DE494495C - Einrichtung zur Regelung von Fluessigkeitswechsel- und -wendegetrieben mit geteilter Leistungsabgabe - Google Patents

Description

Zur Regelung von Flüssigkeitsgetrieben hai man bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem der Flüssigkeitsdruck stets auf gleichbleibender Höhe gehalten wird und wahlweise je nach Festlegung des Pumpenoder des Motorteiles die aufgenommene Leistung oder das an die Lastwelle abgegebene Drehmoment unverändert bleiben. Dieses Verfahren bedarf einer Ergänzung für Flüssigkeitsgetriebe mit geteilter Leistungsabgabe, bei denen also die vom Pumpenteil aufgenommene Leistung zum Teil hydraulisch, zum anderen Teil mechanisch an die Lastwelle abgegeben wird, und zwar jeweils in Anteilen, welche sich entsprechend dem Wechsel der Betriebsverhältnisse selbsttätig verändern. Bei diesen Getrieben ist es zwar nach wie vor möglich, die aufgenommene Leistung durch feste Einstellung des Pumpenteiles bei gleich-

ao zeitiger Druckregelung vom Motorteil aus gleichbleibend zu halten, es ist aber das Motor-

M_L = CMi+ M₁₁ =

Um demnach bei gleichbleibendem Flüssigkeitsdruck das Lastwellenmoment M_L konstant zu halten, sind die Veränderungen der Exzentrizitäten derart in Abhängigkeit voneinander zu bringen, daß die Summe

S = S₁ +D- ε₂
einen konstanten Wert beibehält.

drehmoment nicht mehr gleichbedeutend mit dem Lastwellendrehmoment. Auf die Lastwelle wirkt nämlich außer dem Drehmoment des Motorteiles auch noch das Moment des Pumpenteiles, weshalb die feste Einstellung des Motorteiles allein nicht ausreicht, um an die Lastwelle ein konstantes Drehmoment abzugeben.

Werden mit S₁ und ε₂ die den Flüssigkeitsmengen proportionalen Exzentrizitäten des Pumpen- oder des Motorteiles, mit p der Flüssigkeitsdruck (Unterschied zwischen dem Druck im Druckraum P_d und demjenigen im Saugraum P₈), mit A, B, C, D, K verschiedene Konstanten bezeichnet, so ergibt sich für die Drehmomente des Pumpen- und des Motorteiles:

M₁ = A

_n = B-P- ε₂

Für das LastwellenmomentMl gilt:

AC~ ~*

Das bekannte Regelungsverfahren ist demnach für Flüssigkeitsgetriebe mit geteilter Leistungsabgabe dahin zu ergänzen, daß der in an sich bekannter Weise zur Verstellung beider Exzentrizitäten dienende Flüssigkeitsdruck im Sinne gleichbleibenden Flüssigkeitsdruckes herangezogen und bei einer Verstellung der Exzentrizitäten wahlweise von den

Steuereinrichtungen des Pumpen- oder des Motorteiles aus durch zwangläufige Verbindung der beiden Steuerschieber bei Zunahme der einen Exzentrizität eine Abnahme der anderen herbeigeführt wird; dann wird bei gleichzeitigen Bewegungen der beiden Steuerschieber und bei dadurch bewirkter Regelung auf gleichbleibenden Flüssigkeitsdruck ein gleichbleibendes Lastwellendrehmoment erreicht. Die zwangläufige Verbindung zwischen den beiden Steuerschiebern kann auf beliebige Weise erfolgen, nur ist dafür zu sorgen, daß die Bewegungen der beiden Steuerschieber in die oben dargelegte Abängigkeit voneinander gebracht werden.

