DE2818452A1

DE2818452A1 - Fahrzeug mit einer zwischen den hauptmotor und die fortbewegungsorgane eingeschalteten hydrostatischen kraftuebertragung

Info

Publication number: DE2818452A1
Application number: DE19782818452
Authority: DE
Inventors: Carlo Pensa
Original assignee: Massey Ferguson Services NV
Current assignee: Massey Ferguson Services NV
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-12-07
Also published as: US4180981A; GB1603116A; IT1094525B; IT7822712A0

Description

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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer zwischen den Hauptmotor und die Fortbewegungsorgane, wie Räder, Gleisketten od. dgl. eingeschalteten hydrostatischen Kraftübertragung und zeigt insbesondere einen hydrostatischen Antrieb mit Regel- und Steuervorrichtungen.

Ein hydrostatischer Antrieb besteht üblicherweise aus einer Pumpe mit verstellbarem Schluckvolumen und einem an ihr über Leitungen angeschlossenen Motor mit festem oder ebenfalls verstellbarem Schluckvolumen. Die Pumpe wird durch einen Motor angetrieben und überträgt die Antriebsenergie über die Leitungen zum Motor. Die von der übertragungsvorrichtung aufgenommene Leistung entspricht dem Produkt aus Pumpenfördermenge und dem Pumpendruck.

Die Fördermenge ist im wesentlichen bestimmt durch das Schluckvolumen der Pumpe, d.h. dem Flüssigkeitsvolumen, welches bei einer Pumpendrehung verdrängt wird und der Druck ist im wesentlichen bestimmt durch die dem Motor angelegte Last.

Es sind nun Betriebszustände möglich, bei welchen die Übertragungsvorrichtung oder der Antriebsmotor gefährlich überlastet wird. Es ist daher wünschenswert, eine Regel- und Steuervorrichtung vorzusehen, welche die Übertragungsvorrichtung in Abhängigkeit eines vorherbestimmten Parameters, z.B. der Leistung oder des Drehmomentes, steuert.

Bei Fahrzeugen mit hydrostatischem Antrieb treten zusätzlich Schwierigkeiten auf, wenn ein Kraftanschluß vorgesehen ist, wie z.B. eine Zapfwelle, die üblicherweise direkt vom Antriebsmotor über eine hydraulische Kupplung angetrieben wird, so daß sie wahlweise zu- und abgeschaltet werden kann. Da die Zapfwelle direkt vom

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Antriebsmotor getrieben ist, kann deren Leistungsverbrauch nicht durch das Steuer- und Regelungssystem für den Hydraulikmotor erfaßt werden, so daß eine Überlastung des Antriebsmotors möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeug mit hydrostatischem Antrieb zu schaffen, bei welchem die oben genannten Nachteile vermindert oder vollständig beseitigt sind.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine auf die hydrostatische Kraftübertragung einwirkende Stell- und Reguliereinrichtung, die die Leistung unter einem vorherbestimmten Niveau hält und Kompensationsglieder, die auf die Stell- und Reguliereinrichtung einwirken, sobald die Zapfwellenkupplung eingerückt wird, um das besagte Leistungsniveau zu verringern.

Vorzugsweise ist in der hydrostatischen Kraftübertragung eine Pumpe mit veränderbarer Fördermenge vorgesehen, wobei die Stelleinrichtung mit einem Ventil zusammenarbeitet, in dessen Gehäuse eine in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf verschiebbare Stange geführt ist, um die Fördermenge der Pumpe zu verstellen. Dabei bewegen Kompensationsglieder die Ventilstange beim Einrücken der Zapfwellenkupplung derart, daß die Fördermenge der Pumpe und damit das besagte Leistungsniveau verringert wird.

Schließlich ist die Zapfwellenkupplung mit einem Betätigungsglied versehen, welches beim Einrücken der Kupplung einen Nocken derart verstellt, daß dieser die Ventilstange im Sinne einer Leistungsverringerung der Pumpe verstellt. Zwischen den Nocken und der Ventilstange ist eine Feder eingeschaltet.

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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im weiteren anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einer Pumpe mit verstellbarem Schluckvolumen und einer erfindungsgemäßen Regelanordnung;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des Drucks von der Fördermenge bei konstanter Leistung darstellt und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Signalflusses der in Fig. 1 dargestellten Pumpe und der zugehörigen Regelanordnung.

