DE2132007A1 - Hydrostatisches getriebe - Google Patents

Description

Anlage zur

Patent- und

GebrauehsmuGterhilfsamiieldung

TOjSIiV BOSCH GHBH, Stuttgart, und .Z^OlDPABRIJt- FRIEDRICHSHAFBi; /·.C ._

' FrieörichGhs, f en

Hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe, insbesondere ' ^ für den Antrieb eines Fahrzeugs^mit einem verstellbaren Hydro- ™ motor und einer von einer regelbaren Antriebsmaschine angetriebenen, insbesondere verstellbaren, Hydropumpe, welche jeweils über ihnen zugeordnete Verstelleinrichtungen einstellbar sind.

Fahrzeuge mit derart ausgerüstetem Getriebe erreichen ihre maximale Fahrgeschwindigkeit dann, wenn die Hydropumpe mit gröStern Fördervolumen und Höchstdrehzahl arbeitet, der Hydromotor aber bei einer zugeordneten Schluckmenge die höchstmögliche Abtriebsdrehzahl erreicht.

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Aus den britischen Patentschriften 1 107 724 oder 1 100 Ij52 sind hydrostatische Getriebe bekannt, bei denen der Hydromotor in Abhängigkeit von der Verstellung der Hydropumpe nach einem bestimmten Gesetz verstellt wird, so daß sich etwa der oben beschriebene Zu- ,-stand ergibt.

Das hat den Nachteil, daß die·Antriebsmaschine bei maximaler Fahrgeschwindigkeit" immer mit höchstzulässiger Drehzahl arbeiten muß, vias zu stärker Geräuschentwicklung führt und den Verschleiß und den Kraftstoffverbrauch erhöht. - "-

In sehr vielen ^solchen Anwendungsfällen ist die in ein Fahrzeug investierte Leistung der Antriebsmaschine höher als für den reinen Fahrbetrieb in der Ebene oder an leichten Steigungen erforderlich (z„ B. Mähdrescher). Eine Drosselung der Antriebsleistung, mit der damit verbundenen Drehzahlverringerung ist α also vertretbar und erwünscht. Damit verbunden ist aber bei voll ausgesteuertem,hydrostatischen Getriebe auch eine Verringerung der Fährgeschwindigkeit, was meist als Nachteil empfunden

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wird. .

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, den hydrostatischen Getrieben einmmechanischen Leistungszweig zuzuordnen, so daß auch bei unter der Höchstdrehzahl liegenden Drehzahlen maximale Fahrgeschwindigkeiten erreicht werden können. Derartige leistungsverzweigte Getriebe sind aber kompliziert in ihrem Aufbau, sehr aufwendig und,damit:teuer.

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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Getriebe der eingangs erwähnten" Art zu schaffen, das bei geringstem Aufwand, mit einfachsten Mitteln die obengenannten Nachteile vermeidet.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß den Verstelleinrichtungen für die Antriebsmaschine und-den Hydromotor jeweils"ein steuerbares, zwei Endlagen einnehmbares Verstellglied zugeordnet ist,. die in Abhängigkeit voneinander verstellbar sind, und daß nach dem Übergang von der ersten Endlage in die zweite das eine Verstellglied die Antriebsmaschine auf niedrigere Drehzahl einstellt und das andere Verstellglied den'Hydromotor auf kleineres Schluckvolurnen. |

Auf diese Weise bleibt trotz Verringerns der Drehzahl der Antriebsmaschine die Abtriebsdrehzahl des Hydromotors etwa dieselbe. Die Position des Stellglieds ^ der Hydropumv.)e wird hierbei nicht verändert. Eine derartige, erfindungsgemäße Einrichtung entspricht einer sog. "overdrive"-Einrichtung, wie sie bei Kraftfahrzeugen mit mechanischem Getriebe bc-;kannt ist.

Besonders zweckmäßige Ausbildungen des Gegenstandes der Erfindung ex'ceb&n sich aus den Unteransprüchen., der !Beschreibung und der Zeichnung.. ■ . .'

Ein Ausführungsbeispiel dor Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Dlezn zeigt in . . .

- Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydrostatischen ■Getriebes in schcmatischer Darstellung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines hydrostatischen Getriebes, ebenfalls in schematlscher Darstellung.

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. In Pig. 1 ist mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die eine verstellbare und umkehrbare Hydropumpe 2 antreibt. Diese fördert Druckmittel in geschlossenem Kreislauf über eine der beiden Leitungen J>, 4 - je nach Förderrichtung - zu einem verstellbaren Hydromotor 5* der z. B. ein Fahrzeugrad 6 antreibt. Mit der Hydropumpe 2 ist eine Speisepumpe 7 verbunden, die über eine von zwei Leitungen 8, 9 und eines von zwei Rückschlagventilen 10, 11 Druckmittel unter niedrigem Druck in die jeweilige Niederdruckseite des aus der Hydropumpe 2 unddem Hydromotor 5 bestehenden hydrostatischen Getriebes fördert. Die Speisepumpe saugt das von ihr geförderte Druckmittel aus einem Behälter 12 an. Der Speisekreis und. der Förderkreis sind in bekannter Weise durch Druckbegrenzungsventile Γ3, 14, 15 abgesichert.

Das Stellglied l6 der Brennkraftmaschine, d. h. die Drosselklappe oder die Einspritzpumpe, wird üblicher Weise mit Hilfe eines um ein gestellfestes Lager 18. schwenkbares Gaspedal 17 und eines Gestänges eingestellt. Das Gestänge besteht aus einem Hydrozylinder 20 und einer Kolbenstange 19* die gelenkig mit dem Gaspedal verbunden ist, während der Hydrozylinder 20 gelenkig mit dem Stellglied Ie verbunden ist. .

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Der Kolben 21 unterteilt den Hydrozylinder 20 in zwei Druckräume 22, 2J, wovon der Druckraum 22 über eine Leitung 24 mit der Leitung 8 des Speisekreises Verbindung hat, und vom Druckraum 23 eine Leitung 25 sum Behälter 12 führt. An die beiden Leitungen 24 -und ist ein 4/2-Wegeventil 26 angeschlossen, das über einen Hebel 27 willkürlich betätigbar ist. In der Sehaltstellung II dos Wegeventils 26 sind die Leitungen 24, 25 über Kreuz miteinander verbunden.

Das Stellglied 28 der Hydropumpe 2 ist mit Hilfe eines um ein gestellfestoß Lager 30 schwenkbaren Verstellhebels ?S) einstellbar, d. h. mit Ihm können Fördermenge und Förderrichtung der Hydropumpe 2 gewählt werden. In Höhe des Lagers 30 ist am Verstellhebel 29 eine Starr;;o 31 befestigt, die gelenkig mit einem HydrozylInder 32 verbunden int. Dieser nimmt einen Kolben 33 auf, der den Hydrozylinior in zwei Druokräume '')h, 34' unterteilt. Der Druckraum 34 steht über eine Leitung 35 mit der Leitung 25 in Verbindung, vom Drüokraum 'Ά' führt eine Leitung 36 zur Leitung 2.4. Die Kolbenstange

37 de« Hydrozylinders 32 führt zu einem Koppelglied 38, .38', mit " dem das Stellglied 39 cles Hydromotors 5 einstellbar 1st. Das Koppelglied kann οin sog. hydraulisches oder mechanisches Gestänge.oder ein Kabelzug sein.

Ist der Vorstellhebel 29 von seiner senkrechten Mittelstellung aus entgogengesotzt zum Uhrzeigersinn versohwenkt, so fördert die Hydropumpe 2 Druckmittel in die Leitung 3> und das Fahrzeug fährt vorwärts. Über das Gaspedal 17 wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 eingestellt. Die Leitung 4 ist Niederdruckleitungj

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sie wird von der Speisepumpe 7 über, die Leitung 9 und das Rückschlagventil 11 gespeist. Der Druck der Speisepumpe pflanzt sich über die Leitung 24 und das Wegeventil 26, das sich in seiner Schaltstellung II befindet, in die Leitungen 25 und 35 fort und damit auch in die Druckräume 23, 33 der Hydrozylinder 20, 32. Deren Kolben werden dadurch vollständig ausgefahren, und die Verstellgestänge für Brennkraftmaschine und Hydromotor sind -auf maximale Länge eingestellt und als starr anzusehen. Jede Varstell-• bewegung wird also proportional über die' genannten Glieder weitergeleitet. Die maximale Fahrgeschwindigkeit.ist erreicht, wenn das Gaspedal 17 vollständig durchgetreten ist und wenn sich der Verstellhebel 29 in. seiner Endlage befindet, in der die maximale Fördermenge'der Hydropumpe eingestellt ist. Die Verstellung des Hydromotors 5 erfolgt selbständig und zwangsläufig "mit der Verstellung, dor Hydropumpe 2 über das Koppelglied 38, 38'♦ Bei Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs arbeitet also die Brennkraftmaschine stets mit maximaler Drehzahl. Dies bedeutet jedoch hohe Lärmbelästigung, hohen Verschleiß und hohen Treibstoffverbrauch.

In vielen Anwendungsfällen ist die in einem Fahrzeug installierte Maschinenleistung hoher als sie für den reinen Fahrbetrieb in der Ebene oder an leichten Steigungen nötig ist (z. B. Mähdrescher/. Eine Gasrücknahme mit der damit verbundenen Leistungsverminderung und Drehzahlverringerung ist also vertretbar und sogar erwünscht.

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Bei den üblichen hydrostatischen Getrieben ohne mechanische

Schaltstufe bedeutet das eine Verringerung der Fahrgeschwindigkeit. Diese unerwünschte Fahrgeschwindigkeitsverringerung wird nach der Erfindung d.urch Verkleinern des Schluckvolumens des Hydromotors, unabhängig von der Einstellung des Hydropumpe, wieder aufgehoben.

Zu diesem Zweck ist eine sog. "overdrive"-Einrichtung in Form ™ des Wegeventils 26 vorgesehen. Wird die Maschinendrehzahl verringert und soll die Fahrgeschwindigkeit etwa gleich bleiben, so wird das Wegeventil 26 in seine Schaltstellung I gebracht. Dadurch werden dia Druckräume 25, 5¹I der Hydrozylinder über die Leitungen 25, s>^}r und das Wegeventil 26 zum Behälter entlastet und die Druckräume 22, J>k^x von der Speisepumpe 7 beaufschlagt. Die Kolben fahren dadurch vollständig in die zugehörigen Hydrozyllnder ein, d. h. das Gestänge 19 verkürzt sich bei gleichbleibender Stellung des Gaspedals, wodurch die Brennkraftmaschine-auf geringere Droh- (f zahl eingestellt wird. Hierdurch "würde die Fahrgeschwindigkeit verringert. Da sich aber gleichzeitig auch bei gleichbleibender Stellung des Verstellhebels 29 das aus Stange 51 und Hydrozylinder 52 bestehende Gestänge verkürzt, wird das Stellglied 59 des Hydromotors so eingestellt, daß sich dessen Drehzahl erhöht (durch Verringern des Schluckvolumens des Hydromotors). Die Fahrgeschwinigkeit bleibt also etwa dieselbe wie zuvor bzw. könnte durch weitere Verringerung des Schluckvolumens sogar erhöht werden. Da die

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Hydrozylinder Teile von beweglichen Gestängen sind und sich mit diesen bewegen, müssen die Leitungen 24, 25, 35j 36 über Hoch- . druckschläuche mit den Zylindern verbunden sein. Je nach örtlicher Entfernung der Hydrozylinder voneinander sind auch nur Hochdruckschläuche anstelle der genannten Leitungen vorzusehen.

Wird das ."Wegeventil 26 wieder in seine Schaltstellung II gebracht, dann werden die Antriebsmaschine und der Hydromotor wieder selbsttätig in ihre vorherige Position gesteuert.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber demjenigen nach der Fig. 1 vor allem durch eine Abwandlung der Betätigungsorgane für die Brennkraftmaschine und das hydrostatische Getriebe. Gleiche Teile sind mit denselben Ziffern bezeichnet.

Am Gaspedal 17 ist ein Gestänge 4l, 42 angelenkt, das über einen gestellfest angeordneten Winkelhebel 43 mit der Kolbenstange 44 eines in einem Hydrozylinder 46 geführten Kolbens 45 verbunden ist, Dieser ist über eine Stange'47 mit dem Stellglied 16 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Am gelenkigen Verbindungspunkt des Gestänge.s4l, 42 ist ein gestellfest gelagerter Winkelhebel 48 angeordnet, der einerseits auf eine Steuereinrichtung 4.9 einwirkt, mit der die Förderrichtung der Hydropumpe 2 über einen Wählhebel 50 einstellbar ist, andererseits auf ein mit dem Stellglied 28 der Hydropumpe verbundenes Gestänge" 51* 52· ·

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Das Stellglied 39 des Hydio motors 5 ist mit einem Hydrozylinder 53 verbunden, in dem ein Kolben 54 geführt ist, dessen Kolbenstange 55 an einem gestellfesten Lager 56 angelenkt ist. Der Kolben 5¹I- unterteilt den Innenraum des Hydrozylinders 53 in zwei Druckräume 57,, 58, und der Kolben 45 des Hydrozylinders 46 unterteilt den Innenraum des Hydrozylinders 46 ebenfalls in zwei Druckrliume 59, 60. Im Druckraum 57 ist eine auf den Kolben 54 einwirkende Feder 6l, im Druckraum eine auf den Kolben 45 einwirkende m Feder 62 angeordnet.· Vom Druckraum 57 dos Hydrozylinders 53 führt eine Leitung 63 zum Druckraum 60 des Ilydrozylinders 46, während von docs&n Drucltrauni 59-öino Leitung 64 zum Druckraum 58 des Hydrozy.iiii.ders 53 führt. Beide .Leitungen sind über Leitungszweige 65, 66 an das Wegeventil 26 angeschlossen, an dem auch die Leitungen 24 und 25 münden.

Das eben boschriebone AusführungKbeispiel arbeitet im Prinzip ebenso wie. dasjenige nach der Fig. 1. Befindet sich das Wegeventil J 26 in der Schalte bei lung I, so sind die Kolben .45 und 54 vollständig in ihre Hydrozylinder 46, 53 eingefahren, und die zugehörigen V-.rs to 11 gust Line© befinden sich in verkürztem Zustand. Die Speisepumpe 7 fördert hierbei über die Leitungen 24, 66, 63 und das Wegeventil 26 Druckmittel in die Druckräutne 58 und 59 der Hydrozylinder. Vom Gaspedal 17 werden sowohl die Brennkraftmaschine 1 wie auch die Hydropumpe 2 eingestellt, letztere über den Winkelhebel 48 und das Gestänge 5I, 52. Der Hydromotor 5 ist mit einer begrenzten Verstellmöglichkeit ausgestattet. Er vermag praktisch nur

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zwei Positionen einzunehmen. Bei voll durchgetretenem Gaspedal ist die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs bei ausgeschalteter "overdrive"-Einrichtung erreicht. -

Soll mit "overdrive" gefahren werden^ so wird das Wegeventil 26 in die Schaltstellung II gebracht, wodurch die Anschlüsse der Leitungen 63, 64 am liege ventil gekreuzt werden. Die Speisepumpe beaufschlagt nunmehr die Dru.ckräuine 57 und 6o der Hydro zylinder, worauf deren Kolben ausfahren und die maximale Länge der VerßtellgeEtänge einstellen. Das hat zur Folge, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine oinkt, der Hydromotor durch Verringern seiner.; S-chluckvolUiiiens aber so eingestellt v.^Tir.d, daß seine Abtriebsarehzahl ,etwa, dieselbe, wie zuvor bleibt.

Für die Punktion dor "overdrive".-Einrichtung ist es nicht notv/endig, eine verstellbare Hydropumpe vorzusehen. Die Einrichtung funktioniert genauso bei hydrostatischen Getrieben mit Konstantpumpen. Lediglich Hydromotor und Antriebsmaschine-müssen verstell-■ bar sein. Letztere kann von beliebiger Bauart sein, es kommt nur darauf an, daß sie regel- oder steuerbar ist.

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Claims (7)

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   Ansprüche:
   1.)Hydrostatisches Getriebe, insbesondere für den Antrieb eines

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   Fahrzeugs, mit einem verstellbaren Hydromotor und einer von einer regelbaren Antriebsmaschine angetriebenen, insbesondere verstellbaren, Hydropumpe, welche jeweils über ihnen zugeordnete Aufteileinrichtungen einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, β daß den VerStelleinrichtungen für die Antriebsmaschine (l) und den Hydromotor (5) jeweils ein steuerbares, zwei Endlagen einnehmbares A^erstellglied (20, 32; 46, 53) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit voneinander verstellbar sind, und daß nach dem Übergang von der ersten Endlage in die zweite das eine Verstellglied (20, 46) die Antriebsmaschine auf niedrigere Drehzahl einstellt und das andere Verstellglicd (32, 53) cten Hydromotor auf kleineres Schluekvolurnen.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (20, 32; 46, 53) ein doppelbeaufschlagter Hydro- ■ zylinder ist, dessen Druckräume von einer Hilfepumpe (7) beaufschlagbar sind. ·
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrozylinder mit Hilfe eines ^entils (26) steuerbar sind, das in einem zwischen der Hilfspumpe und den Hydrozylindern gelegenen Leitungsnetz angeordet ist.

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4. 4. Getriebe nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet ₃ daß das Ventil (26) als 4/2-Wegeventil ausgebildet ist.
5. 5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verstellglied (20, ,46) als Zwischenglied in einem zwischen dem Einstellorgan (17) der Antriebsmaschine (l) und deren Stellglied (l6) liegenden mechanischen Gestänge angeordnet ist.
6. 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Verstellglied (32) an das Einstellorgan (29) für die Hydropumpe (2) angeschlossen ist und über ein mechanisches oder hydraulisches Ge'stänge (38, 38' ) niit dem StellgUed -(39) ^ö-es Hydromotors verbunden ist.
7. 7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze lehnetj daß für die Antriebsmaschine und die Hydropumpe ein gemeinsames Betätigungsorgan vorgesehen ist, und daß das Verstellglied(53) an einem gestellfesten Lager (56) angelenkt ist und unmittelbar auf. das Stellglied (39) cles Hydromotors einwirkt. Ah , ■

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