DE2314108A1

DE2314108A1 - Steuervorrichtung fuer ein hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE2314108A1
Application number: DE19732314108
Authority: DE
Inventors: Edward Joseph Bojas
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1973-10-04
Also published as: JPS496362A; US3783611A; FR2186107A5; CA971860A; IT981536B

Description

Potentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmonn Dr.-Ing. R. Roger

73 Esslingen (Neckar), FabrikstraOe 24, Postfach 548

21« MärZ 1973 Stuttgart (0711)3565S9

PA 62 za **"

Telegramm· Patentschutz Esrtingenneckar

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Eaton Corporation, IQO Erieview Plaza, Cleveland» Ohio,

USA

EATON CORPORATION, 100 Erieview.Plaza, Cleveland, Ohio 44114, USA

Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung eines hydrostatischen Getriebes und dabei insbesondere auf eine Vorrichtung zur Verhinderung der überlastung des Hauptantriebes für ein hydrostatisches Getriebe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer solchen Vorrichtung eine Anordnung anzugeben, die eine bevorstehende überlastung des Antriebes feststellt und daraufhin schnell wirksam wird, um die Ausgangsdrehzahl oder -geschwindigkeit eines hydrostatischen Getriebes unter den zahlreichen verschieccr.en Betriebszuständen in Abhängigkeit von einer bevorstehenden überlastung des Antriebsmotors möglichst schnell zu verringern.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Anordnung zur Überlastungsverhinderung in Zuordnung zu einem Druckregelventil vorgeschlagen, über das Hydraulikflüssigkeit einem druckempfindlichen Steuermotor zugeführt wird, um das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsgeschwindigkeit eines hydrostatischen Getriebes zu ändern. Die Anordnung ermittelt die Betriebsdrehzahl des das Getriebe antreibenden Motors, die Einstellung einer !Drosselklappe oder eines Gaspedals des Motors und die Verstellgröße einer Verstelleinheit des hydrostatischen Getriebes. Während des Normalbetriebes des Motors und des hydrostatischen Getriebes, d.h. solange eine überlastung oder ein Abwürgen des Motors nicht bevorsteht, hält die Anordnung den Druck des dem Druckregelventil zugeführten Steuermedium auf einem Viert, der gerade etwas größer als der Druck ist, der von dem Ventil aus auf den Steuermotor wirkt. Wenn ein das Anhalten des Motors herbeiführender Uberlastzustand bevorsteht, verringertet ie Anordnung den zum Druckregelventil übertragenen Medium. Das Regelventil Öffnet als Folge dieser Druckverringerung und erniedrigt damit ebenfalls den zum Steuermotor übertragenen Mediumsdruck. Da während des Normalbetriebs die überwachungsanordnung den dem Regelventil zugeführten Druck eines Steuermediums auf einem Wert hält, der gerade etwas größer als der dem Steuermotor zug^führte Druck ist, kann die Ausgangsdrehzahl eines hydrostatischen Getriebes bei jedem Drehzahlverhältnis sofort verringert werden, indem man in dem dem Regelventil zugeführten Druckmedium eine relativ kleine Druckminderung durchführt.

Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Übersicht über die Beziehungen zwischen Motor, hydrostatischem Getriebe und einer Antiüberlastungsanordnung nach der Erfindung,

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Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung der Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Drehzahlsteuerventil in geöffneter Stellung zur Anwendung in einer Anordnung nach der Erfindung,
und

Fig. 4 das Ventil nach Fig. 3 in einer geschlossenen Stellung.

Fig. 1 zeigt ein übliches hydrostatisches Getriebe 10 in Verbindung mit einem Motor oder einem anderen Hauptantrieb, Im Normalbetrieb wird über die Ausgangswelle 14 des Motors 12 eine Pumpeneinheit 18 des hydrostatischen Getriebes angetrieben. Je nach Stellung der Taumelscheibe 19 der Pumpeneinheit 18 wird die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit aus der Pumpeneinheit entweder durch eine Leitung 20 oder eine Leitung 22 der Motoreinheit 24 zugeführt, der eine Ausgangswelle 26 antreibt. Die Betriebsdrehi:ahl des Motors und die der Motorabtriebswelle 14 wird über eine bekannte Drosselklappenanordnung gesteuert, die in Fig. 1 an der Stelle 30 schematisch angeordnet ist.

Die Drehzahl und Drehrichtung der Ausgangswelle 26 kann dutch Betätigung eines aus Kolben und Zylinder bestehenden Steuermotors 34 verändern werden, der die Winkelstellung der Taumelscheibe 19 verändert. Wenn der Stellmotor 34 ausgefahren wird, um die Taumelscheibe 19 entsprechend Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn zu verschwenken, so wird die Drehzahl der Ausgangswelle 26 in Vorwärtsrichtung erhöht. Wird die Taumelscheibe aus der gezeigten Neutralstellung durch Einfahren des Stellmotors 34 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so erhöht sich die Drehzahl der Ausgangswellc 26 im Rückwärtsfahrbetriebe.

