DE1450821B1

DE1450821B1 - Stellgerät für einstellbare hydrostatische Maschinen eines Getriebes

Info

Publication number: DE1450821B1
Application number: DE1962S0087926
Authority: DE
Inventors: Melvin Michael Hann; Harry Clarence Moon Jr
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1961-03-13
Filing date: 1962-03-13
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB992071A; DE1292982B; JPS494103B1; GB992072A; JPS5015935B1; FR1317547A; GB992073A; CH419858A; GB992074A; GB992070A; JPS4912743B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stellgerät für einstellbare hydrostatische Maschinen (Pumpe, Hydromotor) eines Getriebes, wobei zwischen dem Stellgerätgeber und der (bzw. den) hydrostatischen Maschine (bzw. Maschinen) ein aus Kolben und Zylinder bestehender hydraulischer Kraftverstärker mit Nachlaufsteuerung angeordnet ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein solches Stellgerät zu schaffen, das technisch nicht aufwendig ist und wenig bewegliche Teile aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch. gelöst, daß a) der Kolben des Kraftverstärkers als Differentialkolben ausgebildet ist, wobei die die geringere Beaufschlagungsfläche aufweisende erste Kolbenseite von einem Servodruck beaufschlagt ist und die zweite Kolbenseite über eine Drosselöffnung mit der ersten Kolbenseite und mittels einer als Ventil wirkenden Öffnung veränderlichen Querschnitts mit einem Abfluß verbindbar ist; b) der Stellgerätgeber ist mit einer schwenkbaren Steuerplatte verbunden, die dichtend auf der Abflußöffnung des Kraftverstärkers verschiebbar ist und die kurvenförmige Steuerkanten aufweist, die mit der Abflußöffnung zusammenarbeiten und die entsprechend ihrer Lage die Größe des Abflußquerschnittes festlegen; c) der axial unverschiebliche Teil des Kraftverstärkers ist schwenkbar auf der Schwenkachse der Steuerplatte gelagert; d) die Steuerkanten verlaufen innerhalb eines bestimmten Schwenkbereiches konzentrisch zur Schwenkachse der Steuerplatte, so daß der Abflußquerschnitt beim Schwenken der Steuerplatte unverändert bleibt, und weichen in anderen Schwenkbereichen von dieser konzentrischen Linie ab, so daß bei einer Schwenkbewegung der Steuerplatte der Abflußquerschnitt geändert und eine Betätigung des Stellgerätes bewirkt wird.
Dabei ist das Merkmal a) aus der französischen Patentschrift 1090 670 bekannt. Weiterhin ist die Benutzung eines solchen bekannten Kraftverstärkers zur Verstellung von hydrostatischen Maschinen aus der USA.-Patentschrift 2 424 035 und in Zusammenhang mit einer Folgeverstellung von Pumpe und Hydromotor aus der britischen Patentschrift 854 219 bekannt.
Durch den Erfindungsgegenstand wird erreicht, daß die Vorteile dieses bekannten Kraftverstärkers auch bei einer Nachlaufsteuerung ausgenutzt werden können.
Zweckmäßig sind die hydrostatischen Maschinen (Pumpe, Hydromotor) in bekannter Weise mit einstellbaren Schiefscheiben versehen. Die Steuerkanten der Steuerplatte sind vorteilhaft derart ausgebildet, daß zur Drehzahlerhöhung an der Getriebeausgangswelle zunächst die Verdrängung der Pumpe erhöht und dann die Schluckfähigkeit des Hydromotors verringert wird bzw. umgekehrt bei Erniedrigung der Getriebeausgangsdrehzahl.
Weiterhin kann die Steuerscheibe parallel zu den Steuerkanten verlaufende Führungsrillen aufweisen, wobei auf dem axial verschiebbaren Teil des Kraftverstärkers Bolzen vorgesehen sind, die mit Spiel in die Führungsrillen eingreifen.
