DE3042837A1

DE3042837A1 - Steuer- und regeleinrichtung fuer die abtriebsdrehmomenteinstellung mit ueberlagerter grenzleistungsregelung bei einem hydrostatischen getriebe

Info

Publication number: DE3042837A1
Application number: DE19803042837
Authority: DE
Inventors: Albert 7913 Senden Mayr; Wolfgang 7919 Tiefenbach Wiest
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1982-05-19
Also published as: JPS57149653A; US4802336A; GB2087521B; FR2493949B1; FR2493949A1; IT1139732B; GB2087521A; JPH0428949B2; DE3042837C2; IT8125065A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und Regeleinrichtung für die Abtriebsdrehmomenteinstellung mit überlagerter Grenzleistungsregelung bei einem aus verstellbarer Hydropumpe und Hydromotor bestehenden, von einem Antriebsmotor angetriebenen hydrostatischen Getriebe mit einer Servostel1 einrichtung für die Einstellung des Fördervolumens der Hydropumpe, bestehend aus einem für zweiseitige Verstellung der Hydropumpe in zwei Richtungen über ein Momentregelventi1 mit einem Stelldruck beaufschlagbaren Servokolben, wobei das Momentregelventi1 aus einem Steuerschieber besteht, der je nach gewünschter Stellrichtung der Hydropumpe einerseits von einem über ein willkürlich veränderbares Gebergerät einstellbaren, von

ORiQfMAL INSPECTED

j -5-

; 1 einem durch eine Hilfspumpe gelieferten konstanten Versorgungsdruck abgeleiteten Steuerdruck beaufschlagt ist, dem andererseits der Arbeitsdruck im Getriebe-

; kreislauf oder ein diesem proportionaler Regeldruck

j 5 entgegenwirkt.

Bei zahlreichen Anwendungsarten von hydrostatischen

Getrieben mit veränderbar einstellbarer umlaufender Druckflüssigkeitsmenge im Arbeitskreislauf wird ein hoher Arbeitsdruck bei geringem Flüssigkeitsstrom,

jedoch ein niedriger Abgabedruck bei großem FlUssig- /n*. keitsstrom benötigt. Da es unwirtschaftlich wäre, einen

^ Antriebsmotor für die Hydropumpe des Getriebes so großer Kraft vorzusehen, daß er einen großen Flüssigkeitsstrom mit hohem Arbeitsdruck liefern kann, werden Regelvorrichtungen vorgesehen um sicherzustellen, daß die Fördermenge der Hydropumpe (Strömungsgeschwindigkeit, des Arbeitsdruckmittels im,Getriebe) abnimmt, wenn der Arbeitsdruck im "Getri ebekrei slauf steigt, so daß die ■ benötigte Antriebskraft für die Hydropumpe niemals die vom Antriebsmotor verfügbare Kraft übersteigt. Die Regelvorrichtung begrenzt also das für das hydrostatische Getriebe bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl am Hydromotor mögliche Abtriebsmoment.

25

Eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise für den Schwenkantrieb eines Baggers aus Z. "ölhydraulik und Pneumatik" 23_ (1979) Nr. 7, Seite 514 bis 518, insbesondere Seite 518 bekannt geworden. Die Erfassung der Drehzahl des Antriebsmotors erfolgt über den Förderstrom der Hi Ifspumpe. Für einen Fahrantrieb ist diese bekannte Regeleinrichtung damit nicht geeignet, da sie nicht für alle Betriebszustände wirksam ist und insbesondere eine überdrehzahl des Antriebsmotors bei Lostumkehr am Getriebe nicht verhi ndert.

ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die'Aufgabe zugrunde, eine Steuer- und Regeleinrichtung der bekannten Art als für einen Fahrantrieb geeignet so weiterzubilden, daß die Leistungsregelung bei allen denkbaren Betriebszuständen, also auch bei Lastumkehr, wenn die dem Hydromotor nachgeschalteten Massen verzögert werden sollen, voll wirksam ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Steuer- und Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein in Abhängigkeit von der Fördermenge im Getriebekreislauf verstellbares Steuerventil vorgesehen ist, welches den Steuerdruck oder unmittelbar den Versorgungsdruck begrenzt. 15

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprü'chen gekennzeichnet.

Eine derartige, \on der jeweiligen Abtriebsdrehzahl am Hydromotor des Getriebes beeinflußte Steuer- und Regeleinrichtung ist für beide Abtriebsdrehrichtungen des Getriebes, also für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt, sowie Beschleunigung und Verzögerung wirksam. Eine Verzögerung wird durch sogenanntes Kontern am Gebergerät eingeleitet. Auch bei einem solchen Verzögern der dem Hydromotor nachgeschalteten Massen ist die Leistungsbegrenzung sofort und voll wirksam, das heißt, daß bei einer Druckumkehr im Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes aber bei gleicher Abtriebsdrehrichtung am Hydromotor eine Leistungsbegrenzung durch den Erfindungsvorschlag gewährleistet ist. Beim Erfindungsvorschlag wird im Belastungsfall die übertragene Leistung nicht in Abhängigkeit von der Drehzahl des

Antriebsmotors sondern von der Getriebedrehzahl erfaßt. 35

ORIGINAL INSPECTED

■ - 4er

■ 1 Eine Anpassung an die jeweils installierte Leistung des ' Antriebsmotors für die Hydropumpe läßt sich durch Ver-

; ändern der Charakteristik des Steuerventiles selbst

: oder durch Veränderung der Ansteuerungscharak.teri sti k

' 5 für das Steuerventil in Abhängigkeit von der Fördermenge

! im Getriebe erzielen.

\ ' Durch die erfindungsgemäße Einrichtung sind folgende

■ Möglichkeiten gegeben:
•10

! a) "Im unteren Geschwindigkeitsbereich (Drehzahl bereich

'' m . des Getriebes) ist ein Beschleunigen und Verzögern

j entsprechend dem von der Anlage her ausgelegten

j maximalen Abtriebsdrehmoment oder einem darunter

j 15 liegenden Drehmomentwert möglich. Im mittleren und

j höheren Geschwindigkeitsbereich können nur maximale

; Abtriebsdrehmomente erzeugt werden, die von der

; Größe der zur Verfüaung stehenden Leistung des

j Antriebsmotors her zugelassen sind.

; 20

ι b) Eine wirksame Leistungsbremsung (z. B. bei Bergab-

I fahrt), bei Benutzung des hydrostatischen Getriebes

als Fahrzeugantrieb, ist möglich.

25 c) Ferner können beim Bremsen (Kontervorgang am Gebergerät) durch eine Ansteuerung des Steuerventi1 es über den Geber (Anspruch 7) noch weitere Steuerdruckabsenkungen ausgeführt v/erden und zwar so, daß eine niedrigere Bremsleistung als die vorhandene

^" Antriebsleistung in Anspruch genommen wird (Abstimmung der möglichen Bremsleistung des Antriebsmotors ).

Eine beispielsweise AusfUhrungsform der erfindungs- ^^J gemäßen Einrichtung wird im folgenden anhand der bei-

ÖRIGINAL INSPECTED

■ 4f

-δ-gefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch die Regelschaltung zeigt..

Das hydrostatische Getriebe wird von einer verstellbaren Hydropumpe 1 und einem Hydromotor 2 gebildet, welche über Arbeltsdruckleitungen 12a und 12b in einem geschlossenen Arbeitskreislauf miteinander verbunden sind. Die Hydropumpe 1 wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben, mit dem zusammen das' Getriebe beispielsweise einen Fahrantrieb mit Leistungsabnahme an der Ausgangswelle des Hydromotors 2 bildet. Welche der Arbei.tsl ei tungen 12a oder 12b Hochdruck führt, hängt ■von der.jewei1 igen Drehmomentrichtung des Hydromotors ab. Die Hydropumpe 1 wird mittels eines Servokolbens

'15 in zwei Richtungen in ihrem Fördervolumen verstellt.

Die KoI benräume 3a bzw. 3b des Servokolbens 3 werden je nach Einstellung des Momentregelventiles 4 über eine Stelleitung 5 rn.it Stelldruck beaufschlagt, wobei der Stelldruck bei der gezeigten Ausführungsform von einer Versorgungsdruckl ei tung 6 abgezweigt ist, in welche durch eine Hilfspumpe 7 konstanten Fördervolumens Versorgungsdruckmittel für die Regeleinrichtung gefördert wird. Die Hilfspumpe 7 wird von der nicht dargestellten Antriebsmaschine mit gleicher Drehzahl wie die Hydropumpe I_- angetrieben. Hinter der Drosselstelle 7 in der Versorgungsleitung 6 stellt sich in der Leitung Io ein konstanter von OBr Einstellung des Druckbegrenzungsventiles 16 abhängiger Versorgungsdruck ein, welcher mit Hilfe eines von Hand willkürlich einstellbaren Gebergerätes 8 als veränderlicher Steuerdruck in die Steuerleitung 11a oder 11b gegeben wird. Der Steuerdruck in den Leitungen 11a bzw. 11b wirkt auf eine Seite des als Steuerschieber ausgebildeten Momentregelventiles 4. Jeweils auf die andere Seite des Steuerschiebers

*"' wirkt dem Steuerdruck der Leitung Ha bzw. 11b der über

^C0PY ORIQiNAL INSPECTED

Leitungen 9a bzw. 9b zugeführte Hochdruck des Arbeitskreislaufes des hydrostatischen Getriebes entgegen. In dieser üblichen Schaltung für eine Momentregelung sind die weiteren an sich bekannten, für die Erfindung aber bedeutungslosen Schaltelemente nicht gesondert erläutert

Für die der DrehmomentregeluTig zu überlagernden Leistungsregelung für das hydrostatische" Getriebe ist ein Steuerventil 13 der Versorgungsdruckleitung Io zugeordnet, das bei der gezeigten Ausführungsform als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist. Dieses Steuerventil 13 wird bei der gezeigten Ausführungsform abhängig von der Abtriebsdrehzahl des Hydromotors 2 gesteuert. Dazu wird bei der gezeigten .elektrisehen Ansteuerung über die elektrische Leitung 14 die Drehzahl des Hydromotors 2 durch einen Tachogenerator 15 abgenommen. Eine hydraulische drehzahl abhängige Ansteuerung über Blenden od,er eine me chanische Ansteuerung des Steuerventiles 13 ist denkbar. Das Steuerventil 13 kann auch als verstellbare Drossel in der Versorgungsleitung Io angeordnet sein. Eine funktionsgleiche Ausbildung ergibt sich, wenn von der Drehzahl des Hydromotors 2 abhängig angesteuerte Steuerventile in den Steuerdruckleitungen 11a und 11b angeordnet sind.

In der Zeichnung ist mit 17 eine Steuerverbindung angedeutet, welche das Gebergerät 8 mit dem Steuerventil 13 verbindet. Diese Steuerverbindung ka.nn mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art sein und entspricht

^ou in ihrer Ausführung zweckmäßig der Steuerverbindung 14. um das Steuerventil 13 mit gleichen- Steuermitteln parallel ansteuern zu können. Die Ansteuerung des Steuerventi1 es 13 durch das Gebergerät 8 über die Steuerverbindung 17 erfolgt derart, daß in Abhängig-

keit von der Stellun,. des Gebergerätes' ei ne Absenkung

r copy

304283V

-Ιοί des Steuerdruckes bzw. Versorgungsdruckes mittels des Steuerventil es 13 bei bestimmten Einstellungen des Gebergerätes möglich ist. Eine solche bestimmte Einstellung des Gebergerätes kann beispielsweise Stellung "bremsen" am Gebergerät sein, so daß eine niedrigere, vom jeweiligen Antriebsmotor noch aufnehmbare Bremsleistung am Getriebe eingestellt werden kann, welche niedriger ist als die ausgeregeHe Antriebsleistung des Getriebes.

·

■ Die Leistungsaufnahme des Getriebes ist eine Funktion des Arbeitsdruckes im Getriebekreislauf - vorgegeben über das Gebergerät 8 und das als ein variabler Druckregler wirkende Momentregel ventil 4 - und der jeweiligen Fördermenge der Hydropumpe 1. Der Versorgungsdruck für das Gebergerät zur Einstellung des Steuerdruckes wird über das Steuerventil 13 in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl des Getriebes (Hydromotor 2) so reduziert, daß bei jeder FÖ'rdermengenstellung der Hydropumpe 1 eine sich aus der installierten Antriebsleistung des nicht dargestellten Antriebsmotors für die Hydropumpe ergebender maximaler Arbeitsdruck im Arbeitskreislauf des Getriebes nicht überschritten wird.

Die erfindungsgemäße'Steuer- und Regeleinrichtung (Momentenregelung mit überlagerter Leistungsbegrenzung) kann .für Primärregelung des Arbeitskreislaufes des hydrostatischen Getriebes, für Sekundärregelung oder für kombinierte Primär- und Sekundärregelung des hydrostatischen Arbeitskreislaufes ausgeführt werden. Im letztgenannten Fall wird der jeweils eingestellte Steuerdruck der Hydropumpe und dem Hydromotor in geeigneter Weise zugeteilt. Ferner ist auch die Parallelschaltung und Steuerung mehrerer Hydropumpen oder Hydromotoren möglich.

ORIGINAL INSPECTED ..,,->■ _Λ.COPY* /

-π-

Die beschriebene Einrichtung bei einem hydrostatischen Getriebe ist nicht nur bei Fahrantrieben, sondern auch für alle Arten von Antrieben für beschleunigte und/oder verzögerte Massen anwendbar.

10' . ·

■ Der Patentanwalt

15

X.

20 25

30

35

^ ORlGiNAL INSPECTED

Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

1. Steuer-- und Regeleinrichtung für die Abtriebs-, drehmomenteinstel1ung mit überlagerter Grenzleistungsregelung bei einem aus verstellbarer Hydropumpe (1) und Hydromotor (2) bestehenden, von einem Antriebsmotor angetriebenen hydrostatischen Getriebe mit einer Servo-Stelleinrichtung für die Einstellung des Fördervolumens der HydropumDe, bestehend aus einem für zweiseitige Verstellunn der Hydropumpe in zwei Richtungen über ein Momentreqelventi1 (4) mit einem Stelldruck beaufschlagbaren Servokolben (3), wobei das Momentregelventi1 aus einem Steuerschieber besteht, der je nach gewünschter Stel1richtung der Hydropumpe einerseits von einem über ein willkürlich veränderbares Gebergerät (8) einstellbaren, von einem durch eine Hilfspumpe (7) gelieferten konstanten Versorqungsdruck abgeleiteten Steuerdruck beaufschlagt istj dem andererseits der Arbeitsdruck im Getriebekreislauf oder ein diesem proportionaler Regel-

ORIGINAL INSPECTED

JU4ZÖJ/

druck entgeqenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Fördermenge im Getriebekreis lauf verstellbares Steuerventil (13) vorgesehen ist, welches den Steuerdruck oder unmittelbar den Versorgungsdruck begrenzt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge im Getriebekreislauf durch die Drehzahl des Hydromotors (2) mittels einer Drehzahlmeßvorrichtung (15) erfaßt wird, welche das Steuerventil (13) ansteuert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge im Getriebekreislauf . durch eine die Fördermengeneinstellung der Hydropumpe (1) erfassende Meßeinrichtung erfaßt wird, welche das Steuerventil (13) ansteuert.

. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) von der Drehzahlmeßvorrichtung bzw. der Meßeinrichtung mechanisch, elektrisch oder hydraulisch ansteuerbar ist,

5. Einrichtung rfach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) ein mit der den Versorgungsdruck führenden Leitung (lo) oder den Steuerdruck führenden Leitungen (Ha, lib) verbundenes, einstellbares Druckbegrenzungsventil ist.

„COPY

ORIGfMAL INSPECTED

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) ein in der den Versorgungsdruck führenden Leitung (lo) oder in den Steuerdruck führenden Leitungen (11a, llb) angeordnetes, einstellbares Drosselventil ist.

7., Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) in Abhängigkeit von der Einstellung, des Geber-, gerätes (8) ansteuerbar ist.

COPY ORIGINAL INSPECTED ί