DE2305086A1 - Statisches fluessigkeitsgetriebe - Google Patents
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Description
Sperry Rand Corporation
Troy (Michigan) USA
Troy (Michigan) USA
Bei der Anwendung von statischen Flüssigkeitsgetrieben bei Belastungen hoher Massenträgheit und Handbedienung ist es
wünschenswert, daß die Bedienung durch Veränderung des an die Belastung angelegten Moments erfolgt, ansteile durch
Veränderung der Geschwindigkeit, wie dies bei anderen Flüssigkeitsgetrieben üblicherweise der Fall ist. So ist z.B. die
Vorrichtung zur Bewegung einer Ladeschaufel typisch für die Belastung, die am günstigsten durch die Veränderung des
Moments und nicht durch die Veränderung der Geschwindigkeit gesteuert wird. Dabei ist es natürlich notwendig, daß
mit einem solchen Getriebe auch ein Rückwärtsmoment zur Bremswirkung sowie die Möglichkeit eines Schiebens der Last
oder die Überwindung der bei einer gleichförmigen Lösebewegung als Hemmnis auftretenden Reibung gegeben sein muß.
Die bislang für derartige Zwecke üblichen Steuer- und Antriebsanlagen sehen gewöhnlich die Verwendung einer veränderlichen
Verdrängerpumpe sowie eine zugehörige, verhältnismäßig
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komplexe Steueranlage vor. Hydraulische Anlagen, die zur Steuerung des Hydromotors eines Wegeventils bedürfen, konnten
bisher nicht ohne weiteres für Anlagen Verwendung finden, die zur Veränderung des Moments dienen. Vorgeschlagene Lösungen
sahen entweder eine Begrenzung auf verhältnismäßig niedrige Leistungen vor, falls Einfachheit und geringe Kosten gefordert
wurden; oder aber die Bedienungssteuerung für das Wegeventil fielen bei stärkeren Antrieben verhältnismäßig
komplex und kostspielig aus.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein
verbessertes statisches Flüssigkeitsgetriebe vorzusehen, mit einem Wegeventil zwischen einer Verdrängerpumpe und einem
Hydromotor und einem vorgesteuerten Druckminderventil, bei dem die über das an den Hydromotor angelegte Moment ausgeübte
Handbedienung mit Hilfe eines einfachen, verläßlichen und wenig kostspieligen Vorsteuermechanismus ausgeübt werden kann,
der gleichzeitig den an das Wegeventil und das Druckminderventil angelegten Vorsteuerdruck verändert.
Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß ein statisches Flüssigkeitsgetriebe mit einer Verdrängerpumpe,
einem Hydromotor, einem vorgesteuerten Druckminder-
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ventil und einem Wegeventil mit Steuerschieber vorgesehen wird, wobei zwei Steuerkolben den Steuerschieber aus der
Nullrichtung in die eine oder andere Richtung bewegen, sowie Federn zur Vorspannung der Steuerkolben in Abhängigkeit
von dem an die Steuerkolben angelegten Druck vorgesehen sind, ständig geöffnete, verengte Steuerwege von der Verdrängerpumpe
zu jedem der beiden Steuerkolben, getrennte Abläufe für jeden Steuerkolben, und eine Dreifachdrehsteuerung
zur wahlweisen Öffnung einer der beiden Abläufe und gleichzeitigen,
jeweilig erforderlichen Erhöhung des Vorsteuerdrucks für eines der Druckminderventile und einen der Steuerkolben.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Kreislaufs einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei
jedoch die Teile eine andere Lage einnehmen; Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des
Wegeventils aus Fig. 1·
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Der Kreislauf nach Fig. 1 umfaßt eine Druckquelle, z. B. eine Verdrängerpumpe 10 mit gleichbleibender Fördermenge
und Drehrichtung, die über eine Triebleitung 12 mit einem Wegeventil 14 verbunden ist. Dieses Wegeventil besteht aus
einem Schiebergehäuse 16 und einem Steuerschieber 18, dessen Form der in Fahrlagern für Grab- und Ladearbeiten üblichen
entsprechen kann. Das Schiebergehäuse ist mit einem Triebanschluß 20 versehen, dem benachbart die üblichen Pumpenüberströmbohrungen
22 liegen, über die andere Ventile aus derselben Druckquelle versorgt werden. Die Hydromotor-Anschlußbohrungen
24 werden beidseitig von den Zuflußbohrungen 26 und den Abflußbohrungen 28 an beiden Enden des Ventils eingefaßt. Ein
Hydromotor 30 ist über die Hydromotor-AnscMußbohrungen wie üblich parallel geschlossen. Die bisher beschriebenen
Teile können von üblicher Konstruktion sein.
