DE3545045C2

DE3545045C2 - Control device for a hydrostatic transmission

Info

Publication number: DE3545045C2
Application number: DE19853545045
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Schmitt
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2005-12-20
Also published as: DE3545045A1

Description

Die Erfindung betrifft die Steuereinrichtung eines hydro statischen Getriebes vorzugsweise des hydrostatischen Getriebes eines Fahrantriebes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hubladers (Gabelstaplers), gemäß Ober begriff des Patentanspruches 1, dessen Stellglied eine Neutrallage einzunehmen vermag, die der Nullhublage der Pumpe des Getriebes und somit dem Stillstand der Abtriebs welle zugeordnet ist und die von dieser Neutrallage aus nach mindestens einer Richtung, vorzugsweise beiden Richtungen verstellt werden kann.The invention relates to the control device of a hydro static transmission preferably the hydrostatic Transmission of a travel drive of a motor vehicle, especially a lift truck (forklift), according to Ober Concept of claim 1, the actuator one Neutral position is able to assume that the zero stroke position of the Pump of the gearbox and thus the standstill of the output wave is assigned and from this neutral position in at least one direction, preferably both Directions can be adjusted.

Eine Stelleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe mit einer Servokraftverstärkungseinrichtung mit einem Nehmerkolben, der mit dem Schieber eines Vorsteuerventils verbunden ist, das die Beaufschlagung eines mit dem Stell glied der Pumpe verbundenen Stellkolbens steuert, wobei der Nehmerkolben von dem Druck vor einer Drosselstelle im Förderstrom einer Konstantpumpe beaufschlagt ist und wobei auf den Nehmerkolben zusätzlich die Kraft eines vom Förderdruck der Getriebepumpe beaufschlagten Kolbens einwirkt, ist durch die DE-OS 28 23 559 bekannt und hat sich in zahlreichen Baumaschinen hervorragend bewährt. Hierzu ist auch schon eine Weiterentwicklung durch die DE-OS 32 39 833 bekannt, bei der der vom Förderdruck des Getriebes beaufschlagte Kolben mit einem Anschlag versehen ist derart, daß bei in Neutrallage befindlichem Steuerkolben und am weitesten bis gegen den Anschlag vorgeschobenen, vom Förderdruck beaufschlagten Rückstell kolben zwischen diesen beiden Kolben ein vorbestimmter Abstand gegeben ist (DE-OS 32 39 833). Die Problematik einer solchen Einwirkung eines Förderdruck abhängigen Kolbens auf den Steuerkolben abhängig von der Einstell lage des Getriebes ist in einem anderen Zusammenhang, insbesondere unter Berücksichtigung der Wirkung der Feder und in Bezug auf einen anderen Lösungsweg erörtert in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 34 34 588. Ist das Getriebe auf eine kleine Abtriebs drehzahl, bei einem Fahrantrieb also auf eine kleine Fahrgeschwindigkeit eingestellt, so nimmt ein hydro statisches Getriebe (im Gegensatz zu einem hydrodyna mischen Getriebe, bei dem bei solcher Einstellung die Verluste im Getriebe relativ hoch sind) auch nur eine kleine Leistung auf, entsprechend der kleinen an der Abtriebswelle abgegebenen Leistung. Wenn trotzdem infolge des Beschleunigungswiderstandes oder bei einem Fahran trieb hohen Rollwiderstandes oder wegen Befahren einer Steigung ein hoher Förderdruck auftritt, ist trotzdem die vom Getriebe aufgenommene Leistung gering und erfordert keinen Ein fluß von der Förderdruckseite auf die Getriebeeinstellung.An actuator for a hydrostatic transmission with a servo power booster with a Slave piston, with the spool of a pilot valve is connected, the application of one with the Stell member of the pump connected control piston controls, wherein the slave piston from the pressure in front of a throttle point is acted upon in the flow of a constant pump and with the force of an additional force on the slave piston piston acted upon by the delivery pressure of the gear pump acts, is known from DE-OS 28 23 559 and has has proven itself in numerous construction machines. A further development by the DE-OS 32 39 833 known, in which the delivery pressure of the transmission loaded pistons with a stop is provided such that when in neutral position Control piston and furthest up to the stop advanced reset acted upon by the delivery pressure piston between these two pistons a predetermined Distance is given (DE-OS 32 39 833). The problem dependent on such an effect of a delivery pressure Piston on the control piston depending on the setting position of the gearbox is in a different context, especially considering the effect of the spring and discussed in relation to another approach in the unpublished DE-OS 34 34 588. Is the transmission on a small output speed, with a travel drive to a small one Travel speed set, so a hydro static gear (as opposed to a hydrodyna mix gear, in which the setting Losses in the gearbox are relatively high) only one small power on, according to the small on the Output shaft output power. If nevertheless as a result acceleration resistance or driving drove high rolling resistance or due to driving Slope a high delivery pressure occurs, is nevertheless the Power consumed by the transmission is low and does not require an on flow from the discharge pressure side to the gearbox setting.

Andererseits ist es bekannt, einen vom Förderdruck beauf schlagten, gegen eine Feder abgestützten Rückstellkolben kraftschlüssig, das heißt unter der Wirkung der Kraft übertragend, bei entgegengesetzter Kraftwirkungsrichtung abhebbar auf das Eingangsglied einer Servokraftverstärkungs einrichtung einwirken zu lassen (DE-PS 11 54 689), um die aufge nommene Leistung auf einen konstanten Maximalwert zu begrenzen, d. h. bei hohem Förderdruck zu bewirken, daß das Getriebe auf eine kleinere Abtriebsdrehzahl eingestellt wird.On the other hand, it is known to charge one of the delivery pressure struck, resetting piston supported against a spring non-positive, that is, under the action of force transferring, with opposite direction of action can be lifted off the input element of a servo power amplifier device to act (DE-PS 11 54 689) to the up limit the power consumed to a constant maximum value, d. H. at high discharge pressure to cause the gearbox to a lower output speed is set.

Die DE-AS 10 11 129 zeigt ein hydraulisches Getriebe für Windwerke, insbesondere die Steuerung des Getriebes. Diese bekannte Steuerung weist einen Handsteuerhebel auf, der über eine elastische Nachführung kraftschlüssig auf das eine Ende eines Hebels einwirkt, wobei diese kraftschlüssige Kopplung mechanischer Art sein kann oder auch aus einer hydraulischen Anordnung bestehen kann. Am Ende des Hebels ist ein Hilfs schieber angelenkt, der über einen Nachfolgekolben einen Servomotor betätigt, der wiederum das Stellglied der Pumpe betätigt. Auf derselben Seite des Hebels sind zwei Leistungs begrenzer angeordnet, die bei Überlastung des Getriebes den Schwenkbereich des Hebels begrenzen. Die Leistungsbegrenzer bestehen aus Kolben, die durch eine Feder vorgespannt sind und entgegen der Federvorspannung mit dem Getriebehochdruck beauf schlagt sind. Diese Federn sind so ausgelegt, daß sie die Höchstleistung der Antriebsmaschine konstant halten.DE-AS 10 11 129 shows a hydraulic transmission for Wind works, in particular the control of the transmission. These known control has a hand control lever, which over an elastic tracking on one end a lever acts, this non-positive coupling can be mechanical or hydraulic Arrangement can exist. At the end of the lever is an auxiliary slider articulated, the one via a follower piston Servomotor operated, which in turn the actuator of the pump operated. There are two power on the same side of the lever arranged limiter, the overload the transmission Limit the swivel range of the lever. The power limiters consist of pistons that are biased by a spring and against the spring preload with high gear pressure are struck. These springs are designed to be the Keep the maximum power of the prime mover constant.

Bei den bisher bekannten, mit Steuerdruck arbeitenden Systemen erfolgt der Kraftabgleich Steuerdruck mal Kolbenfläche des Steuerkolbens gegen die Kraft der Feder, gegen die der Steuer kolben abgestützt ist, wobei gegen die gleiche Feder der vom Hochdruck beaufschlagte Kolben auf der anderen Seite wirkt. Um eine Veränderung des Pumpenschwenkwinkels abhängig vom Förderdruck auszugleichen, muß willkürlich der Steuerdruck verändert werden. Damit wird jedoch die Feinfühligkeit der Steuerung beeinträchtigt.In the previously known systems working with control pressure there is a force balance between control pressure and piston area of the Control piston against the force of the spring, against that of the tax piston is supported, against the same spring of the Piston under high pressure acts on the other side. Around a change in the pump swivel angle depending on To compensate for the delivery pressure, the control pressure must be arbitrary to be changed. However, this is the sensitivity of the Control impaired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Nachteile zu beseitigen und ein vom Steuerdruck angesteuertes System zu schaffen, bei dem die Rückstellwirkung des vom Pumpenförder druck beaufschlagten Kolbens nur in dem Maße und bei den Ein stellagen des Getriebes erfolgt, bei denen das für die gewünschte Betriebscharakteristik optimal ist.The invention has for its object to such disadvantages eliminate and a system controlled by the control pressure create the restoring effect of the pump delivery pressurized piston only to the extent and at the on positions of the transmission takes place, where that for the desired operating characteristic is optimal.

Ausgehend von der Zielsetzung, ein System mit Rückführung aufgrund des Pumpenförderdruckes derart auszulegen, daß ein vom Pumpenförderdruck unabhängiger Proportionalbereich gegeben ist und zudem die Leistungshyperbel konstanter Leistung mit guter Annäherung abgefahren wird und Fahrdruckschwankungen im unteren Druckbereich wirkungslos sind, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rückstellkolben gegen mindestens eine Feder, vorzugsweise mehrere gegeneinander abgestufte Federn, abgestützt ist. Das heißt, die an sich bekannte Leistungs begrenzung wird in sehr einfacher Weise durch lediglich zusätzliches Anordnen mindestens einer Feder in das mit Steuerdruck arbeitende Steuersystem hineinkombiniert. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß bei einem Fahrantrieb beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit Druckschwankungen des Förderdruckes unterhalb einer bestimmten vorgegebenen Grenze keine Veränderung der Pumpeneinstellage und damit bei einem Fahrbetrieb der Fahrgeschwindigkeit zur Folge haben. Der an sich bekannte, durch das bei Neutrallage gegebene Spiel (Abstand der Kolben von einander) erzielte Proportionalbereich wird dabei beibehalten.Based on the objective, a system with feedback to be interpreted due to the pump delivery pressure such that a Pump delivery pressure independent proportional range is given and also the performance hyperbole of constant performance with good Approach is followed and fluctuations in driving pressure in the lower Print area are ineffective, the task is solved in that the return piston against at least one Spring, preferably several springs stepped against each other, is supported. That is, the performance known per se limitation is done in a very simple way by just additional placement of at least one spring in the with control pressure working tax system combined. An essential one Advantage of the invention is that with a travel drive Driving at constant speed pressure fluctuations the delivery pressure below a certain predetermined Limit no change in the pump setting position and thus in driving operation result in driving speed to have. The well-known, by the neutral position given game (distance of pistons from each other) The proportional range is retained.

