G.L. Rexroth GmbH

21.7.1972

«et« 121.154

Aus einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor

gebildetes Getriebe

Die Erfindung betrifft ein aus einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor gebildetes Getriebe, insbesondere für große Leistungen mit einer Einrichtung zur Konstanthaltung der Abtriebsdrehzahl bei veränderlicher Eingangsdrehzahl, wobei die Verstellung der Hydropumpe ein als Differentialzylinder ausgebildeter Anstellzylinder bewirkt, dessen kolbenstangenseitiger Zylinderraum.unmittelbar vom Pumpendruck beaufschlagt ist und dessen kolbenseitiger Zylinderraum über eine Drossel mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum in Verbindung steht und dessen Kolben kolbenseitig zusätzlich von einer vom Pumpendruck unabhängigen Kraft in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes im.Sinne einer Vergrößerung der Pumpenfördermenge beaufschlagt ist, In bekannter Weise werden derartige Getriebe beispielsweise Verbrennungsmotoren mit wechselnden Drehzahlen nachgeschaltet, um für den Antrieb von beispielsweise Kompressoren und Generatoren konstante Antriebsdrehzahlen zu gewährleisten. Die bekannten Getriebe der vorliegenden Art arbeiten, mit einer in der Druckleitung angeordneten Drossel, deren Druckabfall zur Erzielung einer konstanten Fördermenge der Pumpe bei sich ändernder Antriebsdrehzahl derselben durch ein auf den Schwenkwinkel der Pumpe einwirkendes Ventil konstant gehalten wird. Hierbei muß der gesamte Förderstrom über die Drossel geführt werden.

309886/0086

Während bei Hydrogetrieben geringer Leistung der durch die Drosselung des Förderstromes bedingte Verlust in tragbaren Grenzen zu halten ist, ist dies bei Hydrogetrieben größerer Leistung bei welchen größere Förderströme erforderlich sind, nicht mehr möglich. Die Verluste nehmen bei größeren Leistungen erhebliche Werte an, die die Verwendung eines solchen Getriebes wegen dieses unwirtschaftlichen Betriebes .ausschließen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hydrogetriebe zu schaffen, das bei verhältnismäßig kleinem Verlust insbesondere für größere Leistungen einzusetzen ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der den kolbenseitigen Zylinderraum des Anstellzylinders beaufschlagende Druck in Abhängigkeit der Drehzahl des Hydromotors zu regeln ist, derart, daß über eine Drossel Steuerflüssigkeit zum Tank abzuleiten ist, deren Menge abhängig von der Drehzahl des Motors ist und der vor der Drossel sich aufbauende Druck den Steuerdruck für ein Druckventil bildet, das den kolbenseitigen Zylinderraum mit dem Tank oder der Pumpenleitung verbindet. Der Verlust wird also hier ausschließlich von der durch die Drossel abströmende Steuerflüssigkeit festgelegt. Da zur Steuerung des Steuerventils nur ein geringer Steuerflüssigkeitsbedarf erforderlich ist, sind die Verluste zur Konstanthaltung der Abtriebsdrehzahl des Hydrogetriebes klein zu halten. Vorteilhafterweise wird die das Steuerventil beaufschlagende Steuerflüssigkeit von einer mit dem Hydromotor gekoppelten Pumpe erzeugt.

309886/0086

Anstelle einer Pumpe läßt sich die Steuerflüssigkeit auch von der Schluckflüssigkeit eines an die Druckleitung der Pumpe angeschlossenen Hydromotors bilden. Mit Hilfe der einstellbaren Drossel läßt sich in einfacher Weise die Drehzahl des Hydromotors einstellen*

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Abbildung der Zeichnung schematisch dargestellt.