Ein vorgesteuertes Druckminderventil 32, das entweder getrennt oder im Schiebergehäuse 16 angebracht sein kann, ist
mit einem T-Stück an die Triebleitung 12 angeschlossen, und besitzt bei Öffnung einen Abfluß durch die Ablaufleitung 34. Das
Drückminderventil 32 ist vorgesteuert, wobei eine schwache Feder 36 zusammen mit dem Druck in einer Vorsteuerkammer
38 dem an die Vorsteuerkammer angelegten Druck der Trieb-
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leitung Widerstand entgegensetzt. Die Vorsteuerkammer 38 erhält Druckmittel durch eine Drossel 42; der Druck in der
Vorsteuerkammer 38 wird durch ein Vorsteuer-Druckminderventil 44 begrenzt. Öffnet dieses Yorsteuer-Druckminderventil
und Druckmittel tritt durch die Ablauf leitung 34 mit einem größeren Durchsatz auf als durch die Drossel 42 zugeführt wird,
dann öffnet sich das Hauptdruckmittelventil und regelt so den Druck in der Triebleitung 12, wie dem Fachmann bekannt.
Das Vorsteuer-Druckminderventil 44 dient also als Druckbe-r
grenzungsventil des Maximaldrucks für die gesamte Anlage.
Zum Zwecke einer Veränderung der Stellung des Haupt-Steuerschiebers
18 ist dieser beiendig mit einer identischen, druckabhängigen Vor steuerung versehen, die in Fig. 3 vergrößert
dargestellt ist. Sie besteht aus einem Vorsteuergehäuse 46 mit einer kleineren Bohrung 48, in der das dünnere Endstück des
Steuerschiebers 18 leitet, sowie eine größere Bohrung 50, in
r -der ein Steuerkolben 5$ gleitet, der mit einer Zylinderschraube
54 an dem Steuerschieber 18 befestigt ist. Die rechte Seite" des Steuerkolbens 52 und die Zylinderschraube 54 haben zusammen
eine Fläche, die gleich der Fläche der größeren Bohrung 50 ist. Die Zylinderschraube 54 ist mit einer mittigen,
durchgehenden und mit einer Verengung 56 ausgestatteten Bohrung·
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versehen, Die Zylinderschraube 54 dient außerdem als Halterung für ein federbelastetes Rückschlagventil 58, durch das im Normalfall
die durch den ganzen Steuerschieber 18 hindurchgehende und zum Triebanschluß 20 geöffnete Mittelbohrung verschlossen wird.
Das rechte äußere Ende des Steuerkolbens 52 ist auf seinem
ganzen Durchmesser den in einer Endkammer 62 herrschenden Druck ausgesetzt; die Endkammer 62 wird durch einen Stopfen
64 verschlossen; in ihr sitzt eine Vorspannfeder 66, die sich der Bewegung des Hauptsteuer Schiebers nach rechts in der Fig. 3
widersetzt, wenn auf diesen der Druck, der in der Endkammer 62 am anderen Ende des Wegeventils herrscht, ausgeübt wird.
Die Kennlinie der Vorspannfeder 66 ist so gewählt, daß bei einer Bewegun-g von Mindest- und Höchstdruck der Druck in der entgegengesetzten
Endkammer 62 ebenfalls von dem Mindest- auf den Höchstwert des Vorsteuerdrucks in der Vorsteuerkammer
38 des Druckminderventils 32 steigt. Die Höhe dieses Drucks ist in jedem Moment nur unwesentlich kleiner als der Betriebsdruck in der Haupttriebleitung 12.