Gemäß Fig. 1 ist das Fahrzeug 101 mit dem Antriebsmotor mit steuerbaren Vorderrädern 105 und 106 und nicht steuerbaren Hinterrädern 103 und 104 versehen. Die Hinterräder werden durch einen hydrostatischen Motor M über ein nicht dargestelltes Getriebe angetrieben, wobei dieser Motor mit einer Pumpe 1 mit variablem Schluckvolumen verbunden ist, die durch den Antriebsmotor über eine Achse 8 angetrieben wird, wie es schematisch mit 8a in Fig. 1 dargestellt ist. Selbstverständlich kann das Fahrzeug auch mit Gleisketten ausgerüstet sein.

Die Pumpe 1 mit verstellbarem Schluckvolumen ist mit einer Schwenkplatte 2 versehen zum Verstellen des Hubes der Kolben 4. Die Schwenkplatte ist bei 3 gelagert und wird durch eine Feder 5 in die Stellung für maximalen Hub gedruckt. Der Zylinder 6 der Pumpe 1 und die Kolben 4 werden durch die Achse 8 angetrieben, was ein Hin- und Herlaufen der Kolben 4 im Zylinder 6 bewirkt. Die Federn 10 stellen dabei sicher, daß die Kolben 4 der Schwenkplatte 2 folgen.

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Ein Einlaß 12 und ein Auslaß 14 ermöglichen einen Flüssigkeitsstrom in die Zylinderbohrungen 16, in welchen die Kolben 4 entlanglaufen. Der Einlaß 12 ermöglicht es der Flüssigkeit, aus dem Sumpf 102 über die Saugleitung 18 in die Zylinderbohrung 16 einzuströmen, wenn sich der Kolben 4 unter Wirkung der Feder 10 nach außen schiebt.

Wenn sich die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 durch die Drehung des Zylinders 6 umkehrt, wird die Zylinderkammer 16 mit dem Auslaß 14 verbunden und die Flüssigkeit wird in die Druckleitung 20 gedrückt, welche mit dem hydrostatischen Motor M verbunden ist, wie es schematisch bei 20a dargestellt ist, welcher die Hinterräder 103 und 104 antreibt.

Der Maximaldruck in der Leitung 20 wird durch ein Überdruckventil 21 begrenzt. Die Neigung der Schwenkplatte 2 kann durch eine Handsteuerung eingestellt werden, wie es schematisch mit 22 dargestellt ist, um den Kolbenhub und damit die Fördermenge zu erhöhen.

Die Schwenkplatte 2 wird außerdem durch eine Regelvorrichtung in Form eines Hilfsmotors 100 und eines Ventils 38 beaufschlagt. Die Kolbenstange 24 des Hilfsmotors 100 greift an die Schwenkplatte 2 an und ist mit einem Kolben 26 verbunden, der in einer festen Zylinderkammer 28 entlanggleitet. Die Kolbenstange 24 erstreckt sich durch beide Wände der Zylinderkammer 28 und trägt auf ihrem unteren Ende einen Kolben 30 in einer Kammer 32. Der Kolben 30 drückt auf die eine Seite eines Winkelhebels 34, der am Zylinder 28 gelagert ist. Der andere Arm des Winkelhebels 34 betätigt eine Steuerstange 36, welche verschiebbar im Körper 46 des Ventiles 38 lagert, welches den Ab- und Zufluß vom Zylinder 28 steuert. Der Bewegung

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des Winkelhebels 34 durch den Kolben 30 wirkt eine Feder 40 entgegen, die zwischen den Körper 46 und der Steuerstange 36 angeordnet ist. Der Körper 46 ist verschiebbar und drückt auf einen Hebel 48, welcher drehbar auf einem Bolzen 49 gelagert ist, der durch einen Mitnehmer 56 an der Kolbenstange 24 bewegt wird.

Der Kolben 26 teilt den Zylinder in die beiden Kammern 42 und 44. Die Kammer 44 wird über eine Leitung 47 mit Flüssigkeit versorgt, welche auf der anderen Seite an die Druckleitung 20 angeschlossen ist. Eine Leitung 51 in der Kolbenstange 24 leitet Flüssigkeit aus der Kammer 44 in die Kammer 32. Der Kolben 30 ist damit dem gleichen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, wie er in der Druckleitung 20 herrscht.

Über eine Leitung 50 wird das Steuerventil 38 mit Flüssigkeit versorgt, welches den Zu- und Abfluß aus der Kammer 42 über die Leitung 52 steuert, wobei die vom Ventil 38 abgegebene Flüssigkeit über die Leitung 54 in die Saugleitung 18 zurückgegeben wird.

Gemäß Fig. 1 dient die Druckleitung 20 der Pumpe 1 als Druckmittelquelle für das Steuerventil 38. Stattdessen kann jedoch zur Versorgung des Steuerventiles 38 auch eine vollständige Pumpe mit konstantem Schluckvolumen Anwendung finden.

Der Antriebsmotor 7 treibt eine Achse 56, welche über eine hydraulische Kupplung 58 mit der Zapfwelle 57 verbunden ist. Die Kupplung 48 wird durch ein Zweistellungsventil betätigt, welches über eine Leitung 60 mit der Kupplung verbunden ist. Eine Pumpe 61 fördert Flüssigkeit vom Sumpf 62 zum Ventil 59 durch die Leitung 63, wobei zwischen dem Sumpf 62 und dem Ventil 59 die Rückflußleitung vorgesehen ist.

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Das Ventil 59 ist aus der dargestellten Stellung, bei der die Leitungen 60 und 64 miteinander verbunden sind, in eine zweite Stellung umschaltbar, bei der die Leitungen 60 und 63 miteinander verbunden sind, wozu ein handbetätigter Steuerhebel 65 zur Verfügung steht.

Der Hebel 65 ist durch das Ventil 59 mit einem Hebel 66 verbunden, welcher seinerseits auf einer Nocke 67 aufliegt. Die Nocke 67 ist um eine Achse 68 drehbar angeordnet und lagert mit der einen Seite auf der Büchse 69. In dieser Büchse 69 ist eine Feder 70 untergebracht, welche das untere Ende der Steuerstange 36 beaufschlagt.

Die Kurve gemäß Fig. 2 stellt eine Aufzeichnung des Druckes P über der Fördermenge Q bei einer konstanten Maximalleistung K dar. Die Abszisse des Punktes A¹ stellt die maximale Fördermenge der Pumpe 1 dar, wenn diese Vollast arbeitet. Die Linie A¹A stellt bei der Maximumeinstellung der Pumpe das zusätzliche Fördervolumen dar, welches sich beim Erhöhen der Geschwindigkeit ergibt, wenn als Hauptantriebsmotor, beispielsweise ein Dieselmotor, zur Anwendung gelangt, der aus der Vollast-Stellung bei A¹ in die Leerlaufstellung A gebracht wird. Eine ähnliche Linie ergibt sich bei jeder beliebigen Fördermengeneinstellung der Pumpe. Die Ordinate B stellt den maximalen Druck im System dar, der durch das Begrenzungsventil 21 eingestellt wird. Die Abszisse des Punktes D, welche dem Punkt C entsprechen, stellt eine durch die Handsteuerung 22 eingestellte Fördermenge der Pumpe dar, die niedriger liegt, als die Maximalstellung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung entspricht die Leistungsaufnahme der Pumpe der Leistungsabgabe des Hauptmotors und ist in Fig. 2 durch den Punkt D auf der

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Kurve gekennzeichnet. Der von der Pumpe erzeugte Druck wird über die Leitung 20 in die Kammer 32 übertragen und wirkt dort auf den Kolben 32 gegen eine Feder 40. Die Stellung des Kolbens 32 längs des Winkelhebels 34 ist proportional zur Fördermenge der Pumpe 1, die durch den Winkel der Schwenkplatte bestimmt ist, so daß das auf den Winkelhebel einwirkende Moment proportional zum Produkt aus Druck und Fördermenge ist, d.h. zur Leistung der Pumpe. Die Feder 40 ist stark genug, um die Kraft des Kolbens 30 bei maximaler Leistung im Gleichgewicht zu halten. Das Ventil 38 bleibt dann in einer Neutralstellung stehen, so daß die Flüssigkeit in der Kammer 42 eingeschlossen ist, wodurch eine Bewegung des Kolbens 26 unter Einfluß des Druckes in der Kammer 44 verhindert wird.

Wenn nun der Druck in der Leitung 20 ansteigt, überwindet der Kolben 30 die Kraft der Feder 40 und dreht den Winkelhebel 34 im Uhrzeigersinn um seine Lagerung, was die Ventilstange 36 aufwärtsschiebt. Die Leitung 52 ist dann mit der Leitung 54 verbunden und die Flüssigkeit strömt aus der Kammer 42, so daß der Kolben 26 aufwärts bewegt wird und damit die Fördermenge der Pumpe 1 vermindert.

Wenn sich der Kolben 30 mit der Kolbenstange 24 bewegt, dreht sich der Hebel 48 um den Bolzen 49 und ermöglicht dem Gehäuse 46 eine Aufwärtsbewegung unter der Kraft der Feder 40, so daß das Ventil 38 erneut in die Neutralstellung gelangt und einen weiteren Abfluß aus der Kammer 42 verhindert.

Die auf den Kolben 30 einwirkende Kraft vermindert sich und die Feder 40 hält die Ventilstange 36 gegen die Kraft des Kolbens 30 im Gleichgewicht. Diese Bedingung ist

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beispielsweise durch den Punkt E auf der Kurve gekennzeichnet.

Fällt nun der Druck in der Leitung 20, drückt die Feder den Kolben 30 in die Kammer 32 und bewegt die Ventilstange 36 abwärts, so daß die Leitung 50 mit der Leitung 52 verbunden wird. Die Flüssigkeit strömt nun bei gleichem Druck wie in der Kammer 44 in die Kammer 42. Die Seite des Kolbens 26, die an der Kammer 42 liegt, hat eine größere Oberfläche als die andere Seite in der Kammer 44, was durch die unterschiedlichen Durchmesser der Kolbenstangen 24 zu beiden Seiten des Kolbens 26 bewirkt wird. Die so auf den Kolben 26 einwirkende Kraft bewirkt eine Abwärtsbewegung, wodurch die Flüssigkeit aus der Kammer 44 gedrückt wird, was zu einem Ansteigen der Fördermenge der Pumpe 1 führt. Der Hebel 48 wird mit der Kolbenstange 24 bewegt und verschiebt das Gehäuse 46 abwärts, bis schließlich die Leitung 52 unterbrochen wird. Die Kraft des Kolbens 30 steigt an und hält schließlich den Winkelhebel 34 gegen die Kraft der Feder 40 im Gleichgewicht, so daß die Ventilstange 36 in der Neutralstellung gehalten wird.

Wenn nun der Zapfwellenantrieb außer Betrieb ist, stellt die Regeleinrichtung die Fördermenge der Pumpe 1 so ein, daß die Leistung so nahe wie möglich bei der durch die konstante Maximalleistung bestimmte Hyperbel K liegt.

Aus dem oben gesagten geht hervor, daß eine Kraft, die auf die Stange 36 des Ventiles 38 ausgeübt wird, einer bestimmten Leistung der Antriebsmaschine entspricht.

Wenn nun die Zapfwelle 57 eingeschaltet wird, wird der Hebel 65 aus der dargestellten Position herausbewegt, so daß die Kupplung 58 mit der Pumpe 61 verbunden wird, so

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daß die Achse 56 an die Zapfwellenachse 57 angekuppelt wird. Die Bewegung des Hebels 65 bewirkt außerdem eine Drehung der Nocke 67 um die Achse 68, so daß die Stange durch die Feder 70 beaufschlagt wird. Dies bewirkt eine zusätzliche Kraft auf die Ventilstange 36. Wenn nun diese Kraft proportional zur maximalen, durch die Zapfwelle übertragenen Leistung ist, d.h. sie ist proportional zur Linie FD in Fig. 2, dann stellt die Regeleinrichtung die Fördermenge der Pumpe 1 so ein, daß die jetzt verfügbare Maximalleistung für den Motor M durch die gestrichelt dargestellte Hyperbel K¹ dargestellt wird, die durch den Punkt F hindurchläuft.

Wird der Hebel 65 also betätigt um die Zapfwelle einzuschalten, wird die von der Pumpe 1 abgegebene Leistung gerade um die von der Zapfwelle übertragbare Leistung reduziert. Durch diese Maßnahme wird also verhindert, daß durch Einschalten der Zapfwelle der Hauptantriebsmotor überlastet wird.

Obwohl sich die obige Beschreibung nur auf ein Fahrzeug mit einer hydrostatischen Kraftübertragung mit einer Pumpe und einem Motor bezieht, ist es selbstverständlich, daß sie auch für Kraftübertragungen mit zwei oder mehr Pumpen bzw. Motoren gültig ist.

Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Einsatz in Raupenfahrzeugen mit zwei Raupenketten und zwei voneinander getrennten Pumpe-Motor-Übertragungssystemen für jede Kette geeignet. Bei solchen Fahrzeugen wird jede Pumpe mit einem Hilfsmotor verbunden, der dem Hilfsmotor 100 der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht, wobei beide wie bei 48 und 52 mit einem gemeinsamen Ventil 38 verbunden sind. Beide Hilfsmotoren

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wirken auf die Schwenkplatte 2 der ihnen zugeordneten Pumpe ein, wobei beide Schwenkplatten über voneinander getrennte Winkelhebel mit dem Ventil 38 in Verbindung stehen, ähnlich wie es bei 34 in Fig. 1 dargestellt ist.

Auf diese Weise wirken beide Schwenkplatten auf das Ventil 38 ein und werden dadurch durch Signale gesteuert, die proportional zur Gesamtleistung der beiden Pumpen sind.

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Claims

BIBRACH & REHBERQ

ANWALTSSOZIETÄT 5 β 1 Q / ζ

«.BRACH*REHBERQ₁POSTFACHz₃₈^oOQoH₁NC₅EN " PATENTANWALT DIPL-INQ. RUDOLF BIBRACH PATENTANWALT DIPL-INQ. ELMAR RE HBERQ

RECHTSANWÄLTIN MICHAELA BIBRACH

TELEFON: (0551) 57823/Λ1248

POSTSCHECKKONTO: HANNOVER 115763-301

BANKKONTO: PEUTSCHE BANK AG

GOTTINQEN NR. 01/85900

IHR ZEICHEN IHR SCHREIBEN VOM UNSER ZEICHEN D-3400 QÖTTINQEN, YOUR REF. YOUR LEHER OUR REF. POTTERWEQ 6 MFS 47O2/br3 26. April 1978

Massey-Ferguson Services N. V.,
Abraham de Veerstraat 7 a,
Curacao, Netherlands Antilles

Fahrzeug mit einer zwischen den Hauptmotor und die Fortbewegungsorgane eingeschalteten hydrostatischen Kraftübertragung

Patentansprüche;

/ 1.j Fahrzeug mit einer zwischen Hauptmotor und Fortbe- ^Tegungsorganen eingeschalteten hydrostatischen Kraftübertragung und einer vom Hauptmotor über eine wahlweise einzuschaltende Kupplung angetriebenen Zapfwelle, gekennzeichnet durch eine auf die hydrostatische Kraftübertragung einwirkende Stell- und Reguliereinrichtung (100,38), die die Leistung unter einem vorherbestimmten Niveau hält und Kompensationsglieder(66-70)) die auf die Stell- und Reguliereinrichtung einwirken, sobald die Zapfwellenkupplung (58) eingerückt wird, um das besagte Leistungsniveau zu verringern.

§09843/0611
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydrostatischen Kraftübertragung eine Pumpe (1) mit veränderbarer Fördermenge vorgesehen ist und die Stelleinrichtung (10O]F mit einem Ventil (38) zusammenarbeitet, in dessen Gehäuse (46) eine in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf verschiebbare Stange (36) geführt ist, um die Fördermenge der Pumpe (1) zu verstellen.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kompensationsglieder (66-70) die Ventilstange (36) beim Einrücken der Zapfwellenkupplung (58) derart bewegen, daß die Fördermenge der Pumpe (1) und damit das besagte Leistungsniveau verringert wird.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfwellenkupplung (58) mit einem Betätigungsglied (65,59) versehen ist, welches beim Einrücken der Kupplung einen Nocken (67) derart verstellt, daß dieser die Ventilstange (36) im Sinne einer Leistungsverringerung der Pumpe (1) verstellt.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nocken (67) und der Ventilstange (36) eine Feder (70) eingeschaltet ist.

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