DE1955886C3 - Hydrostatisches Axialkolbengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Axialkolbengetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einem solchen, z.B. aus der US-PS 32 04 411 bekannten Getriebe treten bei der Abnahme des Getriebehochdrucks zum Zwecke der Beeinflussung des Servosteuerdrucks Anschluß- und Abdichtungsschwierigkeiten auf, da der mögliche Anzapfbereich auf den schwenkbaren Steuerspiegelkörper beschränkt ist. Ein Getriebe mit den wesentlichen Merkmalen aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs wurde auch bereits in der älteren DT-PS 19 19 891 vorgeschlagen.

Es ist auch bereits ein hydrostatisches Axialkolbengetriebe mit einem gemeinsamen Steuerspiegelkörper bekannt, dessen Übersetzungsverstellung mittels eines hydraulischen Servomotors veränderlich ist und dessen von der Getriebeeingangswelle getriebene Servopumpe einen von der Getriebeeingangsdrehzahl abhängigen Servodruck erzeugt. Da bei dem bekannten Getriebe die Pumpe und der Hydromotor ineinander angeordnet sind und die Arbeitsflüssigkeit nur über rotierende Getriebeteile zwischen den beiden Verdrängereinheiten ausgetauscht wird, konnte bei diesem Getriebe der Hochdruck nur unter konstruktivem Aufwand (rotierende Dichtungen) nach außen abgeführt werden, um dort als Meßgröße für die Belastung Verwendung zu Finden. Um eine Beeinflussung des Servostellgeräts in Abhängigkeit vom Getriebehochdruck zu ermöglichen, isi die die Übersetzungseinstellung des Getriebes bewirkende Schiefscheibe derart gelagert, daß an ihr ein dem Getriebehochdruck entsprechendes Reaktionsmoment wirksam wird. Dieses Reaktionsmoment wirkt am Servokolben dem getriebeeingangsdrehzahlabhängigen Servodruck entgegen, so daß dieser in jedem Betriebszustand eine von der Getriebeeingangsdrehzah! und vom Getriebehochdruck abhängige Gleichgewichtslage

'5 einnimmt. Hiermit ist eine automatische Anpassung der Getriebeübersetzung an die Getriebeeingangsdrehzahl und an die jeweilige Belastung der Ausgangswelle möglich (DT-OS 14 25 806).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht darin, ein automatisch ansprechendes Übersetzungsslellsysiem für die eingangs genannte Getriebegattung zu schaffen, das eine automatische Anpassung der Übersetzungseinstellung an die Betriebsbedingungen (wie Getriebehochdruck, bzw. Getriebebelastung und andere Parameter des Antriebsaggregats, z. B. Eingangsdrehzahl, Drosselklappenstellung) ermöglicht, wobei in zweckmäßiger Weise die konstruktiven Gegebenheiten der zugrundeliegenden Getriobegattung ausgenutzt werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist auch bereits bekannt, an Schiefscheibenstellgliedern von hydrostatischen Getrieben Kurvenflächen vorzusehen, die mit einem Taster zusammenarbeiten, der in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Schiefscheibe den im Servomotor wirkenden Servodruck beeinflußt. Cs sind auch mit der Drosselklappe der Kraftmaschine verbundene Steuerelemente vorgesehen, die eine automatische Anpassung der Übersetzungseinstellung an die jeweilige Leistungseinstellung der Kraftmaschine ermöglichen. (US-PS 3ί 66 891, DT-OS 14 00 630).

Durch die Erfindung ist es möglich, die belastungsabhängige automatische Verstellung des Übersetzungs-Verhältnisses zu stabilisieren, indem dem erhöhten Rückstellmoment des Steuerspiegelkörpers ein mit zunehmender öffnung der Drosselklappt ansteigender Servodruck entgegenwirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein hydrostatisches Axialkolbengetriebe gemaß der Erfindung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 das Getriebe nach F i g. I in Endansicht, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Übersetzungsstelleinrichtung für das Getriebe nach Fig. 1, wobei der Steuerspiegelkörper 10 des Getriebes die Neutralstellung (Pumpenfördermenge = 0) einnimmt.

Das in den F i g. I und 2 dargestellte hydrostatische Axialkolbengetriebe besteht aus einer Hydropumpe 1 und einem Hydromotor 3, die hydraulisch miteinander verbunden sind. Die Hydropumpe 1 wird durch einen Motor 2 angetrieben. Die Ausgangsleistung der Getriebeeinheit ist in der Welle 4 abnehmbar. Pumpe und Motor sind von gleicher Bauart und weisen eine Schrägscheibe 5 auf, auf der sich über Pleuelstangen 6

die in der Kolbentrommel 8 axial angeordneten Kolben 7 abstützen. Die Trommeln 8 liegen mit ihren Stirnseiten an einen gemeinsamen Steuerspiegelkörper 10 an, der in dem Gehäuseteil 11 um die Raumachse χ drehbar gelagert ist. Eine Drehbewegung des Str:uerspiegelkörpers 10 um die Achse χ führt zu einer geänderten Schrägstellung der Trommeln 8 gegenüber deren Längsachsen, wodurch sich die Hubwege der Kolben und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ändert.

Der St^'ierspiegelkörper 10 ist in einem Teilbereich seines Umfangs mit Zähnen 12 versehen, die mit einer Zahnstange 13 im Eingriff stehen. Die Zahnstange 13 (vgl. F i g. 3) ist Teil eines Servostellgeräts, dessen Stellkolben 14 in einem Zylinder 15 verschiebbar ist, der stirnseitig über Kanäle 18, 19 mit Ringräumen 16, 17 in einer Bohrung 21 im Gehäuseieil 11 in Verbindung steht. In der Bohrung 21 sitzt ein Schieber 22, der drei im Abstand liegende Sperrbeteiche aufweist. In der Bohrung 21 ist noch ein weiterer Ringraum 23 ausgebildet, der über einen Kanal 24 ebenfalls mit dem Kanal 18 in Verbindung steht. Im Bereich der Bohrung

21 zwischen den Ringräumen 16, 17 und 17, 23 münden Kanäle 25 und 26. Diese Bereiche entsprechen den Bereichen, die zwischen den Sperrbereichen des Schiebers 22 liegen.

Das über den Kanal 18 in den Zylinder 15 des Servostellgeräls einströmende Druckmitte bewirkt eine Verschiebung des Stellkolbens 14 nach links und eine Winkelverstellung des Steuerspiegelkörpers 10 im Uhrzeigersinn. Auf diese Weise erhöht sich das Drehzahlverhältnis des Getriebes bei Vorwärtsfahrt. Bei entgegengesetzter Bewegung von Stellkolben und Steuerkörper verringert sich das Drehzahlverhältnis bis der Sleuerspiegelkörper seine Neutralstellung (siehe Zeichnung) eingenommen hat. Eüine weitere Winkelverstellung des Steuerspiegelkörpers 10 gegen den Uhrzeigersinn über die Neutralstellung hinaus bewirkt bei Rückwärtsfahrt wiederum eine Erhöhung des Drehzahl Verhältnisses.

Der Schieber 22 ist an einem Einde eines Gestänges 28 angelenkt, in dessen mittleren Uereich ein Handstellhebel 27 angreift. Am anderen Ende des Gestänges 28 ist ein Taster 29 angelenkt, der mittels einer Feder 31 gegen eine erste Kurvenfläche 52 gedrückt wird, die am Umfang des Steuerspiegelkörpers 10 in drei Stufen mit unterschiedlichem radialen Abstand zu seiner Drehachse ausgebildet ist. Die Kurvenflächen müssen nicht fester Bestanoteil des Steuerspiegelkörpers 10 sein, sondern können auch an einem separaten Teil vorgesehen sein, das am Steuerspiegelkörper 10 befestigt ist.

Mit Hilfe des Handstellhebels; 27 läßt sich Drehrichtung und Drehzahlverhältnis des Getriebes einstellen. Bei Vorwärtsfahrt mit begrenzter Höchststufe des Übersetzungsverhältnisses nimmt der Schieber 22 die mit 1 markierte Stellung ein. In dieser Stellung strömt Druckmittel hohen Drucks durch den Kanal 25 auf die rechte Seite des Stellkolbens 14, der sich nach links bewegt, was wiederum eine Winkelbewegung des Steuerspiegelkörpers 10 zur Folge hat. Sobald der Taster 29 die erste Stufe in der Kurvenfläche 32 erreicht hat, wandert er unter der Federkraft 31 radial nach innen und bewirkt damit eine Bewegung des Schiebers

22 nach rechts bis über die Ringräume 17, 23 und die Bohrung 21 ein Druckausgleich zu beiden Seiten des Stellkolbens erreicht ist. Dam't ist gleichzeitig auch die Winkelbewegung des Steuerspiegelkörpers 10 in Uhrzeigerrichtung begrenzt.

