DE2326154A1

DE2326154A1 - Hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE2326154A1
Application number: DE2326154A
Authority: DE
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2229893B1; AT334218B; BE815056A; DE2326154B2; JPS5432101B2; JPS5014969A; SE398380B; GB1437765A; NL7308645A; IT1012442B; CH567213A5; ATA355874A; US3908376A; FR2229893A1

Description

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe
mit einem Motor und einer Verstellpumpe mit veränderlichem Fördervolumen, deren Ausgang an den Motor angeschlossen ist.

Hydrostatische Getriebe mit Verstellpumpen gestatten eine stufenlose Veränderung eines Uebersetzungsverhältnisses und eine grosse Flexibilität hinsichtlich der relativen Lage von An- und Abtrieb. Dabei besteht jedoch der Nachteil, dass die Verstellpumpen verhältnismässig teuer sind. Ihre Verluste durch Ausströmen von OeI sind im wesentlichen vom Arbeitsdruck, nicht aber von der effektiv übertragenen Leistung abhängig. Sie sind hauptsächlich durch die Grosse der Verstellpumpe gegeben.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Getriebes der
erwähnten Art zum Ziel, welches bei Verwendung als Fahrzeuggetriebe mit gegebener effek-

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tiver Leistung die Verwendung einer kleineren Verstellpumpe gestattet als es bisher möglich war. Die kleinere Verstellpumpe ist nicht nur anschaffungsmässig billiger, sondern hat auch kleinere Leckverluste und somit einen besseren Wirkungsgrad bei kleiden Fördervolumen bzw. Drehzahlen des Getriebes.

Das erfindungsgemässe Getriebe, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist gekennzeichnet durch mindestens eine Festpumpe mit unveränderlicher Fördermenge, welche parallel zur Verstellpumpe an den hydraulischen Motor angeschlossen ist, sowie durch eine Steuervorrichtung, welche einer Einstellung des Fördervolumens der Verstellpumpe sowie dem Zuschalten bzw. Abschalten der Festpumpe an Stellen dient, wo die Fördermenge der Verstellpumpe einen Extremwert erreicht hat, wobei sie gleichzeitig eine Umsteuerung der Verstellpumpe auf den anderen Extremwert bewirkt.

Die zusätzlich zur Erhöhung des Fördervolumens des Getriebes verwendete Festpumpe ist einfacher im Aufbau und kann für kleinere Drücke als die Verstellpumpe ausgelegt werden. Da sie nur nach Bedarf zugeschaltet wird, wirken sich ihre Leckverluste nicht aus, wenn sie nicht zugeschaltet ist. Dadurch belasten diese Leckverluste nicht den Wirkungsgrad des Getriebes bei kleinem Fördervolumen, so dass ein höherer Wirkungsgrad der Anlage erreicht werden kann.

Es ist dabei möglich, eine hydraulische Einstellvorrichtung zur Verstellung der Fördermenge der Verstellpumpe vor-

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zusehen, die mit einer Umsteuervorrichtung versehen ist, welche mit der Einstellvorrichtung in Serie geschaltet ist. · und eine selbsttätige Bewegung der Einstellvorrichtung nach dem Erreichen einer Endlage in die andere Endlage bewirkt. Durch eine derartige Massnahme kann der Vorgang beim Zuschalten bzw. Abschalten der Festpumpe bedeutend vereinfacht werden.

Dabei kann die Umsteuervorrichtung einen Umkehrschieber sowie einen Steuerschieber enthalten, welcher in Abhängigkeit von der Verstellbewegung der Pumpe betätigt wird und nach dem Erreichen einer Endstellung der Einstellbewegung eine Betätigung des UmkehrSchiebers auslöst. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine Automatisierung des Zuschaltens bzw. Abschaltens erreicht werden.

Es kann auch eine Blockiervorrichtung vorgesehen sein, die zum Blockieren der Einstellvorrichtung dient, sobald eine Einstellbewegung beendet ist. Dadurch kann eine unbeabsichtigte Verstellung des Fördervolumens der Verstellpumpe im Betrieb verhindert werden. ' ■

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung.

Es zeigt:

Fig.1 ein Schaltschema des Getriebes, Fig.2 Schnitte nach Ebenen I, II, III und IV des Steuerschiebers aus der Fig.1,

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Fig.3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise

des Getriebes und
Fig.4 eine schematische Abwicklung der Bahn einer

Kulissenführung des Steuerschiebers aus der Fig.1.

