DE904739C

DE904739C - UEberstroemventil fuer stufenlos einstellbare hydrostatische Getriebe, insbesondere in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE904739C
Application number: DEE4352A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Ebert
Original assignee: HEINRICH EBERT DR ING
Current assignee: HEINRICH EBERT DR ING
Priority date: 1951-09-18
Filing date: 1951-09-18
Publication date: 1954-02-22

Description

Uberströmventil für stufenlos einstellbare hydrostatische Getriebe, insbesondere in Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf Überströmventile für hydrostatische Kolben- oder Flügelzellenflüssigkeitsgetriebe, wie sie besonders für die Verwendung solcher Getriebe in Fahrzeugen, aber auch für andere Zwecke geeignet sind.
Hydrostatische Flüssigkeitsgetriebe bestehen im allgemeinen aus einem Pumpen- und einem Motorteil, die mindestens über eine Druckleistung, eventuell aber zusätzlich auch über eine Saugleitung miteinander in Verbindung stehen. Von der hydraulischen Pumpe wird auf den hydraulischen Motor Leistung durch Flüssigkeit unter Druck übertragen. Zur Vermeidung von Überdrücken bei Überbelastung genau so wie zur Vermeidung des Schleichens, insbesondere beim Halten eines Fahrzeuges, sind im allgemeinen federbelastete Sicherheitsventile vorgesehen, die durch den Überdruck im ersteren Fall und im letzteren Fall durch einen mechanischen Eingriff von Hand geöffnet werden, so daß die Druckflüssigkeit aus der Druckleitung entweichen oder in die Saugleitung überströmen kann.
Für automatisch gesteuerte Getriebe, insbesondere in Fahrzeugen, hat diese Ausführung den Nachteil, daß bei jedesmaligem Halten und Anfahren des Fahrzeuges ein Eingriff von Hand erfolgen müßte.
Um dies zu umgehen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, diese Überströmventile statt mit einer Felder hydraulisch zu belasten; und zwar derart, daß sein Ventilkolben auf der einen Seite durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit, auf der anderen Seite durch einen hydraulischen Gegendruck beaufächlagt bzw. belastet wird, so daß es bei einem gegenüber dem Gegendruck höheren Druck der Arbeitsflüssigkeit geöffnet und umgekehrt bei einem gegenüber dem Gegendruck kleineren Druck der Arbeitsflüssigkeit geschlossen wird. Die Belastung geschieht dabei durch den Druck einer kleinen Zusatzpumpe mit Überströmventil, der im übrigen von einem Fliehkraftdruckregler in nachfolgend noch näher beschriebener Art und Weise derart geregelt wird, daß er bei Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors und kleiner Fahrgeschwindigkeit nahezu Null ist, so daß sich das Fahrzeug allein durch Bremsen, und ohne den Antriebsmotor abzuwürgen, zum Stillstand bringen läßt, mit zunehmender Motordrehzahl oder Fahrgeschwindigkeit anwächst und von einer gewissen Motordrehzahl oder Fahrgeschwindigkeit ab das Ventil entsprechend dem maximalen Arbeitsflüssigkeitsdruck belastet, so daß das Fahrzeug allrein durch Gasgeben wieder auf Geschwindigkeit gebracht werden kann bzw. das Fahrzeug bei größerer Fahrgeschwindigkeit auch ohne Gasgeben mit dem Antriebsmotor gekuppelt wird.
Um bei sehr hohem maximal zulässigem Arbeitsflüssigkeitsdruck mit einem möglichst kleinen hydraulischen Gegendruck auszukommen bzw. leichte Fliehkraftrdruckregler sowie nicht zu hoch belastete Zahnradpumpen verwenden zu können, wird in diesem Zusammenhang weiterhin vorgeschlagen, den Ventilkolben für den Arbeitsflüssigkeitsdruck als Differenzkolben auszubilden, den geregelten Gegendruck jedoch auf die größere Kolbenfläche wirke zu lassen.
Zur nüheren Erläuterung der Erfindungsmerkmale sei das Wesen der Erfindung im einzelnen an Hand eines Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung beschrieben.
Die in ihrer Fördermenge veränderliche hydrostatische Pumpe I steht mit dem in seiner Schluckfähigkeit ebenfalls veränderlichen hydraulischen Motor 2 über die Flüssigkeitsleitungen 3 und 4 in Verbindung, so daß der Motor 2 von der Pumpe I hydraulisch rechts- oder linkslaufend angetrieben werden kann. Die Leitung 3 steht über die Leitung 5 mit dem Ventilraum 6 und dieser wiederum über die Leitung 7 mit dem Ringraum 8 in Verbindung, während umgekehrt die Leitung 4 über die Leitung 9 mit dem Ringraum IO und dieser wiederum über die Leitung II mit denn Ringraum I2 in Verbindung steht. Der Ringraum 8 ist bei geschlossenem Differenzkolben I3 in der gezeichneten Stellung gegenüber dem Ringraum IO genau so wie der Ringraum I2 gegenüber dem Ringraum 5 bei geschlossenem Differenzkolben I4 in der gezeichneten Stellung abgeschlossen. Wird der Differenzkolben nach links verschoben, so wird der Ringraum 8 mit dem Ringraum IO über die Kolbenbohrung verbunden, ebenso wie bei einer Verschiebung des Kolbens I4 nach rechts der Ringraum 6 mit dem Ringraum I2 verbunden wird, so daß bei geöffnetem Kolben I3 bzw. I4 die Druckflüssigkeit von der Leitung 4 bzw. 3 nach der Leitung 3 bzw. 4 ungehindert strömen kann.
Die Kolben I3 bzw. I4 werden jedoch so lange geschlossen gehalten, wie die von dem im Raum I5 bzw. I6 herrschenden Druck auf den Differenzkolben ausgeübte Kraft größer ist als die Kraft, die durch den Arbeitsflüssigkeitsdruck aus der Leitung 3 bzw. 4 ausgeübt wird. Umgekehrt wenden die Kolben I3 bzw. I4 geöffnet, sobald die durch den Druck in den Leitungen 3 bzw. 4 ausgeübten Kräfte größer sind als die Kräfte, die durch den im Raum I5 bzw. I6 herrschenden Druck bewirkt werden.
Die Differenzkolben I3 und I4 stellen somit Überströmventile dar, die wechselweise bei Rechts-bzw. Linkslauf des Motors in Tätigkeit treten, und zwar bei Überschreitung des Arrbeitsflüssigkeitsdruckes in den Leitungen 3 bzw. 4, der dem in den Räumen I5 bzw. I6 herrschenden Druck entspricht.
Diese Drücke werden im Ausführungsbeispiel von Zahnradpumpen I7 bzw. 18 in Verbindung mit den Fliehkraftdrruckreiglern I9 bzw. 2O erzeugt.
Diese Fliehkraftdruckregler bestehen hierbei in bekannter Art und Weise aus je einem Differenzkolben 22, der senkrecht zu seiner Längsachse in einem Gehäuse 23 umläuft, das in dem Lager 24 drehbar gelagert ist.
Der Differenzkolben trägt an seinem kleineren Kolbenende ein Fliehgewicht 25, während er an seinem anderen Ende entgegengesetzt der beim Umlauf wirkenden Fliehkraft durch eine Feder 26 belastet ist.
Das umlaufende Gehäuse ist mit einer Ringnut 27 und 28 versehen. Die Ringnut 27 steht durch die Bohrung 29 mit dem freien Raum, die Ringnut 28 über die Bohrung 30 mit der Ringnut 3I im Lager 24 in Verbindung. Die Ringnut 3I ist durch die federnden Dichtringe gegenüber dem Lager abgedichtet und steht ihrerseits über die Leitung 33 bzw. 34 mit den Pumpenleitungen 35 bzw. 36 in Verbindung.
