DE3221762A1

DE3221762A1 - Steuervorrichtung fuer einen dieselhydraulischen antrieb

Info

Publication number: DE3221762A1
Application number: DE19823221762
Authority: DE
Inventors: Iwan 4710 Lüdinghausen Mesic
Original assignee: Kloeckner Becorit GmbH
Current assignee: Kloeckner Becorit GmbH
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1982-12-30

Description

Beh/Mo

Anmelder: Firma Klöckner-Becorit GmbH

Wartburgstr, 21 - 25 462o Castrop-Rauxel

Steuervorrichtung für einen

dieselhydraulischen Antrieb

2Q Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen dieselhydraulischen Antrieb, insbesondere für eine Lokomotive einer zwangsgeführten Schmalspurbahn im untertägigen Grubenbetrieb, mit einem drehzahl geregelten Dieselmotor, dessen Drehzahl mittels eines Stellhebels einstellbar ist und der eine in der Fördermenge verstellbarer Axialkolbenpumpe antreibt, die mehrere Hydromotore mit Druckmittel versorgt.

Bei nach dem Stande der Technik bekannten dieselhydraulischen Antrieben der genannten Art werden die Drehgeschwindigkeit und das Moment der Hydromotore durch eine entsprechende Verstellung der Fördermenge der Axialkolbenpumpe gesteuert, und zwar in der Regel in Abhängigkeit vom hydraulischen Druck zwischen der Axialkolbenpumpe und den Hydromotoren, der dem Antriebswiderstand etwa proportional ist. Bei Betrieb im Teillastbereich und insbesondere bei häufig

] wechselndem Antriebswiderstand arbeitet die Axialkolbenpumpe meistens mit Teilfördermengen und nur selten mit der vollen Fördermenge. Bei der Arbeit mit reduzierter Fördermenge hat die Axialkolbenpumpe jedoch

β einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Steuervorrichtung der eingangsgenannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Axialkolbenpumpe soviel wie möglich IQ mit vollem Fördervolumen, d. h. also mit besserem Wirkungsgrad arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Steuervorrichtung der eingangs genannten Art vor, daß der Axialkolbenpumpe eine Verstellvorrichtung zugeordnet ist, welche die Axialkolbenpumpe mit zunehmender Motordrehzahl im Sinne einer Steigerung der Fördermenge und mit abnehmender Drehzahl im Sinne einer Verringerung der Fördermenge verstellt und daß die Hydromotore jeweils zwischen einem großen und einem kleinen Schluckvolumen umschaltbar ausgebildet sind und in Abhängigkeit von der Fördermenge der Axialkolbenpumpe mit zunehmender Fördermenge auf das kleinere Schluckvolumen und mit abnehmender Fördermenge auf das größere Schluckvolumen umgeschaltet werden.

Durch die Verwendung der in ihrem Schluckvolumen umschaltbaren Hydromotore können die Drehgeschwindigkeit und das Moment der Hydromotore in einem verhältnismäßig weiten Bereich verändert werden, ohne die Fördermenge der Axialkolbenpumpe zurückzunehmen. Die Axialkolbenpumpe kann also unter fast allen Betriebsbedingungen mit dem günstigsten Wirkungsgrad gefahren werden. Insgesamt verbessert sich der Wirkungsgrad durch die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung um ca. 2o %. Ein

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• weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Drehgeschwindigkeit der Hydromotore über die Motordrehzahl gesteuert werden kann, wobei die Axialkolbenpumpe die von ihr angetriebenen Hydromotore jeweils automatisch auf das für den jeweiligen Antriebswiderstand günstige Schluckvolumen einstellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe mehrere Schalter zugeordnet sind, welche mit zunehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend eingeschaltet und mit abnehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend ausgeschaltet werden und daß mittels der Schalter die Hydromotore mit zunehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend auf das kleinere Schluckvolumen und mit abnehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend auf das volle Schluckvolumen umgeschaltet werden. Da der Schwenkwinkel der Schwenkwelle der Fördermenge der Axialkolbenpumpe direkt proportional ist, hat man über die Messung des Schwenkwinkels eine genaue Kontrolle über die jeweilige Fördermenge der Axialkolbenpumpe und kann in Abhängigkeit von dieser Fördermenge die Hydromotore entsprechend umschalten. Anstelle von dieser Meßmethode kann die Fördermenge natürlich auch auf anderem Wege ermittelt werden und zur Umschaltung der Hydromotore herangezogen werden.

