DE4140860A1 - Regelbares hydrostatisches getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hydrostatische Getriebe dieser Art sind bekannt. Die Hauptteile eines regelbaren hydrostatischen Getriebes sind eine angetriebene Pumpe und ein Motor, die in einer einen Kreislauf bildenden Hauptleitung angeordnet sind und eine der Pumpe und/oder dem Motor zugeordnete Einstellvorrichtung zur Einstellung des zugehörigen Durchsatzvolumens.

Dem Betrieb eines solchen hydrostatischen Getriebes stellt sich in der Arbeitsdruckleitung der Arbeitsdruck ein, der zwangsläufig größer ist als der in der Niederdruckleitung vorhandene Niederdruck.

Ein hydrostatisches Getriebe weist an verschiedenen Stellen seiner hydraulischen Funktionsteile Leckstellen auf, die zu einem geringen Verlust des hydraulischen Mediums führen, das von den Leckstellen zu einem Sammelbehälter rückgeführt wird. Zwecks Auffüllung dieser Leckverluste ist es üblich, einem hydrostatischen Getriebe eine sogenannte Einspeiseeinrichtung mit einer angetriebenen Hilfspumpe zuzuordnen, deren Speiseleitung mit der Niederdruckleitung zwecks Einspeisung verbunden ist. In vielen Fällen wird eine solche Hilfspumpe von dem gleichen Antriebsmotor angetrieben, der auch die Pumpe antreibt. Aus Kosten- und auch aus Platzgründen wird jeweils eine Speisepumpe zugeordnet, deren Durchsatzvolumen bedeutend kleiner ist als das der Pumpe.

Bei einem solchen hydrostatischen Getriebe stellt sich bei einem schlagartigen Druckaufbau in der Arbeitsdruckleitung ein Druckabfall in der Niederdruckleitung und in der Einspeiseleitung ein, was zu bekannten und gefürchteten Kavitationsproblemen führt. Dies gilt sowohl für nur in eine Durchsatzrichtung als auch in beide Durchsatzrichtungen funktionierende hydrostatische Getriebe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Getriebe der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß die vorbeschriebenen Kavitationserscheinungen verhindert oder zumindest wesentlich verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebe wird dem vorbeschriebenen Druckabfall dadurch wirksam begegnet, daß zum einen der Druckabfall überwacht bzw. gemessen und somit sicher ermittelt wird, und zum anderen eine aktive Verstellkraft erzeugt wird, die die Durchsatzvolumen-Einstellvorrichtung schnell und funktionssicher zurück verstellt. Hierdurch wird einem Druckabfall derart wirksam entgegengewirkt, daß die für Kavitationsschäden an dem hydraulischen Medium benachbarten Teilen verantwortlichen Gasausscheidungen verhindert oder zumindest wesentlich reduziert werden.

In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die die erfindungsgemäße Lösung, die Funktion und die Funktionssicherheit weiter verbessern, eine große Verstellkraft sowie einfache und auch kostengünstig herstellbare Ausgestaltungen ermöglichen, die sich vorzüglich integrieren lassen und außerdem eine einfache und schnelle Montage bzw. Demontage ermöglichen.

Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes hydrostatisches Getriebe in einem hydraulischen Steuerplan.

Die Hauptteile des hydrostatischen Getriebes 1 sind eine Hydropumpe 2 und ein Hydromotor 3, die in üblicher Weise durch eine Kreislauf-Hauptleitung 4 mit Hauptleitungsabschnitten 5a, 5b miteinander verbunden sind, eine Einstellvorrichtung 6 zur Einstellung des Durchsatzvolumens der Hydropumpe 2, eine Ansteuereinrichtung 7 für die Einstellvorrichtung 6, eine hydraulische Verstelleinrichtung 8, die auf die Einstellvorrichtung 6 wirkt und eine Einspeiseeinrichtung 9 mit einer Speiseleitung 10, die von einer sogenannten Speise- bzw. Hilfspumpe 11 ausgeht, die - wie bereits die Pumpe 2 - durch einen nicht dargestellten Motor antreibbar ist, vorzugsweise durch eine gemeinsame Antriebswelle 12.

Das hydrostatische Getriebe 1 ist für den Betrieb in beide Durchsatzrichtungen eingerichtet, d. h. die Einstellvorrichtung 6 vermag die Pumpe 2 über ihren O-Punkt hinaus einzustellen, wodurch sich die Durchsatz- bzw. Förderrichtung der Pumpe 2 umkehrt. Es ist eine hydraulische Einstellvorrichtung 6 mit einem doppelt wirksamen Zylinderkolbenantrieb vorgesehen, dessen Zylinder 13 zu beiden Seiten seines Kolben 14 jeweils einen Arbeitsraum 15, 16 begrenzt. Die den Zylinder 13 axial durchsetzende Kolbenstange 17 ist an ihrem einen Ende an einem Verstellglied der Pumpe 2 angelenkt. An ihrem anderen Ende ist die Kolbenstange 17 starr mit einem Steuerventil 18 mit Umsteuermöglichkeit der Ansteuereinrichtung 7 verbunden. Das Steuerventil 7 ist ein 4/3-Wegeventil und befindet sich in einer die Einspeiseeinrichtung 9 mit dem einen Arbeitsraum 15, vorzugsweise für eine Vergrößerung der Durchsatzmenge, verbindenden hydraulischen Steuerleitung 19 und in einer zweiten Steuerleitung 21. Die Steuerleitungen 19, 21 sind durch das 4/3-Wegeventil in dessen Endstellungen wechselseitig mit der Einspeiseeinrichtung 9 und dem Rücklauf R verbindbar und in dessen Mittelstellung gesperrt.

Der Ventilkörper des Steuerventils 18 ist durch zwei zu beiden Seiten angeordnete Federn mittenzentriert und durch ebenfalls zu beiden Seiten angeordnete Ansteuerleitungen 22, 23 durch nicht dargestellte Steuergeber ansteuerbar. Als Steuergeber können Schaltvorgänge von mit dem hydrostatischen Getriebe 1 in Funktionszusammenhang stehenden Aggregaten (nicht dargestellt) dienen, oder es kann auch ein manueller Steuergeber vorgesehen sein. Bei dem Steuerventil 18 kann es sich auch um ein Proportionalventil handeln, zur gezielten Steuerung bzw. Regelung des Durchsatzvolumens.

Bei der Einspeiseeinrichtung 9 handelt es sich mit den vorhandenen Ventilen um eine übliche Bauart, die im einzelnen nicht beschrieben werden soll. Die Einspeisung erfolgt jeweils entsprechend der vorhandenen Durchsatzrichtung an den Leitungsverbindungen 24, 25 in die jeweilige Niederdruckleitung 5a bzw. 5b.

In den Steuerleitungen 19, 21 ist jeweils zwischen dem Steuerventil 18 und dem Zylinder 13 eine Drossel 26, 27 angeordnet.

Die auf die Durchsatzvolumen-Einstellvorrichtung 6 wirkende hydraulische Verstelleinrichtung 8 umfaßt zwei hydraulische Steuerleitungen 28, 29, in denen jeweils ein Druckbegrenzungsventil 31, 32 mit jeweils einem integrierten Rückschlagventil zur Gewährleistung des Rücklaufs eingeschaltet ist. Die Steuerleitung 28 verbindet den Arbeitsraum 15 mit dem Hauptleitungsabschnitt 5a, während die andere Steuerleitung 29 den Arbeitsraum 16 mit dem Hauptleitungsabschnitt 5b verbindet. Die Druckbegrenzungsventile 31, 32 sind sogenannte Druckzuschaltventile, deren Steueranschlüsse 31a, 32a durch hydraulische Leitungsabschnitte 33, 34 mit einer von der Einspeiseeinrichtung 9 ausgehenden Steuerleitung 35 verbunden sind. Die Druckzuschaltventile 31, 32 sind so eingestellt, daß sie den zugehörigen Durchgang in den Steuerleitungen 28, 29 sperren, wenn der Einspeisedruck oberhalb eines bestimmten Druckwertes liegt. Wenn im Einspeisedruck ein Druckabfall stattfindet und der Einspeisedruck unterhalb des vorbestimmten Druckwertes sinkt, öffnen die Druckbegrenzungsventile 31, 32, so daß der jeweils in einem Hauptleitungsabschnitt 5a, 5b vorhandene Arbeitsdruck den zugehörigen Arbeitsraum 15 bzw. 16 beaufschlagt, wodurch die Einstellvorrichtung 6 schnell bzw. schlagartig in Richtung ihrer O-Stellung verstellt und ein insbesondere schlagartiger Druckaufbau im Arbeitsdruck schnell abgebaut wird und somit auch der gleichzeitig stattfindende Druckabfall in der Einspeiseleitung beendet und der Einspeisedruck wieder aufgebaut wird. Hierdurch wird Kavitation im vorhandenen geschlossenen Kreislauf, hervorgerufen durch Kompressionsvolumen, die aufgrund limitierter Einspeisemenge nicht ausgeglichen werden können, vermieden bzw. weitgehend vermieden.

Bei Umkehrung der Durchsatzrichtung des hydrostatischen Getriebes 1 erfolgt die Zuordnung des jeweils den Arbeitsdruck enthaltenden Hauptleitungsabschnitts 5a oder 5b zur zugehörigen Arbeitskammer 15 oder 16 zwecks Verstellung der Einstellvorrichtung 6 gegen 0 jeweils selbsttätig.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausgestaltung der Steuerventile 31, 32 im Sinne von Mulitfunktionsventilen mit Doppelfunktion Einspeise-/Hochdruck-Ventil und externer Druckaufschaltung wird im weiteren eine Druckabschneidungsfunktion erreicht, die sogar in vier Quadranten (Vorwärts- Rückwärts/Beschleunigung-Verzögerung) arbeitet.

Claims (10)

1. Hydrostatisches Getriebe (1) mit einer Hydropumpe (2) und einem Hydromotor (3), von denen wenigstens eines dieser Teile in seinem Durchsatzvolumen durch eine Einstellvorrichtung (6) verstellbar ist, gekennzeichnet durch eine auf die Einstellvorrichtung (6) wirksame Verstelleinrichtung (8), die bei einem Druckabfall, in der den Niederdruck enthaltenden Arbeitsleitung (5a, 5b) oder in einer zu dieser führenden Speiseleitung (10) unter einen vorbestimmten Wert mittels einer Verstellkraft die Einstellvorrichtung (6) der Pumpe (2) im Sinne einer Verringerung ihres Durchsatzvolumens oder die Einstellvorrichtung des Motors (3) im Sinne einer Vergrößerung seines Durchsatzvolumens verstellt.

2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Verstelleinrichtung (8) mit einer Zylinder-Kolbeneinheit versehen ist, deren Zylinder (13) zu beiden Seiten des Kolbens (14) jeweils einen Arbeitsraum (15, 16) begrenzt, von denen der eine Arbeitsraum durch eine primäre Steuerleitung (19, 21) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und der andere Arbeitsraum durch eine sekundäre Steuerleitung (28, 29) mit der den Arbeitsdruck enthaltenden Arbeitsleitung (5a, 5b) verbunden ist, wobei in der sekundären Steuerleitung (28, 29) ein sekundäres Steuerventil (31, 32) angeordnet ist, das bei einem Druckabfall unter den vorbestimmten Wert die sekundäre Steuerleitung (28, 29) öffnet und nach Beendigung des Druckabfalls wieder schließt.

3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hydrostatischen Getriebe (1) mit umkehrbarer Durchsatzrichtung beide Arbeitskammern (15, 16) wechselseitig mit dem Steuerdruck beaufschlagbar sind und die eine Arbeitskammer (15) durch eine eigene sekundäre Steuerleitung (28) mit zugehörigem sekundärem Steuerventil (32) mit der einen Arbeitsleitung (5a) und die andere Arbeitskammer (16) durch eine eigene sekundäre Steuerleitung (29) mit zugehörigem Steuerventil (31) mit der anderen Arbeitsleitung (5b) verbunden ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß jeweils die Arbeitskammer (15, 16) mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar ist, die nicht mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist.

4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Steuerventile (31, 32) hydraulisch ansteuerbar sind.

5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Steuerventile (31, 32) durch wenigstens eine hydraulische Steuerleitung (35) mit der den Niederdruck enthaltenden Arbeitsleitung (5a, 5b) oder mit einer Einspeiseeinrichtung (9) verbunden sind.

6. Hydrostatisches Getriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Steuerventile (31, 32) Druckzuschaltventile sind.

7. Hydrostatisches Getriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisedruck einer Einspeiseeinrichtung (9) als Steuerdruck verwendet wird und die Arbeitskammern (15, 16) durch jeweils eine hydraulische Leitung (19, 21) mit der Einspeiseeinrichtung (9) oder dem Rücklauf (R) verbindbar sind, wobei in den Leitungen (19, 21) ein vorzugsweise gemeinsam betätigbares primäres Steuerventil (18), insbesondere Wegeventil angeordnet ist.

8. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Steuerventil (18) ein Proportionalventil ist.

9. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Steuerventil (18) mit der Kolbenstange (14) der Zylinder-Kolbeneinheit weggekoppelt ist.

10. Hydrostatisches Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Steuerventil (18) hydraulisch ansteuerbar ist.