DEB0024691MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. März 1953 Bekanntgemacht am 5. Januar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Steuern stufenlos regelbarer, hydrostatischer Pumpen, Flüssigkeitsmotoren oder Getriebe, deren verstellbarer Teil seine Verstellung durch einen hydraulischen Verstärker erfährt, dessen Steuerglied durch ein Schaltelement bewegt wird. Der hydraulische Verstärker dient dem Zweck, die Verstellkräfte zu entwickeln, die mitunter beträchtliche Werte erreichen. Das Steuerglied des hydraulischen Verstärkers erfordert nur eine geringe Stellkraft. Das Schaltelement braucht daher keine große Kraft zu entwickeln und kann entsprechend leicht und klein ausgestaltet sein. Insbesondere läßt es sich daher unmittelbar durch ein Meßglied verstellen, das keine große Stellkraft aufzubringen vermag.

Das Schaltelement muß indessen in der Lage sein, das Steuerglied in beiden Stellrichtungen zu bewegen. Um das in einfacher Weise erreichen zu können, wird erfindungsgemäß auf das Steuerglied des Verstärkers entweder infolge unvollständiger hydraulischer Entlastung dieses Steuergliedes oder durch eine Feder, die sich einerseits an dem hydraulisch angetriebenen Verstärkerglied und andererseits am Steuerglied des Verstärkers abstützt, ständig eine Kraft in Richtung auf das Schaltelement ausgeübt, die einen Kraftschluß zwischen diesem und dem Steuerglied herstellt.

Der Verstärker kann dabei in an sich bekannter Weise aus einem hydraulischen Kolben und aus einem gleichachsig dazu beweglichen hydraulischen Steuerglied bestehen.

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Besondere Vorteile bietet die Erfindung in Anwendung auf eine Anordnung zum Steuern stufenlos regelbarer Getriebe, deren Pumpenteil und Mötorteil ihre Verstellung durch ein gemeinsames Schaltelement erfahren, beispielsweise durch eine gemeinsame Nockentrommel. Bisher war es in diesem Fall erforderlich, die Nockentrommel mit formschlüssig wirkenden Kurvennüten zu versehen, deren jede auf das ihr zugeordnete Steuerglied des

ίο Pumpenteils oder Motorteils in beiden Stellrichtungen eine Kraf{ auszuüben vermag. Eine spielraumfreie, genaue Fertigung derartiger Schubkurvennuten ist aber teuer und zeitraubend. Erfindungsgemäß wird dieser Mangel dadurch vermieden, daß durch das gemeinsame Schaltelement die Steuerglieder zweier Kraftverstärker für die Verstellung von Pumpenteil und Motorteil betätigt werden. Das bietet auch den Vorteil, daß sich das meinsame Schaltelement mit getrennten Radial-Getrieben ohne wesentlichen Kraftaufwand verstellen läßt.

Dabei kann das gemeinsame Schaltelement in der bekannten Weise als eine Steuertrommel ausgebildet sein. Diese wird dann achsparallel zu den Kraf tverstärkern angeordnet. Da erfindungsgemäß auf das Steuerglied ständig eine Kraft in Richtung auf die Steuertrommel ausgeübt wird, braucht diese Steuertrommel nicht mehr, wie früher, auf ihrer Umfangsfläche'mit Schubkurvennuten versehen zu werden, sondern sie kann mit ihrem als Schubkurve ausgebildeten Rand auf die Steuerglieder der beiden· Kraftverstärker wirken.

Auch ist es erfindungsgemäß möglich, das gemeinsame Schaltelement mit getrennten Radial- kurven auf die beiden Steuerglieder der Kraftverstärker wirken zu lassen.

Die Erfindung hat auch den Vorteil, daß sie in einfacher Weise eine Vorwählstellung ermöglicht. Das läßt sich dadurch erreichen, daß das hydrau^ lisch angetriebene Verstärkerglied mechanisch oder hydraulisch verriegelbar ist und in verriegeltem Zustand dem Steuerglied des Verstärkers eine dem zu verstärkenden Hub entsprechende Bewegung erteilt wird/der erst nach Lösen der Verriegelung von dem hydraulisch angetriebenen Verstärkerglied gefolgt wird. ,

Auch kann der Kraftverstärker in der Weise als Drehmomentverstärker ausgebildet werden, daß das hydraulisch angetriebene Verstärkerglied und sein Steuerglied gleichachsig zum Schaltelement drehbar sind und einen Drehmomentverstärker bilden, der das das Schaltglied verstellende Drehmoment verstärkt auf den verstellbaren Teil der Pumpe oder des Flüssigkeitsmotors überträgt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungbeispiele der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt

Fig. ι zwei durch ein gemeinsames Schaltelement gesteuerte Kraftverstärker zum Verstellen der Fördermenge des Pumpenteils und zum Verstellen des Schluckvermögens des Motorteils eines Flüssigkeitsgetriebes und

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform des zur Fig. ι gehörigen Schaltelements.

