DE2357282A1

DE2357282A1 - Steuereinrichtung fuer ein aus einer brennkraftmaschine und einem hydrostatischen getriebe gebildetes antriebsaggregat

Info

Publication number: DE2357282A1
Application number: DE2357282A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Hoffmann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1975-05-28
Also published as: FR2251711A1; GB1473204A; DE2357282B2; FR2251711B1

Description

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Unser Zeichen: D 73/90 - APTT Da/Bu

Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem hydrostatischen Getriebe gebildetes Antriebsaggregat, das für die Hydropumpe und/oder den Hydromotor einen hydraulischen Stellzylinder aufweist, dessen bzw. deren Steuersystem mit der Druckleitung einer Druckmittelquelle und zur Erzeugung eines Steuerdruckes durch zumindest ein einstellbares Drosselorgan mit dem Rücklauf in Verbindung steht, wobei in der Druckleitung ein auf einen vorbestimmten Druck und/oder eine Menge einstellbares Steuerorgan angeordnet ist, dessen Stellglied über eine Stange mit dem Regler der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Bei einer Steuereinrichtung eingangs genannter Art mit einer sogenannten Drosselsteuerung besteht der Nachteil, daß der Anfahrbeginn des Fahrzeugs je nach eingestellter Endgeschwindigkeit bei ganz unterschiedlichen Motordrehzahlen liegt, was insbesondere Rangierarbeiten unzumutbar erschwert. Der Anfahrbeginn des Fahrzeugs ist dabei ins-

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besondere abhängig von der jeweiligen Temperatur des Druckmittels im Steuersystem, da der Durchflußwiderstand des den Steuerdruck bestimmenden Drosselorgans mit steigender Viskosität des Druckmittels zunimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine Steuereinrichtung der eingangs umrissenen Art in der Weise zu verbessern, daß der dem Beginn des Verstellens der Hydropumpe und/oder des Hydromotors entsprechende Druck stete bei der gleichen Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stange mit dem Stellglied des einstellbaren Steuerorgans über ein im wesentlichen in Bewegungsrichtung der Stange verlaufendes Langloch in Verbindung steht, welches in bezug auf das Stellglied so angeordnet ist, daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Stange und dem Stellglied des Steuerorgans zu dessen Betätigung im Öffnungssinn erst bei einer vorbestimmten Drehzahl der Kraftmaschine vorhanden ist.

Durch die Anordnung des Langloches in dem Gestänge wird bei Betätigung des Reglers der Brennkraftmaschine aus

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der Neutralstellung eine verzögerte Betätigung des Steuerorgans im Steuersystem bewirkt, so daß der im hydraulischen System bei Beginn des Versteilens des bzw. der Stellzylinder herrschende Druck stets bei gleicher Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht wird,

In Weiterbildung der Erfindung dient als einstellbares Steuerorgan in der Druckleitung eine Meßblende, wobei ein die Druckleitung in Strömungsrichtung hinter der Meßblende mit dem Rücklauf verbindbar er, in Schließ- . richtung federbelasteter Schieber vorgesehen, von dem zur Steuerung die federbelastete Stirnfläche mit der Druckleitung in Strömungsrichtung hinter der Meßblende und die andere Stirnfläche mit der Druckleitung vor der Meßblende in Verbindung steht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist als einstellbares Drosselorgan in der Druckleitung ein Schieber angeordnet, auf den eine in ihrer Vorspannung einstellbare Feder im Schließsinn einwirkt und der mit einem von der Brennkraftmaschine drehzahlabhängig antreibbaren, als Stellglied dienenden Drehzahlregler in Wirkverbindung steht.

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In der Zeichnung sind zwei, in der nachfolgenden Beschreibung erläuterte Ausführungsbeispiele einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Abb. 1 eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung mit einer Meßblende im Steuersystem,

Abb. 2 eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung mit einem Drehzahlregler im Steuersystem.

Die Abb. 1 zeigt eine als Dieselmotor ausgebildete Brennkraftmaschine 1, deren Regler 2 zur Regelung der Kraftstoff einspritzmenge dient. Der Regler 2 ist über Gestänge 3, 4 mit einem nicht dargestellten Pedal zur Einstellung der Drehzahl verbunden. In Ausgangsstellung liegt das Gestänge durch die Kraft einer Rückstellfeder 5 an einem Anschlag an. Mit der Brennkraftmaschine 1 ist eine durch einen hydraulischen Stellzylinder 7 in der Fördermenge und Förderrichtung verstellbare Hydropumpe 8 gekoppelt, die den Primärteil eines stufenlos regelbaren hydrostatischen Getriebes 9 bildet. Die Hydropumpe 8 iä: durch Leitungen 10 und 11 im geschlossenen Kreislauf mit einem Hydromotor 12

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verbunden, der als Sekündärteil des hydrostatischen Getriebes 9 dient. Der Hydromotor 12 ist mit einem Stellzylinder 13 gekoppelt, der zur Einstellung des gewünschten Schluck- bzw. Fördervolumens vorgesehen ist. Zur Versorgung des Steuersystems der hydraulischen Stellzylinder 7 und 13 dient eine in Abhängigkeit von der Kraftmaschinendrehzahl angetriebene Konstantpumpe Diese Konstantpumpe steht saugseitig mit einem Vorratsbehälter 16 und druckseitig mit einer Druckleitung 17 in Verbindung, die über eine einstellbare Meßblende 18 und ein einstellbares Drosselorgan 19 mit dem Rücklauf, d.h. mit dem Vorratsbehälter 16 verbunden ist. Die Meßblende 18 hat ein Stellglied 21, welches zu seiner Betätigung über eine Stange 22 am Gestänge 3 angelenkt ist. Die Stange 22 besteht aus zwei Teilen 23 und 24, von denen das Teil 24 ein Langloch 25 und das Teil 23 einen in das Langloch eingreifenden Zapfen 26 aufweist. Dabei sind noch andere, nicht dargestellte Hilfsmittel vorgesehen, welche lediglich ein axiales Verschieben der beiden Teile 23 und 24 zueinander gestatten. Zur Rückstellung des Stellgliedes 21 gegen einen Anschlag 27 ist eine Feder 28 vorgesehen. Ein in Schließrichtung federbelasteter Zweistellungsschieber 30 ist einerseits durch eine

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Leitung 31 an die Leitung 17 und andererseits mittels einer Leitung 32 an den Vorratsbehälter 16 angeschlossen. Die beiden Stirnflächen 33 und 34 des Schiebers 30 sind zu dessen Steuerung über je eine Leitung 35 bzw. mit der Druckleitung 17 vor bzw. hinter der Meßblende 18 verbunden. Eine von der Druckleitung 17 abzweigende Leitung 3 7 steht mit einem von Hand einstellbaren Dreistellungsschieber 38 in Verbindung. Die Leitung 37 ist bei der gezeigten Neutralstellung "N" des Schiebers gesperrt. Ferner steht der Schieber durch eine Leitung mit dem Vorratsbehälter 16 und durch zwei Leitungen 41 und 42 mit dem Stellzylinder 7 in Verbindung. Die Druckleitung 17 ist mittels einer Leitung 43 an den Stellzylinder 13 angeschlossen.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf liegt das Gestänge 3 am Anschlag 6 an und die Stange 22 sowie das Stellglied 21 der Meßblende 18 befinden sich dabei in Ausgangsstellung. Die Meßblende 18 ist bei dieser Ausgangsstellung so eingestellt, daß die bei der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine von der Konstantpumpe 15 geförderte Druckmittelmenge und der dadurch auf die Stirnflächen 33, des Schiebers 30 wirkende Differenzdruck nicht in der Lage

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ist, den Schieber 30 in Schließstellung zu verschieben. Wird nun die Drehzahl der Brennkraf tinaschine 1 durch Verschwenken des Gestänges 3 entgegen dem Uhrzeigersinn erhöht, so wird das Teil 23 der Stange 22 nach links verschoben, wobei der Zapfen 26 im Langloch 25 entlanggleitet. Erst bei einer vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine wird das Teil 23 mit dem Teil 24 der Stange kraftschlüssig und diese betätigt nunmehr das Stellglied 21 der Meßblende 18. Hierdurch stellt sich in der Druckleitung 17 vor der Meßblende sowie in der Leitung und damit an der Stirnfläche 34 des Schiebers 30 ein Druck ein, der dem Druck an der Stirnfläche 33 einschließlich der Kraft der hier wirkenden Feder überwiegt und damit den Schieber 30 in Schließstellung verschiebt. Der Schieber 30 sperrt die Leitung 31, so daß sich nunmehr im Steuersystem der beiden Stellzylinder 7 und 13 durch entsprechende Einstellung des Drosselorgans 19 ein entsprechender Druck zum Verschwenken der Hydropumpe 8 bzw. des Hydromotors 12 einstellen läßt. Der Dreistellungsschieber 38 dient zur Vorwahl der Förderrichtung der Hydropumpe 8 und wird je nach der gewünschten Fahrtrichtung des Fahrzeugs eingestellt.

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Bei starker Belastung der Brennkraftmaschine und dadurch abfallender Drehzahl nimmt die Fördermenge der Konstantpumpe ab, so daß der Druck in den Leitungen in Strömungsrichtung vor der Meßblende und somit auch an der Stirnfläche 34 des Schiebers abfällt. Der Schieber wird durch den an seiner Stirnfläche 33 wirkenden Druck und die Kraft der Feder geöffnet, so daß das Steuersystem über den Schieber 30 mit dem Rücklauf verbunden wird und damit der Druck im Steuersystem abfällt. Die beiden Stellzylinder 7 und 13 verschwenken die Hydropumpe 8 und den Hydromotor 12 auf ein kleineres Übersetzungsverhältnis, so daß wieder eine normale Belastung der Brennkraftmaschine 1 erfolgt und diese wieder die vorbestimmte Drehzahl aufweist. Durch die wieder angestiegene Drehzahl der Brennkraftmaschine ist auch die Fördermenge der Konstantpumpe 15 wieder soweit angestiegen, daß der auf die Stirnfläche». 34 des Schiebers wirkende Druck diesen in Schließstellung verschiebt. Der Druck im Steuersystem steigt bei unverändertem Drosselorgan 19 wieder auf seinen vorhergehenden Wert an und die beiden Stellzylinder 3 7 stellen die Hydropumpe 8 und den Hydromotor 12 wieder auf ihr ursprüngliches Übersetzungsverhältnis ein. Damit ist der vor der kurzzeitigen höheren Belastung der Brennkraftmaschine vorhan-

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dene Zustand der Anlage wieder hergestellt.

Wird das Gestänge aus einer Betriebsstellung in die gezeigte Ausgangsstellung zurückgestellt, so wird das Stellglied der Meßblende 18 durch die Feder 28 sofort in die gezeigte Ausgangsstellung verschwenkt. Durch die abfallende Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie der Konstantpumpe 15 fällt der Druck an der Stirnfläche 34 des Schiebers 30 ab und dieser öffnet. Der Druck im Steuersystem bricht zusammen, und die beiden Stellzylinder 7 und 13 verschwenken den Hydromotor 8 sowie die Hydropumpe in ihre neutrale Ausgangsstellung.

Die Abb. 2 zeigt ebenfalls eine als Dieselmotor ausgebildete Brennkraftmschine 1, an deren Regler 2 zum Betätigen desselben Gestänge 3, 4 angreifen. Auch hier ist das Gestänge 4 mit einem nicht dargestellten Fahrpedal verbunden. Am freien Ende des Gestänges 3 greift ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1 eine längenveränderliche Stange 22 an, welche zwei Teile 23 und 24 aufweist. Im Teil 24 befindet sich ein Langloch 25, während das Teil 23 einen in das Langloch hineinragenden Zapfen 26 hat. Dabei Ü die Anordnung so gefroffen, daß die beiden Teile 23 und 24 der Stange 22 lediglich axial zueinander verschieb-

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bar sind. Die Stange 22 verbindet das Gestänge 3 mit einem als Fliehkraftregler ausgebildeten Drehzahlregler 50, der von der Ausgangswelle 51 der Brennkraftmaschine ständig -drehzahlabhängig angetrieben wird. Der Drehzahlregler 50 hat eine auf eine vorbestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgespannte Feder 52, die mit einem Ende am Gestänge 53 des Drehzahlreglers und mit ihrem anderen Ende an einer Platte 54 angreift. An der Platte 54, die sich entgegen der Kraft der Feder 52 an einem Anschlag 55 abstützt, greift die Stange 22 an. Der Drehzahlregler 50 ist stellseitig mittels einer Stange 56 mit einem Zweistellungsschieber 57 verbunden, der in die'Druckleitung 17 der Konstantpumpe 15 eingeschaltet ist. An die Leitung 17 ist in Strömungsrichtung vor dem Schieber 57 ein Druckbegrenzungsventil 58 angeschlossen, das bei geschlossenem Schieber 57 für eine entsprechende Druckentlastung des Leitungszweiges sorgt. Die Leitung 17 ist ferner über ein Drosselorgan 59 mit dem Vorratsbehälter 16 verbunden. Von der Druckleitung 17 zweigt eine Leitung 60 ab, die über ein einstellbares Drosselorgan 61 mit dem Rücklauf in Verbindung steht. Das Drosselorgan 61 dient zur Einstellung des Steuerdruckes des hydrostatischen Getriebes 9, welches die Hydropumpe 8,

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den Hydromotor 12 und die beiden Stellzylinder 7 und 13 aufweist. Zur Vorwahl der Förderrichtung der Hydropumpe 8 ist ein in Neutralstellung gezeigter Dreistellungsschieber 62 vorgesehen, der durch eine Leitung 63 mit der Leitung 60 und durch eine Leitung 64 mit dem Vorratsbehälter 16 in Verbindung steht. Außerdem ist der Dreistellungsschieber 62 durch zwei Leitungen 41 und 42 mit dem Stellzylinder 7 verbudden. Zur Verbindung des Stellzylinders 13 mit der Druckleitung 17 dient eine Leitung

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 liegt bei LeerlaufdtfTizahl das Gestänge 3 am Anschlag 6 an. Die Brennkraftmasdi ine treibt mit ihrer Abtriebswelle ständig den Drehzahlregler 50 sowie die Konstantpumpe 15 und die in neutraler Ausgangsstellung befindliche Hydropumpe 8 an. Der Schieber 57 befindet sich dabei noch in Schließstellung, so daß das Steuersystem des hydrostatischen Aggregats ohne Steuerdruck ist. Wird nun das Fahrpedal und damit das Gestänge 3 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so erhöht sich über den Regler 2 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1. Dabei bleibt das Teil 24 der Stange 25 in seiner Lage zunächst unverändert, da der Zapfen 26 des Teils 23 im Langloch 25 bis zum Anschlag entlanggleiten kann. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß bei Kraftschluß der

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beiden Teile 23 und 24 die Brennkraftmaschine eine vorgewählte, bestimmte Drehzahl hat. Bei dieser Drehzahl wird nämlüi die Feder 52 so beeinflußt, daß der Schieber 57 über die Stange 56 in Offenstellung gelangt. Nunmehr strömt das von der Konstantpumpe geförderte Druckmittel durch den Schieber in das Steuersystem des hydrostatischen Aggregats und es baut sich hier je nach Einstellung des Drosselorgans 61 ein entsprechender Steuerdruck auf. Dieser Steuerdruck beaufschlagt durch die Leitung 43 den Stellzylinder und je nach Einstellung des Dreistellungsschiebers 62 durch die Leitung 41 oder 42 auch den Stellzylinder 7. Die beiden Stellzylinder 7 und 13 bewirken eine entsprechende Verstellung der Hydropumpe 8 und des Hydromotors 12.

Bei einer zwischenzeitlichen starken Belastung der Brennkraftmaschine fällt deren Drehzahl ab, so daß über den Drehzahlregler 50 bei entsprechender Vorspannung der Feder 52 der Schieber 57 in Schließstellung gelagt. Unabhängig von der jeweiligen Einstellung des Drosselorgans 61 kann Druckmittel durch das Drosselorgan 59 zum Vorratsbehälter 16 abströmen, so daß im Steuersystem ein Druckabfall erfolgt. Hierdurch verschwenken die beiden Stellzylinder 7 und 13 das Getriebe 9 auf ein solches Übersetzungsverhältnis, bei

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dem die Brennkraftmaschine entsprechend der Belastung wieder ihre vorbestimmte Drehzahl erhält. Damit wird über den Drehzahlregler 50 der Schieber 57 wieder geöffnet und es wird sich je nach der Belastung der Brennkraftmaschine ein angepaßtes Übersetzungsverhältnis im hydrostatischen Getriebe einstellen.

Bei Einstellung der Brennkraftmaschine auf Leerlaufdrehzahl mittels des Fahrpedals wird das Gestänge durch die Kraft der Feder 5 wieder in die gezeigte Ausgangsstellung zurückgenommen. Dabei nehmen auch die Stange 22, der Drehzahlregler 50 und der Schieber 57 sofort wieder die in Abb. 2 gezeigte Ausgangsstellung ein.

Der große Vorteil der beiden in den Abb. 1 und 2 beschriebenen Steuereinrichtungen liegt darin, daß das Steuersystem unabhängig von der Viskosität des Druckmittels und unabhängig von Hysterese und Reibung im Stellzylinder 13 bzw. der zugehörigen Verstelleinrichtung der Hydropumpe 8 bei einer exakt vorbestimmbaren Drehzahl der Brennkraftmaschine, die oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, mit Druckmittel versorgt wird, so daß das Anfahren und Stehenbleiben des Fahrzeugs immer bei der gleichen Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgt und damit ein genaues und feinfühliges Rangieren des Fahrzeuges überhaupt erst möglich wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem hydrostatischen Getriebe gebildetes Antriebsaggregat, das für die Hydropumpe und/oder den Hydromotor einen hydraulischen Stellzylinder aufweist, dessen bzw. deren Steuersystem mit der Druckleitung einer Druckmittelquelle und zur Erzeugung eines Steuerdruckes durch zumindest ein einstellbares Drosselorgan mit dem Rücklauf in Verbindung steht, wobei in der Druckleitung ein auf einen vorbestimmten Druck und/oder eine Menge einstellbares Steuerorgan angeordnet ist, dessen Stellglied über eine Stange mit dem Regler der Brennkraftmaschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (22) mit dem Stellglied (21 bzw. 50) des einstellbaren Steuerorgans (18 bzw. 57) über ein im wesentlichen in Bewegungsrichtung der Stange (22) verlaufendes Langloch (25) in Verbindung steht, welches in bezug auf das Stellglied (21 bzw. 50) so angeordnet ist, daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Stange (22) und dem Stellglied(21 bzw. 50) des Steuerorgans (18 bzw. 57) zu dessen Betätigung im Verstellsinn erst bei einer vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine vorhanden ist.

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2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als einstellbares Steuerorgan in der Druckleitung (17) eine Meßblende (18) dient und daß ein die Druckleitung (17) in Strömungsrichtung hinter der Meßblende (18) mit dem Rücklauf verbindbarer, in Schließrichtung federbelast±er Schieber (30) vorgesehen ist, von dem zur Steuerung die federbelastete Stirnfläche (33) mit der Druckleitung (17) in Strömungsriehtung hinter der Meßblende (18) und die andere Stirnfläche (34) mit der Druckleitung (17) vor der Meßblende (18) in Verbindung steht. · ·

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als einstellbares Drosselorgan in der Druckleitung (17) ein Schieber (57) angeordnet ist, auf den eine in ihrer Vorspannung einstellbare Feder (52) im Schließsinn einwirkt und der mit einem von der Brennkraftmaschine (1) drehzahlabhängig antreibfearan, als Stellglied dienenden Drehzahlregler (50) in Wirkverbindung steht.

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