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Der Stellmotor 34 wird durch ein Drehzahlsteuerventil aktiviert, das mit Hilfe der Leitungen 42 und 44 an den Stellmotor angeschlossen ist. Verschwenkt man den Hana- griff 48 gemäß Fig. 1 nach vorn bzw. im Uhrzeigersinn, so läßt das Ventil 40 einen größeren Steuerdruck durcli die Leitung 42 zum Stellmotor 34. Wird der Handgriff 48 im Gegenuhrzeigersinn bezüglich Fig. 1 verschwenkt, so gelangt unter hohem Druck stehende Flüssigkeit durch die Leitung 44 zum Motor 34. Das Ventil 40 besitzt vorzugs weise eine Bauart, die den Druck des durch die Leitungen 42 und" 4Λ geführten Steuermeciums in direkter Abhängigkeit von der Bewegungsgröße des Handgriffes 48 verändert. Der Stellmotor 34 enthält ein Federgehäuse 52, das der Ver stellbewegung des Motors mit einer Kraft entgegenwirkt, die zunimmt, je weiter der Stellmotor aus der gezeigten Neutralbewegung herausbewegt wird. Obwohl das Drehzahl steuerventil 40 und der Stellmotor 34 den entweder in US-PS 3 543 515 oder US-PS 2 396 448 gezeigten Bauarten ähnlich sein können, wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine Ventilbauart gemäß Fig. 3 und 4 verwendet, mit der eine vorteilhafte Beziehung zwischen der Antiüberlastungs- anordnung 58, dem Drehzahlsteuerventil und dem Stellmotor hergestellt wird.

Um eine überlastung oder ein Stehenbleiben des Motors 12 durch das hydrostatische Getriebe 10 zu verhindern, ist gemäß Fig. 1 eine Antiüberlastanordnung 58 vorgesehen. Die Anordnung 58 setzt den Stellmotor 34 in Tätigkeit, um die Drehzahl der Au.-igangswelle 26 des hydrostatischen Getriebes zu verringern, wenn eine überlastung bzw. eine Gefahr des Anhaltens des Antriebsmotcrs bevorsteher, sollte. Zur Ermittlung einer bevorstehenden Überlastung fühlt die Anordnung die Betriebsgeochwindigkeit des Motors 12 ab, fe::ner die Stellung der Drosselklappe oder des Gaspedalos und das Eingangs-/Ausgangsverhältnis des hydrostatischen

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Getriebes 10. Wenn aus der Kombination dieser Faktoren .hervorgeht, daß der Antriebsmotor voraussichtlich anhalten bzw. abgewürgt wird, so verringert die Antiüberlastungsanordnung 58 den vom Drehzahlsteuerventil 40 aus dem Stellmotor 34 zugeführten Drück, so daß das Federgehäuse 52 den Stellmotor wieder in die Neutralstellung zu bewegen versucht, Kehrt der Stellmotor 34 in seine Neutralstellung zurück, so verringert sich der Hub oder die Exzentrizität der Pumpen-. einheit 18 bei gleichzeitiger Verminderung der Drehzahl der Ausgangswelle 26 bezüglich der Eingangswelle 14, so daß sich das Verhältnis von Eingangs.—/Ausgangsdrehzahl erhöht. Durch Verringerung der Drehzahl der Ausgangswelle 26 wird selbstverständlich die Belastung des Motors 12 herabgesetzt und dessen Stehenbleiben vermieden.

Die Antiübarlastungsanordnung 58 enthält gemäß Fig. 2 eine erste Ventileinheit 64, mit der der Druck in einer Ausgangsleitung 68 als Funktion von Änderungen der Betriebsdrehzahl des Motors 12 und das Eingangs-ZAusgangsdrehzahlverhältnis des hydrostatischen Getriebes 10 verändert wird. Eine zweite Ventileinheit 70 verändert den Druck in einer Ausgangsleitung 74 zum Drucksteuerventil 40 als Funktion von Änderungen im Ausgangsdruck der Ventileinheit 64 und der Stellung der Motordrosselklappe 30. Der über die Leitung 74 zum Druckregelventil 40 geführte Druck des Steuermediums ändert sich somit in Abhängigkeit von drei Faktoren, nämlich in Abhängigkeit von der Motorbetriebsdrehzahl, vom Eingangs'/Ausgangsdrehzahlverhaltnis des hydrostatischen Getriebes 10 und der Stellung der Drosselklappe 30.

Änderungen der Motordrehzahl werden durch Änderungen in einem Druckdifferential beiderseits einer öffnung 78 festgestellt. Die stromaufwärtige Seite der öffnung 78 ist Über eine Leitung 82 an eine Pumpe 84 (Fig. 1) angeschbssen,

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die vom Motor 12 mit einer Drehzahl betrieben wird, die sich mit der Betriebsdrehzahl des Motors ändert. Bei normalen Betriebsbedingungen mit niedriger Drehzahl reicht die Fördermenge der Pumpe 84 aus, um an der öffnung 78 einen Druck-abfall zu erzeugen. In der Leitung 88, die von der stromaufwartigen Seite der Öffnung 78 zur ersten Ventileinheit 64 führt, herrscht daher ein recht hoher Druck, während in einer von der stromabwärtigen Seite der öffnung zur ersten und zur zweiten Ventileinheit 64 und 70 führenden Leitung 90 ein relativ niedriger Druck herrscht. Der an der öffnung 78 zwischen den beiden Leitungen 88 und 90 auftretende Druckunterschied ändert sich in bekannter Weise mit den Änderungen der Hotorabtriebsdrehzahl.

Änderung im Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhültnis des hydrostatischen Getriebes 10, d.h. im Verhältnis der Drehzahl der Welle 14 zur Drehzahl der Welle 26 werden aus den Änderungen des Druckes der vom Ventil 40 zum Stellmotor strömenden Steuerflüssigkeit ermittelt. Aufgrund des Einflusses des Federgehäuses 52 ist eine Erhöhung oder eine Erniedrigung des Druckes des vom Ventil 40 weitergeleiteten Steuermedium notwendig, um den Stellmotor 34 zu betätigen. Zur Erhöhung der Vorwärtsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10 wird deshalb der Steuerhebel 48 so bev/egt, daß der Druck des durch die Leitung 42 zu einer Kammer 32 des Stellmotors 34 strömenden Steuermediums erhöht wird. Die Druckerhöhung in der Kammer 92 bewegt einen Kolben 94 gegen die Kraft der feder 52 (Fig. 2} nach rechts, um die Taumelscheibe 19 zu verstellen und den wirksamen Hub der Pumpeinheit 18 iüu erhöhen, so daß sich die Drehzahl der Ausgangswelle 26 in Vorwärtsrichtung relativ zu dar der Eingangswelle 14 erhöht.

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Wird der STeuerhebel 48 anschließend in eine Richtung bewegt, in der das Ventil 40 den Druck des Steuermediuras in der Leitung 42 verringert, so verringert sich der Druck in der Kammer 92, und die efeder 52 bewegt den Kolben 94 in die gezeigte Neutralstellung gemäß Fig. 2 zurück. Dies verringert dsn wirksamen Hub der Pumpe IP und somit die Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10. Wenn das Getriebe 10 im Vorwärtsbetrieb arbeitet wird der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 52 und in der Zylinderkammer 52 vom Ventil 40 aus überwacht und ändert sich direkt mit den Änderungen in dem Pumpenhub 18 und dpr Drehzahl der Ausgangswelle 26 relativ zur Eingangswelle 14. Das Ventil 40 steuert auch den Druck in der Leitung 44 und in der Zylinderkammer 98, um die Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10 im Rückwärtsbetrieb zu verändern. Wenn das hydrostatische Getriebe 10 im Rückwärtslauf betrieben wird, ändert sich der Mediumsdruck in der Leitung 44 und der Zylinderkammer 98 direkt mit den Änderungen oder Verstellbewegungen des Hubs der Pumpe 18 und der Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10.

Die Uberlastschutzanordnung 58 verhindert eine überlastung oder ein Anhalten des Motors entweder im Vorwärts- oder im Rückwärtsbetrieb des Fahrzeuges. Zur Ermittlung der Änderungen im Eingangs-ZAusgangsdrehzahlverhältnis während der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt ist eine Gleichrichterventilanordnung 102 vorgesehen, um den relativ hohen Druck in der Leitung 42 während des Vorwärtsbetriebes des hydrostatischen Getriebes 10 über eine Leitung 104 der übeilastschutzanordnung zuzuführen und um einen relativ hoher Mediumsdruck in der Leitung 44 beim Rückwärtsbetrieb des Getriebes 10 der Anordnung 58 zuzuführen. Die Gleichrichterventilanordnung 102 umfaßt zwei Rückschlagventile 106 und 108. Beim Vorwärtsbetrieb des hydrostatischen

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Getrieben 10 befindet sich in der Leitung 42 ein relativ hoher Druck, während die Leitung 44 über das Druckregelventil 40 an den Ablauf 112 angeschlossen ist. Deshalb wird der Hochdruck in der Leitung 42 über das Rückschlagventil 106 in die Leitung 104 übertragen und spannt von dort aus das Rückschlagventil 108 in seine Schließstellung vor. Beim Rückwärtsbetrieb desGetriebes 10 ist ein relativ hoher Druck in der Leitung 44 vorhanden, während die Leitung 42 über das Ventil 40 mit dem Ablauf 112 in Verbindung steht. Daher ist das Rückschlagventil 108 geöffnet und das Rückschlagventil 10£ in seine Schließstellung vorgespannt, damit der hohe Druck in der Leitung 44 über die Leitung 104 der Uberlastschutzanordnung 58 zugeführt werden kann.

Der in der Ausgangsleitung 68 der ersten Ventileinheit wirkende Druck ändert sich in direkter Funktion mit den Änderungen der Ausgangsdrehzahl des Motors 12 und der Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10. Dementsprechend enthält die erste Ventileinheit 64 einen Schieber 116, der bewegt wird, um den Druck in einer Mischkammer in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangsdrehzahl des Motors 12 und der Drehzahl der Ausgangswelle 26 des hydrostatischen Getriebes zu verändern. Wenn der Ventilschieber 116 sich in seiner Mittelstellung gemäß Fig. 2 befindet, ändert sich der Druck in der Mischkammer 120 direkt mit den Änderungen der Betriebsdrehzahl des Motors 12, Das relativ hochgespannte Druckmedium an der stromaufwärtigen Seite der Öffnung 78 gelangt über einen Einlaß 122 in die Mischkammer 120, während relativ niedrig gespanntes Druckmedium von der stromabwärtigen Seite der öffnung 78 über einen Einlaßl24 in die Mischkammer 120 gelangt. Bei zunehmender Motordrehzahl steigt der Druckunterschied an der öffnung 78 an und erhöht den Druck des Steuermecjur.s

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im EInIaB 122 zur Mischkammer 120. Analog ergibt sich aus .einer verminderten Motordrehzahl eine Druckdifferentialverringerung an der öffnung 78, so daß auch der Druck in der Mischkammer 120 absinkt.

Der Ventilschieber 116 ist bewegbar, um den Druck in der Mischkammer 120 in Abhängigkeit von Änderungen im Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnis des hydrostatischen Getriebes 10 zu ändern. Wenn die Drehzahl der Eingangswelle 14 konstant gehalten wird, erhöht sich der Druck in der Leitung 104 mit zunehmender Drehzahl der Ausgangswelle 26 und verringert sich mit abnehmender Drehzahl dieser Ausgangswelle. Der Druck in der Leitung 104 ändert sich somit in umgekehrter Abhängigkeit von den Änderungen des Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnisses·

Der Druck in dar Leitung 104 gelangt über einen Einlaß 130 in eine Druckkammer 132. Eire Stirnfläche 134 eines Kolbens 136 des Ventilschiebers 116 ist dem in der Kammer 132 herrschenden Druck ausgesetzt. Wenn daher der Druck in der Leitung 104 und somit auch in der Kammer 132 ansteigt, wird derVentilschieber 116 gegen die Wirkungcer Rückstellfeder 140 bewegt. Durch diese Bewegung tritt die Mischkammer in eine noch weitere Verbindung mit der Hochdruckleitung 88, während der Zulauf aus der Niederdruckleitung 90 verkleinert wird, womit sich der Druck in der Mischkammer 120 erhöht, nachdem sich der Druck in der Leitung 104 durch Ansteigen der Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10 erhöht hat.

Die zweite Ventlleinheit 70 modifiziert den Mediumsdruck, der dem Druckregelventil zugeführt wird, als Funktion des Ausganges aus der ersten Ventileinheit 64 und als Funkticn der Einstellung der Drosselklappe 30. Die zweite Ventileinheit 70 enthält einen Ventilschieber 144, innerhalb einer Kammer 146, die über eine Einlaßöffnung 150 mit der

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Niederdruckleitung 90 in Verbindung steht. Die Schieberkammer 145 ist über eine Auslaßöffnung 152 an den ölablauf angeschlossen.

Ein Membranmotor 156 bewegt den Ventilschieber 144 in Abhängigkeit von Änderungen des Druckes in der Leitung 68, Die vom Membranmotor 156verursachte Bewegung des Venrilschiebers 144 ändert den Anschlußqμerschnitt bzw. die öffnungsgröße, über die die Ventilkamitier 146 über die Einlaßbohrung 150 mit der Hydraulikversorgungsleitung 90 und über die Auslaßöffnung 152 mit dem Ablauf in Verbindung steht. Der Motor 156 enthält eine Membran 166, die an das eine Ende des Ventilschiebers 144 angeschlossen ist. Auf die Oberseite der Membran 166 wirkt der Mediumsdruck in der Auslaßleitung 68 aus der Mischkammer 120 der ersten Ventileinheit 64. Auf die Unterseite der Membran 166 wirkt der relativ konstante Mediumsdruck innerhalb der Versorgungsleitung 90.

Ein ansteigender Druck in der Mischkammer 120 der ersten Ventileinheit 64 bewirkt eine bezüglich Fig. 2 nach unten gerichtete Bewegung des Ventilschiebers 144 der zweiten Ventileinheit 70 unter der Antriebswirkung des Motors 156. Mit dieser Bewegung wird der Anschlußquerschnitt zwischen Auslaßleitung 74 und Druckregelventil 40 einerseits und der Versorgungsleitung 90 andererseits vergrößert und der Anschlußquerschnitt zum Ablauf über die öffnung 152 verkleinert. Damit erhöht sich der Druck des Steuermediums, das über die Leitung 74 dem Ventil 40 zugeführt wird. Eine Eine Verringerung des dem Membranmotor 156 über die Leitung 68 zugeführten Druckes führt zu einer Aufwärtsbewegung des Ventilschiebers 144, um den Druck des Steuermediiims zu verringern, der Über die Leitung 74 dem Ventil zugeführt wird.

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Zusätzlich zur Druckänderung des dem Regelventil zugeführten Steuermediums als Funktion von Änderungen des Ausganges aus der ersten Ventileinheit 64 ändert die zweite Ventileinheit 70 den Druck des Steuermediums als Funktion der Einstellung der Drosselklappe 30. Wenn die Drosselklappe 30 für eine relativ hohe Motordrehzahl eingestellt ist, steigt der Druck in der Mischkammer 120 der ersten Ventileinheit 64 an, weil der Druck aus der vom Motor getriebenen Pumpe 84 ebenfalls angestiegen ist. Befindet sich die Drosselklappe 30 in einer Stellung für eine relativ niedrige Drehzahl des Motors 12, so sinkt der Druck in der Mischkammer der ersten Ventileinheit 64 ab, da auch der Förderdruck der vom Motor getriebenen Pumpe 84 absinkt. Bei einer Drosselstellung für hohe Motordrehzahlen wird über eine Feder 170 eine relativ hohe Kraft auf das dem Membranmotor 156 gegenüberliegende Ende des Ventilschiebers 144 aufgebracht, um wenigstens teilweise den auf die Membran 166 wirkenden zunehmenden Druck am anderen Ende des Ventilschiebers 144 auszugleichen. Bei einer Drosselstellng für relativ niedrige Motordrehzahlen übt dementsprechend die Feder 170 eine verringerte Kraft auf das Ende des Ventilschiebers 144 aus.

Um die mit Hilfe der Feder 170 gegen den Ventilschieber aufgebrachte Kraft zu variieren, wird bei Verstellung der Drosselklappe 30 ein Gewindeteil 174 innerhalb der Längsbohrung 146 axial bewegt, um den Grad der Vorspannung der Feder 1*70 in Richtung auf den Ventilschieber 144 zu ändern. Bei einer Drosselstellung für relativ hohe Motordrehzahlen wird der Gewindeteil 174 weiter in die Axialbohrung 146 eingeschraubt, um den über die Feder 170 gegen den Ventilschieber 144 ausgeübte Kraft zu erhöhen. Bei Drosselstellungen für relativ niedrige Motordrehzahlen wird der Gewindeteil 174 zurückbewegt, damit die Spannung der Feder

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und der auf den Ventilschieber 144 wirkende Druck verringert. Die zweite Ventileinheit 70 ist somit in der "Lage, den Ausgang aus der ersten Ventileinheit 64 in Abhängigkeit von Änderungen der Stellung der Drosselklappe 30 zu ändern.

Wird das hydrostatische Getriebe 10 vom Motor 12 unter normalen Betriebsbedingungen in Vorwärtsrichtung angetrieben, so halten die ersten und zweiten Ventileinheiten 64 und 70 den Druck in der Versorgungsleitung 74 zum Regelventil 40 auf einem Wert, der etwas größer als der Wert des Druckes in der Leit 'ig 4 2 ist, die vom Ventil 40 zum Stellmotor 34 führt. Bei ."jevcrstehender Motorüberlastung wird der in der zum Ventil 40 führenden Leitung 74 befindliche Druck verringert, was eine Druckminderung in der zum Stellmotor 34 führenden Leitung 42 zur Folge hat. Die Druckminderung in der Leitung 42 ermöglicht der Rucks te 1.1 feder 52 den Stellmotor 34 zu betätigen, wobei dieser die Taumelscheibe 19 der Pumpeneinheit 18 in Richtung auf die Neutralstellung bewegt, um die Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes 10 zu verringern. Durch Verringerung dieser Ausgangsdrehzahl wird die Belastung des Motors 12 vermindert und dessen Stehenbleiben bzw. Abwürgen verhindert. Beim Rückwärtsfahrbetrieb des hydrostatischen Getriebes 10 wird bei Ermittlung einer bevorstehenden Motorüberlastung der Mediumsdruck in der Leitung 44 verringert, um die Drehzahl des hydrostatischen Getriebes herabzusetzen.

Damit die Uberlastschutzanordnung 58 die Ausgangsdrahzah.¹ eines hydrostatischen Getriebes im Fall einer bevorstehenden Überlastung des Motors 12 schnell herabsetzen kann, halten die Ventileinheiten 64 und 70 den Druck des über die Leitung 70 dem Druckregelventil 40 zugeführten Steuermodiuns

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auf einem Wert, der gerade etwas höher ist als der in den Leitungen 42 oder 44 herrschende Druck. Wird der Stellmotor aus der gezeigten Neutralstellung entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 42 um einen relativ kleinen Betrag bewegt, so ist der Druck der zum Ventil 40 führenden Versorgungsleitung 74 relativ niedrig und nur etwas größer als der Druck Inder Leitung 42. Bei Verstelluny des Druckregelventils 40 um einen Betrag,bei dem der Stellmotor um einen relativ großen Weg in Vorwärtsrichtung verstellt wird, ist der Druck in der Versorgungsleitung relativ groß, dabei jedoch nur etwas höher als der relativ große Druck in der Leitung 42 zwischen dem Ventil 40 und dem Stellmotor 34. Beim Rückwärt«fahrbetrieb des hydrostatischen Getriebes 10 ändert sich der Druck in der Versorgungsleitung 74 mit dem vom Regelventil 4O über die Leitung 44 dem Stellmotor 34 zugeführten Druck und ist etwas höher als dieser.

Die vorangehend beschriebene Beziehung zwischen dem Druck in der Versorgungsleitung 74 und dem vom Ventil 40 dem Stellmotor 34 zugeführten Druck wird auch ohne eine bevorstehende Motorüberlastung und unabhängig von der Drosselstellung aufrechterhalten. Dieses Merkmal besorgt die zweite Ventileinheit 70, die Änderungen in der Betriebsdrehzahl aufgrund von Änderungen der Drosselstellung kompensiert.

Das Druckregelventil oder Drehzahlsteuerventil 40 wird von einer geschlossenen Betriebsstellung aus bis zu einer offenen Stellung in Abhängigkeit von einer von der überlas tschutzanordnung 58 in der Leitung 74 erzeugten Druckminderung verstellt. Die Verstellung des Ventils 40 in seine offene Betriebsstellung bringt den Stellmotor 34 mit dem verringerten Druck innerhalb der Leitung 74 in Verbindung, damit die Rückstellfeder 52 eine Hubverringerung

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der Pumpe 18 und damit eine Belastungsverringerung des Motors 12 hervorruft. Das Ventil 40 enthält gemäß Fig. "und 4 einen Ventilschieber 200, der in einer etwa zylindrischen Ventilkammer 204 eines Gehäuses 206 gleitend angeordnet ist. Die Ventilkammer 204 steht dauernd über die Leitung 74 mit der Überlastschutzanordnung 58 und über die Leitungen 4 2 und 44 mit dem Motor 34 in Verbindung (Fig. 1 und 2). Die Ventilkammer 204 ist außerdem über eine Leitung 207 ^an den Ablauf 112 angeschlossen.

Bei einer Bewegung des Steuerhebels 58 aus der in Fig. mit unterbrochenen Linien angedeuteten Neutralstellung in die mit ausgezogenen Linien gezeigte be-tätigte Stellung wird der Ventilschieber 200 aus einer Zentrier- oder Schließstellung innerhalb des Gehäuses 206 nach links in die in Fig. 3 gezeigte geöffnete Stellung überführt. Bei dieser Verstellung gelangt das Steuermedium aus der Leitung 74 in die Leitung 42 und zum Stellmotor 34. Auf diese Weise gelangt unter hohem Druck stehende Flüssigkeit aus der Überlastschutzanordnung 58 in die Ventilkammer und dort durch einen Ringkanal zwischen zwei Kolbenbereichen 208 und 210 zur Leitung 42. Diese hochgespannte Steuerflüssigkeit strömt außerdem durch einen Radialkanal 214 im Kolbenbereich 208 in eine Druckkammer 216. Während hochgespannte Steuerflüssigkeit aus der Versorgungsleicung 74 über die Leitung 42 an eine Seite des Stellmotors 34 gelangt, ist dessen andere Seite an den Ablauf 112 angeschlossen. Die Leitung 44 ist über einen Ringkanal zwischen den Kolbenbereichen 210 und 220 des Ventilschiebers 200 mit einem Eingang 221 zum Ablaufkanal 207 verbunden. Eine Druckkammer 222 steht über einen Radialkanal 228 in dem Kolbenbereich 210 mit dem Ablauf in Verbindung.