In der Figur bezeichnet 1 einen mit;veränderlicher Drehzahl laufenden Verbrennungsmotor, der mit einer verstellbaren Hydro— pumpe 2 gekuppelt ist. Die Hydropumpe 2 saugt über die Sau'gleitung 3 Arbeitsflüssigkeit aus dem Behälter 4 an und fördert über die Druckleitung 5 die Arbeitsflüssigkeit zum Hydromotor 6. Die Schluckflüssigkeit dcis Hydromotors 6 wird über die Rücklaufleitung 7 dem Behälter 4 wieder zugeführt. Der Hydromotor 6 viird beispielsweise mit einem Kompressor. 8 gekuppelt. Mit dem Hydromotor 6 ist gleichzeitig eine kleine Hydropumpe 9 gekuppelt, die aus der Rücklaufleitung 7 über die Saugleitung Io Steuerflüssigkeit ansaugt und über die Druckleitung 11 mit verstellbarer Düse 12 die Steuerflüssigkeit wieder in die Rücklaufleitung 7 zurückfördert. An der Druckleitung 11 ist vor der einstellbaren Düse 12 eine zum Steuerventil 13 führende Steuerleitung 14 angeschlossen. Das Steuerventil 13 verbindet über die Leitungsabschnitte 15a, 15b den kolbenseitigen Zylinderraum des als Differentialzylinder ausgebildeten Anstellzylinders 17 der anstellbaren Hydropumpe 2 je nach der Stellung des Steuer-

- 4-

ΊΟ 98 36/QQ8S

kolbens 18 entweder mit der zur Druckleitung der Hydropumpe führenden Steuerflüssigkeitsleitung 19 oder mit der zur Rücklaufleitung 7 führenden Leitung 2o. Der Steuerkolben 18 des Steuerventils 13 ist von einer Feder 21 in Richtung einer Verbindung der Steuerflüssigkeitsleitung 19 mit dem Leitungsabschnitt 15a belastet, während er in Richtung einer Verbindung der zur Rücklaufleitung 7 führenden Leitung 2o mit dem Leitungsabschnitt 15a vom in der Steuerleitung 14 wirkenden Steuerdruck beaufschlagt ist.

Der kolbenseitige Zylinderraum 22 des Anstellzylinders ist über die Leitungsabschnitte 23a, 23b mit der zur Druckleitung 5 führenden Steuerflüssigkeitsleitung 19 verbunden, so daß in diesem Zylinderraum (22) in jedem Betriebszustand derselbe Druck herrscht, wie in der Druckleitung 5 der Hydropumpe 2. Der kolbenstangenseitige Zylinderraum 22 ist über eine Verbindungsleitung 24 mit konstanter Drossel 25 mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 16 verbunden. Zur Absicherung des aus der Hydropumpe 2 und des Hydromotors 6 gebildeten Hydrogetriebes ist an der Druckleitung 5 über den Leitungsabschnitt 2G ein Druckbegrenzungsventil 27 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Hydrogetriebes ist folgende:

Bei Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors 1 ist infolge der Kraft der Feder 31 des AnstellZylinders 17 die Hydropumpe 2 zunächst auf maximales Verdrängungsvolumen ausgeschwenkt. Entsprechend der aus dem Verdrängungsvolumen und der Drehzahl

- 5 309886/0086

sich ergebenden Fördermenge der Hydropumpe 2 wird der Hydromotor 6 und die mit diesem gekuppelte kleine Hydropumpe 9 angetrieben. Der sich hierbei vor der einstellbaren Drossel aufbauende Druck der Hydropumpe 9 beaufschlagt über die Steuerleitung 14 den Steuerkolben 18a des Steuerventils 13 im Sinne einer Verbindung des kolbenseitigen Zylinderraumes 16 des Anstellzylinders mit dem Behälter 4,und zwar über die Leitungsabschnitte 15a, 15b und der Leitung 2o, sowie der Rücklaufleitung 7. Durch diese Verbindung wird der im kolbenseitigen Zylinderraum 16 zunächst herrschende Pumpendruck in Abhängigkeit des Öffnungsbetrages des Steuerventils 13 gemindert. Je weiter das Steuerventil öffnet, um so kleiner wird der Druck im kolbenseitigen Zylinderraum 16. Der Öffnungsbetrag des Steuerventils ist wiederum vom Druck in der Steuerleitung 14 abhängig und dieser von der Einstellung der Drossel 12, sowie von der Fördermenge der Pumpe 9. Sinkt der Druck im kolbenseitigen Zylinderraum durch entsprechendes öffnen des Steuerventils 13 soweit ab, daß die infolge der Beaufschlagung mit dem Druck der Pumpe 2 im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 22 auf den Kolben 28 in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes wirkende Kraft größer ist als die entgegengerichtete Kraft infolge der Feder 31 und der/wirksamen Drückbeaufschlagung dieses Zylinderraumes 16, verschiebt sich der Kolben 28 mit Kolbenstange 28b in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes 16 und verstellt die Hydropumpe 2 auf kleineres Hubvolumen. Dies bewirkt bei gleicher Drehzahl eine Herabsetzung der Fördermenge der Hydropumpe. Die Herab-

