DE3539561C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe mit Merk­ malen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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

Ein Getriebe der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 22 08 283 bekannt. Dort sind zwei jeweils in beiden Richtungen als Motor bzw. Pumpe vertreibbare und jeweils hinsichtlich ihres Förder­ volumens verstellbare Hydrostatmaschinen vorgesehen, die energetisch durch zwei, wechselweise je nach Einstellung, die Hochdrucklei­ tung bzw. die Niederdruckleitung bildende Leitungszweige ver­ bunden sind. Von den beiden Hydrostatmaschinen ist je nach Be­ triebszustand die eine als Motor und die andere als Pumpe wirk­ sam. Außerdem ist wenigstens eine der Hydrostatmaschinen alleine oder es sind beide Hydrostatmaschinen gemeinsam zur Aufnahme von Dauerbremsleistung ausgelegt. Des weiteren ist es aus dieser Schrift bekannt, zwei Rückschlagventile und zwei Druckbegrenzungsventile vorzusehen, die die beiden Leitungswege zwischen den Hydrostat­ maschinen verbinden. Je ein Rückschlagventil und ein Druckbegren­ zungsventil lassen dabei bei Übersteigen eines bestimmten Öldruckes einen Fluß vom hochdruckseitigen zum niederdruckseitigen Leitungs­ weg zu. Außerdem ist eine Speisepumpe vorgesehen, die dazu dient, Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter zu den besagten Leitungs­ zweigen, z. B. zum Ausgleich von Leckageverlusten zu fördern. Ein Kriterium der aus dieser Schrift bekannten Lösung ist es, daß dort die beiden Rückschlagventile und die beiden Druckbegren­ zungsventile in einem gemeinsamen Ventilsteuerblock zusammen­ gefaßt sind.

Obschon für diesen Zweck vorgesehen, kann das bekannte hydrosta­ tische Getriebe in der Praxis nicht als Dauerbremse eingesetzt werden. Letzteres deshalb, weil im Dauerbremsbetrieb bei der Durchströmung des Ventil-Steuerblockes infolge innerer Reibung und hydrostatischer Drosselung eine sehr große Energiemenge in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese Wärmeenergie wird zu einem Teil vom Ventil-Steuerblock, zu einem weitaus größeren Teil je­ doch vom durchströmenden Hydrauliköl aufgenommen. Durch eine der­ artige Öltemperaturerhöhung würden sowohl die Grenzen der Vis­ kosität als auch die Standfestigkeit des Öles überschritten. Zur Vermeidung dieser negativen Auswirkungen auf das Öl ist bei diesem bekannten hydrostatischen Getriebe jedoch nichts vorgesehen.

Demgegenüber ist bei einem anderen, aus der DE-AS 11 25 300 be­ kannten, auch für Dauerbremsbetrieb vorgesehenen hydrostatischen Getriebe die eingangs mit einem Druckbegrenzungsventil von einer Hochdruckleitung abzweigenden und ausgangs über ein Rückschlagven­ til an einer Niederdruckleitung angeschlossene Verbindungsleitung durch einen Ölkühler hindurchgeführt, so daß eine zu starke Auf­ heizung des Hydrauliköles dort während eines Dauerbremsbetriebes nicht zu erwarten ist. Dieses hydrostatische Getriebe ist jedoch im Hinblick auf die vorliegende Erfindung insofern nicht relevant, weil dort nur ein in einer Richtung arbeitender, verstellbarer Axialkolbenmotor und eine in einer Richtung arbeitende verstell­ bare Axialkolbenpumpe vorgesehen sind, was einen Ölfluß immer nur im gleichen Richtungssinn zuläßt. Dies schränkt die Verwendbar­ keit des Getriebes sehr stark ein und macht seinen Einsatz in Fahrzeugen praktisch unmöglich. Außerdem sind in Verbindung mit diesem bekannten hydrostatischen Getriebe keine Mittel ange­ geben, wie der hydraulische Arbeitskreis mit Öl versorgt bzw. etwaige Ölverluste ersetzt werden können. Des weiteren ist aus der DE-PS 29 04 572 ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge bekannt, bei dem sowohl mit dem Antriebsmotor als auch mit der bzw. den angetriebenen Achsen jeweils eine Hydrostatmaschine mechanisch starr oder über eine ausrückbare Kupplung verbunden ist. Jede Hydrostatmaschine kann als Motor und Pumpe arbeiten und ist hinsichtlich ihres Fördervolumens verstellbar. Außer­ dem kann durch Einstellung gewählt werden, welcher der beiden Anschlüsse einer Hydrostatmaschine als Hochdruckanschluß und welcher als Niederdruckanschluß wirksam ist. Diese beiden Hydro­ statmaschinen stehen über ein mechanisches Leistungsverzweigungs­ getriebe mit einem Antriebsmotor und der bzw. den angetriebenen Achsen des Fahrzeugs, also indirekt in Verbindung.

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

In der abtriebsseitigen Hydrostatmaschine wird der Druck des hydraulischen Arbeitsströmungsmittels abgearbeitet, welches über den zweiten als Niederdruckleitung wirksamen Leitungszweig wieder zur antriebsseitigen Hydrostatmaschine zurückgefördert wird.

Die Hochdruck- und die Niederdruckleitung sind durch ein Druck­ begrenzungsventil 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 Rück­ schlagventile vorgesehen, über die mittels einer Speisepumpe hydraulisches Arbeitsströmungsmittel in das Leitungssystem des Getriebes eingespeist wird. 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 Talfahrten, das Fahrzeug nachhaltig und über längere Zeit hinweg möglichst gleichmäßig abzubremsen. Es wäre deshalb wünschenswert, wenn dem vorstehend erläuterten hydrostatischen Getriebe auch eine gut dosierbare und voll funktionsfähige Betriebsbremse zugeord­ net wäre. Ansatzpunkte hierfür sind zwar schon durch das hydro­ statische Getriebe nach der DE-OS 22 08 283 gegeben, die aber wegen der weiter vorn bereits erwähnten nachteiligen Erwärmung des Öles im Dauerbremsbetrieb einer beträchtlichen Überarbeitung für Schaffung einer praxistauglichen Lösung bedürfen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein hydrostatisches Getriebe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein gut dosier­ barer Dauerbremsbetrieb ohne unzulässige Erwärmung des im System befindlichen und benötigten Öles möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 ange­ gebene Merkmalskombination gelöst.

Es wird dabei davon ausgegangen, daß mindestens eine der beiden Hydrostatmaschinen, im Fall eines Fahrzeugs die abtriebsseitig dem Fahrwerk zugeordnete Hydrostatmaschine so ausgelegt ist, daß sie die im Dauerbremsbetrieb auf das Getriebe übertragene, abzu­ bremsende Leistung aufnehmen kann. Es kann diese Bremsleistung jedoch auch von beiden Hydrostatmaschinen aufgenommen werden, wobei diese dann entsprechend dem Aufteilungsverhältnis ausge­ legt sein müssen.

Je nach Fahrtrichtung und Einstellung der abtriebsseitigen Hydrostatmaschine kann jeder der beiden Leitungszweige die Hoch­ druckleitung bilden. Zur Druckbegrenzung sind somit zwei Druck­ begrenzungsventile erforderlich, welche entgegengesetzt zuein­ ander wirksam sind, sowie zwei Rückschlagventile, um die unge­ hinderte Strömung an jedem der beiden Druckbegrenzungsventile entgegen seiner vorgegebenen Strömungsrichtung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist nun jeweils ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückchlagventil zu einem gemeinsamen Ventil zusammengefaßt, welches hier "Drucknachsaugeventil" genannt wird. Die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Drucknachsaugeventile sind jeweils mit ihrer Hochdruckseite an einem der beiden Leitungszweige an­ geschlossen und stehen mit ihren anderen Anschlüssen über einen Kühler gemeinsam in Verbindung. Es können auch mehrere, ent­ sprechend geschaltete Drucknachsaugeventile verwendet werden.

Im Bremsbetrieb strömt - je nach der gewählten Betriebsart - das hydraulische Strömungsmittel mit hohem Druck durch einen der beiden Leitungszweige und über das zuge­ ordnete Drucknachsaugeventil hinweg, welches wie ein Druckbegrenzungsventil wirksam ist. An dieser Stelle wird durch die Entspannung des hydraulischen Arbeitsströmungs­ mittels 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 sichergestellt, daß im Kreis­ lauf nicht etwa tote, nicht ständig vom Arbeitsströmungs­ mittel 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 be­ findet 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 vorteil­ hafterweise über das Niederdruckbegrenzungsventil wieder zurück zum Vorratsbehälter geleitet. Außerdem wird durch das Niederdruckbegrenzungsventil ein unmittelbarer Schutz des Kühlers gegen Überdruck erzielt, wodurch die Beschä­ digungsanfälligkeit der Gesamtanlage weitgehend reduziert wird.

Es ist ferner eine Bremsbedienungseinrichtung vorgesehen, welche bei Dauerbremsbetrieb betätigt wird und ihrerseits 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 je­ weils eines Druckbegrenzungsventiles und des zugeordneten Rückschlagventiles erforderlich, um stets die ausreichen­ de Kühlung des hydraulischen Arbeitsströmungsmittels sicherzustellen. Durch diese Maßnahme wird aber gleich­ zeitig 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 hochdruck­ seitig mit höheren Drücken zu betreiben, als dies beim eingangs genannten Fahrzeuggetriebe möglich ist.

Im normalen Fahrbetrieb, in welchem der Auslösedruck der Drucknachsaugeventile nicht erreicht wird, wird der Kühler kaum durchströmt, so daß die unvermeindlichen Strömungs­ verluste des Kühlers den guten Gesamtwirkungsgrad des Ge­ triebes nicht beeinträchtigen. Der Kühler weist aber einen besonderen Vorteil auf: Während es bisher erforder­ lich war, zum Ergänzen verbrauchten hydraulischen Arbeits­ strömungsmittels dieses aus einem eigenen Vorratsbehälter mittels einer Pumpe abzusaugen, ist es nun möglich, als Vorratsbehälter den Ölsumpf des Antriebsmotors zu ver­ wenden und das heiße Öl über eine Speisepumpe ggf. auch die Ölpumpe des Motors in das Getriebe einzuspeisen. In diesem Falle wird der Kühler benutzt, um das nachge­ füllte 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 Arbeits­ strömungsmittel, je nach Richtung des Druckgefälles zwi­ schen den beiden Leitungszweigen, den zwischen dem An­ schluß und dem Niederdruck-Leitungszweig gelegenen Küh­ ler bzw. die entsprechende Kühlerhälfte. Wenn es vorteil­ haft 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 Nieder­ druck-Leitungszweig abgewandt ist. Durch einen Druckfüh­ ler in einem oder beiden Leitungszweigen ist - etwa mit­ tels eines Kolbenantriebes - das Umschaltventil bzw. des­ sen Schieber entsprechend den jeweils herrschenden Druck­ verhältnissen einstellbar.

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

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung in deren einziger Figur beispiels­ weise näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Verbrennungsmotor 1 gezeigt, auf dessen Abtriebswelle eine erste Hydrostatmaschine 2 sitzt, deren Förderrichtung und Fördervolumen einstell­ bar sind.

Von den beiden Anschlüssen der ersten Hydrostatmaschine 2 ist der erste über eine Leitung 3 mit dem ersten An­ schluß einer zweiten Hydrostatmaschine 4 verbunden, des­ sen zweiter Anschluß mit jenem der ersten Hydrostatma­ schine 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 Mittelan­ schluß, auf welchen später noch eingegangen wird.

Zwischen dem einen der Endanschlüsse des Kühlers 9 und dem Leitungszweig 3 ist ein erstes Drucknachsaugeventil 7 angeschlossen, während zwischen dem anderen Endanschluß des Kühlers 9 und dem Leitungszweig 5 ein zweites Druck­ nachsaugeventil 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 einstell­ baren 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 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 ausge­ tauscht werden.

Es ist ferner eine Speisepumpe 14 gezeigt, die aus dem Ölsumpf des Motors 1 Öl 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, wel­ ches einen Einlaß aufweist, der mit der Speisepumpe (Mo­ tor-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 Ver­ bindung, daß die jeweilige Steuerleitung 18, 19 einen kleinen, mit dem Schieber 17 mechanisch verbundenen Kol­ ben 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 stets an der Hochdruckseite des Kühlers 9 angeschlossen wird.