In Fig. ι links sind schematisch der Pumpenteil und der Motorteil eines Flüssigkeitsgetriebes dargestellt, die je als Flügelkolbenpumpe ausgestaltet sind. Die Läufer von Pumpenteil und Motorteil sind" auf einer ortsfesten Achse gelagert, während die Gehäuse relativ zu dieser Achse hinsichtlich ihrer Exzentrizität verstellt werden können. Durch diese Verstellung ändert sich die Fördermenge des Pumpenteils bzw. das Schluckvermögen des Motorteils. In Fig. ι sind die beiden Läufer von Pumpen- und Motorteil durch Kreise 10 und die-dazu verstellbaren Gehäuse durch Kreise 11 angedeutet. Die Verstellung der Gehäusen erfolgt je durch einen hydraulischen Verstärker, dessen Steuerglied 12 bzw. 112 durch ein Schaltelement bewegt wird.

Zunächst sei der hydraulische Verstärker des Motorteils beschrieben.

Der hydraulische Verstärker besteht im vorliegenden Fall aus einem ortsfesten Zylinder 16, einem darin verschiebbaren und mit dem Gehäuse 11 durch Stange 18 verbundenen Kolben 17 und aus einem buchsenförmigen Steuerschieber 19, der mit dem Steuerglied 12 starr verbunden ist.

Die Anordnung ist so getroffen, daß der Kolben 17 die Kommandobewegung; des Steuergliedes 12 mit der geringstmöglichen Verzögerung nachbildet.

Zu diesem Zweck hat der Zylinder 16 eine innere Ringnut 21, die durch einen Kanal 22 an eine Druckleitung 23 angeschlossen ist sowie eine im Abstand davon angeordnete zweite innere Ringnut 24, die durch einen Kanal 25 an eine Abflußleitung 26 angeschlossen ist. Durch die eine Stirnwand des Zylinders 16 geht die Kolbenstange 18 hindurch. Die andere Stirnwand des Zylinders 16 hat eine Öffnung, durch welche hindurch das Steuerglied 12 ragt. Dieses Steuerglied ist an 'der Steuerschieberbuchse 19 befestigt, die mit Gleitsitz in den Zylinder 16 eingepaßt ist, die beiden Ringnuten 21 und 24 abdeckt und einen Steuerkolben 28 aufnimmt, welcher mit dem Kolben 17 durch einen Schaft 29 starr verbunden ist. Die Räume beiderseits des Kolbens 28 und die Räume rechts von der Buchse 19 stehen durch Kanäle. 30 in ständiger Verbindung. Der Zylinderraum links vom Kolben 17 ist mit dem Druckkanal 22 durch einen Zweig- -kanal3i verbunden. Schließlich hat die Buchse 19 zwei innere im Abstand voneinander angeordnete Ringnuten 32 und 33. Die Nut 32 steht ständig durch radiale Bohrungen der Buchse 19 mit der Nut 21 in Verbindung. In entsprechender Weise steht die Nut 33 durch radiale Kanäle der Buchse 19 ständig mit der Nut 24 in Verbindung. Die Länge des Kolbens 28 entspricht im wesentlichen dem Abstand der linken Kante der Nut 32 von der rechten Kante der Nut 33.

Die Wirkungsweise dieses hydraulischen Verstärkers ist folgende: In der dargestellten Lage sind die Nuten 32 und 33 durch den Kolben 28 verschlossen. Der Zylinderraum rechts vom Kolben 17 ist daher von der Druckleitung 23 und von der Abflußleitung 26 getrennt. Der Kolben 17 ist daher durch die rechts von ihm eingeschlossene Flüssigkeitsmenge blockiert und steht still. Es sei nun an-

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genommen, daß sich das Steuerglied 12 nach links bewegt, was ohne wesentlichen Flüssigkeitswiderstand geschehen kann, weil die Bohrungen 30 den auf beiden Seiten der Buchse 19 herrschenden Druck ausgleichen. Dann wird die rechte Seite des Kolbens 17 über die freigelegte Nut 32 an die Druckleitung 23 angeschlossen, mit der auch der links vom Kolben 17 befindliche Zylinderraum durch die Zweigleitung 31 in Verbindung steht. Da die rechte Kolbenseite größer ist als die linke Ringfläche, überwiegt der auf den Kolben 17 nach links wirkende Druck'"und treibt den Kolben 17 und mit ihm den Kolben 28 so weit nach links, bis der Kolben 28 die Nut 32 wieder abgeschlossen hat.

Nunmehr sei angenommen, daß das Steuerglied 12 von der in Fig. 1 dargestellten Lage aus nach rechts verstellt wird. Dadurch wird der rechts vom Steuerkolben 28 befindliche Raum, der durch die Längsbohrung 30 des Steuerkolbens mit dem Zylinderraum rechts vom Kolben 17 in Verbindung steht, mit dem Abflußkanal 26 verbunden. Der Kolben 17 wird daher auf seiner rechten Seite druckentlastet und wird durch den seiner linken Seite zufließenden Ölstrom aus der Druckleitung 23 und den Kanälen 22 und 31 nach rechts getrieben. Hierbei nimmt er den. Steuerkolben 28 mit, so daß dieser die Nut 33 wieder abschließt. Der hydraulische Kraftverstärker wirkt also so, daß das Gehäuse 11 genauso verstellt wird, als sei es mit dem Steuerglied 12 starr verbunden, ohne jedoch auf das Steuerglied 12 zurückwirken zu können.

Nun stehen zwar die beiden Seiten der Buchse 19 unter dem gleichen Flüssigkeitsdruck dank der Anordnung der Ausgleichbohrung 30, doch haben die beiden Seiten verschiedene Flächen, weil die linke Seite dem vollen Innenquerschnitt des Zylinders 16 entspricht, während die rechte Seite demgegenüber um den Querschnitt des Steuergliedes 12 verringert ist. Es wirkt also ein etwas größerer Druck auf die Buchse 19 nach rechts als nach links. Durch diese Druckdifferenz wird das Steuerglied 12 nach rechts bewegt und mit dem Schaltglied in Kraftschlu'JB gehalten.

Zur Erläuterung sei noch bemerkt, daß sich der Druck rechts vom Kolben 17 im Beharrungszustand gegenüber dem Druck von links vom Kolben 17 selbsttätig auf das Verhältnis einstellt, das die beiden Flächen des Kolbens 17 zueinander aufweisen. Bewegt sich die Steuerbuchse 19 nach links, so herrscht rechts vom Kolben 17 der volle Hilfsdruck aus der Leitung 23; bei Bewegung der Steuerbuchse 19 nach rechts mit hoher Geschwindigkeit kann dieser Druck vorübergehend auf Null absinken. Dieser Zustand währt jedoch nur so lange, bis der Nachlauf des Kolbens 28 zum Wiederaufbau des Druckes geführt hat, was augenblicklich geschieht.

Der zur 'Verstellung des Pumpenteils dienende

Kraftverstärker mit dem Steuerglied 112 ist etwas anders ausgeführt. Dort wird der Kraftschluß zwischen dem Steuerglied 112 . und dem Schaltelement durch eine Feder aufrechterhalten.

Der Zylinder 116 hat links eine Bohrung 35 größeren Durchmessers zur Aufnahme eines Kolbens 117 und rechts eine Bohrung 124 kleineren Durchmessers, die beide durch eine Wand 37 getrennt sind. Die Bohrung 124 ist rechts durch einen Deckel 38 abgeschlossen, der eine Öffnung zum Durchtritt des Steuergliedes 112 hat. Der Kolben 117 ist durch eine Kolbenstange 118 mit dem Gehäuse 11 des Pumpenteils verbunden. Die Bohrung 35 hat eine innere Ringnut 121, die an einen Zweig 122 der Druckleitung 23 angeschlossen ist.

Der Kolben 117 hat eine nach rechts offene axiale Bohrung zur Aufnahme eines mit dem Steuerglied 112 starr verbundenen Kolbenschiebers 128, der durch eine mittlere Öffnung der Wand 137 hindurch in die Bohrung 124 ragt und von Ausgleichbohrungen 130 durchsetzt ist, welche die Räume beiderseits des Kolbenschiebers 128 ständig verbinden und auch an Ringnuten 3.9 und 40 des Kolbenschiebers angeschlossen sind. Die durch diese Ausgleichbohrungen 130 verbundenen₄Räume stehen nun ständig mit der Abflußleitung 26 durch einen Zweig 125 in Verbindung, der in die Zylinderbohrung 124 mündet.

Zwischen den beiden in einigem Abstand voneinander angeordneten Ringnuten 39 und 40, die ständig mit der Abflußleitung verbunden sind, hat der Kolbenschieber 128 eine Ringnut 132. Diese ist durch radiale Bohrungen des Kolbens 117 ständig mit der Ringnut 121 und dadurch mit der Druckleitung 122 verbunden. Die Kolbenschieberabschnitte, die zwi- ' sehen den Nuten 132, 39 und 40 liegen, verschließen in der dargestellten Mittellage zwei Ringnuten 41 und 42, die in der Innenwandung des Kolbens 117 angeordnet sind. Die Ringnut 41 ist durch eine Längsbohrung 43 ständig mit der rechten Seite des Kolbens 117 verbunden, während die Ringnut 42 durch eine Längsbohrung 44 der Kolbenwand ständig mit der linken Seite des Kolbens 117 in Verbindung steht.

Auf die linke Stirnfläche des Kolbenschiebers 128 stützt sich eine Schraubenfeder 45, die auf dem Grunde der axialen Bohrung des Kolbens 117 ruht und das Steuerglied 112 in ständiger Anlage an das Schaltglied hält.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Bewegung des Steuergliedes 112 nach links wird. die linke Seite des Kolbens 117 über 44, 42, 40, 130, 124, 125 und 26 auf Abfluß geschaltet, während die rechte Seite des Kolbens 117 über 43, 41, 132, 121, 122 und 23 mit Drücköl beaufschlagt wird. Infolgedessen läuft der Kolben 117 nach links, bis die beiden Nuten 41 und 42 wieder geschlossen sind. Die umgekehrte Schaltwirkung tritt bei Verschiebung des Steuergliedes 112 ein. Auch hierbei also bildet der Kolben 117 die Bewegung nach, die ihm durch das Steuerglied 112 vorgegeben wird, ohne daß er dabei auf dieses Steuerglied irgendeine Kraft . ■ ausüben kann, die über die Vorspannung der Feder 45 hinausgeht. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß das Steuerglied 112 zu jeder Zeit mit derselben unveränderlichen Kraft an das Schaltglied angedrückt wird. . ,

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist für die beiden Steuerglieder 12 und 112 der beiden Kraft- 1.25 verstärker von Pumpe und Flüssigkeitsmotor ein

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Claims (7)

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   gemeinsames Schaltelement in Gestalt einer Welle

   50 mit zwei Radialkurvenscheiben 51 und 52 vorgesehen. Dabei sind in Fig. 1 die beiden Kurvenscheiben im Grundriß gezeigt, obgleich sie in Wirklichkeit natürlich senkrecht zur Zeichenebene stehen, also senkrecht zu ihrer gemeinsamen Achse 50. Diese kann durch eine Handkurbel 53 eingestellt werden.

   Zweckmäßig werden die beiden Kurvenscheiben

   51 und 52 in bekannter Weise derart profiliert, daß jede der beiden Kurvenscheibenprofile von einem zur Achse konzentrischen Kreisbogen gebildet wird und daß jeweils nur eines der beiden Steuerglieder 12, 112 an diesem Kreisbogen anliegt. Das hat die Wirkung, daß bei einer Drehung der Handkurbel 53 jeweils nur eines der beiden Steuerglieder 12, 112 verstellt wird. Hierbei nimmt das Steuerglied 12 die linke Endstellung ein, in welcher der Motorteil auf, die größte Schluckmenge eingestellt ist, während der Pumpenteil durch das Steuerglied 112 verstellt wird, und der Motorteil erfährt durch das Steuerglied 12 seine Verstellung, .während gleichzeitig der Pumpenteil.auf die höchste Fördermenge durch das Steuerglied 112 eingestellt ist. Dabei kann die Steuerung so ausgestaltet sein, daß der Pumpenteil durch seine mittlere Nullstellung hindurch in beiden Richtungen verstellbar ist, um eine Umsteuerung des Motorteils zu ermöglichen.

   Die Einschaltung der Kraftverstärker bietet den Vorteil, daß das Schaltglied 50, 51, 52 sehr leicht verstellbar ist und dank seiner einfachen Gestalt keine erheblichen Herstellungskosten erfordert.

   In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des gemeinsamen Schaltelements dargestellt. Hierbei ist dieses als Steuertrommel 150"ausgebildet, die einen Handgriff 153 hat und um eine Achse 154 gedreht werden kann. Diese Achse verläuft parallel zu den beiden Kraftverstärkern. Die beiden Steuerglieder 12 und 112 liegen kraftschlüssig an den Kurven 151 und 152 der Steuertrommel 150 an.

   Zum Zwecke einer Vorwählsteuerung können Einrichtungen vorgesehen werden, um das hydrau-. lisch angetriebene Verstärkerglied 17 bzw. 117 zu verriegeln. Dabei kann diese Verriegelung mechanisch oder hydraulisch herbeigeführt werden, z. B.

   durch Abschlußorgane in den Kanälen 31 und 44. Solange diese Organe geschlossen sind, können sich die Kolben 17 und 117 nicht verschieben, wenn man das Schaltelement 50, 51, 52 oder 150, 151, 152 verstellt. Mit Hilfe dieser Verstel^ng kann man also zunächst das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vorwählen. Nach beendigter Vorwahl braucht man dann nur die Verriegelung durch Öffnen der Abschlußorgane in den Kanälen 31 und 44 zu lösen. Dann verschieben sich unverzüglich die Kolben 17 und 117 in diejenige Stellung, die ihnen durch die verstellten Steuerglieder 12 und 112 angewiesen ist.

   Wenn zur Verstellung des Getriebes drehbare

   Organe dienen, z. B. Schraubenspindeln, so können die Verstärker als mechanische oder hydraulische Drehmomentverstärker ausgestaltet sein, für die die verschiedensten Ausgestaltungen bekannt sind. Selbstverständlich sind in diesem Fall auch die Steuerglieder drehbar statt verschiebbar.

   Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Drucköl durch eine Zahnradpumpe 55 geliefert wird, die mit der Eingangswelle des Getriebes gekuppelt sein kann, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Leitungen 23 und 26 an den Flüssigkeitskreislauf des Getriebes angeschlossen sind. In diesem Fall wird also die Druckflüssigkeit zum Betrieb der Kraftverstärker vom Flüssigkeitsgetriebe selbst geliefert.

   Die beiden beschriebenen Verstärker sind als Beispiele zu werten. Sie können pumpen- und motorseitig in gleicher Ausführung verwendet werden.

   ΓΑΤΕΝΤΛΝ^ΓΤ! " CUE:

   ι. Anordnung zum Steuern stufenlos regelbarer, hydrostatischer Pumpen, Flüssigkeitsmotoren oder Getriebe, deren verstellbarer Teil seine Verstellung durch einen hydraulischen Verstärker erfährt, dessen Steuerglied durch ein Schaltelement bewegt wird, dadurch· gekennzeichnet, daß auf das Steuerglied (12, 112) des Verstärkers entweder infolge unvollständiger hydraulischer Entlastung dieses Steuergliedes oder durch eine Feder (45), die sich einerseits an dem hydraulisch angetriebenen Verstärker- go glied (117) und andererseits am Steuerglied (112) des -Verstärkers abstützt, ständig eine Kraft in Richtung auf das Schaltelement (50, 51, 52, 150, 151, 152) ausgeübt wird, die einen Kraftschluß zwischen diesem und dem Steuerglied (i2, 112) herstellt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker in an sich bekannter Weise aus einem hydraulischen Kolben (17, 117) und aus einem gleichachsig dazu beweglichen hydraulischen Steuerglied (12, 19, 112, 128) besteht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 zum Steuern stufenlos regelbarer Getriebe, deren Pumpenteil und Motorteil ihre Verstellung durch ein gemeinsames Schaltelement erfahren, dadurch gekennzeichnet, daß durch das gemeinsame Schaltelement (50, 51, 52, 150, 151, 152) die Steuerglieder (12, 112) zweier Kraftverstärker für die Verstellung von Pumpenteil und Motorteil betätigt werden.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Schaltelement als eine achsparallel zu den Kraftverstärkern angeordnete Steuertrommel (150) ausgebildet ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Schaltelement mit getrennten Radialkurven (51, 52) auf die beiden Steuerglieder (12, 112) der Kraftverstärker wirkt.

   '
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da,ß das hydraulisch angetriebene Verstärkerglied (17, 117) mechanisch oder hydraulisch verriegelbar ist und in verriegeltem Zustand dem Steuerglied (12, 112) des Verstärkers eine dem zu verstärkenden Hub ent-

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   sprechende Bewegung erteilt wird, der erst nach Lösen der Verriegelung von dem hydraulisch angetriebenen Verstärkerglied gefolgt wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem drehbar gelagerten Schaltelement, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulisch angetriebene Verstärkerglied und sein Steuerglied gleichachsig zum Schaltelement drehbar sind und einen Drehmomentverstärker bilden, der das das Schaltglied verstellende Drehmoment verstärkt auf den verstellbaren Teil der Pumpe oder des Flüssigkeitsmotors überträgt.

   Angezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 888 474;
   deutsche Patentschrift Nr. 460 465.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen