DE2551949A1

DE2551949A1 - Steuersystem fuer hydrostatische getriebe

Info

Publication number: DE2551949A1
Application number: DE19752551949
Authority: DE
Inventors: Cyril William Habiger
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1976-06-16
Also published as: BE832500A; FR2294365B1; JPS5167896A; CA1026208A; US3990320A; BR7506461A; JPS6019008B2; FR2294365A1; GB1484428A; DE2551949C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem und insbesondere auf ein Gelenkorgan zur Verbindung eines Paars von Servoventilen eines hydrostatischen Getriebes zum gleichzeitigen oder individuellen Betrieb.

Hydrostatische Getriebe für Fahrzeuge der Raupen-Bauart verwenden im allgemeinen zwei eine veränderbare Verdrängung aufweisende, außermittige Pumpen, die einzeln hydraulisch mit einem Paar von Antriebsmotoren verbunden sind, welche antriebsmäßig mit den Raupen in Verbindung stehen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird dadurch gesteuert, daß man wahlweise die Schrägplatte der Pumpen einstellt, um die Ausgangsverdrängung zu verändern; die Steuerung wird durch Verminderung der Verdrängung einer Pumpe erreicht, um so die Drehzahl des entsprechenden Hydraulikmotors bezüglich des anderen Motors abzusenken. Die Steuergelenkanordnung zur Steuerung der Pumpenverdrängung muß so-

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ORIGINAL INSPECTED

mit in der Lage sein, gleichzeitig die Schrägplatte der beiden Pumpen in den beiden Richtungen für die Vorwärts- und Rückwärts-Fahrt zu steuern, und die Steuergelenkanordnung muß auch in der Lage sein, zum Zwecke der Steuerung die Schrägplatte beider Pumpen einzeln zu betätigen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Steuergelenkanordnung in die neutrale oder Null-Verdrängungs-Stellung zurückkehrt, wenn das Geschwindigkeitseingangssignal vermindert wird.

Ein Problem bei derartigen Systemen mit entweder einer oder zwei Pumpen und zwei Motoren besteht darin, daß das Steuersystem so ausgebildet sein muß, daß zwischen den Antriebsmotoren präziser Synchronismus herrscht. Das Vorhandensein von Synchronismus ist insbesondere dann kritisch, wenn sich der Steuerregler in der neutralen Stellung für die Bewegung des Fahrzeugs längs einer geraden Linie befindet. Ohne genaue Einstellungen oder Lageentsprechung von Pumpe und/oder Motoren wird das Fahrzeug nicht längs einer geraden Linie fahren.

Im U.S. Patent 3 772 964 ist ein Lösungsvorschlag für dieses Problem enthalten.

Die vorliegende Erfindung hat sich in erster Linie zum Ziel gesetzt, ein Steuerverbxndungssystem vorzusehen, um ein Paar von gesonderten, eine veränderbare Verdrängung aufweisenden hydraulischen Maschinen zu verbinden, um deren Verdrängung gleichzeitig zu steuern und deren einzelne Steuerung zu ermöglichen. Die Erfindung bezweckt ferner, ein Steuersystem zur Verbindung eines Paars von eine veränderbare Verdrängung aufweisenden hydraulischen Pumpen derart vorzusehen, daß jeweils entsprechende Stellungen eingestellt werden. Die Erfindung sieht ferner ein Steuersystem zur Verbindung der Servoventile eines Paars von eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpen vor, um gleichzeitig eine koordinierte Veränderung der Verdrängung der Pumpen zu gestatten, und um eine gesonderte

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Veränderung einer jeden Pumpe zu erlauben

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Gelenk- oder Verbindungssystem;

Fig. 2 eine Einzelheit eines Teils des Gelenks der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linien III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Gelenks des in Fig. 1 gezeigten Verbindungssystems.

Eine Steueranordnung oder.Steuergelenkanordnung ist im ganzen mit dem Bezugszeichen 10 versehen und verbindet ein Paar von hydraulischen Maschinen, beispielsweise Pumpen 11 und 12, die eine veränderbare Verdrängung aufweisen und zur außermittigen Bauart gehören. Jede Pumpe umfaßt eine Schrägplattensteuerung,wie beispielsweise eine bei 13 angedeutete Null- und Verstärkungs-Einstellvorrichtung, die an einem Drehservoventil 14 befestigt ist, um dessen nicht gezeigtem Ventilkolben eine Drehung um eine Achse A in Fig. 2 aufzuprägen. Der Null- und Verstärkungs-Einsteller ist vollständig in der U.S. Patentanmeldung 530 926 beschrieben (vgl. die entsprechede deutsche Anm. der gleichen

Anmeldering P Anwaltsaktenz.: 75-S-53O,926).

Die Verdrehung des Drehservoventils einer jeden Pumpe lenkt das unter Druck stehende Strömungsmittel zu dem entsprechenden Ende eines Hydraulikzylinders 15, der an der einen veränderbaren Winkel aufweisenden Schrägplatte 16 befestigt ist, die die Verdrängung der Pumpe bestimmt .

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Die Steueranordnung umfaßt ein Paar von Betätigungsanordnungen 17 und 18, die arbeitsmäßig mit den Steuerungen der Pumpen 11 bzw. 12 verbunden sind/ um die Drehstellung der entsprechenden Null- und Verstärkungs-Einstellvorrichtung jeder Pumpe zu sjbeuern. Eine Verbindungsstange 19 erstreckt sich zwischen den Betatigungsanordnungen 17/ 18, so daß diese im Gleichlauf betätigt werden können, und zwar zum Zwecke der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder zum Zwecke einer Änderung der Fahrrichtung.

Ein elastisches Zentrierglied 20 zum Zentrieren der Stange 19 in einer neutralen der Null-Verdrängung der Pumpen entsprechenden Stellung umfaßt ein längliches Rohrteil 21, welches bei 22 schwenkbar an einem Gehäuse oder Gehäuseglied befestigt ist/ wobei von letzterem ein Teil bei 23 dargestellt ist. Ein Ende eines länglichen Stangenteils ist teleskopartig gleitend innerhalb des Rohrteils 21 angeordnet ,wobei das andere Ende des Rohrteils schwenkbar an einem an Stange 19 befestigten Bügel 25 befestigt ist. Eine Druckfeder 26 ist auf dem Rohrteil 21 in einem leicht zusammengedrückten Zustand zwischen einem Paar von ringförmigen Kragen 27 angeordnet. Jeder Kragen ist gleitend auf dem Rohrteil 21 angeordnet und wird darauf durch einen Stift 28 gehalten, der sich durch den Kragen und Längsschlitze 29 und 30 erstreckt, die im Rohrteil bzw. Stangenteil ausgebildet sind. Mit dem am Gehäuse 23 befestigten Rohrteil drückt somit die Bewegung der Stange 19 in der einen oder anderen Richtung jeweils die Feder zusammen. Die Feder bringt die Stange 19 in ihre neutrale Stellung dann zurück, wenn keine externen Betätigungskräfte an der Steueranordnung angreifen. Die Stange 19 kann, wie dargestellt, in ihrer Länge entweder erweitert oder zusammengedrückt werden, um die neutrale Stellung der Steueranordnung einzustellen.

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— ο —

Wie im einzelnen in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, weist jede der Betätigungsanordnungen 17 und 18 einen Hebel oder Kurbelhebel 31 auf, der schwenkbar an einer Platte 32 der Pumpe durch einen sich vertikal erstreckenden Stift 33 befestigt ist'. Eine Kontroll- oder Steuerstange 34 ist schwenkbar mit einem Ende am einen Ende des Hebels 31 durch einen Stift 35 befestigt und ist arbeitsmäßig mit dem anderen Ende an einer geeigneten, nicht gezeigten Betätigereingangssteuerung befestigt, und zwar zum Zwecke der Geschwindigkeits- und Richtungssteuerung der Pumpenausgangsgröße. Das entgegengesetztliegende Ende des Hebels 31 ist schwenkbar an dem entsprechenden Ende der Verbindungsstange 19 durch einen Stift 36 befestigt. Eine Nockenplatte oder ein Glied 37 ist starr an der Oberseite eines nach oben ragenden Teils 38 des Hebels 31 durch ein Paar von Bolzen 39 befestigt und umfaßt eine daran ausgebildete bogenförmige Nockenoberfläche 40, die im ganzen der Null- und Verstärkungs-Einstellvorrichtung gegenüberliegt.

Ein Kurbelhebel 41 ist schwenkbar auf einem Stift 42 gelagert, der sich von der Platte 32 aus nach oben erstreckt, wobei der Kurbelhebel 41 mit einem Ende schwenkbar mit einer Steuerungseingangsstange 43 verbunden ist. Ein Führungsglied 44 ist schwenkbar durch Stift 45 mit dem anderen Arm des Kurbelhebels 41 verbunden und ist mit seinem anderen Ende schwenkbar mit einem Übertragungsglied 46 durch einen Stift 47 verbunden. Das entgegengesetzt liegende Ende des Übertragungsgliedes 46 steht mit der Null- und Verstärkungs-Einstellvorrichtung an einem Schwenkpunkt 48a des mit dem Servoventil verbundenen Hebels 48 in Verbindung. Eine einen Nockenfolger bildende Rolle ist drehbar am Stift 47 gelagert und gegen die Nockenoberfläche 40 und in Anschlag mit einer Stoppoberfläche 50 durch eine Torsionsfeder 51 vorgespannt. Eine Anschlagschulter 50a bildet eine hakenartige Vorrichtung für eine wirkungsvolle oder positive Verbindung von Gelenk mit Nockenplatte 37, die in der gezeigten Stellung mit

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Hebel 31 verbunden ist.

Wenn sich die Betätigungsanordnung in der gezeigten neutralen Stellung befindet/ so fällt der Mittelpunkt, von dem aus die bogenförmige Nockenoberfläche 40 erzeugt ist (d.h. ihr Radius), mit der Mitte des Schwenkpunkts 48a zusammen. Der Schwenkstift 45 ist ferner axial mit dem Schwenkstift 33 des Hebels 31 und des Nockens 40 ausgerichtet. Wenn daher der Kurbelhebel 41 verdreht wird, so wird die Rolle 49 längs der Nockenoberfläche 40 entlangbewegt und übt keine Drehbewegung auf den Null- und Verstärkungs-Betätigungshebel 48 aus.

Wenn die Steuerstange 34 in den Fig. 1 und 2 infolge einer daran angelegten mechanischen Eingangsgröße nach unten bewegt wird, so werden die Hebel 31 und Nocken 40 der beiden Betätigungsanordnungen 17 und 18 gemeinsam um ihre entsprechenden Stifte 33 im Uhrzeigersinn verdreht. Dies stellt Nocken 40 mit einem Winkel bezüglich des Schwenkpunktes 48a der Verbindung 46 ein. Durch die an der Nockenfläche 40 anliegenden Rollen 49 wird auf diese Weise den Übertragungsgliedern 46 eine lineare Bewegung aufgeprägt, um die Servoventile der entsprechenden Null- und Verstärkungs-Einsteller 14 im Uhrzeigersinn um Schwenkpunkt A proportional zur Verdrehungsgröße der Hebel 31 zu verdrehen. Dies hat ein Verkippen der Schrägplatte zur Folge und es tritt eine Strömungsmittelausgangsgröße an der Pumpe auf, um das Fahrzeug in einer ersten Richtung anzutreiben. Umgekehrt prägt die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufende Drehung der Hebel eine proportionale Größe einer entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufenden Verdrehung den Null- und Verstärkungs-Einstellern auf, um die Schrägplatte in entgegengesetzter Richtung zu verkippen, um so das Fahrzeug in entgegengesetzter Richtung anzutreiben.

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Die Steuerung des Fahrzeugs wird bei sich bewegendem Fahrzeug erreicht, wobei sich die Hebel 31 in einer versetzten oder Betätigungsstellung, weg von der dargestellten neutralen Stellung, befinden. Die verdrehte Stellung der Hebel 31 ändert die Stellung der Achse der bogenförmigen Nockenoberfläche 40 bezüglich des Schwenkpunkts 48a des Übertragungsgliedes 46 derart, daß die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn erfolgende Verdrehung des Kurbelhebels 41 die Rolle 49 längs der Nockenoberfläche.40 bewegt, wodurch bewirkt wird, daß das Übertragungsglied 46 den Null- und Verstärkungs-Einsteller zur Null-Verdrängungsstellung hin verdreht, wodurch die Ausgangsgröße der entsprechenden Pumpe vermindert wird. Die Kurbelhebel 41 der Betätigungsanordnungen 17 und 18 sind einzeln gesteuert und eine Steuereingangsgröße zum Kurbelhebel einer Betätigungsanordnung hat keinen Einfluß auf den Kurbelhebel der anderen Betatigungsanordnung. Auf diese Weise wird die Ausgangsgröße einer Pumpe vermindert, während die Ausgangsgröße der anderen Pumpe im wesentlichen konstant bleibt, auf welche Weise ein Drehmanöver des Fahrzeugs eingeleitet wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

( 1.j Steuergelenksystem zur Vereinigung eines Paares von Eingangssteuerfunktionen für das Servoventil einer eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Hydraulikmaschine, wobei das Servoventil die Verdrängung der hydraulischen Maschine steuert, gekennzeichnet durch einen ersten Hebel (48), der betriebsmäßig zur Steuerung des Servoventils (14) angeschlossen ist, einen schwenkbar an der einen Seite des ersten Hebels angeordneten zweiten Hebel (31) mit Nockenvorrichtungen (40) ,

ein erstes den ersten Hebel mit dem zweiten Hebel und den Nockenvorrichtungen verbindendes Verbindungsstück (46),

ein erstes mit dem einen Ende des zweiten Hebels verbundenes EingangsSteuerverbindungsstück (34), einen benachbart zum zweiten Hebel und den Nockenvorrichtungen gelagerten Kurbelhebel (41), Vorrichtungen (44) zur Verbindung des einen Endes des Kurbelhebels mit dem einen Ende des ersten Verbindungsstücks zum Zwecke der Bewegung des erwähnten einen Endes des Verbindungsstücks längs der Nockenvorrichtungen,

und ein zweites Eingcxigssteuerverbindungsstück (43) , welches mit dem anderen Ende des Kurbelhebels verbunden ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtung eine bogenförmige Nockenoberfläche (40) aufweist, welche einen Radius gleich der effektiven Länge des ersten Verbindungsstücks (46) bezüglich des Nockens besitzt, und wobei der Nocken mit dem zweiten Hebel (31) in eine Stellung bewegbar ist, wo die Nockenoberfläche eine Achse besitzt, die mit der Schwenkverbindung des ersten Verbindungsstücks mit dem ersten Hebel zusammenfällt, um eine neutrale Stellung des Nockens zu definieren, und wobei der

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Nocken von der erwähnten Stellung wegbewegbar ist, um eine Betätigungsstellung zu definieren.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungsstück einen Nockenfolger (49) an dem erwähnten einen Ende in Eingriff mit der Nockenoberfläche aufweist, und daß Federmittel (51) den Nockenfolger in Eingriff mit der Nockenoberfläche für eine betriebsmässige Verbindung vorspannen.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Servoventil ein Drehventil ist, wobei sich der erste Hebel 48 um die Drehachse des Servoventils verschwenkt, und wobei ferner die Federmittel eine Torsionsfeder (51) aufweisen, die auf dem zweiten Hebel angeordnet ist und einen langgestreckten Arm aufweist, der mit einem Stift in Eingriff steht, auf welchem der Nockenfolger gelagert istr um den Nockenfolger in Eingriff mit der Nockenoberfläche vorzuspannen.
5. System nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem zweiten Servoventil und einer zweiten Steuerverbindungsanordnung (18) gemäß Anspruch 1, wobei eine Verbindungsstange (19) mit dem anderen Ende des zweiten Steuerhebels eines jeden der Steuergelenksysteme verbunden ist.
6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Zentrierstück (20), welches mit der Verbindungsstange verbunden ist, um das erwähnte Steuergelenksystem normalerweise in eine neutrale Stellung vorzuspannen.
7. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Kombination mit einem zweiten Servoventil und Steuersystem einschließlich einer die anderen Enden der zweiten Hebel des Systems verbindenden Verbindungsstange (19), mit der Zentriermittel (20) verbunden sind, um das System auf

