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Vorrichtung zur Steuerung von Flüssigkeitsgetrieben zum Antrieb von
Arbeitsmaschinen, Fahrzeugen u. dgl. Die Erfindung -bezieht sich auf eine Steuerung
für Flüssigkeitsgetriebe zum Antrieb von Arbeitsmaschinen, Fahrzeugen und sonstigen
Einrichtungen, bei denen im Stillstand der angetriebenen Maschine dauernd oder wenigstens
zeitweise ein Drehmoment auf den Abtrieb des Flüssigkeitsgetriebes ausgeübt wird,
wie dies insbesondere bei Hebezeugen der Fall i:s@t. Bei Hebezeugen, z. B. Winden,
greift -das Lastmoment unabhängig von Bewegungsrichtung und -zustand,der Last immer
in der gleichen Drehrichtung an. Auch beim Stillstand der Last wird auf die Windentrommel
und damit auf die zw ischen diese und den Antriebsmotor eingeschalteten Getriebe
das Lastdrehmoment ausgeübt. Ist in den Antrieb ein Flüssigkeitswechselgetriebe
der Verdrän@gerhauart eingeschaltet, so wird, sofern keine besonderen Vorkehrungen
getroffen sind, bei Null-
förderung des Primärteiles des Getriebes der Sekundärteil
von dem Last@d-rehmoment angetrieben, woduroh dieser als Pumpe arbeitet und so viel
Druckflüs-sigkeit erzeugt, wie als Leekflüssigkeit.entweichen kann, so d.aß die
Last mehr oder weniger schnell absinkt. Das Absinken der Last kann verhindert werden,
indem eine ggeriage, der Leckflüssi.gkeitsmenge entsprechende Förderung des Primärteiles
des Getriebes im Drehsinn entgegen dem Lastmoment eingeschaltet wird. Da aber diese
Förderung zum Halten verschiedener Lasten verschieden:
sein muß,
bleibt es der Geschicklichkeit des Bedienenden überlassen, die richtige Fördermenge
einzustellen.
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Es sind für Winden bekanntgeworden, bei denen @dieser'N:aohteildadurch
!beseitigt wird, daß ein: vom angetriebenen Teil über eine Kupplung txd. hdgl. bewegter
Rücktridb vorgesehen ist, welcher den! Regelhebel in die Ruhelage für die Windenbrommel
zurückführt.
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Demgegenüber wird hdie gestellte Aufgabe idürch die Erfindung hdaduroh
gelöst, &ß in eine Verbindungsleitung oder einen Veribnndungskanal zwischen
Druckseite und Saugseite -dies Getriebes bzw. zwisehen Druckseite und einen Behälter
ein: Regelorgan., beispielsweise ein federbelasteter Kolbenschieber, eingeschaltet
ist, das zur Herbeifüharumg der Haltstellung des Getriebes von dem mit dem Abtrieb
kuppelbaren Antrieb, beispielsweise einem Exzenter, derart gesteuert wird, ,daß
vom. Druckflüssngkeitsstrom so viel Flüssigkeit abgeführt wird, @daß die abgeführte
Menge zuzüglich hier Leckflüs:sigkeitsmenge gleich,der für die Haltstellung eingestellten
Fördermenge des Primärteiles @dies Getriebes ist"die ihrerseits zweckmäßig mnndestensgleich,derbei
der größten abtriebsseitigen Belastung auftretenden Leckflüshs-igkeitsmenge ist.
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Der bei der bekannten: Anordnung. erforderliche, aus einem .Ketten"-
oder Zahntrieb hbestehende mechanische Übertragungsteil wird hierbei vermieden.
Durch die nach der Erfindung an seiner Stelle gegebene hydraulis,ohe Anondnumg wird
der Vorteil erzielt, ;daß jegliche aus,dem Getriebeherausragende Steuerungsteile
vermieden werden, -so,däß eine entsprechende Verringerung der Störanfälligkeit .und
eine Herabsetzung der Abnutzung erzielt wird.
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Ein weiterer Vorteil,des Erfindungsgegenstandes besteht !inh folgendem:
Bei ,der ibekannten Einrichtung entsteht der Nachteid,, @daß die Nugetellung des
Steuerhebels von: der Belastung des Antriebes abhängig ist, @d. h. jedem Lastmoment
entspricht -eine andere Stellungdes Steuerhebelsbeim Stislatand,des Antriebes, während
bei einer Einrichtung nach der Erfindung der Steuerhebel immer in adergleichen Nullstellung
:steht, weil j ä immer die hgleiche Fördermenge,der Pumpe eingeschaltet wird. Das
hat insbesondere dann große Vorteile, wenn vom gleichen Steuerhebel aus weitere
Schaltvorgänge abgeleitet werden, die nur in der NulIs tellung möglich sein dürfen,
z. B. das Einschalten einer Bremse. Dabei der Erfindung der Steuerhebel des Flüssigkeitsgetriebes
immer die gleiche Nullstellung hat, kann in dliesem Fäll eine sehr einfache Verriegelung
vorgesehen werden, die die Betätigung der Bremse nur in der Nullstellung gestattet.
Bei der bekannten Einrichtung ist -dies nicht mög,I,ich, weil die Nullstellung des
Sthalthhebels nicht eindeutig festliegt.
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Ein weiterer Vorteil entsteht @dänn, wenn, man die Steuerung des Getriebes
tdurch. Servomotoren vornimmt.. Dadurch, fdaß erfindungsgemäß an hier Pumpe in der
Haltstellung. des, Getriebes immer die .gleiche Fördermenge eingeschaltet ist, steht
immer ein genügender Druckö1siröm zur Betätigung der Servomotoren, zur. Verfügung.
Bei hier bekannten Einrichtung ist,dageg ,en die Fördermenge der Pumpe abhängig
von ider Größe des Lastmomentes, und es steht überhaupt keine überschüssige Ölmenge
zur Verfügung, die zur Betätigung der Servomotoren oder z. B. zur S@chnnierung des.
Getriebes in der Haltste:llung benutzt werden. kann, ,da lediglich das Lecköl ausgeglichen
wird.
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Die Steuerung nach der Erfindung wird vorteilhaft auch bei Kraftfahrzeugen,
Trie#bwagen u. dgl., die über Flüss@igkeitsgetriebe angetrieben werden, angewendet,
um eine eindeutige Leerdaufstellung zu erzielen und, .außerdem das, Fahrzeug unabhängig
von der Geschicklichkeit ,des Bedienenden gegen Fortrollen :in fallendem ,oder steigendem
Gelände zu sichern: Das in schrägem Gelände von dem Fahrzeuggewicht auf das Flüssigkeitsgetriebe
ausgeübte Dre:hmement wird, normalerweise zwar durch eine Bremse aufgenommen. Dabei
bestehen aber beim Anfahren die gleichen Schwierigkeiten, wie sie für Hebezeuge
bereits .beschrieben: wurden. Ein gleichmäßiges und .sicheies Anfahren. ist bei
den bekannten Steuerungen narr mittbesonderer Geschicklichkeit des Bedienenden möglich.
Die Steuerung nach der Erfindung gestattet @dagegen, eine Haltebremse jederzeit
zu lüften, ohne idaß das Wagengewicht dien Wagen in Bewegung setzt, d. h. idlie
Bremse kann z. B. bereits vor dem eigentlichen Anfahren gelöst werden.
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In oder Zeichnung sind als Beispiele verschiedene Au.s!führungs,formen
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i. beine Anisordnung, @bei der unmittelbar
mechani,soh auf @deni Steuerschieber eingewirkt wird., F.ig.2 und 3 Anordnungen,
bei denen zur Einleitung,des Steu#ervio-rganges ein hydraulischer Vorstewerschieber
eingeschaltet .ist, Fig. 4 eine Anordnung, bei der die Betätigung,des Vorsteuerschiebers
@durch einen elektrischen Servomotor erfolgt, Fig. 5 eine .selbsttätige Umsteuervorrichtung.
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In Fig. r sind i und 2 der Druck- bzw. Saugkanal; die den Primärteil
eines nicht gezeidnetem Flüssigkeitswechselgetriebes mit' dessen Sekundärteil verbinden.
Diese Kanäle sind, hdurch @d@ie Rohrle@itunb-,en 3, 4 'und 5 angezapft, von @deneü
4 und 5 zu!den. hbeiden Seiten eines in dem Zylinder 6 angeordneten Steuerschiebers
7 führen, der vorteilhaft druckentlastet ausgebildet wird, während 3 die von dem
Schieber gesteuerte, mit den beiden Kanten 8, 9 versehene Öffnung mit dem Druckkanal;
i verbindet. Der Schieber wird durch eine Feder i o gegen: den: Nocken i i gedrückt"der
seinerseits die Bewegung des Schiebers herbeiführt, wenn er mit der Abtriebsseite
d es Getriebes oder mit der anzutreibenden Arbeitsmaschine,dunch.die Kupplung 12,
i3 ,gekuppelt wird: Selbstverständlich kann an Stelle dieses krafts,ohlüssgen Triebes
für den Schieber auch eine geeignete zwangsläufige Verbindung treten.
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Die Whikungsweise,dieser Steuervorrichtung ist indem Fa11"daß die
Arbeitsmaschine entgegen ,dem Lastmoment angetrieben wird, folgende: Solange die
Arbeitsmaschine getrieben werden soll, ist,die Kupplung i2, 13 gelöst und an dem
Flüssigkeitswechselbtriebe
eine beliebige Drehzahl eingestellt,
die gegebenenfalls auch während des Arbeitsspieles geändert werden kann. Dabei wird
der Schieber 7,durch die Feder io und die Druckflüssigkeit gegen,den Nocken i i
bedrückt, derart, daß er sich in seiner unteren Grenzlage befindet, wobei,die Steuerkante
8 mindestens abgeschlossen oder überdeckt ist, so daß keine Verbindung zwischen
den Leitungen 3 und 5 besteht und somit der Überlauf zwischen Druckkanal i und Saugkanal
2 abgesperrt ist.
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Zum Stillsetzen der Arbeitsmaschine wird- die Flüssigkeitspumpe des
Getriiebes, wobei gleichzeitig oder vorher auch der Flüssigkeitsmotor auf geeignete
Weise geregelt werden kann, auf eine durch eine mit dem Schalthebel od.@dgl. zusummenwirkende
Rast oder einen Anschlag, die einstellbar sein können, bestimmte geringe Fördermenge
eingestellt und die Kupplung 1a, 13 eingeschaltet. Damit wird vonder A'btriebsseite
des Getriebes oder von, der angetriebenen Maschine her der Nocken. i i derart verstellt,
daß der Schieber 7 entgegen der Feder io bewegt wird, wobei Steuerkante 9 abgeschlossen
wird und Steuerkante 8 öffnet. Dadurch wird die Leitung 3 mit dem Raum 15 und der
Leitung 5 verbunden. Die Steuerkante 8 öffnet so weit, daß vom Druckkanal i durch
Leitung 3 und 5 so viel Druckflüssigkeit .abfließt, @daß,die anzutreibende Maschine
stillsteht, d. h.,daß die abfließende Menge zusammen mit der Leckflüssigkeit gleich
der eingestellten Fördermenge der Pumpe ist. Würde nämlich der Schieber weiter öffnen,
so reicht -die Fördermenge der Pumpe nichtmehr aus, und die Arbeitsmaschine oder
die Last würde den Abtrieb des Getriebes durchtreiben. Dadurch kehrt sich aber die
Drehrichtung des Nockens i i um, und der Steuerschieber 7 ,bewegt sich unter der
Wirkung der Feder io zurück, so daß die zu große @ff nung zwischen i und :2 wieder
verkleinert wird -unid die Maschine zum Stillstand kommt.
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Beim Wie @derin:gangsetzen. der Arbeitsmaschine in dergleichen Drehrichtung
wie vorher wird eine größere Pumpenförderung, als sie durch, die Rast oder den Anschlag
des Handhebels gegeben ist, eingeschaltet, Ader Nocken i i in, die gezeichnete Ausgangsstellung
gebracht und die Kupplung 12, 13 gelöst, sobald die Rast 17 einfällt. Wird,di.e
Arbeitsmaschine in der umgekehrten Drehrichtung, -also im Sinne des Lastmomentes,
angelassen, so wird die Fördermenge bzw. Schluckfähigkeit des Primärteiles,des Getriebes
über Nullförderung ebenfalls :im umgekehrten Sinn eingeschahtet, der Nocken ii in
seine Ausgangsstellung gebracht und,die Kupplung 12, 13 gelöst. Soll die Maschine
aus dieser Drehrichtung stillgesetzt werden, so wird,die Drehrichtung der Maschinekurzzeitig
umgekehrt, indem man den Primärteil auf die bereits erwähnte, durch eine Rast oder
einen Anschlagdes Schalthebels od. dgl. bestimmte ;geringe Förderung einstellt.
Das Stillsetzen erfolgt,dann genau so, wie es bereits besch-rieben wurde.
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Um ;diese Umkehr der Drehrichtung beim Stillsetzen zu vermeiden, kann
eine zweite auf den j gleichen Nocken i i einwirkende Rast 17' vorgesehen werden,
die beispielsweise um i8o° .ge;gen die Rast 17 versetzt ist und bei Drehung entgegen.
dem Sinne des Lastmomentes gesperrt ist, während Rast 17 bei Drehung im Sinne des
Lastmomentes gesperrt wird. Dadurch wird erreicht, daß sich während der Drehung
der Arbeitsmas,ahime :im Sinne des Lastmomentes, bei welcher der Sek undärteil des
Getriebes -als Pumpe wirkt, der Steuerschieber 7 in seiner oberen Grenzstellung
befindet, die Steuerkante 8 freigegeb@en ist und eine @genügend große Flüssigkeitsmenge
vorteilhaft die Fördermenge des Primäxteiles bei Einstellung auf dessen abenerwähnten
Anschlag des Schalthebels ad. :dgl. vom Druckkanal i nach dem Saugkanal 2 übertreten
kann. Zum Stillsetzen der Maschine wird jetzt wieder der Primärteil auf die durch,die
Rastoder :einen Anschlag des Schalthebels od. dgl. bestimmte Förderung entgegen
dein Sinne des Lastmomentes eingestellt, wobei sich aber nunmehr die Drehrichtung
der Maschine nicht umkehrt, da,diese Förderung durch die Leitungen 3 und 5 in den
Saugkanal zurückgeführt wird, Durch Einrückender Kupplung 12, 13 wird .der Nocken
i i derart verstellt, daß,der Schieber 7 unter Wirkung,der Feder io die Übertrittsöffnu:n:g
zwischen, i und 2 so weit verringert, daß die Maschine zum Stillstand kommt.
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Zur Vereinfachung der Steuerung kann die Leitung q. auch wegfallen.
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Bei der in Fig. i dargestellten Anordnung :hängt beim Sti:llsetzen
der Arbeitsmaschine deren Auslaufweg vom Augenblick des Eins haltens der Kupplung
12, 13 Abis zum Stillstand von,dem Lastmoment ab, da die Leckverluste,des Getriebes,
also auch der notwendige Öffnungsweg .des Steuerschiebers 7 bzw. der Drehwinkel
des Nockens -i i lastabhängig sind. Dies ist jedoch in vielen praktischen Fällen
be-deutungslos, vor allem, wenn zwischen den Abtrieb des Getriebes bzw. die Arbeitsm@asehine
und die Kupplung 12, B eine geeignete Übersetzung eingeschaltet wird.
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Die Erfindung fäßt sich jedoch auch, dann anwenden, wenn diese Lastabhängigkeit
unerwünscht ist. Man braucht hierzu beispielsweise nur gemäß Fi:g. 2 den Schieber
7 als hydraulischen Vor steuerschieiber für den eigentlichen Steuerschieber i8 zu
verwenden, :der beispielsweise als Differentialkolben ausgebildet sein kann. Die.geteilte
Mutter i9 ist beim Betrieb der Arbeitsmaschine entgegen dem Lastmoment von der Spindel
2o entkuppelt, so daß der Kolben 7 durch die Feder io gegen ,den, Anschlag 21 in
seiner untersten Stellung gehalten wird, wobei die Steuerkante 8 mindestens abgeschlossen
oder überdeckt ist, während die Steuerkante9 geöffnet ist. Der Zylinderraum 22,-des
Kolbens 18 ist also mit dein Druckkanal i verbunden, so @daß der Kolben 18 in seine
untere Stellung gedrückt wird und ,die Leitung 23 verschließt, wodurch kein Überlauf
zwischen Druckkanal iund Saugkanal 2 oder,dem Leckflüssigkeits'behülter stattfinden
kann.
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Zum Stillsetzen der Maschine wird genau wie bei dem Beispiel nach
Fig. i der Primärteil des Getriebes auf :eine bestimmte geringe Fördermenge eingestellt
und
die geteilte Mutter z9 eingerückt. Damit wird der Schieber 7 entgegen der Feder
i i über die vom Abtrieb des Flüssigkeitsgetriebes oder von-: der Arteitsmaschi:ne
angetriebene Spindel 2o derart verstellt, daß,die Steuerkante 9 obges,chlossen und
8 geöffnet wird, wodurch der Sau:gkana12 über die Leitungen. 5 und 2q. mitdem Zylinderraum
22 verbunden wird. Durch,den Überdruck indem ständig mit .dem Druckkanal r ein Verbindung
stehenden Zylinderräum 25 wandert der Differentialkolben 18 nach oben und öffnet
die Leitung 23, so daß Druckflüssigkeit durch ,die Leitung26 nach ,dem Saugkanal.
abströmt, his die Maschine zum Stillstand kommt, denn sowie der Schieber 18 die
Öffnung 23 weiter freigeben will, wird die überströmende Flüssigketsmenge zur groß,
die Arbeitsmaschine setzt sich -im Sinne des Lastmomentes in Bewegung, wodurch der
Schieber 7 wieder in seine Ausgangslage kommt und der Kolben 18 zurückbewegt wird,
da im Zylinderraum 2,2 die Druckflüssigkeit wirksam wird.
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Für das Stillsetzei der Arbeitsmaschine aus der Bewegung im Sinne
des Lastmomentes wird die Maschine wieder in, der obere: beschriebenen Weise, kurzzeitig
umgesteuert, und'.das Stillsetzei erfolgt wie, bereits erläutert. Soll @diese Drehrichtungsumkehr
vermieden wenden, so kann, beispielsweise zwischen den Leitungen q. und 5 und damit
zwisohen den Zylinderräumen 14 und 15 eine Umsteuerung vorgesehen werden (Fng: 3).
Bei Drehung der Arbeitsmaschine entgegen dem Sinne des Lastmomentes wird -der Umsteuerschieber
27 ;in ,die (nicht gezeichnete) untere Stellung igebracht, wodurch wie vorher i
-mit 14 und 2 mit 15 verbunden ist, so daß der Steuervorgang ,beim Stillsetzen ebenfalls
erfö@l.gt, wie bei .der Anordnung nach Fing. 2, wobei zur Übertragung, der Steuerbewegung
auf den Schielber 7 wieder ein umlaufender Nocken i i mach Art des in Fig. i Dargestellten
vorgesehen werden kann.
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Beim Betrieb: der Maschine nm Sinne, des Lastmomentes wird -der Umsteuersähieber
27 in -seine obere Stellung gebracht, so daß der Raum 22 über die Leitung 24 mit
dem Saugkanal 2 verbunden ist und. ,der Kolben, 18 seine obere Stellung einnimmt,
in welcher die Leitung 23 freigegeben ist und vorteilhaft so viel Druckflüssigkeit
in den Saugkanal oder den Leckölbehälter .abströmt; wie durch den Primärteil bei
Einstellung auf seine oibenerwähnte Rastgefördert wird-.
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Zum Stilisetzen der Arbeitsmasohine wird wieder der Primäirteil auf
diese Rast eingestellt (Förderung entgegen dem Sinne des Lastmomentes); wobei sich
ä:ber -die Drehrichtung nicht umkehrt, da die- Druckflüssigkeit durch Leitung 26
abfließt. Durch Einrückender Kupplung 12, 13 wird vom Abtrieb des Getriebes öder
von der Arbeitsmaschine her der Nocken ii verstellt; so,,daß der Schieber 7 entgegem
der Feder iö bewegt wird; die Steuerkante9 abschließt -und 8 öffnet. Dadurch wird
der Raum 22 über Leitung 24 und q. mit dein Druckkanal i verbunden, der Kolben 18
nach unten @bewegt und die Leitung 23 so weit verschlossen, Ibis @die Maschine stillsteht.
Würde der Kolben i 8 ,die Öffnung 23 noch weiter verdecken, so- würde sich die.
Drehrichtung der Arbeitsmaschine umkehren., Schieber 7 umgesteuert und die Bewegung
des Kolbens 18 umgekehrt. Zur Begrenzung der Bewegung des Schiebers 7 können Anschläge
vorgesehen und die Kupplung 12i3 ,als Rutschkupplung ausgebildet werden.
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Wenn, es, zweckmäßig erscheint, die Einleitung der Steuerlbewegung
auf elektrischem Wege Üurchzuführen, kann beispielsweise an Stelle des Nockens i
i eine Steuerscheibe 28 (Fig. 4) :zur Steuerung eines Servomotors 29 angesetzt werden.,
der den. Schieber 7 betätigt. Der Servomotor verstellt .den Schieber 7 über das
Zahnrad 30 -und Zahnstange 31, sobald die Kupplung 12, 13 eingerückt und-
durch ,die Drehung der S-cheiibe 28 Kontakt 32 geschlossen wird. Nachdem die Steuerkante
B freigegeben ist, schaltet der Kontakt 34 durch Einfallen. in. @dite Rast 34' der
Zahnstange 31 den Motor wieder ab. Inder umgekehrten -Drehrichtung,der Maschine
arbeiten,die Kontakte 33 und 35. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Steuerung
die gleiche wie bei den bisher beschriebenen Beispielen-.
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Bei den beschriebenen Anordnungen wurde vorausgesetzt, daß das Lastmoment
der Arbeitsmaschine immer im gleichen Sinn angreift. Es besteht jedoch die Möglichkeit,
d@aß der Sinn: des Lastmomentes sich zeitweise umkehrt, wodurch sich innerhalib
des Flüssigke;i-tsgetriebes Druck- und Saugkanal vertauschen. In diesem Falle müssen
innerhalb der Steuerungsanordnung Umsteuervorrichtungen vorgesehen werden, @die
gestatten, die entsprechenden Verbindungen von,dem Druck- und dem Seugkanal des
Getriebes umzuschalten. Fig. 5 stellt eine solche Umsteuervorrichtung - dar, ,die
außerdem selbsttätig arbeitet, und zwar kann sie beispielsweise in, die Leitungen
3 und 5 der Fig. i eingeschaltet werden, wenn. die Leitung4 weggelassen wird. Herrscht
z. B. in Leitung 5 Überdruck, so befinden sich die Kolben 36, 37 in -der gezeichneten
oberen Stellung, und in Leitung5" herrscht ebenfalls Überdruck, während Leitung
3" über 3" mit dem Saugkanal verbunden ist. Herrscht,dagegen in Leitung 3' Überdruck,
so werden die Kolben 36; 37 in die untere Endstellung ,gedrückt, so daß in Leitung
5" ebenfalls Überdruck herrscht, während Leitung 3" über 5' mit dem Saugkanal in
Verbindung steht. Auf diese Weise kann die Steuerung unabhängig vom Sinne des Lastmomentes
ausgebildet werden..
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Naturgemäß sind auch andere Zusammenstellungen der Elemente -der Erfindung
möglich, um die Steuerungdem jeweiligen, Zweck anzupassen.