DE2165527A1

DE2165527A1 - Hydrostatische antriebseinheit fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2165527A1
Application number: DE19712165527
Authority: DE
Inventors: Helmuth Hoffmann; Dieter Dipl Ing Zeus
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1973-07-05
Also published as: FR2167094A5; DE2165527B2; DE2165527C3

Description

Hydrostatische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die mindestens eine Hydropumpe im geschlossenen Kreislauf mit einem oder mehreren Hydromotoren aufweist, deren bzw. dessen Verstellung mittels Stellzylinder erfolgt, wobei der Druck im Stellzy^inder der Hydropumpe durch ein Regelventil beherrscht wird, dessen Regelfeder in ihrer Kraft veränderbar am Fahrpedal des Fahrzeugs angreift und wobei an einem Leitungszweig einer abhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen Hilfspumpe zur Versorgung von Kurzzeitverbrauchern ein Druckregelventil angeschlossen ist.

Bei einer hydrostatischen Antriebseinheit der genannten Art geht beim Loslassen des Fahrpedals dieses sofort in seine Ausgangsstellung zurück, wobei das mit dem Fahrpedal verbundene Regelventil den Druck in dem oder den Stellzylindern schnell absinken läßt. Durch einen solchen kurzzeitigen Druckabbau nimmt das Übersetzungsverhältnis der Antriebseinheit relativ schnell zu und es besteht bei schiebendem Fahrzeug die Gefahr, daß dessen Antriebsmaschine überdreht wird. Um dies zu vermeiden, wurde das mit dem Fahrpedal verbundene Regelventil ntt einer über dessen von der Regelfeder bewirkten Rückstellung wirkenden dämpfenden Ein— richtung verbunden. Eine derartige Einrichtung weist jedoch eine konstante Stellzeit auf, so daß bei längere» Sch iebebetrieb des

309827/0211

- 2 - 22.12.1971

Fahrzeugs trotz der Dämpfung die Gefahr der Überdrehung der Antriebsmaschine besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung des geschilderten Nachteils eine hydrostatische Antriebseinheit der gesdllderten Gattung in der Weise zu verbessern, daß bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs ein Überdrehen der Antriebsmaschine auf jeden Fall vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abströmleitung des Druckbegrenzungsventils sowohl über ein Drosselorgan mit dem Druckmittelvorratsbehälter als auch mit einem im Schließsinn federbelasteten Zweistellungsschieber verbunden ist, der zum Erreichen der Offenstellung bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs mit einem bei diesem Betriebszustand desselben ansprechenden Schaltorgan verbunden ist und daß der hinter dem Druckbegrenzungsventil vor dem Drosselorgan gebildete drehzahlabhängige Druck bei geöffnetem Zweistellungsschieber unabhängig von der Stellung des Fahrpedals zur Regelung des Druckes im Stellzylinder der Hydropumpe bzw. des Hydromotors vorgesehen ist. -

Durch diese Anordnung wird im Drosselorgan hinter dem Druckbegrenzungsventil oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl,vorzugsweist Leerlaufdrehzahl, der Antriebsmaschine abhängig hiervon ein Steuerdruck erzeugt, der jeweils bei Schiebebetrieb des Fahrzeuge die Rückstellung der Hydropumpe bzw. des Hydromotors

309827/0211

_D71/153

steuert. Hierdurch wird mit Sicherheit ein Überdrehen der Antriebs maschine und ein Abwürgen der Antriebseinheit bei bis zum Stand abgebremsten Fahrzeug vermieden.

Bei einer hydrostatischen Antriebseinheit, bei welcher der bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs Jeweils unter dem hiteren Druck stehende Leitungszweig zwischen Hydropumpe und Hydromotor, dessen Stellzylinder und eine Druckmittel-Versorgungsleitung mit einem Multiplikationsglied in Verbindung stehen, dessen ausgangsseitiger Steuerdruck einem Bremskraftverteiler übermittelt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Steuerleitung für den Betätigungsdruck des Zweistellungsschiebers an das Multiplikationsglied ausgangsseitig angeschlossen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Regelventil für den Druck im Stellzylinder der Hydro pumpe bzw. des Hydromotors am Ventilschieber außer der Regelfeder auch ein in einem Zylinder geführter und bei Beaufschlagung im Schließsinn wirkender Kolben angreift, dessen Arbeitsraum mit dem Zweistellungsschieber ausgangsseitig in Verbindung steht.

Die Erfindung kann auch so ausgeführt sein, daß der Zweistellungsschieber ausgangsseitig unmittelbar mit der vom Druckbegrenzungsventil zu dem oder den Stellzylindern führenden Leitung verbunden ist.

309827/0211

22.12.1971

In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung erläutertes Ausführungsbeispiel einer hydrostatischen Antriebsein— heit gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Abb. 1 eine hydrostatische Antriebseinheit mit einer Einrichtung

gemäß der Erfindung,
Abb. 2 ein weiteres AusfUhrungsbeispiel.

Die Abb. 1 zeigt unten eine hydrostatische Antriebseinheit mit einer stufenlos einstellbaren Hydropumpe 1, die über Leitungen 2 und 3 im geschlossenen Kreislauf mit einem ebenfalls stufenlos einstellbaren Hydromotor 4 verbunden ist. Die Hydropumpe 1 kann aus der gezeigten Nullforderstellung heraus in der einen oder der anderen Förderrichtung durch einen Kolben 5 gegen die Kraft einer Feder 6 bzw. 7 verstellt werden. Die sich an der einen bzw. anderen Fläche des Kolbens 5 abstützenden Federn 6 und 7 befinden sich in einem Stellzylinder 8 in je einem Arbeitsraum 9 bzw. 10. Die beiden Arbeitsräume 9 und 10 sind durch $e eine Leitung 11 bzw. 12 mit einem Dreistellungsschieber 13 verbunden. Dieser Dreistellungsschieber 13 hat drei Schaltstellungen "Vorworts", "Neutral" sowie "Rückwärts·¹ und ist hier in der mittleren Neutral-Stellung gezeigt, wobei die beiden Arbeitsräume 9 und 10 des Kolbens 5 is Stellzylinder β miteinander in Verbindung stehen. Der zum Einstellen der Fahrtrichtung dienende Dreistellungsschieber 13 ist mechanisch Bit einem zweiten Dreistellungsschieber 14 gekoppelt. Dieser Dreistellungsschieber 14 weist ebenfalls drei

309627/0211

-M- 22.12.1971

Schaltstellungen auf und ist hydraulisch einerseits durch eine Leitung 15 mit einem Multiplikationsglied 16 sowie durch eine Leitung 17 mit einem Druckmittellirorratsbehälter 18 verbunden. Andererseits ist der Dreistellungsschieber 14 mit einer Leitung an die Leitung 2 sowie mit einer Leitung 20 an die Leitung 3 der Antriebseinheit angeschlossen. Am Hydromotor 4 greift zu dessen Verstellung ein in einem Stellzylinder 21 geführter Kolben 22 an, dessen Arbeitsraum 23 zur Druckmittelversorgung mit einer Leitung 24 in Verbindung steht. Zum Antrieb des hydrostatischen Aggregats bzw_o des Fahrzeugs dient eine Antriebsmaschine 26, deren für die Brennstoffdosierung vorgesehenes Gestänge 27 mit einem Fahrpedal 28 in Verbindung steht. Auf der Abtriebswelle 29 der Antriebsmaschine 26 sitzt außer der Hydropumpe 1 noch eine ständig angetriebene Druckmittel-Hilfspumpe 30, die saugseitig mit dem Druckmittelvorratsbehälter 18 und druckseitig durch eine .Leitung 31 mit dem Multiplikationsglied 16 verbunden ist. An die Leitung 31 ist mittels einer Leitung 32 ein Zweistellungsschieber 33 angeschlossen, der in Richtung der gezeigten Endstellung (f durch eine Feder 34 belastet ist. Die gezeigte Endstellung nimmt der Zweistellungsschieber 33 bei stillstehender Pumpe 30 ein. In der anderen Endstellung gibt der Zweistellungeschieber 33 einen Durchgang über eine einstellbare Drossel 35 frei. Ausgangsseitig führt vom Zweistellungsschieber 33 eine Leitung 36 zum Dreistellungsschieber 13t eine Leitung 37 zumMuLtiplikationeglied 16 und eine dritte Leitung 38 durch eine Blende 39 zu einem Druckregelventil 40. Die beiden Stirnflächen des Zweietellungeechiebere

309827/0211

BAD ORIGINAL

-/Τ- 22.12.1971

2T65527 D 71/153

sind durch je eine Steuerleitung 41 bzw. 42 mit der Leitung 36 "bzw. der Leitung 38 verbunden. Eine Leitung 43 verbindet die Leitung 31 mit einem Druckbegrenzungsventil 44, dessen ausgangsseitige Leitung 45 zu einem Zweistellungsschieber 46 führt. Die Leitung 45 ist außerdem über eine Blende 47 mit dem Druckaittelvorratsbehälter 18 verbunden. Der ZweiStellungsschieber 46 wird durch die Kraft einer Feder 48 in Schließstellung gehalten. Die der Feder 48 abgewandte Stirnfläche des Zweistellungsschiebers iet durch eine Steuerleitung 49 mit einer Leitung 50 verbunden, die von Multiplikationsglied 16 ausgangsseitig zu einem Bremskraftverteiler 51 führt. Das Fahrpedal 28 greift bei Betätigung an einem Winkelhebel 52 an, der auf eine den nicht dargestellten Ventilschieber des Druckregelventils 40 im Schließsinn belastende Feder 53 einwirkt. Am Ventilschieber greift ferner ein bei Beaufschlagung im Schließsinn wirkender Kolben 54 an, der in einem Zylinder 55 geführt ist. Der Arbeitsraum 56 des Kolbens 54 ist durch eine Leitung 57 mit dem Zweistellungsschieber 46 ausgangs-P seitig verbunden.

Beim Betrieb des Fahrzeugs 1»ibt beispüLsweise eine Brennkraftmaschine 26 über die Welle 28 ständig die Hydropumpe 1 an. Bei der gezeigten Null-Förderstellung der Hydropumpe 1 nimmt diese Jedoch keine Energie auf, so daß weder durch die Leitung 2 noch durch die Leitung 3 Druckmittel zum Hydromotor 4 gefördert wird. • Bei der Null-Förderstellung der Hydropumpe 1 befindet sich selbstverständlich der als Fahrtrichtungswählschieber dienende

309827/0211

BADORlGfNAt

22.12.1971 D 71/153

Dreistellungsschieber 13 in der gezeigten Neutralstellung. Das von der ständig angetriebenen Hilfspumpe 30 geförderte Druckmittel gelangt durch die Leitung 31 zum Multiplikationsglied 16 und ferner durch die abzweigenden Leitungen 43 und 32 zum Druckregelventil 44 bzw. zum Zweistellungsschieber 33. Durch den Widerstand der Blende 39 hinter dem Zweistellungsschieber 33 baut sich an der der Feder 34 abgewandten Stirnfläche ein Druck auf, welcher unter Einwirkung der Feder 34 den Zweistellungsschieber abhängig vom Druck und von der Viskosität des Druckmittels in einer pendelnden Stellung zwischen den beiden Endstellungen hält. Die den Zweistellungsschieber 33 dabei durchströmende Druckmittelmenge ..gelängt von der Leitung 36 durch die Blende 39 und die Leitung 38 sowie das bei Neutralstellung offene Druckregelventil 40 zum Druckmittelvorratsbehälter 18. Dabei sorgt das Druckregelventil 44 dafür, daß in dem mit der Leitung 31 unmittelbar verbundenen Leitungssystem ein im wesentlichen gleichbleibender Steuerdruck enthalten ist. Verschiebt man nun den Dreistellungsschieber 13 aus seiner Neutralstellung in Richtung "Vorwärts" oder "Rückwärts", so wird die Leitung 36 mit der Leitung 11 bzw. 12 des Stellzylinders 8 verbunden. Das von der Hilfspumpe 30 durch den Zweistellungsschieber 33 geförderte Druckmittel bringt die angeschlossene Leitung 11 bzw. 12 und den damit verbundenen Arbeitsraum 9 bzw. 10 im Stellzylinder β auf Fülldruck, während das Überschüssige Druckmittel weiterhin durch die Blende 39 und die Leitung 38 sowie durch das noch in Offenstellung befindliche Druckregelven til zum Druckmittelvorratebehälter 18 zurückströat. Dabei stellt

309827/0211

BAD ORIQJNAt

-,_1Rrc₇₇ 22.12.1971

216552/ _D71/153

sich der Zweistellungsschieber 33 selbsttätig auf den jeweiligen Druckmittelbedarf im nachgeschalteten hydraulischen System ein. Betätigt man nun das Fahrpedal 28, so wird zunächst über das Gestänge 27 die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 26 erhöht. Außerdem wird Über das Fahrpedal 28 die Regelfeder des Druckregelventils AO vorgespannt, und es baut sich in der Leitung 38 ein Druck auf, der schließlich auf die federseitige Stirnfläche des Zweistellungsschiebers 33 einwirkend diesen in seine linke voll geöffnete Endstellung verschiebt. Nunmehr kann durch den Zweistellungsschieber 33 genügend Druckmittel zuströmen, und es baut sich im hydraulischen System hinter dem Zweistellungsschieber 33 ein Druck auf, der abhängig ist von der Vorspannung der Regelfeder 53. Dieser Steuerdruck bewirkt über die Stellzylinder θ und 21 ein Verstellen der Hydropumpe 1 bzw. des Hydromotors 4, so daß sich im hydrostatischen Aggregat ein steuerdruckabhängiges Übersetzungsverhältnis einstellt. Folglich treibt der Hydromotor 4 das Fahrzeug über ein ggf. vorgesehenes Schaltgetriebe in der gewünschten Fahrtrichtung je nach dem eingestellten übersetzungsverhältnis an. Der durch die Stellung des Fahrpedals 28 erzeugte Steuerdruck wird selbstverständlich durch die Leitung auch auf das Multiplikationsglied 16 übertragen. Beim Umschalten des Dreistellungsßchiebtrs 13 wird der gleichzeitig mitbetätigte Dreistellungsschieber 14 immer in eine solche Schaltstellung gebracht, bei der die bei Schiebebetrieb des Fahrzeuges jeweils unter dem höheren Druck stehende Leitung 2 oder 3 durch die Lei tungen 19 bzw. 20 und 15 mit den Multiplikationsglied 16 verbunden ist.

309*27/0-211

BAD ORIGINAL,

- 22.12.1971

2165527 _D 71/153

Soll das Fahrzeug nun abgebremst werden, so wird zunächst das Fahrpedal 28 losgelassen und dieses geht durch Federkraft in seine Ausgangsstellung zurück. Hierdurch wird über das Gestänge die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 26 gedrosselt und deren Drehzahl fällt ab. Ferner stellt sich die Regelfeder 53 mit ihrer Vorspannung auf minimalen Wert ein, wodurch das Druckregelventil 40 in Offenstellung gelangt. Infolge des aus der Leitung 38 durch das Druckregelventil 40 abströmenden Druckmittels ergibt sich beiderseits der Blende 39 eine Druckdifferenz, welche in der Lage ist, den Zweistellungsschieber 33 in seine gedrosselte Stellung nach rechts zu verschieben. Das nun durch den Zweistellungsschieber 33 zuströmende Druckmittel reicht jedoch bei voll geöffnetem Druckregelventil 40 nicht aus, das durch dieses abströmende Druckmittel voll zu ersetzen. Folglich ergibt sich ein Druckabfall in den Stellzylindern 8 aowie 21 und damit ein Verstellen der Hydropumpe 1 und des Hydromotors 4. Kommt das Fahrzeug nun in den Schiebebetrieb, wobei der Hydromotor 4 als. Pumpe und die Hydropumpe als Motor arbeiten, besteht die Gefahr, daß bei entsprechender Schubkraft des Fahrzeugs dessen Brennkraftmaschine 26 von der als Motor arbeitenden Hydropumpe 1 auf eine unzulässig hohe Drehzahl gebracht wird. Dies wird jedoch vermieden. Die Hilfspumpe 30 fördert ständig drehzahlabhängig Druckmittel zum Druckbegrenzungsventil 44, welches einen vorbestimmten Druck in der Druckleitung 31 bzw. in dem daran unmittelbar angeschlossenen Leitungssystem zulä0t. Das bei entsprechender Drehzahl von der Pumpe 30 geförderte überschüssige Druckmittel gelangt

309827/0211

BAD ORIGiNAU

22.12.1971

durch das Druckbegrenzungsventil 44 zur Leitung 45 und von hier schließlich durch die Blende 47 zum Druckmittelvorratsbehälter Hierbei baut sich in der Leitung 45 jeweils ein Druck auf, der abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 26 ist. Jeweils bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs gehen vom Multiplikationsglied Drucksignale durch die Leitung 50 zum Bremskraftverteiler 51, der mit den nicht dargestellten Bremsen des Fahrzeugs zusammenwirk" Die genannten Drucksignale werden durch die Steuerleitung 49 auch dem Zweistellungsschieber 46 steuerseitig zugeführt und bewirken jeweils bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs ein Öffnen des Schiebers entgegen der Kraft der Feder 48. Der in der Leitung 45 vorhandene Steuerdruck beaufschlagt folglich im Zylinder 55 den Kolben 54, welcher seinerseits den nicht dargestellten Schieber des Druckregelventils 40 beherrscht. Bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs übernimmt also der Kolben 55 anstelle der Regelfeder 53 die Verstellung des Schiebers zur Regelung des Druckes im hydraulischen System vor dem Druckregelventil 40. Dabei nimmt der. Schieber wegen seiner drehzahlabhängigen Verstellung stets eine Regelstellung ein, bei der der Steuerdruck für die Stellzylinder 8 und 21 immer nur ein solches übersetzungsverhältnis im hydraulischen Aggregat einstellt, durch das ein überdrehen der Brennkraftmaschine 26 bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs unmöglich ist.

Die Abb. 2 zeigt eine hydrostatische Antriebseinheit, die mit derjenigen in Abb. 1 bis auf den Zylinder 55 übereinstimmt. Der Zylinder 55 entfällt bei der Anordnung gemäß Abb. 2, wobei hier die Leitung 57 unmittelbar mit der Leitung 38 in Verbindung steht.

309827/0211

BAD ORIGINAL

·- -KJ - 22.12.1971

Auf diese Weise wird bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs und folglich geöffnetem Zweistellungsschieber 46 durch Zuführung des
Druckmittels aus der Leitung 45 in die Leitung 38 hier ein Staudruck erzeugt, der bei entsprechender Bemessung der einzelnen
Bauelemente im wesentlichen die gleiche Wirkung hat, wie der in der Anordnung gemäß Abb. 1 vorgesehene Zylinder 55.

309827/021 1

Claims

it

5 Köln 80, den 22. Dez. 1971 Unser 2Α§ά§2$ 71/153 AP Da/B

Patentansprüche 216552/

^1., Hydrostatische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die mindestens eine Hydropumpe im geschlossenen Kreislauf mit einem oder mehreren Hydromotoren aufweist, deren bzw. dessen Verstellung mittels Stellzylinder erfolgt, wobei der Druck im Stellzylinder der Hydropumpe durch ein Regelventil beherrscht wird, dessen Regelfeder in ihrer Kraft veränderbar am Fahrpedal des Fahrzeugs angreift und wobei an einem Leitungszweig einer abhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen Hilfspumpe zur Versorgung von Kurzzeitverbrauchern ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströaleitung (45) des Druckbegrenzungsventils (44) sowohl über ein Drosselorgan (47) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (18) als auch mit einem im Schließsinn federbelasteten Zweistellungsschieber (46) verbunden ist, der zum Erreichen der Offenstellung bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs mit einem bei diesem Betriebszustand desselben ansprechenden "chaltorgan (16) verbunden ist und daß der hinter dem Druckbegrenzungsventil (44) vor dem Drosselorgan (47) gebildete drehzahlabhängige Druck bei geöffnetem Zweistellungsschieber (46) unabhängig von der Stellung des Fahrpedale (28) zur Regelung des Druckes la Stellzylinder (8, 21) der Hydropuape (1) bzw. des Hydromotors (4) vorgesehen ist.

309827/021 1

- 22.12.1971
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei der bei Schiebebetrieb des Fahrzeugs Jeweils unter dem höheren Druck stehende Leitungszweig zwischen Hydropumpe und Hydromotor, dessen Stellzylinder und eine Druckmittel-Versorgungsleitung mit einem Multiplikationsglied in Verbindung stehen, dessen ausgabeseitiger Steuerdruck einem Bremskraftverteiler übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (49) für den Betätigungsdruck des Zweistellungsschiebers (46) an das Multiplikationsglied (16) ausgangsseitig angeschlossen ist.
3. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Regervütil (40) für den Druck im Stellzylinder (8, 21) der Hydropumpe (1) bzw. des Hydromotors (4) am Ventilschieber außer der Regelfeder (53) auch ein in einem Zylinder (55) geführter und bei Beaufschlagung im Schließsinn wirkender Kolben (54) angreift, dessen Arbeitsraum (56) mit dem Zweistellungsschieber (46) ausgangsseitig in Verbindung steht.
4. Antriebseinheit nachcen Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweistellungsschieber (46) ausgangsseitig unmittelbar mit der vom Druckbegrenzungsventil (40) zu dem oder den Stellzylindern (8 bzw. 21) führenden Leitung (38) verbunden ist.
309827/021 1