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eine neutrale Stellung zu zentrieren.
8. Steuergelenksystem, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zur Verbindung eines Servoventils für,die Betätigung eines Paars von Eingangs Steuerungen (34_f/ 43) , wobei das Servoventil die Verdrängung der hydraulischen Maschine steuert, gekennzeichnet durch

einen ersten mit dem Servoventil verbundenen Hebelarm (48), benachbart zu welchem ein Hebel (31) angeordnet ist, wobei wiederum benachbart zu diesem und dem ersten Hebelarm (48) ein Kurbelhebel (41) gelagert ist, und wobei ein erstes Verbindungsstück (46) den Hebelarm (48) betriebsmäßig mit dem Hebel (31) verbindet, während ein zweites Verbindungsstück (44) das eine Ende des ersten Verbindungsstücks mit dem Kurbelarm verbindet, wobei ferner ein erstes Eingangssteuerverbindungsstück (34) mit dem einen Arm des Hebels (31) verbunden ist, um eine erste Steuerfunktion auf das Servoventil zu übertragen, und wobei ein zweites Eingangssteuerverbindungsstück (43) mit dem einen Arm des Kurbelhebels in Verbindung steht, um eine zweite Steuerfunktion auf das Servosteuerventil zu übertragen.
9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch veränderbare Nockenvorrichtungen (40), die auf dem Hebel (31) angeordnet sind und durch diesen aus einer neutralen Stellung in eine Nockenstellung bewegt werden können, wobei ein Nockenfolger (49) an einem Ende des ersten Verbindungsstücks angeordnet ist und zum Eingriff mit den Nockenvorrichtungen dient, und zwar sind Federvorrichtungen (51) auf dem Hebel angeordnet und drücken den Nockenfolger in Eingriff mit den Nockenvorrichtungen.

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10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtungen eine bogenförmige Nockenoberfläche (40) aufweisen, die einen Radius gleich der Länge des ersten Verbindungsstücks besitzt, und wobei die Achse der Nockenoberfläche mit der Verbindung des Verbindungsstücks zum Hebelarm dann zusammenfällt, wenn sich der Nocken in seiner neutralen Stellung befindet.
11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verbindung mit einem zweiten identischen System einschließlich einer die beiden Systeme verbindenden Verbindungsstange (19) zur gleichzeitigen Bewegung dann, wenn der erwähnte Hebel bewegt wird.
12. Steuersystem, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zur Verbindung der Servoventile eines Paars von Hydraulikpumpen mit veränderlicher Verdrängung zur gleichzeitigen koordinierten Steuerung von deren Verdrängung und zur gesonderten einzelnen Steuerung von deren Einstellung mit einem Paar von Betätigungsarmen (17,18) sowie einer sich dazwischen erstreckenden Verbindungsstange (19), die durch ein elastisches Zentrierglied (20) zentrierbar ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierglied (20) einen Rohrteil (21) sowie einen Stangenteil (24) zusammen mit einer Druckfeder (26) aufweist (Fig. 4).
14. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ende des Hebels (31) eine Steuerstange (34) und mit dem anderen Ende des Hebels (31) die Verbindungsstange (19) verbunden ist.

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15. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelhebel· (41J schwenkbar an einem Stift (42) geiagert ist, der von der Piatte (32) aus nach oben ragt, wobei ein Führungsglied (44) schwenkbar am anderen Arm oder Ende des Kurbeihebels (41) vorgesehen ist, und eine Nockenplatte (37) starr an einem nach oben ragenden Teil (38) des Hebel·s (31) befestigt ist (Fig. 3).
16. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkstift (45) axial· mit dem Schwenkstift (33) des Hebeis (31) und Nockens (40) ausgerichtet ist.

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