Das Wegeventil 14 und das Vorsteuergehäuse 46 sind mit einer gemeinsamen Bohrung 67 versehen, die die Verbindung zwischen
der entsprechenden Hydromotor-Anschlußbohrung 24 und einem
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Bremsraum 68 links vom Steuerkolben herstellt. Die betreffende Kreisfläche des Steuerkolbens dient als Bremskolben,
der dem Auslaßdruck des Hydromotors ausgesetzt ist, wenn der Hydromotor durch Trägheitskräfte oder Schwerkraft als
Pumpe augetrieben wird und der Hauptsteuerschieber 18 in F ig. irgendeine Lage rechts von der dargestellten mittleren Position
einnimmt. Das Vorsteuergehäuse 46 ist außerdem mit einem
Verbindungsanschluß 70 versehen, der nur dann geöffnet ist, wenn der, Hauptsteuerschieber 18 links von der in Fig. 3 dargestellten
mittleren Position liegt. Die zum Vorsteuergehäuse 46 gehörenden, in Fig. 3 dargestellten Teile sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich,
genauso am entgegengesetzten Ende des Wegeventils vorhanden.
Über eine Dreifach-Drehsteuerung 72 kann die Handbedienung
gleichzeitig auf das Wegeventil 14 und das Druckminderventil 32 ausgeübt werden. Dazu gehört ein Steuergehäuse 74 mit einem
Vorsteuer-Druckminderventil 76 und zwei entsperrbaren Rückschlagventilen 78 und 80. Das Rückschlagventil 80 ist über die
Druckbegrenzungsleitungen 82 und 84 mit der linken und rechten Seite des Wegeventils 14 über die Verschlußstopfen 64 verbunden.
Werden entweder das Rückschlagventil 78 oder das Rückschlagventil 80 geöffnet, dann erfolgt über sie Abfluß aus der entsprechenden
Endkammer 62 in eine Nockenkammer 86 im Steuer-
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gehäuse 74, das mit einer Ablaufleitung 88 in Verbindung steht. Rückschlagventile 90 verbinden die Druckbegrenzungsleitungen
82 und 84 mit dem Vorsteuer-Druckminderventil 76. In gleicher Weise sind das vorgesteuerte Rückschlagventil 92 und die Druckminderleitung
94 mit dem Vorsteuer-Druckminderventil 76 zur Aufnahme von Druckmittel aus der Vorsteuerkammer 38 des
vorgesteuerten Hauptdruckminderventils 32 verbunden. Daher kann der Druck in den Druckbegrenzungsleitungen 82 und 84
und in der Druckminderleitung 94 niemals über das Niveau steigen, das durch das Vorsteuer-Druckminderventil 76 festgelegt
wird. Dieses Niveau kann mit Hilfe der Vorsteuerfeder 96 voa Hand eingestellt werden.
Zum Zweck der Steuerung der entsperrbaren Rückschlagventile 78 und 80 sowie der Vorsteuerfeder 96 ist ein von Hand zu betätigender
Drehnocken 98 vorgesehen, der in der Nockenkammer 86 sitzt und mit einem (nicht dargestellten) Bedienungshandgriff
verbunden ist. Der Drehnocken 98 ist mit einem Einschnitt 100 versehen, dessen beiden, von der Mitte ausgehenden Seiten
eine ansteigende Nockenbahn bilden, über die die Vorsteuerfeder 96 veränderlich zusammengedrückt werden kann, wenn der Drehnocken
aus seiner Mittelposition in die eine oder andere Richtung bewegt wird. Außerdem ist der Drehnocken 98 mit einem weiteren
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von Nockenbannen 102 und 104 versehen, die zur mehr ruckweisen Öffnung der entsperrbaren Rückschlagventile 78 und
80 dienen, wenn der Drehnocken aus seiner Mittelposition die eine oder andere Richtung gedreht wird.
Bei laufender Verdrängerpumpe und Wegeventil 14 in der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung fließt das von der Pumpe
kommände Druckmittel über den Bypaßtriebanschluß 20 und Pumpenüberströmbobrung 23 ab, während der Hydromotor 30
hydraulisch gesperrt ist, da der Steuerschieber 18 beide Hydromotor-Anschlußbohrungen
24 versperrt. Unter diesen Bedingungen liegt der Drehnocken 98 in der dargestellten Mittelstellung
unf das Vorsteuer-Druckminderventil 76 hält nur einen sehr geringen Druck in der Vorsteuerkammer 38 des Druckminderventils
32 aufrecht, wodurch das von der Verdrängerpumpe 10 gelieferte Druckmittel über den Bypaß zur Ablaufleitung 34 bei
verhältnismäßig geringem Druck in der Triebleitung 12 gelangen kann.
Soll ein Antriebsmoment an den Hydromotor 30 angelegt werden, wird der Drehnocken 98 gedreht, z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn
und dadurch die in Fig. 2 dargestellte Lage erzeugt.
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Damit wird das entsperrbare Rückschlagventil 78 geöffnet und Druckmittel kann aus der rechten Endkammer 62 frei austreten,
die beständig mit einem schmalen Strom von Druckmittel aus der Mittelbohrung 60 über das Rückschlagventil und die Verengung
in der Zylinderschraube versorgt wird. Lediglich die Vorspannfeder 66 wirkt dabei als Widerstand gegen die Bewegung
des Steuerschiebers 18 nach links. Diese Bewegung wird durch Druckmittel hervorgerufen, das in die rechte Endkammer 62 über
das Rückschlagventil und die Verengung eintritt. Das Druckniveau wird durch den Grad der Belastung der Vorsteuerfeder 96 des
Vorsteuer-Druckminderventils 70 bestimmt. Dieses Ventil regelt sowohl den Druck in der Vorsteuerkammer 38 des Druckminderventils
32 wie auch den Druck in der Endkammer 62 auf der rechten Seite des Wegeventils 14, wobei diese beiden Drücke im
wesentlichen gleich sind, wenn der geringfügige Druckabfall in den Leitungen und am Rückschlagventil unberücksichtigt bleibt.
Der durch die Verdrängerpumpe 10 über die Triebleitung 12, die rechte Zuflußbohrung 26 und die rechte Hydromötor-Anschlußbohrung
24 an den Hydromotor angelegte Druck ist deshalb auf die Höhe begrenzt, die durch das Hauptdruckminderventil
32 bestimmt wird, das seinerseits wieder von den Druckverhältnissen im Vorsteuer-Druckminderventil 76 abhängig ist.
Damit kann jedes Moment an die Belastung des Hydromotors
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angelegt werden, in dem der Drehnocken 98 in seiner Stellung verändert wird und entsprechend die Vorsteuerfeder 96 des
Vorsteuer-Druckminderventils zusammenpreßt oder freigibt.
Zum Leerlauf des Motors nach einer Beschleunigung oder gleichförmigen Geschwindigkeit wird der Drehnocken 98 in
seine Mittelstellung zurückgedreht. Dadurch kehrt jedoch der Steuerschieber 18 nicht in seine Mittelstellung zurück, so lange
nämlich Trägheitkräfte oder Schwerkraft auf die Last wirken und der Hydromotor 30 als Pumpe angetrieben wird. Das Wegeventil
bleibt also in seiner linken Stellung, die in Fig. 2 dargestellt ist, und zwar infolge des Druckanstiegs in der Ausgangsleitung
des Hydromotors, der über die Verbindungsbohrung 67 auf die Bremsfläche des Steuerkolbens 42 einwirkt. Diesem
Druck steht die Vorspannfeder 66 entgegen, da in der linken Endkammer 62 kein Druck herrscht. Die Feder 66 spannt den
Steuerkolben 52 nach rechts vor, wodurch eine gewisse Verengung des Durchflusses zwischen der Hydromotor-Anschlußbohrung
24 und der Abflußbohrung 28 entsteht, so daß der Hydromotor leicht gebremst wird, bis er zum Stillstand kommt.
Diese Druckminderung wird durch den Ausgangsdruck des Hydromotors automatisch geregelt, da der Ausgangdruck auf
die Bremslcolbenfläche der Steuerkolbens 52 als Gegenkraft zur Vorspannfeder 66 wirkt,
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Soll ein Bremsmoment an die Last angelegt werden, nachdem sie wie beschrieben, sich im Leerlauf befand, oder wie dies
unmittelbar nach einer Vorwärtsfahrt der Fall ist, dann wird der Drelmoekcn 98 aus seiner Mittelstellung im Uhrzeigersinn
bewegt, wodurch die Feder des Vorsteuer-Druckminderventils
76 erneut zusammengedrückt wird und ein Druckanstieg in der linken Endkammer 62 auf die gesamte Fläche des Steuerkolbens
52 erfolgt. Damit wird der Steuerkolben stärker vorgespannt und eine höhere Druckminderung zwischen der Hydromotor-Anschlußbohrung
24 und der Abflußbohrung 28 erreicht, bis der Druck in der Verbindungsbohrung 67 so hoch ist, daß die zusätzliche
Vorspannung ausgeglichen wird. Damit kann eine beliebige Brems-Druckminderung auf den leerlaufenden Motor
ausgeübt werden.
