DE2551494A1

DE2551494A1 - Aus pumpe und motor bestehendes hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE2551494A1
Application number: DE19752551494
Authority: DE
Inventors: Carlo Pensa
Original assignee: Massey Ferguson Services NV
Current assignee: Massey Ferguson Services NV
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1976-05-20
Also published as: CA1043225A; JPS5172863A; ZA757228B; FR2291421B1; IT1054399B; AU8668475A; ES442774A1; FR2291421A1; GB1521475A; US4034654A; SE7512909L; BR7507659A

Description

Aus Pumpe und Motor bestehendes hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein, aus Pumpe und Motor bestehendes hydrostatisches Getriebe. Bei solchen ist es bekannt, sowohl bei Pumpe als auch Motor Steuervorrichtungen zur Veränderung des Schluckvolumens vorzusehen, um einen möglichst großen Drehzahlbereich am Abtrieb des Motors zu erhalten. Außerdem sind Steuervorrichtungen bekannt, die das Getriebe in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Parameter, wie z.B. Drehmoment, Druckoder Leistungsaufnahme, halten. Weil der von der Pumpe erzeugte Druck von der Belastung des Motors und vom Übersetzungsverhältnis bestimmt wird, ist es möglich, daß, wenn der Motor mit minimalem Schluckvolumen hohen Belastungen ausgesetzt ist, im ganzen System extrem hohe Drücke auftreten, ohne daß die Steuereinrichtungen wirksam werden. Bei bekannten Getrieben führen solche Verhältnisse dazu, daß das Überdruckventil abbläst oder daß die Pumpe auf Nullförderung verstellt. Dies hat zur Folge, daß das Getriebe nicht mehr im maximal möglichen Leistungsbereich arbeitet.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Mängel zu beheben und eine Steuervorrichtung für aus Pumpe und Motor bestehende hydraulische Getriebe zu schaffen, die automatisch sicherstellt, daß das Getriebe bei allen Betriebsbedingungen in seinem maximalen Leistungsbereich, für den es ausgelegt ist, arbeitet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine auf die Steuervorrichtung einwirkende Übersteuerungseinrichtung und ein Druckfühler vorgesehen sind, der auf den von der Druckmittelquelle erzeugten Druck anspricht und bei Erreichen einer vorherbestimmten Druckgrenze so auf die Übersteuerungseinrichtung einwirkt, daß das Schluckvolumen des Motors erhöht wird.

Vorzugsweise ist die Druckmittelquelle mit einer Steuervorrichtung zur Veränderung der Fördermenge versehen, wobei die Steuerung der Fördermenge der Druckmittelquelle in Abhängigkeit von deren Leistungsaufnahme so erfolgt, daß diese unter einem vorherbestimmten Wert verbleibt. Dabei erhöht die Steuervorrichtung für den Motor dessen Schluckvolumen, bevor die Steuerung für die Druckmittelquelle einsetzt.

Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung für den Motor an eine gesonderte Druckmittelpumpe über eine Steuerleitung angeschlossen, die zugleich mit einem Druckregler verbunden ist, wobei die Übersteuerungseinrichtung Mittel zum Entlasten der Leitung enthält. Diese sind zweckmäßig aus einem Ventil gebildet, welches durch eine Feder geschlossen gehalten wird, wobei die Federkraft durch einen zur Übersteuerungseinrichtung gehörigen Hebel veränderbar ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles und der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine diagrammatische Darstellung eines Steuersystems für eine hydrostatische Kraftübertragung und

Fig. 2 eine Verbesserung eines Teiles

des Systems gemäß Fig. 1 im Schnitt.

Gemäß Figur 1 besteht die hydrostatische Kraftübertragung im wesentlichen aus einer Pumpe 1 und einem Motor 2, die hydraulisch durch die Leitungen 3 und 4 miteinander verbunden sind. Das Schluckvolumen des Motors 2 läßt sich vermittels der Schwenkscheibe 5 verändern, die auf Drehzapfen 6 gelenkig gelagert ist und mit deren Hilfe die Hübe der Kolben 7 verändert werden können. Die Neigung der Schwenkscheibe 5 läßt sich verstellen mit einer Servoeinrichtung 8, welche einen Kolben 9 aufweist, der mit einer hohlen Kolbenstange 10 verbunden und in dem Zylinder 11 verschiebbar ist. Der Kolben 9 teilt den Zylinder 11 in die beiden Kammer 14 und 15. Die Kolbenstange 10 ist mit der Schwenkscheibe 5 durch ein Gelenk 12 verbunden und trägt in ihrem Innern einen Hohlraum 13. Der Kolben 9 wird durch die Feder 16 in Richtung einer Vergrößerung der Kammer 14 beaufschlagt.

In der Bohrung 13 der Kolbenstange 10 ist ein Ventilkörper 17 verschiebbar. Dieser wird vermittels einer Feder 18 gegen den Kolben 9 gedrückt und kontrolliert mittels eines Ansatzes 19 den Durchfluß aus der Kammer 15 über eine Querbohrung 20 in den Raum 13. Andererseits verbindet eine Öohrung 21 im Ventilkörper 17 den Innenraum 13 mit einer

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Kammer 22, welche ihrerseits über Leitungen 24 und 25 mit einer Zahnradpumpe 23 verbunden ist. Die Leitung 25 verbindet außerdem die Zahnradpumpe 23 mit einer einstellbaren Abflußeinrichtung 26. Diese weist im Innern eine Durchlaßplette 27 auf, die mit einem Ventilkegel 28 zusammenarbeitet, welcher in der Kammer 29 mittels eines Handhebels 31 über einen Verstellnocken 30 verschiebbar ist. Mit Hilfe dieser Vorrichtung läßt sich der Ventilkegel 28 verstellen und damit der Durchlaß 27 in seinem Querschnitt verändern. Die aus der Leitung 25 über 27, 28, 29 hindurchströmende Flüssigkeit gelangt über die Leitung 32 zu dem üblichen Sammelbehälter oder Sumpf.

Die Leitung 24 hingegen führt zu einer Drucküberwachungseinrichtung, die insgesamt mit 35 bezeichnet ist und eine Ventilanordnung 36 und einen Druckfühler 37 umfaßt.

Die Ventilanordnung 36 hat einen Einsatz 38 mit einer Querbohrung 39, und einer im Innern liegenden Kammer 40, die über 39 mit der Zuleitung 24 verbunden ist. Die Kammer 40 wird durch einen Ventilkegel 41 abgeschlossen, welcher durch eine zwischen die Kolben 43 und 44 eingesetzte Feder 42 au± seinen Durchlaßsitz gedrückt wird. Der Kolben 44 stützt sich auf einen Hebel 45 ab, der in dem Gehäuse 47 einseitig auf einem Zapfen 46 verschwenkbar lagert.

Der Druckfühler 37 weist einen Stößel 50 auf, der sich in einem Gehäuseeinsatz 51 führt und auf diese Weise beaufschlagt wird von dem Flüssigkeitsstrom in der Leitung 52, die ihrerseits an die Hochdruckleitung 3 angeschlossen ist. Der Stößel 50 wirkt gegen einen Kolben 53, der unter der Wirkung einer vorgespannten Feder 54 steht. Das Ende des Kolbens 53 durchsetzt den Hebel 45, wobei auf seinem, mit Gewinde versehenem Ende Einstellmuttern 55 aufgedreht sind.

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- 5 Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende.

Von der Pumpe 1 wird Druckflüssigkeit durch die Leitung gefördert, wodurch die Kolben 7 beaufschlagt werden und der Motor 2 gedreht wird. Bei einer bestimmten Fördermenge der Pumpe 1 ist die Drehgeschwindigkeit des Motors 1 proportional der Einstellung der Schwenkschieber 5, die ihrerseits veränderbar ist vermittels der Servoeinrichtung 8. Deren Bewegung wird gesteuert durch den Druck in der Leitung 25. Dieser läßt sich einstellen vermittels des Ausflußreglers 26 mit Hilfe des Handhebels 31, durch den der· Durchflußquerschnitt der Ausflußplatte 27 veränderbar ist.

Wenn der Druck in der Leitung 25 steigt, wird der Ventilkörper 17 gegen die Feder 18 bewegt, bis sich Federdruck 18 und Leitungsdruck 25 ausgleichen und die Querbohrung freigegeben wird. Dann kann die Druckflüssigkeit aus der Leitung 25 über die Kammer 22, die Bohrung 21 und die Kammer 13 in die Zylinderkammer 15 gelangen und den Kolben 9 gegen die Feder 16 drücken, bis der Ansatz 19 des Ventilkörpers 17 die Querbohrung 21 wieder abdeckt. Dadurch wird die Neigung der Schwenkscheibe 5 verringert und die Drehgeschwindigkeit des Motors erhöht. Umgekehrt kann aber auch bei einem Absinken des Druckes in der Leitung 25 der Ventilkörper 17 unter Einwirkung der Feder 18 soweit zurückgeschoben werden, bis sich Flüssigkeitsdruck und Federdruck wieder ausgleichen. Die Flüssigkeit fließt dann aus der Kammer 15 in die Kammer 14 und von da durch einen nicht gezeigten Auslaß zurück zum Sumpf. Der Kolben 9 wird auf diese Weise durch die Feder 16 verschoben und erhöht durch Verstellung der Schwenkscheibe das Schluckvolumen des Motors.

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Wenn der Motor auf minimales Schluckvolumen eingestellt ist, so ist das übersetzungsverhältnis zwischen Pumpe und Motor hoch. So hohe Drücke können sich in die Leitung 3 fortpflanzen. Um dies zu verhindern, ist die Einrichtung 35 vorgesehen. Der Druck in der Leitung 3 wird durch die Leitung 52 auf den Stößel 50 übertragen. Dieser drückt auf den Kolben 53, welcher durch die vorgespannte Feder 54 beaufschlagt ist. Bei einem vorherbestimmten Druck wird der Stößel 50 die Vorspannung der Feder 54 überwinden und den Kolben 53 entgegen der Federwirkung verschieben. Dadurch wird der um den Zapfen 46 schwenkbare Hebel 45 freigegeben und durch die Wirkung der Feder 42 verschwenkt. Dabei ist aber auch die von der Feder 42 auf den Ventilkörper 41 ausgeübte Kraft verringert. Der Druck in der Leitung 24 überwindet diese verringerte Federkraft 42, so daß die Druckflüssigkeit aus der Leitung 24 in den Sumpf entweichen kann. Dadurch wird der Druck in der Leitung 24 reduziert und die Steuereinrichtung 8 veranlaßt, das Schluckvolumen zu erhöhen, so daß auf diese Weise das Übersetzungsverhältnis verändert und dadurch der Druck in der Leitung 3 verringert wird.

Wenn daraufhin der Druck in der Leitung 3 abfällt, geht auch der Kolben 53 unter dem Druck der Feder 54 wieder zurück, so daß damit der Hebel 45 verschwenkt und die Feder 42 soweit zusammengedrückt wird, daß sie das Ventil 41 schließen kann. Die Servoeinrichtung arbeitet dann wieder in dem Sinn, daß entsprechend dem erhöhten Druck in der Leitung 25 die Motorleistung auf ihren vorherigen Wert wieder gesenkt wird.

Figur 2 zeigt eine Verbesserung der Drucküberwachungseinrichtung 35. Diese ist hier ersetzt durch einen Ventilschieber 60, welcher in einer Büchse 61 verschiebbar ist.

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Der Schieber 60 hat einen Kopf 62, welcher den Durchfluß durch eine Bohrung 63 in der Büchse 61 steuert. Diese sitzt ihrerseits in einem Ventilkörper 64, der aus einer in einem Gehäuse 66 mit oberer Endkappe 67 sitzenden Büchse 65 besteht. Der Aufsatz 67 enthält einen Kolben 68, der von einer Feder 69 beaufschlagt und auf die Büchse 61 gedrückt wird. Im Ende des Kolbens 68 befinden sich Nuten 70.

Eine Pumpe 71 fördert Öl über eine Leitung 72 und einen im Ventilkörper 64 vorgesehenen Einlaß 73 zu einer ringförmigen Aussparung 74 in der Büchse 61. Diese Aussparung 74 ist über Querbohrungen 75 mit einer Ringkammer 76 des Kolbens 60, 62 verbunden. Der Ventilkörper 64 besitzt weiterhin Durchlässe 77 und 78, welche über die Leitung 24 miteinander verbunden sind und einen Durchlaß 79, welcher über eine Verbindungsleitung mit dem Ölsumpf verbunden ist. über den Einlaß 77 kann öl aus der Leitung 24 über die Bohrung 63 in die Ringkammer 80 gelangen. Durch den Einlaß 78 fließt Flüssigkeit aus der Leitung 24 in eine Kammer 81, die im Innern der Büchse 65 zwischen dem Schieber 60 und der Hülse 61 gebildet ist. Der Schieber 60 wird durch die Feder 82 gegen den eingangs erwähnten Hebel 45 gedrückt.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende.

Es wird angenommen, daß der Abfluß 26 (Fig. 1) völlig geöffnet ist, d.h. daß der Druck in der Leitung 24 niedrig und der Motor 2 auf maximales Schluckvolumen eingestellt ist. Die Hülse 61 wird in diesem Falle in der Büchse 65 vermittels der Feder 69 soweit verschoben, bis der Kolben 68 gegen die Endkappe 67 trifft. Die Flüssigkeit wird dann durch die Pumpe 71 über die Leitungen 72, den Einlaß 73 in

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die Kammer 74 und von da durch die Bohrung 75 in die Kammer 76 gedrückt. Weil sich die Hülse 61 relativ zum Schieber 60 bewegt hat, ist der Durchlaß 63 freigegeben, so daß Flüssigkeit aus der Kammer 76 über die Ringkammer 80 in den Durchlaß 77 und von da über die Leitung 24 und den Abfluß 26 in den Ölsumpf oder Sammelbehälter gelangen kann.

Wenn der Durchtritt durch den Auslaß 26 reduziert wird, so steigt der Druck in der Leitung 24 (Herabsetzung des Schluckvolumens). Der erhöhte Druck, der sich bis in die Kammer 81 fortpflanzt, bewegt die Büchse 61 entläng des Schiebers 65, bis der Druck in der Kammer 81 ausgeglichen ist mit dem Federdruck 69. Bei minimalem Schluckvolumen (das ist, wenn der Auslaß 26 sich in Minimalstellung befindet), wird die Bohrung 63 von dem Schieberkopf 62 wieder überdeckt und der Durchfluß von der Pumpe 71 in die Leitung 24 abgesperrt.

Wenn der Druck in der Leitung 3 ein vorherbestimmtes Maß überschreitet, dann drückt der Stößel 50 den Kolben 53 nach unten, so daß der Hebel 45 um sein Gelenk 16 verschwenken und den Schieber 60 erlauben kann, sich in der Büchse 61 unter der Wirkung der Feder 82 nach unten zu verschieben.

Wenn der Motor auf minimales Schluckvolumen eingestellt ist, gibt der Schieberkopf 62 den Durchlaß 63 frei, so daß die Flüssigkeit aus der Leitung 24 über den Durchlaß 63 und die Nuten 70 sowie den Auslaß 79 zum Vorratsbehälter zurückfließen kann. Dies ermöglicht eine Steigerung des Schluckvolumens des Motors und bewirkt, daß die Büchse den Teil 65 nach unten drückt, bis der Einlaß 63 wieder völlig durch den Ventilkopf 62 abgedeckt ist. Wenn dann

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der Druck in der Leitung 3 fällt, wird das Ventil wieder durch den Hebel 45 nach oben bewegt, so daß die Flüssigkeit durch den Einlaß 63 und die Leitung 24 fließen kann.

Sollte das Schluckvolumen des Motors auf irgendeinen anderen Wert als den Minimalwert eingestellt sein, dann steigt der Druck in der Leitung 3 weiter, bis der Schieber 60 wieder mit dem Einlaß 63 übereinstimmt. Jede weitere Druckerhöhung bewirkt dann den Durchfluß der Flüssigkeit 24 zum Vorratsbehälter, um auf diese Weise das Schluckvolumen des Motors wieder zu erhöhen. Hieraus ergibt sich, daß ein gleichmäßiger Druck eingestellt wird, bei welchem die Servoeinrichtung übersteuert wird. Dies ist insbesondere von Nutzen, weil es ermöglicht, die maximale Maschinenleistung auszunutzen und sichergestellt ist, daß das maximale Drehmoment für maximale Kraftübertragung zur Abtriebswelle übertragen wird, bevor Entlastungsventile oder andere Schutzvorrichtungen zum Einsatz kommen.

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Claims

Patentansprüche;

Γ1.,Hydrostatisches Getriebe mit einem, an eine Druckmitttelquelle angeschlossenen Motor mit veränderlichem Schluckvolumen und Steuervorrichtungen zur Veränderung desselben, gekennzeichnet durch eine, auf die Steuervorrichtung (8) einwirkende Übersteuerungseinrichtung (35) und einen Druckfühler (50, 51), der auf den von der Druckmittelquelle (1) erzeugten Druck anspricht und bei Erreichen einer vorherbestimmten Druckgrenze so auf die Übersteuerungseinrichtung einwirkt, daß das Schluckvolumen des Motors erhöht wird.
2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle mit einer Steuervorrichtung zur"Veränderung der Fördermenge versehen ist.
3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Fördermenge der Druckmittelquelle in Abhängigkeit von deren Leistungsaufnahme so erfolgt, daß diese unter einem vorherbestimmten Wert verbleibt.
4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (8) für den Motor (2) dessen Schluckvolumen erhöht, bevor die Steuerung für die Druckmittelquelle (1) einsetzt.
5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (8) für den Motor (2) an eine Druckmittelpumpe (23) über eine Steuerleitung (25) angeschlossen ist, die zugleich mit einem Druckregler (26) verbunden ist, wobei die Übersteuerungseinrichtung (35) Mittel (40, 41) zum Entlasten der Leitung (25) enthält.

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6. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsmittel aus einem Ventil (40, 41) gebildet sind, welches durch eine Feder (42) geschlossen gehalten wird, wobei die Federkraft durch einen zur Übersteuerungseinrichtung gehörigen Hebel (45) veränderbar ist.
7. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (45) mit einer Kolben-Zylindereinheit (50, 51, 53, 54) zusammenarbeitet, die ihrerseits mit der Druckmittelquelle (1) verbunden und vom jeweiligen Druck beaufschlagt ist.
8. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übersteuerungseinrichtung (64) (Fig. 2) zur Anwendung gelangt, die eine zylindrische Büchse (61) mit einem darin geführten Schieber (60, 62) aufweist, welche in einer weiteren Büchse (65) verschiebbar und in einer Richtung durch Federn (69) und entgegengesetzt dazu durch den Druck in der Steuerleitung (24) beaufschlagt ist, wobei Schieber (60) und Büchse (61) zusammenarbeiten, um den Druckmitteldurchfluß in oder aus der Steuerleitung (24) zu steuern und der Schieber (60) durch den Hebel (45) bewegt wird, der mit dem Druckfühler (50, 51, 53) derart zusammenarbeitet, daß bei Erreichen eines vorherbestimmten Druckes der Schieber (60) im Sinne einer Entlastung der Steuerleitung verstellt wird. wird.

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