Das in der Fig.1 dargestellte hydraulische Getriebe enthält einen volumetrisehen Motor M, eine Verstellpumpe VP, zwei Festpumpen FP1, FP2 und eine Zubfingepumpe ZP. Die Verstellpumpe ist eine hydrostatische Kolbenpumpe mit veränderlicher Exzentrizität eines Zapfens, um welchen sich ein ringförmiges Zylindergehäuse bewegt. Derartige hydrostatische Kolbenmaschinen sind bekannt. Wichtig ist im vorliegenden Zusammenhang nur, dass die von der Verstellpumpe VP gelieferte Menge an hydraulischem Druckmittel von der Exzentrizität des Zapfens 11 abhängig ist. Diese Exzentrizität ist in der Fig.1 zwischen zwei Stellungen 0 und 10 veränderlich.

Nach der Fig.1 ist der Zapfen 11 mit einer hydraulischen Einstellvorrichtung 12 versehen, welche in Zylindern bewegliche Kolben 13 enthält, denen durch Leitungen d und e hydraulisches Druckmittel zugeführt bzw. entnommen werden kann. Je nach der Zufuhr ergibt sich eine Bewegung der Kolben 13 und mit ihnen des Zapfens 11 in der einen oder in der anderen Richtung. Die Einstellvorrichtung 12 ist mit einem Finger 14 versehen, welcher in einer Bahn einer Kulissenführung 15 geführt ist. Die Form der Bahn der Kulissenführung ist aus der Fig.4 ersichtlich, in welcher gleichzeitig mit A bis F die

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verschiedenen Stellungen der Bahn bezeichnet sind. Die Kulissenführung 15 ist in einem Steuerschieber 16 ausgebildet, welcher in vier Ebenen I - IV verschiedene Kanäle aufweist, deren Verlauf aus der Fig.2 ersichtlich ist. In der Ebene I enthält der Steuerschieber 16 einen scheibenförmigen Zylinderraum 17, in welchem dichtend ein Flügel 18 des Schieberkolbens geführt ist. Je nachdem, ob durch eine Leitung b oder c Druck zugeführt wird, steht der Schieberkolben des Drehschiebers 16 unter dem Einfluss eines" Drehmomentes mit dem entsprechenden Drehsinn.

Weiter enthält das Getriebe einen Steuerhebel 20 mit zwei gleichen Schaltschiebern 21 und 22. Zwischen den Schaltschiebern 21, 22 und der Einstellvorrichtung 12 ist ein Umkehrschieber 23 geschaltet, dessen Schieberkolben unter dem Einfluss einer Feder 24 steht.

Die einzelnen Anschlussöffnungen der Elemente sind nach der Fig.1 miteinander durch Leitungen a, b, c, d, e und f verbunden. Der Ausgang der Verstellpumpe ist durch eine Leitung 30 an eine Motorleitung 31 angeschlossen. Die Festpumpe FP1 fördert in eine Leitung 32, welche über die Ebene JVJf des Steuerschiebers 16 an die Motorl.eitung anschliessbar ist. Die Festpumpe FP2 fördert in eine Leitung 33, welche über die Ebene IV des Steuerschiebers 16 an die Motorleitung 31 angeschlossen werden kann. Von der Motorleitung 31 führen zwei Leitungen pst mit Steuerdruck für Steuerzwecke. Die eine führt zu den Schaltschiebern 21, 22, die andere zu einem Blockier-

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kolben 34, welcher gegen die Einstellvorrichtung 12 angepresst werden kann und dadurch diese in der eingestellten Lage festhält. · . ·

Die Pumpen VP, FP1, FP2 sind an eine gemeinsame Zubringeleitung 35 angeschlossen, in welche die Zubringepumpe ZP aus einem Behälter 36 fördert. Die einzelnen Pumpen sind in bekannter Weise mit Ueberströmventilen 37 versehen.

Alle Anschlussöffnungen der Elemente, welche in den Abfluss führen und somit an den Behälter 36 angeschlossen sind, sind in den Fig.1 und 2 mit 0 bezeichnet. Schliesslich sind noch in den Abflussleitungen der Schaltschieber 21 und 22 sowie in der Leitung pst des Blockierkolbens.34 Drosselelemente 38 bzw. 40 geschaltet.

Das Prinzip der Arbeitsweise des Getriebes geht aus der Fig.3 hervor. In dieser ist der für einen Fahrzeugantrieb typische Zusammenhang zwischen Drehzahl des Motors η (also Fahrgeschwindigkeit) und dessen Drehmoment Hd gezeigt, nämlich die sogenannte Zugkrafthyperbel. Dies bedeutet, dass der Motor unabhängig von seiner Drehzahl immer konstante Leistung abgibt. Die genau gleiche Kurve gilt aber auch für den Zusammenhang zwischen Pumpendruck ρ und Fördervolumen v. Danach arbeitet bis zu einem Drittel der maximalen Drehzahl des Motors M die Verstellpumpe VP allein. Sie liefert dabei gleichzeitig das maximale Drehmoment. Nach dem Ueberschreiten des ersten Drittels der Drehzahl η max, also bei einem

