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Steuereinrichtung für einen hydrostatischen Fahrantrieb
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung
sind für die Steuerung der Primär-und Sekundäreinheit sowie die Leistungsbegrenzung
der Antriebsmaschine eine große Anzahl von Steuerventilen notwendig, wodurch die
Einrichtung teuer und störanfällig wird.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Aufwand an Steuerorganen
relativ gering ist und über ein einziges Fahrpedal sowohl die Drehzahl der Antriebsmaschine
als auch das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes beeinflußbar sind.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbeserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 ein hydrostatisches Getriebe mit Steuereinrichtung in schematischer Darstellung,
Figur 2 eine Abwandlund des Ausführungsbeispiels nach Figur 1, Figuren 3 und 4 Varianten
des Ausführungsbeispiels nach Figur 2.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit- 10 eine
Primäreinheit bezeichnet, die im geschlossenen Kreis über zwei Getriebehauptleitungen
11 und 12 mit einer Sekundäreinheit 13 verbunden ist. Die Primäreinheit und eine
mit ihr verbundene Hilfspumpe 14 werden von einer gemeinsamen Antriebsmaschine 15
(Brennkraftmaschine) angetrieben. Die Hilfspumpe 14 saugt Druckmittel aus einem
Behälter 16 an und fördert es in eine Leitung 17, in der eine Meßdrossel 18 angeordnet
ist. Von der Leitung 17 zweigt an einer Stelle vor der Meßdrossel eine Leitung 19
ab, die zu. einem 4/3-Wegeventil 20 für die Fahrtrichtungssteuerung führt. Weiterhin
zweigt von der Leitung 17 an einer Stelle hinter der Meßdrossel 18 eine Leitung
21 ab, die ebenfalls zum vorzugsweise elektromagnetiseh betätigten Wegeventil 20.
führt.
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Vom Wegeventil 20 führt eine erste Steuerleitung 22 zu einer Folgesteuereinrichtung
23 für die Einstellung der Primäreinheit 10. Vom Wegeventil 20 führt weiterhin eine
zweite Steuerleitung 24 ebenfalls zur Folgesteuereinrichtung 23.
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Die Steuerleitungen 22, 24 münden dort an entgegengesetzten
Seiten
eines Vorsteuerteils 23' der Folgesteuereinrichtung, das beidseitig von Federn 25,
26 zentriert wird. Das Vorsteuerteil 23' steht mit dem Schieber 23" der Folgesteuereinrichtung
unmittelbar in Verbindung.
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Vom Vorsteuerteil 23' führt eine Leitung 27 mit Dämpfdrossel 28 zu
einem ersten Stellzylinder 29 zum Einstellen der Primäreinheit. Eine zweite Leitung
30 führt vom Vorsteuerteil 23' zum Behälter 16. Vom Schieber 23" geht eine Leitung
32 aus, von der ein Zweig 32' zu einem zweiten Stellzylinder 33 für die Einstellung
der Primäreinheit führt, ein anderer Zweig 32'' zu einem 2/2-Wegeventil 34.
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An die eine Stirnseite dieses Wegeventils führt auch die Leitung 27.
Die gegenüberliegende Seite des Steuerventils 34 ist von einer Feder 35 belastet.
Von der Leitung 27 führt eine Leitung 36 zu einer Leitung 37, die über ein Doppelrückschlagventil
38 mit den Leitungen 11 und 12 verbunden ist. Von der Leitung 11 führen drei Leitungen
40, 41, 42 zur Leitung 12. In den Leitungen 40, 41 sind in bekannter Weise Druckbegrenzungsventile
43, 44 für die Sicherung der Hochdruckleitung angeordnet, während sich in der Leitung
42 ein Doppelrückschlagventil 45 befindet.
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Der Schieber 23' der Folgesteuereinrichtung 23 ist über ein Gestänge
46 mechanisch mit dem Stellzylinder 33 der Primäreinheit verbunden.
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Die an die Hilfspumpe 14 angeschlossene Leitung 17 führt stromabwärts
der Mündung der Leitung 21 zu einem 2-Wege-Stromregelventil 48. Von diesem führt
eine erste Leitung 49 über ein Druckbegrenzungsventil 50 zum Behälter 16, eine zweite
Leitung 51 führt zu einem Stellzylinder 52
für die Sekundäreinheit.
Die Gegenkraft wird von einer Feder 53 aufgebracht. Im Stromregelventil 48 ist im
Leitungszweig 49 eine Drossel 54 angeordnet. Von der Leitung 51 zweigt eine Leitung
55 ab, die zum Behälter 16 führt. In dieser Leitung ist eine verstellbare Drossel
56 angeordnet, die vom Fahrpedal 57 für die Antriebsmaschine 15 betätigbar ist.
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Von der Leitung 17 zweigt vor der Meßdrossel 18 noch eine Leitung
60 ab, die zur Leitung 49 führt und dort an einer Stelle hinter dem Stromregelventil
mündet. Diese Leitung umgeht also die Meßdrossel 18 und das Stromregelventil 48;
in ihr ist eine verstellbare Drossel 61 angeordnet, die ebenfalls von einem Pedal
62 betätigbar ist. Von der Leitung 49 führt noch von einer Stelle hinter dem Stromregelventil
48 eine Leitung 63 zur Leitung 42, wo sie am Drosselrückschlagventil 45 mündet.
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Im Betrieb fördert die Hilfspumpe 14 einen der Drehzahl der Antriebsmaschine
15 proportionalen Förderstrom in die Leitung 17. Dabei entsteht an der Meßdrossel
18 ein Druckgefälle. Der höhere Druck vor der Drossel pflanzt sich über die Leitung
19, das Wegeventil 20 und die Leitung 22 zur Folgesteuereinrichtung 23 fort. Der
niedrigere Druck hinter der Drossel 18 pflanzt sich über die Leitung 21, das Wegeventil
20 und die Leitung 24 ebenfalls dorthin fort. Die beiden Steuerdrücke wirken auf
entgegengesetzte Stirnseiten des Vorsteuerteils 23'. Entsprechend dessen Stellung
werden über die Leitungen 27 und 32' die Stellzylinder 29, 33 der Primärseite beaufschlagt.
Je größer das Druckgefälle an der Meßdrossel 18 ist, desto weiter wird die Primäreinheit
ausgestellt, d.h. desto grösser ist ihre Fördermenge. Die Stellzylinder 29, 33 haben
unterschiedlich große Wirkflächen.
Der flächenkleinere Stellzylinder
29 ist über die Leitungen 11 und 36 sowie das Doppelrückschlagventil 38 stets von
der Hochdruckseite der Primäreinheit 10 her beaufschlagt, der flächengrößere Stellzylinder
33 nur dann, wenn die Folgesteuereinrichtung Verbindung von der Leitung 27 zur Leitung
32' herstellt. Dies richtet sich - wie weiter oben ausgeführt - nach dem Druckgefälle
an der Meßdrossel 18.
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Durch diese erreicht man also eine vom Strom der Hilfspumpe 14 und
damit von der Drehzahl der Antriebsmaschine vorgegebene Verstellung der Primäreinheit.
Da derartige Folgesteuereinrichtungen hinlänglich bekannt sind, ist sie hier nur
kurz beschrieben.
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Die verstellbare Drossel 56 ist so ausgelegt, daß anschließend an
den Verstellbereich der Antriebsmaschine über den weiteren Pedalweg der Querschnitt
der Drossel 56 stetig verkleinert wird. D.h. erst dann, wenn die Antriebsmaschine
ihre volle Drehzahl erreicht hat, wird der Durchflußquerschnitt der Drossel 56 verringert.
Das bedeutet folgendes: Das durch die Meßdrossel 18 strömende Druckmittel gelangt
im Stromregelventil 48 dann, wenn das Fahrpedal noch nicht durchgetreten ist, in
die Leitung 49. Es ist so ausgelegt, daß erst bei oder annähernd bei maximaler Drehzahl
der Antriebsmaschine ein Teilstrom in die Leitung 51 und über die geöffnete Drossel
56 zum Tank fließt. Deren Querschnitt wird durch das Fahrpedal 57 anschließend an
den Verstellbereich der Antriebsmaschine über den weiteren Pedalweg stetig verringert.
Erst jetzt kann sich auch in der Leitung 51 ein Druck aufbauen, welcher im Stellzylinder
52 der Sekundäreinheit wirksam wird und diese nun entgegen der Kraft der Feder auf
kleineres
Schluckvolumen unabhängig von der Drehzahl der Primäreinheit
zurückstellt. Das sonst in der Leitung 49 fliessende Druckmittel gelangt über die
Leitung 63 sowie das Rückschlagventil 45 in die jeweilige Niederdruckleitung.
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Bei dem oben beschriebenen Vorgang ist die Drossel 61 in der Zweigleitung
60 geschlossen. Wird sie durch das Pedal 62 zu irgend einem beliebigen Zeitpunkt
geöffnet, dann wird der Zustrom von Druckmittel zum Stromregelventil 48 verringert,
so daß der Reststrom an der Drossel 56 immer kleiner wird und damit auch der Druck
in der Leitung 51 und im Stellzylinder 52 der Sekundäreinheit. Diese wird nun durch
die Feder 53 auf größtes Schluckvolumen eingestellt. Dies hat weiterhin zur Folge,
daß der Druckmittelstrom auch über die Meßdrossel 18 immer weiter verringert wird,
damit auch die Druckdifferenz an dieser, wodurch-nun auch die Primäreinheit auf
kleineres bzw. kleinstes Fördervolumen eingestellt wird. Die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs wird durch diese beiden Einflüsse - ohne Änderung der Drehzahl der
Antriebsmaschine - beim Durchtreten des Pedals 62 (Inching-Pedal) bis zum Stillstand
des Fahrzeugs verringert.
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Wenn der Getriebedruck einen höchstzulässigen Wert erreicht hat, wird
über die Leitung 27 das Wegeventil 34 in Durchflußstellung gebracht, worauf Druckmittel
vom Stellzylinder 33 unmittelbar zu der den niedrigeren Druck führenden Getriebeleitung
11 oder 12 abgesteuert wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 ist um eine Leistungsbegrenzungseinrichtung
erweitert. Zu diesem Zweck führt von der Getriebehauptleitung 11 eine Zweigleitung
65 zu einem elektromagnetisch betätigbaren 3/3-Wegeventil 66, das - zusammen mit
dem Wegeventil 20 -beim Wählen der Fartrichtung in eine seiner beiden Endlagen gebracht
wird. Vom Wegeventil 66 führen eine Zweigleitung 67 zur Getriebehauptleitung 12
und eine Leitung 68 zur einen Stirnseite eines 3/2-Wegeventils 69, dessen andere
Stirnseite von einer Feder 70 belastet ist. Von diesem Wegeventil führen eine Leitung
71 zum Behälter 16 und eine Leitung 72 zur Leitung 51, die vom Stromregelventil
48 her kommt. Die Leitung 72 setzt sich über das Wegeventil 69 hinaus fort und führt
zum Stellzylinder 52 der Sekundäreinheit 13. Alles andere ist ansonsten gleich wie
beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 1.
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Aus der jeweiligen Getriebehauptleitung 11 oder 12 wird der höhere
Druck über das fahrtrichtungsabhängig geschaltete Wegeventil 66 abgegriffen und
zum Wegeventil 69 geleitet. Dieses ist so eingestellt, daß bei allen Drücken, die
an der voll ausgestellten Primäreinheit 10 ein Drehmoment verlangen, das über das
Maximalmoment der Antriebsmaschine 15 bei Höchstdrehzahl liegt, die druckproportionale
Folgesteuereinrichtung der Sekundäreinheit 13 anstatt mit dem Steuerdruck mit dem
Druck im Behälter 16 verbunden ist. Dadurch wird die Sekundäreinheit 13 auf größtes
Schluckvolumen eingestellt und damit auch die Überlastung der Antriebsmaschine verhindert.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zeigt eine geringe Änderung bezüglich
der Anordnung des Wegeventils 69. Dieses ist nunmehr über eine Leitung 73 unmittelbar
an die
Leitung 51 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 angeschlossen.
Die Funktion ist dabei genau dieselbe..wie beim Ausführungsbeispiel nach der Figur
2.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zeigt eine andere Ausbildung
der Drosseleinrichtung in der Leitung 60. Diese enthält nunmehr anstatt der Drossel
61 ein Druckbegrenzungsventil 74, dessen Feder 75 durch ein Pedal 76 beeinflußbar
ist, und zwar derart, daß beim Niedertreten des Pedals die Federkraft geringer und
damit auch der Öffnungsdruck geringer wird. Man erreicht damit eine besonders feine
Dosierbarkeit der Inch-Einrichtung.