DE1949687C2

DE1949687C2 - Hydrostatisches Getriebe eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE1949687C2
Application number: DE1949687A
Authority: DE
Inventors: Delmar George Portland Oreg. Schwab
Original assignee: Hyster Co Ndgesdes Staates Nevada Portland Oreg Us
Current assignee: Hyster Co Ndgesdes Staates Nevada Portland Oreg Us
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1969-10-02
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US3543508A; GB1286655A; DE1949687A1; FR2020867A1; CA920021A; SE352293B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches, stufenlos verstellbares Getriebe zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Antriebsmaschine, mit einer von dieser angetriebenen Hydropumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, mit einem über Hauptleitungen mit der Hydropumpe verbundenen Hydromotor, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Steuerpumpe konstanten Verdrängungsvolumens, deren Förderung über eine Leitungsverengung entspannt wird, mit einem Steuerventil, das Steuerdruckflüssigkeit einem Stellzylinder für die Übersetzungsänderung des Getriebes zuleitet, wobei die Beaufschlagung des Steuerventils in der einen Verstellrichtung durch den Druck 2US einer der Hauptleitungen und in der anderen Richtung durch eine Druckmodulationseinrichtung erfolgt die den an der Leitungsverengung gewonnenen, mit der Maschinendrehzahl ansteigenden Steuerdruck verarbeitet, und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes mit steigender Maschinendrehzahl in Richtung einer größeren Fahrgeschwindigkeit und mit steigendem Druck in der Hauptleitung in Richtung einer kleineren Fahrgeschwindigkeit verstellt wird.

Ein derartiges hydrostatisches Getriebe ist aus der US-PS 32 47 669 bekannt. Dort wird nur der Hydromotor in Abhängigkeit von Maschinendrehzahl und Hauptleitungsdruck gesteuert. Durch ein Wechselventil wird dort jeweils die den höheren Druck führende Hauptleitung an das Steuerventil angeschlossen, so daß beim Übergang von Fahrantrieb auf Schiebebetrieb das hydrostatische Getriebe so reagiert, als ob großer Fahrwiderstand vorhanden wäre und dadurch eine erhebliche mit Bremsruck verbundene Motorbremswirkung eintritt, was vor allem für Arbeitsfahrzeuge mit aufgestapelter Last sehr gefährlich ist. Weiter wird dort das Wechselventil durch Federn von beiden Seiten in die Mittellage belastet, in der zunächst eine Pilotleitung von der Hauptleitung abgetrennt ist. Der Steuervorgang ist dort im einzelnen nicht erläutert und nur aus der Zeichnung ableitbar. Es hängt vom Verstellweg des Wechselventils bis zur Freigabe des Zulaufs zur Pilotleitung und von der Härte der Federn ab, bei welcher Druckdifferenz die Pilotleitung Arbeitsdruck erhält. Dies kann durchaus auch erst bei Grenzbelastungen sein, so daß die Anlage auch als Überlastungsschutz gedeutet werden könnte.

In der US-PS 33 02 389 ist ein hydrostatisches Getriebe mit Hydropumpe und Hydromotor beschrieben, bei dem eine Pilotleitung nur an eine Hauptleitung ohne Wechselventil angeschlossen ist. Zwar wird dort ebenfalls die Hydropumpe von einem Steuerventil, das vom Druck in der Pilotleitung und von der Maschinendrehzahl abhängen kann, gesteuert, jedoch wird dort je nach eingestelltem Verdrängungsvolumen der Einfluß der Pilotleitung wesentlich eingeschränkt oder ganz aufgehoben. Ferner ist keine Steuerdruckpumpe konstanten Verdrängungsvolumens vorhanden, da der Einfluß der Maschinendrehzahl über einen fliehkraftabhängig gesteuerten Druckgeber eingegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Getriebe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß weiche Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeuges erhalten und plötzliche Wechsel der Antriebskraft bzw. Eremsrucke vermieden ".-erden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerventil den Stellzylinder der Hydropumpe mit steigendem Druck in der dea Arbeitsdruck führenden Hauptleitung in Richtung einer Verkleinerung des Verdrängungsvolumens und mit steigender Maschinendrehzahl in Richtung einer Vergrößerung aes Verdrängungsvolumens beeinflußt und über eine Pilotleitung ständig und ausschließlich an die den Arbeitsdruck führende, von der Hydropumpe zum Hydromotor verlaufende Hauptleitung angeschlossen ist, wobei die den Arbeitsdruck fahrende Hauptleitung stets nur in Richtung von der Hydropumpe zum Hydromotor durchflossen ist

Hierbei beaufschlagt immer nur der Druck der von der Hydropumpe zum Hydromotor strömenden Flüssigkeit die Steuereinrichtung. Bei Schiebebetrieb ist dies also der niedrigere Druck der beiden Hauptleitungen, da bei Schiebebetrieb der Druck in der Rücklaufleitung größer ist als der in Richtung von der Pumpe zum Motor durchflossenen Leitung. Bei der Erfindung kann somit eine Hydropumpe verwendet werden, die bei Fahrtrichtungswechsel nicht umgesteuert wird, als auch eine umsteuerbare Pumpe. Im ersten Fall, d. h. bei nicht-umsteuerbarer Pumpe, wird ein entsprechendes Richtungsumsteuerventil verwendet, welches vor dem Hydromotor liegt und die beiden Hauptleitungen miteinander vertauscht Im anderen Falle ist dieses Richtungsu_:nsteuerventii fortgelassen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Neben der Lösung der oben angegebenen Aufgabe, d. h. Erzielung einer weichen Beschleunigung und Verzögerung, sowie Ausschaltung von plötzlichen Wechseln der Antriebskraft bzw. Vermeidung νυη Bremsrucken, werden mit der Erfindung folgende zusätzliche Vorteile erreicht:

Es können bei hohen Motordrehzahlen geringe Fahrzeuggeschwindigkeiten erzielt werden unter Ausnutzung maximaler Zugkraft, wobei generell die Zugkraft durch Verändern der Motordrehzahl verändert werden kann.

Es wird ein guter Wirkungsgrad, der den bekannter Drehmomentwandler übertrifft, erreicht, wobei auf Wunsch auch die meiste Motorkraft für Hilfsgeräte ausgenutzt werden kann.

Kleinste Fahrzeugbewegungen können sehr exakt gesteuert werden.

Die Antriebsmaschine kann — ähnlich wie bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler — nicht abgewürgt werden.

Man erhält eine hohe Flexibilität in der Auslegung des Getriebeübersetzungsverhältnisses.

Das maximale Drehmoment kann zur Vermeidung eines Durchdrehens der Räder bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten begrenzt sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Gabelstaplers mit dem hydrostatischen Getriebe der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild des hydrostatischen Getriebes nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 2 (Gabelstapler) mit Antriebsrädern 4, einer üblirhen senkrecht stehenden Gleitplatte 6 und Lastträgern 8. Eine Antriebsmaschine 10, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, treibt eine Hydropumpe 14 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen und eine Steuerpumpe 16 konstanten Verdrängungsvolumens an. Die Hydropumpe 14 treibt einen Hydromotor 24 an, welcher die Antriebsräder 4 antreibt.

Einzelheiten des hydrostatischen Getriebes sind in Fig.2 gezeigt Die Antriebsmaschine 10 treibt mechanisch über eine Welle 12 die Hydropumpe 14 an sowie die Steuerpumpe 16 und über eine weitere Antriebswelle 18 eine Hilfspumpe 20. Die Hilfspumpe 20 liefert Druckmittel für hydraulische Zubehörgeräte, wie z. B.

einen weiteren Flüssigkeitsmotor 21. Die Hydropumpe 14, die die Hauptpumpe darstellt, liegt in einem eine geschlossene Schleife bildenden hydraulischen Kreis, welcher über Hauptleitungen 22 und 30 zu dem Hydromotor 24 führt. Der Hyromotor kann ein

-° veränderliches oder festes Schluckvolumen haben. Er treibt über eine Welle 26 die Antriebsräder 4 des Fahrzeuges an. im dargestellten Ausführungsbeispiel fließt die Flüssigkeit stets von der Hydropumpe durch die Leitung 22 hindurch zu dem Hydromotor 24 und von dort durch die Hauptleitung 30 hindurch zu der Hydropumpe 14 zurück. Die Hydropumpe 14 ist hierbei nicht umsteuerbar, so daß die Stromungsrichtung durch die beiden Hauptleitungen 22 und 30 stets die gleiche ist. Wird eine umsteuerbare Hydropumpe verwendet, so

^!" kehrt sich die Strömungsrichtung in den beiden Hauptleitungen 22 und 30 bei Umsteuerung der Hydropumpe entsprechend um. Bei der nicht-umsteuerbaren Hydropumpe 14 enthält der Kreis ein Richtungs-Steuerungsventil 32, das hydraulisch gesteuert wird und

¹^ folgende drei Stellungen einnehmen kann:

1. Die in Fig.2 gezeigte durch Federn zentrierte neutrale Stellung 32a,

2. eine Vorwärtsstellung 32bund

3. eine die Richtung umkehrende Stellung 32c, in welcher die Flußrichtung der den Hydromotor 24 durchfließenden Druckflüssigkeit gegenüber der Stellung 32i> umgekehrt ist.

Die Hydropumpe 14 kann eine bekannte Kolbenpumpe sein, bei der eine Anzahl Pumpkolben oder gleichartig wirkender Pumpmittel durch eine gemeinsame Druckplatte betätigt werden, die ihren wechselseitigen Pumpvorgang veranlaßt. Die Druckplatte solcher Pumpen hat einen variablen Winkel, der eine gleichzeitige Änderung der Hübe aller Kolben innerhalb eines vorgegebenen Verschiebungsbereichs von einem Minimum zu einem Maximum bewirkt. Solche axiale Kolbenpumpen sind im Handel erhältlich. Der Winkel der Druckplatte solcher Pumpen wird durch einen Stellzylinder 34 mit Kolben 36 verändert. Die Stellung des Kolbens 36 wird in einer Richtung über eine Feder 38 und in der entgegengesetzten Richtung über den auf den Kolben wirkenden Druck aus einer Leitung 40

bestimmt. Die Feder 38 drückt den Kolben 36 in eine Stellung, in der die Hydropumpe 14 maximale Förderung hat, während der Druck der Leitung 40 den Kolben 36 in eine solche Richtung drückt, daß die Förderung der Hydropumpe 14 verkleinert wird. Der

^h' beschriebene Pumpentyp mit einer Mehrzahl axialer Kolben wie auch andere Pumpen mit veränderlicher Förderung, die eine Mehrzahl von Pumpmitteln haben, bei denen eine gemeinsame Vorrichtung zur Änderung

der Förderung vorhanden ist, haben gegenüber anderen Pumpentypen regelbarer Förderung den Vorteil, daß die Förderung stetig regelbar ist und daß ein einziges einfaches Steuergerät verwendet werden kann, um gemeinsam die Förderung aller Pumpenkolben oder entsprechenden Pumpenmittel zu regeln.

Die Steuerpumpe 16 mit fester Förderung liefert durch Leitungen 42, 43, 44, 45 und 46 Flüssigkeit in die Hauptschleife 22, 30, wodurch sichergestellt ist, daß stets genügend Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist. Die Druckflüssigkeit wird von der Steuerpumpe 16 zur Niederdruckseite der Hauptschleife 22, 30 durch Rückschlagventile 47, 48 in den Leitungen 46 und 45 geliefert.

Die Förderung der Hydropumpe 14 wird durch eine Druckmodulaiionseinrichtung 50 gesteuert. Die Druckmodulationseinrichtung enthält ein Steuerventil 52, welches zwei Stellungen einnehmen kann. In seine eine Stellung wird es durch den Druck in der Hauptleitung 22, der über eine Pilotleitung 54 zugeführt wird, gedrückt. In dieser, in F i g. 2 dargestellten Stellung, gelangt die Druckflüssigkeit aus der Steuerpumpe 16 über die Leitungen 42, 56, den Ventilweg 52a des Steuerventils 52 und die Leitung 40 zu dem Stellzylinder 34, wobei der Kolben 36 in eine solche Stellung gedruckt wird, daß die Hydropumpe 14 minimale Förderung hat. In der anderen Stellung des Steuerventils 52 wird der Flüssigkeitsdruck am Stellzylinder 34 über die Leitung 40, den Ventilweg 52£> und die Leitung 58 in ein Sammelgefäß 60 abgelassen, so daß die Feder 38 den Kolben 36 innerhalb des Stellzylinders 34 in eine solche Stellung drückt, daß die Hydropumpe 14 ihre maximale Förderung hat

Diese letztgenannte Stellung des Steuerventils 52 wird über die Druckmodulationseinrichtung 50 wie folgt beeinflußt: Im Prinzip wird der in der Pilotleitung 54 herrschende Systemdruck bestimmt, der nötig ist, um das Steuerventil 52 nach rechts in F i g. 2 zu schieben, womit die Hydropumpe 14 auf minimale Förderung gebracht wird. Diese Modulationseinrichtung 50 spricht auf die Drehzahl der Antriebsmaschine 10 an. Hierzu wird der Druck der Steuerpumpe 16 konstanter Förderung über die Leitung 42 in einer Leitungsverengung 62 entspannt Da die Steuerpumpe 16 konstante Förderung hat, ist die Durchflußgeschwindigkeit durch die Leitung 42 der Maschinendrehzahl proportional. Daher ist der Druckabfall an der Leitungsverengung 62 proportional dem Quadrat des Flusses durch diese und damit wiederum proportional dem Quadrat der Maschinendrehzahl. Zur Druckmodulationseinrichtung gehört auch ein Kolben 64, der über eine Feder 66 mit dem Steuerventil 52 verbunden isL Die Feder 66 wirkt dem Druck in der Pilotleitung 54 entgegen. Der Flüssigkeitsdruck stromaufwärts der Leitungsverengung 62 beaufschlagt über Leitungen 56 und 68 die rechte Seite des Kolbens 64 und wirkt somit der Feder entgegen. Der stromabwärts der Leitungsverengung wirkende Druck wird über eine Leitung 70 der anderen Seite des Kolbens 64 zugeführt Somit wirkt letztlich auf den Kolben 64 der Differenzdruck auf beiden Seiten der Leitungsverengung 62. Der auf den Kolben 64 wirkende Differenzdruck bestimmt letztlich die von dem Kolben 64 auf die Feder 66 ausgeübte Kraft Die Druckwirkung dieser Feder 66 ist somit eine quadratische Funktion der MaschinendrehzahL Die Stellung des Steuerventils 52 wird somit zu jedem Augenblick durch ein Zusammenwirken der Drücke bestimmt die einerseits über die Pilotleitung 54 und andererseits als Funktion der Maschinendrehzahl durch die Feder auf es einwirken.

Das hydrostatische Getriebe enthält weiterhin eine Übersteuerungseinrichtung. Diese besitzt ein Druckab- > laßventil 72, das über eine Leitung 74 an die stromabwärtige Seite der Leitungsverengung 62 angeschlossen ist und damit auch mit den Leitungen 43 und 44 in Verbindung steht. Über eine Leitung 75 ist dieses Druckablaßventil 72 auch an die zu dem Kolben 64

ι» hinführende Leitung68 angeschlossen. Das Druckablaßventil 72 spricht wirkungsmäßig auf den Hydraulikdruck in einer Bremsleitung 76 an, welcher auf einen Kolben 77 wirkt. Dieser wiederum drückt (indirekt) über eine Feder 78 auf das Druckablaßventil 72. Zwischen die

π Feder 78 und den Druckkolben 77 ist ein weiterer Druckkolben 89 eingeschaltet, so daß die Kolben 89 und 77 hintereinander in Reihe liegen. Der Druckkolben 89 wird von dem Druck in einem Hilfskreis beaufschlagt, d. h. von dem Druck der Hilfspumpe 20.

-" Der von der Hilfspumpe 20 gespeiste hydraulische Hilfskreis liefert über eine Leitung 82 Druckflüssigkeit an ein Steuerventil 84, das einerseits die Druckflüssigkeit entweder über eine Leitung 86 zu einem Sammelgefäß 87 oder zu einem oder mehreren

-> verschiedenen hydraulischen Zubehörgeräten leiten kann, wie z. B. den Hub- oder Wendezylindern eines Hubkarrens, wie durch den Hilfs-Flüssigkeitsmotor 21 angedeutet Das Ventil 84 kann entsprechend viele Stellungen haben, wie nötig sind, um die verschiedenen

M vorhandenen Zubehörgeräte zu bedienen. Der hydraulische Hilfskreis besitzt eine Pilotleitung 88, die zu dem Druckkolben 89 führt, welcher ebenfalls das Druckablaßventil 72 betätigt. Der Zweck der Verbindung des hydraulischen Hilfskreises zu dem Druckablaßventil 72 besteht darin, dem Hilfskreis Priorität vor dem Fahrzeugantriebskreis zu geben, indem die Förderung der Hydropumpe 14 zurückgeregelt wird, wenn keine ausreichende Kraft der Antriebsmaschine zur Verfügung steht, gleichzeitig den Fahrzeugantrieb und die hydraulischen Zubehörgeräte zu betätigen. Da die Lastenförderung bei einem Gabelstapler wichtiger ist ais sein Antrieb, so ist ers lerer der Vorrang zu geben, wenn für beide zusammen nicht genügend Energie zur Verfügung steht

Der Fahrzeugantriebskreis mit den Hauptleitungen 22 und 30 enthält ein Pendelventil 90, das über Leitungen 91 und 92 zwischen die Hauptleitungen 22 und 30 geschaltet ist Dieses Pendelventil 90 leitet Flüssigkeit zu einem Entspannungsventil 94, welches das

System bei Überdruck entlastet. Das Pendelventil 90 wird zwischen niedrigem Druck auf der einen Seite der Schleife und hohem Druck auf der anderen Seit? durch Pilotleitungen 95 und 96 so ausbalanciert daß die Ventilkolben stets zur Niederdruckseite der Schleife gleiten. Wenn der Druck in der Hauptleitung 22 höher ist als in der Hauptleitung 30, so gleitet das Pendelventil 90 in F i g. 2 nach links. Im umgekehrten Fall, z. B. Geschwindigkeitsabnahme, ist der Druck in der Hauptleitung 30 höher als in der Hauptleitung 22,

^h0 worauf das Pendelventil 90 nach rechts gleitet In beiden Fällen wird außergewöhnlich hoher Druck durch das Entspannungsventil 94 zur Niederdruckseite der Schleife oder über eine Leitung 98 und ein unter Federdruck stehendes Regulierventil 99 zu einem Sammelgefäß 97

-^Λ geleitet

Das Regulierventil 99 begrenzt den Maximalwert des Niederdruckes im System, indem es Flüssigkeit zum Sammelgefäß 97 abläßt, wenn der Niederdruck einen

vorgegebenen Wert übersteigt. Dieser vorgegebene Wert liegt unter dem geringsten Gegendruck der Feder 66, wodurch sichergestellt ist, daß bei einer Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeuges der Druck in der Hauptleitung 22 nicht ausreicht, auf das Steuerventil 52 so einzuwirken, daß die Förderung der Hydropumpe 14 auf ein Maximum gebracht wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des hydrostatischen Getriebes bei verschiedenen Betriebszuständen erläutert.

1. Geringe Maschinendrehzahl

Bei geringen Maschinendrehzahlen (Leerlaufdrehzahl) der Antriebsmaschine 10 wird die Steuerpumpe 16 nur langsam angetrieben, so daß die Strömung durch die Leitung 42 und die Leitungsverengung 62 gering ist. Es entsteht daher nur ein geringer Differenzdruck an der Leitungsverengung 62 und damit beiderseits des Kolbens 64. Die Kompression bzw. Spannung der Feder 66 ist daher ebenfalls gering. Unter diesen Umständen bedarf es keines hohen, über die Pilotleitung 54 wirkenden Systemdrucks, um das Steuerventil nach rechts zu drücken und dadurch die Pumpenförderung auf kleine Werte einzustellen. Bei geringer Maschinendrehzahl ist es also unmöglich, die Maschine so zu belasten, daß sie stehenbleibt oder einen wesentlichen Druck in dem Hydraulikkreis zu erzeugen, der eine merkbare Zugkraft, bzw. ein entsprechendes Drehmoment an den Antriebsrädern zur Folge hätte. Bei geringer Maschinendrehzahl ist es somit nicht möglich, das Fahrzeug gegen einen normalen Rollwiderstand zu bewegen. In der Praxis kann man die Spannung der Feder 66 im Hinblick auf eine geringe Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 10 so auswählen, daß die Pumpenförderung abzunehmen beginnt, wenn der Systemdruck 10,54 bar hat und die geringste Förderung bei 14,06 bar erreicht. Dies bedeutet dann, daß nur ein Anwachsen des Druckes um 3,51 bar erforderlich ist, um die Pumpe von ihrer Maximalförderung auf ihre Minimalförderung herunterzubringen.

2. Hohe Maschinendrehzahl

Bei hoher Maschinendrehzahl (»Motordrehzahl«) wird die Steuerpumpe 16 entsprechend schneller angetrieben, so daß auch die Strömung durch die Leitung 42 und die Leitungsverengung 62 entsprechend größer ist Der Druckabfall an der Leitungsverengung 62 ist daher ebenfalls erheblich größer als bei langsamem Motor und bewirkt am Kolben 64 eine ausreichende Druckdifferenz, die eine beträchtliche Kraft auf die Feder 66 ausübt Bei hohen Motordrehzah- !en reicht diese Kraft aus, die Feder 66 in ihre größte Spannungslage zu drücken, so daß ein relativ hoher Systemdruck über die Pilotleitung 54 auf das Steuerventil 52 wirken muß, um die Pumpenförderung zu verringern. So kann bei hoher Motordrehzahl ein hoher Systemdruck aufgebaut werden, um ein großes Drehmoment an den Antriebsrädern zu erzeugen. In der Praxis kann man die Feder so wählen, daß ihre größte Spannungslage bei weniger als 100% der Motordrehzahl erreicht wird, z. B. bei 50% der vollen Motordrehzahl. Auch andere Federn können je nach gewünschter Leistungscharakteristik verwendet werden.

Trotzdem arbeitet die Feder 66 in ihrer größten Spannungslage genauso wie in ihrer kleinsten Spannungslage bei der Steuerung der Pumpenförderung. Wenn z. B. die Feder 66 so ausgewählt ist, daß bei ihrer größten Spannungslage die Pumpenförderung bei

249,6 bar abzunehmen beginnt, wird die geringste Förderung bei einem Systemdruck von 253,11 bar erreicht, so daß wie bei geringer Motordrehzahl die gleiche Druckdifferenz von 3,51 bar erforderlich ist, um die Pumpenförderung von ihrem Maximalwert auf ihren Minimalwert herunterzubringen.

3. Beschleunigung

Wenn die Antriebsmaschine bei fehlender Belastung ¹⁽¹ mit geringer Drehzahl läuft, so kann man sie sehr schnell auf verhältnismäßig hohe Drehzahlen bringen. Da die Motorenergie der Drehzahl entspricht, hat man daher die für eine Beschleunigung optimale Energie sehr schnell zur Verfügung. Bei zunehmender Motordrehzahl '■' wächst die Strömung durch die Leitung 42 und die Leitungsverengung 62 in gleichem Maße an. Folglich erhält man eine fortschreitend größer werdende Drucklage der Feder 66. Der von dieser Feder 66 auf das Steuerventil 52 ausgeübte wachsende Druck drückt letzteres nach links, womit der Flüssigkeitsdruck auf den Stellzylinder 34 aufgehoben und damit maximale Pumpenförderung eingestellt wird. Vermehrte Pumpenförderung wiederum erhöht den Druck in der Hauptleitung 22 und am Hydromotor 24 und damit das Drehmoment an den Antriebsrädern 4. Wenn dieser Druck wächst, so wirkt er auch über die Pilotleitung 50 als Gegenkraft gegen den erhöhten Druck der Feder 66 und strebt danach, daf Ventil 52 in seine rechte Stellung zurückzuschieben und hierdurch die Pumpenförderung herabzusetzen. Auf diese Weise bestimmt die durch die Feder 66 ausgeübte Kraft in jedem Augenblick die obere Grenze des Drucks im System und das bei jeder Motordrehzahl erreichbare maximale Antriebsdrehmoment an den Rädern. Man sieht also, daß der im System erreichbare maximale Druck und damit das Antriebsmoment an den Antriebsrädern umso höher ist, je höher die Motordrehzahl ist, solange die Motordrehzahl in dem Bereich liegt, in dem die Feder 66 arbeitet.

Um das Fahrzeug fortzubewegen, muß die Motordrehzahi aus dem Leerlauf heraus erhöht werden. Wenn eine bestimmte Erhöhung der Motordrehzahl nicht ausreicht, den nötigen Druck und damit das erforderliche Drehmoment zur Überwindung des Rollwiderstandes des Fahrzeuges zu entwickeln, so wächst der Druck in der Pilotleitung 54 bis zu einem Wert, bei dem er die Kraft der Feder 66 überwindet und das Steuerventil 52 in die rechte Stellung bringt, womit die Pumpenförderung gedrosselt und der Systemdruck gemindert wird. Vergrößert sich an diesem Punkte die Motordrehzahl, so vergrößert sich auch der Druck der Feder 66, so daß sich in der Hauptleitung 22 ein größerer Systemdruck aufbauen kann und damit ein größeres Drehmoment an den Rädern entwickelt wird, bevor der Systemdruck die Pumpenförderung wieder drosselt Auf diese Weise wird die Motordrehzahl alimählich bis zu einem Wert vergrößert, der ausreicht, einen Systemdruck und damit ein Drehmoment zu entwickeln, der bzw. das zur Fortbewegung des Fahrzeuges genügt Von diesem Punkt an hängen Beschleunigung und endgültige Geschwindigkeit des Fahrzeuges von der Aufrechterhaltung des Drucks ab, der wieder von der erreichbaren Motordrehzahl abhängt Die gesamte Beschleunigungsphase ist weich und gesteuert Wegen dieser Weichheit ohne plötzliche Beschleunigungsänderungen (Ruck) erhält man eine kontinuierliche Änderung des Drucks durch gesteuerte Vergrößerung der Motordrehzahl.

Eine wichtige Eigenschaft des hydrostatischen Getriebes speziell in der Beschleunigungsphase ist der

ίο

Drehmoment-Begrenzungseffekt, den die Feder 66 erzeugt. Die Feder ist so ausgewählt, daß sie keinen Druck oberhalb eines vorgegebenen Wertes zuläßt, der noch nicht ausreicht, ein Durchdrehen der Räder bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit zu verursachen, und zwar unabhängig von der Maschinendrehzahl. Das Drehmoment an d<=n Rädern f'Hersteigt somit unter normalen Bedingungen nicht die Reibhaftungsgrenze der Räder gegenüber der Fahrbahn, auch wenn das Fahrzeug bei hoher Maschinendrehzahl steht oder sich langsam fortbewegt.

Mit dem beschriebenen hydrostatischen Getriebe kann man für jede Maschinendrehzahl, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, den höchstmöglichen Druck und damit das entsprechend maximale Drehmoment erreichen und bestimmen. Durch Regulierung der Maschinendrehzahl kann der Fahrer mittels seines Beschleunigungshebels das gewünschte Drehmoment festlegen. Dieses so durch den Fahrer durch Beschleunigung und Verringerung der Maschinendrehzahl gewählte Drehmoment bestimmt die Beschleunigung und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Gleichwohl erfordert das hydrostatische Getriebe der Erfindung keine präzise Führung des Beschleunigungshebels. Insofern gleicht das Getriebe der Erfindung einem hydrodynamischen Drehmomentwandler bei Automobilen.

4. Verringerung der Maschinendrehzahl

Bei Abbremsung des Fahrzeuges durch Rücknahme des Beschleunigungshebels und damit Verringerung der Maschinendrehzahl beginnen die Fahrzeugräder den Hydromotor 24 als Pumpe anzutreiben, während die Hydropumpe 14 als Motor für die Antriebsmaschine 10 wirkt. Unter diesen Bedingungen wird der Druck am Einlaß der Hydropumpe 14 in der Hauptleitung 30 hoch und der Druck am Auslaß der Druckpumpe 14 in der Hauptleitung 22 niedrig.

Damit wird auch der auf das Steuerventil 52 über die Pilotleitung 54 ausgeübte Druck niedrig. Dementsprechend hält die Feder 66 bei allen die Leerlaufdrehzahl übersteigenden Maschinendrehzahlen das Steuerventil 52 in seiner linken Stellung und damit die Pumpenförderung auf dem Maximum. Das vorgespannte Regulierventil 99 hindert den Niederdruck der Hauptleitung 22 und der Pilotleitung 54 daran, gleich dem Minimaldruck der Feder 66 zu werden oder ihn zu überschreiten, so daß in dieser Phase das Steuerventil 52 in seiner die maximale Pumpenförderung bewirkenden Stellung bleibt. Während der normalen Abbremsung der Antriebsmaschine bleibt somit das hydrostatische Getriebe vergleichbar einem Übersetzungsgetriebe mit hoher Übersetzung, bis die Antriebsmaschine auf Leerlaufdrehzah! kommt Hierdurch wird jegliche hastige, einen stärken Ruck verursachende Abbremsung verhindert, die eintreten könnte, wenn die Hydropumpe 14 bei Aufheben des Beschleunigungsdruckes plötzlich auf Minimalförderung gestellt würde. Bei Leerlaufdrehzahl bremst die Antriebsmaschine nicht länger; sie treibt sich gerade selbst mit dieser Drehzahl an. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer wird als es der Antriebsmaschinendrehzahl entspricht, so treibt die Antriebsmaschine die Räder wieder an, wenn auch bei einem Druck, der zu gering ist, um den Rollwiderstand zu überwinden. Daher nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit weiterhin ab. Bei dieser geringen Motordrehzahl ist die Spannung der Feder 66 ein Minimum, so daß selbst ein verhältnismäßig geringer Druck in der Hauptleitung 22 die Pumpenförderung herabsetzt und hierdurch den Aufbau eines wesentlichen Antriebsdrucks verhindert. Bei allen Fahrzeuggeschwindigkeiten, die unter denen liegen, bei denen die Antriebsmaschinen-Leerlaufdrehzahl erreicht ist, hat der Fahrer das Gefühl, im Leerlauf zu fahren, da das Fahrzeug weder die Antriebsmaschine treibt, noch diese das Fahrzeug. Sowie die Fahrzeugge- ^!v.vindigkcit sich dem Wert Null nähert, wird auch die Pumpenforderung minimal. Die Folge des beschriebenen Vorgangs ist ein sehr weiches Anhalten, ganz ähnlich dem eines Automobils, das seine Geschwindigkeit mit hohem Getriebeübersetzungsverhältnis mindert, bis es die geringe Maschinendrehzahl erreicht.

5. Bremssteuerung

i' Wenn das Bremssystem des Fahrzeuges nicht in Benutzung ist, ist ein Bremsventil normalerweise geschlossen, so daß es keinen Einfluß auf die Förderung der Hydropumpe 14 hat. Ein Druckanstieg in der Bremsleitung 76 als Folge einer Bremsbetätigung drückt

•^>0 jedoch den Kolben 77 nach links (F i g. 2), vergrößert die Spannung der Feder 78 und stellt in dem Druckablaßventil 72 eine Verbindung der Leitungen 74 und 75 her. Damit wird der Druck von dem Kolben 64 abgelassen. Dies wiederum vermindert die Spannung der Feder 66,

-'"' so daß das Steuerventil 52 leicht in seine rechte Stellung geschoben werden kann, in welcher die Pumpenförderung herabgesetzt wird. Als Folge hiervon wird der Druck in der Hauptleitung 22 vermindert und damit die Möglichkeit geschaffen, mit den Fahrzeugbremsen eine genaue Standsteuerung durchzuführen, unabhängig von der Maschinendrehzahl, die durchaus noch aus reichen kann, die hydraulischen Zubehörgeräte anzutreiben.

6. Betrieb der hydraulischen Zubehörgeräte

^}"' Wenn das Steuerventil 84 für die hydraulischen Zubehörgeräte in seiner in F i g. 2 dargestellten Mittellage steht, ist der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 82 gering, da sie über dieses Ventil und die Leitung 86 zu dem Sammelgefäß 87 hin offen ist. Bei dieser Ventilstellung steht die Energie der Antriebsmaschine 10 zum größten Teil zum Antrieb der Hydropumpe 14 und hiermit zur Erzeugung eines hohen Druckes für den Fahrzeugantrieb zur Verfügung. Wird das Steuerventil 84 jedoch in eine Stellung gebracht, in der es

4ϊ Druckflüssigkeit in ein oder mehrere Zubehörgeräte leitet, so steigt der Druck in der Leitung 82 an und somit auch der Druck in der zum Kolben 89 führenden Leitung 88. Bei Druckanstieg in den Leitungen 82 und 88 infolge entsprechender Anforderungen der Zubehörgeräte bis

so auf eine Höhe, bei der entsprechende Antriebsmaschinenleistung nicht zur Verfügung steht, um sowohl das Fahrzeug als auch die Zubehörgeäte anzutreiben, erhöht der Kolben 89 die Spannung der Feder 78 soweit daß diese das Druckablaßventil 72 in die Druckentlastungslage für den Kolben 64 schiebt Damit wird die Spannung der Feder 66 herabgesetzt, so daß der Druck im Fahrzeugantriebssystem über die Pilotleitung 54 das Steuerventil 52 in die Stellung schieben kann, bei der die Förderung der Hydropumpe 14 herabgesetzt wird.

^w> Damit wird den hydraulischen Zubehörgeräten Vorrang vor dem Hydromotor 24 bei Inanspruchnahme der Energie der Antriebsmaschine 10 gegeben.

Verschiedene Abwandlungen des beschriebenen und dargestellten hydrostatischen Getriebes sind möglich.

So kann beispielsweise die Feder 66 wegfallen, wenn der Kolben 64 in direktem Kontakt mit dem Steuerventil 52 steht oder wenn sie ein integrierter Bestandteil dieses Ventils ist. Wenn anstelle des dargestellten Nieder-

drucksystems ein Hochdrucksteuersystem erwünscht ist, so könnte der Flüssigkeitsdruck der Hauptleitung 22 auf den die Förderung variierenden Stellzylinder 34 der Hydropumpe 14 gegeben werden, anstelle des niedrigen Drucks aus der Leitung 42. Auch ist darauf hinzuweisen, "> daß die Verwendung der Hydropumpe 14 mit variabler Förderung eines Mehrkolbentyps mit gemeinsamer Steuerung aller Kolben oder sonstiger Pumpmittel durch eine gemeinsame Druckplatte die Benutzung einer einzigen Druckmodulationseinrichtung und eines '» einzigen Stellzylinders für die Förderung möglich rr>acht, um gleichzeitig die Förderung aller verschiedenen Pumpmittel zu regulieren.

In dem beschriebenen und dargestellten hydrostatischen Getriebe ist e'me Hydropumpe mit variabler Förderung gezeigt, die nur eine Flußrichtung hat, d. h. nicht umsteuerbar ist. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die anhand der Pumpe mit nur einer Flußrichtung erläuterten Prinzipien genauso bei einer umsteuerbaren Pumpe anwendbar sind. Selbstverständlich wäre bei einer solchen umsteuerbaren Pumpe das Richtungssteuerventil 32 überflüssig. Es wäre lediglich darauf zu achten, daß die Pilotleitung 54 stets an diejenige Hauptleitung angeschlossen ist, welche in Richtung von der Hydropumpe 14 zu dem Hydromotor 24 hin durchgeflossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches, stufenlos verstellbares Getriebe zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Antriebsmaschine, mit einer von dieser angetriebenen Hydropumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, mit einem über Hauptleitungen mit der Hydropumpe verbundenen Hydromotor, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Steuerpumpe konstanten Verdrängungsvolumens, deren Förderung über eine Leitungsverengung entspannt wird, mit einem Steuerventil, das Steuerdruckflüssigkeit einem Stellzylinder für die Übersetzungsänderung des Getriebes zuleitet, wobei die Beaufschlagung des Steuerventils in der einen Verstellrichtung durch den Druck aus einer der Hauptleitungen und in der anderen Richtung durch eine Druckmodulationseinrichtung erfolgt, die den an der Leitungsverengung gewonnenen, mit der Maschinendrehzahl ansteigenden Steuerdruck verarbeitet, und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes mit steigender Maschinendrehzahl in Richtung einer größeren Fahrgeschwindigkeit und mit steigendem Druck in der Hauptleitung in Richtung einer kleineren Fahrgeschwindigkeit verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (52) den Stellzylinder (34, 36) der Hydropumpe (14) mit steigendem Druck in der den Arbeitsdruck führenden Hauptleitung (22, 30) in Richtung einer Verkleinerung des Verdrängungsvolumens und mit steigender Maschinendrehzahl in Richtung einer Vergrößerung des Verdrängungsvolumens beeinflußt und über eine Pilotleitung (54) ständig und ausschließlich an die den Arbeitsdruck führende, von der Hydropumpe (14) zum Hydromotor (24) verlaufende Hauptleitung (22,30) angeschlossen ist, wobei die den Arbeitsdruck führende Hauptleitung (22, 30) stets nur in Richtung von der Hydropumpe (14) zum Hydromotor (24) durchflossen ist

2. Getriebe nach Anspruch 1, mit Übersteuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmodulationseinrichtung (50) durch eine Übersteuerungseinrichtung (72, 76, 77, 78, 88, 89) unwirksam geschaltet wird.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuerungseinrichtung (72,77, 78, 88, 89) durch den Druck in einer Bremsleitung (76) wirksam geschaltet wird.

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Antriebsmaschine (10) angetriebene Hilfspumpe (20) und ein von der Druckflüssigkeit der Hilfspumpe (20) angetriebener Flüssigkeitsmotor (21) vorgesehen sind, wobei die Übersteuerungseinrichtung (89, 78, 72) durch den von der Hilfspumpe (20) erzeugten Flüssigkeitsdruck wirksam geschaltet wird.

5. Getriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmodulationseinrichtung (50) einen verschiebbaren Kolben (64) aufweist, der über eine Feder (66) mit dem Steuerventil (52) verbunden ist, wobei die der Feder (66) abgewandte Kolbenfläche mit dem Druck der Steuerpumpe (16) und die der Feder (66) zugewandte Kolbenfläche mit dem an der Leitungsverengung (62) gewonnenen Steuerdruck beaufschlagt ist.

6. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuerungseinrichtung ein federbelastetes Druckablaßventil (72) für den Druck

der Steuerpumpe (16) enthält, welches über eine Feder (78) mit zwei hintereinander liegenden Druckkolben (89,77) verbunden ist, deren einer von dem Druck der Hilfspumpe (20) und deren anderer von dem Druck in der Bremsleitung (76) beaufschlagt ist