DE1225935B

DE1225935B - Anlage zur stufenlosen Drehzahlregelung

Info

Publication number: DE1225935B
Application number: DEK49000A
Authority: DE
Inventors: Enno Stodt
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1963-02-20
Filing date: 1963-02-20
Publication date: 1966-09-29

Description

Anlage zur stufenlosen Drehzahlregelung Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige hydraulische Anlage zur stafenlosen Drehzahlregelung, wie sie unter anderem bei hydromechanischen Getrieben Verwendung finden. Darunter sind auch solche Getriebe bekannt, welche mit einer hydrodynamischen Kraftübertragung kombiniert sind und bei denen eine Regelung durch selbsttätige Schaufelverstellung erfolgt, und zwar mit Hilfe zweier Impulsquellen, wobei der eine Impulsgeber antriebsseitig und der andere Impulsgeber abtriebsseitig angetrieben wird.
Aufgabe der Erfindung ist eine schnelle und betriebssichere Regelung des Betriebsverhaltens dieser hydrodynamischen Kraftübertragungen durch Verstellung, z. B. der Pumpenschaufeln von Drehmomentwandlern, um die Kraftübertragung schwankenden Belastungen wirtschaftlich anzupassen. Das trifft besonders auf Anwendungsbereiche zu, bei welchen die Belastung stoßartig vom praktischen Leerlauf bis zum Maximalmoment wechselt, wie es unter anderem bei vielen Werkzeugmaschinen der Fall ist, die dazu noch eine hohe Drehzahlgleichheit fordern. An die Regelungsanlage solcher Maschinen wird die Ahforderung gestellt, daß sie ein genaues Konstanthalten der Drehzahl gewährleistet, was voraussetzt, daß die Verstelleinrichtung in kürzester Zeit, d. h. innerhalb von Sekundenbruchteilen, anspricht. Es ist zwar eine elektrische Regelungsanlage bekannt, welche mit hoher Frequenz solchen Bedingungen entspricht. Diese ist jedoch sehr teuer und immer noch weniger zuverlässig, als es eine entsprechende Anlage, welche mit hydraulischen Mitteln arbeitet, sein würde. Eine andere bekannte Einrichtung, die Gase als Impulsträger verwendet und daher erst bei hohen Drücken eine genügende Reaktionsschnelle ergibt, ist ebenfalls sehr kostspielig und störanfällig. Wieder eine andere Regelungsanlage steuert nur in Abhängigkeit von koiistanten Einzelwerten, z. B. von einer Feder, und ist für die vorliegenden Aufgaben daher ungeeignet. Für Drehmomentwandler ist auch eine hydromechanische Stelleinrichtung bekannt, welche die Staudrücke am Kopf der zu verstellenden Schaufeln benutzt, um die Schaufelverstellung zu steuern. Infolge dieses Prinzips ist der Regelvorgang aber stark lageabhängig, nur in einem sehr engen Bereich genügend genau und durch den großen Steuerkolben auch zeitlich sehr träge.
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile durch Schaffung einer selbsttätigen hydraulischen Anlage zur stufenlosen Drehzahlregelung, insbesondere bei hydromechanischen Getrieben mit Regelung durch Schaufelverstellung, bestehend aus mehreren hydraulischen Impulsgebern und einer von diesen abhängigen Steuer- bzw. Verstelleinrichtung, wobei als solche ein veränderlich um eine Mittellage schwingbarer, von zwei Seiten dauernd unter der Beaufschlagung von Steuerimpulsen stehender Druckmittelverteiler vorgesehen ist, und zur übermittlung der Impulse hinsichtlich der Impulsdauer einstellbare umlaufende Impulsgeber dienen, von welchen mindestens einer abtriebsseitig und ein anderer wahlweise antriebsseitig oder unabhängig angetrieben ist und des weiteren als gegebenenfalls dritter Impulsgeber eine abtriebsseitig angetriebene Beschleunigungseinrichtung vorgesehen ist, welche aus zwei abtriebsseitig angetriebenen Meßpumpen sowie einer zusätzlichen Steuereinrichtung besteht, welch letztere über Druckmittelleitungen mit dim einen oder mit beiden Impulsgebern in Verbindung steht.
Die Anlage zur Drehzahlregelung nach der Erfindung gewährleistet eine Regelung innerhalb kürzester Zeit, d. h. innerhalb von Sekundenbruchteilen, mit großer Genauigkeit über den ganzen Verstellbereich, wie sie bekannte Anlagen nicht aufweisen, entweder gar nicht oder allenfalls halbwegs und dann nur unter Inkaufnahme von höheren Kosten ermöglichen. Die Lage des Druckmittelverteilers der erfindungsgemäßen Anlage ergibt sich dabei jeweils aus der Summe der von jeder Seite kommenden Impulse. Zweckmäßig bestehen die ersten beiden Impulsgeber aus je einer unter Drucköl stehenden, mit keilfönnigen, die Impulsdauer bestimmenden Nuten versehenen Verteilerwelle, welche in einer im Regelgehäuse axial verschiebbaren und in ihrer Lage einstellbaren, mit Steuerbohrungen versehenen Verteilerhülse drehbar geführt ist. Als Impulsgeber können aber auch Einrichtungen nach Art an sich bekannter Einspritzpumpen für Verbrennungsmotoren dienen, welche ebenfalls in ihrer Lage bzw. hinsichtlich ihrer Fördermenge einstellbar sind. Die axial verschiebbare und in ihrer Lage einstellbare, mit Steuerbohrungen versehene Verteilerhülse wird ebenfalls in zweckmäßiger Weise als Zylinder eines feststehenden von der Beschleunigungseinrichtung mit Druckflüssigkeit beaufschlagten Kolbens entgegen Federkraft zusätzlich verstellbar ausgebildet. Im Falle der Verwendung vön Impulsgebern in Form an sich bekannter Einspritzpumpen für Verbrennungsmotoren ist dann in aquivalenter Weise die Regelstange der Einspritzpumpe unter Einfluß der Beschleunigungseinrichtung entgegen Federkraft zusätzlich verstellbar.
In noch weiterer zweckmäßiger Ausbildung des Erfindungsgegenstandes stehen die Kolben der Verteilerhülse bzw. der Einspritzpumpen-Regelstange über Druckftüssigkeitsleitungen in Verbindung, derart, däß die linke Seite des einen Kolbens mit der rechten Seite des anderen Kolbens verbunden ist. beispiel der Regelanlage nach der Erfindung. Eine Hochdruck-Hydraulikpumpe 1 mit Speicher 2 und Druckregler 3 liefert die Betriebsflüssigkeit zu allen Druckregler 3 liefert die Betriebsflüssigkeit zu allen Teilen der Anlage. Die Pumpenwelle und Turbinenwelle treiben mechanisch jeweils einen Impulsgeber 6 zusammen mit einer Verteilerwelle 10 an. Die Pumpenschaufeln 9 einer hydrodynämischen Kraftübertragungseinrichtunk werden über einen Servokolben 7 von dem Druckmittel verstellt, daß diesem über einen Druckmittelverteiler 8, z. B. einem Steuerrohr zugeführt wird. Dieses Steüerrohr, yon den drehzahlabhängigeii Impulsen ddr Impulsgeb6r 6 seitlich beaiggehläät, versorgt die beiden Sieiten d6s Verstellkolbens 7 entweder unterschiedlich oder gleichmäßig mit Druckflüssigkeit. Im letzteien Fäll ist die Sumffie dei yon den Impulsgebern auf das Steuerrohr aüftreffenden Impulse gleich, also (Pt) Pumpe = (Pt) Turbine, d.h. das Steuerrohr steht in Mittelstellung. Eine Drehzahländerung der Pumpen- oder Turbinenwelle bewirkt eine Änderung von (Pt) Pumpe oder Turbine und damit einen Ausschlag des Steuerrohres des Druckmittelverteilers 8 nach der Seite der geringeren Beaufsclagung; entsprechend werden die Pumpenschaufeln 9 verstellt. Im Gehäuse des Impulsgebers 6 ist die Verteilerhülse 11 mittels Handrad 12 axial verschiebbar, um den zeitlichen Öffnungsquerschnitt und damit (Pt) zur sich in der Hülse drehenden keilformigen Nut 10' der Verteilerwelle 10 ändern zu können, wobei entsprechende Querschnitte der Steuerbohrungen in der Verteilerhülse zeitweise freigegeben werden. Wie schon ausgeführt, ist es grundsätzlich möglich, als Impulsgeber auch eine nach Art der bei Verbrennungsmotoren bekannten Einspritzpumpen zu verwenden.
Bei dem von der Turbinenwelle angetriebenen Beschleuniger 13 ist ein Massenkörper 14 leicht schwenkbar zwischen zwei Düsen 15 gelagert, welche von zwei Meßpumpen 16 mit Druckmittel gespeist werden, das bei konstanter Turbinendrehzahl über beide Düsen gleichmäßig abfließt und demgemäß auf beiden angeschlossenen Seiten der Kolben 17 einen gleichen Druck bewirkt. Dabei ist jeweils die rechte Kolbenseite des einen Impulsgebers mit der # linken Seite des anderen Impulsgebers verbunden. Ändert sidh die Turbinendrehzahl plötzlich, so drückt der träge Massenkörper 14 gegen eine der Düsen und baut dädurch im zugehörigen Leitungs-System eiften Druck äuf, der, gestützt gegen den festgehaltenen Kölben 17, die Verteilerhülsen 11 in entgegengesetzter Richtung verschiebt. Das vergrößert unmittelbar und stark den Impulsunterschied und damit die Schnelligkeit ' mit der der Druckmittelverteiler 8 die Pumpenschaufel 9 verstellt. Mit dem Nachlassen der Beschleunigung kehrt der Massen körp6r 14 in die ursprüngliche Lage zurück, entsprechend führen die Federn 18 auch die Verteilerfiffisen in die alte Stellung. Wird nun einer der Impulsgeber 6 mit dem Beschleuniger 13 verbunden, ist die Wirkung entsprechend geringer. Als Druckmittelverteiler 8 kann an Stelle eines Steuerrohres ein normaler, von Impulsen beaufschlagter hin und her schwingbarer Steuerschieber dienen.
Die F i g. 2 zeigt im Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 1 eine Vergrößerung des Massenkörpers 14 der Beschleunigungseinrichtung 13.
Regelungen nach der Erfindung ergeben durch ihre genaue und schnelle Arbeitgweise große Leistungen und eine hohe Arbeitsgüte der damit ausgerüsteten Maschinen auf allen Gebieten der Technik. Für die Merkmale der Unteransprüche wird Schutz lediglich im Rahmen des Anspruches 1 be-

Claims

Patentansprüche: 1. Selbsttätige hydraulische Anlage zur stufenloseh Drehzahlregelung, insbesondere bei hydromechanischen Getrieben mit Regelung durch Schaufelverstellung, bestehend aus mehreren hydraulischen Impulsgebern und einer von diesen abhängigen Steuer- bzw. Verstelleinrichtung, wobei als solche ein veränderlich um eine Mittellage schwingbarer, von zwei Sbiten daueiffd unter der Beaufschlagung von Steuerimpulsen stehender Druckmittelverteiler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übermittlung der Impulse hinsichtlich der Impulsdauer einstellbare umlaufende Impulsgeber (6, 10) dienen, von welchen mindestens einer abtriebsseitig und ein anderer wahlweise antriebsseitig oder unabhängig angetrieben ist und des weiteren als gegebenenfalls dritter Impulsgeber eine abtriebs benenfalls dritter Impulsgeber eine abtriebsseitig angetriebene Beschleunigungseinrichtung (13, 14, 15, 16) vorgesehen ist, welche aus zwei abtriebsseitig angetriebenen Meßpumpen (16) sowie einer zusätzlichen Steuereinrichtung (14, 15) besteht, welche letztere über Druckmittelleitungen mit dem einen oder mit beiden Impulsgebern (6, 10) in Verbindung Steht.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeber (6, 10) zusätzlich aus einer unter Druckol stehenden, mit keilförmigen die Impulsdauer bestimmenden Nuten (10') versehenen Verteilerwelle (10) bestehen, welche in einer im Regelgehäuse axial verschiebbaren und in ihrer Lage einstellbaren, mit Steuerbohrungen n
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber Einrichtungen nach Art an sich bekannter Einspritzpumpen für Verbrennungsmotoren dienen.
4. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbäre und in ihrer Läge einstellbare, mit Steuerbohrungen vergehend V;erfeit8thülse (11)- al#"l#lifidbr #'ein-ds fest51ehehd8Ü - -v--'o--n-*'det-'B-egehldunigffügsdiniieli#--14, 15 -' t tuffg 13; 2 16)--mi -DfÜ'ökfldggigkeit-'Uda7üf-# schlagten Kolbens (17) entgegen Federkraft zusätzlich verstellbar ist.
5. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstange der Einspritzpumpe unter Einfluß der Beschleunigungseinrichtung entgegen Federkraft zusätzlich verstellbar ist.
6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (17) der Verteilerhülse bzw. der Regelstange über Druckflüssigkeitsleitungen in Verbindung stehen, derart, daß die linke Seite des einen Kolbens mit der rechten Seite des anderen Kolbens (17) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 099 863; schweizerische Patentschriften Nr. 177 014, 181 173; französische Patentschriften Nr. 580 336, 830 816, 859 350; USA.-Patentschrift Nr. 2 924 941.