DE2456581A1 - Steuervorrichtung fuer einen hydrostatischen antrieb - Google Patents

Description

1279, D-9514

Dip!. Ing. Helmut Zoepke

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β München Ö, ErhardhJiraße 8

INTERNATIONAL HARVESTER COMPANY
4ol, North Michigan Avenue

CHICAGO 1, Illinois 606II
U.S.A.

STEUERVORRICHTUNG FÜR EINEN HYDROSTATISCHEN

ANTRIEB

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen hydrostatischen Antrieb, der aus einem hydrostatischen Antriebsaggregat mit einer um einen Lagerzapfen drehbaren, in ihrer Winkellage durch eine Betätigungsvorrichtung verstellbaren Taumelscheibe besteht.

Solche Steuervorrichtungen dienen dazu, um die Geschwindigkeit und die Umdrehungsrichtung von hydrostatischen Antriebsaggregaten zu steuern. Mit solchen Steuervorrichtungen kann der Drehsinn und die Winkelverstellung der Taumelscheibe eines hydrostatischen Getriebes über den gesamten Arbeitsbereich, insbesondere bei sehr kleinen Verstellwinkeln gesteuert werden.

In hydrostatischen Getrieben ist es üblich, die Geschwindigkeit und Umdrehungsrichtung der Abtriebswelle durch Verschwenken der zugeordneten Taumelscheibe einer Hydraulikpumpe zu steuern. Wie bekannt, bestimmt die Winkellage der Taumelscheibe die· von der Pumpe in einen zugehörigen Hydraulikmotor verdrängte Flüssigkeits-

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menge, so daß sich die Geschwindigkeit des Hydraulikmotors durch diese Selbsteinstellung verändert. In ähnlicher Weise wird die ümdrehungsrichtung gewöhnlich durch Schwenken der Taumelscheibe zwischen zwei Winkelstellungen gesteuert. Da somit die Geschwindigkeitssteuerung in direkter Abhängigkeit zur Winkellage der Taumelscheibe erfolgt, ergibt,sich, daß es sich hierbei um einen kritischen Faktor handelt, um eine gute und einwandfreie Geschwindigkeitssteuerung zu erreichen. Dieser Faktor wird sehr kritisch, wenn es sich um vergleichsweise kleine Winkel handelt, z.B. Verstellwinkel von Null bis 4° beidseitig einer mittleren Neutralstellung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die vor allen Dingen bei kleinen Winkelstellungen einer Taumelscheibe einwandfreie Steuerfunktionen auszuüben vermag. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine in unmittelbarer Nähe des Lagerzapfens angeordnete irreversible Sperrvorrichtung mit einem Eingangsglied, einem am Lagerzapfen befestigten Ausgangsglied und einem nach geringer Verstellbewegung des Eingangsglieds das Ausgangsglied sperrenden Sperrelement erreicht. Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer Steuervorrichtung, die den gestellten Anforderungen in jeder Weise gerecht wird. Bei einer solchen Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe kann das Spiel minimal gehalten werden. Außerdem wird hierbei der Rückdruck von der Taumelscheibe weitgehend auf Null gehalten. Außerdem ermöglicht eine solche Steuervorrichtung den Einbau einer Rückführeinrichtung, die nach Beendigung der Verstellbewegung der Taumelscheibe die Steuervorrichtung in Neutralstellung zurückbringt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ausgerüsteten Baufahrzeugs mit Links- oder Rechtslenkung,

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Fig. 2 eine Darstellung entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte Ansicht und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Fahrzeugs.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird bei einem hydrostatischen Getriebe eines mit einem speziell ausgebildeten Antriebssystem versehenen Ladefahrzeugs angewendet.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Fahrzeug Io mit Links- und Rechtslenkung besitzt Fahrzeugräder 12, eine Ladeschaufel 14, einen Ausleger 16, einen Antriebsmotor 18 und einen Rahmen 2o. Der Antriebsmotor 18 treibt eine hydrostatische Pumpe 2o an, die eine nicht dargestellte schwenkbare Taumelscheibe aufweist, die zur Veränderung ihrer Verdrängung zu beiden Seiten einer Neutralstellung verstellt werden kann. Die Pumpe 22 ist über geeignete Leitungen mit einem nicht dargestellten Hydraulikmotor verbunden, von dem die Antriebskraft an die Fahrzeugräder abgegeben wird.

Für einen Fahrzeugführer ist auf dem Fahrzeug ein Sitz 24 vorhanden, von dem aus er die erforderlichen Manipulationen zum Bewegen des Fahrzeugs und der Ladeschaufel 14 einleiten und beobachten kann. Auf jeder Seite des Sitzes 24 sind Handhebel 26 und 28 angeordnet. Durch Betätigung der Handhebel 26,28 kann der Fahrzeugführer die Richtung und die Menge an den Antriebsmotor abgegebener Flüssigkeit steuern, so daß durch diesen in entsprechender Weise die Richtung und die Geschwindigkeit der beiden Antriebsrädereinheiten gesteuert werden kann. Es ist hier zu erwähnen, daß die Räder auf der linken Seite des Fahrzeugs durch die vom Handhebel betätigte Pumpe 22 gesteuert werden* Die Fahrzeugräder auf der rechten Seite des Fahrzeugs werden durch entsprechend ausgebildete Elemente gesteuert. Durch diese Anordnung können die Fahrzeugräder

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auf der linken Seite des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung angetrieben werden, während die Räder auf der rechten Fahrzeugseite gleichzeitig direkt in Rückwärtsrichtung angetrieben können, so daß das Fahrzeug im gewünschten Ausmaße gedreht werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist eine erste und zweite irreversible Sperrvorrichtung 3o und 32 vorgesehen, die über Betätigungsgestänge 3 4 und 36 mit den Handhebeln 26 und 2 8 verbunden sind. Die beiden Steuermechanismen übertragen sowohl kleine als auch große Steuerimpulse auf Lagerzapfen 38 und 4o der Pumpen 22 und 23, um dadurch die Geschwindigkeit, und Richtung des Ausgangselementes eines zugehörigen hydrostatischen Getriebes zu steuern. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Steuervorrichtung ebenso wie die hydrostatische Pumpe auf der linken Seite identisch mit jener auf der rechten Seite, d.h. der Handhebel 28, das Gestänge 34, die irreversible Sperrvorrichtung 3o, der Lagerzapfen 38 und die Pumpe 23 sind identisch mit den Elementen auf der linken Seite des Fahrzeugs. Aus diesem Grunde wird im folgenden nur die Vorrichtung mit dem Handhebel 26 beschrieben.

Der manuell zu betätigende Handhebel 26 umfaßt einen länglichen Hohlzylinder 42, der durch eine Welle 44 gelagert ist. Dabei and die Welle 44 und der Hohlzylinder 42 über Laschen 46 und 48 drehbar gelagert, so daß bei einer Betätigung des Handhebels 26 in einer ersten Ebene eine Drehung um die Welle 44 erfolgt. Eine Verlängerung 5o erstreckt sich von der zylindrischen Welle 42 nach unten, und zwar im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Handhebel 26, nur horizontal davon entfernt. Das Gestänge 34, wie es in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt ist, ist an den Laschen 46,48 befestigt, die ihrerseits an einem Rahmen 52 angeschlossen, sind. Die Laschen 46,48 sind Teil eines U-förmigen Gliedes, das durch geeignete Mittel an dem Rahmen 52 befestigt sein kann. Im Rahmen 52 ist eine Ausnehmung 56 eingebracht, durch die der Hebel hindurchtreten kann und somit in einer horizontalen Ebene um die Achse 44 verschwenkt werden kann.

