DE1956929B2

DE1956929B2 - Übersetzungsstellvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe zum Aufrechterhalten einer konstanten Getriebeausgangsdrehzahl

Info

Publication number: DE1956929B2
Application number: DE1956929A
Authority: DE
Inventors: Stanley George Brierley Hill Glaze; Charles Philip Wolverhampton Smith; John Roger Wolverhampton Wynne
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1969-11-12
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE1956929C3; US3599537A; FR2023088A1; NL6917036A; DE1956929A1; GB1228725A

Description

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Bei einer bekannten Übersetzungsstellvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe der im Oberbegriff des Anspruchs aufgeführten Gattung (DE-AS 10 28 848) « besteht die Gefahr eines instabilen Verhaltens bei plötzlichen Laständerungen oder beim Anlaufen. Darüber hinaus neigt die bekannte Übersetzungsstellvorrichtung bei Abweichungen von der konstanten Getriebeausgangsdrehzahl zur Überkompensation mit « der Folge von Regelschwingungen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die normalerweise auf konstante Getriebeausgangsdrehzahl einstellende Übersetzungsstellvorrichtung mit einer geeigneten Dämpfungsvorrichtung >o zu versehen und Vorkehrungen zu treffen, daß bei für das geforderte Abtriebsmoment zu niedrigem Pumpenförderdruck — z. B. beim Anfahren — keine Übersteuerung der automatischen Hydromotoreinstellung eintritt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden v> Teil des Anspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist zwar bereits bekannt, bei hydrostatischen Stellpumpen einen federbelasteten Stabilisierungskolben zu benutzen, der von dem am Stellkolben anliegenden Stelldruck beaufschlagt wird (DE-AS wi 10 23 288). Es handelt sich hierbei jedoch um eine Stellpumpe, deren Stellkolben unmittelbar vom Pumpenförderdruck gesteuert wird. Der Stabilisierungskolben wird mit demselben Druck wie der Stellkolben beaufschlagt. f»

Es ist auch schon bekannt, am hydraulischen Stellgerät für die Pumpenfördermenge einen elastisch vorgespannten Stabilisierungskolben anzubringen, der die Regelschwingungen beim Ändern der Pumpeneinstellung dämpfen solL Der mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Raum hinter dem Dämpfungskolben steht über eine Drossel mit der Förderleitung der Stellpumpe in Verbindung, während der Pumpenstelldruck über einen förderdruckabhängigen Steuerschieber von der Pumpenförderleitung angesteuert wird (GB-PS 9 86 630).

Es ist bei hydraulischen Stellpumpen schon bekannt, die Winkeleinstellung durch einen hydraulischen Stellkolben mittels eines druckabhängigen Begrenzungskolbens, der unterhalb einer Maximallast unwirksam ist, einzuschränken (DE-AS 1011 129). Der Begrenzungskolben wird dabei vom Getriebehochdruck beaufschlagt und wirkt als ein die Überlastung verhindernder Leistungsregler.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Drehzahl des Hydromotors konstant gehalten wird, ohne daß Regelschwingungen auftreten oder Instabilitäten zu befürchten sind, wenn der von der Pumpe gelieferte sonst im wesentlichen konstante Arbeitsdruck bei plötzlicher Laständerung — insbesondere beim Anlaufen — zur Erzielung der gewünschten Ausgangsdrehzahl nicht ausreicht bzw. nicht aufrechterhalten werden kann.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend erläutert.

Eine nicht gezeigte Pumpe fördert Hydraulikflüssigkeit mit im wesentlichen konstantem Druck über die Zufuiir- und Abfuhrleitungen 10,11 eines Hydromotors 20, dessen Kolben 12 in einer umlaufenden Zylinderlaufbüchse 13 angeordnet sind. Die Zylinderlaufbüchse 13 treibt eine mit einem Wechselstromgenerator 21 gekuppelte Antriebswelle 14 mit einer Drehzahl an, die von der Winkelstellung einer Taumelscheibe 29 abhängt.

Ein Fliehkraftregler 15, der auf Drehzahländerungen der Antriebswelle 14 des Hydromotors 20 anspricht und gegen die Wirkung einer Feder 16 arbeitet, ist mit einem Steuerventil 17 verbunden, das die Verbindung einer Leitung 22 mit einer Druckleitung 18 und einer Rückleitung 19 steuert.

Die Winkellage der Taumelscheibe 29 des Hydromotors 20 wird über einen Hebel 25 gesteuert, der zwischen zwei Stellkolben 26 und 27 angeordnet ist. Die Unterseite des Stellkolbens 26 ist dem Druck in der Leitung 22 ausgesetzt, die Stellung des Stellkolbens damit abhängig von der jeweiligen Stellung des Steuerventils 17. Das obere Ende des Stellkolbens 27 ist dem Arbeitsdruck in den Leitungen 23, 24 ausgesetzt, die als Bypass ein Übersteuerungsventil 28 über Kanäle in der Ventilführung umgehen.

Der Hydromotor 20 entwickelt bei konstantem Nenn-Arbeitsdruck an der Antriebswelle 14 ein Drehmoment, das seinem Schluckvolumen und damit der Winkellage der Taumelscheibe 29 proportional ist. Dieses Drehmoment wird auf den Wechselstromgenerator 21 übertragen. Eine Zunahme der elektrischen Belastung des Wechselstromgenerators 21 bewirkt ein Absinken der Motordrehzahl infolge des nunmehr zunächst unzureichenden Drehmoments des Hydromotors. Infolge der verringerten Drehzahl verstellt der Fliehkraftregler 15 das Steuerventil 17, wodurch der Druck in der Leitung 22 erhöht wird und als Folge davon der Hebel 25 vom Stellkolben 26 im Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil gedreht wird. Die mit der Drehung des Hebels 25 verbundene WinkelversteHung der Taumelscheibe 29 bewirkt eine Erhöhung des Schluckvolumens des Hydromotors 20 und damit auch

der Drehzahl.

Zur Vermeidung einer Schwingungsneigung dieses Regelkreises ist ferner ein Stabilisierungskolben 30 vorgesehen, der von einer Feder 31 beaufschlagt wird. Ein Teil des Flüssigkeitsstromes, d°.r infolge der Verschiebung des Steuerventils 17 erhalten wird, wird über eine Drosselstelle 32 zur Unterseite des Stabilisierungskolbens 30 geführt. Eine Verschiebung des Steuerventils 17 infolge eines Drehzablfehlers führt daher zu einer Änderung des Druckes, mit dem die untere Kolbenfläche des Stabilisierungskolbens 30 beaufschlagt wird. Der Stabilisierungskolben wirkt auf diese Weise der Wirkung der Bewegung des Steuerventils 17 auf den Stellkolben 26 entgegen. Die Verstellung der Taumelscheibe 29 ist infolgedessen nicht nur von einer Änderung der Drehzahl, sondern auch von der Änderungsrate der Drehzahl der Antriebswelle 14 abhängig.

Beim Anlauf des Hydromotors und entsprechend keiner oder nur einer geringen Drehzahl ist die Taumelscheibe 29 infolge der erläuterten Regelung bestrebt, eine Stellung einzunehmen, in der der Hydromotor 20 sein maximales Schluckvolumen hat. Die maximale Spitzennennleistung kann die zur Verfügung stehende Hydraulikleistung übersteigen. Dabei kann ein kurzer Anstieg über die zur Verfügung stehende Hydraulikleistung hinaus in der Regel durch einen Akkumulator oder Puffer geliefert werden. Auch kann das maximal mögliche Drehmoment bei maximaler Drehzahl aus gleichen Gründen den maximalen Leistungsbedarf übersteigen, da sich hieraus verbesserte Regeleigenschaften ergeben. Wenn der Leistungsbedarf beim Anlauf die zur Verfügung stehende Hydraulikleistung längere Zeit übersteigt, kann die Pumpe nicht mehr die zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Arbeitsdrucks erforderliche Strömung liefern, so daß der Hydraulikmotor nicht den Drehz:ahlsollwert erreichen kann. Es ergibt sich ein Druckabfall infolge eines anhaltend übermäßigen Strömungsbedarfs, der normalerweise nur kurzzzeitig auftreten würde.

Die geschilderte Überlastung der Pumpe wird mit Hilfe des Ventils 28 und eines Begrenzungskoloens 33 vermieden, die dafür Sorge tragen, daß bei einem Druckabfall Ap an den Zufuhr- und Abfuhrleitungen 10, 11 unter einen vorgegebenen Grenzwert die vom Hydraulikmotor 20 benötigte Flüssigkeitsmenge einen Maximalwert nicht übersteigt

ο Im eingeschwungenen Zustand wirkt der Druckabfall Ap auf das Ventil 28, welches am linken Ende mit dem Arbeitsdruck in der Leitung 24 und am rechten Ende mit der Kraft einer Feder 34 belastet ist Wenn Ap auf einen Wert unterhalb von z.B. 193XlO⁶NZm² absinkt,

vj verschiebt die Feder 34 das Übersteuerungsventil 28 nach links, so daß unter Arbeitsdruck stehende Flüssigkeit über eine Leitung 35 auf das obere Ende des Begrenzungskolbens 33 geführt wird. Die Oberseite des Kolbens 33 hat eine größere Fläche als der Stellkolben

27. Wenn also der Arbeitsdruck auf die obere Fläche des Begrenzungskolbens 33 und dem Druck entgegenwirkt, der die untere Fläche des Stellkolbens 26 beaufschlagt, ist eine Grenze für den Winkel gegeben, auf den die Taumelscheibe 29 über den Stellkolben 26 verstellt werden kann.

Bei Werten von Ap, die über z. B. 193 x 10⁶ N/m² liegen, ist der Flüssigkeitsdruck auf das Übersteuerungsventil 28 ausreichend, um die Kraft der Feder 34 zu überwinden. Das Übersteuerungsventil 28 nimmt dann

: ι eine Stellung ein, in der der Druck in der Leitung 35 auf den Austrittsdruck fällt, was sich durch Schließen eines Zufuhrk^nals 36 und Öffnen eines Auslaßkanals 37 ergibt. Nun kann die Taumelscheibe 29 unter der Steuerung durch den Fliehkraftregler 15 und den

;ί Stabilisierungskolben 30 bis zur maximalen Winkellage verstellt werden.

Eine Stabilisierungsöffnung oder -bohrung 41 ist vorgesehen, um zu vermeiden, daß das Übersteuerungsventil 28 übermäßig auf schnelle Druckänderungen

i") anspricht.

Der aus dem Hydromotor 20 austretende Flüssigkeitsstrom wird über eine Leitung 49 in Kühlgalerien oder Kühlschlangen im Wechselstromgenerator 21 geführt und über eine Leitung 38 zur Abfuhrleitung 11

w zurückgeführt. Ein Bypass-Ventil 39 sorgt für eine vorgegebene Druckdifferenz von beispielsweise 0,345XlO⁶NZm² am Wechselstromgenerator, der eine ausreichende Kühlung bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

ObersetzungssteUvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe zum Aufrechterhalten einer konstanten Getriebeausgangsdrehzahl, bei dem eine Pumpe einen Hydromotor veränderlichen Schluckvolumens mit einem im wesentlichen konstanten Arbeitsdruck versorgt, wobei ein Stellkolben für ein Stellglied eines Hydromotor-Stellgeräts mit einem veränderlieben Stelldruck beaufschlagbar ist und ein auf Änderungen der Getriebeausgangsdrehzahl ansprechender Drehzahlregler ein Steuerventil zur Einstellung des Stelldrucks beherrscht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein federbelasteter Stabilisierungskolben (30) über eine Drossel (32) von dem Stelldruck (Leitung 22) beaufschlagt ist und

b) daß ein normalerweise unwirksamer Begrenzungskolben (33) für die Begrenzung der WinkelversteHung vorgesehen ist, der vom Hydromotorstellkolben (26) am Stellglied (Taumelscheibe 29) des Hydromotors (20) einstellbar ist, und ein vom Hydromotor-Differenzdruck (Differenz zwischen dem Pumpenförderdruck in Leitung (10) und dem Hydromotor-Rücklaufdruck beaufschlagtes Übersteuerungsventil (28) bei Abfall des Differenzdruckes unter einen vorgegebenen Wert den Begrenzungskolben (33) mit Druck beaufschlagt und die WinkelversteHung des Hydromotorstellgliedes (29) im Sinne einer Begrenzung der Schluckvoiumenerhöhung am Hydromotor einschränkt.

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