DE1225935B

DE1225935B - System for stepless speed control

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.System for stepless speed control The invention relates to on an automatic hydraulic system for speed control without jamming, such as they are used, among other things, in hydromechanical transmissions. Among them are also known such transmission, which with a hydrodynamic power transmission are combined and where a regulation by automatic blade adjustment takes place, with the help of two pulse sources, one of which is a pulse generator on the drive side and the other pulse generator is driven on the output side.

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.The object of the invention is a fast and reliable control the operating behavior of these hydrodynamic power transmissions through adjustment, z. B. the pump blades of torque converters to the power transmission fluctuating Adjust loads economically. This particularly applies to areas of application to, in which the load abruptly from practical idling to maximum torque changes, as is the case with many machine tools, among other things still require a high level of speed equality. To the control system of such machines if the requirement is made that it ensures that the speed is kept exactly constant, which requires that the adjusting device in the shortest possible time, d. H. within of fractions of a second. It is an electrical control system known, which corresponds to such conditions with high frequency. However, this is very expensive and still less reliable than a corresponding system, which works with hydraulic means would be. Another well-known facility, the gases are used as impulse carriers and therefore only sufficient at high pressures Responsive results are also very costly and prone to failure. Again another control system only controls depending on constant individual values, z. B. from a spring, and is therefore unsuitable for the tasks at hand. For Torque converter is also a hydromechanical actuator known which the back pressures at the head of the blades to be adjusted are used to adjust the blades to control. As a result of this principle, the control process is highly position-dependent, only sufficiently accurate in a very narrow area and thanks to the large control piston also very sluggish in terms of time.

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.The invention avoids the disadvantages mentioned by creating a automatic hydraulic system for stepless speed control, in particular for hydromechanical transmissions with control by means of blade adjustment, consisting from several hydraulic pulse generators and one of these dependent control or adjusting device, whereby as such a variable oscillatable about a central position, Pressure medium distributors constantly under the application of control pulses from two sides is provided, and adjustable for the transmission of the pulses with regard to the pulse duration Circulating pulse generators are used, of which at least one on the output side and one other is optionally driven on the drive side or independently and further as a third pulse generator, if necessary, an acceleration device driven on the output side is provided, which consists of two measuring pumps driven on the output side and one There is an additional control device, the latter via pressure medium lines with dim one or both pulse generators is in connection.

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.The system for speed control according to the invention ensures a control within a very short time, d. H. within fractions of a second, with great accuracy over the entire adjustment range, as they do not have known systems, either not at all or at most halfway and then only at the acceptance of higher costs. The position of the pressure medium distributor of the system according to the invention results from the sum of the pulses coming from each side. The first two pulse generators each consist of a pressurized oil distributor shaft with wedge-shaped grooves which determine the pulse duration and which is rotatably guided in a distributor sleeve which is axially displaceable in the control housing and adjustable in position and provided with control bores. However, devices of the type known per se can also serve as pulse generators for internal combustion engines, which are likewise adjustable in terms of their position or with regard to their delivery rate. The distributor sleeve, which is axially displaceable and adjustable in its position and provided with control bores, is also expediently designed as a cylinder of a stationary piston which is acted upon by the acceleration device with pressure fluid and can be additionally adjusted against spring force. In the case of using pulse generators in the form of injection pumps known per se for internal combustion engines, the control rod of the injection pump can then be additionally adjusted in an equivalent manner against spring force under the influence of the acceleration device.

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.In yet another useful embodiment of the subject matter of the invention the pistons of the distributor sleeve or the injection pump control rod are positioned above pressure fluid lines in connection, such that the left side of one piston with the right side of the other piston is connected. example of the control system according to the invention. A high-pressure hydraulic pump 1 with reservoir 2 and pressure regulator 3 supplies the operating fluid to all pressure regulators 3 supplies the operating fluid to all parts of the system. The pump shaft and turbine shaft each mechanically drive a pulse generator 6 together with a distributor shaft 10. The pump blades 9 of a hydrodynamic Power transmission devices are operated by the pressure medium via a servo piston 7 adjusted that this via a pressure medium distributor 8, z. B. a head tube is fed. This control tube, from the speed-dependent pulses ddr pulse generator 6 laterally beaiggehläät, supplies the two Sieiten d6s adjusting piston 7 either differently or evenly with hydraulic fluid. In the latter case it is The same as the impulses that hit the head tube from the pulse generators, So (Pt) pump = (Pt) turbine, i.e. the control tube is in the middle position. One A change in the speed of the pump or turbine shaft causes a change in (Pt) pump or turbine and thus a deflection of the control tube of the pressure medium distributor 8 on the side of the lesser commission; the pump blades are accordingly 9 adjusted. The distributor sleeve 11 is located in the housing of the pulse generator 6 by means of a handwheel 12 axially displaceable to the temporal opening cross-section and thus (Pt) to in the sleeve rotating wedge-shaped groove 10 'of the distributor shaft 10 change to can, with corresponding cross-sections of the control bores in the distributor sleeve temporarily released. As already stated, it is basically possible as a pulse generator also one of the type of injection pumps known from internal combustion engines to use.

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.The accelerator 13 driven by the turbine shaft is a Mass body 14 is easily pivoted between two nozzles 15, which of two Measuring pumps 16 are fed with pressure medium, which at constant turbine speed flows evenly through both nozzles and accordingly on both connected sides the piston 17 causes the same pressure. The right side of the piston is in each case of one pulse generator connected to the # left side of the other pulse generator. If the turbine speed suddenly changes, the inert mass body 14 presses against one of the nozzles and thereby builds up pressure in the associated pipe system AUF, which, supported against the captured piston 17, the distributor sleeves 11 in opposite direction shifts. That immediately and strongly enlarges the Impulse difference and thus the speed 'with that of the pressure medium distributor 8 adjusted the pump blade 9. As the acceleration subsides, it returns Masses body 14 return to their original position, the springs lead accordingly 18 also the distributor pins in the old position. Becomes one of the initiators 6 connected to the accelerator 13, the effect is correspondingly less. as Pressure medium distributor 8 can be a normal one of pulses instead of a control tube acted upon back and forth swingable control slide serve.

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.The F i g. 2 shows in section along the line A-A of FIG. 1 one Enlargement of the mass body 14 of the acceleration device 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-Controls according to the invention result from their precise and fast Great performance and a high quality of work of those equipped with it Machines in all areas of technology. For the features of the subclaims Protection only within the scope of claim 1

Claims

Claims: 1. Automatic hydraulic system for stepless Speed control, especially in hydromechanical transmissions with closed-loop control Bucket adjustment, consisting of several hydraulic pulse generators and one of this dependent control or adjustment device, whereby as such a variable swingable about a central position, of two sbits lasted under the impact by control pulses standing pressure medium distributor is provided, characterized in that, that for the transmission of the pulses with regard to the pulse duration adjustable rotating Pulse generator (6, 10) are used, of which at least one on the output side and one other is optionally driven on the drive side or independently and further as a third pulse generator if necessary, a third pulse generator if necessary an acceleration device (13, 14, 15, 16) driven on the output side is provided is, which consists of two measuring pumps (16) driven on the output side and an additional one Control device (14, 15) consists of the latter via pressure medium lines is connected to one or both of the pulse generators (6, 10).

2. Appendix after Claim 1, characterized in that the pulse generator (6, 10) additionally consists of a pressurized, with wedge-shaped grooves (10 ') determining the pulse duration provided distributor shaft (10), which are axially displaceable in a control housing and adjustable in their position, with control bores n

3. Plant according to claim 1, characterized in that as a pulse generator devices of the type known per se Injection pumps for internal combustion engines are used.

4. Plant according to claim 1 and 2, characterized in that the axially displaceable and adjustable in length, with control bores passing 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- # impacted piston (17) is additionally adjustable against spring force .

5. Plant according to claim 1 and 3, characterized in that the control rod of the injection pump is under the influence the acceleration device is additionally adjustable against spring force.

6th System according to Claims 1 to 5, characterized in that the pistons (17) of the distributor sleeve or are connected to the control rod via hydraulic fluid lines, in such a way that that the left side of one piston with the right side of the other piston (17) is connected. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1,099,863; Swiss patents No. 177 014, 181 173; french Patent Nos. 580,336, 830,816, 859,350; U.S. Patent No. 2,924,941.