Durch eine zweckmäßige Weiterausgestaltung ist es möglich, das System auch dann anzuwenden, wenn mehrere Pumpen von der gleichen Primärenergiequelle angetrieben werden, wo bei dann mehrere Rückstellkolben parallel wirkend vorge sehen sind, wobei jeder Pumpe oder zumindest jeder bezüg lich der möglichen Leistungsaufnahme zu berücksichtigender Pumpe ein dem Förderstrom und Druckniveau der Pumpe ange messener und vom Förderdruck dieser Pumpe beaufschlagter Rückstellkolben zugeordnet ist, wobei alle diese Rückstell kolben gegen die gleiche Feder oder jeder gegen eine eigene Feder abgestützt sein kann, aber alle auf den Steuerkolben einwirken.By appropriate further design, it is possible to use the system even if several pumps from the same primary energy source where with several return pistons acting in parallel are seen, with each pump or at least each referring the possible power consumption to be taken into account Pump on the flow and pressure level of the pump measured and acted upon by the delivery pressure of this pump Return piston is assigned, all of which reset piston against the same spring or each against its own Spring can be supported, but all on the spool act.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Hälfte einer symmetrisch nach beiden Seiten aufgebauten Steuereinrichtung für eine nach beiden Seiten aus der Neutrallage heraus einstellbare Getriebepumpe. Fig. 1 shows a sectional view through one half of a symmetrically constructed on both sides control device for an adjustable in both directions from the neutral position out gear pump.

Fig. 2 zeigt die durch die Einrichtung erzielte Kenn linie. Fig. 2 shows the characteristic line achieved by the device.

In dem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 vorgesehen, in der dichtend ein Steuerkolben 3 verschiebbar ist, der in seinem mittleren Bereich eine Ringnut 4 aufweist und in seinem linken Teil ein Kolbenteil 5 aufweist, welches ebenso wie der Kolben 3 in einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Bohrung gleitet. Die Ringnut 4 dient zur mechanischen Verbindung mit dem Schieberkolben eines Vor steuerventiles.In the housing 1 has a bore 2 is provided, in which a control piston 3 is sealingly slidable, which has in its central region an annular groove 4 and in its left part has a piston member 5, which does not as well as the piston 3 in a in the drawing more illustrated hole slides. The annular groove 4 is used for the mechanical connection with the spool of a control valve before.

In dem Gehäuse 1 ist weiterhin eine Bohrung 45 vorgesehen, die in ihrem äußeren Teil mit einem Gewinde 6 versehen ist, in das eine Hülse 7 eingeschraubt ist, die ihrerseits eine Bohrung 8 aufweist, in der ein Kolben 9 verschiebbar ist, der mittels eines Sprengringes 10 mit einem Feder teller 11 verbunden ist.In the housing 1 , a bore 45 is also provided, which is provided in its outer part with a thread 6 , into which a sleeve 7 is screwed, which in turn has a bore 8 , in which a piston 9 is displaceable, which is by means of a snap ring 10 is connected to a spring plate 11 .

Die Hülse 7 weist eine weitere Bohrung 12 auf, die eben falls in ihrem äußeren Bereich ein Gewinde aufweist, in das das Abschlußteil 13 eingeschraubt ist.The sleeve 7 has a further bore 12 , which if just in its outer region has a thread into which the end part 13 is screwed.

Der Kolben 3 ist mit einem Fortsatz 14 versehen, um den herum ein Federteller 15 gegen die Stirnfläche des Kol bens 3 anliegt. In der in der Zeichnung dargestellten Neutrallage oder wenn der Kolben 3/5 nach in der Zeichnung links verschoben ist, liegt dieser Federteller 15 weiter hin gegen die Schulter zwischen den Bohrungen 2 und 45 an. Verschiebt sich jedoch der Kolben 3/5 gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Lage nach rechts, so hebt der Federteller 15 von dieser Schulter zwischen den Bohrungen 2 und 45 ab. Zwischen dem Federteller 15 und die Hülse 7 sind zwei Federn 16 und 17 eingespannt. Die Hülse 7 weist einen Fortsatz 18 auf, gegen den die Stirn fläche des Fortsatzes 14 zum Anliegen kommen kann und die damit den maximalen Verschiebeweg des Kolbens 3/5 begrenzt. Zwischen dem Federteller 11 und der Hülse 7 ist eine Feder 19 eingespannt. Der Federteller 11 weist einen Fortsatz 20 auf. Gegen die Hülse 7 ist weiterhin eine Feder 21 abgestützt, die sich mit ihrem in der Zeich nung rechten Ende auf den Fortsatz 20 abstützt und in der in der Zeichnung dargestellten Lage einen Abstand von dem Federteller 11 aufweist.The piston 3 is provided with an extension 14 around which a spring plate 15 bears against the end face of the piston 3 . In the neutral position shown in the drawing or when the piston 3/5 is shifted to the left in the drawing, this spring plate 15 lies further against the shoulder between the bores 2 and 45 . However, if the piston 3/5 moves to the right relative to the position shown in the drawing, the spring plate 15 lifts off this shoulder between the bores 2 and 45 . Two springs 16 and 17 are clamped between the spring plate 15 and the sleeve 7 . The sleeve 7 has an extension 18 against which the end face of the extension 14 can come to rest and which thus limits the maximum displacement of the piston 3/5 . A spring 19 is clamped between the spring plate 11 and the sleeve 7 . The spring plate 11 has an extension 20 . Against the sleeve 7 , a spring 21 is supported, which is supported with its right end in the drawing voltage on the extension 20 and in the position shown in the drawing has a distance from the spring plate 11 .

In dem Anschlußteil 13 ist eine Bohrung 24 vorgesehen, an die eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Leitung angeschlossen ist, die ihrerseits an die Förder leitung der Getriebepumpe angeschlossen ist. In die Bohrung 45 mündet eine Bohrung 23, an die eine in der Zeich nung nicht mehr dargestellte Förderdruckleitung angeschlos sen ist.In the connecting part 13 , a bore 24 is provided to which a line is no longer shown in the drawing, which in turn is connected to the delivery line of the transmission pump. In the bore 45 opens a bore 23 to which a supply pressure line is no longer shown in the drawing voltage is ruled out.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird durch die in der Zeichnung nicht mehr dargestellte, der Bohrung 23 ent sprechende Bohrung auf der linken Seite ein bestimmter Steuerdruck zugeführt, so wirkt dieser auf die Stirnfläche des Kolbenteiles 5 und verschiebt den Kolben 3/5 gegen die Kraft der Federn 16 und 17 nach in der Zeichnung rechts, maximal bis in die Lage, in der der Fortsatz 14 gegen den Fortsatz 18 anliegt. Durch die in der Zeichnung nicht mehr dargestellte, an der Ringnut 4 mechanisch angelenkte Einrichtung wird erzielt, daß die Einstellage der Pumpe stets proportional ist dem Verschiebeweg des Kolbens 3/5. Solange der Förderdruck der Pumpe gering ist, bleibt der Kolben 9 in seiner in der Zeichnung ausgezogen darge stellten Lage, hat also keinen Einfluß auf die Verschiebe bewegung des Kolbens 3/5. Über die Bohrung 24 wird jedoch der Förderdruck der Pumpe in die Bohrung 12 geleitet und wirkt somit auch auf die Stirnfläche des Kolbens 9. Über steigt der Förderdruck der Pumpe ein vorbestimmtes Maß, welches durch die Vorspannung der Feder 19 gegeben ist, so wird der Kolben 9 nach in der Zeichnung links ver schoben, bis maximal in die in der Zeichnung strichpunktiert dargestellte Lage, in der der Kolben 9 von dem Kolben fortsatz 14 des Kolbens 3/5 einen Abstand 22 hat, wenn der Kolben 3/5 sich in seiner Neutrallage befindet. Ist Jedoch der Kolben 3/5 nach in der Zeichnung rechts um ein größeres Maß als das Maß 22 aus der Neutrallage heraus verschoben und steigt der Förderdruck entsprechend an, dann übt der Kolben 9 eine Kraft über den Kolbenfortsatz 14 auf den Kolben 3/5 aus, wobei diese Kraft bestimmt ist durch die Differenz der von dem Förderdruck auf den Kol ben 9 ausgeübten Kraft und der entgegenwirkenden Kraft zunächst der Feder 19 und ab einer entsprechenden Ver schiebung des Federtellers 11 der Summe der Kräfte der Federn 19 und 20. In Fig. 2 ist der Förderdruck über der Förderstromeinstellung der Pumpe eingetragen und ist gestricht die ideale Leistungshyperbel eingetragen und ist mit C₁ die Kennlinie dargestellt, die sich in dem Bereich ergibt, in dem der Hochdruckkolben gegen die Kraft nur der Feder 19 verschoben ist, und mit C₁+C₂ der Bereich ausgezogen dargestellt, in dem der Kolben 9 gegen die Summe der Kräfte der Federn 19 und 21 verschoben wird.The mode of operation is as follows: If a certain control pressure is supplied through the bore 23 corresponding bore on the left side, this acts on the end face of the piston part 5 and moves the piston 3/5 against the force of the Springs 16 and 17 to the right in the drawing, up to the position in which the extension 14 bears against the extension 18 . The device, which is no longer shown in the drawing and is mechanically articulated on the annular groove 4, ensures that the setting position of the pump is always proportional to the displacement path of the piston 3/5 . As long as the delivery pressure of the pump is low, the piston 9 remains in its extended position shown Darge, so it has no influence on the displacement movement of the piston 3/5 . However, the delivery pressure of the pump is conducted into the bore 12 via the bore 24 and thus also acts on the end face of the piston 9 . Above the delivery pressure of the pump increases a predetermined amount, which is given by the bias of the spring 19 , the piston 9 is pushed ver to the left in the drawing, up to the maximum in the position shown in broken lines in the drawing, in which the piston 9 of the piston extension 14 of the piston 3/5 has a distance 22 when the piston 3/5 is in its neutral position. However, if the piston 3/5 has been displaced from the neutral position by a larger amount than the dimension 22 to the right in the drawing and the delivery pressure rises accordingly, then the piston 9 exerts a force on the piston 3/5 via the piston extension 14 , This force is determined by the difference between the delivery pressure exerted on the piston ben 9 and the counteracting force of the spring 19 and, after a corresponding displacement of the spring plate 11, the sum of the forces of the springs 19 and 20 . In Fig. 2 the delivery pressure is entered above the delivery flow setting of the pump and the ideal power hyperbola is shown in dashed lines and C _{1 represents} the characteristic curve which results in the area in which the high-pressure piston is displaced against the force of only the spring 19 , and with C ₁ + C ₂ the area shown in solid lines in which the piston 9 is displaced against the sum of the forces of the springs 19 and 21 .

Nach links schließt sich an diesen Bereich der Bereich an, der durch das Maß 22 bestimmt ist, in dem der Förder druck keine Auswirkung auf die Lage des Steuerkolbens 3/5 hat.To the left of this area is the area which is determined by the dimension 22 , in which the delivery pressure has no effect on the position of the control piston 3/5 .

Claims

1. Control device for a hydrostatic transmission, preferably the hydrostatic transmission of a Fahran transmission, in which the setting position of the transmission is determined by an arbitrarily or depending on another size adjustable control pressure, which is based on a setting position of the transmission directly or preferably via a servo power boost control Direction, which has a control valve acting on a Stellzy cylinder, determine the control piston acts, this control piston additionally acting on the control pressure of the delivery pressure of the transmission pump return piston in the opposite direction as the control pressure acts positively, this return piston with a stop limiting its path is provided, a distance being predetermined between the control piston located in the neutral position and the return piston lying against the stop, characterized in that the return piston ( 9 ) is supported against at least one spring ( 19/21 ).

2. Control device according to claim 1 for a drive system with several pumps, characterized in that several each acted upon by the delivery pressure of a pump, reset each supported against at least one spring pistons are provided.