DE2208097C2 - Steuervorrichtung für ein stufenlos einstellbares, vorzugsweise hydrostatisches Getriebe für den Antrieb eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Fahrzeuges, insbesondere vor der Vorderachse, aufgenommen wird, beispielsweise bei einem Gegengewichts-Gabelstapler. Die Tragfähigkeit derartiger Stapler ist unter anderem dadurch bestimmt, daß das von der Last um den Aufstandspunkt der Räder der Vorderachse ausgeübte Moment kleiner sein muß, als das von dem Gewicht des Fahrzeuges einschließlich des Gegengewichtes ausgeübte Momem um diesen Aufstandspunkt, damit die zum Lenken dienende Hinterachse noch hinreichend belastet wird. Das von der Last hervorgerufene Moment um die Vorderachse ist aber nicht nur von der Größe der Last, sondern auch vom Abstand des Schwerpunktes der Last von der Vorderachse abhängig. Eine diesen Zusammenhang berücksichtigende zweckmäßige Weiterausgestaltung ist im Anspruch 3 angegeben.

Die Umfangskraft, die an jedem Treibrad übertragen werden kann, ohne zu einem Gleiten desselben zu führen, ist nicht nur von der aus dem Gewicht der Last und der gegebenenfalls durch eine Verzögerungskraft beeinflußten Lastverteilung abhängig, sondern auch von der Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche.

Im Anspruch 4 ist eine zweckmäßige Weiterausgestaltung angegeben, die es ermöglicht, die Abhängigkeit willkürlich abhängig von den geschätzten Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche oder der geschätzten Fahrbahnneigung einzustellen. Gemäß Anspruch 5 ist eine zweckmäßige Weiterausgestaltung vorgesehen, gemäß der ein Meßwert für den Reibbeiwert der Fahrbahnoberfläche und bzw. oder der Fahrbahnneigung ermittelt wird und selbsttätig ein Einstellen der Abhängigkeit abhängig von diesem Meßwert erfolgt.

Der Anspruch 6 bezieht sich auf eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung bei einem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getriebe.

In der Zeichnung ist ein Schaltschema eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Die Brennkraftmaschine 1 treibt über eine Welle 2 die einstellbare Pumpe 3, die über zwei Druckleitungen 4 und 5 mit de :i Hydromotor 6 zu einem hydrostatischen Getriebe 3,4,5,6 verbunden ist. Die Abtriebswelle 7 des Hydromotors 6 treibt die Treibachse 8 des Fahrzeuges, das durch das Antriebssystem 1 bis 7 angetrieben ist.

Die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes Betätigungsorgan, das auf einen S; >llwertgeber 9 einwirkt, willkürlich eingestellt. Das Betätigungsorgan kann eine bekannte Ausgestaltungsform haben und ermöglicht, die absolute Größe einer Vorwärtsgeschwindigkeit einzustellen un^ ermöglicht gegebenenfalls auch, eine Rückwärtsfahrt einzustellen. Es kann beispielsweise ein Handhebel oder ein Pedal sein, weiches von einer Null-Lage aus in einer Richtung verstellbar ist, oder es kann auch ein System aus zwei zu gegenläufiger Bewegung miteinander gekuppelten Pedalen, wobei von der Null-Lage aus eine Verstellung in beide Richtungen möglich ist, sein. Ist das Betätigungsorgan nur in einer Richtung verstellbar und soll das Fahrzeug sowohl vorwärts als auch rückwärts fahren können, muß ein zusätzlicher Bedienhebel vorgesehen sein, mit dem entweder die Übertragungsfunktion des Betätigungsorgans auf den Sollwertgeber 9 in eine von zwei Richtungen verstellt werden kann, oder das Ausgangssignal des Sollwertgebers 9 muß durch den zusätzlichen Bedienhebel willkürlich auf unterschiedliche Vorzeichen einstellbar sein oder durch den zusätzlichen Bedienhebel wird die Polarität einer Versr rEungsspannung, die den Sollwertgeber 9 beaufschlagt, umgeschaltet. Es können auch zwei Pedale vorgesehen sein, von denen eines die Steuerung auf Vorwärtsfahrt und das andere unabhängig davon betätigbare Pedal die Steuerung auf Rückwärtsfahrt übernimmt, wobei jeweils das betätigte dieser beiden Pedale auf den Sollwertgeber entsprechend einwirkt.

Der Sollwertgeber 9 ist dann, wenn das Betätigungsorgan auf Stillstand des Fahrzeuges geschaltet ist, in seiner Ruhelage, in der er kein Signal abgibt. Wird durch ίο das Betätigungsorgan der Sollwertgeber 9 in der einen Richtung verstellt, so gibt er eine positive Spannung ab, deren Größe von dem Maß der Auslenkung des Betätigungsorganes abhängig ist. Bei Auslenkung in der anderen Richtung gibt er eine negative Spannung ab, deren Höhe ebenfalls von der Lage des Betätigungsorgans bestimmt ist. Die Polarität bestimmt die Fahrtrichtung. Das Stellglied 10 der einstellbaren Hydropumpe 3 ist mit einem Istwertgeber 11 und mit dem Verstelleinrichtungsglied 12 verbunden, welch letzteres das Verstellen des Stellgliedes 10 bewirkt. Der von dem Sollwertgeber 9 vorgegebene Wert für die Fahrzeiggeschwindigkeit wird mit dem Istwert der Lage des Stellgliedes 10 verglichen. Die Polaritäten des Sollwertgebers 9 und des Istwertgebers 11 sind einander entgegengesetzt, sr> daß sich bei Betragsgleichheit der Vergleichswert Null ergibt. Weicht der Istwert von dem Sollwert ab, so bestimmt die Größe der Differenz zwischen den Werten die vorzunehmende Verstellung und die Polarität die Richtung dieser Verstellung. Dieser Differenzwert wird dem Verstelleinrichtungsglied 12 für die Verstellung der Pumpe 3 zugeführt, der bewirkt, daß das Stellglied 10 in die entsprechende Lage geführt wird. Die das Signal für den Geschwindigkeitssollwert führende Schaltleitung t3 führt zu einem Regelgeber 14 für die Einstell-Lage der Hydropumpe 3, d. h. von deren Stellglied 10. Von diesem aus führt die Schaltleitung 15 zu. dem Beschleunigungsbegrenzungsglied 16, das wiederum über eine Schaltleitung 17 mit dem Schutzglied 18 verbunden ist, welches dazu dient, die Brennkraftmaschine 1 vorÖberlastung zu sichern.

D°r Druck in der jeweilig als Förderleitung wirkenden der beiden Leitungen 4 oder 5 des hydrostatischen Getriebes 3 bis 6 wird durch ein Meßvorrichtungsteil (Drucksignalgeber) 19 gemessen.

Die Achsbelastung der Treibachse 8 "vird durch ein Meßorgan 31 gemessen.

Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird durch den Drehzahlregler 33 bestimmt und durch ein Drehzahlmeßglied 32 gemessen. Die Stellvorrichtung 34 steuert die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1. Mit dem Signal 35 wird die absolut höchste zulässige Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgegeben. Dieses Signal 35 und das Ausgangssignal des Drehzahlmeßgliedus 32 werden über das Summierglied 41 dem Drehzah!- begrenzungssteuerglied 36 zugeführt.

Das Ausgangssignal des die Belastung der Treibachse 8 messenden Meßorgans 31 und das Ausgangssignal des Meßvorrichtungsteiies (Drucksignaigeber) 19 sowie das Ausgangssignal des Drehzahlbegrenzungssteuerungsgliedes 36 werden dem Auswahlglied 37 zugeführt, welches diese Signale des Meßvorriehtungsteiles (Drueksignalgebers) 19, welches ein Maß für das in dem Getriebe 3 bis 6 übertragene Drehmoment ist, mit dem Signal des Meßorgans 31 vergleicht.

Ist der Hydrometer 6 seinerseits ebenfalls einstellbar, so muß das Ausgangssignal des Meßvorrichtungsteiies (Drucksignalgebers) 19 außer von dem Förderdruck in der jeweiligen Förderleitung 4 oder 5 auch von der Ein-

stell-Lage des hydrostatischen Motors beeinflußt werden.

Das von dem Auswahlglied 37 ausgehende Signal wird über die Schaltleitung 38 und über das Summierglied 44 mit dem Signal in der Schallleitung 15 vereint und dem Begrenzungsglied 16 zugeführt.

Das von dem Istwertgeber 11 ausgehende Signal wird nicht nur über das Summierglied 45 mit dem Signal des Sollwertgebers 9 vereinigt und dem Regelgeber 14 zugeführt, um so die Einstell-Lage des Getriebes 3 bis 6 zu bestimmen, sondern darüberhinaus auch über die Leitung 46 einerseits dem Multiplikationsglied 47 und andererseits dem Summierglied 48 zugeführt. Das Summierglied 48 vereinigt das Ausgangssignal des Istwertgebers 11 mit dem Ausgangssignal des Multiplikationsgliedes 47 und des Steuerwertumsetzers 49.

In das Multiplikationsglied 47 wird außer dem durch die Leitung 46 zugeführten Signal des Istwertgebers 11 auch das Ausgangssignai des Drehzahimeßgiiedes 32 eingespeist. Im Multiplikationsglied 47 werden somit die beiden Signale, welche die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 angeben, und die Lage des Stellgliedes 10 und damit das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes 3 bis 6 angeben, multipliziert und damit die effektive Drehzahl der Abtriebswelle 7 bestimmt.

Das von dem Summierglied 48 ausgehende Signal wird dem Regler 50 zugeführt, dessen Ausgangssignal bezüglich des Vorzeichens in dem Absolutwertgerät 51 der Tatsache angepaßt wird, daß die Brennkraftmaschine 1 nur in einem Drehsinn läuft. Dieses Ausgangssignal wird in dem Summierglied 52 mit dem Ausgangssignal des Drehzahlmeßgliedes 32 zusammengeführt und einerseits dem Drehzahlregler 33 für die Brennkraftmaschine 1 und andererseits über ein Vorzeichensteuergerät 53 dem Summierglied 54 zugeführt, wobei das Vor-Zeichensteuergerät 53 wiederum von dem Vorzeichen in i-lrtt- I aituniT ΛΛ nact^iiiipl icl nnA ilofi'ir c/-irort HaR Hlf» im

M»-· t-IWIlu··^ ■ · QU.JIWV· » ·." U>.u UUIU. *»».£,.„ «·Μ~· W ··..

.Summierglied 54 zusammengeführten Signale die für sinnvolles Zusammenwirken erforderlichen Vorzeichen haben. Die Regelkette für die vom Sollwertgeber 9 ausgehende Beeinflussung des Stellgliedes 10 umfaßt somit das Gummierglied 45, den Regelgeber 14, das Summierglied 44. das Beschleunigungsbegrenzungsglied 16, das Summierglied 54, das Schutzglied 18 und das Verstelleinrichtungsglied 12, welches auf das Stellglied 10 einwirkt.

Beim Abbremsen des Fahrzeuges über das Antriebssystem wird die im Fahrzeug gespeicherte kinetische Energie durch die Schleppieistung der Brennkraftmaschine 1 vernichtet. Dabei wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ei höht. Die aus konstruktiven Gründen maximal zulässige Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ist jedoch vorgegeben und durch das Signal 35 der Schaltung aufgegeben. Dadurch wird durch Eingreifen der Steuerung bei Erreichen der erlaubten Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 das Verzögern des Fahrzeuges, d. h. das Zurückschwenken der Hydraulikpumpe 3. verlangsamt oder, falls notwendig, ganz unterbunden, bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine I hinreichend abgesunken ist.

Das Beschleunigungsbegrenzungsglied 16 ist durch ein Signal 30 auf verschiedene Grenzbeschieunigungen einstellbar.

Dieses Signal 30 kann durch das den Sollwertgeber 9 betätigende Betätigungsorgan abhängig von dessen Be- es tätigungsrichtung verstellbar sein oder, sofern das Betätigungsorgan 9 aus zwei Pedalen besteht von denen eines zum Beschleunigen und das andere zum Verzögern dient, davon abhängig sein, welches dieser beiden Pedale des Betätigungsorgans betätigt wird. Das Signal 30 kann aber auch davon abhängig sein, welche der beiden Druckleitungen 4 und 5 bei einer gegebenen Ausschwenklage der Hydropumpe 3 die den höheren Druck führende Leitung ist. In einer anderen Ausgestaltung kann das Signal 30 von einer Horizontalkräfte in Fahrzeuglängsrichtung messenden Kraftmeßeinrichtung gesteuert werden.

Wird mit dem Meßorgan 31, wie angegeben, die Belastung der Treibachse 8 gemessen und dient das Antriebssystem zum Antrieb eines Gabelstaplers, so braucht bei vorbekanntem Lastschwerpunktabstand das Beschleunigungsbegrenzungsglied 16 nur auf zwei Werte abhängig von der Richtung der Beschleunigung einzustellen, um das Kippmoment um die Vorderachse zu berücksichtigen.

Mißt jedoch in einer anderen Ausgestaltungsform das MeGoigan 3i lediglich uic Giuüc der aufgenommenen Last, so daß die effektive Belastung der Treibachse 8 sowohl von der Richtung der Beschleunigung als auch von deren Größe abhängig ist. so ist es vorteilhafter, wenn durch das Signal 30 eine stufenlosc Verstellung des Beschleunigungsbegrenzungsgliedes 16 bewirkt wird.

Da der Wert für die Begrenzung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine 1 nur als Absolutbetrag ansteht, iTU.3 auch in bezug auf diesen in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung bzw. Beschleunigungsrichtung eine Vorzeichenzuordnung getroffen werden. Dies geschieht in dem Vorzeichensieuergerät 53.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein stufenlos verstellbares, vorzugsweise hydrostatisches Getriebe für den Antrieb mindestens einer Treibachse eines zum Aufnehmen einer Last dienenden Fahrzeuges mit einer Primärenergiequelle, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, bei dem ein die Gewichtsbelastung der Treibachse feststellendes Meßorgan vorgesehen ist, das auf die Verstelleinrichtung des Getriebes einwirkt, wobei in die Wirkverbindung zwischen dem die Gewichtsbelastung feststellenden Meßorgan und der Verstelleinrichtung für das Getriebe ein vom Meßorgan abhängiges Steuerelement eingeschaltet ist, durch das die Geschwindigkeit, mit der die Einstellung der Verstelleinrichtung veränderbar ist und damit die Fahrzeugbeschleunigung begrenzbar ist nach Patent 20 49 048, dadurch gekennzeichnet daß eine Abtasteinrichtung vorhanden ist, die das übertragene Moment auf das Vorliegen eines Bremsmomentes oder eines Antriebsmomentes abtastet und daß das Beschleunigungsbegrenzungsglied (18) wahlweise auf verschiedene Grenzbeschleunigungen einstellbar ist und daß eine das Beschleunigungsbegrenzungsgiied bei Vorliegen eines Antriebsdrehmomentes auf einen anderen Grenzwert wie bei Vorliegen eines Bremsmomentes einstellende Wirkverbindung zwischen der Abtasteinrichtung und dem Beschleunigungsbegrenzungsglied (16) vorgesehen ist.

2. Steuervorrichtung nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das an den Treibrädern auftretende Drehmoment messend Meßvorrichtungsteil (19) und das den Drehsinn berücksichtigende Auswahlglied (37) zusätzlich von einer ein und von einer Bremse verursachtes Moment messenden Einrichtung beeinflußbar sind.

3. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (31) abhängig vom Abstand des Schwerpunktes der aufgenommenen Last von der nächstliegenden Achse einstellbar ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen Abtasteinrichtung und Beschleunigungsbegrenzungsglied (16) willkürlich einstellbar ist.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen Abtasteinrichtung und Beschleunigungsbegrenzungsglied abhängig von einem Meßwert für den Reibbeiwert der Fahrbahnoberfläche und/oder einem Fahrbahnneigungswinkel einstellbar ist.

6. Steuervorrichtung für einen Fahrzeugantrieb mit einem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung durch eine Einrichtung gebildet ist, mit der festgestellt wird, in welcher der beiden Leitungen (5, 4) des Kreislaufes des Getriebes (3, 4, 5, 6) der höhere Druck auftritt und auf welche Förderrichtung die Pumpe (3) des Getriebes (3, 4, 5, 6) eingestellt ist und die Abhängigkeit von der Kombination der festgestellten Werte das Beschleunigungsbegrenzungsglied (16) beeinflußt.

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, nach Patent 20 49 048. Der Steuervorrichtung nach dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, die maximale Beschleunigung und zwar sowohl die Beschleunigung im positiven Sinne als auch die negative Beschleunigung, das heißt Verzögerung, derart zu begrenzen, daß der Haftreibschluß an den Fahrzeugrädern nicht überschritten wird, das heißt, daß die Fahrzeugräder nicht durchrutsehen. Das übertragbare Moment ist abhängig von dem Reibkoeffizienten und der auf dem jeweiligen Rad ruhenden Belastung. Bei einem zweiachsigen Fahrzeug und insbesondere bei hcchliegendem Schwerpunkt der Last verteilt sich bei Verzögerungen das Gewicht der Last auf die beiden Achsen in anderer Weise als bei stillstehendem oder mit gleichbleibender Geschwindigkeit fahrendem Fahrzeug (bei dem die aus dem Luftwiderstand resultierende Kraft unbeachtet bleiot), weil durch die Verzögerung eine Horizontalkraft auf die Last einwirkt. Ist nur eine der Achsen angetrieben, so ist also das durch die am Radumfang übertragbare Kraft begrenzte zulässige Moment davon abhängig, ob die Beschleunigung in Richtung dieser Achse oder in entgegengesetzter Richtung erfolgt, da die Belastung dieser Achse nicht nur von der absoluten Größe der aufgenommenen Last, sondern auch von der auftretenden Beschleunigungskraft abhängig ist. Bei Antiblockierreglern für die Bremsen von Kraftwagen ist es bekannt, die Bremse derart auszulegen, daß ein Durchrutschen (»Blockieren«) der Räder vermieden wird, indem die Verzögerung des Fahrzeuges berücksichtigt wird. Da ein solches Blockieren infolge zu großen Bremsmoments wiederum auch von der Belastung des Fahrzeugrades abhängt, ist bei solchen Blockierreglern eine entsprechende Beeinflussung abhängig von der Belastung vorgesehen (DE-AS 11 76 010).

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, einen ungünstigen Betriebszustand, nämlich das Durchdrehen der Antriebsräder bei überschreiten eines höchstzulässigen Antriebsmomentes, durch entsprechendes Einwirken auf das Antriebssystem zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ungünstige Betriebszustände und insbesondere Gefahrenzustände bei durch Übertragen eines Bremsmomentes durch das Antriebssystem erfolgendem Bremsen durch Einwirken auf das Antriebssystem zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst. Dadurch wird erzielt, daß selbsttätig festgestellt wird, ob ein Beschleunigungsmoment oder ein Bremsmoment vorliegt und im Falle des Vcrliegens eines Bremsmomentes wird das durch das Antriebssystem erzeugte Bremsmoment auf einen zulässigen Wert begrenzt.

Eine zweckmäßige Weiterausgestaltungsform ist im Anspruch 2 angegeben. Durch diese wird erzielt, daß auch dann, wenn zusätzlich zu dem über das Antriebssystem erzeugten Bremsmoment, über eine weitere Bremseinrichtung gebremst wird, mit berücksichtigt wird und dadurch verursachte Gefahrenzustände ausgeschlossen sind. Die Bremseinrichtung kann eine normale Bremse sein, kann aber auch eine zusätzliche Dauerbremse, beispielsweise eine hydrodynamische oder magnetische Wirbelstrombremse sein.

Besonders zweckmäßig ist die Anwendung einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung bei einem Fahrzeug, bei dem die Last außerhalb der Achsen des