DE3539561A1

DE3539561A1 - Hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE3539561A1
Application number: DE19853539561
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Ing.(grad.) 8000 München Drewitz; Faust Dipl.-Ing. 8000 München Hagin; Stefan 7900 Ulm Martini
Original assignee: M A N Nutzfahrzeuge 8000 Muenchen GmbH; MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1986-09-25
Also published as: DE3539561C2; FR2578937A1; SE455482B; GB2173748A; SE8600723L; GB2173748B; FR2578937B1; US4716730A; GB8605720D0; SE8600723D0

Description

3539551

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesel1 schaft

be/sc

München, 29. Oktober 1985

Hydrostatisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Getriebe ist grundsätzlich für alle Straßen- und Schienenfahrzeuge geeignet und vorzugsweise zur Verwendung bei Lastkraftwagen und Omnibussen bestimmt, kann aber auch z.B. in Aufzugsanlagen oder dgl. eingesetzt werden.

Bei einem als Fahrzeuggetriebe verwendeten hydrostatischen Getriebe der eingangs genannten Art ist sowohl mit dem Antriebsmotor als auch mit dem Fahrwerk des Fahrzeugs, also der oder den angetriebenen Achse bzw. Achsen, jeweils eine Hydrostatmaschine mechanisch starr oder über eine ausrückbare Kupplung verbunden. Eine solche Hydrostatmaschine ist z.B. in der DE-PS 29 04 572 beschrieben und kann je nach Bauart sowohl als Pumpe als auch als Motor arbeiten. Ferner kann bei einer solchen Hydrostatmaschine unter Umständen durch Einstellung gewählt werden, welcher ihrer beiden Anschlüsse als Hochdruckanschluß und welcher als Niederdruckanschluß wirksam ist.

8.2291 F
29.10.1985

3 5 3 9 f■ 6

Die Wirkungsweise der Hydrostatmaschine kann bei der Anwendung mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe (Differentialgetriebe, Planetengetriebe oder dgl.) jeweils der Be-5

triebsart entsprechend wahlweise auf Pump- oder Motorbetrieb eingestellt werden, so daß die Verbindung zwischen den Hydrostatmaschinen und dem Motor bzw. den angetriebenen Achsen in diesem Falle indirekt erfolgt.

Diese beiden Hydrostatmaschinen sind durch zwei Leitungszweige miteinander verbunden. Im normalen Fahrbetrieb arbeitet z.B. die mit dem Motor verbundene Hydrostatmaschine als Pumpe, welche in dem einen, dann als Hochdruckleitung wirksamen Leitungszweig ein hydraulisches Arbeitsströmungsmittel fördert, welches aufgrund seiner Verdrängung die als Hydromotor wirksame, andere Hydrostatmaschine antreibt.

In der abtriebsseitigen Hydrostatmasohine wird der Druck 20

des hydraulischen Arbeitsströmungsmittels abgearbeitet, welches über den zweiten, als Niederdruckleitung wirk*· samen Leitungszweig wieder zur antriebsseitigen Hydrostatmaschine zurückgefordert wird.

Die Hochdruck- und die Niederdruckleitung sind durch ein Druckbegrenzungsventil miteinander verbunden, welches eine Verbindung zwischen diesen beiden Leitungen dann herstellt, wenn in der Hochdruckleitung ein bestimmter Höchstdruck überschritten wird, um eine Beschädigung des hydraulischen

Getriebes durch ggf. auftretende, überhöhte Drücke zu vermeiden. Ferner sind Rückschlagventile erforderlich, über die mittels einer Speisepumpe hydraulisches Arbeitsströmungs mittel in das Leitungssystem des Getriebes eingespeist wird.

8.2291 F
29.10.1985

ORIGINAL INSPECTED

b 3539SR1

Bei Lastkraftwagen und Omnibussen ist es besonders dann, wenn sie stark beladen sind, notwendig, für eine Dauer-Betriebsbremse zu sorgen, welche dazu bestimmt ist, in bestimmten Fahrsituationen, besonders bei Talfahrt, das Fahrzeug nachhaltig und über längere Zeit hinweg möglichst gleichmäßig abzubremsen.

