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Regelvorrichtung für stufenlos regelbare Flüssigkeitsgetriebe von
Hebezeugen
Im Hebezeugbau ist bereits die Verwendung von stufenlos regelbaren Flüssigkeitsgetrieben
bekannt.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Motor des Flüssigkeitsgetriebes
durch einen Arbeitskolben zu verstellen, dessen Verstellkraft durch den Druck der
ihn l>eaufschlagenden Betriebsflüssigkeit des Flüssigkeitsgetriebes geliefert
wird. Es ist auch bereits vorgeschlagen, die zu dem Arbeitskolben strömende Betriebsflüssigkeit
durch einen Steuerkolben zu steuern. Dieser Steuerkolben wird dann einerseits unter
die Wirkung der Betriebsflüssigkeit gestellt, so daß der auf ihn ausgeübte Druck
mit dem Druck in der Druckleitung des Flüssigkeitsgetriebes fällt und steigt. Diesem
Flüssigkeitsdruck entgegen wirkt dann eine Feder oder eine andere verstellbare Kraft.
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Ebenso ist es bekannt, zwischen dem Motor des Flüssigkeitsgetriebes
und der anzutreibenden Arl>eitsmaschine einen Drehmomentenmesser anzuordnen.
durch den eine Druckflüssigkeit zu einem Regelkolben geführt wird, wobei der Steuerkolben
des Arbeitskolbens über einen Doppelhebel durch die Übertragung der Bewegungen des
Steuerkolbens und des Verstellhebels des Flüssigkeitsmotors bewegt wird.
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Derartige Vorrichtungen arbeiten im allgemeinen zufriedenstellend.
Eine unangenehme Erscheinung tritt bei Hebezeugen nur dann auf, wenn sich der
Flüssigkeitsmotor
beim Senken des leeren Hakens von selbst auf größere Exzentrizität stellt. Dieses
ist insbesondere bei Drehilügelmaschinen zu beohachten, bei denen die auftretenden
Fliehkräfte die Verstellkräfte bei geringem Flüssigkeitsdruck übersteigen. Die Wirkung
dieser unerwünschten Ukräfteverhältnisse ist dann, daß die zunächst einsetzende
hohe Senkgeschwindigkeit von selbst stark wieder abfällt, da nämlich die Fliehkräfte
auf eine Vergrößerung der Exzentrizität hinwirken und der im Flüssigkeitsgetriebe
vorhandene Druck bei leerem Haken so gering ist, daß er der Wirkung dieser Fliehkräfte
nicht mehr entgegenarbeiten kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für stufenlos
regelbare Flüssigkeitsgetriebe mit einem den Getriebemotor regelnden Kolben (Arbeitskolbenj,
der durch den Druck einer Flüssigkeit verschoben wird, welche ihrerseits durch einen
Steuerkolben gesteuert wird, der auf der einen Seite unter der unmittelbaren Wirkung
der Druckflüssigkeit des Getriebes und auf der anderen Seite unter der entgegengesetzten
Wirkung eines Kraftspeichers steht. Die Erfindung bezweckt, die oben dargelegten
Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die unmittelbar auf den Arbeitskolben einwirkende
Druckfiüssigkeit (Steuerflüssigkeit) von einer besonderen Druckmittelquelle geliefert
wird, die für die Steuerflüssigkeit sowohl die Unabhängigkeit ihres Druckes vom
Druck der Getriebefiüssigkeit als auch eine solche Höhe ihres Druckes sichert, daß
im Getriebemotor auftretende, z. B. durch Fliehkräfte hervorgerufene, selbsttätige
Verstellkräfte den Arbeitskolben des Getriebes während des Betriebes nicht beeinflussen
können.
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Durch eine derartige Steuerung des Arbeitskolbens wird eine Gleichdrucksteuerung
erreicht, bei der der auf den Steuerkolben wirkende Flüssigkeitsdruck außer von
der Exzentrizität (Schluckfähigkeit) des Flüssigkeitsmotors auch von dem Lastmoment
eines Hebezeuges abhängt und bei dem die Druckmittelquelle für den Arbeitskolben
vom Druck der Getriebeflüssigkeit einflußfrei ist, während bei den bekannten Steuerungen,
bei denen die Druckmittelquelle für den Arbeitskolben vom Druck der Getriebeflüssigkeit
frei ist, der auf den Steuerkolben wirkende Flüssigkeitsdruck nur von dem Lastmoment
der angetriebenen Maschine abhängig ist, und außerdem die unmittelbar auf den Arbeitskolben
einwirkende Druckflüssigkeit nicht von einer besonderen Druckmittelquelle geliefert
wird.
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Als Druckmittelquelle wird vorzugsweise eine besondere Pumpe vorgesehen,
die vom Antriebsmotor des Hebezeuges angetrieben werden kann.
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Die Erfindung bietet besondere Vorteile, wenn so große Flüssigkeitsgetriebe
zur Anwendung kommen, daß die Steuerung der Pumpe des Flüssigkeitsgetriebes nicht
mehr gut von Hand erfolgen kann und man infolgedessen gezwungen ist, eine Servomaschine
zur Steuerung der Pumpe anzuordnen. Diese Servomaschine wird dann zweckmäßig als
hydraulische Servomaschine hergestellt, und deren Druckflüssigkeit kann dann gleichfalls
von der besonderen Pumpe, die für die Steuerung des Motors bereits vorgesehen ist,
geliefert werden.
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Die Anordnung einer solchen besonderen Pumpe für den Servomotor der
Getriebepumpe und für die Regelvorrichtung des Getriebemotors bietet noch den besonderen
Vorteil, daß man bei der Wahl des Druckes für die beiden Hilfsmaschinen frei ist
von dem Druck, der in dem Flüssigkeitsgetriebe verwendet wird. Die beiden Hilfsmaschinen
können dann mit hohem Druck betrieben werden, so daß die Querschnitte aller Konstruktionsteile
in den Hilfsmaschinen klein gehalten werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit I ist der Antriebsmotor des Hebezeuges, beispielsweise ein Elektromotor, bezeichnet.
Er ist mit der Pumpe 2 eines Flüssigkeitsgetriebes gekuppelt. Über die Druckleitung
3 und die Rückführungsleitung 4 ist die Pumpe mit dem Flüssigkeitsmotor 5 verbunden.
Von dem Elektromotor I wird ferner eine Zahnradpumpe 6 angetrieben. Diese Zahnradpumpe
liefert den Flüssigkeitsdruck für eine an sich bekannte Servomaschine A, die zur
Steuerung der Pumpe dient, und für eine Servomaschine B, die der selbsttätigen Regelung
des Getriebemotors 5 dient. Die Servomaschine A besteht im wesentlichen aus dem
Arbeitszylinder 7 mit Arbeitskolben 8 und dem Steuerzylinder g mit Steuerkolben
10. Der Arbeitskolben 8 ist mit dem Steuerorgan der Flüssigkeitspumpe 2 fest verbunden,
so daß eine Bewegung des Arbeitskolbens 8 gleichzeitig eine Änderung in der Exzentrizität
der Pumpe 2 hervorruft, wodurch eine Regelung der Pumpe erreicht wird.
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Arbeitszylinder 7 und Steuerzylinder 9 sind durch zwei Kanäle ii
und I2 miteinander verbunden, die im gleichen Abstand stehen wie die beiden Kolbenflächen
des Steuerkolbens 10.
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Der Steuerkolben kann die beiden Kanäle ii und 12 überdecken, so
daß in der Nullstellung des Steuerkolbens 10 keine Flüssigkeit dem Arbeitszylinder
7 zufließen kann. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Kanäle I3 und 14 in den
Steuerzylinder 9, während sie durch den Kanal 15 wieder zur Pumpe 6 zurückfließen
kann. Steuerkolben Ic und Arbeitskolben 8 sind durch eine Rückführung I6 miteinander
gelenkig verbunden, in deren Mitte die Steuerstange I7 angelenkt ist. Die Steuerstange
I7 kann durch einen Gleichstellmotor 18 verschoben werden.
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Wird die Steuerstange I7 durch den Gleichstellmotor I8 nach rechts
verschoben, so wird der Steuerkolben 10 ebenfalls nach rechts verschoben und gibt
dabei den Kanal II frei. Der Arbeitskolben 8 wandert nun nach rechts und verstellt
dadurch die Exzentrizität der Flüssigkeitspumpe 2.
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Das beim Wandern des Arbeitskolbens 8 auf seiner rechte Seite verdrängte
Öl fließt durch den Kanal 12 zum Steuerzylinder g und weiter durch die Leitung I5
zur Zahnradpumpe 6 zurück. Die Bewegung des Arbeitskolbens 8 dauert so lange, bis
durch die Rückführung I6 der Steuerkolben 10 wieder in seine Nullstellung gekommen
ist und
dabei die Kanäle 11 und 12 wieder überdeckt.
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Dadurch wird der Regelvorgang beendet.
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Die Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Getriebemotors entspricht
im wesentlichen der Steuerungsvorrichtung für die Pumpe 2. Aus der Druckleitung
20 wird dem Steuerzylinder 21 das Drucköl zugeführt, und zwar durch die verzweigte
Leitung 22 und 23. In dem Steuerzylinder 2I befindet sich ein Steuerkolben 24, dessen
beide mittlere Kolben 25 und 26 in der Nullstellung die beiden Zuflußleitungen 27
und 28 zum Arbeitszylinder 29 überdecken. Der Steuerkolben besitzt außerdem noch
zwei äußere Kolben 30 und 3I. Auf den Kolben 30 wirkt eine Feder 32, und auf den
Kolben 3I kann die in das linke Ende des Steuerzylinders eintretende Getriebeflüssigkeit
wirken. In dem Arbeitszylinder 29 befindet sich der Arbeitskolben 33, der in der
Lage ist, die Exzentrizität des Getriebemotors 5 zu verstellen, und zwar ist angenommen,
daß er bei der Bewegung nach links eine kleinere Exzentrizität und bei der Bewegung
nach rechts eine größere Exzentrizität einstellt. Die Zuflußleitung zum linken Ende
des Steuerzylinders ist mit 34 bezeichnet und schließt an die Druckleitung 3 des
Getriebes an. In die Mitte des Steuerzylinders tritt die Leitung 38 ein, durch die
die Steuerflüssigkeit zur Pumpe 6 zurückgeführt wird.
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Zwischen der Druckleitung 20 und der Rückführungsleitung 38 ist ein
Überströmventil 39 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der VorrichtungB entspricht im wesentlichen derjenigen
der Servomaschine 24, doch wird hier die Verschiebung des Steuerkolbens 24 nicht
von Hand oder durch einen Gleichstellmotor vorgenommen, sondern sie geschieht selbsttätig
in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Flüssigkeitsgetriebes des Hebezeuges.
Zu diesem Zweck wird der Steuerkolben 24 in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdruck
in der Druckleitung 3 gesteuert, z. B. wird bei steigendem Druck in der Druckleitung
3 der Steuerkolben entgegen dem Druck der Feder 32 nach rechts verschoben. Hierdurch
wird der Steuerflüssigkeit der Weg durch die Leitung 22, 27 auf die linke Seite
des Arbeitszylinders 29 freigegeben, während andererseits die rechte Seite des Arbeitszylinders
über die Leitungen 28, 38 mit der Ansaugleitung der Zahnradpumpe 6 verbunden wird.
Dadurch wird der Arbeitskolben 33 nach rechts verschoben und stellt damit den Getriebemotor
5 auf größere Exzentrizität ein. Die Folge hiervon ist der beabsichtigte Rückgang
des Druckes in der Druckleitung 3. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, wird der Druck,
der innerhalb des Arbeitszylinders 29 wirksam ist, hierbei durch den Druck in dem
Flüssigkeitsgetriebe nicht beeinflußt. Er wird vielmehr ausschließlich durch die
Zahnradpumpe 6 geliefert. Die Steuerung des Arbeitskolbens 33 geht also auf jeden
Fall störungsfrei vor sich, auch wenn vorübergehend der Druck in der Getriebeleitung
3 stark absinkt.
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Durch die beschriebene Ausführung wird also die Aufgabe, bei stufenlos
regelbaren Flüssigkeitsgetrieben für Hebezeuge die während der Betriebes in den
Flüssigkeitsmotoren auftretenden, z. B. durch Fliehkraft hervorgerufenen, selbsttätigen
Verstellkräfte nicht wirksam werden zu lassen, in einfacher und sicherer Weise gelöst.
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PhTNTANSPROCHE: I. Regelvorrichtung für stufenlos - regelbare Flüssigkeitsgetriebe
von Hebezeugen mit einem den Getriebemotor regelnden Kolben (Arbeitskolben), der
durch den Druck einer Flüssigkeit verschoben wird, welche ihrerseits durch einen
Steuerkolben gesteuert wird, der auf der einen Seite unter der unmittelbaren Wirkung
der Druckflüssigkeit des Getriebes und auf der anderen Seite unter der entgegengesetzten
Wirkung eines Kraftspeichers steht, dadurch gekennzleichneFt, daß die unmittelbar
auf den Arbeitskolben (33) einwirkende Druckflüssigkeit (Steuerflüssigkeit) von
einer besonderen Druckmittelquelle (6) geliefert wird, die für die Steuerflüssigkeit
sowohl die Unabhängigkeit ihres Druckes vom Druck der Getriebeflüssigkeit als auch
eine solche Höhe ihres Druckes sichert, daß im Getriebemotor auftretende, z. B.
durch Fliehkräfte hervorgerufene, selbsttätige Verstellkräfte den Arbeitskolben
des Getriebes während des Betriebes nicht beeinflussen können.