DE1450828C - Automatische Regeleinrichtung fur die Ubersetzungseinstellung eines hydro statischen Getriebes - Google Patents

Description

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F i g. 1 in einem schematischen Schnitt einer nach Schieber 17 eine Kraft auf, die ihn in das Gehäuse 16 der Erfindung ausgebildeten Regeleinrichtung, in der des Verteilers D1 hineinzudrücken sucht,

nur die Schiefscheibe der Hydropumpe beweglich ist Dieser Kraft stellt sich eine entgegengesetzt ge-

und bei der die Regelung des Gasvolumens mittels richtete, auf das dem Gefäß E gegenüberliegende Ende

eines Stellgerätes erfolgt, das von einem Fliehkraft- 5 des Schiebers 17 einwirkende Kraft entgegen, die aus

regler gesteuert ist, dem, in der Kammer 23 des Gehäuses 16 stets herr-

F i g. 2 eine erste Abwandlung der Steuereinrichtung sehenden Hochdruck des Getriebes herrührt, wobei

nach F i g. 1, diese Kammer 23 mittels der Leitung 24 mit der

F i g. 3 eine zweite Abwandlung derselben Ein- Leitung 4 verbunden ist.

richtung, ίο Wie sich klar aus F i g. 1 ergibt, hat der Schieber 17

F i g. 4 ein Arbeitsdiagramm einer Regeleinrichtung zwei abgesetzte Abschnitte, die in dem Gehäuse 16

gemäß F i g. 1, eine über die Leitung 27 mit der Niederdruckpumpe

F i g. 5, 6 und 7 drei Arbeitsphasen einer Regel- verbundene Einschnürung 25 sowie eine über die

einrichtung die es erlaubt, nacheinander die eine oder Leitung 28 mit dem Auslaß verbundene Einschnürung

die andere der beiden Regelungen anzuwenden. Zu- 15 26 bilden.

nächst erfolgt die Regelung durch Veränderung des Die beiden ringförmigen Einschnürungen des Schie-

Hubvolumens der Hydropumpe und dann des Hydro- bers sind mittels eines zylinderischen Abschnitts 29

motors, und zwar im Sinne steigender Geschwindig- voneinander getrennt, dessen Höhe gleich derjenigen

keiten auf der Lastseite oder umgekehrt. einer Öffnung 30 ist, die über eine Leitung 31 mit dem

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die 20 Zylinder 15 eines Servostellzylinders S verbunden ist,

Teile der Regeleinrichtung eine Hydropumpe G mit wobei der Stellkolben 32 sich über einen Stößel 33 an

sich zwischen einer Schiefscheibe 2 und einem fest- der Schiefscheibe so abstützt, daß die Neigung der

stehenden Steuerspiegel 3 drehenden Zylinderblock 1, Schiefscheibe vermindert werden kann,

sowie ein Hydromotor M mit einem sich zwischen Die Verstelleinrichtung Xl für das Volumen des

einer Schiefscheibe 7 und einem Steuerspiegel 8 drehen- 25 Bezugsgases umfaßt in der beschriebenen Ausführungs-

den Zylinderblock 6. form einen Hilfsverteiler D 2 der gleichen Bauart wie

Die beiden Schief scheiben sind über eine Hoch- der des Verteilers Dl, der über eine Leitung 34 mit

druckleitung 4 sowie eine Niederdruckleitung 5 mit- Niederdruck gespeist wird und dessen Schieber 204

einander verbunden. Die Schiefscheibe 2 der Hydro- von einem Zentrifugalregler J? gesteuert ist.

pumpe G kann um eine Achse 9 schwenken. Die 30 Dieser Hilfsverteiler D 2 speist über eine Leitung 209

Schiefscheibe 7 des Hydromotores M ist bei maximaler den Korrekturzylinder 205 des Stellzylinders für ein

Neigung festgelegt. Volumenänderungsgerät W. Dieser Stellzylinder stützt

Mit 10 ist die Eingangswelle der Regeleinrichtung, sich gegen den Widerstand einer Rückführfeder 210

mit 11 ihre Ausgangswelle bezeichnet. auf einem Hebel 206 ab, der mit einem exzentrischen

Eine mittels Rückschlagventil 13 tarierte Nieder- 35 Nocken 207 versehen ist. Der Nocken 207 steuert in

diuckpumpe 12 sichert über eine zu der Niederdruck- nicht umkehrbarer Weise den Kolben 208 des Vo-

leitung 5 führende Leitung 14 das Niederdruckniveau lumenänderungsgerätes, dessen Gefäß 201, wie man

sowie die Beherrschung der Regelung. sieht, über die Leitung 202 mit dem Innenraum des

Für den Fall, daß sich Hoch- und Niederdruck verformbaren Gefäßes E in Verbindung steht,
während des Betriebes umkehren können, ist es er- 40 Für die Erläuterung der Wirkungsweise dieser Einforderlich, zwischen den Leitungen 14 und 24 ein be- richtung wird zunächst die Rolle der Verstelleinkanntes Ventil vorzusehen. richtung JSTl außer Acht gelassen. Dabei wird ange-

Die Beherrschung erfolgt über einen Wechsel- nommen, daß das Volumen des Gefäßes 201-so geverteiler DI₃ dessen Gehäuse 16 gegenüber den Steuer- wählt ist, daß das Gesamtvolumen des Bezugsgases für spiegeln 3 und 8 feststeht und dessen zylindrischer 45 jede Lage der Schiefscheibe 2 proportional dem Kegel-Schieber 17 über ein verformbares Gefäß E mit der winkel ist, den die Schiefscheibe mit einer zur Rota-Schiefscheibe 2 der Hydropumpe G verbunden ist. tionsachse der Hydropumpe G normalen Ebene bildet

Dieses Gefäß E ist durch einen mit dem Schieber 17 (streng genommen müßte hierfür das gesamte Gasverbundenen Zylinder 18 gebildet und von einer nach- volumen Null sein, wenn der genannte Kegelwinkel giebigen, das Volumen des Gefäßes 20 umgebenden 50 Null ist, was jedoch praktisch niemals vorkommt). Membran 19 verschlossen, wobei in dem Zylinder ein In diesem Fall besteht zwischen dem Hubvolumen die Membran zusammendrückender Kolben 21 gleitet, Vl der Hydropumpe G und dem von dem Gas einder bei 22 an die Schiefscheibe 2 angelenkt ist. genommenen Gesamtvolumen ν eine Proportionalitäts-

Das Volumen des Gefäßes 20 ändert sich mit dem beziehung: Vl = nv, wobei η eine Konstante ist.

Eindringen des Kolbens 21 in den Zylinder 18 und ist 55 Andererseits ruft der Druck χ der Gasmenge in dem

damit von der Neigung der Schiefscheibe 2 abhängig, verformbaren Gefäß E eine Expansionskraft ax her-

d. h. von dem Hubvolumen der Hydropumpe G. vor, die proportional zu χ ist und die gleichzeitig so-

Zum anderen ist das Gefäß 20 mit einem feststehenden, wohl die Schiefscheibe 2 zu heben, als auch den

jedoch einstellbaren Gefäß 201 verbunden, wovon Schieber 17 in das Gehäuse 16 des Verteilers D1 ein-

noch später die Rede sein wird. 60 zutauchen sucht.

Es kann eine Stellung für den Zylinder 18 sowie ein Der Schieber 17, der außerdem einer entgegen-Wert für das Volumen des Gefäßes 201 gefunden gesetzt gerichteten Kraft bP ausgesetzt ist, die dem in werden, derart, daß das Gesamtvolumen einer in den der Kammer 23 herrschenden Hochdruck des GeGefäßen 20 und 201 eingeschlossenen Gasmenge pro- triebes proportional ist, ist somit von zwei gegeneinportional zum Hubvolumen der Hydropumpe G ist. 65 ander wirkenden Kräften ax und bP beaufschlagt, Bei diesen Bedingungen versucht das Gas, den deren Resultierende, in Richtung einer Tauchbewegung Kolben 21 und den Zylinder 18 des verformbaren des Kolbens, lautet: F= ax — bP.
Gefäßes E voneinander zu trennen und übt auf den Dies vorausgesetzt kommt man bei gegebenem

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Eingangsmoment zunächst zu der Annahme, daß sich verkleinern sich vergrößert hat, hebt sich der Schie-

die Einrichtung in einem stabilen Betriebszustand be- ber 17 unter Wirkung der über der Druckkraft ax

findet, wenn der Schieber 17 im Gleichgewicht ist. Im liegenden Druckkraft bP, und der Servostellzylinder S

_ „ ,. ,-ι-, . .. · ± r· rv j ^a wird von dem Niederdruck der Pumpe gespeist, und

Falle dieses Gleichgewichtes ist F = 0 und ρ = -j- x. _{$ zwar unter Erzeugung einer Kraft> die} ^P _st(f_ts ^_{rößer als}

Die Arbeitsweise bei Veränderung des Hubvolumens die Expansionskraft ax des Gefäßes E ist, derart, daß

der Hydropumpe ist derart, daß das Austrittsmoment sich ν vermindert und sich χ gleichzeitig mit der

Cl proportional zum Hochdruck P und das Eintritts- Kraft ax vergrößert, die schließlich den Schieber 17

* /-1 ·* j \\i * /-Ί ^PV1 ι * + · + wieder mit der Kraft bP der Flüssigkeit ins Gleich-

mornent Cl mit dem Wert Cl = -^- konstant ist. _{iq gewjcht brfngt} ^ _{einem geringeren} Hubvolumen der

Wenn sich das Austrittsmoment Cl verringert, ver- Hydropumpe, d. h. bei einer erhöhten Untersetzung), ringert sich auch der diesem proportionale Flüssig- In der Praxis erfolgt insbesondere bei kleinen Verkeitsdruck, der einen neuen Wert annimmt, so daß die änderungen des Ausgangsmomentes eine sehr schnelle aus dem wirksamen Gasdruck herrührende Kraft ax Korrektur der Neigung der Schiefscheibe 2, so daß der die durch die Flüssigkeit bedingte Kraft bP überwiegt. 15 Schieber 17 fortwährend mit geringen Anschlägen Die Resultierende F ist positiv, und der Schieber 17 nach beiden Seiten aus der Gleichgewichtslage austaucht ein. Hierbei trennt der Kolben 29 des Schiebers 20 schwingt, die dann erhalten wird, wenn der zylindie Öffnung 30 der Einschnürung 25 von dem Nieder- drische Schieberteil 29 die Öffnung 30 überdeckt. Der druck der Niederdruckpumpe ab und verbindet sie mit dem Verteiler Z) lin die Leitung 31 und den Stellder Einschnürung 26, die an den Auslaß angeschlossen ao zylinder S abgegebene Druck ist also geregelt und entist. spannt sich auf einen bestimmten, zwischen dem Druck

Der Pumpenservostellzylinder S ist dabei gleich- der Pumpe und dem Auslaß liegenden Wert, so daß

falls über seine Leitung 31, die ihn mit der Öffnung 30 das Gleichgewicht des Schiebers 17 stets verwirklicht

des Verteilers Dl verbindet, an den Auslaß ange- ist.

schlossen. 25 Die Konstanz des Eintrittsmoments ist bei dieser

Somit senkt sich der Kolben 32 des Stellzylinders S Arbeitsweise zu jedem Zeitpunkt dadurch verwirklicht,

unter der Wirkung der Kraft ax des Gefäßes E ab, daß man die Konstanz des zu Cl proportionalen Pro-

wobei sich die Schiefscheibe 2 neigt und das Hub- duktes PFl von der Konstanz des Produktes aus dem

volumen der Hydropumpe G vergrößert, während Druck χ und dem Volumen ν einer dem Boyle-Mariott-

auch gleichzeitig das von dem Gas eingenommene 30 schem Gesetz unterworfenen Gasmenge abhängig

Volumen ν zunimmt. macht.

Dieses Gas gehorcht aber unter der Voraussetzung, Diese Beziehung ist selbstverständlich nur möglich,

daß es in einer bestimmten Menge vorliegt und daß wenn die Proportionalitätsbeziehungen zwischen P und

es um eine im wesentlichen konstante Temperatur von χ einerseits und zwischen ν und Vl andererseits genau

seinem Verflüssigungspunkt entfernt ist, dem Boyle- 35 erfüllt sind.

Mariottschem-Gesetz, das hier die Form annimmt: Ändert sich, wie im Falle von Kraftfahrzeugen, das

vx = k, wobei k eine Konstante ist. Eingangsmoment, so ist die Regelung auf eine Mo-

Man erkennt, daß unter diesen Bedingungen eine mentenkurve abzustimmen, die etwas unterhalb der-

Vergrößerung von ν eine Verminderung von χ hervor- jenigen liegt, welche bei maximaler Belastung des

ruft, bis die Kraft ax gleich der Gegenkraft bP ist. 40 Motors erhalten wird. Man erkennt, daß diese Kurve

Hat die Einrichtung diesen neuen Zustand erreicht, praktisch diejenige ist, bei der der Verbrauch des

so befindet sich der Schieber wieder im Gleichgewicht, Motors am wirtschaftlichsten ist. Das Diagramm ge-

und es ist die Schiefscheibe 2 der Hydropumpe G von maß F i g. 4, bei dem C das Anzugsmoment des

Neuem unbeweglich. Motors und JV seine Geschwindigkeit in t/m ist, zeigt

Befindet sich der Schieber 17 im Gleichgewicht, so 45 diese beiden Kurven, wobei die Kurve α diejenige bei

ist immer P = -£- x. Wenn andererseits Vl = nv ist, maximaler Belastung des Motors und die Kurve b die

b Steuerkurve ist.

so läßt sich das Eingangsmoment Cl = -£_ unter . ^O™^eJⁿt^et ^ einer Geraden welche die Kurve« ⁰⁰ 2π im Punkte Rm schneidet, der der Geschwindigkeit entEinsetzen der oben angegebenen Werte für P und Vl 50 spricht, die die größte Motorleistung ergibt. Es muß in der folgenden Weise schreiben: festgestellt werden, daß die Steuerkurve durch den

mechanischen Wirkungsgrad der Hydropumpe und

π _ 1 ^a ν — Δ i>v ihre Steuerorgane zu beeinflussen ist, um den zulässigen

2π b Druck fur jedes Hubvolumen zu bestimmen. Die Dia-

55 gramme d und dl sind Kurven gleicher Leistung,

wobei A eine Konstante ist. Ein derart gesteuertes Getriebe arbeitet bei einem

Wenn ferner das Volumen ν und der Druck χ des Kraftfahrzeug in der folgenden Weise:

Gases durch die Beziehung vx = k verbunden sind, Bei der Anfahrt hat die Hydropumpe ihr volles Hub-

so erhält man: Cl = Ak = constant. volumen. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte

Der zweite Gleichgewichtszustand des Schiebers, 60 Einrichtung schließt die Durchflußmenge kurz und

wie er sich aus dem Vorhergehenden ergibt, ist also stellt während des Anfahrens die Synchronisation

ein stabiler Betriebszustand des Getriebes, bei dem das zwischen dem Durchsatz der Pumpe und demjenigen

Eingangsdrehmoment auf seinen Anfangswert zurück- der Empfänger her.

geführt worden ist, und zwar durch Änderung des Hub- Wenn der Fahrer das Gasventil für eine oberhalb

volumens der Hydropumpe (d. h. des Untersetzungs- 65 der Kurve b liegende Motorbelastung öffnet, solange

Verhältnisses, das sich unter der Steuerung durch den das Fahrzeug noch nicht angefahren ist, so ruft der auf

Verteiler Dl vermindert hat). den Schieber 17 einwirkende Druck P eine Kraft bP

Wenn das Ausgangsdrehmoment 2 anstatt sich zu hervor, die oberhalb der durch das Gas bedingten

Kraft bx liegt, und ermöglicht den Zutritt von Niederdruck in den Stellzylinder 5 der die Schiefscheibe der Hydropumpe in Richtung auf ein geringeres Hubvolumen verstellt, wobei sich das Gasvolumen im Gefäß komprimiert, bis das Gleichgewicht mit der Kraft am Kopf des Schiebers 17 hergestellt ist.

Bei gleichbleibender Leistung, d. h. bei einer bestimmten öffnung des Gasventils, arbeitet der Motor im Punkt R der Kurve b, und es stellt sich die Untersetzung auf das Profil der Strecke ein. Nimmt die Steigung zu, so vergrößert sich das Ausgangsmoment. Folglich steigt der Druck P und bestimmt den Zustrom zu dem Stellzylinder 5, bis die Stabilisierung erreicht ist. Nimmt die Steigung ab, so verringert sich das Ausgangsmoment. Damit fällt der Druck ab und bestimmt den Abstrom aus dem Stellzylinder 5. In dem einen wie in dem anderen Fall wird der Wert des Eingangsmomentes und entsprechend der Wert der Geschwindigkeit für die vorgegebene Leistung d wiederhergestellt. Der Arbeitspunkt bleibt bei R.

Beschleunigt der Fahrer durch Vorgeben einer größeren Leistung dl, so ist der Motor oberhalb der Kurve b belastet und es geht der Arbeitspunkt nach R' auf der Kurve α über. Gleichzeitig hat sich aber das Motormoment vergrößert und ebenfalls der Druck erhöht, so daß sich eine Änderung des Hubvolumens bis zum Gleichgewicht des Schiebers 17 ergibt, für das sich der Arbeitspunkt in Rl befindet, d. h. im Schnittpunkt der Kurve α mit der Leistungskurve dl die der neuen vorgegebenen Leistung entspricht. Wenn diese Belastung der vollen Öffnung des Gasventiles entspricht, so hat der Motor die Geschwindigkeit seiner größten Leistung im Punkte Rm, wo sich die beiden Kurven α und b schneiden.

Schließt der Fahrer das Gasventil, so nimmt das Motormoment ab, der Druck sinkt, der Stößel bewegt sich in Abströmstellung und die Druckkraft ax des Gases stößt die Schiefscheibe der Hydropumpe in Richtung auf das größte Hubvolumen, das dem Vollhub entsprechen kann (wenn das zulässige Moment "unterhalb eines Punktes der Kurve b liegt). Das Fahrzeug verlangsamt sich auf die geringste Untersetzung bis zum Stillstand, wo die Kurzschlußvorrichtung dem Motor des Fahrzeuges gestattet, gedrosselt weiterzulaufen, indem sie die Hydropumpe auf das größte Hubvolumen bringt.

Das in F i g. 2 mit Xl bezeichnete Volumenänderungsgerät ist eine Abwandlung des Gerätes Xl in F i g. 1. Wie deutlich erkennbar, unterscheidet es sich von dem ersteren dadurch, daß der Nockenhebel unter Verschieben des Gehäuses des Verteilers D1 um eine vorgegebene Höhe tätig wird. Dies führt zur entsprechenden Änderung eines feststehenden, jedoch einstellbaren Wertes, nämlich des gegenseitigen Abstandes von Zylinder und Kolben des verformbaren Gefäßes E.

Bei einer zweiten, in der F i g. 3 mit X3 bezeichneten Variante des Volumenänderungsgerätes ist das Gehäuse des Verteilers D1 ortsfest, während die Steuernocke auf die Unterseite des Zylinders des verformbaren Gefäßes einwirkt, dessen Kolben an das eine Ende eines Hebels L angelenkt ist. Dieser ist um einen mit der Schiefscheibe der Hydropumpe G verbundenen Zapfen O schwenkbar und mit seinem anderen Ende mit dem Schieber des Verteilers D1 verbunden.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, die es gestattet, das Getriebe in der Weise zu steuern, daß aufeinanderfolgend das Hubvolumen der Hydropumpe und dasjenige des Hydromotors verändert wird.

Um den Vergleich mit der Ausführungsform nach F i g. 1 zu erleichtern, sind in der F i g. 5 alle mit den Teilen gemäß F i g. 1 gleichen Teile mit um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen versehen. Die anderen aus der F i g. 5 ersichtlichen Teile sind durch Bezugszeichen bezeichnet, die mit 301 beginnen.

In der F i g. 5 erkennt man die Hydropumpe G und den mit ihr durch die Hochdruckleitung 104 und die Niederdruckleitung 105 verbundenen Hydromotor M, den Verteiler Dl, dessen Schiebei 117 unter Zwischenschaltung eines verformbaren Gefäßes E mit der Schiefscheibe 102 der Hydropumpe G verbunden ist und den Stellzylinder 5, der die Wirkung des Gefäßes E auf die Schiefscheibe 102 ausgleicht.

Das Organ zur Steuerung des Gasvolumens ist symbolisch mit X bezeichnet und kann eine der Formen Xl, Xl, XZ aus den F i g. 1, 2 und 3 annehmen, wobei der Pfeil Z verallgemeinert seine Einwirkung auf das Gefäß E verdeutlichen soll.

Die neuen Einrichtungen sind folgende: Die Schiefscheibe 107 des Hydromotors M kann sich unter der Wirkung eines ersten Servostellzylinders 51, der stets mit dem Niederdruck der Pumpe in Verbindung steht, sowie unter der Wirkung eines zweiten Stellzylinders 52 um eine Achse 301 drehen, der einen Kolben größeren Querschnitts aufweist und dem ersten Stellzylinder im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens des Hydromotors M entgegenwirkt und der über eine Leitung 302 von einem Verteiler D3 gespeist wird, während der Stellzylinder 5 über die Leitung 303 ebenfalls über D 3 gespeist wird.

Der Verteiler D 3 ist außerdem über die Leitung 304 an den Unterdruck der Pumpe angeschlossen und über die Leitung 305 an den geregelten Druck des Verteilers D1.

Der Schieber 306 des Verteilers D 3 hat zwei Ringnuten, die in der Bohrung seines Gehäuses 307 zwei Kammern 308 und 309 bilden, welche über verschiedene in der Zeichnung dargestellte Öffnungen mit den vom Verteiler D 3 ausgehenden Leitungen verbunden sind.

Die Enden des Schiebers 306 sind ferner mittels der Kugelgelenke 310 und 311 an die Stößel 312, 313 angeschlossen, welche in Bohrungen der Schiefscheiben 102 und 107 gleiten. Diese Stößel besitzen Grenzanschläge 314 und 315 und sind mit Federn 316, 317 versehen, die so zwischen Anschlag und Schiefscheibe eingeschaltet sind, daß der Schieber 306 unter Federdruck steht, wenn die Schiefscheiben 102 und 107 die maximale Neigung haben.

Für die Beschreibung der Wirkungsweise dieser Einrichtung wird zunächst unterstellt, daß das Getriebe im Bereich großer Untersetzungen umläuft. Der Schieber 306 befindet sich dann in der unteren Stellung (F i g. 5). Mit Rücksicht hierauf ist der Stellzylinder 52 konstant mit dem Niederdruck der Pumpe gespeist, und zwar über die Leitung 302, die Kammer 309 und die Leitungen 304, 105 und 114. Da der Stellzylinder 52 stärker als der ihm gegenüberliegende Stellzylinder 51 ist, behält die Schiefscheibe 107 des Hydromotors M ihre größte Neigung bei.

Andererseits ist der Zylinder des Stellzylinders 5 über die Leitung 303, die Kammer 308 und die Leitung 305 an den von dem Verteiler D1 ausgehenden geregelten Druck angeschlossen. .

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Somit ist das Hubvolumen der Hydropumpe ver- Kräfte ax und bP im Gleichgewicht befindet, die durch

änderbar und dasjenige des Hydromotors unver- das Gas in dem Gefäß E und dem Hochdruck der

änderlich, wie es am Beispiel de F i g. 1 oben er- Flüssigkeit des Getriebes bedingt sind,

läutert wurde. . pvi ,

Wie oben erwähnt gehört bei gegebenem Eingangs- 5 Nimmt das Austnttsmoment C2 = ^- ab, so moment zu jedem Wert des Ausgangsmomentes eine ist die erste Auswirkung dieser Abnahme bei der gebestimmte Neigung der Schiefscheibe 102, d. h. ein gebenen Blockierung der Schiefscheibe 107 des Hydrobestimmtes Hubvolumen der Hydropumpe G. motors M, daß der Druck P abnimmt.

Vermindert sich das Ausgangsmoment, so nimmt Daher übersteigt die Druckkraft ax die Gegendie Neigung der Schiefscheibe 102 zu, während gleich- io kraft bP, so daß sich der Schieber 117 des Verteilers Dl zeitig der Druck P der Flüssigkeit des Getriebes ab- absenkt, wobei der Stellzylinder 52 an die Auslaßnimmt, leitung 128 angeschlossen wird und sich außerdem das

Erreicht die Schiefscheibe 102 ihre maximale Nei- Hubvolumen Vl des Hydromotors M verringert,

gung, so wird der Schieber 306 von dem Stößel 312 Nimmt man an, daß das Ausgangsmoment während

angezogen und in die in der F i g. 6 gezeigte Lage ge- 15 dieser Einstellung auf seinem neuen Wert stehenbleibt,

bracht, in der er unter dem Federdruck der beiden so zeigt die Konstanz des Produktes PVl, daß eine

Federn 316 und 317 steht. Vergrößerung von Vl durch eine Verminderung von

Betrachtet man in dieser Lage des Schiebers 306 P kompensiert wird. Dies vollzieht sich, bis die Kraft

die Öffnungen in bezug auf die Kammern 308 und bP wieder die Größe der entgegenwirkenden Kraft ax

309 so wird deutlich, (F i g. 6) daß der Stellzylinder 5 20 des Gases angenommen hat, so daß der Schieber 117

noch über 305 mit dem durch D1 gesteuerten Nieder- wieder ins Gleichgewicht gebracht ist.

druck gespeist ist, während 52 vom Niederdruck der Wird dagegen das Ausgangsmoment vergrößert, so

Pumpe abgetrennt ist und ebenfalls über 305 den durch wird zuerst der Druck P vergrößert, wodurch der

Dl geregelten Niederdruck erhält. Schieber 117 des Verteilers Dl nach oben gestoßen

Wenn ausgehend von dieser Lage das Ausgangs- 25 wird, so daß der Stellzylinder 52 von dem Niederdruck

moment und der Druck P zu wachsen beginnen, so der Pumpe gespeist und das Hubvolumen Vl des

hebt sich der Schieber 117, die für den Verteiler D1 Hydromotors M vergrößert wird. Unter der gleichen

den Niederdruck der Pumpe freigibt, welcher den Bedingung für die Konstanz des neuen Ausgangs-

Stellzylinder 52 in Anlage an die Schiefscheibe 107 momentes ergibt sich, daß die Vergrößerung von Vl

des Hydromotors hält (die sich also noch nicht be- 30 eine Minderung von P nach sich zieht, wodurch wieder

wegt hat), und speist den Stellzylinder 5, der eine der Schieber 117 ins Gleichgewicht gebracht wird.

Verminderung der Neigung der Schiefscheibe 102 der Diese Gleichgewichtslage des Schiebers 117 ist jetzt

Hydropumpe G hervorruft, derart, daß sich der Schie- jedoch für ein konstantes Volumen ν und entsprechend

ber 36 abwärts bewegt, und daß man automatisch auf für einen konstanten Druck χ des Bezugsgases ver-

die vorherige Arbeitsweise zurückkommt. 35 wirklicht, so daß gemäß der Gleichgewichtsbedin-

Wenn sich dagegen das Ausgangsmoment und der _n ax , _TT ,, , _n , -,.. . , .. ,
Druck P weiter vermindern, so taucht der Schieber 117 §^unS^{en P} = ΊΓ ^der Hochdruck P der Flüssigkeit des weiter ein und bringt gleichzeitig die Verteiler 5 und Getriebes ebenfalls konstant ist.
52 mit der Auslaßleitung 128 in Verbindung, derart, Die automatische Aufrechterhaltung des Gleichdaß der Kolben des Verteilers 5 in der Eintauch- 40 gewichtes des Schiebers 117, das durch den von dem stellung im Zylinder bleibt, wodurch die Schief- Verteiler D1 gesteuerten Stellzylinder Sl gewährscheibe 102 der Hydropumpe G ihre Neigung beibe- leistet ist, sichert also durch die Bezugnahme auf den hält, und daß sich der Kolben des Stellzylinders 52 konstanten Druck χ des Bezugsgases gleichzeitig die unter denjenigen des Stellzylinders Sl zurückzieht. Konstanz des Druckes P der Flüssigkeit.
Dabei verringert sich die Neigung der Schiefscheibe 107 45 Die Konstanz von P stellt genau die Bedingung für des Hydromotors M, und der Schieber 306 des Ver- die Funktion des Getriebes bei konstantem Eingangsteilers D3 hebt sich in die Stellung, die in F i g. 7 dar- drehmoment und veränderlichem Ausgangsdrehmogestellt ist. ment dar, wenn die Untersetzung durch Veränderung

Bei der Einrichtung gemäß F i g. 7 ist das Hub- des Hubraumes des Hydromotors bei konstantem

volumen der Hydropumpe auf ihr Maximum fest- 50 Hubvolumen der Hydropumpe berichtigt wird,

gelegt, wobei das Hubvolumen des Hydromotors ver- Nimmt man somit als Bezugsgröße den Druck des

änderbar ist. unter den beschriebenen Bedingungen verwendeten

Die Betrachtung der Öffnungen in bezug auf die Gases, so ist es möglich, das Getriebe empfindlich und Kammern 308 und 309 des Schiebers 306 des Ver- zuverlässig nach den beiden betrachteten Arbeitsteilers D3 bei der in F i g. 7 gezeigten Betriebsstellung 55 weisen zu steuern.

zeigt, daß der Zylinderraum des. Stellzylinders S iso- Diese beiden Arbeitsweisen können auch nachein-

liert ist. Hierdurch bleibt die Schiefscheibe 102 der ander derart angewendet werden, daß durch ihre

Hydropumpe G in ihrer maximalen Neigung fest- Kombination zwei Hälften des gesamten Variations-

gelegt, wie groß auch immer die Kraft bx in dem Ge- bereichs des Getriebes überdeckt sind,

faß E ist, wohingegen der Zylinder des Stellzylinders 60 Der Übergang von einer Arbeitsweise zur anderen

52 konstant mit dem von dem Verteiler D1 ausgehen- vollzieht sich über eine Zwischenphase, die durch die

den gesteuerten Unterdruck gespeist wird. in F i g. 3 gezeigte Stellung des Verteilers D 3 gekenn-

Unter dieser Voraussetzung ergibt sich wie beim zeichnet ist. Diese Zwischenphase ist in keinem Fall

Beispiel nach F i g. 1 für das Getriebe ein Betriebs- ein Totpunkt in der Steuerung, sondern bildet im

zustand, bei dem der Schieber 117 des Verteilers D1 65 Gegenteil einen Umkehrpunkt des Systems zu der

sich unter der Wirkung der gegeneinander wirkenden einen oder der anderen Arbeitsweise.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Automatische Regeleinrichtung für die Übersetzungseinstellung eines hydrostatischen Axialkolbengetriebes, insbesondere für Fahrzeuge, zum Konstanthalten des Getriebeeingangsdrehmomentes bei gegebener Leistung durch Hubvolumenänderung an jeweils einer der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten (Pumpe oder Hydromotor) des Getriebes, wobei zur Einstellung der Schiefscheibe einer Axialkolbeneinheit ein hydraulischer Servostellzylinder über einen Verteilerkolben mit Stelldruckflüssigkeit (Getriebehochdruck bzw. zur Speisung der Niederdruckleitung dienender Speisedruck) beaufschlagbar ist und die Steuerlage des Verteilerkolbens durch je eine auf jede seiner Stirnseiten wirkende Kraft bestimmt ist, von denen die eine dem Getriebehochdruck proportional ist und die andere Werte annimmt, die über eine Stellungsrückkoppelung zwischen der Schiefscheibe und einem Vergleichsteuergerät mit der jeweiligen Schiefscheibenstellung in einem hyperbolischen Zusammenhang stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssteuergerät als ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß (E) mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung ausgebildet ist, wobei das Gefäßvolumen über die Stellungsrückkoppelung (21, 22) proportional zur Stellung der Schiefscheibe (2) veränderbar ist und der jeweilige Gasdruck die andere auf eine Stirnseite des Verteilerkolbens (bei Dl) wirkende Kraft darstellt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgefäß (E) ein aus zwei Teilen bestehender Hohlraum von veränderlicher Form ist, dessen einer Teil ein durch eine elastische Membran verschlossenes zylindrisches Gefäß (20) ist, das zumindest einen Teil des Vergleichsgases enthält, und dessen anderer Teil ein sich frei in diesem Gefäß unter Verdrängung der Membran bewegender Kolben (21) ist, daß der Schieber (17) des Verteilers (Dl) über das Gasgefäß (20) und den Kolben (21) mit der Schiefscheibe (2) der Pumpe verbunden ist, so daß der Gasdruck gleichzeitig in Richtung Verstärkung der Schiefscheibenneigung wirkt und den Schieber (17) des Verteilers entgegen der Wirkung des Getriebehochdruckes beaufschlagt, daß der Schieber zwei Einschnürungen (25, 26) aufweist, die mit dem durch eine Speisepumpe (12) gespeisten Niederdruckteil des Getriebes bzw. dem Auslaß zum ölsumpf verbunden sind und eine Leitung (31) steuern, über die der Verteiler die Stelldruckflüssigkeit (Niederdruck) mindestens einem hydraulischen Servostellzylinder (15) für mindestens eine der Schiefscheiben (2, 7) zuleitet, und daß ein Verdränger (208) zur Veränderung der im Gefäß (20) enthaltenen Gasmenge vorgesehen ist, mit dem in Abhängigkeit von der dem Getriebe zugeführten Leistung dem Gefäß (20) Gas zu- bzw. abgeführt wird.

3. Regeleinrichtung mit je einem Servostellgerät für die Pumpe und den Hydromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten hydraulischenPumpenservostellzylinder (115) der in Richtung Hubverringerung wirkt, ein zweiter (51) zur Verringerung des Motorhubes und ein dritter (52) zur Vergrößerung des Motorhubes vorgesehen sind, wobei der zweite dieser Zylinder schwächer als der dritte und dauernd vom Getriebeniederdruck beaufschlagt ist, und daß ein Wechselverteiler (D3) vorgesehen ist, der mit dem ersten und dritten Servostellzylinder, dem Verteiler (DV) und der Getriebeniederdruckleitung (105) verbunden ist, wobei der Schieber des Wechsel Verteilers (D 3) derart mit den Schiefscheiben (101, 107)^r verbunden ist, daß er zwei Extremlagen einnehmen kann, in deren einer der dritte Zylinder (52) direkt mit dem Niederdruckteil verbunden ist (F i g. 5), so daß die Motorschiefscheibe (107) in der Stellung des größten Hubes blockiert ist, während der erste Zylinder (5) mit dem Verteiler (Dl) verbunden ist. wodurch die Übersetzungseinstellung des Getriebes allein durch Veiänderung der Neigung der Pumpenschief scheibe (102) geschieht, und in der anderen Extremlage des Schiebers des Wechselverteilers (D 3) die Stelldruckflüssigkeitszufuhr zum ersten Zylinder (5) gesperrt ist (F i g. 7), so daß die Pumpenschiefscheibe in ihrer Stellung größten Hubes blockiert ist, während der dritte Zylinder über den Verteiler (D 1) gespeist wird, wodurch die Motorschief scheibe nun allein die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes bewirkt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des Wechselverteilers (D 3) durch Stangen (312, 313) über elastische, nur in einer Richtung mitnehmende Anschläge (316, 317) an den Schiefscheiben der Pumpe und des Motors angelenkt ist, wobei die Stangen eine solche Länge aufweisen, daß die Anschläge nur dann unter elastischer Vorspannung an den Schiefscheiben anliegen, wenn beide Schiefscheiben in der Stellung größten Hubes sind (F i g. 6).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (208) zur Veränderung dei im Gefäß (E) enthaltenen Gasmenge einen Hilfsverteiler (204) aufweist, der mit einem mit der Getriebeeingangsdrehzahl umlaufenden Zentrifugalregler (R) zusammenwirkt und einen Korrekturzylinder (205) speist, der entgegen der Wirkung einer Rückführfeder (210) einen Hebel (206) betätigt, der über einen Nocken (207) den Verdränger verschiebt.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des Verteilers (Dl) zusammen mit einem der beiden Teile des Gasgefäßes (20) ein Stück bildet, wobei das andere Teil (21) des Gasgefäßes direkt an der Schiefscheibe der Pumpe angelenkt ist.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) des Verteilers (Dl) ortsfest ist, und daß der durch den Nocken bewegte Verdränger ein in einem Verdrängerzylinder verschiebbarer Kolben (208) ist und der Verdrängerzylinder mit dem Gasgefäß verbunden ist.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Verteilerreglers (D 1) beweglich ist und das Gasgefäß (E) verlagern kann.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Verteilers (Dl) ortsfest ist und dessen Schieber an einem Ende eines Hebels (L) angelenkt ist, der um eine mit der Schiefscheibe,der Pumpe starr verbundene Achse

(O) schwenkbar ist und dessen anderes Ende an einem der beiden Teile des Gasbehälters (E) angelenkt ist, dessen anderes Teil den durch den Nocken bewegten Teil bildet (F ig. 3).

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Regeleinrichtung für die Übersetzungseinstellung eines hydrostatischen Axialkolbengetriebes, insbesondere für Fahrzeuge, zum Konstanthalten des Getriebeeingangsdrehmomentes bei gegebener Leistung durch Hubvolumenänderung an jeweils einer der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten (Pumpe oder Hydromotor) des Getriebes, wobei zur Einstellung der Schiefscheibe einer Axialkolbeneinheit ein hydraulischer Servostellzylinder über einen Verteilerkolben mit Stelldruckflüssigkeit (Getriebehochdruck bzw. zur Speisung der Niederdruckleitung dienender Speisedruck) beaufschlagbar ist und die Steuerlage des Verteilerkolbens durch je eine auf jede seiner Stirnseiten wirkende Kraft bestimmt ist, von denen die eine dem Getriebehochdruck proportional ist und die andere Werte annimmt, die über eine Stellungsrückkoppelung zwischen der Schiefscheibe und einem Vergleichssteuergerät mit der jeweiligen Schiefscheibenstellung in einem hyperbolischen Zusammenhang stehen.

Bei einem solchen bekannten Getriebe (britische Patentschrift 854 219) werden durch automatische Verstellung des Pumpen- und Hydromotorhubvolumens die Eingangsleistung und das Eingangsdrehmoment konstant gehalten. Dies wird durch eine automatische Pumpenverstellung mit Rückkoppelung erreicht, wobei ein Verteilerkolben vorgesehen ist, der über eine Leitung Getriebehochdruck dem Pumpenstellzylinder zuführen kann. Der Verteilerkolben wird von einer dem Getriebehochdruck proportionalen Kraft, welche die eine Kolbenseite beaufschlagt, und von der Vorspannkraft einer Feder, die die andere Kolbenseite beaufschlagt, im Gleichgewicht gehalten. Die Federvorspannkraft ist über ein Rückkoppelungsgestänge mit einer Steuerkurve in Abhängigkeit von der Pumpenfördermenge veränderlich. Durch eine spezielle Formgebung der Steuerkurve kann der Regler auf eine Steuerung für ein konstantes Eingangsdrehmoment eingestellt werden. Es wird demnach über mechanische Vergleichselemente mit hyperbolischer Steuerfunktion unter Verwendung der Beziehung, daß das Produkt aus dem Förderdruck einer Pumpe und deren Hubeinstellung für ein konstantes Eingangsdrehmoment an der Pumpe bei vorausgesetzt konstanter Eingangsdrehzahl konstant ist, der hyperbolische Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl einer Antriebswelle unter Aufrechterhaltung deren konstanten Produktes gesteuert. Dies kann z. B. ausgenutzt werden, um die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei gegebener Leistung durch Konstanthalten des Getriebeeingangsdrehmomentes zur Anpassung an ein veränderliches Ausgangsdrehmoment stufenlos zu verändern.

Bei der bekannten Regeleinrichtung werden zur Steuerung eines konstanten Eingangsmomentes mechanische Vergleichselemente mit hyperbolischer Steuerfunktion, nämlich Steuerkurven bzw. Steuerfedern mit hyperbolischer Charakteristik verwendet. Es ist bekannt, daß durch die Trägheit von mechanischen Gliedern das schnelle und empfindliche Ansprechen einer Steuerung beeinträchtigt ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die unter Vermeidung mechanischer Vergleichselemente in dem· Vergleichssteuergerät eine gleichmäßige und sichere Arbeitsweise bei häufig und schnell wechselnden Belastungsbedingungen des Getriebes mit einfachen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vergleichssteuergerät als ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung ausgebildet ist, wobei das Gefäßvolumen über die Stellungsrückkoppelung proportional zur Stellung der Schiefscheibe veränderbar ist und der jeweilige Gasdruck die andere auf eine Stirnseite des Verteilerkolbens wirkende Kraft darstellt.

Es ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift 1 038 365), zur automatischen Übersetzungseinstellung von hydrostatischen Getrieben Vergleichssteuergeräte mit hyperbolischer Charakteristik zu benutzen, die als ein mit einem Gas in etwa konstanter Temperatur gefülltes Gefäß mit mindestens zum Teil verformbarer Wandung ausgebildet sind. Bei einem solchen bekannten Steuergerät wirkt der Gasdruck über ein Flüssigkeitspolster einstellbarer Menge unmittelbar auf die Stirnfläche eines Stellkolbens für die Fördermengeneinstellung der Pumpe eines hydrostatischen Getriebes. Dieser Stellkolben wird auf seiner anderen Stirnfläche vom Getriebehochdruck beaufschlagt, so daß die Stellung des Stellkolbens vom Gleichgewichtszustand zwischen dem Getriebehochdruck und dem Gasdruck bestimmt wird.

Durch die Erfindung wird eine schnell und empfindlich ansprechende, dabei gleichmäßig und zuverlässig arbeitende Regeleinrichtung geschaffen, was insbesondere für die Regelung eines Kraftfahrzeugmotors, dessen Belastungen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit in weiten Grenzen schwanken, wesentlich ist. Im Gegensatz zu der bekannten Regeleinrichtung mit mechanischen Vergleichselementen wird erfindungsgemäß ein gasgefülltes Gefäß mit veränderlichem Volumen benutzt, wobei die Volumenänderung des Gasgefäßes während der Pumpenverstellung an die Stelle der Vorspannungsänderung der die eine Kolbenseite des Verteilerkolbens bei dem bekannten Stellgerät beaufschlagenden Feder tritt.

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist ein geschlossener Regelkreis vorhanden, der bewirkt, daß auf den Verteiler gleichzeitig und entgegengesetzt eine Kraft einwirkt, die proportional zum Gefäßvolumen ist, sowie eine Kraft die proportional zum abgenommenen Drehmoment ist. Hingegen ist bei dem bekannten Getriebe, welches zur automatischen Ubersetzungseinstellung ein mit einem Gas etwa konstanter Temperatur in einem Gefäß veränderlichem Volumens benutzt, kein geschlossener Regelkreis für die Pumpensteuerung vorhanden, denn es ist dort keine Steuerung des Stellgerätes mittels eines Verteilerschiebers vorgesehen, so daß eine Rückkoppelung zwischen der Pumpenhubeinstellung und dem Verteilerschieber des Stellgerätes nicht möglich ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe von mehreren Ausführungsbeispielen, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt