DE3042837C2

DE3042837C2 - Steuer- und Regeleinrichtung bei einem hydrostatischen Getriebe

Info

Publication number: DE3042837C2
Application number: DE3042837A
Authority: DE
Inventors: Albert 7913 Senden Mayr; Wolfgang 7919 Tiefenbach Wiest
Original assignee: Hydromatic GmbH
Current assignee: Hydromatic GmbH
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1982-12-09
Also published as: GB2087521B; FR2493949B1; GB2087521A; US4802336A; IT8125065A0; FR2493949A1; DE3042837A1; JPH0428949B2; IT1139732B; JPS57149653A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und Regeleinrichtung bei einem hydrostatischen Getriebe für die Abtriebsdrehmomenteinstellung mit überlagerter Leistungsbegrenzung, wobei das Getriebe aus verstellbarer Hydropumpe und Hydromotor besteht und von einem Antriebsmotor angetrieben wird mit einer Servostelleinrichtung für die Einstellung der Hydropumpe zur Druckeinstellung des Arbeitsdruckes im Getriebe, bestehend aus einem für zweiseitige Verstellung der Hydropumpe in zwei Richtungen über ein Steuerventil mit einem Stelldruck beaufschlagbaren Servokolben, wobei das Steuerventil aus einem Steuerschieber besteht, der je nach gewünschter Stellrichtung der Hydropumpe einerseits von einem über ein willkürlich veränderbares, als Druckregler ausgebildetes Gebergerät einstellbaren, von einem ίο durch eine Hilfspumpe gelieferten konstanten Versorgungsdruck abgeleiteten Steuerdruck beaufschlagt ist. dem andererseits der Arbeitsdruck im Getriebekreislauf oder ein diesem proportionaler Regeldruck entgegenwirkt

Eine Steuer- und Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 ist beispielsweise für den Schwenkantrieb eines Baggers aus Z. »ölhydraulik und Pneumatik« 23 (1379) Nr. 7, Seite 514 bis 518, insbesondere Seite 518 bekanntgeworden. Die Leistungsbegrenzung erfolgt dabei durch Erfassung der Drehzahl des Antriebsmotors über den Förderstrom der Hilfspumpe, welcher in Druck umgesetzt wird und als Servodruck der Stelleinrichtung zugeführt wird. Für einen Fahrantrieb ist diese bekannte Regeleinrichtung nicht geeignet, da sie nicht für alle Betriebszustände wirksam ist und insbesondere eine Überdrehzahl des Antriebsmotors bei Lastumkehr am Getriebe nicht verhindert

Bei zahlreichen Anwendungsarten von hydrostatijo sehen Getrieben mit veränderbar einstellbarer umlaufender Druckflüssigkeitsmenge im Arbeitskreislauf wird ein hoher Arbeitsdruck bei geringem Flüssigkeitsstrom, jedoch ein niedriger Abgabedruck bei großem Flüssigkeitsstrom benötigt. Da es unwirtschaftlich wäre, einen i% 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 Getriebekreislauf steigt, so daß die benötigte Antriebskraft für die Hvdropumpe niemals die vom Antriebsmotor verfügbare Kraft übersteigt. Die Regelvorrichtung begrenzt also das für das hydrostatische Getriebe bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl am Hydromotor mögliche Abtriebsmoment. Eine derartige der Leistungsbegrenzung des Getriebes dienende Regeleinrichtung ist z. B. aus ο + ρ Taschenbuch Bd. 7, Teil II, S. 148, Bild 5 bekanntgeworden.

Aus der DE-OS 29 00 224 ist eine Drehzahlsteuerung in Verbindung mit einer Leistungsbegrenzungseinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe bekannt, bei der der maximale Arbeitsdruck in Abhängigkeit von Änderungen der Abtriebsdrehzahl variiert werden kann, um ein konstantes Produkt aus Arbeitsdruck und Getriebedrehzahl aufrechtzuerhalten. Dabei wird die Abtriebsdrehzahl erfaßt und über eine elektrohydraulische Regeleinrichtung in ein dem Arbeitsdruck proportionales, der jeweils willkürlich vorgebbaren Grenzleistung entsprechendes Ausgangssignal umgesetzt, über welches der Servodruck der Stelleinrichtung der Getriebe-Hydropumpe übersteuert werden kann. Diese Leistungsregelung ist bei einer Lastumkehr am Getriebe nicht wirksam. Die Hydropumpe wird gegen Fördermenge Null gestellt bzw. verharrt bei Lastumkehr in der durch die Drehzahlsteuerung vorgegebenen Stellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer- und Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 als für einen Fahrantrieb geeignet so weiterzubilden, daß die Leistungsbegrenzung bei allen denkbaren Betriebszuständen, also auch bei Lastumkehr, wenn die dem Hydromotor nachgeschalteten Massen verzögert werden sollen, voll wirksam isL

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, wobei das Steuerventil erst ab einer vorgegebenen Fördermenge anspricht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße, von der jeweiligen Abtriebsdrehzahi am Hydromotor des Getriebes beeinflußte Steuer- und Regeleinrichtung ist nicht nur für beide Abtriebsdrehrichtungen des Getriebes, aLo für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt, sondern auch für Beschleunigung und Verzögerung wirksam. Eine Verzögerung wird durch sogenanntes Kontern am Gebergerät eingeleitet. Bei einem derartigen 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.

Eine Anpassung an die jeweils installierte Leistung des Antriebsmotors für die Hydropumpe läßt sich durch Verändern der Charakteristik des Steuerventil selbst oder durch Veränderung der Ansteuerungscharakteristik für das Steuerventil in Abhängigkeit von der Fördermenge im Getriebe erzielen.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung sind folgende Möglichkeiten gegeben:

a) Im unteren Geschwindigkeitsbereich (Drehzahlbereich des Getriebes) ist ein Beschleunigen und Verzögern entsprechend dem von der Anlage her ausgelegten maximalen Abtriebsdrehmoment oder einem darunterliegenden Drehmomentwert wie bei dem gattungsgemäßen Getriebe möglich. Im mittleren und höheren Geschwindigkeitsbereich können nur maximale Abtriebsdrehmomente erzeugt werden, die von der Größe der zur Verfügung stehenden Leistung des Antriebsmotors her zugelassen sind.

b) Ferner können beim Bremsen (Kontervorgang am Gebergerät) durch eine Ansteuerung des Steuerventiles über den Geber noch weitere Steuerdruckabsenkungen ausgeführt werden und zwar so, daß eine niedrigere Bremsleistung als die vorhandene Antriebsleistung in Anspruch genommen wird (Abstimmung der möglichen Bremsleistung des Antriebsmotors).

Die erfindungsgemäße Steuer- und Regeleinrichtung (Leistungsbegrenzung für eine Momentenregelung) 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.

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

Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Regeleinrichtung wird im iblgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch die Regelschaltung zeigt.

Das hydrostatische Getriebe wird von einer verstellbaren Hydropumpe 1 und einem Hydromotor 2

I^ gebildet, weiche über Arbeitsdruckleitungen 12a und 126 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 Arbeitsleistungen 12a oder \2b Hochdruck führt, hängt von der jeweiligen Drehmomentrichtung des Hydromotors 2 ab. Die Hydropumpe 1 wird mittels eines Servokolbens 3 in zwei Richtungen in ihrem Fördervolumen verstellt. Die Kolbenräume 3a bzw. 3b des Servokolbens 3 werden je nach Einstellung des Momentregelventiles 4 über eine Stelleitung 5 mit Stelldruck beaufschlagt, wobei der Stelldruck bei der gezeigten Ausführungsform von einer

ⁱ⁽⁾ Versorgungsdruckleitung 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

'*^r> wie die Hydropumpe 1 angetrieben. Hinter der Drosselstelle 7 in der Versorgungsleitung 6 stellt sich in der Leitung 10 ein konstanter von der 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 116 gegeben wird. Der Steuerdruck in den Leitungen 11a bzw. Mb wirkt auf eine Seite des als Steuerschieber ausgebildeten Momeniregelventiles 4. Jeweils auf die andere Seite des Steuerschiebers wirkt dem Steuerdruck der Leitung 11a bzw. llf> der über Leitungen 9a bzw. 9b zugeführte Hochdruck des Arbeitskreislaufes des hydrostatischen Getriebes entgegen. In dieser üblichen Schaltung für eine Momentregelung sind die weiteren an sich

5u bekannten, für die Erfindung aber bedeutungslosen Schaltelemente nicht gesondert erläutert.

Für die der Drehmomentregelung zu überlagernden Leistungsregelung für das hydrostatische Getriebe ist ein Steuerventil 13 der Versorgungsdruokleitung 10 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 elektrischen

^b0 Ansteuerung über die elektrische Leitung 14 die Drehzahl des Hydromotors 2 durch einen Tachogenerator 15 abgenommen. Eine hydraulische drehzahlabhängige Ansteuerung über Blenden oder eine mechanische Ansteuerung des Steuerventiles 13 ist denkbar. Das

^b5 Steuerventil 13 kann auch als verstellbare Drossel in der Versorgungsleitung 10 angeordnet sein. Eine funktionsgleiche Ausbildung ergibt sich, wenn von der Drehzahl des Hydromotors 2 abhängig angesteuerte Steuervcnti-

le in den Steuerdruckleitungen ll.i und iXb angeordnet sind.

In der Zeichnung ist mit 17 eine Steuerverbindung angedeutet, welche das Gebergerät 8 mit dem Steuerventil 13 verbindet. Diese Steuerverbindung kann mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art sein und entspricht in ihrer Ausführung zweckmäßig der Steuerverbindung 14, um das Steuerventil 13 mit gleichen Steuermitteln parallel ansteuern zu können. Die Ansteuerung des Steuerventiles 13 durch das Gebergerät 8 über die Steuerverbindung 17 erfolgt derart, daß in Abhängigkeit von der Stellung des Gebergerätes eine Absenkung des Steuerdruckes bzw. Versorgungsdruckes mittels des Steuerventiles 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 ausgeregelte 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 Momentregelventil 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 Fördermengenstellung der Hydropumpe 1 eine sich aus der installierten Antriebsleistung des nicht dargestellten Antriebsmotors für die Hydropumpe 1 ergebender maximaler Arbeitsdruck im Arbeitskreislauf des Getriebes nicht überschritten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Steuer- und Regeleinrichtung bei einem hydrostatischen Getriebe für die Abtriebsdrehmomenteinstellung mit überlagerter Leistungsbegrenzung, wobei das Getriebe aus versteilbarer Hydiopumpe (1) und Hydromotor (2) besteht und von einem Antriebsmotor angetrieben wird mit eine.· Servostelleinrichtung für die Einstellung der Hydropumpe zur Druckeinstellung des Arbeitsdruckes im Getriebe, bestehend aus einem für zweiseitige Verstellung der Hydropumpe in zwei Richtungen über ein. Steuerventil (4) mit einem Stelldruck beaufschlagbaren Servokolben (3), wobei das Steuerventil aus einem Steuerschieber besteht, der je nach gewünschter Stellrichtung der Hydropumpe einerseits von einem über ein willkürlich veränderbares, als Druckregler ausgeüildetes Gebtrgerät (8) einstellbaren, von einem durch eine Hilfspumpe (7) gelieferten konstanten Versorgungsdruck abgeleiteten Steuerdruck beaufschlagt ist, dem andererseits der Arbeitsdruck im Getriebekreislauf oder ein diesem proportionaler Regeldruck entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Fördermenge im Getriebekreislauf verstellbares Steuerventil (13) vorgesehen ist, welches den Steuerdruck oder unmittelbar den Versorgungsdruck begrenzt, wobei das Steuerventil erst ab einer vorgegebenen Fördermenge anspricht.

2. Steuer- und Regeleinrichtung 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. Steuer- und Regeleinrichtung 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. Steuer- und Regeleinrichtung r>ach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) ein mit der den Versorgungsdruck führenden Leitung (10) oder den Steuerdruck führenden Leitungen (11a, 11^verbundenes, einstellbares Druckbegrenzungsventil ist.

5. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) ein in der den Versorgungsdruck führenden Leitung (10) oder in den Steuerdruck führenden Leitungen (11a, Ub) angeordnetes, einstellbares Drosselventil ist.

6. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) in der Bremsstellung des Gebergerätes (8) zusätzlich von diesem ansteuerbar ist.