DE2023120A1

DE2023120A1 - Servovorrichtung fuer ein hydrostatisches Getriebe

Info

Publication number: DE2023120A1
Application number: DE19702023120
Authority: DE
Inventors: Moon Jun Harry C
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1969-06-09
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1970-12-17
Also published as: FR2048407A5; GB1278726A; US3585797A

Description

IBERLlN 33 I MÜNCHEN AuBurt«-Vlktorl«-Str«e· «β Dr.-lng, HANS RUSCHKE ΡΙ·ηΐ·η«ι·τ Stf«B«2 Pat.-Anw. Dr. Ruichfc· -»·■·! tit-i>.i-iA^Niiiii-> P«t.-Anw«H Agular

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S 1352

Sundstrand Corporation, Bockford, Illinois, V*St.A,

Servovorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft eine Servovorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe, insbesondere für die Verdrängungsregelung einer hydraulischen Energieübertragungseinrichtung.

Es sind hydrostatische Getriebe bekannt, die dazu dienen, die Verdrängung einer oder mehrerer hydraulischer Einheiten in flüssigkeitsbetätigten Energieübertragungseinrichtungen zu ändern. Eine derartige Vorrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 15 OO 491.8 (S 96 680) vom 22. April 1965» Offenlegungsschrift 1 500 491 ausführlich beschrieben«

Bei dieser älteren Anordnung trägt eine Pumpe einen Axialkolben und eine TaumeIplatte, die sich aus einer neutralen mittleren Stellung nach entgegengesetzten Richtungen schrägstellen lässt· Zwei hydraulische Servomotoren dienen zur

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Einstellung der Taumelplatte in entgegengesetzte iewegungsrichtungen. Für die Zwecke der selektiven Steuerung der Strömung von hydraulischer Flüssigkeit in diese Servomotoren hinein ist ein Vierweg-Servoventil vorgesehen, welches eine offene Mittelstellung hat. Zum Zweck der Einstellung des Servoventils und damit zur Regelung der Verdrängungsarbeit der Pumpe ist ein Eingangsgelenk und ein Rückkoppelungssteuergelenk vorgesehen. Dieses Gelenk besteht in der Hauptsache aus einem Primärgelenk mit drei Drehverbindungen, von denen die eine dem Verschiebungsregelungsventil, eine zweite einem Gelenk zugeordnet ist, welches mit einem Handsteuerhebel in Verbindung steht, während ein drittes Gelenk mit dem eigentlichen Pumpennocken verbunden ist, um eine Rückkoppelung über das Gelenk zu dem Ventil für die Verschiebungsregelung zu gewinnen.

Zum Zwecke der Inbetriebnahme dieses hydrostatischen Getriebes bewegt der Benutzer den Handsteuerhebel in einer Richtung und dreht damit das Hauptverbindungsgelenk um die der Rückkoppelung dienende drehbeweglich^ Verbindung und verschiebt das Verdrängungssteuerventil derart, dass es Flüssigkeit in den Verdrängungsregelungsmotor für die Vorwärtsrichtung einspeist. Der Handsteuerhebel kann dann in dieser Stellung bleiben, weil der Nocken (die Taumelplatte) sich in die ausgewählte Verdrängungsstellung bewegt und das Hauptgelenk um das Gelenk des HandsteuerhebeIs dreht und ferner das Verdrängungssteuerventil in eine Sperrstellung zurückbewegt, in welcher es die ausgewählte Verdrängung aufrechterhalte

Dieses Verschiebungssteuerungsgelenk arbeitet in vielen Anwendungsfällen durchaus zufriedenstellendj in anderen Fällen führt der tote Gang in dem Hauptgelenk und ari dem dem Handsteuerhebel zugeordneten Gelenk zu übermässig grossen Geschwindigkeitsänderungen. Ist das ky«3j?östatisch© Getriebe

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beis: ielsweise in ein Fahrzeug eingebaut, welches von einer Steigung in ein Gefälle einfährt, dann erfolgt eine Umkehrung des Drehmoments in der Energieübertragung_β Diese Drehmon.entumkehr ergibt sich aus der Übersteuerungswirkung des Motors, bei welcher er als Pumpe arbeitet, wobei dann die ι urope wie ein Kotor oder ein Messgerät in Bremswirkung arbeitet, hs ist allgemein bekannt, dass die hydraulischen Momente, die auf die Taumelplatte oder den Hocken einer lumpe mit Axialkolben einwirken, den Hud verringern, während die hydraulischen Momente, die auf die Taumelplatte oder eine äquivalente l»ocke eines ähnlichen Motors einwirken, im Sinne einer Vergrösserung des Hubes wirksam werden. Wenn also das Fahrzeug vom Betrieb beim Fahren auf einer Steigung zu dem Betrieb beim Fahren in einer Gefällstrecke übergeht, wechseln die L'omente an der lumpe von hubvermindernden Momenten zu hubverprösserndeii Momenten, Die Momente, die den Hub vergrcssern und bei diesen Gegebenheiten auf den Nocken einwirken, sind bestrebt, das Hauptgelenk in einer solchen Richtung zu bewegen, dass das Verdrängungsregelungsventil in eine Stellung bewegt wird, in welcher.die Verschiebung des Nockens verringert wird, um dieses huDvergrössernde Moment des Dockens zu kompensieren. Bei den bekannten Gelenkanordnungen in Servoeinrichtungen, wie beispielsweise der öden beschriebeneu, bewirkt der tote Gang in diesem Hauptgelenk bei solchen Betriebsbedingungen, dass sich der Pumpennocken zu weit bewegt, bevor diese Kompensationsbewegung durch das Verdrängungssteuerventil erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese übermässige Bewegung des irumpennockens bei solchen Gegebenheiten der Drehmomentenumkehr zu beseitigen und damit die Geschwindigkeitsänderungen herabzusetzen, wenn ein mit einer solchen Vorrichtung versehenes Fahrzeug aus einer Steigung in eine Gefällstrecke hineinfährt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe weist das hydrostatische