Bei Bremsung ist es nicht notwendig, einen Antriebsdruck auf den Hydromotor auszuüben, sondern es genügt, einen genügenden
Druck in der Triebleitung aufrecht zu erhalten, um die Hydromotor-Anschlußbohrung
mit Druckmittel zu versorgen. Zu diesem Zweck wird, immer wenn der Steuerschieber 18 links von der in
Fig. 2 dargestellten Mittellage sich befindet, der Verbradungeanschluß
70 auf der rechten Seite geöffnet, der die Vorsteuerkaramer
38 des Druckminderventils 32 mit der rechten End-
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kammer 62 verbindet. Der Abfluß aus der rechten Endkammer erfolgt über die Druckbegrenzungsleitung 8? und das entsperrbare
Rückschlagventil 80, da ja der Drehnocken 98 in Uhrzeigerrichtimg gedreht wurde. Deshalb kann in der Vorsteuerkammer
38 nur ein unbedeutender Druckanstieg auftreten und das gesamte, nicht benötigte von der Pumpe gelieferte Druckmittel
wird durch das Druckminderventil 32 in die Ablauf leitung 34 geleitet. Der Verbindungsanschluß 70 auf der linken Seite des
Wegeventils 40 ist seinerseits durch den Steuerkolben 52 verschlossen, wodurch jeder gewünschte Druckanstieg in der
linken Endkammer 62 durch Zusammendrücken der Vorsteuerfeder
96 des Vorsteuer-Druckminderventils 76 erzielt werden kann.
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE . . .....1Λ Statisches Flüssigkeitsgetriebe mit einer Verdrängerpumpe, einem Hydromotor, einem vorgesteuerten Druckminderventil und einem Wegeventil mit Steuerschieber, dadurch gekennzeichnet, daßzwei Stcuerkolben zur Bewegung des Steuerschiebers aus der Nullstellung in die eine oder andere Richtung vorgesehen sind, sowie Federn zur Vorspannung der Steuerkolben in Abhängigkeit von den an die Steuer! jlben angelegten Druck, ständig geöffnete, verengte Steuerwege von der Verdrängerpumpe zu jedem der beiden Steuerkolben, getrennte Abläufe für jeden Steuerkolben, und eine Dreifach-Drehsteuerung zur wahlweisen Öffnung einer der beiden Abläufe und gleichzeitigen, jeweilig erforderlichen Erhöhung des Vorsteuerdrucks für eines der Druckminderventile und einen der Steuerkolben.2, Ein Getriebe entsprechend Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die verengten Steuerwege durch den Steuerschieber des Wegeventils gebildet werden.3. Getriebe entsprechend irgend einem der Ansprüche 3 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreifach-Drehsteuerung309832/053?k *?■vorgesehen ist, mit einem Drehnocken, zwei sich gegenüberliegenden Nockenbahnen am Drehnocken xmd einem Vorsteuerdruckniinderventil, das durch diese Nockenbahnen gesteuert wird, zwei davon getrennten Nockenbahnen am Drehnocken, sowie getrennten Rückschlagventilen, die jeweils durch eine der zuletztgenannten Nockenbabnen gesteuert werden.4. Getriebe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung für den Steuerschieber zur Erzeugung einer veränderlichen Drosselung für die vom Hydromotor rüekströmende Druckflüssigkeit vorgesehen ist, wenn der Hydromotor leei läuft, mit Bremskolben schmalerer Fläehe gegenüber den beiden Steuerkolben, und mit einer Bohrung zur \rerbindung der Bremskolben mit der vom Hydromotor rückströmenden Druckflüssigkeit.5, Getriebe entsprechend Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die veränderliche Drosselung oder die Verbindungsbohruiig geschlossen wird, wenn der zugehörige Steuerkolben durch Anlegen eines Vorsteuerdrucks bewegt wird.309832/05376. Getriebe entsprechend einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abfluß des von der Verdrängerpumpe gelieferten Druckmittels erfolgen kann, wenn der Steuerschieber von einem der Bremskolben gesteuert wird.7. Getriebe entsprechend Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der in Anspruch 6 genannten Wirkung zwei Leitungen vorgesehen sind, die das Druckminderventil mit dem jeweiligen Steuerkolben verbinden und die von jedem Steuerkolben so gesteuert werden, daß sie nur öffnen, wenn der Steuerkolben sich entgegen der Feder bewegt.309832/0537Leerseite
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |