DE1920859C3 - Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe und die dieses antreibende Brennkraftmaschine für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe und die dieses antreibende Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, die einen durch eine Steuerdruckmittelquelle gespeisten hydraulischen Steuerkreislauf aufweist, an dem ein die Getriebeübersetzung des aus im Förderstrom und/oder in der Förderrichtung einstellbarer Hydropumpe und von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbarem Hydromotor bestehenden hydrostatischen Getriebes einstellender Stellmotor und ein den Verstellregler der Brennkraftmaschine einstellender Stellmotor angeschlossen ist, wobei durch einen die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmenden, willkürlich betätigbaren Fahrhebel der Druck des Steuerdruckmittels im hydraulischen Steuerkreislauf entsprechend der Fahrhebelsteliung eingestellt werden kann und vom Steuerdruckmittel des hydraulischen Steuerkreislaufes die Stellmotoren des Stellglieder des hydrostatischen Getriebes und des Verstellreglers der Brennkraftmaschine so beaufschlagt werden, daß unabhängig von Belastungsänderungen die Fahrgeschwindigkeit etwa konstant gehalten wird und die Brennkraftmaschine und das hydrostatische Getriebe im optimalen Wirkungsbereich arbeiten.

Durch eine derartige, bekannte Regelvorrichtung wird es ermöglicht, die Brennkraftmaschine und das hydrostatische Getriebe in günstigen Wirkungsgradbereichen arbeiten zu lassen. Jedoch ist hierfür ein relativ großer Aufwand an Regelgeräten und Steuerventilen notwendig, wodurch die Anlage beträchtlich verteuert wird. Nachteilig ist weiterhin, daß die hier verwendeten Fliehkraftregler in unteren Drehzahlbereichen instabil sind und ungenau arbeiten (DT-PS 12 04 539).

Weiterhin ist eine Steuervorrichtung ähnlicher Art bekanntgeworden, bei der in einer vom Zulauf- und Rücklaufkanal des Arbeitskreislaufes abgezweigten Ablaßleitung ein Drosselventil angeordnet ist, das progressiv in Abhängigkeit vom in einem Steuerkreislauf herrschenden Druck einstellbar ist, wobei die Höhe des Druckes im Steuerkreislauf für die Einstellung des in der Ablaßleitung eingeschalteten Drosselventils von der

Stellung eines in einer zum drucklosen Behälter führenden Zweigleitung des Steuerkreislaufs eingebauten zweiten Drosselventils abhängt, das seinerseits von der Betätigungseinrichtung für die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine, z. B. dem Gaspedal, einstellbar ist. Damit soll aber lediglich ein ruck freies Anfahren des Fahrzeugs erreicht werden. Im übrigen ist diese Vorrichtung ebenfalls ziemlich aufwendig (FR-PS 1354 791).

Außerdem ist eine solche Vorrichtung bekannt ι ο geworden mit einem selbsttätigen Leistungsregler, bei der auf das Stellorgan des hydrostatischen Getriebes zwecks Obersetzungsänderung eine Stützkraft aufzubringen ist, die mit der Getriebeübersetzung veränderlich ist und durch eine Regeleinrichtung gesteuert wird, ι s sowie mit einer weiteren Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Getriebeübersetzung in Richtung verminderter Getriebeausgangsdrehzahl. Damit soll im wesentlichen erreicht werden, daß die Grenzbelastung der Brennkraftmaschine nicht überschritten wird, daß das hydrostatische Getriebe die einmal eingestellte Übersetzung konstant hält und daß auch die Leistung der Antriebsmaschine konstant gehalten werden kann (DT-AS 12 54 981).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe :> lugrunde, eine Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht wird, daß das System Brennkraftmaschine — hydrostatisches Getriebe nahezu in optimalen Wirkungsgradbereichen w arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von der Steuerdruckmittelquelle (Steuerpumpe) gelieferte, konstanten Druck aufweisende Steuerdruckmittelstrom in zwei jeweils über eine erste Drossel .is konstanten und gleichen Durchflußquerschnitts geleitete Steuerdruckmittelteilströme aufgeteilt wird, daß der eine dieser Steuerdruckmitteiteilströme zum Steilmotor des hydrostatischen Getriebes und der andere Steuerdruckmiuelteilstrom zum Stellmotor des Verstellreglers der Brennkraftmaschine geleitet wird und an die Leitungen (Zweigleitung, Stelleitung) der Steuerdruckmittelteilströme jeweils eine der ersten Drossel nachgeschaltete zweite Drossel angeschlossen ist, über die das Steuerdruckmittel gedrosselt zum Vorratsbehälter abfließen kann, und daß der Durchflußquerschnitt der zweiten Drosseln abhängig vom Druck des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen Getriebe so änderbar ist, daß bei zunehmendem Druck des Arbeitsdruckmittels der Durchflußquerschnitt der an so die zum Stellmotor des hydrostatischen Getriebes führenden Leitung für den einen Steuerdruckmittelteil-Etrom angeschlossenen zweiten Drossel vergrößert und der Durchflußquerschnitt der an die zum Stellmotor des Verstellreglers der Brennkraftmaschine führenden Leitung für den anderen Steuerdruckmittelteilstrom angeschlossenen zweiten Drossel verringert wird, und umgekehrt.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. <«>

In den Zeichnungen sind in der Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Regelvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des aus Brennkraftmaschine und hydrostatischem Getriebe '\s bestehenden Antriebs mit einer Regelvorrichtung.

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

Fig.3 eine Abwandlung eines Teils der Regelvcrichtungnach Fig.2,

F i g. 4 ein Diagramm der Regelvorrichtung.

in F i g. 1 ist mit 1 eine Dieselbrennkraftmaschine bezeichnet, die einen Verstellregler 2 für die Bestimmung der Drehzahl m der Dieselbrennkraftmaschine hat. Diese treibt eine im Förderstrom und in der Förderrichtung einstellbare Hydropumpe 3 an, die Arbeitsdruckmittel zu einem Hydromotor 4 fördert. Der Hydromotor treibt mit der Antriebsdrehzahl /12 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 Förderstrom der Hydropumpe einstellenden Stellglied 7, andererseits zum Verstellregler 2 der Dieselbrennkraftmaschine.

Die eigentliche Fcegelvorrichtung weist einen hydraulischen Steuerkreislauf auf, der von einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer Steuerpumpe 8, mit Steuerdruckmittel versorgt wird. Diese fördert Steuerdruckmittel in eine Steuerdruckmittelleitung 9, von der einerseits eine Nebenleitung 10 abzweigt, in die ein einstellbares Druckregelventil 11 eingesetzt ist, andererseits eine Steuerleitung 12. Die Einstellung des Druckregelventils erfolgt mit Hilfe des Fahrhebels 6. Das Druckregelventil bestimmt den Druck pH = const, für eine bestimmte Fahrhebels'.ellung in der Steuerleitung 12.

Die Steuerieitung 12 gabelt Sich in Zweigleitungen 13 und 13'. In der Zweigleitung 13 ist eine Drossel 14 und i:i der Zweigleitung 13' ist eine Drossel 14' angeordnet. Beide Drosseln haben denselben, nicht veränderbaren Durchflußquerschnitt und tragen zusätzlich die Bezeichnung F

Die Zweigleitung 13' hat Verbindung zu einer Stelleitung 15, an die ein Hydrozylinder 16 angeschlossen ist. In diesem ist entgegen der Kraft einer Feder 17 ein Stellkolben 18 geführt, der das den Förderstrom der Hydropumpe bestimmende Stellglied 7 betätigt. Das dem Stellzylinder abgewandte Ende der Stelleitung 15 hat eine öffnung 19.

Die Zweigleitung 13 mündet in eine Stelleitung 20, deren eines Ende an einen Stellzylinder 21 angeschlossen ist, in dem entgegen der Kraft einer Feder 22 ein Stellkolben 23 geführt ist, der für die Einstellung des Verstellreglers 2 der Dieselbrennkraftmaschine 1 dient. Das dem Stellzylinder abgewandte Ende der Stelleitung 20 weist ebenfalls eine öffnung auf, die mit 24 bezeichnet ist. Die öffnungen 19 und 24 der Stelleitungen 15 und 20 liegen einander in einem bestimmten Abstand genau gegenüber.

Zwischen den beiden öffnungen 19 und 24 und in derselben Achsrichtung der Stelleitungen 15 und 20 verlaufend ist ein Steuerschieber 25 in einer Bohrung 26 geführt. An seiner der öffnung 24 zugewandten Stirnseite ist ein Konus 27 ausgebildet, der teilweise in diese öffnung hineinragt und dadurch eine Drossel Fi bildet. Die der öffnung 19 zugewandte Stirnseite des Steuerschiebers hat ebenfalls einen Konus 28, der auch teilweise in diese öffnung hineinragt und dadurch eine Drossel F2 bildet. Durch Verschieben des Steuerschiebers ändern sich die Durchflußquerschnitte der Drosseln Fi und Fi.

In eine Ausnehmung 29 des Steuerschiebers greift ein Arm 30, der mit einer Kolbenstange 31 eines Kolbens 32 fest verbunden ist. Dieser ist in einem Stellzylinder 33

entgegen der Kraft einer Feder 34 geführt und über eine Leitung 35 vom Druck des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen Getriebe beaufschlagt.

Die Regelvorrichtung arbeitet wie folgt:

Mit dem Fahrhebel 6 wird die gewünschte Fahrge- < schwindigkeit des Fahrzeugs gewählt. Der Stellweg des Fahrhebels ist proportional der Fahrgeschwindigkeit V/ bzw. der Drehzahl m des Hydromotors. Er wirkt auf das Druckregelventil 11 ein, das in der Steuerleitung 12 einen der Stellung des Fahrhebels entsprechenden ι ο konstanten Druck pn des Steuerdruckmittels erzeugt. Das überschüssige Steuerdruckmittel fließt in einen Vorratsbehälter 35. Die Aufgabe der Regelvorrichtung besteht nun darin, abhängig von einer bestimmten Stellung des Fahrhebels und vom Druck ρ des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen Getriebe die Übersetzung / 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 /des hydrostatischen Getriebes, die Ordinate die Drehzahl m der Brennkraftmaschine und damit der Hydropumpe. Jeder Fahrhebelstellung s ist eine eigene Hyperbel zugeordnet. Dies ist im Diagramm der F i g. 4 dargestellt. Dieser Vorgang wird auf folgende Weise erreicht:

Die Steuerpumpe 8 — es kann auch eine andere Druckmittelquelle, z. B. ein Druckspeicher, vorgesehen sein —, die nicht synchron zur Brennkraftmaschine angetrieben zu sein braucht, fördert Steuerdruckmittel in die Steuerdruckleitung 9, die Nebenleitung 10 und die Steuerleitung 12. Der Druckmittelstrom in der Steuerleitung 12 verzweigt sich in die Zweigleitungen 13 und 13', und jeder Zweigstrom erfährt an der Drossel 14 oder 14' denselben Druckabfall. Das Steuerdruckmittel Der Druck pm des Steuer-druckmittels ist auf diese Weise proportional der Drehzahl der Brennkraftma schine bzw. der Hydropumpe gemacht, der Druck pn. des Steuerdruckmittels proportional der Übersetzung des hydrostatischen Getriebes. Die Geschwindigkeit V/ des Fahrzeugs wiederum ist proportional dem Produk aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine m und dei Übersetzung /des hydrostatischen Getriebes. Dadurch entsteht folgende Proportionalität: Vr proportiona pHi · pm. Das bedeutet, daß man für eine eingestellte Fahrgeschwindigkeit, die konstant bleiben soll, wenr sich beim Regelvorgang die Drücke pin und pm de; Steuerdruckmitteis ändern, im obengenannten Koordi natensystem eine Hyperbel erhält.

Es besteht folgender gesetzmäßiger Zusammenhang:

das ist eine Hyperbel mit den Drücken p//i und pm de: Steuerdruckmittels als veränderlichen. K ist eine Konstante. Mit dem pn des Steuerdruckmittels in de Steuerleitung 12 wird die Fahrgeschwindigkeit geän dert, das heißt, durch Einstellen des Druckregelventil: 11. F, Fi und F2 sind die Durchflußquerschnitte de Drosseln.

Für die Fahrgeschwindigkeit Vi = konstant mul sein:

= κ

daraus wird Fi = ^(Fz) bestimmt.

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

Im Ausführungsbeispiel nach der F ■ g. 3 lieget lediglich die beiden öffnungen 19 und 24 de Stelleitungen im Abstand nebeneinander und ii in der Zweigleitung 13 strömt über die Stellung 20 und 40 derselben Ebene. Sie werden teilweise durch einen al

gg

die änderbare Drossel Fi in den Vorratsbehälter 35'. dasselbe geschieht mit dem Steuerdruckmittel in der Zweigleitung 13', das über die Drossel F2 abströmt. Die Durchflußquerschnitte der Drossel Fi und F2 werden je nach Stellung des Steuerschiebers 25. der von dem im Stellzylinder 33 herrschenden Druck ρ des Arbeitsdruckmittels über den Arm 30 eingestellt wird, mehr oder weniger weit geöffnet bzw. geschlossen. Dadurch entsteht in der Zweigleitung 13 ein Druck pm des Steuerdruckmittels, in der Zweigleitung 13' ein Druck pm des Steuerdruckmittels. Der Druck pm des Steuerdruckmittels beaufschlagt über die Steuerung 2ö den Stellzylinder 21, dessen Stellkolben auf den Verstellregler 2 der Dieselbrennkraftmaschine einwirkt und damit deren Drehzahl bestimmt Der Druck pm des Steuerdruckmittels wirkt im Stellzylinder 16, dessen Stellkolben 18 das die Fördermenge der Hydropumpe bestimmende Stellglied 7 einstellt, z. B. die Schiefscheibe einer Axialkolbenpumpe. Im Stellzylinder 34 wirkt der Kurvenscheibe ausgebildeten Drehschieber 36 abge deckt, der von einem dem Stellzylinder 33 de: Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 genau entsprechen den Stellzylinder 37 um eine Drehachse 38 gedreht wird Je nach Stellung deckt der Drehschieber die eine ode die andere öffnung mehr oder weniger stark ab wodurch die Querschnitte der Drosseln Fi und F geänderfwerden. Dementsprechend bilden sich wiedc die Drücke pin und pm des Steuerdruckmittels in dei Stelleitungen 15 und 20 aus. Die in den Ausführungsbei spielen dargestellten Leitungen können in einen praktischen Ausführungsbeispiel Kanäle oder Bohrun gen in einem Reglergehäuse sein, in dem auch di< Drosseln und das Druckregelvenii! I! uniergcbrach

5S sind. Ais ranrhebel kann beispielsweise ein Peda angeordnet sein.

Im Ausführungsbeispiel ist ein im Schluckvermögei nicht einstellbarer Hydromotor dargestellt Wird ein in Schluckvermögen einstellbarer Hydromotor verwen

Druck ρ des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen 60 det, so ist dessen Stelleinrichtung an die Steuerleitung V.

Getriebe.

anzuschließen.

Hierzu 2 Blatt Zcichnuncen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe und die dieses antreibende Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, die einen durch eine Steuerdruckmittelquelle gespeisten hydraulischen Steuerkreislauf aufweist, an dem ein die Getriebeßbersetzung des aus im Förderstrom und/oder in der Förderrichtung einstellbarer Hydropumpe und von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbarem ι ο Hydromotor bestehenden hydrostatischen Getriebes einstellender Stellmotor und ein den Verstellregler der Brennkraftmaschine einstellender Stellmotor angeschlossen ist, wobei durch einen die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmenden, willkürlich betätigbaren Fahrhebel der Druck des Steuerdruckmitiels im hydraulischen Steuerkreislauf entsprechend der Fahrhebelstellung eingestellt werden kann und vom Steuerdruckmittel des hydraulischen Steuerkreislaufes die Stellmotoren des Stellgliedes des hydrostatischen Getriebes und des Verstellreglers der Brennkraftmaschine so beaufschlagt werden, daß unabhängig von Belastungsänderungen die Fahrgeschwindigkeit etwa konstant gehalten wird und die Brennkraftmaschine und das hydrostatische Getriebe im optimalen Wirkungsbereich arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuerdruckmittelquelle (Steuerpumpe 8) gelieferte, konstanten Druck aufweisende Steuerdruckmittel- «trom in zwei jeweils über eine erste Drossel (14 und 14') konstanten und gleichen Durchflußquerschnitts geleitete Steuerdrackmittelteilströme aufgeteilt wird, daß der eine dieser Steuerdruckmittelteilströme zum Stellmotor (16, 17, 18) des hydrostatischen Getriebes und der andere Steuerdruckmittelteil- »trom zum Stellmotor (21,22,23) des Verstellreglers |2) der Brennkraftmaschine geleitet wird und an die Leitungen (Zweigleitung 13' bzw. 13, Stelleitung 15 |)zw. 20) der Steuerdruckmittelteilströme jeweils tine der ersten Drossel (14' bzw. 14) nachgeschaltete »weite Drossel (19,28 bzw. 24,27) angeschlossen ist, Über die dar Steucdruckmittel gedrosselt zum Vorratsbehälter (35') abfließen kann, und daß der Durchflußquerschnitt (Fi bzw. Fi) der zweiten Drosseln (19, 28 bzw. 24, 27) abhängig vom Druck des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen Getrieke so änderbar ist, daß bei zunehmendem Druck des Arbeitsdruckmittels der Durchflußquerschnitt der •n die zum Stellmotor (16, 17, 18) des hydrostatiichen Getriebes führenden Leitung (13', 15) für den tinen Steuerdruckmittelteilstrom angeschlossenen »weiten Drossel (19, 28) vergrößert und der Durchflußquerschnin der an die zum Stellmotor (21, 22,23) des Verstellreglers (2) der Brennkraftmaschine führenden Leitung (13, 20) für den anderen 5s Steuerdruckmittelteilstrom angeschlossenen zweiten Drossel (24,27) verringert wird und umgekehrt.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des von einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Steuerpum- fto pe (8) geförderten Steuerdruckmittels im hydraulischen Steuerkreislauf vor den eisten Drosseln (14' und 14) in an sich bekannter Weise durch ein an den hydraulischen Steuerkreislauf angeschlossenes, vom Fahrhebel (6) einstellbares Druckregelventil (11) ft5 konstant gehalten wird.

3. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Durchflußquerschnitte (F\ und Fi) der zweiten Drossein (19,28 und 24,27) ein axial verschiebbarer Steuerschieber (25) vorgesehen ist.

4. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber als Drehschieber (36) ausgebildet ist.

5. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (25) an jeder Stirnseite einen Konus (28 bzw. 27) aufweist, daß jeder Konus in eine die zweite Drossel mitbildende öffnung (19 bzw. 24) der zu den Stellmotoren (16, 17, 18 bzw. 21, 22, 23) führenden Stelleitungen (15 bzw. 20) eintaucht und daß der Steuerschieber über ein Gestänge (Arm 30, Kolbenstange 31) verschiebbar ist, das vom Druck des Arbeitsdruckmittels im hydrostatischen Getriebe betätigt ist.

6. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (36) als Steuerkurve ausgebildet ist, die die öffnungen (19 bzw. 24) der Stelleitungen (15 bzw. 20) wenigstens teilweise überdeckt und durch diese Uberdeckung die zweiten Drosseln gebildet werden.