309886/0086

setzung der Fördermenge hat wiederum eine Verringerung der Drehzahl des Hydromotors 6 und damit auch eine Herabsetzung der Fördermenge der Pumpe 9 zur Folge. Eine Herabsetzung der Fördermenge der Pumpe 9 bewirkt seinerseits eine Herabsetzung des vor der Drossel 12 sich aufbauenden den Steuerkolben 18 beaufschlagenden Druckes. Dadurch wird der Steuerkolben 18 durch die wirksame Kraft der Feder 21 in Schließrichtung verschoben und dem sich hierbei einstellenden kleineren Öffnungsbetrag des Steuerventils 13 entsprechend der Druck im Zylinderraum 16 des Anstellzylinders wieder erhöht. Dadurch verschiebt sich der Kolben 28 mit Kolbenstange 28b in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 22 soweit, bis sich die an diesen angreifenden Kräfte im Gleichgewicht befinden. Die damit verbundene Verstellung der Hydropumpe 2 auf größeres Hubvolumen bewirkt bei gleicher Drehzahl eine größere Fördermenge und diese wiederum eine Erhöhung der Drehzahl des Hydromotors 6 und eine Vergrößerung der Fördermenge der mit dem Hydromotor gekuppelten Hydropumpe 9. Die größere Fördermenge der Hydropumpe 9 bewirkt schließlich wieder eine Erhöhung des den Steuerkolben 18 des Steuerventils beaufschlagenden Druckes vor der Drossel 12. Diese Druckerhöhung verursacht letztlich eine Angleichumj der Fördermenge der Hydropumpe 2 durch entsprechende Verstellung über den Verstellzylinder 17. Durch die Abhängigkeit der Fördermenge der Hydropumpe 2 von dem das Steuerventil 13 steuernden Druckes, wird die Fördermenge der Hydropumpe und damit die Drehzahl des Hydromotors 6 unabhängig von der Dreh-

309386/0086

zahl der mit der Hydropumpe 2 gekuppelten Antriebsmaschine auf einen konstanten Wert eingeregelt, der von der Größe des Drosselquerschnittes der einstellbaren Drossel 12 festzulegen ist. Je weiter der Drosselquerschnitt der Drossel 12 verengt wird, um so kleiner braucht für einen bestimmten die Regelstellung des die Verstellung der Hydropumpe 2 bestimmenden Steuerventils festlegenden Druck die Fördermenge der Hydropumpe 9 zu sein.

Da die Hydropumpe 9 mit dem Hydromotor 6 gekuppelt ist, und die Drehzahl des letzteren gleichzeitig ein Maß für die Fördermenge der Hydropumpe 9 ist, ergibt sich bei kleinem Drosselquerschnitt eine kleine und bei großem Drosselquerschnitt eine hohe Drehzahl für den Hydromotor 6. Selbstverständlich ist eine Festlegung der Drehzahl des Hydromotors auch durch entsprechende Wahl der den Steuerkolben 18 des Steuerventils in Richtung einer Verkleinerung des Querschnittes der Verbindung zwischen Zylinderraum 16-und Tank 4 belastenden Kraft der Feder 21 möglich.

Der zur Steuerung des Steuerventils 13 erforderliche Druck läßt sich auch dadurch erreichen, wenn anstelle der mit dem Hydromotor 6 gekuppelten Pumpe 9 an. der Druckleitung 5 ein kleiner Hydromotor 3o mit angeschlossen wird, da die Schluckflüssigkeitsmenge eines Hydromotors ebenso wie die Fördermenge einer Hydropumpe drehzahlabhängig ist. In diesem Falle

3098 8 6/0086

— ft —

bewirkt die Schluckflüssigkeit des Hydromotors während deren Ableitung über die Leitung 11, sowie der Drossel 12 zur Rückführleitung 7 den Druckaufbau. Bei Verwendung eines kleinen Hydromotors 3o muß beachtet werden, daß dieser für den vollen Betriebsdruck ausgelegt werden muß.

309836/0086