Weitere Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles. «ο In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in mehreren Abbildungen wiedergegeben. Die verstellbaren Teile des Pumpen- und Motorteiles t,, t_u, beispielsweise in beiden Fällen die Kolbenleit- *5 fläche sind in bekannter Weise an die Servomotoren nij, mn angeschlossen, welche beide von der Einstellung der Steuerkolben k, U₁ in den Zylindern u, % des Motorteiles abhängen. Beide Gestänge d_h ά_Ι{ sind durch den Kulissenhebel k_u miteinander verbunden, dessen Drehpunkt d₀ durch eine Schraubenspindel verschoben werden kann. Die Wirkungsweise ist folgende: Ein Druckanstieg zwingt den Steuerkolben b_I{ nach rechts, den Steuerkolben b_I nach links, es erfolgt eine Vergrößerung der Motor- und eine Verkleinerung der Pumpenexzentrizität, so daß der Druck P,fP_s = P-P₀ wieder hergestellt wird.

Gemäß Abb. 3 ist das Verhältnis der Hebelarme h_x und h₂ des Kulissenhebels k_a so gewählt, daß -^- = D ist.
«2

In ausgezogenen

Linien ist die Stellung des Schiebers b_t entsprechend der Pumpenexzentrizität gleich Null, die Stellung des Schiebers b_tj entsprechend einer größten Motorexzentrizität ε₂ dargestellt. Es ergibt sich demnach:

6" = si + D - ε₂ = D · ε₂.

Die Verschiebung in die gestrichelte Lage ergibt ein Anwachsen der Pumpenexzentrizität auf S₁, entsprechend eine Verminderung

der Motorexzentrizität auf s₂ = > folgt daraus:

D·

• Fr J ss

S =

Die Summe ist also, wie erforderlich, auf gleicher Höhe geblieben. Die Größe des Lastwellendrehmomentes ist bestimmt durch die größte Exzentrizität e₂ im Motorteile, welche vorhanden ist, wenn der Schieber bj in der Nullage steht. Die Größe ε₂ kann nur geändert werden durch Verlegung des Drehpunktes d₀ der Kulisse. Soll beispielsweise nach dem Anfahren, während welches eine Regelung auf gleichbleibenden Druck und gleichbleibendes Drehmoment erfolgt, die Leistung unverändert bleiben, so wird die Verbindung zwischen dem Schieber &/ und der Kulisse gelöst und der Schieber bj festgelegt (was etwa beim größten Ausschlag dieses Schiebers selbsttätig durch Sperrklinken bewirkt werden kann), während der Flüssigkeitsmotor auf gleichbleibenden Druck regelt. In diesem Falle nimmt die Motorexzentrizität bei steigender Geschwindigkeit ab, gelangt allmählich auf Null (rein mechanische Leistungsübertragung) und kann hier, gegebenenfalls selbsttätig, durch Sperrklinken festgehalten werden. Unterbleibt dieses Festhalten, so nimmt die Motorexzentrizität negativen Wert an, was, bis zu einem bestimmten Wert, eine weitere Geschwindigkeitssteigerung zur Folge hat.

Bei dieser Art der Verbindung zwischen den beiden Steuerschiebern ist jedoch die Wiedervereinigung nach einem erfolgten Lösen der Verbindung schwierig, weil sich qo die Schieber in der Zwischenzeit unabhängig voneinander bewegt haben. Es wird daher erfindungsgemäß ein lösbares Getriebe G zwischen den Steuerschiebern eingeschaltet, wel- _; ches nach Abb. 4 als Zahnrad-Zahnstangengetriebe ausgebildet ist. Die beiden Zahnräder S₁, s_z haben in einem bestimmten Verhältnis zueinanderstehende Durchmesser, und zwar ist wie früher das Verhältnis der Hebel- _.

arme nunmehr -r = D. Beide Zahnräder sind ^lot> ■ 4

auf der gemeinsamen Welle 0 befestigt und können durch eine Kupplung q miteinander verbunden und voneinander getrennt werden. Das Ein- und Auskuppeln erfolgt durch den Hebel i_s. Ist die Kupplung gelöst, so kann mittels des Hebels i₂ das Motordrehmoment eingestellt werden. Die Kurbel i_ly zweckmäßig mit dem HebeH₃ verriegelt und von diesem nur bei geöffneter Kupplung freigegeben, dient zur Verstellung des Schiebers· bj. Die Kurbel I₁ kann auch mit dem Hebel i₂ verriegelt werden, so daß die Einstellung des gewünschten (Anfahr-) Motormomentes nur möglich ist, wenn die Pumpenexzentrizität und damit die Kurbel I₁ auf Null gestellt sind. Dieses Getriebe gestattet in jeder Lage den Übergang von der Regelung auf gleichbleibende Leistung auf die Regelung im Sinne unveränderten Momentes und umgekehrt.

Die Einrichtung nach Abb. 4 gestattet jedoch nur eine selbsttätige Motorregelung, die

selbsttätige Einstellung des Pumpenteils wird nur mittelbar durch die Kupplung mit dem Motorsteuergetriebe bei Regelung auf gleichbleibendes Drehmoment bewirkt. Diese Einrichtung, die allgemeinen auch ausreichend sein wird, versagt jedoch gegebenenfalls bei sehr kleinen Geschwindigkeiten. Hierbei hat die Motorexzentrizität im Vergleich zur Pumpenexzentrizität einen sehr großen Wert.

ίο Willkürlichen Einstellungen der Pumpenexzentrizität müssen also sehr große Änderunden der Motorexzentrizität gegenüberstehen, die wegen der Begrenztheit des Ausschlages nicht möglich sind. Hierbei kann dann die selbsttätige Regelung unterbleiben, und es können Überdrücke auftreten. Bei kleinen Geschwindigkeiten muß daher die willkürliche Verstellung im Motorteil vorgenommen werden, soll dabei dann der Druck

so konstant gehalten werden, so muß auch der Pumpenteil selbsttätig regelbar sein.

Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Regeleinrichtung. Die Steuerkolben k, k_t der Pumpen- und der Motorschieber bi und &// sind in den Zylindern u, U₁ bzw. v, V₁. Die Verbindung ist jedoch nicht eine unmittelbare, sondern führt über die Getriebe G₁ und Gh, die lösbar sind. Die Steuereinrichtungen beider Schieber bzw. die zugehörigen Gestänge d_{ und du sind unmittelbar durch das lösbare Getriebe G miteinander verbunden. Zum Lösen oder Schließen der Kupplungen sind zwei Kurbeln i_t und i_n vorgesehen, welche durch Niederdrücken in Arbeitsstellung gelangen und in jeder derselben festgelegt werden können. Die Kurbeln, sind in eigenartiger Weise mit dem Getriebe in Verbindung gebracht und außerdem die Kupplungen q, q_I; qij derart eingerichtet, daß je eine Feder die Kupplungen q und q_a zu schließen, die Kupplung q_t dagegen zu öffnen sucht. Wird eine der beiden Kurbeln niedergedrückt, so wird gleichzeitig die Hauptkupplung q sowie die zugehörige Nebenkupplung geöffnet und die zweite Nebenkupplung geschlossen.

Sind beide Kurbel^ und I₁₁ freigegeben (gezeichnete Stellung), so ist der Schieber fy von seinem Steuerkolben ab- und an die Steuereinrichtung des Motorschiebers h_n angeschaltet. Die Kupplungen q und q_n sind geschlossen. Die Stellung entspricht derjenigen nach Abb. i, es erfolgt Regelung auf gleichbleibendes Lastweilendrehmoment. Wird die Motorkurbel % niedergedrückt, so werden die Kupplungen q und q_u gelöst, die Kupplung q_t geschlossen; es ist sodann eine Einstellung des Steuerschiebers q_u über das Zahnrädergetriebe £3 auf ein beliebiges Motordrehmoment möglich. Wird die Kurbel in dann festgelegt, so würde Regelung auf gleichbleibendes Motormoment bei unverändertem Druck durch den Pumpenteil erfolgen, dessen Schieber h_t an seine Steuerkolben angeschlossen ist (praktisch ohne Bedeutung). Wird die Pumpeiikurbel ij niedergedrückt, so ist die Abhängigkeit der Bewegungen des Steuerschiebers b_t von denjenigen des Steuerschiebers b_u aufgehoben, es kann eine beliebige Einstellung der gewünschten Leistung über das Getriebe·?/ erfolgen. Wird die Kurbel i_} festgelegt, so ist gleichbleibende Leistung eingestellt, bei Regelung auf gleichbleibenden Druck durch den Motorteil. Es ist in jedem Augenblick demnach möglich, von der Regelung auf gleichbleibendes Lastwellmoment (beide Kurbeln frei) auf die Regelung auf gleichbleibende Leistung (Kurbel^ fest) oder auf gleichbleibendes Motormoment (Kurbel % fest) überzugehen sowie in jedem Augenblick die Abhängigkeit der Steuerschieberbewegungen wiederherzustellen.

Die einzelnen Vorgänge bei den verschiedenen Betriebsverhältnissen (Anfahren, Beschleunigung während der Fahrt, Auslauf, Bremsung, Fahrtwendung usw.) sind im wesentlichen den Verhältnissen bei gewöhnlichen Flüssigkeitsgetrieben ähnlich. Nur die zwecks Einleitung der Druckumkehr vorzunehmenden Verstellungen der Pumpen- und Motorsteuerungen weisen bei Leistungsteiler- g₀ getrieben einen bemerkenswerten Unterschied gegenüber den Getrieben ohne Leistungsteilung auf. Bei den letzteren wirkt nämlich bei Fahrt der Pumpenteil stets als Pumpe, es bewirkt also eine Verringerung der Pumpenexzentrizität in jedem Falle ein Nachlassen des Druckes und, falls die Motorsteuerung nicht folgen kann, eine Druckumkehr, Bei Leistungsteilergetrieben dagegen wirkt der Pumpenteil nur dann als Pumpe, wenn die Geschwindigkeit kleiner ist als die normale Geschwindigkeit, bei welcher die Leistungsübertragung rein mechanisch stattfindet (Motorexzentrizität gleich Null). Bei größeren Geschwindigkeiten wirkt der Pumpenteil motorisch (Motorteil auf einen negativen Wert der Exzentrizitäten eingestellt). Die Verkleinerung der Pumpenexzentrizität kann nur dann zu einer Druckumkehr führen, wenn der Pumpenteil als Pumpe wirkt. Zwecks no Einleitung der Druckumkehr bei jenen übernormalen Geschwindigkeiten müßte also die Pumpenexzentrizität vergrößert werden.

Dies ist zu beachten bei der Frage, in welcher Weise die Druckumkehr beispielsweise zwecks Einleitung einer Bremsung herbeizuführen ist. Dies kann zunächst durch Verstellung der Motorexzentrizität erfolgen, wenn gleichzeitig das sofortige Nachfolgen der Pumpenexzentrizität unterbunden ist. Wirkt der Motorteil als Motor, so bedeutet eine Vergrößerung der Exzentrizität (Ver-

stellung im Sinne zunehmender positiver Exzentrizität) erhöhte Schluckfähigkeit, die vom Pumpenteil nicht sofort befriedig wird, also ein Saugen aus dem Druckraum und ein Drücken in dem Saugraum (Druckumkehr). Ist andererseits die Motorexzentrizität negativ, aber noch nicht so groß, daß Fahrtwendung eintritt, so wirkt der Motor als Pumpe, eine Druckumkehr wird eintreten, wenn die to Exzentrizität ihrem absoluten Werte nach verringert wird, sich also dem Nullwerte nähert (abermals Verstellung im Sinne zunehmender positiver Exzentrizität). Die Druckumkehr kann also herbeigeführt werden durch Verstellung des Motorschieber,s im Sinne zunehmender positiver Exzentrizität, gleichgültig, ob die Exzentrizität einen positiven oder "einen negativen Wert hat. Die Druckumkehr durch Veränderung der Motorso exzentrizität hat also den. Vorteil, der Einfachheit voraus vor der Druckumkehr durch Verstellung des Pumpenteils. Ist jedoch die Motorexzentrizität bereits auf ihrem größten Werte angelangt, so wirkt der Pumpenteil auf alle Fälle als Pumpe. Eine Druckumkehr wird dann durch Verringerung der Pumpenexzentrizität eingeleitet werden können. Die Vergrößerung der Pumpenexzentrizität zum Zwecke der Druckumkehr kommt praktisch nicht in Frage.

Die Steuerungsteile am Führerstande einer Lokomotive, beispielsweise mit Xeistungsteilergetriebe nach Abb. 5, setzen sich zusammen aus den beiden Kurbeln I₁ und %, welche durch Niederdrücken in Eingriff mit den zu verstellenden Steuerteilen gebracht werden. Es kommt hierzu. ein Bremshebel, zweckmäßig als Fußhebel ausgebildet, welcher im Sinne der obigen Ausführungen die Druckumkehr zwecks Herbeiführung des Bremsens einleitet:. Umstellung der Motorexzentrizität auf einen größeren Wert im Sinne positiver Exzentrizitätszunahme oder, wenn das nicht möglich, ist, durch Verkleinerung der Pumpe.nexzentrizität.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i» Einrichtung zur Regelung von Flüssigkeitswechsel- und -Wendegetrieben mit geteilter Leistungsabgabe, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise zur Verstellung beider Exzentrizitäten (ε) dienende Flüssigkeitsdruck (P_d) im Sinne gleichbleibenden Flüssigkeitsdruckes herangezogen und bei Verstellung der Exzentrizitäten (ε) durch die Steuerzylinder (u, U₁) und den Servomotor (m) der Pumpe oder des Flüssigkeitsmotors infolge zwangläufiger Verbindung der beiden Steuerschieber (bj, b_It) bei Zunahme Go der einen Exzentrizität eine Abnahme der anderen herbeigeführt wird, derart, daß bei gleichzeitigen Bewegungen der Stetoerschieber (b/, bjj) und bei dadurch bewirkter Regelung auf gleichbleibenden Flüssig- 6g keitsdruck ein gleichbleibendes Lastwellendrehmoment erzielt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schieberstangen (d_b d_n) der Steuerschieber (bi, &//) durch einen Kulissenhebel (k_a) miteinander verbunden sind, dessen Drehpunkt (d₀) parallel zur Verschieberichtung der Steuerschieber (bj, b_n) einstellbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerschieber (b/, &_w) durch ein beispielsweise j e aus einem Zahnrad (S₁₁ S₂). und einer Zahnstange bestehendes, durch eine Kupplung (q) lösbares Getriebe (G) miteinander verbunden sind,
4. 4. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber Qj₁, bjj). mit ihrem bzw. ihren zugehörigen Steuerkolben (k, Ji₁) durch je ein beispielsweise- ..aus Zahnrad (Z₁, Z/, Z₁₁, Z_n') und einer Zahnstange bestehendes und durch eine Kupplung (q,, q„) lösbares Getriebe (G/, G//) miteinander verbunden sind. . .
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zur willkürlichen Verstellung der Exzentrizitäten (ε) dienenden Handkurbeln (% in) durch Niederdrücken! o. dgl. auf die die drei Kupplungen¹ (q, q/, q^) beeinflussenden Hebelsysteme derart einwirken, daß nach Niederdrücken einer jeden der beiden Kurbeln (i_h %) die Hauptkupplung (q) sowie die zugehörigen Nebenkupplungen (q_h qii) geöffnet sind^ die andere Nebenkupplung aber geschlossen ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen