DE3040321C2 - Inchventil für einen hydrostatischen Fahrantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Inchventil für einen hydrostatischen Fahrantrieb mit automotiver Steuerung. Derartige Inchventile, mit denen ein feinfühliges Manövrieren eines Fahrzeugs möglich ist, sind bekannt aus »Technischer Bericht 1/73« der Brueninghaus Hydraulik GmbH, Seite 35, Seite 29 und Zeitschrift ölhydraulik und Pneumatik 19 (1975) Nr. 4 Seite 273,275. Zur Betätigung dieser Inchventile sind besondere Maßnahmen erforderlich, um die Handhabung des betreffenden Fahrantriebes so zu gestalten, daß sowohl eine große Endgeschwindigkeit wie auch eine sehr fein dosierbare Anfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeuges verwirklicht werden können. Dies führt zu mechanisch aufwendigen Lösungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Inchventil für einen hydrostatischen Fahrantrieb zu schaffen, mit dessen Anwendung auf eine Steuervorrichtung bei hoher Drehzahl eines Antriebsmotors am Anfang des Pedalweges eine sehr feinfühlige, gegen Ende des Pedalweges aber eine deutlich progressive Manövrierbarkeit des Fahrzeugs möglich ist. Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Inchventil gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Inchventil kann auf zusätzliche Gestänge zur Kopplung zwischen dem Pedal für die große Fahrgeschwindigkeit und den Mitteln zur Betätigung des Inchventils für die sehr fein dosierbare, geringe Fahrgeschwindigkeit verzichtet werden. Die Verstellkräfte des verwendeten Inchventils sind sehr gering, da nur Reibungsverluste von Inchventil und Pedalmechanik ausgeglichen werden müssen. Für die erfindungsgemäße Lösung ist nur ein geringer Platzbedarf erforderlich. Durch den geringen Kraftbedarf zur Bedienung des Inchventils wird zudem die Betriebssicherheiterhöht

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt
Fig.! im Schnitt und teilweise schematische eine Steuervorrichtung mit dem Inchventil und mit einem aus seiner Nullage ausgelenkten Stellkolben sowie eine verstellbare Hydropumpe,

F i g. 2 einen Teilschnitt und eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei zwei Wegeventile beiden Druckräumen des Stellzylinders Druckmitte! zuleiten,

Fig.3 die beiden Wegeventile, von denen eines gegenüber F i g. 2 umgeschaltet ist,

Fig.4 Buchse und Welle des Inchventils in Explosionsdarstellung,

F i g. 5 das Inchventil gemäß F i g. 4 in zusammengebauten Zustand, in vergrößertem Maßstab,

F i g. 6 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Verstelldrucks in einem entsprechenden Verstellkolbenrajm von dem Verdrehwinkel der Inchwelle,

F i g. 7 in vergrößertem Maßstab einen Bypaß und eine Steuerkerbe an der Welle sowie eine Steuerkante an der Buchse des Inchventils, in drei verschiedenen Verdrehwinkeln von Bypaß und Steuerkerbe einerseits und Steuerkante andererseits zueinander, in Draufsicht, Fig.8 einen Teilschnitt von Welle und Buchse des Inchventils in gleichem Maßstab wie in F i g. 7, und zwar drei verschiedene Verdrehwinkel von Welle und Buchse zueinander.

Ein Antriebsmotor 6 (Fig. 1) treibt eine hinsichtlich ihres Förderstroms verstellbare Hydropumpe 1 an, die einem Hydromotor 44 unter Druck stehende Flüssigkeit zuführt. Gleichzeitig werden vom Antriebsmotor 6 auch eine Speisepumpe 3 zum Ausgleich von Leckverlusten in dem geschlossenen Kreis aus Hydropumpe 1 und Hydromotor 44 sowie eine Steuerpumpe 2 angetrieben, die einer Verstellvorrichtung 40 zur Verstellung des Fördervolumens der Hydropumpe 1 unter Druck stehende Flüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, zuführt.
Die hydraulische Verstellvorrichtung 40 (Fig. 1) betätigt das hydrostatische Getriebe eines Fahrzeugs. Die Verstellvorrichtung 40, die über ein Reglergestänge 26 auf die Hydropumpe 1 einwirkt, umfaßt zunächst einen Stellkolben 5, der in einem Stellzylinder 4 axial verschiebbar angeordnet und mit einer in der Kolbenmitte liegenden Radialnut 18 versehen ist. Durch zwei gegenüberliegende Druckfedern 27,28, die auf mit Bohrungen 46,47 bzw. 48,49 versehenen Federhülsen 29,30 geführt sind und auf den — in Fig. 1 jeweils rechts und links angeordneten — Boden des als Doppelkolben ausgebildeten Stellkolbens 5 einwirken, wird dieser zunächst in einer Null- oder Mittellage gehalten, und ist von hier aus nach beiden Seiten verschiebbar. Bei der Darstellung eines bestimmten Betriebszustands in Fig. 1 ist der Stellkolben 5 nach links ausgelenkt. Dieser Betriebszustand wird weiter unten noch näher erläutert.werden.

Zwei gegenüberliegende, gehäusefeste Anschlagstükke 31, 32 dienen dazu, einen in einer zentralen Bohrung 39 des Stellkolbens 5 geführten, axial festen Ventilkol-

ben 33 in der dem Stellkolben 5 entsprechenden Nulloder Mittellage festzulegen. Der Ventilkolben 33 ist in jezug auf den Stellkolben 5 so angeordnet, daß von einer öffnung 34 in der Mitte des Stellkolbens 5 je nach seiner Auslenkung über seine Steuerkanten 27,38 sowie die Steuerkanten 35, 36 des Ventilkolbens 33 ein mehr oder weniger großer Querschnitt freigegeben wird und damit eine Verbindung von einem der Druckräume 15 bzw. 16 zu einem Druckmittelrücklauf 41 entsteht. Die gegenüberliegenden Druckräume 15 bzw. 16 des Stellzylinders 4 shid über Leitungen 11 bzw. 14 an zwei Wegeventile 42 bzw. 43 angeschlossen, die beim Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventile aufgebaut sind.

Bei stehendem Fahrzeug nehmen die Wegeventile 42, 43 die in F i g. 2 dargestellte Position ein. In den Druckräumen 15, 16 stellen sich hierbei, weil beide mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt sind, gleiche Drükke.ein, deren Wirkungen sich über dem Stellkolben 5 gegenseitig aufheben. Der Stellkolben 5 wird nicht ausgelenkt.

Soll sich das Fahrzeug vorwärts bewegen, müssen die Wegeventile 42,43 die in F i g. 1 dargestellte Schaltstelliing einnehmen. Die Steuerpumpe 2 ist hierbei über Leitungen 10,19, das Wegeventil 42 und die Leitung 11 nur mit dem Druckraum 15 des Stellzylinders 4 verbunden, während der gegenüberliegende Druckraum 16 über die Leitung 14 und das Wegeventil 43 mit einer Rücklaufleitung 22 verbunden ist. Mit zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors 6 nimmt auch die Drehzahl der Steuerpumpe 2 zu, und damit steigt der Druck in dem Druckraum 15 an. Der Stellkolben 5 wird unU.r Zusammendrückung der Druckfeder 28 ausgelenkt. Hierdurch gibt die öffnung 34 für den über die Leitung 14 und eine Drossel 25 bereits mit dem Druckmittelrücklauf 41 in Verbindung stehenden Druckraum 16 eine weitere öffnung zum Druckmittelrücklauf 41 frei. Die Verstellung des Stellkolbens 5 kann somit analog dem vorgegebenen Steuerdruck erfolgen. Das Fluid behindert die Verstel'bewegung des Steuerkolbens 5 nicht.

Bei einem Gabelstapler erfordert eine große Hubgeschwindigkeit.eine hohe Drehzahl des Antriebsmotors 6. Hierbei muß das Fahrzeug aber langsam manövrierbar sein. Diesen Vorgang nennt man »Indien«. Über ein Pedal 45 (F i g. 1) wird ein Inchventil 60 betätigt, das mit seinem Zulauf über eine Leitung 12 an die druckseitigen Leitungen 10, 19 angeschlossen ist, und dessen Ablauf zum Druckmittelrücklauf 41 führt. In Abhängigkeit vom Weg des Pedals 45 werden der Steuerdruck reduziert und die Fahrgeschwindigkeit herabgesetzt. Hierdurch ist es möglich, mit dem Fahrzeug trotz hoher Drehzahl seines Antriebsmotors 6 langsam zu fahren.

Soll aus der Vorwärtsfahrt heraus die Fahrtrichtung des Fahrzeugs umgekehrt werden, so werden die Wegeventile 42,43 in die in F i g. 3 dargestellte Schaltstellung gebracht. Der Druckraum 16 des Stellzylinders 4 ist dabei über die Leitung 14, das Wegeventil 43, eine Leitung 13, eine Drossel 20 und die Leitung 19 mit der Steuerpumpe 2 verbunden. Gleichzeitig ist der Druckraum 15 des Stellzylinders 4 über die Leitung 11, das Wegeventil 42, eine Rücklaufleitung 23 und eine Drossel 24 mit dem Druckmittelrücklauf 41 verbunden. Im Druckraum 16 kann sich aber kein Druck aufbauen, da er über die öffnung 34 mit dem Druckmittelrücklauf 41 in Verbindung bleibt. Davon unabhängig findet aber eine Rückstellung mit Hilfe eines Kraftspeichers statt. Die Rückstellung bis zur Null- oder Mittellage des Stellkolbens 5 im Stellzylinder 4 erfolgt allein durch die in der zusammengedrückten Druckfeder 28 gespeicherte Kraft, da sich in dem Druckraum 16 wegen der freigegebenen Öffnung 34 kein Druck aufbauen kann. Eine gedämpfte Rückstellung des Stellkolbens 5 wird über die als Dämpfungsglied eingesetzte Drossel 24 erzielt. Nach Erreichen oder Überschreiten der Null- oder Mittellage des Stellkolbens 5 im Stellzylinder 4 wird die Verbindung des Druckraumes 16 mit dem Druckmittelrücklauf 41 über die öffnung 34 durch den Ventilkolben 33 unterbrochen, so daß sich jetzt in dem Druckraum 16 Druck

ίο aufbauen kann, und der Stellkolben 5 jetzt in Abhängigkeit des im Druckraum 16 herrschenden Drucks verstellt wird.

Auch in diesem Betriebszustand ist ein langsames Manövrieren des Fahrzeugs durch Betätigung des Pedals 45 und dementsprechende Verstellung des Inchventils 60 möglich, wodurch je nach Umfang der Betätigung des Inchventils 60 der Steuerdruck auf den Leitungen 12,13,14 bis gegen Null absenkbar ist Auch hierbei ist es möglich, bei hoher Drehzahl des Antriebsmotors 6 langsam mit dem Fahrzeug zu fahren.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist druckseitig in der Leitung 19 der Steuerpumpe 2 ein Fülldruck-Begrenzungsventil 17 vorgesehen. Die in den Verlauf der Leitung 19 eingeschaltete Drossel 20 stabilisiert den von der Steuerpumpe 2 kommenden Druckmittelstrom. Stromabwärts der Drossel 20 ist in einer zum Druckmittelrücklauf 41 führenden Abzweigung eine einstellbare Drossel 21 vorgesehen, die eine genaue Druckeinstellung in den Leitungen 10,12,13 und damit in den zu den Druckräumen 15,16 führenden Leitungen 11,14 ermöglicht.

Der konstruktive Aufbau des Inchventils 60 geht zunächst aus F i g. 4 hervor. Eine zylindrische Buchse 61 ist mit einer Zulauföffnung 63 und einer Rücklauföffnung 64 versehen. Letzterer umfaßt auch einen ein Segment des Buchsenmantels überstreichenden, schraubenförmig angelegten, geradlinigen Schlitz mit einer Steuerkante 65. Eine in der Buchse 61 koaxial laufende Welle 62 umfaßt eine Ringnut 68, einen Bypaß 66 und eine Steuerkerbe 67.

Bei montiertem Inchventil (Fig.5) deckt sich die Ringnut 68 der Welle 62 mit der Zulauföffnung 63 in der Buchse 61. Von der Ringnut 68 führt ein Kanal 69 in axialer Richtung der Welle 62 weg und mündet in den Bypaß 66, der — wie die Steuerkante 65 an der Buchse — schraubenförmig einen Sektor der Welle einnimmt. Ebenfalls von der Ringnut 68 der Welle 62 führt in axialer Richtung die Steuerkerbe 67 — beim Ausführungsbeispiel parallel zu dem Kanal 69 — weg. Das Ende der Steuerkerbe 67 verjüngt sich sowohl hinsichtlich ihrer Breite als auch ihrer Tiefe. Wird die Welle 62 gegenüber der Buchse 61 verdreht, dann wird die Rücklauföffnung 64 durch mehr oder weniger große Bereiche des Bypasses 66 und/oder der Steuerkerbe 6/ neben der Steuerkante 65 freigegeben. Somit kann ein abhängig von der relativen Verdrehung der Welle 62 und Buchse 61 verschieden großer Durchflußquerschnitt von der Zulauföffnung 63 zur Rücklauföffnung 64 freigegeben werden. Durch die besondere Formgebung von Bypaß 66 und Steuerkerbe 67 ist ferner f.ine bestimmte Charakteristik des bei Relativbewegung mehr oder weniger freigegebenen Durchflußquerschnitts durch das Inchventil 60 gegeben.

Fi? 6 zeigt die Abhängigkeit des Verstelldrucks ρ und der Fahrgeschwindigkeit ν in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel γ zwischen Welle 62 und Buchse 61. Nach dem Diagramm steigt innerhalb eines Bereichs 71 trotz Verdrehung der Welle 62 gegenüber der Buchse

61, also der Betätigung des Inchventils 60, zwar der Verstelldruck im Druckraum 15 des Stellzylinders 4 an, die Fahrgeschwindigkeit ν beträgt aber bis zu einem Anfahrpunkt 70 Null. Innerhalb des Bereichs 71 liegt dementsprechend Fahrzeugstillstand vor. Ab dem Anfahrpunkt 70 bis zu einem Punkt 72 steigt in einem Bereich 73 der Verstelldruck ρ im Druckraum 15 des Stellzylinders 4 — im Vergleich zum Verdrehwinkel y der Welle 62 gegenüber der Buchse 61 des Inchventils

60 — relativ langsam an. Der Bereich 73 stellt daher einen Inchbereich mit kleiner Progressivität dar. Ab dem Punkt 72 verläuft die Kurve steiler. Dies bedeutet, daß ein Bereich 74 ein Fahrbereich mit größerer Progressivität ist, d. h. eine relativ geringe Verdrehung der Welle 62 gegenüber der Buchse 61 des Inchventils 60 bewirkt einen relativ großen Anstieg des Verstelldrucks ρ und damit der Fahrgeschwindigkeit v.

F i g. 7 zeigt drei Verdrehwinkel γ der Welle 62 gegenüber der Buchse 61 des Inchventils 60, wobei insbesondere der Bereich um die Steuerkante 65 dargestellt ist Im oberen Teil der F i g. 7 wird nur ein Teil des Bypaß 66 von dem durchgehenden Mantel der Buchse

61 ab der Steuerkante 65 abgedeckt, der überwiegende Teil der Steuerkerbe 67 ist dagegen mit dem Rücklauf 64 verbunden. Im mittleren Teil der F i g. 7 ist der Bypaß 66 vollständig vom Mantel der Buchse 61 überdeckt, und nur ein kleiner Teilbereich der Steuerkerbe 67 befindet sich im Bereich des Rücklaufs 64. Im unteren Teil der F i g. 7 ist auch die Steuerkerbe 67 vollständig vom Mantel der Buchse 61 überdeckt, wodurch der volle Druck im Druckraum 15 des Stellzylinders wirken kann. Dies bedeutet maximale Fahrgeschwindigkeit.

In Fig.8 sind die drei Zustände nach Fig. 7 im Schnitt durch Buchse 61 und Welle 62 dargestellt. Hieraus geht hervor, daß auch die Tiefe der Steuerkerbe 67 zu deren schmalem Ende hin abnimmt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

60

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Inchventil für einen hydrostatischen Fahrantrieb mit automotiver Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (61) und als Steuerschieber eine in ihr verstellbare Welle (62) vorgesehen ist, die Buchse (61) eine Zulauföffnung (63) und eine zu dieser in Axialrichtung versetzte Rücklauföffnung (64) sowie eine die Rücklauföffnung (64) teilweise begrenzende Steuerkante (65) hat, und die Welle (62) eine mit der Zulauföffnung (63) fluchtende Ringnut (68), sowie eine oder mehrere von der Ringnut (68) ausgehende zumindest teilweise in Axialrichtung verlaufende Nuten (66, 67), die durch Verstellen der Welle (62) mit der Rücklauföffnung (64) bzw. der diese begrenzenden Steuerkante (65) in Wirkungsverbindung gebracht werden können, aufweist

2. Inchventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (62) gegenüber der Buchse (61) drehbar ist

3. Inchventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (62) gegenüber der Buchse (61) axial verschiebbar ist

4. Inchventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (65) schraubenförmig einen Sektor am Mantel der Buchse (61) umfaßt

5. Inchventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nuten in der Welle (62) als Steuerkerbe (67) ausgebildet ist, deren Querschnitt sich, ausgehend von der Ringnut (68), verjüngt.

6. Inchventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Steuerkerbe (67) eine der Nuten in der Welle (62) als Bypaß (66) ausgebildet ist.