Die Zahnradpumpe I7 und das Gehäuse des Fliehkraftdruckreglers I9 laufen mit einer Drehzahl um, die proportional der Antriebsdrehzahl der Pumpe I ist.
Die Zahnradpumpe I8 und der Fliehkraftdruckregler 2O laufen demgegenüber mit einer Drehzahl um, die proportional der Abtriebsdrehzahl des Motors 2 ist.
Bei nicht umlaufendem Gehäuse drückt die Feder 26 den Kolben 22 nach oben, so daß die Pumpe I7 bzw. I8 über die Leitung 35 und 33 bzw. 36 und 34, die Ringnut 31, die Bohrung 3o, die Ringnut 28 und 27 über die Bohrrung 29 mit dem freien Raum in Verbindung steht.
Von einer gewissen Drehzahl des Fliehkraftdruckreglers ab, die von der gegenseitigen Dimensionierung der Feder zum Fliehgewicht abhängt, beginnt :der Dlifferenzkolben 22 den Flüss,igkeitsdurchfluß vom Ringraum 28 zum Ringraum 27 zu drosseln, so daß der Druck in den Leitungen 35 bzw. 36 zu steigen beginnt, bis er schließlich bei weiterer Steigerung der Drehzahl einen Wert erreicht, auf den die Überströmventile 37 bzw. 38 eingestellt sind und der unter Berücksichtigung der wirksamen Kolbenflächenverhältnisse an den Differenzkolben I3 bzw. I4. dem maximal zulässigen Arbeitsdruck in den Leitungen. 3 bzw. 4 entspricht. Der so geregelte jeweils höhere Druck der einen oder anderen Zahnradpumpe wirkt schließlich über den Umschaltschieber 39 und die Leitung 4O sowie die Räume I5 bzw. I6 auf die Differenzkolben I3 bzw. I4 der Überströmventile des Getriebes.
Zu diesem Zweck ist der Umschaltschieber mit zwei Ringnuten 4I und 42 versehen, die ihrerseits ebenso wie die im Umschaltschiebergehäuse 43 schieberstirnseitig rechts und links befindlichen Druckräume 44 bzw. 45, wie aus der Abbildung zu ersehen, mit den Leitungen 35 bzw. 36 in Verbindung stehen.
Ist der Druck in der Leitung 35 größer als in der Leitung 36, dann ist auch der Druck im Raum 44 größer als im Raum 45. Der Schieber 39 wird dann, wie gezeichnet, nach rechts verschoben, so daß die Druckflüssigkeit der Pumpe I7 über 42 auf die Leitung 4O wirken kann. Im umgekehrten Fall wird der Schieber nach links verschoben, so daß über 4I der Druck der Pumpe I8 auf die Leitung 4O wirken kann.
Der Schieber ist im übrigen so ausgebildet, daß er in Mittelstellung beide Ringnuten überdeckt. Zur eindeutigen Festlegung seiner Stellung bei Nulldruck sowohl in der Leitung 35 als auch in der Leitung 36 dient die Feder 46, durch die er hierbei im Ausführungsbeispiel jedenfalls nach rechts in die gezeichnete Stellung gedrückt wird.
Zur eindeutigen Festlegung seiner Stellung bei geöffneten Überströmventilen 37 und 38 sind diese beiden Ventile darüber hinaus zweckmäßig auf entsprechend verschiedene Drücke eingestellt.
Zur beliebigen und gleichzeitigen Öffnung de Überströmventile 37 und 38, d. h. aber zum Zweck beliebigen Entkuppelns von Pumpe I und Motor 2 dienen schließlich die Hebel 47 und 48, die in der Drehpunkten 49 und 5O drehbar gelagert, durch das Gestänge 5I miteinander gekoppelt sind. Mit ihre Hilfe können über die durch das Ventilgehäuse 52 bzw. 53 durchgehenden Ansätze der federbelasteter Ventilkolben 54 bzw. 55 die Ventile geöffnet werden.
Bei Verwendung in Fahrzeuggetrieben werder die Feder 26 und das Gewicht 25 des Fliehkraft druckreglers I9 gegenseitig zweckmäßig so dimensioniert, daß Druck Null bis zur Leerlaufdrehzah. des Antriebsmotors der Pumpe I erhalten bleibt und etwa bei doppelter Leerlaufdrehzahl der am Übei strömventil 37 einsgestellte Druck, der übrigens den, maximalen Arbeitsdruck entspricht, erreicht wird.
Desgleichen werden die Feder 26 und das Gewicht 25 des Fliehkraftdruckreglers 2O gegenseitig zweckmäßig so dimensioniert, daß Druck Null bis zu einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 5 bis IO% der maximalen Fahrgeschwindigkeit erhalten bleibt und bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa I5 bis 2O% der maximalen Fahrgeschwindigkeit der am Überströmventil 37 eingestellte Druck erreicht wird. Damit ergeben sich sowohl für den Zustand »laufender Motor - stillstehendes Fahrzeug« (Anlassen und Anfahren) als auch für den Zustand »stillstehender Motor - fahrendes Fahrzeug« (Anschieben) geeignete Verhältnisse.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Überströmventil für stufenlos einstellbare hydrostatische Getriebe, insbesondere in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ventilkolben auf der einen Seite durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit, auf der anderen Seite durch einen hydraulischen Gegendruck beaufschlagt bzw. belastet wird, so daß es bei einem gegenüber dem Gegendruck höheren Druck der Arbeitsflüssigkeit geöffnet und umgekehrt bei einem gegenüber dem Gegendruck kleineren Druck der Arbeitsflüssigkeit geschlossen wird.
2. Überströmventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ventilkolben als Differenzkolben ausgebildet ist, auf dessen kleinere wirksame Fläche der Arbeitsdruck, auf dessen größte wirksame Fläche der Gegendruck wirkt.
3. Überströmventil nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck von einer Zahnradpumpe (I7 bzw. I8) mit einstellbarem federbelastetem Überströmventil (37 bzw. 38) erzeugt wird, wobei jedes einzelne Ventil im übrigen beliebig geöffnet werden kann.
4. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck mit Hilfe eines Fliehkraftdruckreglers in Abhängigkeit von der Drehzahl dieses Reglers veränderbar ist.
5. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdruckregler mit einer Feder ausgerüstet ist, die bis zu einer bestimmten Drehzahl des Druckreglers den Gegendruck auf Druck Null hält.
6. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdruckregler mit einer Drehzahl proportional der Drehzahl des Getriebepumpenteiles läuft.
7. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdruckregler mit einer Drehzahl proportional der Abtriebsdrehzahl des Getriebemotorteiles läuft.
8. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck von mehreren Fliehkraftreglern beeinfl.:ußt wird.
9. Überströmventil nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von mehreren Flie-hkraftdruckreglern mit Hilfe eines automatisch wirkenden Umschaltschiebers (39) der jeweils höchste Truck als :Gegendruck geschaltet wird. io. Überströmventil nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druck Null die eindeutige Stellung des Umschaltschiebers durch eine Feder (46) bewirkt wird. II. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß der,Gegendruck durch ein oder mehrere Überdruckventile (37 bzw. 38) begrenzt wird. I2. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis II, dadurch gekennzeichnet, däß beim Vorhandensein mehrerer Überdruckventile die einzelnen Überdruckventile hinsichtlich der Höhe ihres Öffnungsdruckes unterschiedlich eingestellt sind. I3. Überströmventil nach den Ansprüchen I bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile einzeln oder gleichzeitig miteinander geöffnet werden, so daß der Gegendruck mit Hilfe des Umschaltschiebers geändert oder auch auf Null gebracht werden kann.