DE3421958C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlregeleinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Drehzahlregeleinrichtung dieser Bauart ist in der US-PS 31 73 258 beschrieben und dargestellt. Ihr wesent­ licher Zweck besteht darin, bei einem hydrostatischen Ge­ triebe, das von einem Antriebsmotor veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, trotz der veränderlichen Drehzahl des Antriebsmotors einen konstanten Volumenstrom im hydraulischen Kreislauf bzw. eine konstante Drehzahl des hydraulischen Motors zu erreichen.

Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist ein hydrostatisches Getriebe mit offenem Kreislauf vorgesehen. Dies ist deshalb nachteilig, weil Kräfte bzw. Drehmomente nur in einer För­ derrichtung übertragen werden können. Da die Pumpe für den Betrieb in nur eine Förderrichtung eingerichtet ist, bedarf es der Anordnung des Wegeventils unmittelbar in der von der Pumpe zum Motor führenden hydraulischen Leitung, das die Drehrichtung des Motors steuert. Es ist zwar eine mechanische Kopplung der Betätigungswege für die Steuerung der Dreh­ richtung des Motors und die Steuerung des Förderstromes (Drossel) vorhanden, jedoch ist eine Anordnung mit einer mittleren Null-Stellung, aus der die Drossel in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen auf maximales Fördervolumen verstellbar ist, nicht offenbart. Dies geht aus der Fig. 2 hervor, in der die Drossel sich mit ihrem Betätigungshebel offenbar in einer Mittelstellung befindet, in der die Drossel voll geöffnet ist. Es ist nicht erkennbar, wie sich bei einer solchen Ausgestaltung eine handhabungsfreundliche Koppe­ lung der Verstellbewegungen für das Umschalten des Wegeventils und das Verstellen der Drossel ausbilden lassen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahl­ regeleinrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die eine einfache Bauweise aufweist und sich auch im Re­ versierbetrieb leicht steuern und bequem bedienen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnungsmerkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der hydraulische Kreislauf ein geschlossener Kreislauf, so daß in beiden Strömungsrichtungen Kräfte übertragen bzw. Drehmomente er­ zeugt werden können. Auch die Pumpe ist für den Betrieb in beide Förderrichtungen eingerichtet, um ebenfalls diese For­ derung erfüllen zu können. Dabei ist eine verstellbare Drossel mit zwei voneinander unabhängigen Regelbereichen mit einer gemeinsamen Null-Stellung angeordnet, aus der die Drossel in beide Drehrichtungen auf maximales Fördervolumen verstellbar ist. Zur Umkehrung der Drehrichtung ist ein Wegeventil vorge­ sehen, dessen Verstellbewegung mechanisch mit der Verstell­ bewegung der Drossel gekoppelt ist. Infolgedessen bedarf es zur Bedienung des Getriebes, nämlich der Einstellung der Dreh­ richtung und der Drehzahl des Motors, der Verstellung ledig­ lich eines Steuerelementes, das am Schieber der verstell­ baren Drossel oder am Schieber des Wegeventils angeschlossen sein kann. Die Drossel und das Wegeventil sind somit durch eine Einhandbedienung einfacher Ausgestaltung handhabungs­ freundlich zu betätigen.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Drosselregelung mit an sich bekannten Regelungstoleranzen, die sich insbesondere bei Temperaturveränderung des hydrau­ lischen Mediums bemerkbar machen. Die erfindungsgemäße Aus­ gestaltung ist deshalb geeignet für Antriebszwecke, bei denen nicht nur Einfachheit und Robustheit gefordert wird, sondern auch eine Änderung der Drehzahl bei hohen Lastantrieben mög­ lich ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich des­ halb insbesondere für den Antrieb von Transportmischern.

Es ist zwar aus der US-PS 31 68 295 und US-PS 32 46 471 sowie aus der DE-AS 14 25 821 an sich bekannt, einer Drehzahlregel­ einrichtung ein hydrostatisches Getriebe geschlossenen Kreis­ laufs zuzuordnen, jedoch unterscheiden sich diese bekannten Ausgestaltungen bzw. Anordnungen wesentlich von der erfin­ dungsgemäßen Lösung. Gemäß DE-AS 14 25 821 sind eine übliche Drossel und ein Stellhebel zur Vorwahl der Drehrichtung des Motors als voneinander unabhängige Steuerglieder ausgebildet. Eine hiermit vergleichbare Anordnung bzw. Ausgestaltung ist auch gemäß US-PS 31 68 295 vorgesehen. Gemäß US-PS 32 46 471 wird der Motor nach Maßgabe einer vorgewählten Drehzahl hy­ draulisch gesteuert, wobei die Drehrichtung des Motors unver­ änderlich ist.

Die an sich aus US-PS 31 73 258 bekannte Ausgestaltung nach Anspruch 2 und die Ausgestaltung nach Anspruch 3 sind deshalb gut geeignet die Erfindung weiterzubilden, weil eine Betäti­ gung durch einen Schwenkhebel ermöglicht wird, der aus ergo­ nomischen Gründen zu bevorzugen ist. Außerdem läßt sich eine einfache mechanische Kupplungsverbindung verwirklichen.

Eine mechanische Kupplungsverbindung durch ein separates Bau­ teil kann dann entfallen, wenn der Drehschieber für die Drossel und das Wegeventil gemäß Anspruch 4 einstückig aus­ gebildet sind. Dabei empfiehlt es sich, den Drehschieber für das Wegeventil an einer axialen Verlängerung (Anspruch 5) des Drehschiebers für die Drossel auszubilden, um radial vom jeweiligen Drehschieberabschnitt genügend Platz für hydrau­ lische Anschlüsse zu erhalten. Diese sind im Bereich des Dreh­ schiebers für die Drossel zur Ableitung der Differenzdrücke und im Bereich des Drehschiebers für das Wegeventil für die zu steuernden hydraulischen Leitungen notwendig.

Die Ausbildung nach Anspruch 6, dessen erstes Merkmal an sich aus der US-PS 31 73 258 bekannt ist, umfaßt eine einfache und die Erfordernisse im vollen Umfang erfüllende Lösung, bei der in der Leerlaufstellung beide Arbeitsräume der Verstell­ einrichtung aufgrund einer Verbindung mit einer Rückfluß­ leitung drucklos geschaltet sind. Diese Verbindung bleibt auch für den Arbeitsraum aufrechterhalten, der bei einer Einschal­ tung wahlweisen Fördervolumens nicht beaufschlagt wird.

Zu einer einfachen und preisgünstig herstellbaren sowie kleinbauenden Bauform führen auch die Ausgestaltungen nach Anspruch 7.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 führt zu einer Druckver­ sorgung der Verstelleinrichtung für die Pumpe, die unabhängig von den unterschiedlichen Drücken ist, die im Hauptkreis je nach Drehrichtung des Getriebes auftreten können. Zum Beispiel bei der Einstellung der Drossel auf minimales Fördervolumen herrscht hinter der Drossel ein nur sehr geringer Druck. Durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Hilfskreises werden sich daraus ergebende Schwierigkeiten vermieden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung beschrieben.

Das dargestellte hydrostatische Getriebe besteht aus einem geschlossenen Kreislauf 1, in dem eine Pumpe 2 veränderlichen Fördervolumens mit Verstelleinrichtung 3, ein hydraulischer Motor 4 und eine verstellbare Drossel 5 angeordnet sind. Die Pumpe 2 und der Motor 4 sind für den Betrieb in beide Drehrichtungen eingerichtet. Die Drossel 5 wird durch einen Drehschieber 6 gebildet, der mittels eines Verstellhebels 7 um seine Längsachse drehbar ist, wodurch der Querschnitt der Hauptleitung 8 in einer mittleren Null-Stellung geschlossen werden kann und von dieser Null-Stellung in beide Drehrichtungen auf maximales Fördervolumen eingestellt werden kann. Mittels der verstellbaren Drossel 5 läßt sich die Durch­ flußmenge in der Hauptleitung und somit die Drehzahl des Motors 4 steuern. Der Verstellhebel 7 kann von Hand verstellt werden, oder es kann auch ein nicht dargestell­ ter Kabelzug an ihn angreifen.

Die Verstelleinrichtung 3 wird durch einen hydraulischen Zylinder mit einem Doppelkolben 9 gebildet, dessen Ar­ beitsräume mit 11 und 12 bezeichnet sind. Die zu den Arbeitsräumen 11, 12 führenden hydraulischen Leitungen 13, 14 sind Teil eines allgemein mit 15 bezeichneten Hilfskreises, in dem eine Pumpe 16 konstanten Förder­ volumens angeordnet ist, die für den Betrieb in nur eine Drehrichtung eingerichtet ist.

