DE3539220A1

DE3539220A1 - Steuereinrichtung fuer ein hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE3539220A1
Application number: DE19853539220
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Appel
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1985-11-05
Publication date: 1987-05-21
Also published as: FR2594928B1; FR2594928A1; DE3539220C2; US4756157A

Description

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

Steuereinrichtungen dieser Art werden zur Leistungsregelung oder zur Regelung einer vorbestimmbaren Abtriebsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors eingesetzt. Bevorzugte Einsatzfälle sind solche Vorrichtungen und Maschinen, bei denen es auf einen robusten leistungsfähigen und verhältnismäßig klein bauenden Antrieb ankommt, insbeson dere Baufahrzeuge wie Kräne, Winden, Bagger, Erdschieber oder Radlader oder dgl., wobei es üblich ist, eine vorliegende Antriebseinheit auch für den Fahrantrieb vorzusehen.

Eine Steuereinrichtung der eingangs bezeichneten Art ist in DE-PS 30 41 856 beschrieben und dargestellt. Diese bekannte Bauart ist für den reversiblen Betrieb eingerichtet. Unabhängig davon weist sie folgenden Nachteil auf. Wenn im Betrieb bei unveränderter Förder richtung der Hauptpumpe bzw. unveränderter Fahrtrichtung eine Lastumkehr im hydrostatischen Getriebe stattfindet, d.h., in solchen Fällen, in denen der Hydromotor Pumpen funktion einnimmt, wie es z.B. beim Senken einer Last oder bei Bergabfahrt eines Baufahrzeugs der Fall ist, arbeitet diese Steuereinrichtung mangelhaft. Dies ist dadurch bedingt, daß bei Lastumkehr der Arbeitsdruck in der betreffenden Arbeitsleitung auf einen vernachläs sigbaren Wert sinkt und deshalb der Stellkolben der Zylinder-Kolben-Anordnung das Regelventil im Sinne einer Vergrößerung des Schluckvolumens der nunmehr als Motor arbeitenden Hauptpumpe verstellt. Hierdurch wird das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes und folglich auch die Bremswirkung des Antriebs motors verringert. Die Steuervorrichtung verliert somit ihre Funktion und es kommt zu einem Hochlaufen des Antriebsmotors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerein richtung der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß bei einer Lastumkehr im hydrostatischen Getriebe ein Hochdrehen des Antriebsmotors verhindert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Funktion des Steuerventils auch nach einer vorbeschriebenen Lastumkehr im hydrostatischen Getriebe gewährleistet, weil im Gegensatz zu der bekannten Ausgestaltung auch nach der Lastumkehr die Beaufschlagung mit dem sich in der anderen Arbeitsleitung vorhandenen Arbeitsdruck aufrechterhalten bleibt. Dies wird durch die Ventilanord nung gesteuert, die jweils die Verbindungsleitung, die zu der keinen Arbeitsdruck enthaltenden Arbeitsleitung führt, sperrt. Dabei wird durch das erfindungsgemäße Umschaltventil die Beaufschlagung mit Arbeitsdruck des der jeweiligen Fahrtrichtung zugeordneten Druckraumes gesteuert.

Die in den Ansprüchen 2 bis 6 enthaltenen Merkmale umfassen einfache Bauteile, die auch einfach und funktions sicher zu steuern sind, und ergeben somit preiswerte Lösungen.

Eine einfache Ausgestaltung für ein Umschaltventil gemäß Ansprüchen 5 oder 6 ist erfindungsgemäß ein Doppel kolben, dessen zwischen den einander zugewandten, Steuer kanten bildenden Steuerflächen vorhandener Ringraum mit dem Wechselventil verbunden ist, während die freien Stirnflächen des Doppelkolbens jeweils mit dem Steuerdruck beaufschlagbar sind. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Doppelkolben durch Federn mittelzentriert.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht eine einfache Anordnung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden hydraulischen Schalt planes erläutert.

Der Schaltplan zeigt ein allgemein mit 1 bezeichnetes hydrostatisches Getriebe, von dem aus Vereinfachungsgründen lediglich die für den reversierbaren Betrieb eingerichtete Hauptpumpe 2, deren Fördermenge verstellbar ist, und die Arbeitsleitungen 3, 4 dargestellt sind. Die Fördermenge der Hauptpumpe 2 ist durch einen Stellmotor 5 einstellbar, der durch eine Zylinder-Kolben-Einheit 6 gebildet ist, deren federzentrierter Doppelkolben 7 mit einem von einer Hilfspumpe 8 in einer Steuerleitung 9 bereitgestell ten Steuerdruck beaufschlagbar ist und zwar je nach Fahrtrichtung auf seiner einen oder auf seiner anderen Stirnseite.

Zur Steuerung des Stellmotors 5 ist ein Ansteuergerät 11 vorgesehen, zu dem ein federzentriertes Steuerventil 12 mit jeweils einem steuerbaren Durchgang 13, 14 für jede Fahrtrichtung und ein Steuerkolben 15 gehören. Die Verstellung des Steuerkolbens 15 erfolgt durch eine Kolbenanordnung zu der zwei endseitig am Steuerventil 12 angeordnete Zylinder-Kolben-Einheiten 16, 17 gehören, mit jeweils gegen eine Stirnseite des Steuerkolbens 15 wirksamen Kolben 18, 19 die jeweils durch einen Stufenkolben gebildet sind mit zwei Steuerflächen 20, 21; 22, 23 von denen die jeweils einem Kolben 18, 19 zugehörigen in die gleiche Richtung weisen, nämlich dem Steuerkolben 15 abgewandt sind. Die Steuerflächen 20, 21; 22, 23 jedes Kolbens 18, 19 begrenzen Durckräume 24, 25; 26, 27 von denen die äußeren mit dem Steuerdruck und die inneren mit dem Arbeitsdruck des hydrostatischen Getriebes 1 beaufschlagbar sind.

Hierzu ist eine von der Hilfspumpe 8 gespeiste Steuerlei tung 28 vorhanden, die über ein elektromagnetisch betätig bares Schaltventil 29 zur Einstellung der Fahrtrich tung und zwei vom Schaltventil 29 abzweigenden Steuerlei tungen 30, 31 mit den äußeren Druckräumen 24, 27 verbunden ist.

Die inneren, mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbaren Druckräume 25, 26 sind durch Steuerleitungen 32, 33 mit einem Umschaltventil 34 verbunden, von dem eine Steuerleitung 35 zu einem Wechselventil 36 führt, das durch zwei Steuerleitungen 37, 38 mit den Arbeitsleitungen 3, 4 des hydrostatisches Getriebes 1 verbunden ist.

Das Umschaltventil 34 ist ein federzentrierter Doppelkol ben, dessen einander zugewandte, einen Ringraum 39 begrenzende Ringflächen 40, 41 den jeweiligen Durchgang 42, 43 zu den Steuerleitungen 32, 33 in Abhängigkeit von der Stellung des Doppelkolbens 44 öffnen oder schließen. An den freien Stirnflächen 45, 46 des Doppelkol bens 44 sind im Gehäuse 47 des Umschaltventils 34 Druck räume 48, 49 ausgebildet, von denen der eine durch eine Steuerleitung 51 mit der Steuerleitung 30 und der andere durch eine Steuerleitung 52 mit der Steuerlei tung 31 verbunden ist.

In der Steuerleitung 9 ist ein Regelventil 54 gemäß DE-PS 22 47 437 angeordnet. Zum Aufbau und zur Funktion des Regelventils 54 wird deshalb auf DE-PS 22 47 437 verwiesen. Von der Steuerleitung 9 zweigt eine Speiselei tung 55 ab, die in bekannter Weise zur Speisung des hydrostatischen Getriebes 1 dient. Der Steuerdruck in der Steuerleitung 28 ist gegenüber dem Druck in der Steuerleitung 9 und in der Speiseleitung 55 vermindert. In der Steuerleitung 9 ist auch noch ein Druckbegrenzungs ventil zur Absicherung des Ansteuergerätes 11 und des Stellmotors 5 vorgesehen.

Im Betrieb wird durch die Stellung des Schaltventils 29 bestimmt, zu welcher Seite hin das Stellorgan der Hauptpumpe 2 ausschwenkt und arbeitet. Aufgrund der Verbindung der äußeren Druckräume 24, 27 der Zylinder-Kol ben-Einheiten 16, 17 mit den Druckräumen 48, 49 des Umschaltventils 34 öffnet der Doppelkolben 44 des letzteren jeweils einen Durchgang 42, 43, wenn Steuerdruck zu einem der äußeren Druckräume 48, 49 geführt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß der dem jeweilig beauf schlagten äußeren Druckraum entfernt liegende innere Druckraum 25, 26 mit Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Es wirken somit jeweils Steuerflächen 20, 22 bzw. 21, 23 gegeneinander, wodurch sich unter Berücksichtigung der Ventilfederkraft (Ventilfeder 56) die Steuerposition des Steuerkolbens 15 ergibt.

Je nach Förderrichtung der Hauptpumpe 2 weist eine Arbeitsleitung 3, 4 im Betrieb Hochdruck und die andere einen niedrigen, vernachlässigbaren Druck auf. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sorgt das Wechselventil 36 dafür, daß auch bei Lastumkehr im hydrostatischen Getriebe 1 die Beaufschlagung des jeweiligen Kolbens 18, 19 mit Hochdruck aufrechterhalten bleibt. D.h., auch nach einer Lastumkehr im hydrostatischen Getriebe 1 bleibt die dem Steuerventil 12 zugeordnete Steuerfunktion im wesentlichen unverändert erhalten. Im Gegensatz zum Stand der Technik führt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch nach einer Lastumkehr eine Erhöhung des Arbeitsdrucks zu einer Verstellung der Hauptpumpe 2 zu einer niedrigeren Fördermenge. In einem solchen Fall wird deshalb das Übersetzungsverhältnis des hydrosta tischen Getriebes 1 vergrößert, wodurch sich auch eine vergrößerte Bremswirkung des nicht dargestellten, die Hauptpumpe 2 antreibenden Antriebsmotors einstellt.

Claims

1. Steuereinrichtung für ein im geschlossenen Kreislauf arbeitendes hydrostatisches Getriebe (1)
mit einer reversierbaren Hauptpumpe (2) verstellbarer Fördermenge und einem Hydromotor,
bei dem die Hauptpumpe (2) durch einen Antriebsmotor angetrieben wird,
die Hauptpumpe (2) durch einen mit ihrem Stellorgan verbundenen Stellmotor (5) verstellbar ist, der mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der von einer ebenfalls vom Antriebsmotor angetriebenen Hilfspumpe (8) bereitgestellt wird,
wobei dem Stellmotor (5) der Steuerdruck über ein Steuerventil (12) zuführbar ist, das durch zwei einander entgegengesetzt wirksame Zylinder-Kolben-Ein heiten (16, 17) mit bei jeder Fahrtrichtung zwei gleichzeitig wirksame Druckräume (24 bis 27) begrenzen den Steuerflächen (20 bis 23) verstellbar ist, von denen der eine mit dem Steuerdruck und der andere mit dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung (3, 4) des hydrostatischen Getriebes (1) beaufschlagbar ist,
und wobei in der Steuerleitung (28) ein Schaltven til (29) zur wahlweisen Beaufschlagung der einen oder anderen Zylinder-Kolben-Einheit (16, 17) in Abhängigkeit der gewünschten Förderrichtung der Hauptpumpe (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbaren Druckräume (25, 26) mit der einen und mit der anderen Arbeitsleitung (3, 4) des hydrostatischen Getriebes (1) verbindbar ist,
daß der jeweils nicht mit dem Arbeitsdruck beaufschlagte Druckraum (25, 26) von der Verbindung mit den Arbeits leitungen (3, 4) durch ein beim Fahrtrichtungswechsel schaltbares Umschaltventil (34) gesperrt ist, und daß eine Ventilanordnung (36) vorgesehen ist, die die Verbindung des mit Arbeitsdruck beaufschlagten Druckraumes (25, 26) mit der jeweils keinen Arbeitsdruck enthaltenden Arbeitsleitung (3, 4) sperrt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung durch Rückschlagventile gebildet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung durch ein Wechselventil (36) gebildet ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (34) durch den Steuerdruck oder den Arbeitsdruck umschaltbar ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (34) zwei einander entgegenge setzt wirksame Druckräume (48, 49) aufweist, von denen jeder durch eine Verbindungsleitung (51, 52) mit einem mit Steuerdruck beaufschlagbaren Druckraum (24, 27) der Zylinder-Kolben-Einheiten (16, 17) verbunden ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (34) durch ein 3/2-Wegeventil gebildet ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die an beiden Stirnseiten des Steuerkolbens des Steuerventils eine Zylinder-Kolben-Einheit angeord net ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Druckraum (24, 27) der einen Zylinder- Kolben-Einheit (16, 17) mit Steuerdruck und der Druckraum (25, 26) der anderen Zylinder-Kolben-Einheit (16, 17) mit Arbeitsdruck beaufschlagbar ist.