Die Folgeverstellung von Pumpe und Hydromotor nach dem Unteranspruch 3 ist aus der britischen Patentschrift 854 219 bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 einen zum Teil als Seitenansicht gezeichneten Längsschnitt durch das Getriebe mit dem Stellgerät, F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer der F i g. 1 ähnlichen Seitenansicht, wobei die Steuerung für die Taumelplatten der Pumpe und des Motors gezeigt ist, F i g. 3 eine Schnittansicht gemäß Linie 6-6 in F i g. 2, zum Teil als Seitenansicht dargestellt.
Wie in F i g. 1 gezeigt ist, weist das Getriebe ein Gehäuse 10 auf, in dem eine Pumpe 11 und ein Motor 12 angeordnet sind. Die Pumpe 11 enthält einen drehbaren Zylinderblock 15, der mittels einer Keilverbindung an einer Antriebswelle 16 befestigt ist und mit einer Anzahl von axial verlaufenden Zylinderbohrungen 17 und Kolben 18 versehen ist. Der Zylinderblock 15 wird von einer Feder 19 gegen eine Platte 20 gedrückt, die mit Hilfe von Stiften an einer in der Mitte gelegenen und im Gehäuse ortsfest angeordneten Ventilplatte 21 befestigt ist. Die beiden Platten 20 und 21 sind mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen, die mit den Kanälen 25 in den Zylindern 17 in Verbindung gesetzt werden, wenn der Zylinderblock sich dreht.
Die äußeren Enden der Kolben 18 wirken mit einer Schiefscheibe 28 zusammen, die aus einer neutralen Mittelstellung, bei der die Pumpe die kleinste Verdrängung aufweist, nach entgegengesetzten Richtungen in Stellungen größter Verdrängung verschwenkbar ist.
Die Pumpenwelle 16 ist mit einer Eingangswelle 30 verbunden und trägt ein mit einem Zahnrad 32 kämmendes Zahnrad 31. Das Zahnrad 32 treibt eine Speisepumpe 33.
Der Hydromotor 12 gleicht der Pumpe 11, ist jedoch etwas größer bemessen. Er weist einen Zylinderblock 35 auf, der mittels einer Keilverbindung an einer Ausgangswelle 36 befestigt ist, und ist mit den Zylindern 37 und Kolben 38 versehen. Der Zylinderblock 35 wird von einer Feder 40 gegen eine mit Öffnungen versehene Platte 41 gedrückt, die an der mittig angeordneten Ventilplatte 21 anliegt. Die Platte 41 ist mit Steueröffnungen versehen, die über nicht dargestellte Kanäle mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen der Platte 20 verbunden sind. Die an die Zylinder anschließenden Kanäle 43 wirken mit den Steueröffnungen der Ventilplatte 41 zusammen. Die äußeren Enden der Kolben 38 arbeiten mit einer Schiefscheibe 45 zusammen, die in Richtung kleinste und größte Schluckfähigkeit verschwenkt werden kann.
Die Eingangswelle 30 wird von einem Antriebsmotor, z. B. von einem Brennkraftmotor angetrieben. Die Hydromotorwelle 36 steht mit einer Ausgangswelle 47 in Verbindung, die z. B. die Räder einer Zugmaschine treibt.
Die Schiefscheiben 28 und 45 werden von gleichen Kraftverstärkern 50 und 51 mit Kolben und Zylinder betätigt, die in F i g. 2 und 3 dargestellt sind. Die Vorrichtung 50 weist einen Zylinder 53 auf, der bei 54 mit der Schiefscheibe 28 gelenkig verbunden ist und diese verschwenkt, wenn der Zylinder auf einem Kolben 55 gleitet, dessen Kolbenstange 56 an einen ortsfesten Zapfen 57 angelenkt ist.
Im Betrieb wird der Vorrichtung 50 von der Speisepumpe 33 beständig Druckflüssigkeit über Kanäle und eine axiale Bohrung 59 im Zapfen 57 zugeführt, die mit radialen Kanälen 60 in Verbindung steht. Der Kanal 62 führt zu einer Kammer 63 mit einem Durchlaß 64, der mit einer Kammer 66 an der einen Seite des Kolbens 55 im Zylinder 53 in Verbindung steht. Die Kammer 63 steht ferner über eine Drosselöffnung 68 mit einer Kammer 69 an der entgegengesetzten Seite des Kolbens 55 im Zylinder 53 in Verbindung. Die Kammer 69 weist eine Verbindung mit einem Kanal 71 auf, der in einer verengten, als Ventil wirkenden Abflußöffnung 72 endet.
Bei geschlossener Öffnung 72 ist der Druck in der Kammer 69 gleich dem Druck in der Kammer 66, und da in der Kammer 69 sich die größere -Kolben-- flache befindet, wird der Zylinder 53 nach rechts bewegt (F i g. 3) und verschwenkt die Schiefscheibe 28 (F i g. 1) im Gegensinne des Uhrzeigers. Ist die Öffnung 72 geöffnet, so bewirkt der im Vergleich zu dem Druck in der Kammer 66 verminderte Druck in der Kammer 69 eine Bewegung des Zylinders 53 nach links (F i g. 3), wobei die Schiefscheibe 28 im Uhrzeigersinne geschwenkt wird. Auf diese Weise kann die Schiefscheibe 28 aus einer neutralen Mittellage in jede Richtung verschwenkt werden. Im Betrieb wird eine stabile Lage dadurch erreicht, daß die Öffnung 72 teilweise geschlossen wird, so daß das Produkt aus der großen Kolbenfläche in der Kammer 69 und dem verminderten Druck gleich ist dem Produkt aus der kleineren Kolbenfläche in der Kammer 66 und aus dem größeren Druck.
Der die Motorschiefscheibe 45 betätigende hydraulische Kraftverstärker 51 gleicht dem Verstärker 50 und weist einen Zylinder 75 auf, der bei 76 an der Taumelplatte 45 angelenkt und auf einem Kolben 77 gleitbar gelagert ist, dessen Kolbenstange 78 auf einem Zapfen 57 schwenkbar gelagert ist. Der Kraftverstärker 51 wird mit Betriebsflüssigkeit durch den Kanal 59, die radiale Öffnung 80, den ringförmigen Kanal 81, den Kanal 82 und eine Kammer 83 versorgt. Die Kammer 83 steht über einen Kanal 85 mit einer Kammer 86 an der einen Seite des Kolbens 77 und über eine Drosselöffnung 88 mit einer Kammer 90 an der entgegengesetzten Seite des Kolbens 77 in Verbindung. Die Kammer 90 weist eine Verbindung mit einem Kanal 91 auf, der in einer als Ventil wirkenden Öffnung 92 endet, mit deren Hilfe die Motorschiefscheibe in eine Lage kleinster und größter Schluckfähigkeit verschwenkt werden kann.
Die Strömung der Flüssigkeit aus den Ventilöffnungen 72 und 92 in das Gehäuse 10 wird von einer Steuerplatte 100 reguliert, die auf dem Zapfen 57 um dessen Achse schwenkbar gelagert ist. Wie am besten aus F i g. 2 zu ersehen ist, weist die Steuerplatte 100 eine Steuerkante 102 auf, deren radial innenliegende Kante die Weite der Öffnung 72 bestimmt. Weiterhin ist eine Steuerkante 103 vorgesehen, deren radial innenliegenden Enden die Weite der Öffnung 92 bestimmen.
Die Steuerkante 102 weist einen Endschlitz 104, der konzentrisch zur Schwenkachse liegt, einen zur Schwenkachse exzentrischen Mittelschlitz 105 und einen zur Schwenkachse konzentrischen Endschlitz 106 auf. Bei stillstehendem Getriebe nimmt die Steuerplatte 100 normalerweise die in F i g. 2 gezeigte Lage ein, bei der die Öffnung 72 sich am mittleren Teil der Innenkante des Mittelschlitzes 105 befindet. Diese Lage führt zur Einstellung der Pumpenschiefscheibe 28 in die neutrale Mittellage, in der die Pumpe die- kleinste Verdrängung aufweist. Wird die Steuerplatte 100 um die Achse des Zapfens 57 im Uhrzeigersinne gedreht, so legt der Mittelschlitz 105 die Öffnung 72 frei mit der Folge, daß der Druck in der Kammer 66 größer wird als in der Kammer 69, wobei der Zylinder 53 nach links bewegt (F i g. 3) und die Schiefscheibe 28 (F i g. 1) im Uhrzeigersinne verschwenkt wird. Das Getriebe arbeitet nunmehr in Vorwärtsdrehrichtung. Wird die Steuerplatte 100 gegen den Uhrzeigerdrehsinn gedreht, so wird die Öffnung 72 am Mittelschlitz 105 geschlossen mit der Folge, daß der Druck in der Kammer 69 ansteigt und der Zylinder 53 nach rechts (F i g. 3) bewegt wird, wobei die Schiefscheibe 28 gegen den Uhrzeigerdrehsinn aus der neutralen Lage verschwenkt wird. Das- Getriebe arbeitet dann im Rückwärtsgang.
Befindet sich die Öffnung 72 an irgendeinem Ende des Mittelschlitzes 105, so bewirkt die Rückbewegung der Steuerplatte 100 in die in der Fig.2 dargestellte Lage eine Rückführung der Schiefscheibe 28 in die neutrale Lage. -Die sich an den Mittelschlitz 105 der Steuerkante anschließenden Endschlitze 104 und 106 liegen im wesentlichen konzentrisch zur Achse des Zapfens 57, so daß eine Bewegung dieser Teile in bezug auf die Öffnung 72 auf die Einstellung der Schiefscheibe 28 keinen Einfluß hat. Die Endschlitze 104 und 106 ermöglichen das Festhalten der Schiefscheibe 28 in der zur größten Verdrängung führenden Einstellung, während die Fortsetzung der Bewegung der Steuerplatte 100 zum Verändern der Schräglage der Motorschiefscheibe 45 dient.
Die die Weite der Öffnung 92 bestimmende Steuerkante 103 weist einen zur Achse des Zapfens 57 im wesentlichen konzentrischen Mittelschlitz 108 auf, an den sich die zur Achse des Zapfens 57 exzentrischen-Endschlitze 109 und 110 anschließen und zum Verändern der Schräglage der Motorschiefscheibe-45 dienen. Der von der Länge des Mittelschlitzes 108 in bezug auf den Drehpunkt 57 bestimmte Winkel ist gleich dem von der Länge des Mittelschlitzes 105 bestimmten Winkel, während in diesem Sinne die Länge der Endschlitze 109, 110 der Länge der Endschlitze 104 bzw. 106 entspricht.
Bei Stillstand des Getriebes liegt die Öffnung 92 in der Mitte des Innenrandes des Mittelschlitzes 108. Wird die Steuerplatte 100 aus der in F i g. 2 gezeigten Lage im Rechts- oder Linkssinne gedreht, so verbleibt die Motorschiefscheibe 45 so lange in der in F i g. 1 dargestellten, das größte Schluckvermögen bewirkenden Lage, wie die Öffnung 92 mit dem Mittelschlitz 108 zusammenwirkt. Daher wird die Motorschiefscheibe 45 in der das größte Schluckvermögen bewirkenden Lage festgehalten, während die Pumpenschiefscheibe 28 aus der die kleinste Verdrängung bewirkenden Lage in die die größte Verdrängung bewirkende Lage verschwenkt wird.
Steht die Öffnung 92 dem Innenrand des Endschlitzes 109 oder 110 gegenüber, so wird die Öffnung 92 freigelegt mit der Folge, daß der Druck in der Kammer 90 so weit absinkt, um eine Bewegung des Zylinders 75 nach rechts (F i g. 3) und damit eine Bewegung der Motorschiefscheibe 45 gegen den Uhrzeigerdrehsinn in die das kleinste Schluckvermögen bewirkende Lage zuzulassen. In diesem Zeitpunkt steht die Öffnung 72 dem konzentrischen Endschlitz 104 oder 106 gegenüber, so daß die Pumpenschiefscheibe 28 in der die größte Verdrängung bewirkenden Lage verbleibt, während die Motorschiefscheibe 45 in die das kleinste Schluckvermögen bewirkende Lage verschwenkt wird.
Die Steuerplatte 100 kann mit Hilfe des Handhebels 115 (F i g. 1) gedreht werden, der am Gehäuse 10 bei 116 angelenkt ist und bei 117 mit einem aus einer Kolbenstange bestehenden Glied 118 gelenkig verbunden ist, das über ein Glied 122 mit der Steuerplatte 100 in Verbindung steht.
An den Zylindern 53 und 75 sind Führungsstifte 123 und 124 befestigt, die in die an der Steuerplatte 100 vorgesehenen Führungsrillen 125 und- 126 mit Spiel eingreifen; die der Form nach den Steuerkanten 102 und 103 entsprechen.
Zum Betätigen der hydraulischen Kraftverstärker 50 und 51, die zum Einstellen der Schräglage der Schiefscheiben 28 und 45 dienen, wird von der Pumpe 33 Druckflüssigkeit zum axialen Durchlaß 59 im Drehzapfen 57 (F i g. 3) über eine geeignete Leitung befördert.

Claims

Patentansprüche: 1. Stehgerät für einstellbare hydrostatische Maschinen (Pumpe, Hydromotor) eines Getriebes, wobei. zwischen dem Stellgerätgeber und der (bzw. den) hydrostatischen Maschine (bzw. Maschinen) ein aus Kolben und Zylinder bestehender hydraulischer Kraftverstärker mit Nachlaufsteuerung angeordnet ist, g e k e nnz e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) der Kolben (55 bzw. 77) des Kraftverstärkers (50 bzw. 51) ist als Differentialkolben ausgebildet, wobei die die geringere Beaufschlagungsfläche aufweisende erste Kolbenseite von einem Servodruck beaufschlagt ist und die zweite Kolbenseite über eine Drosselöffnung (68 bzw. 88) mit der ersten Kolbenseite und mittels einer als Ventil wirkenden Öffnung (72 bzw. 92) veränderlichen Querschnitts mit einem Abfluß verbindbar ist; b) der Stellgerätgeber (115, 122) ist mit einer schwenkbaren Steuerplatte (100) verbunden, die dichtend auf der Abflußöffnung (72 bzw. 92) des Kraftverstärkers verschiebbar ist und die kurvenförmige Steuerkanten (102 bzw. 103): aufweist, die mit der Abflußöffnung zusammenarbeiten und die entsprechend ihrer Lage die Größe des Abflußquerschnittes festlegen; c) der axial unvcrschiebliche Teil des Kraftverstärkers (Kolben 55 bzw. 77) ist schwenkbar auf der Schwenkachse der Steuerplatte gelagert; d) die Steuerkanten (102, 103) verlaufen innerhalb eines bestimmten Schwenkbereiches konzentrisch zur Schwenkachse der Steuerplatte, so daß- der Abflußquerschnitt beim Schwenken der Steuerplatte (100) unverändert- bleibt, und weichen in anderen Schwenkbereichen von dieser konzentrischen Linie ab, so daß bei einer Schwenkbewegung. der Steuerplatte der Abflußquerschnitt geändert und eine Betätigung des. Stellgerätes bewirkt wird.
2. Stellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Maschinen (Pumpe 11, Hydromotor 12) in bekannter Weise mit einstellbaren Schiefscheiben (28; 45) versehen sind.
3. Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten (102 bzw. 103) der Steuerplatte (100) derart ausgebildet sind; daß zur Drehzahlerhöhung an der Getriebeausgangsweile zunächst die Verdrängung der Pumpe (11) erhöht und dann die Schluckfähigkeit des Hydromotors (12) verringert wird bzw. umgekehrt bei Erniedrigung der Getriebeausgangsdtehzahl.
4. Steilgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (100) parallel zu den Steuerkanten (102, 103) verlaufende Führungsrillen (125; 126) aufweist, wobei auf dem axial verschiebbaren Teil (Zylinder 53, 75) des Kraftverstärkers (50,_ 51) Bolzen- (123, 124) angeordnet sind; die mit Spiel in die Führungsrillen (125,-1:26) eingreifen.