruck der Pumpe freigibt, welcher den Stellzylinder Sl in Anlage an die Schiefscheibe 107 des Hydromotors hält (die sich also noch nicht bewegt hat), und speist den Stellzylinder S, der eine Verminderung der Neigung der Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G hervorruft, derart, daß sich der Schieber 36 abwärts bewegt, und daß man automatisch auf die vorherige Arbeitsweise zurückkommt.

Wenn sich dagegen das Ausgangsmoment und der Druck P weiter vermindern, so taucht der Schieber 117 weiter ein und bringt gleichzeitig die Verteiler S und S2 mit der Auslaßleitung 128 in Verbindung, derart, daß der Kolben des Verteilers S in der Eintauchstellung im Zylinder bleibt, wodurch die Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G ihre Neigung beibehält, und daß sich der Kolben des Stellzylinders 52 unter denjenigen des Stellzylinders 5Ί zurückzieht. Dabei verringert sich die Neigung der Schiefscheibe 107 des Hydromotors M, und der Schieber 306 des Verteilers DZ hebt sich in die Stellung, die in F i g. 7 dargestellt ist.

Bei der Einrichtung gemäß F i g. 7 ist das Hubvolumen der Hydropumpe auf ihr Maximum festgelegt, wobei das Hubvolumen des Hydromotors veränderbar ist.

Die Betrachtung der Öffnungen in bezug auf die Kammern 308 und 309 des Schiebers 306 des Verteilers D3 bei der in F i g. 7 gezeigten Betriebsstellung zeigt, daß der Zylinderraum des. Stellzylinders S isoliert ist. Hierdurch bleibt die Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G in ihrer maximalen Neigung festgelegt, wie groß auch immer die Kraft bx in dem Gefäß E ist, wohingegen der Zylinder des Stellzylinders S 2 konstant mit dem von dem Verteiler Dl ausgehenden gesteuerten Unterdruck gespeist wird.

Unter dieser Voraussetzung ergibt sich wie beim Beispiel nach F i g. 1 für das Getriebe ein Betriebszustand, bei dem der Schieber 117 des Verteilers D1 sich unter der Wirkung der gegeneinander wirkenden Kräfte ax und bP im Gleichgewicht befindet, die durch das Gas in dem Gefäß E und dem Hochdruck der Flüssigkeit des Getriebes bedingt sind.

PVI
Nimmt das Austrittsmoment C2 = —=— ab, so

O 2.Tt

ist die erste Auswirkung dieser Abnahme bei der gegebenen Blockierung der Schiefscheibe 107 des Hydromotors M, daß der Druck P abnimmt.

Daher übersteigt die Druckkraft ax die Gegenkraft bP, so daß sich der Schieber 117 des Verteilers D1 absenkt, wobei der Stellzylinder S2 an die Auslaßleitung 128 angeschlossen wird und sich außerdem das Hubvolumen Vl des Hydromotors M verringert. Nimmt man an, daß das Ausgangsmoment während dieser Einstellung auf seinem neuen Wert stehenbleibt, so zeigt die Konstanz des Produktes PV2, daß eine Vergrößerung von Vl durch eine Verminderung von P kompensiert wird. Dies vollzieht sich, bis die Kraft bP wieder die Größe der entgegenwirkenden Kraft ax des Gases angenommen hat, so daß der Schieber 117 wieder ins Gleichgewicht gebracht ist.

Wird dagegen das Ausgangsmoment vergrößert, so wird zuerst der Druck P vergrößert, wodurch der Schieber 117 des Verteilers D1 nach oben gestoßen wird, so daß der Stellzylinder S2 von dem Niederdruck der Pumpe gespeist und das Hubvolumen Vl des Hydromotors M vergrößert wird. Unter der gleichen Bedingung für die Konstanz des neuen Ausgangsmomentes ergibt sich, daß die Vergrößerung von Vl eine Minderung von P nach sich zieht, wodurch wieder der Schieber 117 ins Gleichgewicht gebracht wird.

Diese Gleichgewichtslage des Schiebers 117 ist jetzt jedoch für ein konstantes Volumen ν und entsprechend für einen konstanten Druck χ des Bezugsgases ver-

wirklicht, so daß gemäß der Gleichgewichtsbedingungen P = -τ- der Hochdruck P der Flüssigkeit des

Getriebes ebenfalls konstant ist.
Die automatische Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes des Schiebers 117, das durch den von dem Verteiler Dl gesteuerten Stellzylinder S2 gewährleistet ist, sichert also durch die Bezugnahme auf den konstanten Druck χ des Bezugsgases gleichzeitig die Konstanz des Druckes P der Flüssigkeit.

Die Konstanz von P stellt genau die Bedingung für die Funktion des Getriebes bei konstantem Eingangsdrehmoment und veränderlichem Ausgangsdrehmoment dar, wenn die Untersetzung durch Veränderung des Hubraumes des Hydromotors bei konstantem Hubvolumen der Hydropumpe berichtigt wird.

Nimmt man somit als Bezugsgröße den Druck des unter den beschriebenen Bedingungen verwendeten Gases, so ist es möglich, das Getriebe empfindlich und zuverlässig nach den beiden betrachteten Arbeitsweisen zu steuern.

Diese beiden Arbeitsweisen können auch nacheinander derart angewendet werden, daß durch ihre Kombination zwei Hälften des gesamten Variationsbereichs des Getriebes überdeckt sind.

Der Übergang von einer Arbeitsweise zur anderen vollzieht sich über eine Zwischenphase, die durch die in F i g. 3 gezeigte Stellung des Verteilers D 3 gekennzeichnet ist. Diese Zwischenphase ist in keinem Fall ein Totpunkt in der Steuerung, sondern bildet im Gegenteil einen Umkehrpunkt des Systems zu der einen oder der anderen Arbeitsweise.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Automatische Regeleinrichtung für die Übersetzungseinstellung eines hydrostatischen Axialkolbengetriebes, insbesondere für Fahrzeuge, zum Konstanthalten des Getriebeeingangsdrehmomentes bei gegebener Leistung durch Hubvolumenänderung an jeweils einer der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten (Pumpe oder Hydromotor) des Getriebes, wobei zur Einstellung der Schiefscheibe einer Axialkolbeneinheit ein hydraulischer Servostellzylinder über einen Verteilerkolben mit Stelldruckflüssigkeit (Getriebehochdruck bzw. zur Speisung der Niederdruckleitung dienender Speisedruck) beaufschlagbar ist und die Steuerlage des Verteilerkolbens durch je eine auf jede seiner Stirnseiten wirkende Kraft bestimmt ist, von denen die eine dem Getriebehochdruck proportional ist und die andere Werte annimmt, die über eine Stellungsrückkoppelung zwischen der Schiefscheibe und einem Vergleichsteuergerät mit der jeweiligen Schiefscheibenstellung in einem hyperbolischen Zusammenhang stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssteuergerät als ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß (E) mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung ausgebildet ist, wobei das Gefäßvolumen über die Stellungsrückkoppelung (21, 22) proportional zur Stellung der Schiefscheibe (2) veränderbar ist und der jeweilige Gasdruck die andere auf eine Stirnseite des Verteilerkolbens (bei Dl) wirkende Kraft darstellt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgefäß (E) ein aus zwei Teilen bestehender Hohlraum von veränderlicher Form ist, dessen einer Teil ein durch eine elastische Membran verschlossenes zylindrisches Gefäß (20) ist, das zumindest einen Teil des Vergleichsgases enthält, und dessen anderer Teil ein sich frei in diesem Gefäß unter Verdrängung der Membran bewegender Kolben (21) ist, daß der Schieber (17) des Verteilers (Dl) über das Gasgefäß (20) und den Kolben (21) mit der Schiefscheibe (2) der Pumpe verbunden ist, so daß der Gasdruck gleichzeitig in Richtung Verstärkung der Schiefscheibenneigung wirkt und den Schieber (17) des Verteilers entgegen der Wirkung des Getriebehochdruckes beaufschlagt, daß der Schieber zwei Einschnürungen (25, 26) aufweist, die mit dem durch eine Speisepumpe (12) gespeisten Niederdruckteil des Getriebes bzw. dem Auslaß zum Ölsumpf verbunden sind und eine Leitung (31) steuern, über die der Verteiler die Stelldruckflüssigkeit (Niederdruck) mindestens einem hydraulischen Servostellzylinder (15) für mindestens eine der Schiefscheiben (2, 7) zuleitet, und daß ein Verdränger (208) zur Veränderung der im Gefäß (20) enthaltenen Gasmenge vorgesehen ist, mit dem in Abhängigkeit von der dem Getriebe zugeführten Leistung dem Gefäß (20) Gas zu- bzw. abgeführt wird.

3. Regeleinrichtung mit je einem Servostellgerät für die Pumpe und den Hydromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten hydraulischenPumpenservostellzylinder (115) der in Richtung Hubverringerung wirkt, ein zweiter (Sl) zur Verringerung des Motorhubes und ein dritter (52) zur Vergrößerung des Motorhubes vorgesehen sind, wobei der zweite dieser Zylinder schwächer als der dritte und dauernd vom Getriebeniederdruck beaufschlagt ist, und daß ein Wechselverteiler (D 3) vorgesehen ist, der mit dem ersten und dritten Servostellzylinder, dem Verteiler (Dl) und der Getriebeniederdruckleitung (105) verbunden ist, wobei der Schieber des Wechsel Verteilers (D 3) derart mit den Schiefscheiben (101, 107) verbunden ist, daß er zwei Extremlagen einnehmen kann, in deren einer der dritte Zylinder (S2) direkt mit dem Niederdruckteil verbunden ist (F i g. 5), so daß die Motorschiefscheibe (107) in der Stellung des größten Hubes blockiert ist, während der erste Zylinder (S) mit dem Verteiler (Dl) verbunden ist. wodurch die Übersetzungseinstellung des Getriebes allein durch Veiänderung der Neigung der Pumpenschiefscheibe (102) geschieht, und in der anderen Extremlage des Schiebers des Wechselverteilers (D 3) die Stelldruckfiüssigkeitszufuhr zum ersten Zylinder (S) gesperrt ist (F i g. 7), so daß die Pumpenschiefscheibe in ihrer Stellung größten Hubes blockiert ist, während der dritte Zylinder über den Verteiler (Dl) gespeist wird, wodurch die Motorschief scheibe nun allein die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes bewirkt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des Wechselverteilers (D 3) durch Stangen (312, 313) über elastische, nur in einer Richtung mitnehmende Anschläge (316, 317) an den Schiefscheiben der Pumpe und des Motors angelenkt ist, wobei die Stangen eine solche Länge aufweisen, daß die Anschläge nur dann unter elastischer Vorspannung an den Schiefscheiben anliegen, wenn beide Schiefscheiben in der Stellung größten Hubes sind (F i g. 6).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (208) zur Veränderung der im Gefäß (E) enthaltenen Gasmenge einen Hilfsverteiler (204) aufweist, der mit einem mit der Getriebeeingangsdrehzahl umlaufenden Zentrifugalregler (R) zusammenwirkt und einen Korrekturzylinder (205) speist, der entgegen der Wirkung einer Rückführfeder (210) einen Hebel (206) betätigt, der über einen Nocken (207) den Verdränger verschiebt.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des Verteilers (Dl) zusammen mit einem der beiden Teile des Gasgefäßes (20) ein Stück bildet, wobei das andere Teil (21) des Gasgefäßes direkt an der Schiefscheibe der Pumpe angelenkt ist.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) des Verteilers (Dl) ortsfest ist, und daß der durch den Nocken bewegte Verdränger ein in einem Verdrängerzylinder verschiebbarer Kolben (208) ist und der Verdrängerzylinder mit dem Gasgefäß verbunden ist.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Verteilerreglers (D 1) beweglich ist und das Gasgefäß (E) verlagern kann.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Verteilers (Dl) ortsfest ist und dessen Schieber an einem Ende eines Hebels (L) angelenkt ist, der um eine mit der Schiefscheibe der Pumpe starr verbundene Achse

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(O) schwenkbar ist und dessen anderes Ende an Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beeinem der beiden Teile des Gasbehälters (E) an- steht darin, eine Regeleinrichtung der eingangs ergelenkt ist, dessen anderes Teil den durch den wähnten Art zu schaffen, die unter Vermeidung Nocken bewegten Teil bildet (F i g. 3). mechanischer Vergleichselemente in dem-Vergleichs-

5 steuergerät eine gleichmäßige und sichere Arbeitsweise

bei häufig und schnell wechselnden Belastungsbedingungen des Getriebes mit einfachen Mitteln er-Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische möglicht.

Regeleinrichtung für die Übersetzungseinstellung eines Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gehydrostatischen Axialkolbengetriebes, insbesondere io löst, daß das Vergleichssteuergerät als ein mit einem für Fahrzeuge, zum Konstanthalten des Getriebeein- Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß gangsdrehmomentes bei gegebener Leistung durch mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung aus-Hubvolumenänderung an jeweils einer der hydro- gebildet ist, wobei das Gefäßvolumen über die Stelstatischen Axialkolbeneinheiten (Pumpe oder Hydro- lungsrückkoppelung proportional zur Stellung der motor) des Getriebes, wobei zur Einstellung der Schief- 15 Schiefscheibe veränderbar ist und der jeweilige Gasscheibe einer Axialkolbeneinheit ein hydraulischer druck die andere auf eine Stirnseite des Verteiler-Servostellzylinder über einen Verteilerkolben mit Stell- kolbens wirkende Kraft darstellt,
druckflüssigkeit (Getriebehochdruck bzw. zur Spei- Es ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift sung der Niederdruckleitung dienender Speisedruck) 1 038 365), zur automatischen Übersetzungseinstellung beaufschlagbar ist und die Steuerlage des Verteiler- 20 von hydrostatischen Getrieben Vergleichssteuergeräte kolbens durch je eine auf jede seiner Stirnseiten mit hyperbolischer Charakteristik zu benutzen, die als wirkende Kraft bestimmt ist, von denen die eine dem ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur ge-Getriebehochdruck proportional ist und die andere fülltes Gefäß mit mindestens zum Teil verformbarer Werte annimmt, die über eine Stellungsrückkoppelung Wandung ausgebildet sind. Bei einem solchen bekannzwischen der Schiefscheibe und einem Vergleichs- 25 ten Steuergerät wirkt der Gasdruck über ein Flüssigsteuergerät mit der jeweiligen Schiefscheibenstellung keitspolster einstellbarer Menge unmittelbar auf die in einem hyperbolischen Zusammenhang stehen. Stirnfläche eines Stellkolbens für die Fördermengen-Bei einem solchen bekannten Getriebe (britische einstellung der Pumpe eines hydrostatischen Getriebes. Patentschrift 854 219) werden durch automatische Dieser Stellkolben wird auf seiner anderen Stirnfläche Verstellung des Pumpen- und Hydromotorhubvolu- 3° vom Getriebehochdruck beaufschlagt, so daß die mens die Eingangsleistung und das Eingangsdreh- Stellung des Stellkolbens vom Gleichgewichtszustand moment konstant gehalten. Dies wird durch eine zwischen dem Getriebehochdruck und dem Gasdruck automatische Pumpenverstellung mit Rückkoppelung bestimmt wird.

erreicht, wobei ein Verteilerkolben vorgesehen ist, der Durch die Erfindung wird eine schnell und empfindüber eine Leitung Getriebehochdruck dem Pumpen- 35 Hch ansprechende, dabei gleichmäßig und zuverlässig Stellzylinder zuführen kann. Der Verteilerkolben wird arbeitende Regeleinrichtung geschaffen, was insvon einer dem Getriebehochdruck proportionalen besondere für die Regelung eines Kraftfahrzeugmotors, Kraft, welche die eine Kolbenseite beaufschlagt, und dessen Belastungen in Abhängigkeit von der Fahrzeugvon der Vorspannkraft einer Feder, die die andere geschwindigkeit in weiten Grenzen schwanken, wesent-Kolbenseite beaufschlagt, im Gleichgewicht gehalten. 4° lieh ist. Im Gegensatz zu der bekannten Regelein-Die Federvorspannkraft ist über ein Rückkoppelungs- richtung mit mechanischen Vergleichselementen wird gestänge mit einer Steuerkurve in Abhängigkeit von erfindungsgemäß ein gasgefülltes Gefäß mit veränderder Pumpenfördermenge veränderlich. Durch eine lichem Volumen benutzt, wobei die Volumenänderung spezielle Formgebung der Steuerkurve kann der Regler des Gasgefäßes während der Pumpenverstellung an die auf eine Steuerung für ein konstantes Eingangsdreh- 45 Stelle der Vorspannungsänderung der die eine Kolbenmoment eingestellt werden. Es wird demnach über seite des Verteilerkolbens bei dem bekannten Stellmechanische Vergleichselemente mit hyperbolischer gerät beaufschlagenden Feder tritt.
Steuerfunktion unter Verwendung der Beziehung, daß Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist ein das Produkt aus dem Förderdruck einer Pumpe und geschlossener Regelkreis vorhanden, der bewirkt, daß deren Hubeinstellung für ein konstantes Eingangsdreh- 5° auf den Verteiler gleichzeitig und entgegengesetzt eine moment an der Pumpe bei vorausgesetzt konstanter Kraft einwirkt, die proportional zum Gefäßvolumen Eingangsdrehzahl konstant ist, der hyperbolische ist, sowie eine Kraft die proportional zum abge-Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der nommenen Drehmoment ist. Hingegen ist bei dem beDrehzahl einer Antriebswelle unter Aufrechterhaltung kannten Getriebe, welches zur automatischen Überderen konstanten Produktes gesteuert. Dies kann z. B. 55 Setzungseinstellung ein mit einem Gas etwa konstanter ausgenutzt werden, um die Geschwindigkeit eines Temperatur in einem Gefäß veränderlichem Volumens Fahrzeugs bei gegebener Leistung durch Konstant- benutzt, kein geschlossener Regelkreis für die Pumpenhalten des Getriebeeingangsdrehmomentes zur An- steuerung vorhanden, denn es ist dort keine Steuerung passung an ein veränderliches Ausgangsdrehmoment des Stellgerätes mittels eines Verteilerschiebers vorstufenlos zu verändern. 60 gesehen, so daß eine Rückkoppelung zwischen der Bei der bekannten Regeleinrichtung werden zur Pumpenhubeinstellung und dem Verteilerschieber des Steuerung eines konstanten Eingangsmomentes mecha- Stellgerätes nicht möglich ist.

nische Vergleichselemente mit hyperbolischer Steuer- Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind

funktion, nämlich Steuerkurven bzw. Steuerfedern mit Gegenstand der Unteransprüche,

hyperbolischer Charakteristik verwendet. Es ist be- 65 Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe von

kannt, daß durch die Trägheit von mechanischen mehreren Ausführungsbeispielen, die schematisch in

Gliedern das schnelle und empfindliche Ansprechen der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert,

einer Steuerung beeinträchtigt ist. In der Zeichnung zeigt