Bisher hat man hauptsächlich sogenannte Motorbremsen verwendet, bei welchen die Pumpverluste eines Dieselmotors ausgenutzt werden. Es sind auch Wirbel strombremsen bekannt

Der Nachteil bei solchen, bekannten Betriebsbremsen liegt

darin, daß sie nicht nur eine eigene und aufwendige Ein-15

richtung im Fahrzeug bilden, sondern auch darin, daß ihre Wirkung nur verhältnismäßig schlecht dosierbar ist. Bei schwachen Neigungen ist es möglich, daß die bekannten Betriebsbremsen das Fahrzeug stärker abbremsen, als dies

vom Fahrer gewünscht wird. In diesem Falle wird die Be-20

triebsbremse nur mit Unterbrechungen eingesetzt, was jedoch eine ungleichmäßige und für Fahrgäste unangenehme Fahrt ergibt.

Ausgehend von dieser Problemlage liegt der Erfindung die 25

Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Fahrzeuggetriebe

dahingehend weiterzubilden, daß es seinerseits auch imstande ist, die Funktion einer Betriebsbremse zu erfüllen, wobei insbesondere die bessere Dosierbarkeit der

Betriebsbremse möglich sein soll und schließlich auch 30

noch insgesamt bevorzugt die bauliche Vereinfachung des

Fahrzeuggetriebes erreicht werden soll.

8.2291 F 29.10.1985

35 39-61

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Diese Lösung besteht aus der Kombination einer Reihe von Merkmalen: Zunächst ist mindestens die dem Fahrwerk zugeordnete Hydrostatmaschine so ausgelegt, daß sie die im Dauerbremsbetrieb vom Fahrwerk auf das Getriebe übertragene abzubremsende Leistung aufnehmen kann. Es ist auch möglich, diese Bremsleistung auf beide Hydrostatmaschinen aufzuteilen, wobei jed-ch diese dann entsprechend dem Aufteilungsverhältnis ausgelegt sein müssen.

Je nach Fahrtrichtung und Einstellung der abtriebsseiti gen Hydrostatmaschine kann jeder der beiden Leitungszweige

die Hochdruckleitung bilden. Zur Druckbegrenzung sind somit zwei Druckbegrenzungsventile erforderlich, welche entgegengesetzt zueinander wirksam sind, sowie zwei Rückschlagventile, um die ungehinderte Strömung an jedem der beiden Druckbegrenzungsventile entgegen seiner vorgegebenen Strömungsrichtung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist nun jeweils ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückschlagventil zu einem gemeinsamen Ventil zu-

__ sammengefaßt, welches hier "Drucknachsaugeventi1" genannt 25

wird. Die beiden, erfindungsgemäß vorgesehenen Drucknachsaugeventile sind jeweils mit ihrer Hochdruckseite an einem der beiden Leitungszweige angeschlossen und stehen mit ihren anderen Anschlüssen über einen Kühler gemeinsam in Verbindung. Es können auch mehrere, entsprechend ge 30

schaltete Drucknachsaugeventi1e verwendet werden.

Im Bremsbetrieb strömt - je nach der gewählten Betriebsart - das hydraulise he"Strömungsmittel mit hohem Druck

8.2291 F
29.10.1935

ORIGINAL INSPECTEp

S 35395^1

durch einen der beiden Leitungszweige und über das zugeordnete Drucknachsaugeventil hinweg, welches wie ein Druckbegrenzungsventil wirksam ist. An dieser Stelle wird durch die Entspannung des hydraulischen Arbeitsströmungsmittels mechanische Energie in Wärme umgewandelt.

Diese Wärme wird anschließend im nachgeschalteten Kühler abgeführt. Durch den baulichen Zusammenschluß von Druck begrenzungsventil und Rückschlagventil zu jeweils einem Drucknachsaugeventil wird«sichergestel1t, daß im Kreislauf nicht etwa tote, nicht ständig vom Arbeitsströmungsmittel durchströmte Leitungsteile entstehen, in welchen es zu einem Wärmestau kommen könnte. Es wird vielmehr das gesamte Arbeitsströmungsmittel während eines einzigen Umlaufs einmal über den Kühler hinweggeleitet, so daß die Gefahr von überhitzung nicht gegeben ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist ein Niederdruckbegrenzungsventil zwischen dem Kühler und einem der Drucknachsaugeventile angeordnet, und es befindet sich zwischen dem Niederdruckbegrenzungsanschluß und einem der Speisepumpenanschlüsse mindestens ein Kühler? Bei öltemperaturerhöhung kann die Speisepumpe eine mehr als für die Leckagekompensierung erforderliche ölmenge.. fördern. Diese wird durch den Kühler gekühlt und vorteilhafterweise über das Niederdruckbegrenzungsventil wieder zurück zum Vorratsbehälter geleitet. Außerdem wird durch das Niederdruckbegrenzungsventil ein unmittelbarer Schutz _ des Kühlers gegen Überdruck erzielt, wodurch die Beschä-

digungsanfäl1igkeit der Gesamtanlage weitgehend reduziert wird.

Es ist ferner eine Bremsbedienungseinrichtung vorgesehen, welche bei Dauerbremsbetrieb betätigt wird und ihrerseits

8.2291 F 29.10.1985

3 3 5 39

-Αι

entweder die abtriebsseitige Hydrostatmaschine verstellt oder ein zwischen dieser und den beiden Leitungszweigen angeordnetes Umschaltventil betätigt, welches die An-Schlüsse zwischen den beiden Leitungszweigen der genannten Hydrostatmaschine bei Betätigung vertauscht.

Wie bereits erwähnt, ist die bauliche Zusammenlegung jeweils eines Druckbegrenzungsventiles und des zugeordneten Rückschlagventil erforderlich, um stets die ausreichende Kühlung des hydraulischen Arbeitsströmungsmittels sicherzustellen. Durch diese Maßnahme wird aber gleichzeitig eine erhebliche bauliche Vereinfachung gegenüber dem eingangs erwähnten Fahrzeuggetriebe erreicht, von

, _ welchem die vorliegende Erfindung ausgegangen ist. Ferner

weist die so vereinfachte hydraulische Schaltung weniger Verbindungen und Anschlüsse auf, so daß mit nur.geringem Aufwand deren Druckfestigkeit erhöht werden kann, so daß es möglich ist, das erfindungsgemäße Getriebe hochdruckseitig mit höheren Drücken zu betrieben, als dies beim eingangs genannten Fahrzeuggetriebe möglich ist.

Im normalen Fahrbetrieb, in welchen der Auslösedruck der Drucknachsaugeventile nicht erreicht wird, wird der Kühler _n_ kaum durchströmt, so daß die unvermeindlichen Strömungs-

Verluste des Kühlers den guten Gesamtwirkungsgrad: des Getriebes nicht beeinträchtigen. Der Kühler weist aber einen besonderen Vorteil auf: Während es bisher erforderlich war, zum Ergänzen verbrauchten hydraulischen Arbeits-

strömungsmittels dieses aus einem eigenen Vorratsbehälter 30

mittels einer Pumpe abzusaugen, ist es nun möglich, als Vorratsbehälter den ölsumpf des Antriebsmotors zu verwenden und das heiße ül über eine Speisepumpe ggf. auch die ölpumpe des Motors in das Getriebe einzuspeisen. In

8.2291 F
29.10.1985

ORIGINAL INSPECTED

^35395fi1

diesem Falle wird der Kühler benutzt, um das nachgefüllte öl zu kühlen.

Eine solche Kühlung ist besonders einfach dann möglich, wenn das nachgefüllte öl in der Mitte des Kühlers bzw. mitten zwischen zwei Kühlern eingespeist wird. In diesem Falle durchströmt das nachgefüllte hydraulische Arbeitsströmungsmittel, je nach Richtung des Druckgefälles zwi- sehen den beiden Leitungszweigen, den zwischen dem Anschluß und dem Niederdruck-Leitungszweig gelegenen Kühler bzw. die entsprechende Kühlerhälfte. Wenn es vorteilhaft erscheint, den gesamten Kühler zum Abkühlen des nachgeführten Öls zu benutzen, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, mittels eines Steuerventils wahlweise das nachgefüllte öl an der einen oder anderen Seite des Kühlers einzuspeisen, und zwar jeweils an jener Seite des Kühlers, die von dem Niederdruck-Leitungszweig abgewandt ist. Durch einen Druckfüh- ler in einem oder beiden Leitungszweigen ist - etwa mittels eines Kolbenantriebes - das Umschaltventil bzw. dessen Schieber entsprechend den jeweils herrschenden Druckverhältnissen einstellbar.