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Getriebe nach der Erfindung im wesentlichen folgende Teile auf: Eine hydraulische Pumpe, einen hydraulischen Motor, Rohrleitungen, die diese Einheiten miteinander verbinden, druckmittelbetätigte Einrichtungen zur Änderung der Verdrängung einer dieser Einheiten, ein Servoventil zur Regelung der Strömung in diese flüssigkeitsbetätigten Einrichtungen, einen Handsteuerhebel, Gelenkverbindungen zwischen dem Handsteuerhebel und den Servoventilen, Einrichtungen zur Verbindung der flüssigkeitsbetätigten Einrichtungen mit den mechanischen Gelenken nach Art einer mechanischen Rückkoppelung sowie eine Vorrichtung zur Verringerung des toten Ganges in diesen Gelenkverbindungen infolge der Drehmomentenumkehr in den genannten Einheiten einschliesslich der Hilfsmittel zur konstanten mechanischen Vorspannung einer Gelenkverbindung in einer Richtung.

Die Servovorrichtung nach der Erfindung verringert die Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Übergang von der Fahrt in einer Steigung zu der Fahrt in einem Gefälle dadurch, dass Vorspannungsfedern in der Servosteuerung zur Anwendung gelangen, die dem Pumpenverdrängungsmechanismus zugeordnet sind; dadurch wird der tote Gang in den in diesem Mechanismus vorhandenen Gelenken verringert, sobald das Drehmoment in dem Getriebe umgekehrt wird,und sie beseitigen insbesondere den toten Gang auch dann, wenn die Pumpe dazu übergeht, als Motor zu arbeiten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Regelvorrichtung eine Feder vorgesehen, welche das Verdrängungsregelungs-Servoventil kontinuierlich in einer Richtung vorspannt und damit die Verringerung der Verdrängung der Pumpe herabsetzt. Dies hat wiederum die Wirkung, dass ein Hauptgelenk mit drei Drehpunkten im Gegenzeigersinne kontinuierlich vorgespannt wird. Die Auswirkung dieser Federkraft besteht darin, dass das Verdrängungs-,

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regelungsventil in eine Stellung zur Verkleinerung des Hubes bewegt wird, wenn die Taumelplattenmomente (während des Laufes als Motor), welche den Hub vergrössern, bestrebt sind, den Pumpennocken in einer Richtung zu bewegen, in welcher eine Hubvergrösserung erfolgt.

In dem Gelenk für den Handsteuerhebel ist zwischen diesem und dem Hauptgelenk mit drei Drehpunkten eine Einmittungsfeder vorgesehen, welche dazu dient, das Handsteuerhebelgelenk in Richtung auf den Handsteuerhebel durch Federwirkung vorzuspannen ,/unabhängig von der Axt des hydrostatischen Getriebes auf diese Weise den toten Gang an dem Handsteuerhebel zu beseitigen, welcher ebenfalls zu übermässigen Eompensationsbewegungen des Pumpennockens während einer etwaigen Bremswirkung beitragen würde.

Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der eine Ausführungsform des hydrostatischen Getriebes mit Servovorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, im einzelnen näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist:

lig, 1 eine schematische Gesamtdarstellung eines hydrostatischen Getriebes mit Servovorrichtung nach der Erfindung}

Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts durch ein Verdrängungsrege lungsventil und ein Steuerungsgetriebe in vergrössertem Maßstab für ein hydrostatisches Getriebe nach der Erfindung;

Fig. 3 die Ansicht eines Teilschnitts nach Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 die Ansicht eines Teil Schnitts nach Linie 4-4-der Fig. 2j ,

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Fig_o 5 und 6 je eine schematische Darstellung der Verdrängungssteuerungen für Vorwärts- bzw. Rückwärtsgang und

Fig. 7 die schematische Darstellung einer bekannten Ausführungsform einer Verdrängungssteuerungseinrichtung in Bremsstellung.

Aus Figo 1 der Zeichnung ist eine Servovorrichtung 10 zu ersehen, die mit einem hydrostatischen Getriebe 11 und einem geschlossenen hydraulischen Strömungskreis 12 zusammenarbeitet, sowie eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe 14 und ein von der Pumpe mit Speiseflüssigkeit versorgter Motor 16. Die Pumpe steht mit dem Motor üuer Speiseleitungen 18 und 20 hydraulisch in Verbindung, wodurch ein geschlossener Strömungskreis entsteht, in welchem die Flüssigkeit von der Pumpe 14 zu dem Motor 16 und aus dem Motor direkt zu der Pumpe zurückgepumpt wird. Der Ausgang einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt) wird über eine schematisch dargestellte, mit 22 bezeichnete Welle auf die Pumpe übertragen. Der Antrieb des Motors 16 wird über eine schematisch dargestellte Welle 24 auf die Antriebsräder oder die Antriebsketten eines mit diesen ausgerüsteten Fahrzeugs üoertragen.

Vorzugsweise weisen sowohl die Pumpe als auch der Motor in axialer Richtung angeordnete Kol~ben und rotierende Zylinderblöcke 14a bzw. 16a auf, von denen jeder eine Anzahl in Ringstellung angeordneter Zylinder aufweist, in denen Kolben 14b bzw. 16b hin und her bewegbar angeordnet sind. Die Pumpe 14 weist eine in der Winkelstellung verstellbare Taumelplatte 26 oder einen Nocken auf, der mit den vorstehenden Enden an den Kolben 14b in Eingriff stellt und dazu dient, sowohl die Drehzahl des Getriebes als auch dessen Drehsinn einzustellen· Der Motor weist eine die feststehende Ver-

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drängung bewirkende schrägstehende Nockenplatte 28 auf, die mit den herausragenden Enden des Kolbens 16b zusammenwirkt. Zum Einstellen der PumpentaumeIplatte 26 sind zwei Pumpenzylinder 30 und 32 vorgesehen. Wird der Steuerzylinder 32 unter Druck gesetzt, dann wird die PumpentaumeIplatte 26 im Uhrzeigersinne angetrieben, so dass das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung bewegt wird, während das Unter-Druck-Setzen des Pumpensteuerzylinders 30 die Taumelplatte 26 im Gegensinne der Uhrzeigerbewegung antreibt, um entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit herabzusetzen oder die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs umzukehren.

In den Pumpensteuerzylindern 30 und 32 sind Einmittungsfedern 3^ bzw. 36 auf Kolbenstangen 38a bzw. 40a untergebracht, die gelenkig mit der Taumelplatte 26 verbunden sind, um diese nach Massgabe der Zuführung von hydraulischem Druckmittel in die Zylinder durch die Rohrleitungen 42 bzw. 44 entsprechend einzustellen. Die Federn wirken normalerweise so auf die Kolben ein, dass sie die Pumpentaumelplatte, wie in Fig. 1 dargestellt, auf eine Mindestverdrängung einstellen, so dass kein, positiver Ausgang aus der Pumpe vorhanden ist. Die Steuerzylinder 30 und 32 sind von herkömmlicher Bauart und wirken nur in einer Richtung, so dass das Einströmen von Druckflüssigkeit unter Überdruck in einen Zylinder ein Verschwenken bzw. eine Drehung der Taumelplatte in einer gegebenen Richtung bewirkt, während das Einströmen von Druckflüssigkeit in den anderen Zylinder ein Verschwenken der Taumelplatte in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, so dass entweder die Leitung 18 oder die Leitung 2D die Speiseleitung für den umgekehrten Drehsinn des Motors 16 abgeben kann·

Ferner ist eine von der Antriebsmaschine oder dem Hauptmotor für das hydrostatische Getriebe angetriebene Nachfüll- und Kühlpumpe 46 zur Steuerung des Druckmittels vorgesehen, wobei

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die Kraftübertragung über ein geeignetes Getriebe (nicht dargestellt) erfolgt. Die Pumpe 46 ist über eine Saugleitung 50 mit einem Vorratsbehälter 48 verbunden, um das Druckmittel durch eine Rohrleitung 52 in das System einzuspeisen. Die Leistung der Pumpe 46 reicht aus, um die herausgesickerte Flüssigkeit zu ersetzen, das Verdrängungs-Steuerventil mit Steuerflüssigkeit und den Strömungskreis mit Kühlflüssigkeit in einer Menge zu versorgen, welche die für die vorgenannten Zwe«ke benötigte Menge übersteigt, so dass das Getriebe ausreichend gekühlt bleibte

Zwei federbeaufschlagte Sperrventile 54 und 56 stehen mit der Rohrleitung 52 und mit den Leitungen 18 bzw. 20 in Verbindung und leiten die Nachfüll- und Kühlflüssigkeit durch eines der Sperrventile zu der Niederdruckseite des Strömungskreises, während der Überdruck in der Hochdruckleitung das andere Sperrventil geschlossen hält. Ein Überdruckventil 58 oder ein Ablassventil für den Druck bei neutraler Belastung bzw. ein federbeaufschlagtes Überdruckventil 58 steht mit der Rohrleitung 52 in Verbindung und dient zur Ableitung überschüssiger Flüssigkeit.

Zur Herstellung von Verbindungen zwischen der Hauptleitung und einer der Rohrleitungen 18 oder 20 und einem Niederdruckventil 68 ist ein Pendelventil 70 vorgesehen. Dieses Pendelventil steht mit den Rohrleitungen 18 und 20 über die Leitungen 72, 74, 76, 78 in Verbindung und ermöglicht das Ableiten von heissem öl, das von dem von der Pumpe 46 geförderten Kühlöl verdrängt wird. Der Flüssigkeitsdruck in den Rohrleitungen 18 und 20 wirkt über die Rohrleitungen 72 bzw. 76 und stellt das Schieber- oder Pendelventil so ein, dass von dem Niederdruckventil aus durch eine Rohrleitung 80 eine Verbindung mit der Niederdruckseite des Getriebeströmungskreises entweder üoer die Rohrleitung 74 oder über die Rohrleitung hergestellt wird, derart, dass die heisse Flüssigkeit zu dem

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Vorratsbehälter abgeleitet werden kann und dabei durch den Wärmeaustauscher 82' geleitet wird. Das Schieberventil wird mit Hilfe von Federn geschlossen gehalten, so dass während des Übergangs bei der Druckumkehrung in den Hauptleitungen kein Öl aus dem Strömungskreis verlorengeht.

Das Getriebe enthält Überdruckventile 60 und 62, die mit Hilfe der Rohrleitung 64 bzw. 66 mit je einer der beiden Hauptleitungen in Verbindung stehen. Diese Ventile verhindern das Auftreten eines übermässig hohen Druckes in einer der beiden Hauptleitungen 18 und 20 durch Entlastung des Strömungskreises von Druckstössen, die bei einer raschen Beschleunigung oder bei einer raschen Bremsung auftreten können»

Als Folge dieses hohen Überdrucks leiten die Überdruckventile das überschüssige Öl zu der Niederdruckseite des Getriebeströmungskreises 12 ab. Besteht z.B. in der Leitung 18 ein hoher Druck, dann bewirkt die Flüssigkeitsströmung in der Leitung, dass das Ventil 6 verstellt wird und die Strömung der Flüssigkeit durch die Leitung 66 zu der Leitung 20 erfolgt ο Die Servovorrichtung 10 nach der Erfindung enthält ein Verdrängungssteuerventil 82 und eine Steuerhebelanordnung 83 mit einem Steuerhandhebel 84-, mit dem das Steuerventil eingestellt werden kann. Die Steuerhebelanordnung enthält die herkömmlichen Halteeinrichtungen, die dazu dienen, den Handhebel in einer gewählten Einstellung festzuhalten, in die er bewegt worden ist. Das Steuerventil 82 besteht aus einem Vierwegeventil, welches über die Rohrleitung 86 mit der Austrittsleitung 52 aus der Pumpe in Verbindung steht. Das Ventil 82 besitzt eine Ventilspindel 88 mit Teilen unterschiedlichen Durchmessers, wie dies bei 90 (Fig. 2) gezeichnet ist. Die Ventilspindel steht mit dem Steuerhandhebel über eine Dreipunktgelenkverbindung 94 in Verbindung. Das Gelenk 94 ist mit seinem einen Ende drehbeweglich mit · der Ventilspindel 88 und mit dem anderen Ende drehbeweglich

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mit der Taumelplatte 26 verbunden, wie dies bei 91 gezeichnet ist β Zwischen den vorgenannten Gelenkverbindungen ist bei eine Steuerhandhebelstange 96 mit dem Gelenk 94· drehbeweglich verbunden, so dass bei einer Bewegung des Steuerhandhebels die Ventilspindel entsprechend eingestellt wird, um die Flüssigkeit smenge, die durch das Ventil 82 zu den ίumpensteuerzylindern 30 und 32 strömt, messen zu können.

In der in Fig. 2 gezeichneten Stellung befindet sich das Steuerventil 82 in seiner neutralen Stellung oder Mittelstellung, in welcher die Steuerflüssigkeit aus der Pumpe über die Rohrleitung 86 in das Ventil strömen kann, und obwohl die Flüssigkeit an dem mit einem kleineren Durchmesser versehenen Teil 90 der Ventilspindel vorbeiströmen kann, verhindern doch die Bundringe der Spindel 88 ein Strömen der Flüssigkeit durch eine der Rohrleitungen 4-2 oder 4-3 aus dem Ventil heraus, so dass keinerlei Steuerflüssigkeit in die Pumpenzylinder strömen kann. Die von den Pumpensteuerzylindern abgehenden Leitungen 42 und 44 stehen jedoch über die reduzierten Teile 104 bzw. 106 der Ventilspindel mit den Auslassleitungen iCO und 102 in Verbindung.

Bei einer Bewegung des Steuerhandhebels 84 wird das Fahrzeug in der gewünschten Richtung in Bewegung gesetzt. Wird der Steuerhandhebel beispielsweise nach links bewegt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, dann wird das Gelenk 96 nach rechts bewegt und bewegt die Ventilspindel 88, weil das Gelenk 94 sich um das Ende der Taumelplatte drehen kann. Der Steuerhandhebel besitzt eine Einrichtung zum Festhalten in der gewählten Einstellung durch einfache Reibungswirkung. Bewegt sich die Ventilspindel nach rechts, dann wird um den reduzierten Teil 90 herum eine Verbindung zwischen der Leitung 86 und der Leitung 44 hergestellt, derart, dass dem Pumpenzylinder.32 Steuerflüssigkeit mit der Folge zugeführt wird, dass die PumpentaumeIplatte im Uhrzeigersinne verschwenkt wird· Der

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i-tum: ensteuerzylinder 30 steht Jetzt immer noch über die Rohrleitung 42 und den reduzierten Teil 106 mit der Ablaufleitung 100 in Verbindung.

Wird die-Taumelplatte im Uhrzeigersinne verschweukt, dann dreht sich das Gelenk 94 um den Drehpunkt 98 im Gegensinne der Uhrzeigerbewegung und bewirkt, dass die Ventilspindel 88 nach links bewegt wird und damit auf die neutrale Ausgangsstellung zu* Da sich die Ventilspindel aber nach links bewegt_t wird die Strömung von Steuerflussigkeit in den Zylinder 32 hinein durch die Ventilspindel selDst gesperrt und damit auch die Zufuhr zusätzlicher Steuerflüssigkeit in den Zylinder 32 hinein abgesperrt. Die Beendigung der Zufuhr von Steuerflussigkeit in den Zylinder hinein setzt auch der weiteren Bewegung der Taumelplatte ein Ende und stoppt auch eine weitere Bewegung der Ventilspindel 88. Das Ventil erreicht damit eine Schließstellung und sperrt die Strömung von Steuerflussigkeit in den Steuerzylinder hinein oder aus diesem heraus, die an sich zur Verstellung der Taumelplatte dient, so dass nunmehr eine weitere Verschwenkung der Taumelplatte in irgendeiner Richtung verhindert wird. Das mit der Vorrichtung ausgerüstete Fahrzeug wird also von dem Motor 16 in Vorwärtsrichtung angetrieben. Der Steuerhandhebel 84 bleibt in der Stellung, in die er hineinbewegt worden ist, bis er von dem Benutzer von neuem bewegt wird. Schiesst die Taumelplatte 26 über die beabsichtigte. Schwenklage hinaus, dann bewirkt ein " der Ventilspindel 88 von der Taumelplatte über das Gelenk 94 zugeführtes Rückführungssignal eine Korrektur der Lage der Taumelplatte in die exakte Stellung. Bei der Rückführung des Steuerhandhebels 84 in die neutrale Stellung wird die Ventilspindel 88 in dem Sinne bewegt, dass eine Verbindung zwischen der Leitung 44 und der Ablassleitung 102 durch den reduzierten Teil 104 hergestellt wird, so dass Steuerflüssigkeit aus dem Zylinder 32 ablaufen kann, während dem Zylinder 30 über den reduzierten Teil 90 Steuerflüssigkeit zugeführt wird, um auf diese Weise die Taumelplatte in die aufrechte oder neutrale

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- 12 Stellung zurückzuführen, wie dies in Fig_e 1 dargestellt ist».

Aus Fig. 3 der Zeichnung ist die mechanische Verbindung des Steuerhandhebels mit dem Gelenk 96 zu ersehen. Es sei ausdrücklich bemerkt, dass zwischen dem Steuerhandhebel und dem Ventil eine nachgiebige Verbindung besteht, so dass bei Ausübung übermässig starker Kräfte auf den Handsteuerhebel durch den Benutzer diese Kräfte nicht auf die Ventilspindel 88 üuertragen werden. Diese nachgiebige Verbindung ist in Fig. 3 mit 112 bezeichnet und stellt die Verbindung zwischen Steuerhandhebel und Gelenk 96 für die Bewegung der Ventilspindel dar* Der Steuerhandhebel 84 kann beispielsweise mit einem Hebelarm 84a für Steuerzwecke verbunden sein, der an dem einen Ende einer Steuerwelle 114 befestigt ist.. Die Welle 114 trägt eine konzentrisch angeordnete gewendelte Torsionsfeder 116, die an entgegengesetzten Enden die nach aussen herausragenden Finger 118 und 120 aufweist, die sich aufeinander zu zu bewegen suchen, jedoch auch voneinander weg bewegt werden können. Die Welle 114 ist in einem an dem Ventilgehäuse 82a vorgesehenen Ansatz drehbar gelagerte Die Finger 118 und 120 sind axial gegeneinander versetzt und stehen auch umfangsmässig auf Abstand, und zwischen den Fingern sind zwei Stifte 124 und 125 angeordnet, wobei der Stift 124 in dem Gelenk 96 und in einem Hebel 96a befestigt ist, während der Stift 125 in dem Ansatz 127 befestigt ist, der seinerseits auf die Welle 114 aufgesetzt und ebenfalls mit einem Stift festgehalten ist* Wird der Ventilsteuerhebel 84 bewegt, dann wird die Welle 114 gedreht und der Stift 125 liegt entweder au dem Finger 118 oder an dem Finger 120 an. Der andere Finger der Feder 116 drückt nachgiebig gegen den Stift124, um das Glied 96 in der gewünschten Richtung zu bewegen. Normalerweise überträgt die Feder die Bewegungen wie ein starres element.

Die Torsion der Feder ist derartig bemessen, dass bei einer

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Bewegung des Handhebels 84 in solchem Ausmass, dass die Ventilspindel 88 die Grenze ihrer zulässigen Bewegung erreicht, die Feder 116 auf Grund des von der Ventilspindel 88 entgegengesetzten Widerstandes nachgiebt, so dass die Bewegung des Handhebels nicht direkt auf das Ventil übertragen wird. Vielmehr wird dieser Kraftüberschuss nicht auf die Ventilspindel übertragen, wobei diese beschädigt werden könnte, sondern von der Feder 116 absorbiert.

Aus Fig. 2 der Zeichnung ist zu ersehen, dass der Ventilkörper 82a eine Hauptventilbohrung 82b und auf der linken Seite eine Aufbohrung zeigt, die den Zusammenbau der Ventilanordnung erleichtert. Die Ventilspindel 88 weist einen reduzierten Teil 130 auf, auf den ein Kranz 131 gleitbar gelagert ist, der an der Schulter zwischen dem reduzierten Teil 130 und dem Hauptteil der Ventilspindel 88 anliegt» Beim Zusammenbau der Vorrichtung wird die Ventilspindel 88 in die Hauptventilbohrung 82b eingesetzt, worauf eine Ventilbuchse 133 in die Aufbohrung mit Gewindesitz eingeschraubt wird, dabei nimmt ein Endteil 134 der Ventilbuchse die Ventilspindel 88 gleitbar auf_o .

Der Kranz I3I auf dem reduzierten Teil 1JO der Ventilspindel bildet einen Federsitz,gegen den das eine Ende einer Wendeldruckfeder 138 anschlägt. Das andere Ende der Feder schlägt gegen einen Federsitζ 139 an, der sich'innerhalb der Ventilbuchse 133 befindet.

Die Feder 138 ist so dimensioniert und angeordnet, dass sie die Ventilspindel 88 dauernd nach rechts, wie dies Fig. 2 zeigt, in eine Stellung drückt, in welcher Flüssigkeit durch die Leitung 42 strömt, die bestrebt ist, die Taumelplatte 26 im Gegensinne der Uhrzeigerbewegung zu drehen; dies vermin-· dert entweder den Hub, wenn das Getriebe auf Vorwärtsgang

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steht oder erhöht den Hub, wenn das Getriebe auf Rückwärtsgang steht.

Um eine zwangsläufige neutrale Stellung der Pumpentaume1-platte zu erzielen, sind Einmittungsfedern 34 und 36 in den Zylindern 30 und 32 vorgesehen, die mit Sicherheit eine Rückführung der Pumpentaumelplatte in die neutrale Lage bewirken,,

Um ein freies Spiel des Steuerhandhebelarmes 84a gegenüuer dem Steuerhandhebel 84 zu beseitigen, sind diese beiden Teile beim Vorwärtsgang des Getriebes gegeneinander durch Federkraft vorgespannt, wozu die Federanordnung 140 dient, die in den beiden Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Aus Fig, 2 ist besonders deutlich zu ersehen, dass die Federanordnung für die Einmittung eine vertikal angeordnete Achse 144 enthält, die an der Stelle 142 an die Kulisse 127 am. einem Punkt drehbar angelenkt ist, der gegenüber der Achse der Welle 114 versetzt ist. Eine Buchse 141 mit Innengewinde nimmt die Achse 144 auf und hält an ihrem unteren Ende einen Federsitζ 146. Ein verbreiterter Teil der Achse 144 steht in Eingriff mit einem unteren Ventilsitz 145_o Eine Wendeldruckfeder 147 ist zwischen den Federsitzen 145 und 146 untergebracht und drückt diese beiden Teile in Stellungen, in denen sie an die Anschläge anschlagen, die in dem Gehäuse 82c vorhanden sind,bzw. an einen feststehenden Ring 151. Bei Drehung der Welle 114 im Uhrzeigersinn erfolgt gemäss der Anordnung der Teile in Figo eine Aufwärtsbewegung der Achse 144» Der Federsitz 146 bleibt fest im Raum, während die Achse 144 den Federsitz 145 nach oben drückt und die Druckfeder 147 zusammendrückt. Dadurch wird eine nach abwärts gerichtete mechanische Vorspannungskraft auf die Achse 144 ausgeübt und eine im Gegensinne des Uhrzeigers .wirksame Kraft auf die Welle 114. Wird andererseits die Welle 114 im Gegensinne des Uhrzeigers gedreht, dann bleibt der Federsitz 145 feststehend und der Federsitz 146 bewegt sich nach unten und drückt die Feder zusammen} in

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diesem Falle ist die Feder jedoch bestrebt, die Achse 144 nach oben zu drücken und die Welle 114- im Uhrzeigersinne zu drehen. Dies hat zur Folge» dass die Druckfeder 147 die Achse 140 dauernd unter Federeinwirkung setzt und das Glied 84a in eine neutrale otellung gedrückt wird. Allerdings reicht die von der Feder 14-7 ausgeübte Kraft zur Einmittung nicht aus, um die Teile (nicht dargestellt) zu beeinflussen, die unter Heibungswirkung den Steuerhandhebel 84· in irgendeiner vom Bedienungsmann ausgewählten Stellung halten..

Die wirkung der oben beschriebenen Servovorrichtung für ein hydrostatisches Jetriebe lässt sich am besten an Hand der Fig. 5 und 6 der Zeichnung näher erläutern, Sowohl in diesen beiden Figuren als auch in Fig. 7 sind die Schlitze für die Verbindungen der einzelnen Wege im Interesse einer deutlicheren Darstellung grosser gezeichnet, um auch die Richtung der Kraft bei den über Zapfen hergestellten Verbindungen erläutern zu können. In Fig. 5 befindet sich die Vorrichtung zur Verdränfungssteuerung in einer solchen Stellung, dass das Getriebe und das zureh'rifre Fahrzeug mit Vorwärtsgang angetrieben werden. Das heisst, der Steuerhandhebel wurde bereits auf Vorwärtsgang gestellt und der Hebel 84a infolgedessen nach rechts und die Druckfeder 147 in die neutrale Stellung bewegt. Dadurch wird auch die Stange 96 nach rechts verschouen und die Ventilspindel 88 auf den rechten Ausgang für das Druckmittel, so dass das Druckmittel durch den Auslass 44 in den Steuerzylinder 32 strömen kann und der Nocken gemäss Fig. 5 im Uhrzeigersinne verschwenkt wird. Hierauf wird der Kocken 26 in eine Stellung bewegt, in welcher die Kulisse 94 im Gegenzeigersinne des Uhrzeigers verdreht und damit die Ventilspindel 88 in eine Stellung zurückbewegt wird, in welcher eine Strömung relativ zu dem Ausgang 44 gesperrt und die Bewegung der Taumelplatte 26 in der gewünschten Stellung festgehalten wird; dies ist die Stellung, die in Fig. 5 gezeichnet ist.

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Bei diesen Gegebenheiten drückt die Einmittungsfeder den Hebelarm 84a ständig nach links auf den Steuerhandhebel 84 zu und beseitigt jedes freie Spiel an dem Verbindungsdrehpunkt 165· Gleichzeitig drückt die Feder 138 die Ventilspindel 88 ständig nach links und bewirkt eine Berührung auf der linken Seite des Drehpunkts 16.2 zwischen der Ventilspindel und der Kulisse 94·· Dadurch wird eine Drehbewegung der Kulisse 94- im Gegensinne der Uhrzeigerdrehung bewirkt, die"sich ständig um den Drehpunkt 98 herum abspielt. Das Ergebnis dieser Bewegungen besteht darin, dass der Kontakt α auf der rechten Seite des Drehpunkts 98 ständig erhalten bleibt gegenüoer der linken Seite des Drehpunktes 91» andererseits aber auch bezüglich der rechten Seite des Drehpunktes 167 zwischen einer Stange 168 (welche den Nocken 26 mit der Hauptkulisse 94- e-verbindet) und dem Nocken.

Auf diese Weise sind sämtliche Glieder in der kinematischen Kette gegenüber ihren zugehörigen Stiften an den Drehpunkten durch Federkraft vorgespannt, so dass das gesamte freie Spiel in den Gelenkverbindungen beseitigt ist. Bei dieser Beseitigung des freien Spiels in der Gelenkverbindung ist nur eine kleine Bewegung der Taumelplatte 26 erforderlich, um die Ventilspindel 88 aus einer Stellung zu verschieben, aus der φ sie die Strömung von Druckmittel in den Steuerzylinder 32 und in die Leitung 44 in eine Stellung umwandaLte, in der sie die Flüssigkeitsströmung parallel zu dem reduzierten Teil der Spindel in die Leitung 42 für die Flüssigkeitssteuerung und in den Regelmotor 30 hinein ändert. Auf diese Weise erzeugt der vorhandene Hub, der die auf den Nocken 26 während der Vorwärtsbewegung wirkende!hubreduzierenden Momente des Flüssigkeitsdrucks herabsetzt, sobald diese eine Verschiebung des Nockens im Gegensinne der Uhrzeigerbewegung (d.h. also hubverkleinernd) gemäss Fig. 5 bewirken, seinerseits eine sofortige Korrektur dadurch, dass er die Ventilspindel 88 nach rechts verschiebt, um Flüssigkeit durch die Rohrleitung

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in den Steuerzylinder 32 hinein zu liefern und um dadurch eine sofortige Korrektur im Sinne einer Erhöhung der Verstellung des Nockens 26 herbeizuführen.

Wie man besonders deutlich aus Fig. 6 der Zeichnung ersieht, ist ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes darin zu sehen, dass ein und dieselbe Einrichtung zur mechanischen Vorspannung der Verbindungsgelenke das gesamte freie Spiel in den Verbindungsgelenken beseitigt, wenn das Fahrzeug, welches mit dem hydrostatischen Getriebe und der Servovorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist, von der Fahrt in einer Steigung zu einer Fahrt durch eine Gefällstrecke übergeht und wenn der Druck in den Hauptrohrleitungen 18 und 20 umgekehrt wird, so dass der Motor 16 als Pumpe und der Motor 14 als Motor oder Messgerät arbeitet« In diesem Falle wirken die Momente des Flüssigkeitsdrucks auf den Nocken nicht im Sinne einer Verringerung des Hubes, wie dies der Fall ist, wenn die Momente als Pumpmomente wirken, sondern sie vergrössern den Hub« Unbeschadet dieses Sachverhalts wirken die Einmittungsfeder 140 und die Vorspannungsfeder für das Ventil im Sinne einer Festhaltung der Gelenke, so dass auch die zugehörigen Drehpunkte in der gleichen Richtung vorgespannt werden, wenn sie in der Vorwärtsrichtung stehen; diese Gegebenheiten verringern eine Übersteuerung des Nockens 26 während des Durchfahrens einer Gefällstrecke mit dem zugehörigen Fahrzeug. Im einzelnen spielen sich folgende Vorgänge ab: Die Anordnung mit der Einmittungsfeder 140 fährt beim Abwärtsfahren gemäss Fig. 6 fort, die Drehverbindung zwischen dem Gelenk 84a und dem Handsteuerhebel 84 nach links zu drücken« Gleichzeitig fahrt aber auch die Ventilfeder fort, das Hauptgelenk 94 um den Drehpunkt 98 herum zu drehen, so dass die gleichen kinematischen Verhältnisse in Bezug auf das Gelenk 94 bei der Abwärtsfahrt gemäss Fig„ 6 bestehen wie bei der Aufwärtsfahrt oder der Vorwärtsfahrt gemäes

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Fig«, 5» es muss infolgedessen kein freies Spiel aufgenommen werden, wenn das Fahrzeug von der einen Art der Fortbewegung in die andere Art hinüberwechselt.

Angenommen, die mechanischen Momente, v/elche den Hub vergrössern und auf den Nocken 26 bei der Abwärtsfahrt gemäss Fig. 6 wirken, wurden ermöglichen, dass sich das Gelenk 168 etwas nach rechts verschiebt, dann bewirkt die Feder 1J8 eine sofortige Verschiebung der "Ventilspindel 88 nach links, wobei sie die gleiche kinematische Stellung der Drehpunkte 162, 98 und 91, wie Fig. 6 zeigt, aufrechterhalten würde und eine ausserordentlich rasche Lieferung von Druckmittel durch die Leitung 42 zu dem Steuermotor $0 erfolgen würde, so dass dem Nocken 26 eine Bewegung erteilt wird, die eine Kompensation im Sinne einer Hubverminderung bewirkt.

Die Vorteile der Beseitigung des freien Spiels mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich besonders deutlich bei einem Vergleich mit einer herkömmlichen Servovorrichtung mit hydrostatischem Getriebe gemäss Fig. 7 der Zeichnung. Eine solche bekannte Einrichtung enthält nicht die Anordnung 140 mit der Einmittungsfeder oder eine Feder 138, die ihrerseits die Ventilspindel 88 ununterbrochen nach links zu verschieben sucht. Bei der bekannten Anordnung ist vielmehr nur eine Einmittungsfeder 170 für die neutrale Stellung der Ventilspindel 88 vorgesehen, welche die Spindel in die neutrale Stellung zu drücken sucht. Bei einem Vergleich der kinematischen Stellungen der Drehpunkte in Fig. 5 für die Vorwärtsbewegung mit den kinematischen Stellungen der Gelenke in der bekannten Anordnung gemäss Fig. 7 sieht man ohne weiteres, dass jeder einzelne Drehpunkt eine entgegengesetzte Lage einnimmt, wenn er während der Abwärtsfahrt den auf die Taumelplatte 26' einwirkenden Momenten zur Vergrösserung des Hubes ausgesetzt ist. .Um den Nocken in seine korrigierte Stellung zuruckzuverschxeben, ist es daher

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erforderlich, dass er sich in Richtung einer Vergrösserung des Hubes unter dem Einfluss der Taumelplattenmomente sehr viel weiter bewegt, um dr.s freie Spiel in den Gelenken aufzunehmen, bevor die Ventilspindel 88 in ausreichendem Masse verschoben v/erden kann, um Flüssigkeit durch den Durchlass 42' in den üteuerzylinder $0 hineinspeisen zu können und damit die i umienverdrängung auf ihren ursprünglich ausgewählten betrag herabzusetzen. Bei den herkömmlichen Bauarten der Servovorrichtung war es also immer die übermässige Bewegung des KocJrenr gewesen, die eine übermässige Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Übergang von der Aufwärtsfahrt in die Abwärtsfaiirt hervorrief.

Pat ent ans?: rüche

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Claims

- 20 Patentansprüche

Servovorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe, insbesondere für die Verdrängungsregelung einer hydraulischen Energieübertragungseinrichtung mit einer hydraulischen Pumpe, einem hydraulischen Motor und Rohrleitungen, die diese Einheiten miteinander verbinden, sowie mit druckmittelbetätigten Einrichtungen zur Änderung .. der Verdrängung einer dieser Einheiten, gekennzeichnet ' durch ein Servoventil (82) zur Regelung der Strömung in die flüssigkeitsbetätigten Einrichtungen hinein, einen Handsteuerhebel (84), Gelenkverbindungen (96, 89a) zwischen dem Handsteuerhebel und den Servoventilen, Einrichtungen zur Verbindung der druckmittelbetätigtem Einrichtungen mit den mechanischen Gelenken nach Art einer mechanischen Eückkoppelung sowie eine Vorrichtung zur Verringerung des toten Ganges in diesen Gelenkverbindungen infolge der Drehmomentenumkehr in den genannten Einheiten einschliesslich der Hilfsmittel zur konstanten mechanischen Vorspannung der Gelenkverbindungen in einer Richtung«
2. Servovorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Federanordnung (140) zur Vorspannung des Servoventils (82) in einer Richtung.
5β Servovorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Druckfeder (147), die das Servoventil (82) in einer bestimmten Richtung drückt, sowie zusätzliche Federmittel, die den Handsteuerhebel (84) in Richtung von den Gelenkverbindungen weg drückt.
4. Servovorrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, gekennzeichnet durch ein Gelenk (94) in der Handsteuervorrichtung (84, 84a) und Federn (112), welche dieses Gelenk von den anderen Gelenkverbindungen weg drückt.

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5. Servovorrichtung nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindungen drei Drehpunkte (91» 98, 162) aufweisen und die Verbindung mit dem Servoventil (82) herstellen, und dass die Steuervorrichtung und die Rückkoppelungsvorrichtung sowie die Vorrichtung zur Vorspannung der Drehverbindungen in der gleichen Richtung wie die Bewegung der Teile zur Betätigung mit Druckmittelflüssigkeit wirken.
6ο Servovorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine Nockensteuerung zur Änderung der Verdrängung der Pumpe und eine Handsteuerung mit einem Handhebel zur Einstellung des Servoventils, eine Drehpunktverbindung (94) mit drei Drehpunkten (9.1, 98, 162) zur Einstellung des Servoventils (82), eine Gelenkverbindung zur Herstellung einer Verbindung des Handsteuerhebels(82) mit dem Gelenk (94) an einen dieser drei Punkte, zusätzliche Mittel zur Verbindung des Servoventils mit dem Gelenk an einem zweiten dieser drei Drehpunkte, eine Verbindung des Nockens mit dem Gelenk an einen dritten Punkt dieser drei Drehpunkte nach Art einer mechanischen Rückkoppelung sowie Hilfsmittel zur Verringerung des toten Gangs in der Gelenkverbindung, der dadurch hervorgerufen wird, dass die Pumpe (14) als Motor arbeitet, wobei eine besondere Federanordnung dazu dient, das Servoventil (82) ständig in einer Richtung unter Druck zu setzen, die bestrebt ist, die Verdrängung der Pumpe zu verringern.
7. Servovorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehpunkt (98) relativ zu dem zweiten (91) und dritten Drehpunkt (162) ein Zwischendrehpunkt ist.

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8· Servovorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass in dem Servoventil (82) ein erster Durchlass vorhanden ist, der bei Überdruck die .Lumpen-Verdrängung zu erhöhen sucht, während ein zweiter Durchlass dazu dient, bei Druckerhöhung die Pumpenverdrängung zu verringern, wobei der an das Gelenk angeschlossene Nocken (26) sich in einer Stellung befindet, in welcher in Abhängigkeit von den Bewegungen im. Sinne einer Eubverminderung auf den Nocken.das Gelenk das Servoventil in eine Stellung zu bewegen sucht, in welcher der erste Durchlass dem Druckmittel ausgesetzt ist, während die Folge der auf den Nocken wirkenden Momente im Sinne der Vergrösserung des Hubs das Servoventil in eine Stellung zu drücken suchen, in welcher der zweite Durchlass dem Druckmittel ausgesetzt ist«
9. Servovorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Feder (138), die dazu dient', die Steuergelenkverbindung in Richtung auf den Steuerhandhebel (84-) zu drücken.
10. Servovorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder (138) zur mechanischen Vorspannung der Steüergelenkanordnung eine Einmittungsfeder (140) zugeordnet ist.

β Servovorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine nachgiebige Gelenkverbindung (94·) in eier Steuergel enkanor dnung <,

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