Wenn der Stellmotor 34 entgegen der Kraft der Feder 52 bewegt wird, steigt der Druck in der Leitung 42 an. Dieser Druck-

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anstieg wird über die Leitung 104 der überlastschutz-.anordnung 58 übertragen, die bei fehlender Gefahr einer überlastung des Motors 12 den Druck in der Leitung 74 erhöht, um den Druck in dieser Leitung etv/as über dem Druck zu halten, der vom Drehzahlsteuerventil 40 zum Stellmotor 34 übertragen wird. Der Druckanstieg in der Leitung 4 2 gelangt auch durch den Kanal 214 in die Druckkammer 216, die zwischen einem Kolbenelement 230 und dem Ventilschieber 200 besteht. Bei zunehmendem Druck in der Kammer wird der Ventilschieber 200 axial längs einer Führungsstange 232 gegen die Wirkung der Feder 234 aus der geöffneten Stellung nach Fig. 3 in die geschlossene Stellung nach Fig. 4 verschoben.

Wenn der Ventilschiebtir 200 die geschlossene Stellung nach Fig. 4 erreicht, befindet sich der Kolbenbereich 208 in der Mitte einer Ringnut 238 des Ventilgehäuses 206. Die Leitung 42 steht dann über die Ringnut 238 sowohl mit der Versorgungsleitung 74 als auch mit einer Eingangsöffnung 242 zum Ablauf 207 in Verbindung. Der Kolbenbereich 208 auf dem in Schließstellung befindlichen Ventilschieber 200 blockiert im wesentlichen den Zu- und Abfluß aus der Leitung 42 und sorgt für eine abgestimmte Wirkung zwischen der Leitung 42, der Versorgungsleitung 74 und der Ablaufleitung 207. Diese Modulationswirkung hält den Stellmotor 34 in einer betätigten Stellung, die dem Stellhub entspricht, mit dem der Stellhebel 48 aus seiner Neutralstellung herausbewegt worden ist. Befindet sich jedoch der Ventilschieber 2OO in der Schließstellung, so sind Leitung 42 und Motor sowohl mit dem Ablauf 112 als auch mit der Versorgungsleitung 74 verbunden, damit der Stellmotor 34 schnell entweder auf die Überlastschutzanordnung 58 oder das Steuerventil ansprechen kann.

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Die Bewegung des Stellhebels 48 aus seiner in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien gezeigten Neutralstellung bewirkt eine Bewegung des Stellmotors 34 in einem Ausmaß, das dem Schwenkweg des Stellhebels proportional ist. Dies hat seine Ursache darin, daß der Mediumsdruck in der Leitung 4 2 eine Bewegung des Kolbens 94 gegen das Federgehäuse 52 und des Ventilschiebers 200 gegen die Kraft der Feder 234 bewirkt. Je weiter der Stellhebel 48 aus seiner Neutral stellung in Vorwärtsrichtung bewegt wird, desto stärker wird die Feder 234 zusammengedrückt und ein desto größerer Mediumsdruck muß in der Druckkammer 216 aufgebaut werden, um den Ventilschieber 200 aus der Öffnungsstelling in die Schließstellung zu bewegen. Der Mediumsdruck in der Kammer 216 ist dem Mediumsdruck in der Leitung 42 direkt proportional, Je größer deshalb der Druck in der Kammer 216 f.st, ein je größerer Druck herrscht in der Kammer 92 des Stellmotors 34 und umso größer ist der Weg, den der Kolben 94 gegen die Kraft der Feder 52 zurücklegt. Die allgemeine Beziehung zwischen dem Weg des Stellhebels 48 und dem Stellweg des Stellmotors 34 entspricht etwa derjenigen, wie sie in der US-PS 3 540 220 im einzelnen beschrieben ist.

Befindet sich der Ventilschieber 200 in der Schließstellung nach Fig. 4 und verringert sich der Druck in der Leitung 74 aufgrund des Ansprechens der Überlastungsschutzanordnung 58, so wird diese Druckminderung sofort um den Kolbenbereich 208 herum über die Leitung 4 2 zum Stellmotor 34 und über die Leitung 214 zur Druckkammer 216 weitergegeben. Durch die Druckminderung in der Kammer 216 kann die Feder 234 den Ventilschieber 200 aus der Schließstellung gemäß l'ig. 4 nach links in die Stellung gemäß Fig. 3 bewegen. Durch diese Schieberbewegung wird die Leitung 44 noch stärker mit den Abfluß und die Leitung 4 2 noch stärker mit der Versorg;<ngs- leitung 74 verbunden. Da der Druck in der Versorgungsleitung 74 durch Ansprechen der Überlastschutzanordnung 58 vermindert

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ist, bringt die Feder 52 den Stellmotor 34 wieder in die in Fig. 2 gezeigte Neutralstellung zurück. Der Ventilschieber bleibt in seiner Öffnungsstellung, bis der Druck in der Versorgungsleitung 74 soweit angestiegen ist, daß er den Ventilschieber wieder gegen die Wirkung der Vorspannfeder 234 in die in Fig. 4 gezeigte Lage verschiebt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck in der Leitung 42 groß genug, um den Stellmotor 34 entgegen der Kraft de rFeder bis in eine Stellung zu bewegen, die dem Bewegungsmaß des Stellhebels 48 entspricht.