Während des gesamten Betriebes liegt stets der Kühler im Niederdruckbereich, so daß der im Kühler herrschende Druck bereits durch eine«verhältnismäßig schwache Speisepumpe überwunden werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten

schematischen Zeichnung in deren einziger Figur beispielsweise noch näher eriäutert.

In der Zeichnung ist ein Verbrennungsmotor 1 gezeigt, auf dessen Abtriebswelle eine erste Hydroatatmaschine 2

8.2291 F 29.10.1985

sitzt, deren Förderrichtung und Fördervolumen einstellbar sind.

Von den beiden Anschlüssen der ersten Hydrostatmaschine 2 ist der erste über eine Leitung 3 mit dem ersten Anschluß einer zweiten Hydrostatmaschine 4 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit jenem der ersten Hydrostatmaschine 2 über eine zweite Leitung 5 verbunden ist.

Mit der zweiten Hydrostatmaschine 4 ist ein Differential 6 mechanisch verbunden.

Das gezeigte Fahrzeuggetriebe weist ferner einen Kühler 9 auf, welcher zwei miteinander in Verbindung stehende

Endanschlüsse aufweist, sowie ggf. noch einen Mittelanschluß, auf welchen später noch eingegangen wird.

Zwischen dem einen der Endanschlüsse des Kühlers 9 und dem Leitungszweig 3 ist ein erstes Drucknachsaugeventi1

angeschlossen, während zwischen dem anderen Endanschluß des Kühlers 9 und dem Leitungszweig 5 ein zweites Drucknachsaugeventil 8 angeordnet ist.

Jedes dieser Drucknachsaugeventile ist so aufgebaut, daß

es eine Strömung vom Kühler 9 weg unbehindert zuläßt, während die Strömung zum Kühler 9 hin erst dann möglich wird, wenn das Strömungsmittel einen sehr hohen einstellbaren Schwellendruck überwindet.

Eine Bremsbedienungseinrichtung 10 ist an der Lenksäule 12 eines Fahrzeug-Lenkrades 11 angebracht.

Die Bedienungseinrichtung 10 steht entweder mit der ab triebsseitigen Hydrostatmaschine 4 in Verbindung, um

8.2291 F

29.10.1985 ORIGINAL

diese vom Fahrbetrieb auf den Bremsbetrieb umzustellen, oder mit einem Umschaltventil 13, welches dann, wenn die Bremsbetätigungseinrichtung 10 nicht betätigt ist, die für den Fahrbetrieb erforderlichen Anschlüsse zwischen der Hydrostatmaschine 4 und den beiden Leitungszweigen 3, 5 herstellt, während diese Anschlüsse bei Betätigen der Betätigungseinrichtung 10 für den Bremsbetrieb ausgetauscht werden.

Es ist ferner eine Speisepumpe 14 gezeigt, die aus dem ölsumpf des Motors 1 01 ansaugt und an das Getriebe weiterliefert, wenn in diesem öl verbraucht wurde.

Da dieses öl heiß ist, muß es während des Betriebes durch den Kühler 9 geleitet werden, bevor es in das eigentliche Getriebe eingeleitet werden kann.

Zu diesem Zweck ist ein Steuerventil 16 vorgesehen, welches einen Einlaß aufweist, der mit der Speisepumpe (Motor-ölpumpe) 14 verbunden ist, sowie zwei Auslässe, von welchen jeder mit einem der Endanschlüsse des Kühlers 9 verbunden ist.

Der Schieber 17 des Steuerventils 16 steht über eine Steuerleitung 18 mit dem Leitungszweig 3 bzw. eine Steuerleitung 19 mit dem Leitungszweig 5 dadurch in Verbindung, daß die jeweilige Steuerlettung 18, 19 einen kleinen, mit dem Schieber 17 mechanisch verbundenen Kolben antreibt.

Wie ersichtlich, folgt der Kolben 17 der Richtung des Druckgefälles zwischen den beiden Leitungszweigen 3, 5 und sorgt somit dafür, daß die von der Speisepumpe 14 her kommende Leitung infolge der Tätigkeit des Ventils 17

8.2291 F 29.IQ4985

3539:51

stets an der Hochdruckseite des Kühlers 9 angeschlossen

wird.

IO

25 30 35

8.2291 F 29.10.1985

ORIGINAL INÖPECTEÜ

- Leerseite

Claims

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesel1 schaft be/sc München, 29. Oktober 1985 Patentansprüche

1. Hydrostatisches Getriebe bevorzugt für Lastkraftwagen und Omnibusse, mit zwei miteinander durch zwei Lei-

tungszweige verbundenen, einstellbaren Hydrostatmaschinen, von denen die eine jeweils nach Betriebszustand als Pumpe und die andere als Motor wirksam ist, mit Druckbegrenzungs- und Rückschlagventilen, die die beiden Leitungszweige verbinden, wobei eine mit einem

Vorratsbehälter für hydraulisches Arbeitsströmungsmittel verbundene Speispumpe.angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Mindestens eine Hydrostatmaschine (2, 4) ist alleine oder beide sind gemeinsam zur Aufnahme von Dauerbremsleistung ausgelegt,

b) mindestens jeweils ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückschlagventil sind zu einem Drucknachsaugeventi1

(7, 8) zusammengefaßt, welches in einer ersten Strö-30

mungsrichtung von einem ersten zu einem zweiten Anschluß die Strömung frei durchläßt und in der entgegengesetzten, zweiten Strömungsrichtung vom zweiten zum ersten Anschluß die Strömung nur soweit durchläßt, wie sie einen vorgegebenen Druckwert übersteigt,

8.2291F

35395S1

c) die beiden Drucknachsaugeventi1e (7, 8) sind mit jeweils ihrem zweiten Anschluß an jeweils einem Lei*· tungszweig (3, 5) angeschlossen,

d) die beiden ersten Anschlüsse der Drucknachsaugeventile sind durch einen Kühler (9) miteinander verbunden,

e) eine Bremsbedienungseinrichtung (10) ist mit der für Dauerbremsleistung ausgelegten Hydrostatmaschine

(4) verbunden, um diese auf Bremsbetrieb umzustellen, oder mit einem Umschaltventil (13), welches die Anschlüsse zwischen den Leitungszweigen und dieser Hydorstatmaschine (4) austauscht, und

f) die Speisepumpe (14) ist zwischen den beiden Drucknachsaugeventilen (7, 8) angeschlossen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (9) aus zwei hintereinandergeschalteten Teilkühlern gebildet ist, und daß die Speisepumpe (14) zwischen den beiden Teilkühlern angeschlossen ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisepumpe (14) an den Einlaß eines Umschaltventils(16) angeschlossen ist, welches zwei Auslässe aufweist, die jeweils zwischen dem Kühler (9) und einem

Drucknachsaugeventil (7, 8) angeschlossen sind, und daß das Umschaltventil (16) so gesteuert ist, daß es jeweils eine Verbindung zwischen dem Einlaß und jenem seiner Auslässe herstellt, an welchen jenes Drucknachsaugeventil (7, 8) angeschlossen ist, das, in Strömungsrichtung des Arbeitsströmungsmittels gesehen, dem Kühler (9) vorgeschaltet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß ein Niederdruckbegrenzungsventil (20) zwischen dem

.2291 F 29.10.1985

3 5 3 9-

Kühler (9) und einem der Drucknachsaugeventi1e (7, 8) angeordnet ist und daß zwischen einem der Speisepumpenanschlüsse und dem Niederdruckbegrenzungsanschluß sich mindestens ein Kühler (9) befindet.

8.2291 F 29.10.1985