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Druck von nur 30$ des maximalen Druckes der Verstellpumpe, wird die Festpumpe FP1 zugeschaltet , wobei gleichzeitig die Verstellpumpe auf eine Fördermenge 0 (entspricht der Exzentrizität 0 in den Fig.1 und 4) zurückgestellt wird. Eine weitere Erhöhung der Drehzahl des Motors erfolgt durch eine erneute Vergrösserung der Fördermenge der Verstellpumpe VP durch Vergrösserung ihrer Exzentrizität von 0 in der Richtung auf 10. Nach dem Ueberschreiten des zweiten Drittels der Drehzahl wird die zweite

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Festpumpe F₄P2 zugeschaltet, wobei wieder die Verstellpumpe auf 0 zurückgestellt wird.

Solange sich der Steuerhebel 20 in der mittleren Lage befindet, ist die Leitung f durch die beiden Schaltschieber 21, 22 geschlossen. Der durch die Leitung pst zugeführte Druck wirkt über die Drosselstelle 40 voll auf den Blockierkolben 34, so dass die Einstellvorrichtung ^festgehalten wird.

Wenn bei einer beabsichtigten Erhöhung der Drehzahl der Steuerhebel 20 nach rechts bewegt wird, (+ in der Fig.1) wird die Leitung f und mit ihr der Blockierkolben 34 entlastet. Gleichzeitig gelangt der Druck aus der Leitung pst in die Leitung b und durch diese einerseits über den Umkehrschieber 23 in die Leitung d, so dass die Verstellvorrichtung 12 nach oben zu laufen beginnt, wodurch die Exzentrizität der Verstellpumpe VP und somit ihre Liefermenge vergrössert wird. Gleichzeitig gelangt der Druck aus der Leitung pst durch die Leitung b in den Zylinderraum 17 der Ebene I des Steuerschiebers 16 und wirkt auf den Flügel 18. Der Kolben des Steuerschiebers ist jedoch durch die Kulissenbahn der Führung 15 an einer Drehung gehindert. Es sei dabei angenommen, dass sich der Finger 14 im Abschnitt A, B der Kulissenbahn befindet.

Wenn die Einstellvorrichtung 12 die oberste Stellung erreicht hat, kann sich der Kolben des Steuerschiebers 16

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frei drehen,und durchläuft den Bereich B-B¹ der Kulissenbahn (Fig.4). Nach dem Erreichen des Endes B' der Kulissenbahn 15 wird der Kolben des Steuerschiebers 16 an einer weiteren-Drehung gehindert. In dieser Stellung gelangt in der Ebene III der Druck aus der Steuerleitung pst in die Leitung a, was zur Folge hat, dass der Kolben des UmkehrSchiebers 23 gegen die Kraft der Feder 24 in der Fig.1 nach links bewegt wird; Gleichzeitig wirkt der Druck aus der Leitung a auf die oberste Stirn- fläche des Schieberkolbens des Schaltschiebers 21 und hält diesen in der niedergedrückten Stellung fest, bis der Umsteuervorgang beendet is't, d.h. bis die Verstellpumpe VP in ihre andere Extremstellung, in diesem Fall mit der Exzentrizität 0, angelangt ist. Der Hebel 20 verhindert dabei durch seine Form eine Betätigung des anderen Schaltschiebers 22.

Da der Umkehrschieber 23 die Anschlüsse der Einstellvorrichtung 12 umgetauscht hat, bewegt sich diese mit den Kolben 13 nach unten. Gleichzeitig bewegt sich der Finger 14 entlang des Abschnittes B¹, C der Kulissenbahn 15 (Fig.4). Der Flügel 18 dreht den Kolben des Drehschiebers 16 im Uhrzeigersinn. Dadurch wird in der Schnittebene IV die Festpumpe FP1 an die Motorleitung 31 geschaltet. Damit diese Zuschaltung nicht schlagartig erfolgt, ist der Kolben des Steuerschiebers 16 mit einem Drosselkanal 40 versehen.

Wenn die Einstellvorrichtung 12 mit dem Finger 14 in die unterste Lage gelangt, kann sich der Kolben weiter, in die Stellung 180° drehen, wobei der Finger 14 in der Kulissenbahn den Abschnitt C-C durchläuft. In der Ebene III wird

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dabei die Leitung a entlastet. Der Kolben des UmkehrSchiebers 23 bewegt sich unter dem Einfluss der Feder 24 in seine Ausgangs lage zurück. Die Einstellvorrichtung 12 beginnt nach oben zu laufen, wodurch die Fördermenge der Pumpe VP erhöht wird. Der Kolben des Schaltschiebers 21 wird freigegeben.

In der gleichen Weise erfolgt nach dem Durchlaufen des Abschnittes C, D¹ der Kulissenbahn 15 das Zuschalten der zweiten Festpumpe FP2, falls nicht in der Zwischenzeit der Steuerhebel 20 in die Mittelstellung gebracht wird. Diese Bewegung hätte zur Folge, dass die Zufuhr des Druckmittels in den betreffenden Zylinderraum der Einstellvorrichtung 12 unterbrochen wird und dass gleichzeitig der Blockierkolben 34 angepresst wird.

Die Zuschaltung der Festpumpe FP2 erfolgt durch den Kanal in der Ebene Ildes Steuerschiebers 16, wobei auch hier der Kolben des Steuerschiebers mit einem Drosselkanal 40 zur Verhinderung eines stossartigen Zuschaltens versehen ist.

Bei einer beabsichtigten Verkleinerung der Drehzahl des Motors und somit des Fördervolumens der Pumpenanlage wird der Steuerhebel 20 in der Fig. 1 nach links geschwenkt. In diesem Fall verläuft der beschriebene Vorgang umgekehrt, wobei sich der Finger 14 durch die Kulissenbahn 15 in umgekehrter Richtung bewegt.

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Claims

Patentansprüche

'[ 1 J Hydrostatisches Getriebe mit einem Motor und einer Verstellpumpe mit veränderlichem Fordervolumen, deren Ausgang an den Motor angeschlossen ist, gekennzeichnet durch mindestens eine Festpumpe (FP1, FP2) mit unveränderlicher Fördermenge, welche parallel zur Verstellpumpe (VP) an den hydraulischen Motor (M) angeschlossen ist, sowie durch eine Steuervorrichtung (12, 20, 21,22,23), welche zur Einstellung des ForderVolumens der Verstellpumpe (VP) sowie zum Zuschalten bzw. Abschalten der Festpumpe (FP1, FP2) an Stellen dient, wo die Fördermenge der Verstellpumpe (VP) einen Extremwert (0,10) erreicht hat, wobei sie gleichzeitig eine Umsteuerung der Verstellpumpe (VP) auf den anderen Extremwert bewirkt.
2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hydraulische Einstellvorrichtung (12) zur Verstellung der Fördermenge der Verstellpumpe (VP), die mit einer Umsteuervorrichtung (16, 23)' versehen ist, welche mit der Einstellvorrichtung (12) in Serie geschaltet ist und eine selbsttätige Bewegung der Einstellvorrichtung (12) nach dem Erreichen einer Endlage (0, 10) in die andere Endlage bewirkt.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsteuervorrichtung einen Umkehrschieber (23) sowie einen Steuerschieber (16) enthält, welcher in Abhängigkeit von der Verstellbewegung der Pumpe (VP) betätigt wird und

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nach dem Erreichen einer Endstellung der Einstellbewegung eine Betätigung des UmkehrSchiebers (23) auslöst.
4. Getriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Blockiervorrichtung (34), die zum Blockieren der Einstellvorrichtung (12) dient, sobald eine Einstellbewegung beendet ist.
5. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Steuerhebel (20) mit mindestens einem Schaltschieber (21,22) enthält, welcher an die Förderleitung (31)mindestens einer der Pumpen (VP, FP1, FP2) angeschlossen ist und zur Steuerung der Zufuhr des von der Pumpe (VP, FP1, FP2) geförderten hydraulischen Druckmittels zur Einstellvorrichtung (12) dient.
6. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (16) ein Drehschieber ist, welcher mit einer Kulissenführung (15) versehen ist, in welche ein Finger (14) eingreift, der mit dem beweglichen Teil der hydraulischen Einstellvorrichtung (12) fest verbunden ist und jeweils eine Stellung einnimmt, welche dem Fördervolumen der Verstellpumpe (VP) entspricht.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (16) einen in einem scheibenförmigen Zylinderraum (17)dichtend geführten Flügel (18) aufweist, auf dessen eine Seite der Druck des geförderten Druckmittels einwirkt, derart, dass der Drehschieber (16) unter dem Einfluss

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eines Drehmomentes steht, dessen Drehsinn von der Stellung des Umkehrschiebers (23) abhängig ist.
8. Getriebe nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (16) Steuerkanäle aufweist, welche der Zuschaltung bzw. Abschaltung der Festpumpe bzw. der Festpumpen

' (FP1, FP2)dienen. ■
9. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltschieber (21, 22) mit einer Selbsthaltevorrichtung versehen ist, welche ihn während der Umsteuerung der Verstellpumpe (VP) bis zur Beendigung des Umsteuervorganges in seiner Stellung festhält.
10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schaltschieber (21, 22) vorgesehen sind, die durch den Steuerhebel (20) derart miteinander verbunden sind, dass, wenn einer während des Umsteuervorganges festgehalten wird, eine Betätigung des anderen verhindert wird.

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