DE2030889C3 - Steuereinrichtung für ein von einer Gasturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 50 kann somit das Übersetzungsverhältnis bei Leerlauf-Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, drehzahlen und bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nocken besser beherrschen.

(56 und 58) um eine gemeinsame Achse schwenk- Bei einem Gasturbinentriebwerk ist eine schnelle bar sind und in gleicher Richtung auf den Ventil- Drosselklappenverstellung möglich, jedoch hinkt der kolben (48) des Übersetzungssteucrventils (32) 55 Drehzahlanstieg nach. Das Übersetzungsverhältnis einwirken, und der erste Nocken (56) gelenkig bleibt daher auf einem kleinen Wert, bis die Gasmit dem Drosselklappenstellhcbel (18) und der turbine sich zu beschleunigen beginnt, worauf dann /weile Nocken (58) gelenkig mit einem, vom ein schneller Anstieg des Übersetzungsverhältnisses Verdiehterauslaßdruck (Leitung 70) beaufschlag- erfolgt. Dieser Anstieg des Übersetzungsverhältnisses ten Kolben (64) verbunden ist, und daß der 60 fällt mit einer starken Erhöhung der Turbinendreh-Ventilkolben (48) als Federteller einer Druck- zahl zusammen, so daß das Getriebe, das den Fahrfeder (46) für das Vorspannen eines Ventilschie- widerstand, die Trägheit des Fahrzeugs und die be rs (34) des Übersetzungssteuervenlils (32) dient. Trägheit der Gasturbine aufzunehmen hat, stark deren Kraft entgegen dem Reglerdruck (Regler belastet, unter Umständen sogar überbelastet wird. 44) wirkt. 6ς Wahrend dieses Belriebszustandes empfinden Fahrgäste des Fahrzeugs unerwünscht starke Beschleunigungen.
Diese Mißstände werden durch die Hrfinduns¹

überwunden, indem der Reglerdruck mi: einem der Drehmomentanforderung entsprechenden Druck, der dem Verdichterauslaßdruck proportional ist. ausgeglichen wird. Dieser Druck steigt nicht schnell an. wenn die Drosselklappe kräftig verstellt wird, sondern entwickelt sich in dem Maße, wie die Antriebsmaschine Leistung abgeben kann. Wird also die Drosselklappe schnell verstellt, so steigen der Verdichterauslaßdruck und die Gasturbinendrehzahl allmählich an. so daß sich das Übersetzungsverhältnis im stufenlos einstellbarem hydrostatischen Getriebe langsam ändert und einen Wert erhalt, bei dem die Antriebsmaschine genügend Leitung aufbringt, um den Antrieb bewirken zu können.

Weiterhin kann sich der Leerlaufdrehzahlbereich einer Gasturbine über einen erheblichen Bereich erstrecken, und in diesem veränderlich sein. Liegt eine ausreichend hohe Leerlaufdre: v.hl vor. mi bedingt diese einen erhöhten Reglerdruek. der im Sinne einer Ernohung des Übersetzungsverhältnisses wirkt, die =? hem Anfahren des Fahrzeugs jedoch nicht erwünscht ist. da sich ein ruck.irtiges Anfahren erg ;<ν. Bei niedriger Drosselklappeneinstellung sieht dauer die 1 rlindung den willkürlichen Eingriff vor. der einen erhöhten Einfluß der Dnisselklappenstellung ;;i:f das Überset/ungssteuerventil bedingt, durch den Änderungen oder Erhöhungen des Reglei drucks innerhalb dieses Bereichs unwirksam gemacht werden Hierdurch ist gewährleistet, daß im Leerlauf da- Übersetzungsverhältnis Null herrseh; und bei Einstellen 3c Jer Drosselklappe von diesem Wert aussehend allmählich ansteigen kann, weil ein drosselklappens'ellungsabhängiges Signal vorlkgl. das großer als •Jas größtmögliche Leerlaufdrehzahlsignal ist. Praktisch erstreckt sich der Bereich des willkürlichen Eingriffs auf etwa 10 % der gesamten Drosselklappeneinstellung. während im übrigen Bereich durch den Ausgleich der auf das Überset/ungssteucrventil wirkenden Drucke das richtige Übersetzungsverhältnis im stufenlos einstellbarem hydrostatischen Getriebe angesteuert wird. Der willkürliche Eingriff ermöglicht ferner eine Steuerung des Übersetzungsverhältnisses bei kleiner Fahrgeschwindigkeit bis herunter /11 Kriechgeschwindigkeiten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Steuereinrichtung mit einem übersetzungssteuerventil. das einen verschiebbaren Vcntiikolben aufweist, der die Beaufschlagung eines Slellmotores des hydrostatischen Getiiehes mit Steuerdruckflüssigkeit steuert, vorgesehen, daß an die Steileinrichtung für die Drosselklappe ein erster Nocken angeschlossen ist, der auf den Ventilkolben lediglich während der Anfangsbewegung des Drosselklappenstellhebels einwirkt, und die zweite Stelleinrichtung einen /weiten Nocken enthält, der während des restlichen Finstcllbereichs der Stelleinrichtung für die Diosselklappen. in dem der erste Nucken außer Eingrilf mit dem Ventilkolben ist. auf ilen Ventilki'lbcn einwirkt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der /weite Nocken auch im anfäng- 6c liehen Einstcllbereich de·. DiosselUappenstcühchcls negcn den Ventilkolben des ('bersct/ung'-s'.ciierveniils jiilie'jt. die Wirkung des ersten Nockens jedoeh ausrcu.hl. um den von de; GasUirbiiicudrehZahl abhängigen Regle: druck /.u überwinden. 6fl

Bei einer Ausführungsform der Erfindung '■■! \>u~ gesehen, daß die beiden NOeK-. ί um iini :vi: .iir-ar'c Achse schwenkbar sind um! in gleicher ': ihtuiii.' au!

den Veniilkolben des Übersetzungssteuervemits einwirken, und der erste Nocken gelenkig mit dem Drosselklappenstellhebel und der zweite Nocken mit einem vom Verdichterauslaßdruck beaufschlagten kolben gelenkig verbunden ist. daß der Ventilkolbcn als Federteller einer Druckleder für die Vorspannung eines VentiUehiehers des Übersetzungssteuerventils dient, deren Kraft entgegen dem Reglerdruck wirkt.

In der Zeichnung ist eine Steuereinrichtung nach der Erfindung für ein durch eine Gasturbine angetriebenes hydrostatisches Getriebe schematisch dargestellt. . ..

Fine Gasturbine 10 treibt über eic Antriebswelle 12 ein stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe 14 an. dessen Abtriebswelle 16 nicht dargestellte Fahrzeugräder antreibt. Die Gasturbine U) wird durch einen willkürlich beiiitigbaren Drossefklappcnhebel 18 eingestellt, der die Brennstollzuhi 11 zur Gasturbine sieueVt. Dem hydrostatischen Getriebe 14 ist ein üblicher Stellmotor 20 /ugeoidiiei. der über Leitungen 22 und 24 versorgt wird. Diese kommen vom einen Richtungssteuervcniil 26. das über eine Druckleitung 30 und emc Rücklaufleitung 28 mit einem L'bersetzungssteuerventil 32 verbunden ist.

Das Richuings'sK-uerveinil 26 ist ein übliches Viervvegeventil mit drei Schaustellungen. In der Leerlaulstelhing verbindet es die Rücklaufleitung 28 mit den Leitungen 22 und 24 und sperrt die Druckleitung 30 ab. In "der Stellung für Vorwärtsfahrt sind die Druckleitung 30 und die Leitung 24 sowie die Leitung 22 und die Rücklaufleitur.g 28 miteinander verbunden, wahrend in der Stellung für Rückwärtsfahrt die Rücklaufleitiing 28 und die Leitung 24. sowie die Druckleitung 30 und die Leitung 22 miteinander ver!· :nden sind. Bei Vorwärtsantrieb ist somit die Lei; jug 24 Druckleitung und die Leitung 22 Rucklaufkiiung. während bei Rückwärtsantneb die Leitung 24 Rücklaufleitung und die Leitung 22 Druckleitung wird.

Das Übersetzunessieuerventil 32 enthält einen Ventilschieber 34 nut vier Steueibimdcn 36, 38. 40 und 41 gleichen Durchmessers, die in einer Ventilbohrung 42 gleiten. Dei Steuerbund 36 ist funktionsmäßig mit einem von der Gasturbine 10 angetriebenen Regler 44 verbunden, der ein üblicher Regler mit Fliehgewichten sein kann. Am Steuerbund 40 stützt sicheine Druckfeder 46 ab. die zwischen dem Steuerbund 40 und einem in der Ventilbohrung 42 versehiebliehcn Ventilkolben 48 unter Spannung gehalten ist. Die Druckfeder 46 drückt auf den Ventilschiebcr34 entgegen der vom Regler 44 ausgeübten Kraft. In der dargestellten Lecrlaufstellung sperrt der Steuerbund 41 dk Druckleitung 30 ab. während die Rüeklauflei'ung 28 durch den Steuerbund 38 verschlossen ist. line zwischen den Steuerbunden 38 um! 41 angeschlossene Speiseleitung 52 ist somit von vier Druckleitung 30 und der Rücklaufleitung 28 getrennt. Die Speiseleitung 52 wird durch eine von der Gasturbine angetriebene Speisepumpe 54 gespeist, wobei der Druck durch ein Überströmventil 74 eingestellt wird, das übel schüssiges Druckmittel zum Sumpf 76 ableitet. Der Raum /wischen den Steuerbunden 36 und 38 is; durch einen axialen Kanal 55 in: VeniiUchieber 34. und der Raum /wischen den Stein 1 bunden 40 und 41 durch einen avialcn Kanal 57 im Ventils* lnebei 34 euila-ie!

Auf tkn Vcntilkolhcii 4S \m,m ein eister willkürlich betäti,-.ba:er Nocken 5(> imd ein in Abhän

gigkeit von der Drehmonientanlorderimg betätigter /weiter Nocken 58 ein. Die beiden Nocken sind um eine gemeinsame Achse unabhängig voneinander schwenkbar. Der erste Nocken 56 sitzt an einem Hebel 60, der über einen Lenker mit dem Drosselklappenstellhebel 18 verbunden ist. Der zweite Nocken 58 ist über einen Hebel 62 mit der Kolbenstange eines Kolbens 64 gelenkig verbunden. Der Kolben 64 gleitet in einer Bohrung 66 und wird in dieser durch eine Feder 68 nach rechts belastet. Am anderen linde der Bohrung 66 ist eine Leitung 70 angeschlossen, die mit dem Verdieh'.erauslaß der Gasturbine 10 verbunden ist. Der zweite Nocken wird also in Abhängigkeit vom Verdichierauslaß-

5 in in die dargestellte Mittcllagc zurück, in der die Speiseleitung 52 mit der Druckleitung 30 und der Rücklaufleitung 28 über einen kleinen Ouerschnin verbunden sind, um das hydrostatische Getriebe 14 dem eingestellten Übersetzungsverhältnis zu halten. Sollte der Druck in der Leitung 70 steigen, und damit eine Leistungszunahme der Gasturbine mit Unterdreh/ahl anzeigen, so bewegt sich der -Ventilsehieher 34 nach rechts, um eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses zu veranlassen, sofern nicht die Gasiurbinendrchzahl eine ausreichende Gegenkraft auf den Ventilschieber 34 ausübt. Bei der Bewegung des Ventilschiebers 34 nach rechts wird die Speiseleitung 52 zwischen den Stcuerbunden 38

druck geschwenkt der der Diehmomentanforderung 15 und 41 mit der Rücklaufleitung 28 verbünden, wäh-

oder der verfügbaren Leistung der Gasturbine proportional ist.

In der dargestellten Lage ist der Diosselklappenstellhebel 18 in Richtung des Pfeiles A soweit verstellt, daß die Nockenlläche 72 des eisten Nockens außer Anlage mit dem Ventilkolben 48 ist. so daß die Hinstellung des Ventilkolbens 48 von dem zweiten Nocken 58 bewirkt wird, wodurch die Kraft der Feder 46 gesteuert wird. Der Nocken 58 bleib; in seiner Stellung so lange, bis der Verdichterauslaßdruck aus der Leitung 70 den Kolben 64 in Richtung des Pfeiles/} bewegen kann, worauf der /weite Nocken 58 gedreht wird und über den Ventilkolben 48 die Kraft der Druckfeder 46 erhöht. Diese bewegt den rend die Druckleitung 30 zwischen den Steuerbunden 40 und 41 entlastet wird. Sollte der Verdichterausiaßdruck in der Leitung70 absinken, also eine Leistungsabnahme unter Überdrehzahl anzeigen, so wird der Ventilschieber 34 nach links bewegt, um die Speiseleitung 52 mit der Druckleitung 30 zu verbinden, um die Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses zu veranlassen, sofern nicht die abnehmende Gasturbinendrehzahl einen Ausgleich der Kräfte ;m Ventilschieber 34 bewirkt.

Die Exzentrizität des ersten Nockens 56 ist größei als die des zweiten Nockens 58. Die Nockenlläche 11 des ersten Nockens 56 liegt gegen den Ventükolbcü 48 bei geringer Verstellung des Drosselklappensteil

Ventilschieber 34 gegen die Kraft des Reglerdrucks. 30 hebeis 18 von der Stellung für geschlossene Da

Übhäh kl D Fh k i i Afb

so daß eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des hydrostatischen Getriebes veranlaßt wird. Sollte sich die Drehzahl der Gasturbine im Sinne einer Überdrehzahl erhöhen, so überwiegt der Reglerdruck und bewegt den Vcntilschieber 34 gegen die a Kraft der Druckfeder 46 nach links, wodurch eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses veranlaßt wird. Bei genügender Verstellung des Ventilschiebers 34 gegen die Kraft der Druckfeder 46 wird die Rücklaufleitung 28 zwischen den Steuerbunden 36 und 38 entlastet, während die Speiseleitung 52 zwischen den Stcuerbunden 38 und 41 mit der Druckleitung 30 verbunden wird. Befindet sich das Richtungssteuei ventil 26 in der Stellung für Vorwärtsfahrt, so ist die Druckleitung 30 mit der Leitung 24 verbunden und bewirkt eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses in dieser Antriebsrichtung des hydrostatischen Getriebes 14. Mit steigendem Übersetzungsklappe an. Der Führer kann somit im Anfangsbereich der Einstellung willkürlich die drosselklappenabhäpgige Belastung des Ventilschicbcrs 34 beeinflussen und damit das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes steuern. Die Praxis hat gezeig'., daß dieser Handeingriff über etwa 10° 0 des gesamten Einstellbereichs des Drossclklappensiellhebels 18 erwünscht ist. Beim Drehen des ersten Nockens 56 im l'hrzeigersinn wird während dieses Bereichs von 10" 0 die auf die Druckfeder 46 ausgeübte Kraft fortschreitend verringert, also einen Betrieb mit Übcidrehzahl anzeigen. Hierauf ansprechend wird da> Übersetzungsverhältnis geändert, so daß der Fahre! einen Kriechgang steuern kann.

In analoger Weise könnte die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch für Antriebe verwendet werden, bei denen als Antriebsmaschine eine Kolbenbrennkraftmaschine verwendet wird. In diesem Falle wäre an Stelle des Verdichterauslaßdrucks der Gas-

verhältnis steigt die Belastung der Gasturbine 10. 1st

die Leistung der Gasturbine 10. die dem Verdichter- 50 turbine ein dem Antriebsmaschinendrehmoment oder

auslaßdruck in der Leitung 70 proportional ist, und der Leistungsanforderung proportionaler Druck,

die Kraft des Reglers 44 im Übersetzungssteuerventil beispielsweise der Ansaugdruck der Kolbenbrcnn-

32 ausgeglichen, so kehrt dessen Ventilschieber 34 kraftmaschine als Steuerimpuls zu verwenden

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

JL Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinricii- Patentansprüche: tung für ein von einer Gasturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe ins-

1. Steuereinrichtung für ein von einer Gas- besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem überturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares 5 Setzungssteuerventil, auf das ein drehzahlabhängig« hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Kraft- Reglersignal entgegen einer Federkraft und einem das fahrzeuge, mit einem Übersetzungssteuervenül. Drehmoment der Gasturbine anzeigenden, von dessen auf das ein drehzahlabhängiges Regiersipnal ent- Drosselklappenstellung abhangigen Signal einwirkt, gegen einer Federkraft und einem das Dreh- Eine derartige Steuereinrichtung ist beispielsweise moment der Gasturbine anzeigenden, von dessen ίο durch die USA.-Patentschnit 3 2/4/GS Dekannl. Drosselklappenstellung abhängigen Signal ein- Ähnliche Steuereinrichtungen fur von Kolbenbrennwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß kraftmaschinen angetriebene hydrostatische Getriebe eine Stelleinrichtung (18. 56) für die Drossel- sind durch die USA.-Patentschnft 3003 309 und die klappe innerhalb des dem Leerlaufberrich der deutschen Patentschriften 1228 518 und 1 -87 8:>^l> Gasturbine (10) entsprechenden Anfangsbereichs i₅ bekannt.

der Drosselklappeneinstellunu auf das Über- Bei Gasturbinentriebwerken kann die Leerlaut-

setzungssteuerventil (32) entgegen dem von dem drehzahl beträchtlichen Schwankungen unterliegen.

Regler (44) gelieferten drehzahlabhänaiecn Signal So kann bei den bekannten Steuereinrichtungen das

einwirkt, und daß eine in an sich bekannter Weise vom Regler bei hohen Leerlaufdrehzahlen gelieferte au¹ den Verdiehterauslaßdruck (70) der Gas- ₃₀ Reglersignal am Übersetzungssteuerventil eine Er-

tui-ine ansprechende zweite Stelleinrichtung (64, hohung "des Übersetzungsverhältnisses bewirken, d,.

58) dem Übersetzungssteuerventil während des jedoch unter Lecrlaufbedingungen nicht erwünscht

restlichen Linsteilbereichs der Stelleinrichtung für ist.

die Drosselklappe das drehmomentpbhängig.' Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine

Signal entgegen dem Regleidruck zuleitet. ' _2S Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art v

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, mit weiter auszugestalten, daß eine bessere Einstellung einem Überset/ungssteuer\entil. das einen ver- der I.eerlaufdrehzahlen und des Übersetzungsverhältschiebbaren Ventilkolben aufweist, der die nisses hei kleinen Fahrgeschwindigkeiten erreicht Beaufschlagung eines Stellmotors des hydro- wird.

statischen "Getriebes m,t Stcuerdrucknussigkeit _3O Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch steuert, dadurch gekennzeichnet, daß an die gelöst, daß eine Stelleinrichtung für die Drosselklappe Stelleinrichtung tür" die Drosselklappe ein erster innerhalb des dem Leerlaufbereich der Gasturbine Nocken (56) angeschlossen ist. der auf den entsprechenden Anfangsbereichs der Drosselklappen-Ventilkolben (48) lediglich während der Anfangs- einstellung auf das Übersetzungssteuerventil entbewegung des Drosselklappenstellhebels (18) ein- 35 gegen dem von dem Regler gelieferten drehzahlwirkt, und die /weile Stelleinrichtung einen abhängigen Signal einwirkt, und daß eine in an sich zweiten Nocken (58) enthält, der während des bekannter Weise auf den Verdiehterauslaßdruck der restlichen Einstellbereichs des Drosselklappen- Gasturbine ansprechende zweite Stelleinrichtung dem stellhebels, in dem der erste Nocken außer Ein- Übersetzungsstcucrventil während des restlichen Eingriff mit dem Ventilkolben ist, auf den Ventil- ₄₀ Stellbereichs der Stelleinrichtung für die Drosselkolben einwirkt. klappe das drehmomentabhängige Signal entgegen

3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 dem Reglerdruck zuleitet.

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben

Nocken (58) auch im anfänglichen Einstcllbereich sich aus den Unteransprüchen.

des Drosselklappenstellhebels (18) gegen den 4; Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Stell-

Ventilkolben (48) anliegt, die Wirkung des ersten einrichtungen kann ein größeres als das normale von

Nockens (56) jedoch ausreicht, um den von der der Drosselklappenstellung abhängiges Signal dem

Gasturbinendrehzahl abhängigen Reglerdruck Übersetzungssteuerventil zugeleitet werden, um zu

(Regler 44) zu überwinden. hohe Leerlaufdrehzahlen zu verhindern. Der Fahrer