Wird der Stellhebel 48 in die entgegengesetzte Richtung geschwenkt, so bewegt sich der Ventilschieber bezüglich Fig. 3 nach rechts und verbindet die Leitung 44 mit der Versorgungsleitung 74 und die Leitung 42 über den Kanal mit dem Abfluß 112. Wenn sich in der Leitung 44 der Druck aufbaut, wird er über den Radialkanal 228 in die Druckkammer 222 übertragen, um den Ventilschieber gegen die Kraft der Vorspannfeder 250 in die zentrierte Modulationsstellung gemäß Fig. 4 zu bewegen· Tritt die Gefahr des Anhaltens oder Abwürgens des Motors auf, so bewegt die Feder 250 den Schieber 200 nach rechts zurück und schließt die Leitung 44 an den verminderten Druck in der Versorgungsleitung 74 an. Obwohl die in Fig. 3 und 4 gezeigte bauart des Schiebers 40 eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, können auch bekannte andere Bauarten in Verbindung mit der Überlastschutzanordnung 58 nach der Erfindung angewendet werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Überlastschutzanordnung 58 eine erste Ventileinheit 64 enthält, die mit der öffnung 78 und dem Stellmotor 34 zusammen arbeitet, um Änderungen der BeLriebsdrehzahl des Motors und im Eingangs'/Ausgangsdrehzahlverhaltnis des hydrostatischen Getriebes 10 festzustellen. Der Ausgangsdruck aus der ersten Ventileinheit 64 ändert sich in Abhängigkeit

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■von diesen beiden Veränderlichen. Dieser Ausgangsdruck wird mit Hilfe der zweiten Ventileinheit 70 als Steuerdruckquelle für das Ventil 40 auf die Stellungen der Drosselklappe bezogen, Somit ändert sich der dem Ventil zucdführte Druck in Abhängigkeit von Änderungen der Motordrehzahl, des Eingangs-/Ausgangsdr,ehzahlverhältnisses des hydrostatischen Getriebes 10 und der Stellung der Drosselklappe 30.

Damit die Überlastschutzanordnung 58 schnell auf eine bevorstehende überlastung des Motors 12 ansprechen kann, halten die beiden Ventileinheiten 64 und 70 den Druck der über die Leitung 74 dem Ventil zugeführten Steuerflüssigkeic auf einem Wert, der etwas größer ist als der höhere Druck in einer der beiden Leitungen 42 und 44. Wenn bei Vorwärtsfahrt keine bevorstehende überlastung ermittelt wird, steigt und fällt der Druck der Steuerflüssigkeit in der Leitung 74, wenn der Druck in der Leitung 42 steigt oder fällt. Obwohl der Druckin der Leitung 74 sich mit Druckänderungen in der Leitung 4 2 beim Vorwärtsbetrieb ändert, bleibt dennoch der Druck der Leitung 74 auf einer Höhe, die etwas höher als der Druck in der Leitung 4 2 ist, solange, bis ein bevorstehender überiastungszustand ermittele wird.

Tritt der Fall der bevorstehenden überlastung ein, so werden die Betriebsdrehzahlen des Motors 12 und der Pumpe herabgesetzt, wodurch sich der Flüssigkeitsdruck am Einlaß 122 zur Mischkammer 120 vermindert. Dies führt zu einer Verringerung des über die Leitung 68 zum Membranmotor weitergeleiteten Druckes und zu einer Aufwärtsbewegung des Ventilschiebers 144. Bei der Aufwärtsbewegung des Ventilschiebers 144 verringert sich der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 74. Diese Druckabnahme wird über das Venr.il 40 und eine der Leitungen 4 2 und 4 4 zum Stellmotor 34 weitergegeben. Die Rückstellfeder 52 bewirkt dann die Verschiebung des

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Motors 34 zur Verringerung der Drehzahl der Ausgangswelle 26, um die Belastung des Motors 12 herabzusetzen.

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Claims

SO 23U108

EATON CORPORATION,
Cleveland, Ohio, USA

Patentansprüche

(1. !Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe, Dei der eine hydrostatische Einheit eine verstellbare Förder- bzw. Schluckmenge besitzt und mit einem Kauptantriebsmotor mit einstellbarer Drosselklappe gekuppelt ist, gekennzeichnet durch einen Stellmotor (34; zur änderung der Förder- bzw. Schluckmenge der hydrostatischen Einheit (18) und damit zur Änderung der Ausgangsdrehzahi des hydrostatischen Getriebes (10), eine Einrichtung (78) zur Erzeugung eines sich in Abhängigkeit von Änderungen der Betriebsdrehzahl des Hauptantriebsmotors (12) ändernden ersten Signals, eine Einrichtung (70, 90, 156) zur Erzeugung eines sich in Abhängigkeit von Änderungen der Stellung der Drosselklappe (30) ändernden zweiten Signals, eine Einrichtung (64, 102, 104) zur Erzeugung eines sich in Abhängigkeit von Änderungen in der Hubverstellung der hydrostatischen Einheit (18) ändernden dritten Signals, und durch eine Überlastschutzanordnung (58), die auf die genannten Signale anspricht und eine Beweguna des Stellx.iotors (34) veranlaßt, um den Verstellhub der hydrostatischen Einheit dahingehend zu ändern, daß sich die Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes (10) bei Auftreten einer bevorstehenden überlastung de? Hauptantriebsmotors (12) verringert.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Regelventil (40) zur Beaufschlagung des Stellmotors (34) mit einem Druck, der der erwünschten Verstellbev/egung der hydrostatischen Einheit entspricht, solange keine bevorstehende Überlastung des Motors (12) ermittelt ist, wobei die Überlastschutzanordnung (58) Einrichtungen (64, 70) zur Zumessung der Steuerflüssigkeit zu dem Regelventil (40) bei einem Druck enthält, der größer ist als der vom Regelventil zum Stellmotor (34) übertragene Druck und sich in Abhängigkeit von Änderungen dieses Druckes ändert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastschutzanordnung (58) Ventileinheiten (64, 70) zur Abgabe von Steuerflüssigkeit bei einem in Abhängigkeit von den ersten, zweiten und dritten Signalen variierenden Druck enthält, wobei die das erste Signal erzeugende Einrichtung (78) Mittel (88, 124) aufweist, um die Ventileinheiten (64, 70) mit einem Druck zu beaufschlagen, der in Abhängigkeit von Änderungen der Betriebsdrehzahl des Motors (12) variiert, wobei die das zweite Signal erzeugende Einrichtung (90, J.56) Mittel (68, 150) aufweist, um die Ventileinheiten (70) mit einem Druck zu beaufschlagen, der in Abhängigkeit von Änderungen der Drosselstellung vari-iert, und wobei die das dritte Signal erzeugende Einrichtung (102) Mittel (104) enthält, um die Ventileinheiten (64) mit einem Druck zu beaufschlagen, der in Abhängigkeit von Änderungen der Hubverstellung der hydrostatischen Einheit (18) variiert.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Stellmotor (34) zur Änderung des Lingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnisses des hydrostatischen Getriebes (10) in Abhängigkeit von Druckr'ncerungen der dem Stellmotor zugeführten Steuerflüssigkeit,

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ein Regelventil (40) zur Änderung des Druckes der dem .Stellmotor (34) zugeführten Steuerflüssigkeit, eine Einrichtung (74) zur Weiterleitung der Steuerflüssigkeit aus einer Druckquelle (84) zum Regelventil (40), und durch eine Uberlastschutzanordnung (58) zur Druckverringerung der dem Regelventil (40) und dem Stellmotor (34) zugeführten Steuerflüssigkeit, um -über den Stellmotor (34) die Ausgangsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes (10) bei Ermittlung einer bevorstehenden Überlast des Hauptantriebsmotors (12) zur verringern, und um den Druck der dem Regelventil (40) zugeführteil Steuerflüssigkeit größer zu halten als der Druck der dem Stellmotor (34) zugeführten Steuerflüssigkeit, und um den Druck der dem Regelventil (40) zugeführten Steuerflüssigkeit in Abhängigkeit von Änderungen des dem Stellmotor zugeführten Druckes zu ändern, solange keine bevorstehende überlast des Hauptantriebsmotors ermittelt ist.
5« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verstellpumpe (18, 19) des hydrostatischen Getriebes, einen Hydraulikmotor (34) zur Änderung der Pumpeneinstellung, ein Regelventil (40) zur einstellbaren Druckbeaufschlagung des Stellmotors (34), Anschlußmittel (74) zur Zuführung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zu dem Regelventil, und durch eine Überlastschutzanordnung (58), um den dem Regelventil zugeführten Druck in Abhängigkeit von Änderungen in dem dem Stellmotor (34) zugeführten Flüssigkeitsdruck zu ändern und den zum Regelventil (40) zug^.führten Flüssigkeitsdruck lcich⁴-oberhalb des dem Stellmotor (34) zugeführten Druckes zu halten, solange eine bevorstehende Motorüberlastung nicht ermittelt ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die überlast-Schutzanordnung (58) Einrichtungen (102, 134) zur Ermittlung von Änderungen im Druck der dem Stellmotor (34) zugeführten Steuerflüssigkeit sowie eine Druckregeleinrichtung (64, 120 ,88, 124, 140) aufweist, um den zum Regelventil (40) gerichteten Druck in Abhängigkeit von einem Druckanstieg der zu dem Stellmotor (34) strömenden Steuerflüssigkeit zu erhöhen bzw. in Abhängigkeit von einer Druckabnahme der dem Stellmotor zugeftihrten Steuerflüssigkeit zu verringern.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kegelventil (40) zwischen einer Schließstellung (Fig. 4) und einer Offenstellung (Fig.3) zur Verstellung der zcza Stellmotor (34) strömenden Steuerflüssigkeit bewegbar ist, daß ferner Einrichtungen (214, 216, 234) zur Verschiebung des Regelventils aus seiner Schließstellung in seine offene Stellung vorgesehen sind, in der das Regelventil (40) Steuerflüssigkeit zu dem Stellmotor (34) in Abhängigkeit von einer Druckänderung der am Regelventil ankommenden Steuerflüssigkeit richtet, und daß die Uberlastschutzanordnung den Druck der dem Regelventil (40) zugeftihrten Steuerflüssigkeit herabsetzt, um dessen Verstellbewegung in die Offenstellung herbeizuführen urd damit den Stellmotor (34) mit einem relativ niedrigen Druck zu beaufschlagen, sobald ein bevorstehender Uberlastzustand ermittelt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,gekennzeichnet durch einen Handstellhebel (48) , der von einer Neutralstellung aus ii. eine Mehrzahl verschiedener Betätigungsstellungen bev/egbar ist, eine Einrichtung, um das Regelventil (40, 200) bei Bewegung des Handhebels (48) aus der Schließstellung in die Offenstellung zu verschieben, in der Steuerflüssigkeit zum Stellmotor (3'4) gerichtet v/ird, und durch Einrichtungen (74, 214, 216, 250), um das Regelventil (4O, 2OO) in

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Abhängigkeit von der Bewegung der. Stellmotors (34) von .der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, solange keine bevorstehende Überlastung des Hauptantriebsmotors (12) ermittelt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Drucksteuereinrichtung, die in eine Mehrzahl von Einstellungen bewegbar ist, um den Druck der dem Stellmotor (34) zugeführten Steuerflüssigkeit in Abhängigkeit von Änderungen in der Stellung der Drucksteuereinrichtung zu verändern, wobei die Überlastschutzanordnung (58) über die Drucksteuereinrichtung (40) mit de:n Stellmotor (34) in Verbindung steht, so daß bei Auftreten einer bevorstehenden überlast des Hauptantriebsmotors (12) der dem Stellmotor (34) zugeführte Druck verringert wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung einen Ventilschieberkörper (200) enthält, der zwischen einer den Steuerdruck für den Stellmotor (34) ändernden ersten Stellung und einer den Steuerdruck des Stellmotors (34) im v/esentliehen konstant haltenden zweiten Stellung bewegbar ist, und Anschlußmittei (74, 42, 44) aufweist, über die die überlastschutzancrdnung (58) mit dem Stellmotor in Verbindung steht, wenn sxch der Ventilschieber in der ersten oder in der zweiter Stellung befindet.

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