DE2244611B2 - Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß an den beiden Seiten des die Beauf schlagung bzw. Entlastung der Stelleinrichtung dei Pumpe schaltenden Vorsteuerwegeventils Stellmoto ren vorgesehen sind, die jeweils über ein Wechselventi an einen von zwei Ästen einer von der Steuerdruckflüs sigkeit gespeisten Vergleichsschaltung angeschlosser sind, daß in einem Ast der Vergleichsschaltung ein un veränderliches Drosselventil eingeschaltet ist, hintei dem ein Rückströmventil angeschlossen ist, das abhän gig von der Stellung eines Schalthebels für die Kraft Stoffzufuhreinrichtung der Antriebsmaschine einstell bar ist, wobei dieser Ast der Vergleichsschaltung ar eines der beiden Wechselventile angeschlossen ist, da£ im andern Ast der Vergleichsschaltung zwei verändern ehe Drosselstellen vorgesehen sind, von denen di< zweite Drosselstelle in einer Rückleitung liegt und di< Größen der Drosselstellen abhängig von der Förder stellung der Pumpe so veränderlich sind, daß die erste Drosselstelle im gleichen Maße größer wird wie di< zweite Drosselstelle kleiner wird und umgekehrt, um über eine zwischen diesen Drosselstellen abgehendei Leitung der zweite Ast der Vergleichsschaltung an da vom ersten Ast unbeaufschlagte Wechselventil ange

schlossen ist

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Regeleinrichtung besteht darin, daß die in Reihe geschalteten, gemeinsam änderbaren Drosselstellen im zweiten Ast der Vergleichsschaltung durch den Rin£spalt zwischen einer Ventilbohrung und einem Ventilkolben gebildete Laminarstromstellen sind und die beiden Drosselstellen durch eine Ringnut in der Ventilbohrung getrennt sind.

In zweckmäßiger Weise ist dabei zur Richtungswahl im ersten Ast der Vergleichsschaltung zum wahlweisen Anschluß dieses Astes an eines der Wechselventile ein willkürlich einstellbares Wählventil vorgesehen und im zweiten Ast der Vergleichsschaltung sind zwei in der Ventilbohrung verschiebbare, mit dieser die Laminarstromstellen bildende Ventilkolben vorgesehen, die durch eine über ein Gestänge mit dem Stellhebel der Pumpe verbundene Kolbenstange miteinander gekoppelt sind.

In den Zeichnungen sind in der folgenden Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Regeleinrichtung nach der Erfindung in einem Schaltschema und in Diagrammen wiedergegeben.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema einer Regeleinrichtung nach der Erfindung für ein durch eine Brennkraftmaschine angetriebenes hydrostatisches Getriebe,

F i g. 2 einen Vergleich von Schalthebelstellung und von Pumpeneingangsdrehmoment in Form eines Diagramms,

F i g. 3 einen Vergleich des Pumpenförders'romes mit dem von dem Pumpeneingangsdrehmoment bei verschiedenen Schalthebelstellungen in Form eines Diagramms,

F i g. 4 einen Vergleich der Schalthebelstellung mit der Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine in Form eines Diagramms,

F i g. 5 einen Vergleich der Brennkraftmaschinendrehzahl mit dem Brennkraftmaschinendrehmoment bei verschiedenen Drosselklappenstellungen in Form eines Diagramms,

F i g. 6 einen Vergleich von Pumpenförderstrom und Pumpendruck in Form eines Diagramms,

F i g. 7 einen Vergleich der vom hydrostatischen Getriebe abgegebenen Drehzahl mit der Zugkraft für ein hydrostatisches Getriebe mit einem hydrostatischen Motor konstanten Schluckvolumens in Form eines Diagramms,

F i g. 8 einen Vergleich der vom hydrostatischen Getriebe abgegebenen Drehzahl mit der Zugkraft für ein hydrostatisches Getriebe mit einem hydrostatischen Motor veränderlichen Schluck Vermögens in Form eines Diagramms.

F i g. 1 zeigt ein Schaltschema der Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe veränderlicher Übersetzung, das von einer Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird. Das hydrostatische Getriebe umfaßt eine in Förderrichtung und Förderstrom veränderliche Pumpe 12 und einen hydrostatischen Motor 14 veränderlichen Schluckvermögens, die in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, der durch Leitungen 16 und 18 gebildet wird. Andere übliche Aggregate für hydrostatische Getriebe, z. B. für die Druckversorgung des hydraulischen Arbeitskreislaufes oder Filter- und Kühlvorrichtungen usw., wie sie in der Regel in derartigen hydrostatischen Getrieben vorgesehen sind, sind nicht dargestellt.

Eine Stellvorrichtung für dife Pumpe 12 besteht aus einem in einem Stellzylinder kleinen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 20 und einem in einem SteHzylinder großen Druckmessers verschiebbaren Stellkolben 22. Auf den Stellkolben 20 im S'.ellzylinder kleinen Durchmessers wirkt der Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit des hydrostatischen Getriebes über ein an die Leitung 18 angeschlossene Verbindungsleitung eingeschaltetes Rückschlagventil 24 und über ein in die außerdem an die Leitung 16 des hydraulischen Arbeitskreislaufes angeschlossene Verbindungsleitung eingeschaltetes Rückschlagventil 26 sowie eine von der Verbindungsleitung abgezweigte Steuerdruckleitung 28. Die Stellkolben 20 und 22 der Stellvorrichtung der Pumpe 12 können diese von der Stellung voller Förderstrom in der einen Förderrichtung bis zur Stellung voller Förderstrom in der anderen Förderrichtung einstellen.

Eine Stellvorrichtung für den hydrostatischen Motor 14 wird in ähnlicher Weise durch einen in einem Stellzylinder kleinen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 30 und einen in einem Stellzylinder großen Durch- messers verschiebbaren Stellkolben 32 gebildet die den hydrostatischen Motor 14 jedoch nur zwischen einer Stellung geringsten Schluckvermögens in einer Strömungsrichtung und größten Schluckvermögens in derselben Strömungsrichtung einsteilen können. Arbeitsdruckflüssigkeit gelangt von der Leitung 18 bzw. 16 des hydraulischen Arbeitskreislaufes über eine Rückschlagventile 34 bzw. 36 aufweisende Verbindungsleitung zu einer Steuerdruckleitung 38, in der ein hydraulisch betätigbares Wegeventil 40 eingeschaltet ist, durch das die Beaufschlagung des im Stellzylinder großen Durchmessers verschiebbaren Stellkolbens 32 gesteuert wird, und zu einer Steuerdruckleitung 42, die zu dem im Stellzylinder kleinen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 30 führt. Eine derartige Schaltung entspricht der üblichen Regelung des Schluckvermögens eines hydrostatischen Motors in Abhängigkeit vom Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit im hydraulischen Arbeitskreislauf. Es kann jedoch auch ein hydrostatischer Motor 14 mit konstantem Schluckvermögen vorgesehen sein, so daß auf das vorbeschriebene Schaltschema verzichtet werden kann.

Der Förderstrom der Pumpe 12 wird durch ein Vorsteuerwegeventil 44 gesteuert, das Steuerdruckflüssigkeit von den Leitungen des hydraulischen Arbeitskreislaufes des hydrostatischen Getriebes durch eine Abzweigleitung 46 erhält und durch das Steuerdruckflüssigkeit entweder dem im Stellzylinder großen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 22 über eine Stellkolbenleitung 48 zugeführt oder dieser entlastet wird.

Das Vorsteuerwegeventil 44 wird vorzugsweise durch Federn in Mittelstellung gehalten. Das Vorsteuerwegeventil 44 ist mit einen linken Stellmotor 50 und einen rechten Stellmotor 52 versehen, die über ein linkes Wechseiventil 54 und ein rechtes Wechselventil 56 an eine hydrauliche Vergleichsschaltung angeschlossen sind, deren erster Ast ein eine feste Einstellung aufweisendes Drosselventil 58 umfaßt, das in einer an die Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führende Leitung des hydraulischen Arbeitslaufes führende Leitung, die die Steuerdruckleitung 28 beaufschlagt, angeschlossenen Abzweigleitung 60 liegt. In Reihe zu diesem Drosselventil 58 liegt ferner ein einstellbares Rückströmventil 62 in einer Rückströmleitung 64. Von einer Stelle zwischen dem Drosselventil 58 fester Einstellung und dem einstellbaren Rückströmventil 62 führt eine Steuerdruckleitung 66 zu einem Wählventil 68, durch das eines der beiden Wechselventile 54 oder 56 mit der Steuerdruckleitung 66 bzw. mit einer Rücklaufleitung

70 verbunden werden kann. Dieser Teil des Steuerkreislaufes und seine Verbindung mit den Wechselventilen stellt den einen Ast der hydraulischen Vergleichsschaltung dar.

Der zweite Ast der hydraulischen Vergleichsschaltung ist geteilt, und zwar jeweils ein Zweig für die Vorwärtsfahrtrichtung und ein Zweig für die Rückwärtsfahrtrichtung. Zu diesem zweiten Ast gehört eine Abzweigleitung 72, über die Steuerdruckflüssigkeit zu einem Paar paarweise angeordneter Laminarstromstellen geleitet wird. Diese Laminarstromstellen werden durch den Ringspalt von in einer Ventilbohrung 74 mn Spiel geführten, durch eine Kolbenstange 80 miteinander verbundenen Ventilkolben 76 und 78 gebildet, der zwischen diesen und der Ventilbohrung 74 auftritt, wobei die Kolbenstange 80 durch ein Gestänge 82 mit der Stelleinheit des hydrostatischen Getriebes verbunden ist, d. h. mit dem Stellhebel für die Pumpe 12.

In der in der F i g. 1 gezeigten Stellung bildet der linke Ventilkolben 76 ein Paar von Laminarsiromstellen, wobei die erste eine Drosselstelle darstellende Laminarstrombtelle an dem zwischen der Abzweigleitung 72 und einer Ringnut 84 in der Ventilbohrung 74 liegenden Bereich des Ventilkolbens 76 und die zweite eine Drosselstelle darstellende Laminarstromslelle an dem zwischen der Ringnut 84 und einem Rücklauf 86 liegenden Bereich des Ventilkolbens 76 gebildet wird. Der in F i g. 1 rechte Ventilkolben 78 ist in der gezeigten Stellung ohne Wirkung im Steuerkreislauf, er tritt jedoch in Aktion, sobald die Förderrichtung der Pumpe 12 umgekehrt wird.

Der Druckabfall an den Laminarstromstellen ist proportional zur Länge der Drosselstelle, die entsprechend der über das Gestänge 82 an die Kolbenstange 80 übertragenen Stellung des dem Förderstrom der Pumpe 12 bestimmenden Stellhebels eingestellt wird. Da die über die Abzweigleitung 72 gelieferte Steuerdruckflüssigkeit den Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes hat. folgt daraus, daß der an der Ringnut 84 auftretende Druck der Steuerdruckflüssigkeit direkt abhängig vom Druck im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes und von der Größe des Förderstromes der Pumpe 12 und somit abhängig von dem von der Brennkraftmaschine 10 zum Antrieb der Pumpe 12 gelieferten und von dieser aufgenommenen Drehmoment ist. Das heißt, daß der Druck der an der Ringnut 84 abgenommenen und an den Stellmotor 50 des Vorsteuerwegeventils weitergeleiteten Steuerdruckflüssigkeit ein MaB ist für das von der Pumpe 12 aufgenommene Drehmoment So wird bei jeder Druckhöhe der Steuerdruckflüssigkeit im ersten Ast der Vergleichsschaltung, die durch das einstellbare Rückströmventil 62 in einem bestimmten Augenblick eingestellt ist, und die durch die Steuerdruckleitung 66 und das Wählventil 68 an den dem vom ersten Ast der Vergleichsschaltung beaufschlagten Stellmotor 50 entgegengesetzten Stellmotor 52 des Vorsteuerwegeventils 44 abgegeben wird, ein entsprechender Druck der Steuerdruckflüssigkeit in dem Stellmotor 50. der vom zweiten Ast der Vergleichsschaltung beaufschlagt ist aufrechterhalten. Das heißt weiterhia daß das Vorsteuerwegeventil je nachdem nach rechts oder links geschoben wird und so das von der Pumpe 12 bei der eingestellten Druckhöhe aufgenommene Drehmoment aufrechterhalten wird. Bei sich ändernder Belastung können höhere oder niedrigere Übersetzungsverhältnisse im hydrostatischen Getriebe erforderlich werden, damit der hydrostatische Motor 14 stets mit Höchstleistung laufen kann. Trotz sich ändernder Belastung an der Abgabeseite des hydrostatischen Getriebes bleibt jedoch das aufgenommene Drehmoment konstant.

Dies gilt für jede gewünschte Belastung am Getriebeausgang. Die Druckeinstellung des einstellbaren Riickströmventils 62 wird durch einen Schalthebel 88 geschaltet, der auf die Feder des Rückströmventils über einen Nocken 90 einwirkt. Über eine Verbindungsstange 92 ist der Schalthebel 88 mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 94 der Brennkraftmaschine 10 verbunden, die schematisch durch einen Vergaser dargestellt ist. Damit sind schematisch alle Arten von Kraftstoffzufuhrvorrichtungen inbegriffen, wie z. B. Einspritzpumpen oder anderes, wie sie gewöhnlich für die willkürliche einstellung von Brennkraftmaschinen in Anwendung sind.

F i g. 2 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit

zwischen der Stellung des Schalthebels 88 und dem mittels des einstellbaren Rückströmventils 62 eingestellten Druck der Steuerdruckflüssigkeit im ersten Ast der Vergleichsschaltung, der eine Größe für das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment darstellt bei drei verschiedenen Schalthebelstellungen Λ1 bzw. A2 bzw.

/43. Diesen Schalthebelstellungen Ai bzw. A2 bzw. A3 entsprechen die Pumpeneingangsdrehmomente 7Ί bzw. T2 bzw. 73. Das in dem Diagramm dargestellte Verhältnis ist gradlinig, es könnte jedoch auch nichtlimear sein, falls die Verbindungsstange zwischen dem Schalthebel 88 und dem Nocken 90 und der Nocken 90 anders ausgebildet sind.

F i g. 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit _svon Pumpenförderstrom und von Pumpeneingangsdrehmoment bei den drei verschiedenen Schalthebel-Stellungen A\ bzw. Λ2 bzw. A3. Dabei zeigt sich ein Haches Begrenzungsverhältnis über dem Pumpeneingangsdrehmoment bei den jeweiligen Schaltstellungen mit Ausnahme derjenigen, bei der die Belastung den zulässigen Höchstdruck im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes übersteigt.

F i g. 4 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeil der Schalthebelstellungen A\ bzw. Al bzw. A3, zu den Drosselklappenstellungen Bl bzw. Bl bzw. Bi des Vergasers. Auch hier ist das Verhältnis geradlinig, hängt jedoch nicht notwendig von der spezifischen Ausbildung der Verbindungsstange 92 zwischen dem Schalthebel 88 und der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 94 ab.

F i g. 5 zeigt in einem Diagramm drei spezifische Drehmoment-Drehzahlkurven einer Brennkraftmaschi ne bei den Drosselklappenstellungen Bl bzw. Bl bzw B3. Die gestrichelt dargestellte Kurve % zeigt jeweil: den Punkt auf den Drehmoment-Drehzahl-Kurven, ai dem die Brennkraftmaschinenleistung am günstigstei ist.

Die zusammengefaßten Ergebnisse der vorgenann ten Verhältnisse werden in dem Diagramm der F i g. 1 dargestellt, und zwar an Hand des Pumpenförderstro mes und des Drucks in der Förderleitung des hydraul) sehen Arbeitskreislaufs bei Schalthebelstellungen A to bzw. Al bzw. Λ3. So gilt für die Schalthebelstellung A des Schalthebels 88, daß der Pumpenförderstrom vor Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit abhängt der not wendig ist zum Antrieb des hydrostatischen Motor und daß der Druck entlang der Kurve wie angegebe veränderlich ist. Das gleiche gilt für die Schalthebelste lungen A2 und A3. bei denen das Verhältnis zwische Pumpenförderdruck und Pumpenförderstrom d«n dai gestellten Kurven folgt. Die Verhältnisse bei vollei

Pumpenförderstrom werden an Hand der gestrichelt gezeichneten Kurve 98 dargestellt.

Die Gesamtleistung bei Verwendung der Regeleinrichtung bei einem Antrieb mit Brennkraftmaschine und ein ein hydrostatisches Getriebe mit einer Pumpe veränderlichen Förderstromes und einem hydrostatischen Motor konstanten Schluekvermögens wird in F i g. 7 dargestellt. Der Kurvenverlauf ist ähnlich dem

in F i g. b, wobei jedoch die Getriebeausgangsdrehzahl im Verhältnis zur Zugkraft dargestellt ist. In ähnlicher Weise werden in dem Diagramm der F i g. 8 entsprechende Kurven für ein hydrostatisches Getriebe sowohl mit einer Pumpe veränderlicher l-'ördcrsiromes wie auch mit einem hydrostatischen Motor mit veränderlichem Schluckvermögen dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409586/218

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen, im Förderstrom und gegebenenfalls in der Förderrichtung einstellbaren Pumpe und einem von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostatischen Motor, der in seinem Schluckvermögen einstellbar sein kann, wobei die Pumpe und der hydrostatische Motor in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, an dessen Leitungen über Rückschlagventile ein Steuerkreislauf so angeschlossen ist, daß dieser von der Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führenden Leitung mit Steuerdrucicflüssigkeit versorgt wird und der Steuerkreislauf ein Steuerventil aufweist, durch das eine Stelleinrichtung der Pumpe mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Seiten des die Beaufschlagung bzw, Entlastung der Stelleinrichtung der Pumpe (12) schaltenden Vorsteuerwegeventils (44) Stellmotoren (50 und 52) vorgesehen sind, die jeweils über ein Wechselventil (54 und 56) an einen von zwei Asten einer von der Steuerdruckflüssigkeit gespeisten Vergleichsschaltung angeschlossen sind, daß in einem Ast der Vergleichsschaltung ein unveränderliches Drosselventil (58) eingeschaltet ist, hinter dem ein Rückströmventil (62) angeschlossen ist, das abhängig von der Stellung eines Schalthebels (88) für die Kraftstoffzufuhreinrichtung (94) der Antriebsmaschine einstellbar ist, wobei dieser Ast der Vergleichsschaltung an eines der beiden Wechsel ventile (56 bzw. 54) angeschlossen ist, daß im andern Ast der Vergleichsschaltung zwei veränderliche Drosseis*elien vorgesehen sind, von denen die zweite Drosselstelle in einer Rückleitung liegt und die Größen der Drosselstellen abhängig von der Förderstellung der Pumpe (12) so veränderlich sind, daß die erste Drosselsteile im gleichen Maße größer wird wie die zweite Drosselstelle kleiner wird und umgekehrt, und über eine zwischen diesen Drosselstellen abgehenden Leitung der zweite Ast der Vergleichsschaltung an das vom ersten Ast unbeaufschlagte Wechselventil (54 oder 56) angeschlossen ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten, gemeinsam änderbaren Drosselstellen im zweiten Ast der Vergleichsschaltung durch den Ringspalt zwischen einer Ventilbohrung (74) und einem Ventilkolben (76 oder 78) gebildete Laminarstromstellen sind und die beiden Drosselstellen durch eine Ringnut (84) in der Ventübohrung (74) getrennt sind.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Ast der Vergleichsschaltung zum wahlweisen Anschluß dieses Astes an eines der Wechselventile (56 oder 54) ein willkürlich einstellbares Wählventil (68) vorgesehen ist, und daß im zweiten Ast der Vergleichsschaltung zwei in der Ventilbohrung (74) verschiebbare, mit dieser die Laminarstromstellen bildende Ventilkolben (76 und 78) vorgesehen sind, die durch eine über ein Gestänge (82) &5 mit dem Stellhebel der Pumpe (12) verbundene Kolbenstange (80) miteinander gekoppelt sind.

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen, im Förderstrom und gegebenenfalls in der Förderrichtung einstellbaren Pumpe und einem von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostatischen Motor, der in seinem Schluckvermögen einstellbar sein kann, wobei die Pumpe und der hydrostatische Motor in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, an dessen Leitungen über Rückschlagventile ein Steuerkreislauf so angeschlossen ist, daß dieser von der Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führenden Leitung mit Steuerdruckflüssigkeit versorgt wird und der Steuerkreislauf ein Steuerventil aufweist, durch das eine Stelleinrichtung der Pumpe mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet wird.

Eine solche Regeleinrichtung, wie sie die DT-OS 1 905 307 zeigt, oder andere Regeleinrichtungen, die beispielsweise aus der DT-OS 1480 080 und der DT-AS 1 186 753 bekannt sind, bieten nur ungenügend Regelmöglichkeiten zur wirkungsvollen und einfachen Verbindung der Drehmoment- und Drehzahleigenschaften von Brennkraftmaschinen mit den unterschiedlichen Ansprüchen in bezug auf Belastung und Bedienung. Die Überlegenheit des hydrostatisches Getriebes bei stufenlos änderbarer Übersetzung mit regelbarem, beinahe stufenlosem Antrieb unter allen Betriebsbedingungen wurde somit in gewisser Weise als Nachteil empfunden, da es bei der Bedienung schwierig ist, gleichzeitig sowohl die Gaszufuhr zur Brennkraftmaschine wie das Übersetzungsverhältnis zu regeln. Infolgedessen kam es bei bekannten Regeleinrichtungen zu den verschiedensten Kompromissen, die zwar den erwähnten Unzulänglichkeiten in gewisser Weise abhelfen, aber nur auf Kosten von Wirkungsgrad und Leistung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern, so daß bei einer Einhebel- oder Einpedalsteuerung selbsttätig das günstigste Pumpen-Übersetzungsverhältnis zur Ausnutzung der vollen Antriebs maschinenkraft bei jeder Drosselklappenstellung dei Brennkraftmaschine eingestellt ist.