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Zwischen dem Gestänge 34 und der Sperrvorrichtung 3o ist eine Stange 58 angeordnet, so daß die Bewegung übertragen werden kann. Ein Ende 6o dieser Stange 58 ist mit der Verlängerung 5o drehbar verbunden, während das andere Ende 62 mit der Sperrvorrichtung 3o gelenkig verbunden ist. Das Ende 6o hat mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Bunde 64, 66, die angeschweißt oder in anderer Weise befestigt sein können. Diese Bunde 64 und 66 dienen zur Aufnahme und als Abstützungen für eine Druckfeder 68. Die Druckfeder kann durch ein zweites Ende eines im allgemeinen U-förmig ausgebildeten Teiles 7o zusammengedrückt werden, welches das Ende 6o umgibt. Diese durch die Feder 68,»das Teil und die Bunde 64 und 66 gebildete Vorrichtung bildet eine Rückführ- bzw. Sicherheitseinrichtung, die dazu dient, die Steuervorrichtung nach Freigabe des manuellbetätigten Handhebels 26 in eine Neutralstellung zu bringen.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besteht die Sperrvorrichtung 3o aus einem durch einen Bolzen 72 gelenkig an der Stange 58 angeschlossenen Eingangsglied 71, einem Ausgangsglied 74, einem Sperrelement 76, welches das Einga.ngsglied 71 mit dem Ausgangsglied 74 verbindet und ferner einem Sperrsegment 78. Das Sperrsegment ist fest mit dem Rahmen oder dem Motor verbunden und zwar so nahe wie möglich am Lagerzapfen 38. Auf diese Weise dient das befestigte Sperrsegment 78 als Abstützung für das Eingangsglied 71, das Ausgangsglied und das Sperrelement 76, welches darauf drehbar gelagert sein kann. Ein Verstärkungselement 8o verbindet das Ausgangsglied 74 mit dem Lagerzapfen 38, so daß die von der Pumpe 22 ausgehenden Kräfte gesteuert werden können. Die an sich bekannte Sperrvorrichtung ist so ausgebildet, daß die Verstellkraft über das Eingangsglied 71 auf die Taumelscheibe der Pumpe 22 geleitet werden kann. Jedoch können die von der Pumpe 22 ausgehenden Kräfte nur bis zum Sperrelement 76 gelangen. Infolge der speziellen Anordnung der Sperrvorrichtung 3o ergibt sich, daß keine Kraft über den Lagerzapfen 38 auf das Ehgangsglied 71 übertragen werden kann. Jedoch werden sich aufgrund der Ausbildung des Sperrelementes 76 das Aus-

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gangsglied 74 und der Lagerzapfen 38 um wenige Grad bewegen. Das bedeutet/ das Sperrelement 76 muß geringfügig verdreht werden, um es auf einfache Weise zu sperren. Dieses Verdrehen erlaubt der Taumelscheibe um einige Grad vorwärts und rückwärts zu verschwenken und zu Flattern. Obwohl dieses Problem bei normalen Geschwindigkeiten nicht ernsta^ft ist, führt es zu extremen Schwierigkeiten, wenn sehr sehr kleine Geschwindigkeiten eingestellt werden sollen, d.h. wenn die Taumelscheibe vorsätzlich zwischen Winkeln von Null bis 4° verstellt wird. Das aufgrund dieses Problems auftretende Verhalten des Fahrzeugs bezeichnet man im allgemeinen, als Springen, wobei sich das Fahrzeug plötzlich neigt.

Wenn ein im Fahrzeugsitz 24 sitzender Bedienungsmann das Fahrzeug fortzubewegen wünscht, betätigt er die Hebel in der Richtung, in der das Fahrzeug sich fortbewegen soll. Von dem Hebel 26 bzw. 28 wird über die Verbindungsstange 58 das Eingangsglied 71 der Sperrvorrichtung 3o betätigt, welche ihrerseits die Winkellage der Taumelscheibe verstellt. Diese Anordnung ermöglicht die Anwendung einer Sicherheitseinrichtung, da diese Einrichtung auf der Eingangsseite der Sperrvorrichtung 3o angeordnet ist. Das bedeutet, wenn der festgelegte Hebel der Sperrvorrichtung der dem Bedienungsmann unmittelbar zugängliche Steuerhebel und das mit dem Ausgangshebel und dem Lagerzapfen der Taumelscheibe verbundene Gestänge ist, so wie das beim Stand der Technik der Fall ist, würde eine Sicherheitseinrichtung unwirksam sein, da sie durch die Sperrvorrichtung ausgeschaltet würde. Außerdem würde durch die zusätzliche Länge des Gestänges zwischen dem Lagerzapfen und der Sperrvorrichtung Spiel in das ganze System eingeführt, welches sich zu dem natürlichen Spiel der Sperrvorrichtung addieren würde, so daß die Taumelscheibe über eine merkliche Winkellage oszilieren könnte. Durch Festlegung bzw. Anordnung der Sperrvorrichtung an einer Stelle, die sich so nah wie möglich an der Taumelscheibe der Pumpe befindet, ist kein über das natürliche Spiel zusätzliches Gestängespiel vorhanden und da die Sperrvorrichtung den Bewegungen und Auslen-

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kungen der Pumpe folgt, ist somit auf diese.Weise kein Spiel eingeführt. Solch eine Anordnung würde auch die Notwendigkeit einer großen Genauigkeit bei der Herstellung der Verbindungsstangen und des Handhebels erübrigen.

Durch die Anmeldung ist eine brauchbare Steuereinrichtung für die Einstellung der Richtung und Winkellage einer Taumelscheibe eines hydrostatischen Getriebes, insbesondere für hydrostatische Getriebe'eines Ladefahrzeugs mit Links- und Rechtsantrieb geschaffen worden. Solche Fahrzeuge haben normalerweise eine Reihe von Pumpen mit lagerzapfengesteuerten Taumelscheiben. Das Steuersystem schließt die hydrostatischen Pumpen und irreversible Steuervorrichtung und Betätigungsgestänge zum übertragen der manuell eingeleiteten Kraft durch den Fahrer ein. Die Sperrvorrichtung ist in unmittelbarer Nähe der hydrostatischen Pumpen angeordnet. In einer bevorzugten Ausführung ist die Sperrvorrichtung direkt auf der Pumpe angeordnet. Die irreversible Sperrvorrichtung umfaßt ein E^ngangsglied, ein Sperrglied und ein Ausgangsglied. Das Ausgangsglied kann direkt auf dem Lagerzapfen befestigt sein, jedoch ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verstärkungselement dazwischengeschaltet, um die Festigkeit der Einrichtung zu erhöhen. Normalerweise wird eine Betätigungskraft zu dem Eingangsglied, dem Sperrelement und dem Ausgangsglied geleitet, jedoch kann nur eine minimale Kraft in der entgegengesetzten Richtung weitergeleitet werden. Um jedoch die Funktion des Sperrelementes zu gewährleisten, muß eine geringe Eingangskraft durch das Sperrelement möglich sein. Wie sich augenscheinlich ergibt, erlaubt dieser Betrag aufgrund des natürlichen Spiels ein Taumeln der Taumelscheibe, so daß das Ausgangsglied begrenzt sein sollte, um das absolute Maß der Taumelbewegung auf eil Minimum zu verringern. In der bevorzugten Ausführung ist der Hebel- mit einer Rückführeinrichtung ausgerüstet. Die Anordnung einer solchen Einrichtung ist möglich, da sie auf der Eingangsseite der Sperrvorrichtung angeordnet ist und somit die Sperrvorrichtung nicht beeinflußt.

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE

1.) Steuervorrichtung für einen hydrostatischen Antrieb, bestehend aus einem hydrostatischen Antriebsaggregat mit einer um einen Lagerzapfen drehbaren/ in ihrer Winkellage durch eine Betätigungsvorrichtung verstellbaren Taumelscheibe, gekennzeichnet durch eine in unmittelbarer'Nähe des Lagerzapfens (38) angeordnete, irreversibele Sperrvorrichtung (3o) mit einem Eingangsglied (71), einem am Lagerzapfen (38) befestigten Ausgangsglied (74) und einem nach geringer Verstellbewegung des Eingangsgliedes (71) durch das Ausgangsglied (74) sperrenden Sperrelement (76).

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Betätigungsgestänge angeordnete, die Taumelscheibe in ihre Neutralstellung zurückbringende Rückführeinrichtung (64,66,68).

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsgestänge einen Handhebel (26) und ein Gestänge (3 4) mit einem ersten Ende (62) und einem zweiten Ende (6o) aufweist, wobei das erste Ende (62) mit dem Eingangsglied (71) und das zweite Ende (6o) mit dem Handhebel (26) verbunden ist.

4. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (3o) ein die Befestigung des Ausgangsgliedes (74) an dem Lagerzapfen (38) bildendes Verstärkungselement (8o) aufweist.

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5. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (3o) mit einer hydrostatischen Pumpe (22) des Antriebsaggregates verbunden ist.

6. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hydrostatische Pumpen (22,23) mit je einer eigenen Sperrvorrichtung (3o,32) und Betätigungsvorrichtung vorgesehen sind·

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