Claims (4)

1. Hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Lastkraftwagen und Omnibusse, mit zwei jeweils in beiden Richtungen als Pumpe oder Motor betreibbaren und jeweils hinsichtlich ihres Fördervolumens verstellbaren Hydrostatmaschinen, die energe­ tisch durch zwei, wechselweise je nach Einstellung die Hoch­ druckleitung bzw. die Niederdruckleitung bildende Leitungs­ zweige verbunden sind und von denen je nach Betriebszustand die eine als Motor und die andere als Pumpe wirksam ist, wo­ bei wenigstens eine der beiden Hydrostatmaschinen alleine bzw. beide Hydrostatmaschinen gemeinsam zur Aufnahme von Dauerbremsleistung ausgelegt sind, ferner mit jeweils zwei in einem Verbindungszweig zwischen beiden Leitungswegen ge­ gebenen Druckbegrenzungsventilen und Rückschlagventilen, die durch paarweises Zusammenwirken eines Ventiles mit einem der anderen Art bei Überschreiten eines bestimmten Öldruckes im hochdruckseitigen Leitungsweg einen Fluß von diesem zum nie­ derdruckseitigen Leitungsweg zulassen, außerdem mit einer mit einem Vorratsbehälter für hydraulisches Arbeitsströ­ mungsmittel verbundenen, sowie letzteres zu den Leitungs­ zweigen fördernden Speisepumpe, und mit einem Niederdruckbe­ grenzungsventil, über das abgesteuertes Öl zum Vorratsbehäl­ ter rückleitbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

• a) je ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückschlagventil sind zu einem Drucknachsaugeventil (7, 8) mit zwei Anschlüssen zusammengefaßt, von denen jedes Strömung in einer ersten Richtung vom ersten zum zweiten Anschluß frei durchläßt, in entgegengesetzter Richtung vom zweiten zum ersten Anschluß dagegen nur so­ weit durchläßt, wie sie einen vorgegebenen Druckwert übersteigt,
• b) die beiden Drucknachsaugventile (7, 8) sind mit ihrem je­ weils zweiten Anschluß an jeweils einen der beiden zwi­ schen den zwei Hydrostatmaschinen verlaufenden Leitungs­ wegen (3 bzw. 5) angeschlossen,
• c) die jeweils ersten Anschlüsse der beiden Drucknachsaug­ ventile (7 bzw. 8) sind durch mindestens einen Kühler (9) miteinander verbunden,
• d) die Speisepumpe (14) und das Niederdruckbegrenzungsventil (20) sind zwischen den beiden Drucknachsaugeventilen (7, 8) derart angeschlossen, daß speisepumpenseitig gefördertes Öl erst nach Durchströmen des Kühlers (9) zum Nieder­ druckbegrenzungsventil (20) und zum niederdruckseitigen Drucknachsaugventil (7, 8) gelangt, und
• e) eine Bremsbedienungseinrichtung (10) ist mit der für Dauerbremsleistung ausgelegten Hydrostatmaschine (4), um diese auf Bremsbetrieb umzustellen, oder mit einem Umschaltventil (13) verbunden, welches die Anschlüsse zwischen den Leitungszweigen (3, 5) der die Bremsenergie aufnehmenden Hydrostatmaschine (4) austauscht.

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

3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisepumpe (14) an den Einlaß eines Umschaltven­ tils (16) angeschlossen ist, welches zwei Auslässe auf­ weist, die jeweils zwischen dem Kühler (9) und einem Drucknachsaugeventil (7, 8) angeschlossen sind, und daß das Umschaltventil (16) so gesteuert ist, daß es je­ weils eine Verbindung zwischen dem Einlaß und jenem sei­ ner Auslässe herstellt, an welchen jenes Drucknachsauge­ ventil (7, 8) angeschlossen ist, das, in Strömungs­ richtung des Arbeitsströmungsmittels gesehen, dem Kühler (9) vorgeschaltet ist.

4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Niederdruckbegrenzungsventil (20) zwischen dem Kühler (9) und einem der Drucknachsaugeventile (7, 8) angeordnet ist und daß zwischen einem der Speisepumpen­ anschlüsse und dem Niederdruckbegrenzungsanschluß sich mindestens ein Kühler (9) befindet.