DE1450828C - Automatische Regeleinrichtung fur die Ubersetzungseinstellung eines hydro statischen Getriebes - Google Patents
Automatische Regeleinrichtung fur die Ubersetzungseinstellung eines hydro statischen GetriebesInfo
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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 Schiefscheibe 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 Ausführungs-
den Zylinderblock 6. form einen Hilfsverteiler D 2 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 J? gesteuert ist.
pumpe G kann um eine Achse 9 schwenken. Die 30 Dieser Hilfsverteiler D 2 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 Vo-
leitung 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 JSTl außer Acht gelassen. Dabei wird ange-
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 JSTl außer Acht gelassen. Dabei wird ange-
Die Beherrschung erfolgt über einen Wechsel- nommen, daß das Volumen des Gefäßes 201-so geverteiler
DI3 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 her-
d. 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 D1 ein-
noch 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
Gefäßes E voneinander zu trennen und übt auf den Dies vorausgesetzt kommt man bei gegebenem
7 8
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
_ „ ,. ,-ι-, . .. · ± r· rv j a wird von dem Niederdruck der Pumpe gespeist, und
Falle dieses Gleichgewichtes ist F = 0 und ρ = -j- x. $ zwar unter Erzeugung einer Kraft>
die P st(fts ^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
* /-1 ·* j \\i * /-Ί PV1 ι * + · + wieder mit der Kraft bP der Flüssigkeit ins Gleich-
mornent Cl mit dem Wert Cl = -^- konstant ist. iq gewjcht brfngt ^ einem 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 Z) lin die Leitung 31 und den Stellder
Einschnürung 26, die an den Auslaß angeschlossen ao 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 Vl 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
vx = 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 JV 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 Vl = nv ist, maximaler Belastung des Motors und die Kurve b die
b Steuerkurve ist.
so läßt sich das Eingangsmoment Cl = -£_ unter . O™eJntet ^ einer Geraden welche die Kurve«
00 2π im Punkte Rm schneidet, der der Geschwindigkeit entEinsetzen
der oben angegebenen Werte für P und Vl 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
π _ 1 a ν — Δ i>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 bP
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 5 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 5, 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 5. 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 bringt.
Das in F i g. 2 mit Xl bezeichnete Volumenänderungsgerät ist eine Abwandlung des Gerätes Xl
in F i g. 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 Schiebei 117 unter
Zwischenschaltung eines verformbaren Gefäßes E mit der Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G verbunden
ist und den Stellzylinder 5, 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 Xl, Xl, XZ 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 51, der stets
mit dem Niederdruck der Pumpe in Verbindung steht, sowie unter der Wirkung eines zweiten Stellzylinders
52 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 Verteiler D3 gespeist wird, während der Stellzylinder 5 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 D1.
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 52 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 52 stärker als der ihm gegenüberliegende Stellzylinder 51 ist, behält die Schiefscheibe
107 des Hydromotors M ihre größte Neigung bei.
Andererseits ist der Zylinder des Stellzylinders 5 über die Leitung 303, die Kammer 308 und die
Leitung 305 an den von dem Verteiler D1 ausgehenden geregelten Druck angeschlossen. .
11 12
Somit ist das Hubvolumen der Hydropumpe ver- Kräfte ax und bP im Gleichgewicht befindet, die durch
änderbar und dasjenige des Hydromotors unver- das Gas in dem Gefäß E und dem Hochdruck der
änderlich, wie es am Beispiel de F i g. 1 oben er- Flüssigkeit des Getriebes bedingt sind,
läutert wurde. . pvi ,
Wie oben erwähnt gehört bei gegebenem Eingangs- 5 Nimmt das Austnttsmoment C2 = ^- ab, so
moment zu jedem Wert des Ausgangsmomentes eine ist die erste Auswirkung dieser Abnahme bei der gebestimmte
Neigung der Schiefscheibe 102, d. h. ein gebenen Blockierung der Schiefscheibe 107 des Hydrobestimmtes
Hubvolumen der Hydropumpe G. motors M, daß der Druck P abnimmt.
Vermindert sich das Ausgangsmoment, so nimmt Daher übersteigt die Druckkraft ax die Gegendie
Neigung der Schiefscheibe 102 zu, während gleich- io kraft bP, so daß sich der Schieber 117 des Verteilers Dl
zeitig der Druck P der Flüssigkeit des Getriebes ab- absenkt, wobei der Stellzylinder 52 an die Auslaßnimmt,
leitung 128 angeschlossen wird und sich außerdem das
Erreicht die Schiefscheibe 102 ihre maximale Nei- Hubvolumen Vl des Hydromotors M verringert,
gung, so wird der Schieber 306 von dem Stößel 312 Nimmt man an, daß das Ausgangsmoment während
angezogen und in die in der F i g. 6 gezeigte Lage ge- 15 dieser Einstellung auf seinem neuen Wert stehenbleibt,
bracht, in der er unter dem Federdruck der beiden so zeigt die Konstanz des Produktes PVl, daß eine
Federn 316 und 317 steht. Vergrößerung von Vl durch eine Verminderung von
Betrachtet man in dieser Lage des Schiebers 306 P kompensiert wird. Dies vollzieht sich, bis die Kraft
die Öffnungen in bezug auf die Kammern 308 und bP wieder die Größe der entgegenwirkenden Kraft ax
309 so wird deutlich, (F i g. 6) daß der Stellzylinder 5 20 des Gases angenommen hat, so daß der Schieber 117
noch über 305 mit dem durch D1 gesteuerten Nieder- wieder ins Gleichgewicht gebracht ist.
druck gespeist ist, während 52 vom Niederdruck der Wird dagegen das Ausgangsmoment vergrößert, so
Pumpe abgetrennt ist und ebenfalls über 305 den durch wird zuerst der Druck P vergrößert, wodurch der
Dl geregelten Niederdruck erhält. Schieber 117 des Verteilers Dl nach oben gestoßen
Wenn ausgehend von dieser Lage das Ausgangs- 25 wird, so daß der Stellzylinder 52 von dem Niederdruck
moment und der Druck P zu wachsen beginnen, so der Pumpe gespeist und das Hubvolumen Vl des
hebt sich der Schieber 117, die für den Verteiler D1 Hydromotors M vergrößert wird. Unter der gleichen
den Niederdruck der Pumpe freigibt, welcher den Bedingung für die Konstanz des neuen Ausgangs-
Stellzylinder 52 in Anlage an die Schiefscheibe 107 momentes ergibt sich, daß die Vergrößerung von Vl
des Hydromotors hält (die sich also noch nicht be- 30 eine Minderung von P nach sich zieht, wodurch wieder
wegt hat), und speist den Stellzylinder 5, der eine der Schieber 117 ins Gleichgewicht gebracht wird.
Verminderung der Neigung der Schiefscheibe 102 der Diese Gleichgewichtslage des Schiebers 117 ist jetzt
Hydropumpe G hervorruft, derart, daß sich der Schie- jedoch für ein konstantes Volumen ν und entsprechend
ber 36 abwärts bewegt, und daß man automatisch auf für einen konstanten Druck χ des Bezugsgases ver-
die vorherige Arbeitsweise zurückkommt. 35 wirklicht, so daß gemäß der Gleichgewichtsbedin-
Wenn sich dagegen das Ausgangsmoment und der n ax , TT ,, , n , -,.. . , .. ,
Druck P weiter vermindern, so taucht der Schieber 117 §unSen P = ΊΓ der Hochdruck P der Flüssigkeit des weiter ein und bringt gleichzeitig die Verteiler 5 und Getriebes ebenfalls konstant ist.
52 mit der Auslaßleitung 128 in Verbindung, derart, Die automatische Aufrechterhaltung des Gleichdaß der Kolben des Verteilers 5 in der Eintauch- 40 gewichtes des Schiebers 117, das durch den von dem stellung im Zylinder bleibt, wodurch die Schief- Verteiler D1 gesteuerten Stellzylinder Sl gewährscheibe 102 der Hydropumpe G ihre Neigung beibe- leistet ist, sichert also durch die Bezugnahme auf den hält, und daß sich der Kolben des Stellzylinders 52 konstanten Druck χ des Bezugsgases gleichzeitig die unter denjenigen des Stellzylinders Sl zurückzieht. Konstanz des Druckes P der Flüssigkeit.
Dabei verringert sich die Neigung der Schiefscheibe 107 45 Die Konstanz von P stellt genau die Bedingung für des Hydromotors M, und der Schieber 306 des Ver- die Funktion des Getriebes bei konstantem Eingangsteilers D3 hebt sich in die Stellung, die in F i g. 7 dar- drehmoment und veränderlichem Ausgangsdrehmogestellt ist. ment dar, wenn die Untersetzung durch Veränderung
Druck P weiter vermindern, so taucht der Schieber 117 §unSen P = ΊΓ der Hochdruck P der Flüssigkeit des weiter ein und bringt gleichzeitig die Verteiler 5 und Getriebes ebenfalls konstant ist.
52 mit der Auslaßleitung 128 in Verbindung, derart, Die automatische Aufrechterhaltung des Gleichdaß der Kolben des Verteilers 5 in der Eintauch- 40 gewichtes des Schiebers 117, das durch den von dem stellung im Zylinder bleibt, wodurch die Schief- Verteiler D1 gesteuerten Stellzylinder Sl gewährscheibe 102 der Hydropumpe G ihre Neigung beibe- leistet ist, sichert also durch die Bezugnahme auf den hält, und daß sich der Kolben des Stellzylinders 52 konstanten Druck χ des Bezugsgases gleichzeitig die unter denjenigen des Stellzylinders Sl zurückzieht. Konstanz des Druckes P der Flüssigkeit.
Dabei verringert sich die Neigung der Schiefscheibe 107 45 Die Konstanz von P stellt genau die Bedingung für des Hydromotors M, und der Schieber 306 des Ver- die Funktion des Getriebes bei konstantem Eingangsteilers D3 hebt sich in die Stellung, die in F i g. 7 dar- drehmoment und veränderlichem Ausgangsdrehmogestellt ist. ment dar, wenn die Untersetzung durch Veränderung
Bei der Einrichtung gemäß F i g. 7 ist das Hub- des Hubraumes des Hydromotors bei konstantem
volumen der Hydropumpe auf ihr Maximum fest- 50 Hubvolumen der Hydropumpe berichtigt wird,
gelegt, wobei das Hubvolumen des Hydromotors ver- Nimmt man somit als Bezugsgröße den Druck des
änderbar ist. unter den beschriebenen Bedingungen verwendeten
Die Betrachtung der Öffnungen in bezug auf die Gases, so ist es möglich, das Getriebe empfindlich und
Kammern 308 und 309 des Schiebers 306 des Ver- zuverlässig nach den beiden betrachteten Arbeitsteilers D3 bei der in F i g. 7 gezeigten Betriebsstellung 55 weisen zu steuern.
zeigt, daß der Zylinderraum des. Stellzylinders S iso- Diese beiden Arbeitsweisen können auch nachein-
liert ist. Hierdurch bleibt die Schiefscheibe 102 der ander derart angewendet werden, daß durch ihre
Hydropumpe G in ihrer maximalen Neigung fest- Kombination zwei Hälften des gesamten Variations-
gelegt, wie groß auch immer die Kraft bx in dem Ge- bereichs des Getriebes überdeckt sind,
faß E ist, wohingegen der Zylinder des Stellzylinders 60 Der Übergang von einer Arbeitsweise zur anderen
52 konstant mit dem von dem Verteiler D1 ausgehen- vollzieht sich über eine Zwischenphase, die durch die
den gesteuerten Unterdruck gespeist wird. in F i g. 3 gezeigte Stellung des Verteilers D 3 gekenn-
Unter dieser Voraussetzung ergibt sich wie beim zeichnet ist. Diese Zwischenphase ist in keinem Fall
Beispiel nach F i g. 1 für das Getriebe ein Betriebs- ein Totpunkt in der Steuerung, sondern bildet im
zustand, bei dem der Schieber 117 des Verteilers D1 65 Gegenteil einen Umkehrpunkt des Systems zu der
sich unter der Wirkung der gegeneinander wirkenden einen oder der anderen Arbeitsweise.
Claims (9)
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 (51) 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 (D3) vorgesehen ist, der mit dem ersten und dritten Servostellzylinder, dem Verteiler
(DV) und der Getriebeniederdruckleitung (105) verbunden ist, wobei der Schieber des
Wechsel Verteilers (D 3) derart mit den Schiefscheiben (101, 107)r verbunden ist, daß er zwei
Extremlagen einnehmen kann, in deren einer der dritte Zylinder (52) 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 (5) mit dem Verteiler (Dl) verbunden ist. wodurch die
Übersetzungseinstellung des Getriebes allein durch Veiänderung der Neigung der Pumpenschief scheibe
(102) geschieht, und in der anderen Extremlage des Schiebers des Wechselverteilers (D 3)
die Stelldruckflüssigkeitszufuhr zum ersten Zylinder (5) gesperrt ist (F i g. 7), so daß die Pumpenschiefscheibe
in ihrer Stellung größten Hubes blockiert ist, während der dritte Zylinder über den Verteiler
(D 1) 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
dei 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
(O) schwenkbar ist und dessen anderes Ende an einem der beiden Teile des Gasbehälters (E) angelenkt
ist, dessen anderes Teil den durch den Nocken bewegten Teil bildet (F ig. 3).
Die Erfindung bezieht sich auf eine 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 Vergleichssteuergerät
mit der jeweiligen Schiefscheibenstellung in einem hyperbolischen Zusammenhang stehen.
Bei einem solchen bekannten Getriebe (britische Patentschrift 854 219) werden durch automatische
Verstellung des Pumpen- und Hydromotorhubvolumens die Eingangsleistung und das Eingangsdrehmoment
konstant gehalten. Dies wird durch eine automatische Pumpenverstellung mit Rückkoppelung
erreicht, wobei ein Verteilerkolben vorgesehen ist, der über eine Leitung Getriebehochdruck dem Pumpenstellzylinder
zuführen kann. Der Verteilerkolben wird von einer dem Getriebehochdruck proportionalen
Kraft, welche die eine Kolbenseite beaufschlagt, und von der Vorspannkraft einer Feder, die die andere
Kolbenseite beaufschlagt, im Gleichgewicht gehalten. Die Federvorspannkraft ist über ein Rückkoppelungsgestänge
mit einer Steuerkurve in Abhängigkeit von der Pumpenfördermenge veränderlich. Durch eine
spezielle Formgebung der Steuerkurve kann der Regler auf eine Steuerung für ein konstantes Eingangsdrehmoment
eingestellt werden. Es wird demnach über mechanische Vergleichselemente mit hyperbolischer
Steuerfunktion unter Verwendung der Beziehung, daß das Produkt aus dem Förderdruck einer Pumpe und
deren Hubeinstellung für ein konstantes Eingangsdrehmoment an der Pumpe bei vorausgesetzt konstanter
Eingangsdrehzahl konstant ist, der hyperbolische Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der
Drehzahl einer Antriebswelle unter Aufrechterhaltung deren konstanten Produktes gesteuert. Dies kann z. B.
ausgenutzt werden, um die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei gegebener Leistung durch Konstanthalten
des Getriebeeingangsdrehmomentes zur Anpassung an ein veränderliches Ausgangsdrehmoment
stufenlos zu verändern.
Bei der bekannten Regeleinrichtung werden zur Steuerung eines konstanten Eingangsmomentes mechanische
Vergleichselemente mit hyperbolischer Steuerfunktion, nämlich Steuerkurven bzw. Steuerfedern mit
hyperbolischer Charakteristik verwendet. Es ist bekannt, daß durch die Trägheit von mechanischen
Gliedern das schnelle und empfindliche Ansprechen einer Steuerung beeinträchtigt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, die unter Vermeidung mechanischer Vergleichselemente in dem· Vergleichssteuergerät eine gleichmäßige und sichere Arbeitsweise
bei häufig und schnell wechselnden Belastungsbedingungen des Getriebes mit einfachen Mitteln ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vergleichssteuergerät als ein mit einem
Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung ausgebildet
ist, wobei das Gefäßvolumen über die Stellungsrückkoppelung proportional zur Stellung der
Schiefscheibe veränderbar ist und der jeweilige Gasdruck die andere auf eine Stirnseite des Verteilerkolbens
wirkende Kraft darstellt.
Es ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift 1 038 365), zur automatischen Übersetzungseinstellung
von hydrostatischen Getrieben Vergleichssteuergeräte mit hyperbolischer Charakteristik zu benutzen, die als
ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß mit mindestens zum Teil verformbarer
Wandung ausgebildet sind. Bei einem solchen bekannten Steuergerät wirkt der Gasdruck über ein Flüssigkeitspolster
einstellbarer Menge unmittelbar auf die Stirnfläche eines Stellkolbens für die Fördermengeneinstellung
der Pumpe eines hydrostatischen Getriebes. Dieser Stellkolben wird auf seiner anderen Stirnfläche
vom Getriebehochdruck beaufschlagt, so daß die Stellung des Stellkolbens vom Gleichgewichtszustand
zwischen dem Getriebehochdruck und dem Gasdruck bestimmt wird.
Durch die Erfindung wird eine schnell und empfindlich ansprechende, dabei gleichmäßig und zuverlässig
arbeitende Regeleinrichtung geschaffen, was insbesondere für die Regelung eines Kraftfahrzeugmotors,
dessen Belastungen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit in weiten Grenzen schwanken, wesentlich
ist. Im Gegensatz zu der bekannten Regeleinrichtung mit mechanischen Vergleichselementen wird
erfindungsgemäß ein gasgefülltes Gefäß mit veränderlichem Volumen benutzt, wobei die Volumenänderung
des Gasgefäßes während der Pumpenverstellung an die Stelle der Vorspannungsänderung der die eine Kolbenseite
des Verteilerkolbens bei dem bekannten Stellgerät beaufschlagenden Feder tritt.
Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist ein geschlossener Regelkreis vorhanden, der bewirkt, daß
auf den Verteiler gleichzeitig und entgegengesetzt eine Kraft einwirkt, die proportional zum Gefäßvolumen
ist, sowie eine Kraft die proportional zum abgenommenen Drehmoment ist. Hingegen ist bei dem bekannten
Getriebe, welches zur automatischen Ubersetzungseinstellung ein mit einem Gas etwa konstanter
Temperatur in einem Gefäß veränderlichem Volumens benutzt, kein geschlossener Regelkreis für die Pumpensteuerung
vorhanden, denn es ist dort keine Steuerung des Stellgerätes mittels eines Verteilerschiebers vorgesehen,
so daß eine Rückkoppelung zwischen der Pumpenhubeinstellung und dem Verteilerschieber des
Stellgerätes nicht möglich ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe von mehreren Ausführungsbeispielen, die schematisch in
der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR929793A FR1372444A (fr) | 1963-03-29 | 1963-03-29 | Procédé de régulation du couple d'entrée d'une transmission hydraulique à barillet |
FR929793 | 1963-03-29 | ||
DES0090268 | 1964-03-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1450828A1 DE1450828A1 (de) | 1969-05-22 |
DE1450828B2 DE1450828B2 (de) | 1972-10-05 |
DE1450828C true DE1450828C (de) | 1973-04-26 |
Family
ID=
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