Um bei einer Verwendung des dieselhdraulischen Antriebes gemäß der Erfindung an einer Lokomotive

bezogen auf die Längsachse der Lokomotive eine stets symmetrische Verteilung der Antriebskräfte zu erzielen, sind zweckmäßig zwei auf einer Achse der Lokomotive angeordnete Hydromotore gemeinsam im Schluckvolumen umschaltbar.

Um beim Anfahren der Lokomotive und bei besonders hohen Fahrwiderständen, beispielsweise in steil ansteigenden Strecken ein Durchdrehen einzelner Antriebsräder zu vermeiden, sind jeweils zwei auf einer Achse der Lokomotive angeordnete Hydromotore durch eine abschaltbare hydraulische Differentialsperre, insbesondere in Form eines Stromteilers mit Druckwaage , miteinander verbunden, welche bei Betätigung des ersten der Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe zugeordneten Schalters eingeschaltet wird und bei Betätigung der nachfolgenden Schalter abgeschaltet wird.

Um den Anfahr-vorgang und das Lüften der Bremsen der Lokomotive genau miteinander zu synchronisieren, ist weiterhin vorgesehen, daß parallel zu den Hydromotoren eine im Bremssinne federbelastete Bremsanlage im BremslÖsungssinne mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei der Bremsanlage ein Sperrventil vorgeschaltet ist, welches bei Betätigung des ersten der Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe zugeordneten Schalters entsperrt wird.

Für die bergbehördlich vorgeschriebene Notbremseinrichtung weist die Bremsanlge weiterhin mehrere durch Sicherheitseinrichtungen betätigbare Entlastungsventile auf.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe vier Schalter

zugeordnet sind, wobei
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a.) der erste Schalter alle Hydromotore auf volles Schluckvolumen schaltet,

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die hydraulischen Differentialsperren einschaltet und das Sperrventil der Bremsanlage entsprerrt.

b.) der zweite Schalter die hydraulischen Differentialsperren abschaltet und zwei.Hydromotore auf das kleinere Schluckvolumen umschaltet,

c. )der dritte Schalter ein weiteres Hydromotorpaar auf das kleinere Schluckvolumen umschaltet und 15

d.) der vierte Schalter das letzte

Hydromotorenpaar auf das kleinere Schluckvolumen umschaltet.

Hierdurch ergibt sich eine den Betriebsverhältnissen untertage optimal angepaßte Abstufung des hydraulischen Getriebes mit der Möglichkeit, im " ersten Gang " mit eingelegter Different-ialsperre auch schwierige Streckenabschnitte zu bewältigen.

Um bei Schiebebetrieb der Lokomotive, beispielsweise bei steilen Gefällestrecken, einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist schließlich vorgesehen, daß an die Druckleitungen der Axialkolbenpumpe Druckwächter angeschlossen sind, die bei Druckumkehr ( Schiebebetrieb ) die Signale der der Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe zugeordneten Schalter übersteuern und alle Hydromotore auf volles Schluckvolumen schalten und die hydraulischen Differentialsperren einschalten.

Zur Betätigung der vorzugsweise elektrischen Schalter ist die Schwenkwelle der Axialkolbenpumpe mit einer Nockenscheibe versehen, welche die um die Nockenscheibe herumgruppierten Schalter aufeinanderfolgend ein bzw. ausschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Schwenkwelle der Axialkolben pumpe zugeordnete Schalter- - anordnung.

In der Zeichnung ist der Dieselmotor der im übrigen nicht näher dargestellten Lokomotive mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die geregelte Dreh- *5 zahl dieses Dieselmotors 1 ist mittels eines Fahrschaltes 2 verstellbar und einstellbar. Die Welle des Dieselmotors 1 ist über eine Kupplung mit einer in der Fördermenge verstellbaren Axial-

• kolbenpumpe 4 verbunden. Der Axialkolbenpumpe 4

ist eine Verstellvorrichtung 5 zugeordnet, die von einem an der Kupplung 3 angeordneten Initiator und einer hydraulischen Steuereinrichtung 7 derart gesteuert wird, daß die Axialkolbenpumpe 4 bei zunehmender Motordrehzahl im Sinne einer

Steigerung der Fördermenge und bei abnehmender Motordrehzahl im Sinne einer Verringerung der

Fördermenge verstellt wird. Die Axialkolbenpumpe 4 wird also bei zunehmender Motordrehzahl ausgeschwenkt und bei abnehmender Motordrehzahl zurückgeschwenkt.

Den in der Zeichnung nicht dargestellten insgesamt acht Antriebsrädern der Lokomotive sind jeweils Hydromotore 8 zugeordnet, die jeweils zwischen einem großen und einem kleineren, vorzugsweise dem halben Schluckvolumen umschaltbar sind. Die Umschlaltung des Schluckvolumens von jeweils zwei auf einer Achse der Lokomotive angeordneten Hydromotoren 8 erfolgt jeweils gleichzeitig mittels einer Ventilanordnung 9, welche darüber hinaus eine zwischen den beiden Hydromotoren 8 wirksame, abschaltbare Differential'-sperre enthält, vorzugsweise in Form eines Stromteilers mit Druckwaage. Die Umschaltung des Schluckvolumens der Hydromotore 8 und das Ein- und Ausschalten der hydraulischen Differentialsperren erfolgt durch in den Ventilanordnungen 9 vorgesehene elektrisch betätigte Vorsteuerventile.

Zur Ansteuerung dieser in der Zeichnung nicht näher dargestellten elektrischen Vorsteuerventile dienen vier elektrische Schalter 1oa, 1o b , 1o c und Io d ( siehe auch Fig. Z), welche um die Schwenkwelle 11 der Axialkolbenpumpe 4 herum angeordnet sind und von einer mit der Schwenkwelle 11 verbundenen Nockenscheibe mit zunehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend eingeschaltet und mit abnehmendem Schwenk-· winkel aufeinanderfolgend ausgeschaltet werden.

^OJ Der beim Ausschwenken der Axialkolbenpumpe 4 zunächst betätigte erste Schalter Tb a ist mit

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sämtlichen Ventilanordnungen 9 verbunden und schaltet alle Hydromotore 8 auf das volle Schluckvolumen sowie die hydraulischen Differentialsperren ein. Der dann betätigte Schalter 1o b ist ebenfalls mit allen Ventilanordnungen 9 verbunden. Dieser Schalter 1o b entsprerrt alle hydraulischen Differentialsperren und schaltet an zwei Ventilgruppen 9 das Schluckvolumen der zugehörigen Hydromotore 8 auf das halbe Schluckvolumen. Die anschließend aufeinanderfolgend betätigten Schalter 1o c und 1o d sind jeweils nur mit einer Ventilgruppe 9 verbunden und schalten die zugeordneten Hydromotore 8 auf das halbe Schluckvolumen. Beim Zurückschwenken der Axialkolbenpumpe 4, d.h. bei abnehmender Motord-rehzahl unter dem Einfluß des Fahrwiderstandes, erfolgen die aufgeführten Schaltvorgänge umgekehrt und mit der umgekehrten Reihenfolge, so daß die Hydromotore 8 aufeinanderfolgend wieder auf das volle Schluckvolmen zurückgeschaltet und anschließend die Differentialsperren wieder eingeschaltet werden.

Parallel zu den Hydromotoren 8 ist eine im Bremssinne federbelastete Bremsanlage in Form eines oder mehrerer Bremszylinder 13 im Bremslösungssinne mit Druckmittel beaufschlagbar. Dem oder den Bremszylindern 13 ist eine Ventilanordnung vorgeschaltet, welche ein in der Zeichnung nicht

näher dargestelltes Sperrventil enthält. Dieses Sperrventil wird ebenfalls durch das elektrische Signal des ersten Schalters 1o a entsperrt, so daß die Bremsen zugleich mit dem Anfahren im " ersten Gang " gelöst werden. An die Brems-

zylinder 13 sind weiterhin mehrere Entlastungsventile 15 angeschlossen, die durch entsprechende

Sicherheitseinrichtungen ( z.B. Fliehkraftschalter ) betätigbar sind und die Lokomotive im Notfalle durch Entlasten der Bremszylinder zum Stillstand bringen. Schließlich sind an die Druckleitungen der Axialkolbenpumpe 4 Druckwächter 16 angeschlossen, die bei Druckumkehr C Schiebebetrieb ) die Signale der Schalter Io b, 1o c und Iod übersteuern und alle Hydromotore auf das volle Schluckvolumen und die hydraulischen Differentialsperren einschalten, d.h. also den " ersten Gang " einschalten.

- Ansprüche 15

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Bezugs zeichenliste

1	= Dieselmotor
2	^β Fahrschalter
3	= Kupplung
4	= Axialkolbenpumpe
5	= Verstellvorrichtung
6	= Initiat-or
7	^a Steuereinrichtung
8	^B Hydromotore
9	^a Ventilanordnung
1o a	, Io b, Io c, Iod ^b Schalter
11	= Schwenkwelle
12	= Nockenscheibe
13	= Bremszylinder
14	= Ventilanordnung
15	= Entlastungsventil
16	= Druckwächter

L β θ r s e i t e

Claims

Oj-OlC'AS* ££-

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Patentansprüche

}Q 'ΓΙ.^steuervorrichtung für einen

dieselhydraulischen Antrieb, insbesondere für eine Lokomotive einer zwangsgefUhrten Schmalspurbahn ift untertägigen Grubenbetrieb, mit einem drehzahlge-j regelten Dieselmotor, dessen Drehzahl mittels einiss Stellhebels einsteilbar ist und der eine in der Fördermenge verstellbarer Axialkolbenpumpe antreibt, die einen oder mehrere Hydromotore mit Druckmittel versorgt,
dadurch g t k e η η ze ic h η e t_t daß der Axialkolbenpumpe (4) eine Verstellvorrichtung (5) zugeordnet ist, welche die Axialkolbenpumpe (4) mit zunehmender Motordrehzahl im Sinne einer Steigerung der Fördermenge und mit abnehmender Motprdrehzahl im Sinne einer Verringerung der Fördermenge verstellt und daß die Hydromotore (8) jeweils zwischen einem großen und einem kleineren Schluckvolumen umschaltbar sind und in Abhängigkeit von der Fördermenge der Axialkolbenpumpe (4) bei zunehmender Fördermenge auf das kleinere Schluckvolumen und mit abnehmender Fördermenge auf das größere Schluckvolumen umgeschaltet werden.

2, Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe mehrere Schalter (loa, lob, loc, Iod) zugeordnet sind, welche mit zunehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend eingeschaltet und mit ab-

ϊ nehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend ausgeschaltet werden, und daß mittels der Schalter (loa, lob, loc, Iod) die Hydromotore (8) mit zunehmendem Schwenkwink'el aufeinanderfolgend auf das kleinere Schluckvolumen und mit abnehmendem Schwenkwinkel aufeinanderfolgend auf das volle Schluckvolumen umgeschaltet werden.

3. Steuervorrichtung nach den

TO Ansprüchen 1 und 2, zur Verwendung an einer Lokomotive, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf einer Achse der Lokomotive angeordnete Hydromotore (8) gemeinsam im Schluckvolumen umschaltbar sind.

4. Steuervorrichtung nach den An-

sprüchenl bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf einer Achse der Lokomotive angeordnete Hydromotore (8) durch eine abschaltbare hydraulische Differentialsperre, insbesondere in Form eines Stromteilers mit Druckwaage, miteinander verbunden sind, welche bei Betätigung des ersten der Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe (4) zugeordneten Schalters (loa) eingeschaltet wird und bei Betätigung der nachfolgenden Schalter (lob, loc. Iod) abgeschaltet wird,

5. Steuervorrichtung nach den

Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Hydromotoren (8) eine im Bremssinne federbelastete Bremsanlage (13, 14, 15) im Bremslö'sungssinne mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei der Bremsanlage (13, 14, 15) ein Sperrventil vorgeschaltet ist, welches bei Betätigung des ersteh der Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe (4) zugeordneten

*" Schalters (loa) entsperrt wird.

* e*. ff ff ' '

, , ...... - - 3221782

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage (13, 14, 15) mehrere durch Sicherheitseinrichtungen betätigbare Entlastungsventile (15) aufweist, ■■■', . . . ; -VV-- ■

7. steuervorrichtung nach den

Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe (4) vier Schalter (loa, lob, loc, Iod) zugeordnet sind, wobei

]q a.) der erste Schalter (loa) alle Hydromotore (8.) auf volles Schluckvolumen schaltet,, die hydraulischen Differentialsperren einschaltet und das Sperrventil der Bremsanlage (13, 14, 15) entsperrt;

b.) der zweite Schalter (lob) die

hydraulischen Differen.tialsperren abschaltet und zwei Hydromotorpaare (8) auf das kleinere Schluckvolumen umschaltet;

c.) der dritte Schalter (loc) ein weiteres

Hydromotorpaar (8) auf das kleinere Schluckvolumen umschaltet und

d.) der vierte Schalter (Iod) das letzte

Hydromotorenpaar (8) auf das kleinere Schluckvolumen schaltet.

8. Steuervorrichtung nach einem

oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckleitungen der Axialkolbenpumpe (4) Druckwächter (16) angeschlossen sind, die bei Druckumkehr (Schiebebetrieb) die Signale der der Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe (4) zugeordneten Schalter (lo) übersteuern, alle Hydromotore (8) auf volles Schluckvolumen schalten und die hydraulischen Differentialsperren einschalten.

1 9. Steuervorrichtung nach einem

oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwelle (11) der Axialkolbenpumpe (4) mit einer Nockenscheibe (12) versehen ist,

5 welche die um die Nockenscheibe herumgruppierten elektrischen Schalter (loa, lob, loc, Iod) aufeinander folgend ein- bzw. ausschaltet.