DE3200329C2

DE3200329C2 - Umschaltvorrichtung für hydrostatische Getriebe

Info

Publication number: DE3200329C2
Application number: DE3200329A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7990 Friedrichshafen Ehrlinger; Ünal Dipl.-Ing. Gazyakan; Karlmann 7992 Tettnang Hamma
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS58121348A; GB8300567D0; GB2112910B; DE3200329A1; IT8346804A0; GB2112910A; IT1174965B

Abstract

Beim Betrieb von hydraulischen Schiefscheibenmaschinen im offenen Kreislauf sind die Hydromotoren bzw. deren Kolbenführung der Gefahr der Zerstörung ausgesetzt durch Überdrehzahlen oder Unterdruck in der Niederdruckleitung, sofern sich der Leistungsfluß umkehrt und der Hydromotor als Pumpe wirkt, wie dies beispielsweise im Fahrzeugbetrieb geschehen kann. Bei kritischen Betriebszuständen, die bei Antriebsumkehr auftreten können, wird der Hydromotor (6) vom offenen in den geschlossenen Kreislauf umgeschaltet. Dies erfolgt durch eine Steuervorrichtung (9), die das Wegeventil (5), das die Förderstromrichtung der Druckflüssigkeit bestimmt, in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl des Hydromotors (6) oder vom Schaltzustand der Hydropumpe (1) in die Nullstellung verstellt. Um eine ausreichende Versorgung des Hydromotors mit Flüssigkeit sicherzustellen, ist außerdem eine Einspeisung über ein Nachsaugeventil (8) vorgesehen, dem ein Schaltventil (7) zugeordnet ist. Zum Erzielen eines ausreichenden Schaltdruckes sind dem Schaltventil Drosseln (10.1 und 10.2) vorgeschaltet. Ferner sind sowohl der Hydropumpen-Kreis als auch der Hydromotor-Kreis durch Hochdruckbegrenzungsventile (2 bzw. 11.1, 11.2) abgesichert. Die Betätigung des Wegeventils (5), d.h. die Wahl für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt, erfolgt durch die Steuervorrichtung (9). An der Antriebswelle des Hydromotors (6) ist ein Drehzahlabgriff (9.1) angebracht, dessen Signale durch eine Leitung (9.2) der Steuervorrichtung (9) ........

Description

60

Die Erfindung betrifft eine Umschaltvorrichtung für hydrostatische Getriebe mit offenem Kreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruches I.

Beim Betrieb hydrostatischer Getriebe Im offenen Kreislauf sind die Hydromotoren bzw. deren Kolbenführung der Gefahr der Zerstörung ausgesetzt durch Überdrehzahlen oder Unterdruck in der Niederdruckleitung, sofern sich der Leistungsfluß umkehrt und der Hydromotor als Pumpe wirkt, wie dies beispielsweise in einem Fahrzeug bei Schubbetrieb geschehen kann.

Aus der DE-OS 22 20 571 1st eine hydrostatische Antriebsvorrichtung bekannt, bei der der Kreislauf des Hydromotors in Neutralstellung seines Steuerventils blockiert ist. Um einen Schubbetrieb In diesem Schaltzustand zu ermöglichen, müssen Überdruckventile vorhanden sein, da die jeweils mit der Ausschubseite des Hydromotors verbundene Leitung sonst keinen Abfluß hätte. Die gesamte, durch die Oberdruckventile abströmende Flüssigkeitsmenge muß durch eines von zwei an die Arbeitsleitungen des Hydromotors angeschlossenen Nachsaugventilen nachgesaugt werden. Die Nachsaugventlle sind jeweils für die volle Flüssigkeitsmenge ausgelegt. Diese beiden Nachsaugventile werden durch in den Arbeitsleitungen herrschenden Unterdruck geöffnet. Die Betätigung eines solchen Ventiles durch Unterdruck ist jedoch sehr ungenau, da sie von verschiedenen Betriebszuständen. insbesondere von Viskositätseinflüssen, abhängig ist. Derartige Nachsaugventile sind widerstandsbehaftet, d. h., um einen möglichst geringen Durchflußwiderstand zu erreichen, müssen sie entsprechend groß sein. Dadurch ergibt sich eine große Masse, die zum Öffnen durch den Unterdruck in einer der beiden Arbeitsteilungen bewegt werden muß.

Eine ähnliche Anordnung ist bekannt aus »hydraulics and pneumatics«, 1973, Heft 12, Seiten 68 bis 70. Auch hier sind an den Arbeltskreislauf Nachsaugventile angeschlossen, die die oben erwähnten Nachteile aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem hydrostatischen Getriebe den Hydromotor bei Antriebsumkehr, d. h. bei Schubbetrieb, unabhängig von sonstigen Betriebsbedingungen, vor Öl mangel zu schützen. Dabei soll keine Stillstandsbremsung erfolgen. Zusätzlich soll eine Möglichkeit geschaffen werden, die den Hydromotor am Überdrehen bei Schubbetrieb hindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Umschaltvorrichtung gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird der offene Kreislauf des hydrostatischen Getriebes bei kritischen Betriebszuständen, die bei Antriebsumkehr im Schubbetrieb auftreten können, In einen geschlossenen Kreislauf umgeschaltet. Das parallel zu dem Hydromotor angeordnete Schaltventil wird durch einen in einer der beiden Arbeitsleitungen herrschenden minimalen Überdruck gesteuert. Hierbei handelt es sich um eine schwingungsfreie Schwarz-weiß-Steuerung, so daß eine Nachspeisung sehr genau gesteuert ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich eine Freilauflösung, so daß nach einer Umschaltung in den geschlossenen Kreislaufund vor einem Wiederanfahren mit offenem Kreislauf keine Vollbremsung des Fahrzeuges bis zum Stillstand erfolgen muß. Eine anteilige hydrostatische Bremsung kann über eine in den geschlossenen Kreislauf eingeschaltete Drossel erreicht werden.

Eine Umschaltung eines offenen Kreislaufes In einen geschlossenen Kreislauf ist bei einem hydrostatischen Antrieb gemäß dem DE-GM 19 47 385 zwar bekannt, die Umschaltung in den geschlossenen Kreislauf Ist aber nur möglich über eine mechanische Betätigungsvorrichtung. Eine automatische Umschaltung, z. B. bei Schubbetrieb. Ist hierbei nicht möglich. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist beim Anmeldungsgegenstand eine Umschaltung aus dem offenen in einen geschlossenen Kreislauf automatisch In Abhängigkeit von der

32 OO

Ablriebsdrchzahl des Hydromotors oder vom Schaltzustand der Pumpe möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltplan eines hydrostatischen Fahrantriebs mit Drehzahlabgriff am Hydromotor und mit einem Nachsaugventil,

Fig.2 einen Schaltplan wie in Fig. 1, jedoch mit einem Einspeisekreis mit einer Speisepumpe,

F! g. 3 einen Schaltplan wie in F i g. 1, jedoch mit einer Nachspeisung des Hydromotorkreises durch die Hydropumpe,

Fig.4 einen Schaltplan für den Antrieb einer Winde oder einen Schwenkantrieb für Baumaschinen.

In der hydrostatischen Anlage nach Fig. I für einen Fahrantrieb bezeichnet I die regelbare Hydropumpe, die durch die Saugleitung 1.1 Öl aus dem Ölbehälter 4 ansaugt und durch die Druckleitung 1.2 einem 4/3-Wegeventil 5 zugeführt. Der Druck in der Druckleitung 1.2 wird durch das Druckbegrenzungsventil 2 bestimmt, das überschüssiges Öl zurück in den Ölbehälter 4 abgibt. Das Wegeventil 5 dient zur Bestimmung der Drehrichtung der Abtriebswelle, bzw., ob Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt verlangt wird. Aus diesem Grunde können die beiden zu einen Hydromotor 6 gehörigen Kanäle 6.1 und 6.2 wechselweise den Zulauf- oder den Rücklaufkanal bilden. Je nach Strömungsrichtung bestimmt ein Druckbegrenzungsventil 11.1 in einem Kanal 11.3 oder ein Druckbegrenzungsventil 11.2 in einem Kanal 11.4 den Druck in dem Kreislauf des Hydromotors 6. Parallel zu dem Hydromotor 6 ist ein Schaltventil 7 angeordnet, das als 3/3-WegeventiI ausgebildet ist und vom jeweiligen Rücklaufdruck durch Kanäle 7.2 bzw. 7.3 geschaltet wird. Der Zweck dieses Schaltventils 7 ist es, bei Schubbetrieb, z. B. wenn das Fahrzeug bergabwärts fährt und der Hydromotor 6 zur Pumpe wird und dabei dem Rücklauf mehr Öl zuführt, als der Zulauf liefert, über das Schaltventil 7 und das Nachsaugeventil 8 zusätzlich Öl aus dem Ölbehälter 4 der Zulaufleitung zuzuführen. Angenommen, das Fahrzeug befindet sich in Vorwärtsfahrt, wobei das Wegeventil 5 in Schaltstellunf X steht, stellt der Kanal 6.1 den Zulauf zum und der Kanal 6.2 den Rücklauf vom Hydromotor 6 dar. Bei beschleunigter Bergabwärtsfahrt fördert dann der Hydromotor 6 als Pumpe Öl au:?dem Zulaufkanal 6.1 in Jen Rücklaufkanal 6.2 und verursacht damit einen Druckabfall in dem Zulaufkanal 6.1. Dadurch wird das Schaltventil 7 durch den Druck im Kanal 7.3 nach rechts geschaltet, so daß der Durchgangskanal 7.1 des Schaltventils 7 das Nachsaugevcntii 8 über den Nachsaugekanal 8.1 mit dem Kanal 10.4 verbindet, der in den Zulaufkanal 6.1 mündet.

Zur Rückwärtsfahrt befindet sich das Wegeventil 5 in der Schaltstellung K, in der der Kanal 6.2 den Zulauf hat und der Kanal 6.1 den Rücklauf übernimmt. Falls in dieser Schaltstellung die Abtriebswelle auch vom Fahrzeug angetrieben wird, fördert der Hydromotor 6 aus dem Zulaufkanal 6.2 In den Rücklaufkanal 6.1. In diesem Fall entsteht in dem Kanal 7.2 ein Überdruck, durch den das Schaltventil 7 nach links verschoben wird und das Nachsaugeventil 8 über den Kanal 10.3 mit dem Kanal 6.2 verbindet, um einen Unterdruck In dem Zulaufkanal zu unterbinden. Die Drosseln 10.1 und 10.2 in den Kanälen 10.3 und IQA dienen zur Unterstützung der Schalltätlgkell des Schaltventils 7. Die Betätigung des Wegeventils, d. h. die Wal* Tür Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt, erfolgt durch eine Steuervorrichtung 9. An der Antriebswelle des Hydromotors 6 ist ein Drehzahlabgriff 9.1 angebracht, dessen Signale durch eine Leitung 9.2 der Steuervorrichtung 9 zugeführt werden. Bei festgestellter Überdrehzahl des Hydromotors 6 wird die in der Steuervorrichtung 9 eingestellte Stellung des Wegeventils 5 übersteuert und dieses in die Nullstellung verstellt. Zu diesem Zweck sind die Stellmagnete 5.3 und 5.4 angeordnet, die über die Leitungen 9.3 und 9.4 mit der Steuervorrichtung verbunden sind. Ist auf diese Weise der bis dahin offene Kreislauf des Hydromotors 6 in einen geschlossenen Kreislauf geschaltet, wird die Durchflußgeschwindigkeit des Öles in diesem Kreislauf durch eine Drossel 5.2 in dem Wegeventil 5 abgebremst und somit auch die Abtriebswelle durch den Hydromotor 6 abgebremst.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 nur durch einen veränderten Einspeisekreis in kritischen Betriebszuständen. Hierbei ist der Durchgangskanal 7.1 des Schaltventils 7 über einen Kanal 12.1 mit einer Speisepumpe 12 v<;--bunden, die aus dem Ölbehälter 4 dem ZulauflcanaJ b.l oder 6.2 Ö! zuführt, sofern die Abtriebswelle des Hydromotors durch die Fahrzeugmasse angetrieben wird.

In der Vorrichtung nach Fi g. 3 erfolgt ein Nachspeisen des von der Abtriebswelle angetriebenen Hydromotors durch die Hydropumpe 1 unmittelbar. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Hydropumpen-Kreis und dem Hydromotor-Kreis ein 5/3-WegeventiI 14 angeordnet, daß außer den Anschlüssen für den Bypaß-Kanal 14.1 zusätzlich einen Durchgangskanal 14.3 aufweist, der in der Nullstellung des Ventils die Pumpendruckleitung 1.2 über eine Leitung 15 mit dem Durchgangskanal 7.1 des Schaltventils 7 verbindet. Nach diesem Schaltplan wird also bei Antrieb des Hydromotors 6 von hinten der Zulaufkanal 6.1 oder 6.2, je nach Drehrichtung, durch die Hydropumpe 1 mit Drucköl versorgt. Der Bypaß-Kanal 14.1 auch dieses Wegeventils 14 ist mit Stellmagneten 14.4 und 14.5 ausgestattet, die von der Steuervorrichtung 9 über die Leitungen 9,3 und 9,4 in beschriebener Weise gesteuert werden. Im übrigen entsprich: diese Vorrichtung den in Fig. 1 und 2 dargestellten.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 dient zum Ant.Meb eines Arbeitsgerätes mit zwei Drehrichtungen, wie dies bei einer Winde oder bei einem Schwenkantrieb für Baumaschinen erforderlich ist. Hierbei fördert eine Konstantpumpe 16 wieder Drucköl zu einem Wegeventil 5, wie in den Vorrichtungen nach F i g. 1 und 2, jedoch kann auch die Antriebswelle der Konstantpumpe 16 durch eine Schaltkupplung 16.1 unterbrochen werden. In diesem Fall wird bei offener Kupplung 16.1 durch eine Steuervorrichtung 19 unter dem Einfluß eines Signals über eine Leitung 1B.1 das Wegeventil 5 In seine Nullstellung verstellt, durch eine Leitung 19.2 zum Magneten 5.3 und eine Leitung 19.3 zum Magneten 5.4.

In den Schaltplänen nach Fig. 1, 2 und 3 ist in die Ölrücklaufleltung 1.3 zwischen Wegeventil 5 und Ölbehälter 4 eine verstellbare Bremsdrossel 3 oder ein Bremsventil angeordnet, die ebenfalls zum Bremsen des Fahrzeuges herangezogen werden können.

Bezugszeichenliste

Regelbare Hydropumpe

Saugleitung

Druckleitung

Rücklaulleltung

Druckbegrenzungsventil

	5	32 00 329
3	Verstellbare Bremsdrossel
4	Ölbehälter
5	4/3-Wegeventil
5.1	Kanal
5.2	Drossel	5
5.3	Stellmagnet
5.4	Stellmagnet
6	Hydromotor
6.2	Rücklauf- bzw. Zulaufkanal
7	Schaltventil	10
7.2	Schaltdruckkanal
7.3	Schaltdruckkanal
8	Nachsaugeventll
8.1	Nachsaugekanal
9	Steuervorrichtung	15
9 1	Drehzahlabgrlfl
9.2	Steuerleitung
9.3	Sc'riaiiieiiung
9.4	Schaltleitung
10 1	Drossel	20
10.2	Drossel
10.3	Kanal
10.4	Kanal
111	Druckbegrenzungsventil
11.2	Druckbegrenzungsventil	25
11.3	Verbindungskanal
114	Verbindungskanal
12	Speisepumpe
12.1	Nachspeisekanal
13	Druckbegrenzungsventile	.10
14	6/3-Wegeventll
14.1	Bypaß-Kanal
14.2	Drossel
14.3	Durchgangskanal
14.4	Stellmagnet	35
!4.5	Steürnagr.et
15	Verbindungsleitung
16	Konstantpumpe
16.1	Schaltkupplung
19	Steuervorrichtung	40
19 1
bis
19.3	Steuerleitungen

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

45

50

Claims

32 OO Patentansprüche:

1. Umschaltvorrichtung für hydrostatische Getriebe mit offenem Kreislauf und einem Wegeven- s UI zum Steuern der Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit zu bzw. von einem Hydromotor, mit einer Steuervorrichtung zur Betätigung des Wegeventils und mit einer Einrichtung zum Nachspeisen von Flüssigkeit in den Arbeitskreis, wobei in der Neutralstellung des Wegeventils eine Verbindung abgesperrt ist zwischen den beiden Arbeitsleitungen einerseits und einem Behälter andererseits, dadurch gekennzeichnet,

15

daß der offene Kreislauf durch Rückführung des Wegeventils (5) in dessen Neutralstellung in einen geschlossenen Kreislauf umschaltbar ist, (s. S. 5, Z. 20-25; S. 6, Z. 10-12)
daß ein den Hydromotor-Kreislauf in der Neutralstellung des Wegeventils (5) schließender Bypaß-Kanal (5.1) eine Drossel (5.2) aufweist,
- daß das Wegeventil (5) über Schaltmagnete (5.3, 5.4) durch die mit einer am Hydromotor-Abtrieb angeordneten Drehzahlmeßvorrichtung (9.1) verbundene Steuervorrichtung (9) steuerbar ist, daß parallel zu dem Hydromotor (6) ein Schaltventil (7) angeordnet ist, durch das eine ständige Verbindung besteht von dem Behälter (4) über ein Nac»'speiseorgan (8; 12; 1, 14.3) zu wenigätens einer der Arbeitsleitungen (6.1, 6.2) des Hydromotors (6) und

daß zwei Schaltstellungen des Schaltventils (7) jeweils durch den höheren Druck in einer der beiden Arbeltsleitungen (6.1, 6.2) einschaltbar sind, wobei in den beiden Schaltstellungen eine Verbindung besteht von dem Behälter (4) zu der jeweils den niedrigeren Druck führenden Arbeitsleitung (6.1 bzw. 6.2).

40

2. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachspeisen in die Arbeitsleitungen (6.1 bzw. 6.2) eine Speisepumpe (12) und ein Druckbegrenzungsventil (13) angeordnet sind. (Fig. 2)

3. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 5/3-Wegeventil (14) mit zusätzlichem, in Neutralstellung offenem Durchgangskanal (14.3) und einer Verbindungsleitung (15) zwischen dem Wegeventil (14) und dem Schaltventil (7) angeordnet ist. (Fig. 3)

4. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Durchgangskanal (7.1) des Schaltventils (7) und den Arbeltsleitungen (6.1, 6.2) Drosseln (10.1, 10.2) angeordnet sind zur Schaltdruckerzeugung für die Steuerung des Schaltventils (7).