DE1920859A1

DE1920859A1 - Regelvorrichtung fuer einen hydrostatischen Fahrzeugantrieb

Info

Publication number: DE1920859A1
Application number: DE19691920859
Authority: DE
Inventors: Walter Kobald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1969-04-24
Publication date: 1970-11-12
Also published as: JPS4936297B1; FR2039090A5; CH508498A; GB1312004A; US3609964A; DE1920859B2

Description

R. 9449

Wd/Ri 16.4.69

Anlage zur

Patent- und

Gebrauclismust erhilf s anmeldung

IiOBI&T BOSCH GMBH₁ 7 S tu ttyart W, Brei f scheid straße 4

Regelvorrichtung für einen hydrostatisehen Fahrzeugantrieb

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen, aus einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor bestehenden hydrostatischen Fahrantrieb, welche Regelvorrichtung einerseits von einem die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmenden, willkürlich betätigbaren FahrPiebel, andererseits von dem im hydrostatischen Getriebe herrschenden Druck beaufschlagt ist, und die eine einer bestimmten Stellung des Fahrhebels entsprechende Fahrgeschwindigkeit eine;; Fahrzeugs trotz BeIasturigsfinderungen nahezu konstant halt und dabei das System Brennkraftrnaschine-Hylrogetriebe in optimalen Wirkungsgradbereichen arbeiten laßt.

0 0,9 8 U G / 0 S 0 0

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus der deutschen Patentschrift 1 204 539. Durch sie wird es ermöglicht, die Brennkraftmaschine und das hydrostatische Getriebe in günsti·^ gen Wirkungsgradbereichen arbeiten zu lassen. Jedoch ist hierfür ein relativ großer Aufwand an Regeleinrichtungen und Steuerventilen notwendig, wodurch die Anlage beträchtlich verteuert wird. Nachteilig ist v/eiterhin, daß die hier verwendeten Fliehkraftregler in unteren Drehzahlbereichen instabil sind und ungenau arbeiten.

" Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Regelvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht wird, daß das System Brennkraftmaschine - hydrostatischer Antrieb nahezu in optimalen Wirkungsgradbereichen arbeitet.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Regelkreis ein Eingangsdruckmittelstrom konstanten Druckes in zwei, jeweils über eine erste Drossel konstanten und gleichen Querschnitts fließende Druckmittelströme aufgeteilt wird, daß jeder dieser Druckmittelströme über eine der ersten Drossel nachgeschaltete zweite Drossel fließt, deren Durchflußquerschnitt ^ mit Hilfe eines vom Druck im Hydrogetriebe beaufschlagten Steuerglieds veränderbar ist, und daß der eine Druckmittelstrom das die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine bestimmende Organ beaufschlagt, der andere das den Hub der Hydropumpe bestimmende Glied.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung, ergeben . . sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in . . .

B / 0 5 8 0 ⁸^ ^0RIGINAL

Robert Bosch GmbH ' ¹R. 9449

Stuttgart ■ .

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Systems

Brennkraftmaschine - hydrostatischer Antrieb mit Regler,

Pig. 2 eine vereinfachte, teilweise schematische Darstellung der Regelvorrichtung,

Fig. 3 eine Abwandlung eines Teils der Regelvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Diagramm.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Dieselmotor bezeichnet, der einen Verstellregler 2 für die Bestimmung der Drehzahl n₁ des Dieselmotors hat. Dieser treibt eine verstellbare und umkehrbare Hydropumpe 3 an, die Druckmittel zu einem Hydromotor fördert. Der Hydromotor treibt mit der Abtriebsdrehzahl n^ die nicht dargestellten Räder eines Fahrzeugs an. Mit 5 ist eine Regelvorrichtung bezeichnet, die einerseits von einem Fahrhebel 6, andererseits vom Druck ρ des aus Hydropumpe und Hydromotor bestehenden hydrostatischen Getriebes beeinflußt ist. Die Regelvorrichtung 5 gibt einerseits Ausgangswerte zu dem den Hub der Hydropumpe verstellenden Glied 7, anderer-.seits zum Verstellregler 2 des Dieselmotors.

Die eigentliche Regelvorrichtung weist einen hydraulischen Kreislauf auf, der von einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer Hilfspumpe 8, versorgt wird. Diese fördert Druckmittel in eine Leitung 9» von der einerseits eine Leitung 10 abzweigt, in die ein einstellbares Druckregelventil 11 eingesetzt ist, andererseits eine Leitung 12. Die Einstellung des Druckregelventils erfolgt mit Hilfe des Fahrhebels 6; dieses bestimmt den Druck pH = const, für eine bestimmte Fahrhebelstellung in der Leitung 12.

Die Leitung 12 mündet in eine Leitung 13, 13'; in der Leitung 13 ist eine Drossel 14, in dor Leitung 13' 1st eine Drossel 14' angeordnet. Beide Drosseln haben denselben, nicht veränderbaren Durchflußquerschnitt und tragen zusätzlich die Bezeichnung F.

009846/0588 * r - 4 -

^v-⁴^ ^v BADORIGlNAt

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart . ■

Die Leitung 13 ^f hat Verbindung zu einer leitung 15, an die ein Hydrozylinder 16 angeschlossen ist. In diesem ist entgegen der Kraft einer Feder 17 ein Kolben 18 geführt, der d-as den- Hub der Hydropiimpe bestimmende Glied 7 betätigt. Das dem Hydrozylinder abgewandte Ende der Leitung 15 hat eine Öffnung 19. " ·

Die Leitung 13 mündet in eine Leitung 20, deren eines Ende' an einen Hydrozylinder 21 angeschlossen ist, in dem entgegen der Kraft einer Feder 22 ein Kolben 23 geführt ist, der für die Verstellung des Verstellreglers .2 des Dieselmotors 1 dient. Das dem Hydromotor abgewandte Ende der Leitung 20 weist ebenfalls eine Öffnung auf, die mit 24 bezeichnet ist. Die Öffnungen 19 und 24 der Leitungen 15 und 20 liegen einander in einem bestimmten Abstand genau gegenüber.

Zwischen den beiden Öffnungen 19 und 24 und in derselben Achsrichtung der Leitungen 15, 20 verlaufend ist ein Steuerschieber 25 in einer Gehäusebohrung 26 geführt. An seiner der Öffnung zugewandten Stirnseite ist ein Konus 27 ausgebildet, der teilweise in diese Öffnung hineinragt und dadurch eine Drosselstelle F^ bildet. Die der Öffnung 19 zugewandte Stirnseite des Steuerschiebers hat ebenfalls einen Konus 28, der auch teilweise in diese Öffnung hineinragt und dadurch eine Drosselstelle IV, bildet. Durch Verschieben des Steuerschiebers ändern sich die Durchflußquerschnitte der Drosselstellen F₁ und Fp.

In eine Ausnehmung 29 des Steuerschiebers greift ein Arm 30, der mit einer Kolbenstange 31 eines Kolbens 32 fest verbunden ist. Diesor ist in einem Hydrozylinder 33 entgegen der Kraft einer Feder 34 geführt und über eine Leitung 35 vom Druck des hydrostatischen Getriebes her beaufschlagt..

— J ~

•0 0 9 8Λ 6 / 0 5 8 8 ^BÄD ORiGfNAL

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart

Die Regelvorrichtung arbeitet wie folgt:

Mit dem Fahrhebel 6 wird die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gewählt. Der Verstellweg des Fahrhebels ist proportional der Fahrgeschwindigkeit V^ bzw. der Drehzahl ng des Hydromotors. Er wirkt auf das Druckbegrenzungsventil 11 ein, das in der Leitung 12 einen der Stellung des Fahrhebels entsprechenden Konstanten Druck p„ erzeugt. Das überschüssige Druckmittel fließt in den Behälter 35. Die Aufgabe der Regelvorrichtung besteht nun darin* abhängig von einer bestimmten · Stellung des Fahrhebels und vom Druck ρ im Hydrogetriebe die Übersetzung i des hydrostatischen Getriebes und die Brennkraftmaschine so einzustellen, daß beide mit optimalem Wirkungsgrad arbeiten. Außerdem muß sie beim Regeln auf optimalen Wirkungsgrad dafür sorgen, daß die eingestellte Fahrgeschwindigkeit auch bei Belastungsänderungen konstant bleibt. Dies wird erreicht, wenn die Regelkennlinie auf einer Hyperbel verläuft. Die Abszisse bildet hierbei das Übersetzungsverhältnis i des Hydrogetriebes, die Ordinate die Drehzahl n^ der Brennkraftmaschine und damit der Hydropumpe. Jeder Fahrhebelstellung s ist eine eigene Hyperbel zugeordnet. Dies ist im Diagramm der Fig. 4 dargestellt. Dieser Vorgang wird auf folgende Weise erreicht;

Die Hilfspumpe 8 - es kann auch eine andere Druckmittelquelle, z.B. ein Druckspeicher, vorgesehen sein - , die nicht synchron zur Brennkraftmaschine angetrieben zu sein braucht, fördert Druckmittel in die Leitungen 9, 10, 12. Der Druckmittelstrom in der Leitung 12 verzweigt, sich in die Leitungen 13, 13', und jeder Zweigstrom erfährt an der Drossel 14, 14' denselben Druckabfall. Das Druckmittel in der Leitung 13 strömt über die Leitung 20 und die veränderbare Drosselstelle F., in den Behälter 35, dasselbe geschieht mit dem Druckmittel in der Leitung 13', das über die Drosselstelle Fg abströmt. Die Durchflußquerschnitte der Drons-elsteilen F., und Fg werden je nach Stellung des Steuerschiebers 25, der von dem im Hydrozylinder 33

Robert Bosch GmbH H. 9449

Stuttgart . -

herrschenden Druck über den Arm 30 verstellt wird, mehr oder weniger weit geöffnet bzw. geschlossen. Dadurch entsteht in der Leitung 13 ein Druck p_H1 , in der Leitung 13' ein Druck Pwo· Der Druck p_H1 beaufschlagt über die Leitung 20 den Hydrozylinder 21, dessen Kolben auf den Verstellregler 2 der Brennkraftmaschine, einwirkt und damit deren Drehzahl bestimmt. Der Druck P^₂ wirkt im Hydrozylinder 16, dessen Kolben 18 das den Hub der Hydropumpe bestimmende Glied. 7. einstellt, z.B. die Schiefscheibe einer Axialkolbenpumpe. Im Hydrozylinder 34 wirkt der Druck des hydrostatischen Getriebes,

Der Druck p„.. ist auf diese Weise proportional der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Hydropumpe gemacht, der Druck p_H2 proportional der Übersetzung i des Hydrogetriebes. Die Geschwindigkeit V™ des Fahrzeugs wiederum ist proportional dem Produkt aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine η-, und der Übersetzung i des Hydrogetriebes. Dadurch entsteht folgende Proportionalität: Vj₁ proportional p^·., . Ρ_Η2 · Das-"bedeutet, daß man für eine eingestellte Fahrgeschwindigkeit, die konstant bleiben soll, wenn sich beim Regelvorgang die Drücke und P₁J₂ ändern, im obengenannten Koordinatensystem eine Hyperbel erhält. ■ ■

Es besteht folgender gesetzmäßige Zusammenhang:

TM ^{- 1}TK

das ist eine Hyperbel mit Pj™ und p_H2 als Veränderlichen. K ist eine Konstante. Mit p^ wird die Fahrgeschwindigkeit verändert, das heißt, durch Verstellen des Druckregelventils 11. F, F₁ und F₂ sind die Durchflußquerschnitte der Drosselstellen.

009846/0588

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart

Für die Fahrgeschwindigkeit V^ = konstant muß sein:

daraus wird F., = f (F2) bestimmt.

Die Optimierung des Wirkungsgrades wirkt sich in Ersparnis von Kraftstoff aus.

Im Ausführungsbeispeil nach der Fig. 3 liegen lediglich die beiden Öffnungen der Rohre 19 und 24 im Abstand nebeneinander und in derselben Ebene. Sie werden teilweise durch einen als Kurvenscheibe ausgebildeten Drehschieber 36 verdeckt, der von einem dem Hydrozylinder 33 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 genau entsprechenden Hydrozylinders 37-um einen Drehpunkt 38 verdreht wird. Je nach Stellung verdeckt er die eine oder die andere Öffnung mehr oder weniger stark, wodurch die Querschnitte der Drosselstellen F₁ und Fp verändert werden. Dementsprechend bilden sich wieder die Drücke P₁T₁ und p^p in den Leitungen 15 und 20 aus. Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Leitungen können in einem praktischen Ausführungsbeispiel Kanäle oder Bohrungen in einem Reglergehäuse sein, in dem auch die Drosselstellen und das Druckregelventil 11 untergebracht sind. Als Fahrhebel kann beispielsweise ein von Fuß zu bedienendes Pedal angeordnet-sein.

Im Ausführungsbeispiel ist ein nicht verstellbarer Hydromotor dargestellt. Wird ein verstellbarer Hydromotor verwendet, so ist dessen Verstellglied an die Leitung 12 anzuschließen.

009846/0588

BAD ORIGINAL

Claims

Robert Bosch'GmbH . R. 9449

Stuttgart

Ansprüche^

\1./Regelvorrichtung für einen durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen, aus einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor bestehenden hydrostatischen Fahrantrieb, welche Regelvorrichtung einerseits von einem die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmenden, willkürlich betatigbaren Fahrhebel, andererseits von dem im hydrostatischen Getriebe herrschenden Druck beaufschlagt ist, und die eine einer bestimmten Stellung des Fahrhebels- entsprechende Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs trotz Belastungsänderungen nahezu konstant hält und dabei das System Brennkraftmaschine - Hydrogetriebe in optimalen V/irkungsgradbereichen arbeiten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis ein Eingangsdruckmittelstrom konstanten Druckes in zwei, jeweils über eine erste Drossel (14, 14') konstanten und gleichen Querschnitts fließende Druckmittelströme aufgeteilt wird, daß jeder dieser Druckmittelströme über eine der ersten Drossel nachgeschaltete zweite Drossel (F., F₀) fließt, deren Durchflußquerschnitt mit Hilfe eines vom Druck im Hydrogetriebe (3, 4) beaufschlagten Steuerg3.ieds (25) veränderbar ist, und daß der eine Druckmittelstrom das die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (1) bestimmende Organ (2) beaufschlagt, der andere das den Hub der Hydropumpe (1) bostii'imondc Glied (7).

- 9

009046/0588

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelstrorn im Regelkreislauf durch eine Hilfspumpe (8) erzeugt wird,, und daß der vor den ersten Drosseln (14, 14') herrschende Druck durch ein der Hilfspumpe nachgeschaltetes, vom Fahrhebel (6) einstellbares Druckregelventil (11) konstantgehalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (25) ein längsverschiebbarer Steuerschieber ist. .
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied als Drehschieber (36) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber an jeder Stirnseite einen Konus aufweist, daß jeder Konus in eine die zweite Drossel (F., Fg) mitbildende Rohrmündung (19, 24) eintaucht, und daß der Steuerschieber über ein Gestänge (30) verschiebbar ist, das vom Druck im Hydrogetriebe betätigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (36) als Steuerkurve ausgebildet ist, die die Mündungen der die zweiten Drosseln (F₁, F₂) mitbildenden Öffnungen (19, 24) wenigstens teilweise überdeckt.

- 10 009846/0588

Robert Bosch GmbH R. 9449

Stuttgart
7. V.orrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet, daß jeder der beiden Druckrnittelströme einen Hydrozylinder (16, 21) beaufschlagt, welcher die Versteilkraft für das ihm zugeordnete Organ (2, 7) liefert.

009846/0588

Leer seife