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Hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
dessen hydrostatische Pumpe ein hydraulisches Druckmittel von einem Tank über eine
Umsteuereinrichtung wahlweise über einen von zwei, je ein Druckbegrenzungsventil
enthaltenden Zweigen zu einem hydrostatischen Motor fördert und von diesem über
den anderen Zweig und die Ums:teuereinrichtung zum Tank zurückfördert.
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Es ist bereits eine Durchlauf-Umschalteinrichtung für hydrostatische
Getriebe mit geschlossenem Ölkreislauf bekannt. Bei solchen Getriebeanordnungen
ist es üblich, die volle Fördermenge der Füllpumpe dauernd in diejenige der beiden
von der Pumpe. zum Motor führenden Leitungen einzuführen, in der der geringere Druck
herrscht und das nach Abzug der zu ersetzenden Leckölmenge überflüssige Öl an einer
anderen Stelle derselben Leitung wieder abfließen zu lassen. Bei dieser bekannten
Anordnung wird die Leitung, in die die Pumpe fördert, selbsttätig nach den gerade
in beiden Leitungen herrschenden Druckverhältnissen ausgewählt. Die Leitung, in
die gefördert werden soll, ist also nicht willkürlich von außen her wählbar, so
daß auch nicht zu einem gegebenen Zeitpunkt über eine Steuervorrichtung die Umlaufrichtung
des hydrostatischen Motors bzw. die Einleitung eines Bremsvorgangs festgesetzt werden
kann.
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Es ist auch ein hydrostatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge bekannt,
bei dem von einer Antriebsvorrichtung über eine Kupplung zwei gesonderte Pumpen,
nämlich eine Kraftheberpumpe und eine: weitere Pumpe angetrieben werden, die über
zwei parallele Leitungen mit einem Flüssigkeitsmotor inVerbindung steht. Je nach
der Umlaufrichtung der Pumpe werden der Flüssigkeitsmotor und somit das Kraftfahrzeug
in der einen oder entgegengesetzten Richtung angetrieben. Zwischen den beiden parallelen
Leitungen ist ein von Hand bedienbaresLeerlaufventil eingeschaltet, damit das Kraftfahrzeug
z. B. beim Abschleppen leer laufen kann, wobei der Motor als Pumpe wirkt und das
hydraulische Druckmittel durch einen über das Leerlaufventil anstatt über die Pumpe
geführten Kreis treibt. Die andere Kraftheberpumpe dient dazu, gegebenenfalls das
hydraulische Druckmittel in den Antriebskreis nachzufördern.
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Bei einem weiteren bekannten hydraulischen Getriebe steht eine Pumpe
mit einem hydrostatischen, eine Last antreibenden Motor über eine Druck- und eine
Saugleitung in Verbindung. In den beiden Leitungen ist ein Schieber eingesetzt,
bei dessen Betätigung von Hand die in den Motor mündende Saugleitung als Druckleitung
und die in den Motor mündende Druckleitung als Saugleitung verwendet wird, so daß
sich die Bewegungsrichtung des Motors umkehrt. Diese Leitungen stehen an der Eingangs-und
Ausgangsseite des Schiebers über je ein Rückschlagventil mit einer Hilfspumpe in
Verbindung, von der jederzeit das hydraulische Druckmittel unter Überdruck in die
Druck- oder Saugleitung befördert werden kann. In diesem Fall kann der hydrostatische
Motor niemals mehr Druckmittel ausliefern, als der größten Aufnahmefähigkeit der
Pumpe entspricht. Bei Überschreitung der Aufnahmefähigkeit entsteht in der Saugleitung
ein Überdruck, durch den das zugehörige Rückschlagventil geschlossen und dadurch
der Kraftschluß zwischen Motor und Hauptpumpe so hergestellt wird, daß der als Pumpe
arbeitende Motor seine Leistung an die Primärpumpe abgibt, wodurch eine Beschleunigung
des Motors über eine maximale Umlaufzahl hinaus verhindert wird, die durch die größte
Liefermenge der Hauptpumpe festgelegt ist. Auf diese Weise kann z. B. ein Abstürzen
der vom Motor geförderten Last auf alle Fälle vermieden werden. Der Nachteil dieses
bekannten hydraulischen Getriebes liegt darin, daß ein möglicherweise plötzlich
in der Saugleitung auftretender Überdruck unmittelbar
auf die Primärpumpe
einwirkt und diese dadurch überlastet werden kann.
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Ein Ziel der Erfindung ist daher, zum Bremsen der Last Hilfsmittel
innerhalb des Leitungssystems vor7usehen, von denen selbsttätig ein Überdruck in
der Abflußleitung in Abhängigkeit von dem in der Druckleitung herrschenden Druck
herstellbar ist, ohne daß der Überdruck der Abflußleitung auf die Förderpumpe einzuwirken
braucht.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, zu erreichen, daß die zum Bremsen
des Motors erforderliche Energie nicht unbedingt von der Pumpe aufgebracht zu werden
braucht.
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Bei einem hydrostatischen Getriebe der eingangs bezeichneten Art ist
gemäß der Erfindung zwischen einer Umsteuereinrichtung und dem jeweiligen Druckbegrenzungsventil
in den beiden Zweigen ein Bremsventil angebracht, das den Durchgang des Druckmittels
durch den betreffenden Zweig in Abhängigkeit von dem Druck im anderen Zweig steuert
und von einer ein Rückschlagventil enthaltenden Leitung überbrückt ist.
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Das Bremsventil kann vorzugsweise zwischen seinenAnschlüssen einenDurchgang
enthalten, dessen Öffnungsquerschnitt von einem in Schließrichtung federbelasteten
Kolben gesteuert wird, auf den gegen die Federspannung der im anderen Zweig herrschend;.
Druck wirkt, wobei das Druckmittel über eine Steuerleitung, die mit der Speise-
oder Abflußleitung verbunden ist, dem Bremsventil zuführbar ist.
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Ferner kann der Maximaldruck, bei dem die in den Zweigen zum hydrostatischen
Motor angeordneten Druckbegrenzungsventile ansprechen, durch Regelskalen einstellbar
sein.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des hydrostatischen
Getriebes nach der Erfindung dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert werden, und zwar zeigt F i g. 1 ein Schema des. hydrostatischen
Getriebes, F i'-. 2 einen axialen Schnitt durch das Bremsventil eines hydrostatischen
Getriebes nach der Erfindung und F i g. 3 in gleicher Weise eine abgewandelte Ausführungsform
des Bremsventils.
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Wie F i g. 1 zeigt, ist für ein hydrostatisches Getriebe ein Tank
A für das hydraulische Druckmittel vorgesehen. Von dem Tank geht ein:: Leitung zu
einer hydrostatischen Pumpe B, die von einer Antriebsmaschine I angetrieben wird.
Weiterhin ist ein Druckregler C, eine GeschwindigkeitsregeleinrichtungD und eine
willkürliche oder selbsttätig betätigte Umsteuereinriehtung E zum Umsteuern der
Fahrtrichtung vorgesehen. Zwei Leitungen 1 und 2, die von der Umsteuereinrichtung
E ausgehen, sind mit einem in den beiden Fahrtrichtungen arbeitenden hydrostatischen
Motor H über zwischengeschaltete Leitungen 9 und 10 verbunden, der die Antriebsräder
oder Rollen des Fahrzeuges antreibt.
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In jeder der Sp:ise- bzw. Abflußleitungen 1 bzw. 2 des hydrostatischen
Motors bzw. der hydrostatischen Motoren H, die von der Umsteuereinrichtung E ausgehen,
ist ein Bremsventil F2 bzw. F1 angeordnet, das üb; r eine Steuerleitung 4 bzw. 3
an die jeweils andere Leitung 2 oder 1 (Abfluß- oder Speiseleitung) angeschlossen
ist. Jedes Bremsventil F2 oder F1 ist mit dem Motor H über die Leitung 9 bzw. 1O
verbunden, wobei in diesen Leitungen 9 bzw. 10 ein Druckbegrenzungsventil G2 oder
G1 vorgesehen ist, dessen Steuerkreis 5 bzw. 6 von ein:;- Regelskala 7 oder 8 her
gesteuert wird. Die Veründerung des Ansprcchpunktes dieses Druckbogrorrjzungsventils
G1 oder G2 kann durch eine fortsclirvitende Drosseluns im Steuerkreis oder durch
andere b; kannte Mittel erreicht werden. Weiterhin ist in der Speise- und Abflußleitung
1 und 2 je ein Rückschlagventil 22 und 21 angeordnet, das das Zurückströmen des
Druckmittels aus den mit den Bremsventilen F2 und F1 verbundenen, zum hydrostatischen
Motor führenden Leitungen 9 und 10 in die Speise- und Abflußleitung 1 und 2 verhindert.
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Wie F i g. `? zeigt, trn-I; ßt jedes Br#-,nisventil F i einen Ventilkörper
11 mit drei Anschlüssen 12, 13 und 14, wobei der Ansc:il"ß 12 über die Steuerleitung
3 mit der Speiseleitung der hydrostatischen Pumpe B verbunden ist, während der Anschluß
13 über die Abflußleitung 2 mit dem Tank für das hydraulische Druckmittel und der
Anschluß 14 über die Leitung 10 mit dem Au-,gang des hydrostatischen Motors H verbunden
sind.
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Im Innern des Ventilkörpers 1.1 ist ein Kolben 15 unter der Wirkung
einer Feder 1.6 gleitend bewegbar. Nur durch einen genügend hohen, durch den Anschluß
12 eingeleiteten Druck auf den Kolben 15 ist es möglich, die Wirkung der 1-,eder
16 zu überwinden und den Kolben 15 zu verschieben. Je höher der Druck 12 ist, um
so stärker wird der Kolben 15 bewegt und um so besser kann das durch den Anschluß
14 eintretende und durch den Anschluß 13 in den Tank gelangende Druckmittel durchströmen.
Andererseits wird, je niedriger der Druck ist (bis zur Grenze der Zusammendrückbarkeit
der Feder 16), das Druckmittel auf seinem Weg von dem Anschluß 14 zum Anschluß 13
um so stärker gebremst. Schließlich sind in dem Ventilkörper 11 des Bremsventils
Abflußkanäle 17 ausgebildet, die eine Rückführung des durch Leckverluste ausströmenden
Druckmittels erlauben.
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Die Wirkungsweise des hydrostatischen Getriebes, das für die in der
F i g. 1 dargestellte Fahrtrichtung erläutert werden soll, entspricht der bei entgegengesetzter
Fahrtrichtung, nur daß dabei die dem hydrostatischen Motor zugeordneten Leitungen
umgekehrt an diesen an-eschlossen sind.
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Der Druck und die Durcliflußmenge des Druckmittels im hydrostatischen
Motor bzw. in den hydrostatischen Motoren wird zunächst durch die Wahl der Geschwindigkeit
und die entsprechende Betätigung des Geschwindigkeitswechselgetriebes D bestimmt.
Außerdem wird unter B4rücksichtigung der auszuführenden Arbeit und nach Maßgabe
der Anzeige der Regeiskalä 7 oder 8 der Maximaldruck eingestellt, bei dem das Druekbegrenztingsventil
G2 oder Gl. ansprechen soll.
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Während normaler Fahrt des Fahrzeuges steht. wie in dem Schema nach
F i g. i gezeigt ist, die Steuerleitung 4, die mit der als Abllußleitung für den
hydrostatischen Motor li dienenden Leitung 2 verbunden ist, nicht unter Dnick. und
infolgedessen schließt sich das Bremsventil F 2, und das Druckmittel wird über das
Rückschlagventil ?: und die Leitung 9 dem hydrostatischen Motor zucz-eliihrt. Das
Druckmittel strömt von dem hydrostatischen Motor H zu der AbflußleitunQ2 übers das
Bremsventil F1, das über die Steuerleitung 3 mit der Speiseleitung 1 verbunden ist.
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Im folgenden soll nun die Wirkungsweise des hydrostatischen Getriebes
beim Bremsen, bei der Fahrtrichtungsumkehr
und bei der Bergabfahrt
beschrieben werden.
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Zum Bremsen wird die Umsteuereinrichtung auf die Mittelstellung geschaltet.
Die Leitung l und die Steuerleitung 3 sind somit zum Sumpf geöffnet, und die Förderung
von Druckmittel zum hydrostatischen Motor H ist unterbrochen. Infolge seiner Trägheit
treibt das Fahrzeug den hydrostatischen Motor H weiter an. Dieser wirkt daraufhin
wie eine hydrostatische Pumpe und läßt den Druck in der Leitung 10 praktisch bis
auf den für das Druckbegrenzungsventil G 1 festgelegten Maximaldruck anwachsen.
Da der Druck in der Steuerleitung 3 abgesunken ist, schließt das Bremsventil F 1
und bremst damit den Rückfluß des Druckmittels durch die Abfiußleitung 2 in den
Tank weitgehend.
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Das Druckmittel gelangt dabei über das Druckbegrenzungsventil G 1
in den Tank zurück, bis der Druck in der Leitung 10 auf einen Wert sinkt, der unter
dem auf der Regelskala 8 eingestellten Druck liegt.
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Darauf schließt das Druckbegrenzungsventil G 1, und der Ölumlauf hört
auf, so daß der hydrostatische Motor H zum Stillstand kommt.
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Wird angenommen, daß die kinetische Energie des Fahrzeuges den hydrostatischen
Motor H antreibt, so bleibt dieser stehen, wenn diese Energie vollständig aufgenommen
worden ist. Es ist also klar ersichtlich, daß die Grenzbelastung oder Einstellung
des Druckbegrenzungsve:ntils G 1 die Verzögerung der Straßenwalze bestimmt.
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Wird die Umsteuervorrichtung E von der Stellung Vorwärtsfahrt in die
Stellung Rückwärtsfahrt geschaltet, so wird das Druckmittel dem hydrostatischen
Motor H nicht mehr über die Leitung 1, sondern über die Leitung 2 zugeführt. Dennoch
dreht sich der hydrostatische Motor, wie oben ausgeführt, infolge der Trägheit der
Straßenwalze weiterhin im Sinne des Pfeiles gemäß der F i g. 1, wodurch ein Druckabfall
in den Leitungen 9 und 1 und der Steuerleitung 3 entsteht und der Druck in der Leitung
10 steigt. Gleichzeitig strömt Druckmittel durch die Leitung 2 ein. Wie oben, schließt
sich das Bremsventil F2, und das Druckmittel, das sich in der Leitung 10 angesammelt
hat, strömt über das Druckbegrenzungsventil G 1 ab, während das Druckmittel aus
der Leitung 2 über den Druckregler C abfließt.
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Der hydrostatische Motor H kommt also, wie oben beschrieben, allmählich
zum Stillstand, nimmt jedoch seine Bewegung in umgekehrter Richtung unter der Wirkung
des Druckmittels wieder auf, das über die Leitung 2, das in diesem Falle nicht sperrende
Rückschlagventil 21 und die Leitung 10 in diesem gefördert wird. Die Geschwindigkeit
des hydrostatischen Getriebes erhöht sich, bis die normale Fahrtgeschwindigkeit
entsprechend der Stellung der Geschwindigkeitsregelung erreicht ist.
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Bei Bergabfahrt in der in F i g. 1 angedeuteten normalen Fahrtrichtung
wird die Walze unter der Wirkung der Trägheit beschleunigt. Der hydrostatische Motor
H wirkt in diesem Falle wie eine hydrostatische Pumpe, so daß in den Leitungen 9
und 1 ein Druckabfall hervorgerufen wird. Dieser Druckabfall wirkt über die Steuerleitung
3 auf das Bremsventil F1 und sperrt den Rückfiuß des Druckmittels, das den hydrostatischen
Motor H verläßt, über die Leitung 2 zu dem Tank mehr oder weniger ab. Der Druck
steigt damit in der Leitung 10, bis er den für das Druckbegrenzungsventil G 1 vorgesehenen
Wert erreicht. Da dieser Grenzwert durch das Profil der überfahrenen Hangstrecke
bestimmt ist, stellt sich also unter der Wirkung des von der Steuerleitung 3 gesteuerten
Bremsventils F 1 zwischen dem in den Leitungen 1 und 9 und in der Leitung 10 herrschenden
Druck ein Gleichgewicht ein. Dieses Gleichgewicht bleibt während der gesamten Bewegung
der Straßenwalze über den Hang aufrechterhalten und verhindert, daß diese ihre Bewegung
über dem Grenzwert hinaus beschleunigt, der durch das Druckbegrenzungsventil G 1
gegeben ist.
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Bei manchen hydrostatischen Getrieben für Fahrzeuge kann dieses Bremsventil
in der Weise: abgeändert werden, daß es nicht als Sperrventil wirkt.
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F i g. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel eines in dieser Weise abgewandelten
Bremsventils F' dar. Bei dieser Ausführungsform des Bremsventils stimmen die mit
den Bezugszeichen 11 bis 14 und 16 und 17 bezeichneten Teile mit denen des Bremsventils
F 1 nach F i g. 2 überein. Jedoch ist hier der Kolben 15 durch einen Kolben
15a ersetzt, durch den ein quer verlaufender Sicherheitskanal 18 führt, der
eine dauernde direkte Verbindung zwischen den Anschlüssen 13 und 14 schafft. Schließlich
kann in dem Kolben noch ein axialer Kanal 19 vorgesehen sein, der die Anschlüsse
12 und 13 verbindet und in dem ein überdruckventil 20 angebracht ist.
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Durch die Ausführungsform des Bremsventils gemäß F i g. 3 wird verhindert,
daß sich in bestimmten Arbeitsbereichen der hydrostatischen Getriebe ein Druckabfall
einstellt, der dann auftritt, wenn der hydrostatische Motor unter der Wirkung verschiedener
Beanspruchungen gelegentlich als hydrostatische Pumpe arbeitet; denn bei Unterdruck
häufig mehr oder weniger lokalisiert frei werdende Luft- oder Gasmengen lassen sich
nicht immer gleich beseitigen, sondern bilden die Antriebsweise des hydrostatischen
Motors beeinträchtigende Einschlüsse im hydraulischen Druckmittel.