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Regeleinrichtung für den hydrostatischen Antrieb einer
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Mischtrommel Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für den
hydrostatischen Antrieb einer Mischtrommel eines Transportbetonmischers mit einer
den Fahrantrieb des Transportbetonmischers antreibenden Brennkraftmaschine und einer
von dieser Brennkraftmaschine angetriebenen einstellbaren hydrostatischen Pumpe,
deren Förderstrom einem mit der Mischtrommel verbundenen Hydromotor zugeführt wird,
wobei das Stellglied der Pumpe mit einem 4t einem Stellzylinder gegen die Kraft
einer Feder verschiebbaren Stellkolben verbunden ist und die Brennkraftmaschine
mit einer Hilfspumpe verbunden ist, in deren Förderleitung eine Drosselstelle angeordnet
ist, wobei das Druckgefälle vor dieser Drosselstelle den auf den Stellkolben wirkenden
Druck bestimmt, so daß mit zunehmendem Druck vor dieser Drosselstelle das Hubvolumen
der Pumpe kleiner wird und damit die Abtriebsdrehzahl des Hydromotors und damit
die Antriebsdrehzahl der Mischtrommel konstant gehalten wird. Die Forderung nach
Konstanthalten der Antriebsdrehzahl der Mischtrommel auch bei Anderungen der Drehzahl
der Brennkraftmaschine besteht insbesondere
bei der Fahrt des Transportmischers,
wobei infolge des unveränderbaren Ubersetzungsverhältnisses zwischen Brennkraftmaschine
und Treibrädern bei einem einmal eingelegten Gang während der Fahrt zum Anpassen
der Fahrgeschwindigkeit an die jeweiligen Straßengegebenheiten die Brennkraftmaschinendrehzahl
geändert werden muß, während die Drehzahl der Mischtrommel möglichst konstant gehalten
werden muß, einerseits um einen optimalen Mischvorgang zu erzielen, andererseits
da durch Beschleunigen und Verzögern der Mischtrommel auf diese Momente übertragen
werden, deren Gegenmomente auf das Fahrzeug wirken und dieses zur Seite kippend
belasten. Ferner wird durch unnötiges Beschleunigen und Verzögern der Mischtrommel
unnötig Energie verbraucht.
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Bekannt geworden sind lösungen, die die Drehzahl des Hydromotors messen
und als Regelsignal für eine Konstantdrehzahlregelung verwenden. Eine solche Regelung
hat zwar den Vorteil, daß eine sehr genaue Regelung möglich ist, ist jedoch sehr
teuer und eine so hohe Regelgenauigkeit ist gar nicht erforderlich, da geringe Drehzahlschwankungen
nicht stören.
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Die Regeleinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist durch
die DE-PS 15 00 400 bekannt und ist ihrerseits bereits sehr vorteilhaft. Bei dieser
Einrichtung wirkt der Druck vor der Drosselstelle unmittelbar auf den Stellkolben
wobei bei steigendem Druck der Stellkolben in Richtung kleineres Hubvolumen verschoben
wird. Ebenso wie die Erfindung regelt sie so, daß das Produkt aus Antriebsdrehzahl
der Hydropumpe und deren Förderstrom pro Umdrehung konstant gehalten wird. Zu diesem
Zweck wird der Einstellwinkel der Hydropumpe abhängig von der Antriebsdrehzahl verandert
und zu diesem Zweck der Steuerdruck abhängig von der Antriebsdrehzahl verändert.
Dieses Prinzip wird auch bei der vorliegenden Erfindung angewendet.