Wenn der Schieber 22 von Hand in die Stellung 2 bewegt wird, kommt der Steuerspiegelkörper 10 in einer Stellung zur Ruhe, in der sich der Taster 29 auf der zweiten Stufe der Kurvenfläche 32 abstützt. In der Stellung 3 wird dagegen der Winkelbewegung des Steuerspiegelkörpers 10 durch die Stellung des Schiebers 22 keine Begrenzung auferlegt. Der Hubweg des Stellkolbens 14 wird durch seinen Anschlag auf der

ίο linken Seite des Zylinders 15 begrenzt.

Die Stelleinrichtung wird mittels einer Servopumpe 33 mit Druckmittel versorgt, die von der Getriebeeingangswelle angetrieben wird. Die Servopumpe ist als Larnellenpumpe ausgebildet, deren Lamellen 35 im Rotor 34 angeordnet sind. Die äußeren Enden der Lamellen stützen sich an einer Mantelfläche 36 ab, die in einem Gehäuseteil 37 vorgesehen ist und normalerweise exzentrisch zur Drehachse des Rotors 34 liegt. Konzentrisch zur Mantelfläche 36 ist ein Teil 38 angeordnet, an dem sich die inneren Enden der Lamellen abstützen. Die Exzentrizität kann durch Verlagerung des Gehäuseteil 37 zusammen mit dem Teil 38 innerhalb des Gehäuses 39 der Pumpe verändert werden.

Das Gehäuseteil 37 ist mit einem Einlcjßschlitz 41 und einem Auslaßschlitz 42 versehen. Der Einlaßschlitz 41 steht über eine Leitung 43 mit einem nicht dargestellten Vorratstank in Verbindung. Das Druckmittel wird über die Druckleitung 44 in das eine Ende eines Zylinders 45 gefördert, der sich im Gehäuseteil 11 des Getriebes befindet. Im Zylinder 45 ist ein Kolben 46 angeordnet, der mit einem koaxialen Kolben 47 kleineren Durchmessers in einem entsprechend dimensionierten Zylinder 48 verbunden ist. Die gegenüberliegenden Flächen der Kolben 46 und 47 werden somit vom gleichen Druck des Druckmittels aus der Druckleitung 44 beaufschlagt. Die andere Stirnseite des Kolbens 47 steht über Kanäle 49 und 51 mit dem Vorratstank in Verbindung.

Beide Seiten des Kolbens 46 stehen über eine Drosselbohrung 52 miteinander in Verbindung, die zwischen den Kanälen 53 und 54 angeordnet ist, die beidseitig des Kolbens 46 in den Zylinder 45 münden. Ebenso mündet der von der Bohrung 21 kommende Kanal 25 auf der Seite des Kolbens 46 in den Zylinder, die von der durch das Druckmittel unmittelbar beaufschlagten Seite abgewandt ist. Das betreffende Zylinderende hat noch einen weiteren Auslaß 55, dessen Durchlaß vom Kolben 46 gesteuert wird. Der Auslaß 55 mündet in einen Kanal 56, der wiederum über ein in einem Kanalstück 58 angeordneten Druckreduzierventil 57 mit dem zum Vorratsbehälter führenden Kanal 51 in Verbindung steht. Das Ventil 57 hält in den Kanälen 26, 56 und 58 einen Mindestdruck aufrecht, der immer wesentlich niedriger als der Druck im Kanal 23 ist. Eine Abzweigung 59 vom Kanal 26 führt zum Schmiermittelkreis der Getriebeeinheit.

Auf der gleichen Seite des Kolbens 46, auf der die Druckleitung 44 in den Zylinder 45 mündet, führt ein weiterer Kanal 61 ab, der mit einem Hochdruck-Sicherheitsventil 61a bestückt ist. Durch das Sicherheitsventil 61a kann Druckmittel über das Kanalstück 58 abfließen, falls im Zylinder 45 eine bestimmte Druckhöhe überschritten wird.

'ti Betrieb ist der Servopumpenhochdruck von der

<'5 Getriebeeingangsdrehzahl abhängig. Die Stellung des Kolbens 46 ist vom Druckabfall an der Drosselbohrung 52 abhängig und bestimmt die Durchflußmenge durch den Auslaß 55. die wiederum Einfluß auf die Höhe Hp«:

im Kanal 25 vorherrschenden Servodrucks nimmt. Die Flächendifferenz der Kolben 46 und 47 sorgt für eine Verstärkung der durch den Druckabfall an der Drosselbohrung 52 hervorgerufenen Wirkung.

Die Druckdifferenz zwischen den Kanälen 53 und 54 wird nicht nur durch die Drosselbohrung 52 bestimmt, sondern auch durch einen Drosselschieber 62, der über eine Gelenkstangc 63 mit einem zur Drosselklappe des Antriebsmotors führenden Handstellhebel 64 verbunden ist. Der Drosselschieber 62 ist gleichzeitig an ein weiteres Gestänge 65, 66 angelenkt, das ebenfalls mit der Drosselklappe in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Gelenkstange 63 und dem Handstellhebel 64 umfaßt weiterhin eine Druckfeder 75, wodurch eine Leerbewegung des Handstellhebels 64 aufgenommen werden kann.

Die Gelenkstange 63 greift mit ihren freien Enden in den Schlitz 67 eines Schiebers 68 ein, dessen eines Ende als Taster 69 ausgebildet ist, der mit einer zweiten Kurvenfläche 71 am Umfang des Steuerspiegelkörpers 10 zusammenwirkt. Der Taster 69 wird durch eine Feder 72 gegen die Kurvenfläche 71 gedrückt. In der gezeigten Neustralstellung des Steuerspiegelkörpers 10 ermöglicht die Kurvenfläche 71 der Gelenkstange 63 nur eine geringe Winkelbewegung um die Achse 73 an einem raumfesten Arm 74. Die Größe dieses zugelassenen Bewegungswegs der Gelenkstange 63. und damit auch der Drosselklappe, wird durch die Winkelbewegung des Steuerspiegelkörpers 10 in bezug zur eingenommenen Neutralslellung bestimmt.

Das andere Ende des Schiebers 68 greift an einen Hebel 76 am Pumpengehäuse 39 an, über den unter weiterer Zuhilfenahme eines Arms 77 die Exzentrizität der Servopumpe verstellbar ist. In der gezeigten Stellung führt der Arm 77 zunächst eine Leerbewegung aus, bevor er das Gehäuseteil 37 gegen die Kraft einer Feder 78 in Richtung Neutralstellung der Servopumpe verschiebt. Diese Anordnung gewährleistet eine Verringerung der Fördermenge der Servopumpe bei zunehmender Getriebeeingangsdrehzahl, ohne die Abhängigkeit der Druckhöhe des geförderten Druckmittels von der Getriebeeingangsdrehzahl zu beeinflussen.

Von dem zum Drosselschieber 62 führenden Kanal 54 zweigt ein Kanal 81 ab, der mit einem Drosselventil 79 bestückt ist. Bei einer Druckerhöhung in den Kanälen 25,54 und 81 hebt das Drosselventil 79 gegen den Druck einer Feder 83 an und stellt eine Verbindung mit einem Kanal 82 her, der über die Kanäle 56, 58 und 51 an den Vorratsbehälter angeschlossen ist. Gleichzeitig mit dem Anheben des Drosselventils 79 wird eine weitere Verbindung zu einem Ende eines Zylinders 84 freigegeben, in dem ein federbcaufschlagter Kolben 85 angeordnet ist. Das andere Ende des Zylinders 84 ist über die Kanäle 86,49 und 51 entlastet. Der Kolben 85 steht über das bereits erwähnte weitere Gestänge 65,66 mit der Drosselklappe des Antriebsmotors in Verbindung, auf die er gegen die Kraft der Feder in Schließrichtung einwirkt. Im geschlossenen Zustand des Drosselventils 79 sind beide Enden des Zylinders 84 an den Kanal 86 angeschlossen, und zwar das rechte Ende

ίο über eine im Drosselventil 79 vorgesehene Ringnut 87.

Das Drosselventil 79 wird unter Zwischenschaltung eines Arms 91 durch die Kraft der Feder 83 in Schließrichtung beaufschlagt, der ein weiterer Taster 88 als Widerlager dient. Der Taster 88 liegt an einer dritten Kurvenfläche 89 an, die ebenso wie die anderen Kurvenflächen am Umfang des Sleuerspiegeikorpers 10 ausgebildet ist. Das von den Rückstellmomenten der hydrostatischen Pumpe und dem hydrostatischen Motor herrührende Reaktionsmoment versucht den Steucr-Spiegelkörper in Richtung Neustralstellung zu verdrehen, wonach sich gleichzeitig die auf das Drosselventil 79 wirkende Schließkraft der Feder 83 geringfügig verringert. Diese Schließkraft nimmt jedoch stärker ab, wenn das Getriebe über die Neustralstellung hinaus weiter in Umkehrrichtung verstellt wird, um auf diese Weise durch ein früheres Öffnen des Drosselventils 79 die Winkelverstellung des Steucrspiegelkörpers in Grenzen zu halten.

Der Arm 91 wirkt mit einem gleitenden Widerlager 92 zusammen, das mit dem Handstellhebel 64 für die Drosselklappenverstellung verbunden ist. Im geschlossenen Zustand der Drosselklappe befindet sich das Widerlager 92 in einer weitgehend nach rechts verschobenen Position, so daß die Feder 83 keine Einwirkung auf das Drosselventil 79 hat. Die auf das Drosselventil 79 wirkende Schließkraft der Feder 83 nimmt mit der Verschiebung des Handstellhebels 64 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe zu. Eine Erhöhung des ersten Servodrucks (Leitung 81, 54, 25) hat zur Folge, daß sich der Steuerspiegelkörper im Uhrzeigersinn verstellt, bis infolge des höheren Rückstellmoments des Steuerspiegelkörpers eine Gleichgewichtslage erreicht ist.

Für die Übersetzungseinstellung des Getriebes bedeutet dies, daß im Falle einer Lasterhöhung an der Gctriebeausgangswelle und einer damit verbundenen Erhöhung des Getriebehochdrucks die Übersetzungseinstellung automatisch nachgestellt wird. Bei Verringerung der Belastung des Getriebes wird — bei unveränderten anderen Parametern — wieder das ursprüngliche Übersetzungsverhältsnis erreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Axialkolbengetriebe mit einem gemeinsamen, von den getriebelastabhängigen Reaktionskräften beaufschlagten Steuerspiegelkörper, dessen Winkeleinstellung die Verdrängervolumina der hydrostatischen Getriebeeinheiten gemeinsam zur stufenlosen Obersetzungseinstellung mittels eines doppeltwirkenden Servomotors verändert, und mit einer von der Getriebeeingangswelle getriebenen Servopumpe, die zur Versorgung des Servomotors mit Druckmittel dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspiegelkörper (10) um seine zentrale Achse (x) verdrehbar ist und an seinem Umfang eine Kurvenfläche (89) ausgebildet ist, die mit einem Taster (88) zusammenwirkt, der in Abhängigkeit von der Winkelverstellung des Sieuerspiegelkörpers (10) auf ein Drosselventil (79) einwirkt, das in Offnungsrichtung von einem ersten Servodruck (Leitung 25, 54, Si) beaufschlagbar ist, der den Reaktionskräften des Steuerspiegelkörpers (!0) an einer Seite (Leitung 18) des Stellkolbens (14) entgegenwirkt, wobei die andere Seite (Leitung 19) von einem durch Getriebeparameter steuerbaren und vom ersten Servodruck abgeleiteten zweiten Servodruck (Leitung 26,56, 82) beaufschlagt ist und der Taster (88) über eine Druckfeder (83) an dem einen Ende eines Hebelarms (91) angreift, dessen anderes Ende am Drosselventil (79) anliegt und dessen wirksame Hebelarmlänge in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung des Antriebsmotors (2) veränderbar ist.

2. Axialkolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersie Servodruck (Leitung 25, 54, 81) durch einen Drosselschieber (62) in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung des Antriebsmotors (2) variierbar ist.

3. Axialkolbengetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Steuerspiegelkörpers (10) eine weitere Kurvenfläche (71) vorgesehen ist, in die ein das Verdränger volumen der Servopumpe (33) ändernder Taster (69) eingreift.