Um für die jeweilig gewünschte Drehrichtung des Motors 4 den ihr zugehörigen Arbeitsraum 11, 12 der Verstelleinrich­ tung 3 mit der Förderleitung 17 des Hilfskreises 15 ver­ binden zu können, ist ein Wegeventil 18 in Form eines zweiten Drehschiebers 19 vorgesehen, der an einer axialen Verlängerung des Drehschiebers 6 ausgebildet ist. Das Wegeventil 18 ist für drei Schaltstellungen einge­ richtet und weist vier Anschlüsse auf. An den mit 21 be­ zeichneten ist die Förderleitung 17 angeschlossen. Von den mit 22 und 23 bezeichneten Anschlüssen führen die zur Verstelleinrichtung 3 führenden Leitungen 13, 14 ab. An den dem Anschluß 21 gegenüberliegenden Anschluß 24 ist eine zum Tank führende Rückflußleitung 25 ange­ schlossen. Der Drehschieber 19 ist in Teil-Längsschnitt und im Querschnitt dargestellt.

Die Pumpe 2 und die Pumpe 16 werden von einem gemeinsamen Antriebsmotor 26 veränderlicher Drehzahl angetrieben. Um auch bei veränderlichen Drehzahlen des Antriebsmotors 26 eine etwa konstante Drehzahl des Motors 4 zu erhalten, ist ein allgemein mit 27 bezeichnetes Regelventil angeordnet, das die Verstellung der Verstelleinrichtung 3 in der Weise regelt, daß das Fördervolumen einer Drehzahlveränderung des Antriebsmotors 26 umgekehrt proportional ist.

Das Regelventil 27 besteht aus einem Ventilgehäuse mit einer Bohrung 28 zur Aufnahme eines Regelkolbens 29, von dem zu beiden Seiten verjüngte Kolbenschäfte 31 mit Führungsschultern 32 abgehen. Beiderseits des Regelkolbens 29 sind Arbeitsräume 33, 34 angeordnet, in denen sich Druckfedern 35 befinden, die mittels Druckstücken 36 gegen die spitz ausgebildeten Enden des Regelkolbens 29 wirken. Es handelt sich somit um einen mittelzentrier­ ten Regelkolben 29. Die Arbeitsräume 33, 34 sind durch hydraulische Leitungen 37, 38 mit der Hauptleitung 8 vor und hinter der Drossel 5 verbunden. Die Leitungen 13, 14 durchqueren das Regelventil 27 im Bereich der um die Kolbenschäfte 31 sich befindlichen Hohlräume 39, 40. Aufgrund der Druckdifferenz an der Drossel 5 wird der Regelkolben 29 zu dem Arbeitsraum 33 bzw. 34 hin ver­ schoben, in dem sich jeweils der niedrigere Druck be­ findet. In seiner außermittigen Stellung öffnet der Regelkolben 29 eine zum Tank zurückführende Rückfluß­ leitung 41, wodurch der Druck in der jeweiligen Leitung 13, 14 entspannt wird. Auf diese Weise wird die Pumpe 2 einer Drehzahländerung des Antriebsmotors 26 umgekehrt proportional verstellt, so daß die Drehzahl des Motors 4 trotz einer Veränderung der Drehzahl des Antriebsmotors 26 etwa konstant bleibt.

Die Steuerung des Getriebes erfolgt durch ein Verschwen­ ken des Verstellhebels 7 aus der mit 0 dargestellten Null-Stellung heraus, entweder in die eine oder andere Richtung. Jeder Verstellrichtung ist ein Verstellbereich der Drossel 5 zwischen Null und einem maximalen Förder­ volumen zugeordnet. Gleichzeitig mit dem Verstellen in die eine oder andere Richtung wird das Wegeventil 18 be­ tätigt, das die Verbindung des der jeweiligen Drehrichtung zugeordneten Arbeitsraums 11 bzw. 12 in der Verstellein­ richtung 3 mit der Förderleitung 17 verbindet. Schalt­ element am Drehschieber 19 ist ein durch seitliche Ab­ flachungen gebildeter Steg 42, der in der dargestellten Leerlaufposition den Anschluß 21 der Förderleitung 17 verschließt. Die Arbeitsräume 33, 34 sind deshalb ent­ spannt. Dies ist deshalb möglich, weil der Steg 42 auf seiner zum Anschluß 24 weisenden Seite schmaler (b) bemessen ist als der Anschluß 24 (B). In einer der seitlichen Schwenkstellungen der Drehschieber 6, 19 ist die Förderleitung 17 mit einer der beiden Leitungen 13, 14 verbunden, während die jeweils andere Leitung 13, 14 mit der Rückflußleitung 25 verbunden ist.

Mit 43 ist eine Speiseleitung bezeichnet, die sich zwischen dem Haupt- und Hilfskreis (8, 15) erstreckt.

Das vorbeschriebene hydrostatische Getriebe ist für den Antrieb der Mischtrommel eines nicht dargestellten Transportmischers, z. B. für Beton, vorgesehen. Die Mischtrommel ist antriebsmäßig mit dem Motor 4 verbun­ den. Der Antriebsmotor 26 ist ein oder der Verbrennungs­ motor des Transportfahrzeugs.

Claims (8)

1. Drehzahlregeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe bestehend aus einer Pumpe, die durch einen Antriebsmotor veränderlicher Drehzahl antreibbar ist und deren Fördervolumen durch eine Verstelleinrichtung veränderlich ist, und einem Motor der für den Betrieb in beide Drehrichtungen eingerichtet ist, wobei ein Regelventil vorgesehen ist, das die Beaufschlagung der hydraulischen Verstelleinrichtung in Abhängigkeit vom Differenzdruck vor und hinter einer im hydraulischen Kreislauf angeordneten verstellbaren Drossel in der Weise regelt, daß das Fördervolumen einer Drehzahl­ veränderung des Antriebsmotors umgekehrt proportional verändert wird, und wobei die Verstellbewegung der Drossel mechanisch mit der Verstellbewegung eines Wegeventils gekoppelt ist, das die Drehrichtung des Motors steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß der hydraulische Kreislauf ein geschlossener Kreislauf (1) ist, daß die Pumpe (2) für den Betrieb in beide Förderrichtungen eingerichtet ist, daß die Drossel (5) aus einer mittleren Null-Stellung (0) oder einer Stellung minimalen Fördervolumens heraus in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen auf maximales Fördervolumen (Qmx) verstellbar ist,
und daß das Wegeventil (18) die hydraulische Verbindung des betreffenden Arbeitsraumes (11, 12) der Verstellein­ richtung (3) mit einer Druckleitung (17) herstellt.

2. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Drossel (5) durch einen Dreh­ schieber (6) gebildet ist.

3. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (18) ein Drehschieber (19) ist.

4. Drehzahlregeleinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (6) für die Drossel (5) und der Drehschieber (19) für das Wegeventil (18) einstückig ausgebildet sind.

5. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (19) für das Wegeventil (18) an einer axialen Verlängerung des Drehschiebers (6) für die Drossel (5) ausgebildet ist.

6. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (18) ein 4/3-Wegeventil ist, daß der Drehschieber (19) einen durch Abflachungen ge­ bildeten Steg (42) aufweist, der im Ventilgehäuse vier radial oder axial angeordnete Leitungen (21 bis 24) zu schließen vermag, von denen eine druckführende Leitung (17) und eine Rückflußleitung (25) einander gegenüberliegen und zwei zu den Arbeitsräumen (11, 12) der Verstelleinrichtung (3) führende Leitungen beidseits der druckführenden Leitung (17) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, wobei der Steg (42) wenigstens auf seiner zur Rückflußleitung (25) weisenden Seite schmaler bemessen ist (b) als die Rückflußleitung (B).

7. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (27) einen durch Federn (35) mitten­ zentrierten Regelkolben (29) mit beidseitig angeord­ neten Kolbenschäften (31) aufweist, wobei der Regelkolben (29) mit Steuerkanten einer gemeinsamen Rückfluß­ leitung (41) zusammenwirkt und im Bereich der Kolben­ schäfte (31) jeweils ein Durchgang für die vom Wege­ ventil (18) zur Verstelleinrichtung (3) führenden Leitungen (13, 14) angeordnet ist.

8. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (18) in einem Hilfskreis (15) mit einer Pumpe (16) konstanten Fördervolumens und nur einer Förderrichtung angeordnet ist, wobei beide Pumpen (2, 16) mit einem gemeinsamen Antriebsmotor (26) in Antriebsverbindung stehen.