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Aufgabe der erfindung ist es, die bekannte Steuereinrichtung noch
weiter zu vervollkommen und zu verbessern und rr die Anwendung bei geschlossenem
Kreislauf und bei einem Getriebe mit einstellbarem Hydromotor geeignet zu machen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Reihe mit der als Meßblende ausgestalteten
Drosselstelle im Förderstrom der Hilfspumpe vor dieser Drosselstelle ein Druckgefälleventi
angeordnet und steuert das Druckgefälle zwischen einem Punkt vor diesem Druckgefällventil
und einem Punkt harter dieser Drosselstelle ein Ablaßventil, welches in einer Ablaßleitung
angeordnet ist, die an die zu dem Stellzylinder der Hydropumpe des Getriebes führende
Steuerdruckleitung angeschlossen ist. Das in Reihe iJ der Drosselstelle angeordnete
Druckgefälleventil hat den Zweck, den Verlauf des Steurdrucks zu linearisieren,um
dle Drehzahlabweichung der Mischtrommel mit geringem Aufßand möglichst gering zu
halten.
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ei hydrostatischen Getrieben, bei denen sowohl die Pumpe als auch
der Hydromotor mittels eines Steuerdrucks einstellbar ist, ist es bekannt, den Stellzylinder
der Hydropumpe des Getriebes und den Stellzylinder des Hydromotors an die gleiche
Steuerdruckleitung anzuschleißen und die Feder spannung im Stellzyllnder der Hydropumpe
und die Federvorspannung im Stellzylinder des Hydromotrs derart aufeinander abzustimmen,
daß die Stellkraft am Stellkolben des Hydromotors erst dann ausreicht, die wedervorspannung
der zugeordneten Feder zu überwinden, wenn der Steuerdruck bereits eine solche Hähe
erreicht hat, daß der Stellkolben der Hydropumpe seine Endlage erreicht hat.
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Dieses Prinzip ist auch bei der vorliegenden erfindung anv
Insbesondere
bei einer solchen Anordnung, aber auch bei hydrostatischen Getrieben, bei denen
nur die Pumpe mittels eines Steuerdrucks, der auf einen gegen die Kraft einer Feder
verschiebbaren Stellkolben wirkt, einstellbar ist, ist bekannt, die Feder mit einer
Vorspannung zu versehen, um zu verhindern, daß bei kleinen Steuerdrücken, die schlecht
kontrollierbar sind, schlecht kontrollierbare Einstellungen der Pumpe entstehen,
und zu sichern, daß erst dann, wenn ein bestimmter vorgewählter Steuerdruck erreicht
ist, die Pumpe aus ihre Nullhublage herausgeschwenkt wird. Um auch dann, wenn eine
solche vorgespannte Feder am Stellkolben der Hydropumpe vorgesehen ist, zu erzielen,
da die Regelkennlinie, (in der der Steuerdruck über dem Pumpenausschwenkwinkel aufgetragen
ist) bei Steuerung auf konstante Abtriebsdrehzahl des Hydromotors durch den Nullpunkt
geht, ist gem.a3 einem weiteren Schritt der Erfindung vorgesehen, daß in der Ablaßleitung
ein Druck begrenzungsventil angeordnet ist, das auch bei Öffnen des Ablaßventiles
in der Ablaßleitung einen Mindeststeuerdruck aufrechterhält, der die Vorspannung
der Feder im Stellzylinder der Hydropumpe kompensiert.
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Da die Mischtrommel beim Be- und Entladen mit einer willkürllch wählbaren
Drehzahl angetrieben werden muß, wobei in diesem Betriebzustand bei stehendem Fahrzeug
die Drehzahl der Brennkraftmaschine beliebig gewählt werden kann, ist vorgesehen,
daß in der Ablaßleitung ein willkürlich betätigbares ventil angeordnet ist, durch
das il die Atla2-leitung willkürlich absperrbar ist, so daß die Drehzahlregelfunktionen
der vorbeschriebenen Anlage außer Wirkung gesetzt wird, da bei Schließen dieses
willkürlich betätigbaren Ventils auch ein Öffnen des Ablaßventiles kein Abfließen
aus der Steuerdruckleitung durch die Ablaßleitung
Da beim Beladen
bzw. Entladen die Mischtrommel im entgegengesetzten Drehsinn laufen soll, ist es
zweckmäßig für den Antrieb ein im geschlossenen Kreislauf arbeitendes hydrostatisches
Getriebe vorzusehen, bei dem die Hydropumpe in beiden Richtungen aus der Nullhublage
ausgeschwenkt werden kann und somit in beiden Richtungen fördern kann, so daß der
Hydromotor in beiden Drehrichtungen angetrieben werden kann. Da jedoch die vorbeschrieben
Konstanthaltung der Mischtrommeldrahzahl nur beim Vorgang Mischen während der Fahrt
erforderlich ist und dieser immer bei einer bestimmten Drehrichtung der Trommel
erfolgt, ist zum Zwecke des Einsparens an Bauaufwand an Ventilen und Leitungen gemäß
einem weiteren Schritt der Erfindung vorgesehen, daß die Ablaßleitung und damit
das Ablaßventil nur an die eine an eine Seite des Stellzylinder der Hydropumpe angeschlossene
Steuerdruckleitung angeschlossen ist, nicht aber auch an die zweite, zu der anderen
Seite des Stellzylinders der Hydropumpe führende zweite Steuerdruckleitung.
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In der Zeichnung ist das Schaltschema zu einem Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Die Brennkraftmaschine 1 treibt über eine Welle 2 die einstellbare
Hydropumpe 3 ) an, die aber die Leitungen 4 und 5 in geschlossenem Kreislauf mit
dem Hydromotor 6 verbunden ist, dessen Abtriebswelle 7 mit der Mischtrommel verbunden
ist. Die Rückschlagdruckbegrenzungsventile 3 sichern die Leitungen 4 und 5 ab, so
daß bei Überschreiten des Höchstdruckes in der Leitung 4 Druckmittel in die Leitung
5 abgelassen wird und umgekehrt.
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Von der Welle 2 wird weiterhin eine Hilfspumpe 9 angetrieben, deren
Förderleitung 10 durch ein Druckbegrenzungsventil 11 abgesichert ist. In der Förderleitung
10 ist ein Wärmetauscher 12 und ein durch ein Druckbegrenzungsventil 13 abgesicherter
Filter 14 angeordnet, von dem aus die Leitung 10 zu einem Verzweigungspunkt 15 führt,
von dem aus eine Leitung 16 zu einem Druckgefälleventil 17 von dem ausgehend eine
Leitung 18 zu einer einstellbaren Drosselstelle 19 führt, hinter der sich die Leitung
in der Leitung 20 fortsetzt zu einem Verzweigungspunkt 21 und von diesem zu einem
Uerzweigungspunkt 22, von cem aus die Leitung 23 zu dem Folgesteuerventil 24 führt,
durch das die Druckbeaufschlagung des Stellzylinders 25 gesteuert wird, in dem der
Stellkolben 26 verschiebbar ist, der mit dem Stellglied der Pumpe 3 verbunden ist.
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Der Schieber des Folgesteuerventiles 24 wird gesteuert von dem Piloticolben
27, der gegen die Kraft von zwei Federn 28 aus seiner Normallage heraus verschiebbar
ist.
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om Verzweigungspunkt 22 geht weiterhin eine Leitung 29, die sich in
die Leitungen 30 und 31 verzweigt, von denen die Leitung 30 zum Folgesteuerventil
32 führt, von dem aus die Beaufschlagung des Stellzylinders 33 des einstellbaren
Hydromotors 6 gesteuert wird.
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Unmittelbar am Hydromotor 6 ist innerhalb von dessen Gehäuse 34 eine
Ausspeiseeinrichtung mit einem Umschaltventil 35 und einem Druckbegrenzungsventil
36 angeordnet, weil Druckstöße infolge von plötzlichen Belastungen der Welle 7 des
Hydromotors 6 unmittelbar an diesem entstehen und es folglich sinnvoller ist, diese
Druckstöße unmittelbar hier abzubauen als über die Ventile 8, weil zu den Ventilen
8 die Druckwelle erst über die relativ lange Leitung 4 oder 5 gelangen muß. Während
- weil das für die Erfindung wesentlich ist - an der Servofolgesteuerung der Pumpe
der Pilotkolben 27 getrennt dargestellt ist, ist am Hydromotor nur durch die Steuerdruckleitung
37 dargestellt, daß der Schieber des Folgesteuerventiles 32 mit Druck beaufschlagbar
gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist.
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Die Leitung 31 führt zu einem willkürlich betätigbaren Ventil 39,
durch das Je nach Einstellung der Druck in der Leitung 31 auf die Leitung 42 oder
auf die Leitung 43 geleitet wird, wobei jeweils ein überschießender Strom zu einem
drucklosen Behälter 44 geleitet wird. Jede der beiden Leitungen 42 und 43 führt
zu einem der Druckräume vor den beiden Stirnflächen des Pilotkolbens 27. An die
Leitung 42 ist dabei noch ein Druckmeßgerät 40 angeschlossen.
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Weiterhin ist an die Leitung 42 eine Ablaßleitung 45 angeschlossen,
die zu einem Ablaßventil 46 führt, das hydraulisch gesteuert ist abhängig von der
Druckdifferenz zwischen dem Verzweigungspunkt 15 vor dem Druckgefälleventil 17 und
der Drosselstelle 19 und dem Druck in der Leitung 20 hinter diesem. In der Ablaßleitung
45, die wiederum zu dem drucklosen Behälter 44 führt, ist weiterhin ein Druckbegrenzungsventil
47 angeordnet. Darüberhinaus ist in der Ablaßleitung 45 ein willktrlich betätigbares,
in
diesem Fall elektrisch fernsteuerbares, Absperrventil 48 angeordnet.
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In den Leitungen 42 und 40 ist Je eine Drosselstelle 50 vorgesehen.
Die Hydropumpe 3 und die Hilfspumpe 9 und die Folgesteuereinrichtung 24 bis 28,
die Druckbegrenzungsventile 8 und 11 und 18 sowie der Filter 40 sind im Gehäuse
51 der Hydropumpe 3 angeordnet.
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Die Servokraftverstärkungsfolgesteuereinrichtung 24 bis 28 der Hydropumpe
3 ist derart gestaltet, daß bei steigendem auf den Pilotkolben 27 wirkendem Steuerdruck
die Hydropumpe 3 auf größeres Hubvolumen pro Umdrehung eingestellt wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine
1 und damit von deren Welle 2 und damit die Antriebsdrehzahl der Hydropumpe 3 und
der Hilfspumpe 9, so steigt bei konstant gehaltener Einstellung der Hydropumpe 3
deren Förderstrom, so daß die Drehzahl des Hydromotors 6 steigt. Dieses Steigen
soll jedoch vermieden werden. Mit steigender Drehzahl der Welle 2 steigt aber auch
der Förderstrom der Hilfspumpe 9 und damit die Druckdifferenz zwischen den Leitungen
16 vor dem Druckgefalleventil 17 und der Drosselstelle 19 und der Leitung 20 hinter
dieser. Infolge dieses steigenden Druckgefälles wird das Ablaßventil 46 geöffnet
und läßt Druck aus der Steuerdruckleitung 42 ab, so daß die Hydropumpe 3 auf kleineres
Hubvolumen pro Umdrehung eingeste'lt wird. Die Ab-Ablaßleitung 45 ist an die Leitung
42 angeschlossen, wobei bei deren Beaufschlagung der Druckraum vor der in der Zeichnung
rechten Stirnseite des Pilotkolbens 27 beaufschlagt wird, so daß die Pumpe 3 auf
die Förderrichtung eingestellt wird, in der diese fördern soll, wenn die Trommel
zum Weitermischen während der Fahrt angetrieben werden soll.