DE2363335B2

DE2363335B2 - Regeleinrichtung fuer ein aus einer brennkraftmaschine und einem stufenlos einstellbaren hydrostatischen getriebe bestehendes antriebsaggregat

Info

Publication number: DE2363335B2
Application number: DE19732363335
Authority: DE
Inventors: Josef 7900 Ulm Riedhammer
Original assignee: Hydromatik 7900 Ulm GmbH
Current assignee: RIEDHAMMER, JOSEF, 7240 HORB, DE
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1976-09-30
Also published as: JPS5094360A; DE2363335C3; DE2363335A1; US3932993A; FR2255517A1; IT1027098B

Description

Dabei kann in bekannter Weise der Sollwert des Steuerdruckes und damit die von der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Kraft entweder durch eine auf den Steuerschieber wirkende Feder konstant eingestellt werden oder gemeinsam mit dem Drehzahl-Verstellhebel der Brennkraftmaschine (Gaspedal) verstellt werden.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird eine zur Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine genau proportionale Verstellung des Getriebes erreicht, indem zur Drehzahl-Änderung der Brennkraftmaschine proportional der Steuerdruck aufgebaut wird. Es liegt eine sog. Proportional-Regelung oder P-Regelung vor. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Grenzlastregelventils ermöglicht ein schnelles Ansprechen der Regelung, ohne daß ein Pendeln auftreten kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Regeleinrichtung nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Regeleinrichtung für ein aus Brennkraftmaschine und stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe bestehenden Antriebsaggregat mit einem Grenzlastregeiventil und

Fig. 2 schematisch das Grenzlastregeiventil der Regeleinrichtung.

Das Antriebsaggregat umfaßt gemäß F i g. 1 ein aus Hydropumpe 1 und Hydromotor 2 bestellendes hydrostatisches Getriebe, wobei Hydropumpe 1 und Hydromotor 2 durch Arbeitsdruckleitungen 3 und 4 zu einem geschlossenen hydrostatischen Arbeitskreislauf verbunden sind. Die Hydropumpe 1 wird von einer Brennkraftmaschine 5 angetrieben, die gleichzeitig eine Steuerpumpe 6 zur Erzeugung von Steuer- und Stelldruckflüssigkeit für die Einstellung der Hydropumpe 1 durch eine Stelleinrichtung 7 antreibt. Die Stelleinrichtung 7 umfaßt einen Stellkolben 8, der von Federn 9 und 10 zentriert wird. Je nach gewünschter Schwenkrichtung der Hydropumpe 1 und damit zur Fördernung von Arbeitsdruckflüssigkeit hohen Druckes in eine der Arbeitsdruckleitungen 3 oder 4 zur Festlegung der Drehrichtung des Hydromotors 2 wird der Stellkolben 8 über Stelleitungen 11 oder 12 jeweils von der einen oder anderen Seite von Stelldruckflüssigkeit beaufschlagt.

Der Stellkolben 8 der Stelleinrichtung braucht nicht unmittelbar kraftschlüssig mit der Hydropumpe 1 verbunden zu sein. Es kann sich bei dem Stellkolben auch um den Vorsteuerkolben eines Stellmotors für die Einstellung der Hydropumpe 1 handeln.

Die Steuerpumpe 6 ist über eine Steuerdruckleitung 13, die über ein Grenzlastregeiventil 14, das in Verbindung mit Fig.2 näher beschrieben wird, mit einem Drehrichtungs-Schaltventil 15 für die Festlegung der Drehrichtung des hydrostatischen Getriebes verbunden. Je nach Stellung des Drehrichtungschaltventiles 15 wird der in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 durch die Steuerpumpe 6 in der Steuerdruckleitung 13 auftretende Druck der Stelldruckflüssigkeit auf die Stelleitung 11 oder 12 übertragen und damit die Hydropumpe 1 in der gewünschten Richtung geschwenkt.

Das Grenzlastregeiventil 14 umfaßt gemäß schematischer Darstellung in Fi g. 2 einen in eine Ventilbohrung eines Ventilgehäuses angeordneten Ventilschieber 16, der einerseits von einer Feder 17 belastet ist und andererseits an einem abgesetzten Ende verringerten niirrhmessers eine Steuerfläche 18 aufweist. Die Feder 17 übt auf den Ventilschieber 16 eine Kraft aus, die der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Die Feder 17 stützt sich dazu auf einem Widerlager 19 (Fig. 1) ab, das über eine Gestänge-Verbindung 20 beispielsweise mit einem Drehzahlstellhebel 2i der Brennkraftmaschine 5 verbunden ist. Ein der Steuerfläche 18 zugeordneter Steuerraum 22 in einem abgesetzten Teil der Ventilbohrung steht mit der Steuerdruckleitung 13 in ständiger Verbindung. Der Ventilschieber 16 weist drei Ventilkolben auf, zwischen denen Schaftteile verringerten Durchmessers sind. An dem der Steuerfläche 18 nächstgelegenen Ventilkolben ist eine als Ringfläche ausgebildete Steuerfläche 23 vorgesehen, die einen in der Ventilbohrung gebildeten Steuerraum 24 begrenzt In der Ventilbohrung sind Ringnuten 25,27,29 und 31 vorgesehen. Durch eine der Steuerfläche 23 des in den Zeichnungen linken Ventilkolbens entgegengesetzte Steuerkante 26 dieses Ventilkolbens wird die Verbindung bzw. die Trennung der Ringnuten 25 und 27 gesteuert. Der in den Zeichnungen mittlere Ventilkolben trennt die Ringnuten 27 und 29. Der in den Zeichnungen rechte Ventilkolben weist eine Steuerkante 32 auf, die der Stirnfläche dieses Ventilkolbens, an der die Feder 17 sich abstützt, gegenüberliegt und durch die die Verbindung bzw. Trennung der Ringnuten 29 und 31 gesteuert wird. Die Ringnut 25 ist wie der Steuerraum 22 mit der Steuerdrucklehung 13 verbunden. Andererseits ist an diese Ringnut 25 eine Verbindungsleitung 33 angeschlossen, die über das Drehrichtungs-Schaltventil 15 mit der Stelleitung 11 oder 12 verbunden sein kann. Der Steuerraum 24 sowie die Ringnuten 27 und 31 sind mit einer Verbindungsleitung 34 verbunden, die über das Drehrichtungs-Schaltventil 15 mit der nicht mit der Verbindungsleitung 33 verbundenen Stelleitung 12 oder 11 verbunden ist. Die Ringnut 29 ist stets mit einem /um Vorratsbehälter führenden Ablauf verbunden.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung mit dem proportionalen Grenzlastregeiventil ist folgende:

In der Steuerdruckleitung 13 und damit in dem Steuerraum 22 und der Ringnut 25 ist von der Steuerpumpe 6 gelieferte Druckflüssigkeit mit einem Druck, welcher eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 ist. Druckflüssigkeit dieses Stelldruckes wirkt auch auf die Steuerfläche 18 des Ventilschiebers 16 und damit der Kraft der Feder 17 entgegen. Der Sollwert des maximalen Stelldruckes ist entsprechend der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 über die Feder 17 entweder konstant eingestellt oder er wird in Abhängigkeit vom Drehzahlstellhebel 21 der Brennkraftmaschine eingestellt. Solange der Stelldruck der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 13 und die Kraft der Feder 17 im Gleichgewicht sind, nimmt der Ventilschieber 16 die dargestellte Lage ein. Druckflüssigkeit mit Stelldruck wird über die Ringnut 25 und die Verbindungsleitung 33 dem Drehrichtungs-Schaltventil 15 zugeführ; und durch dieses je nach Schaltstellung desselben über die Stelleitung 11 oder 12 auf eine der beiden Seiten des Stellkolbens 8 gegeben. Die gegenüberliegende Seite des Stellkolbens 8 wird über die andere Stelleitung 12 oder 11 und das Drehrichtungs-Schaltventil 15, die Verbindungsleitung 34, die Ringnut 31, über die durch die Steuerkanle 32 hergesteilte Verbindung zur Ringnut 29 mit dem Ablauf zum Vorratsbehälter 35 verbunden. Der Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit wirkt allein gegen die jeweils gegenüberliegende Feder 10 oder 9 der Stelleinrichtung 7 und stellt den Stellkolben 8 je nach Größe des Stelldruckes, d. h. der Antriebsdrehzahl der Brennkraft-

maschine 5, ein. Mit steigendem Stelldruck, d. h. steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine 5, wird die Hydropumpe 1 durch die Stelleinrichtung 7 in Richtung größeren Förderstroms eingestellt und damit in Richtung größerer Drehzahl des hydrostatischen Getriebes.

Sinkt der Stclldruck infolge einer Drehzahl-Verminderung der Brennkraftmaschine 5, verursacht durch zu hohe Drehmomentabnahme am hydrostatischen Getriebe, so überwiegt die durch die Feder 17 ausgeübte Kraft auf den Ventilschieber 16 den durch die Steuerdruckflüssifkeit im Steuerraum 22 auf die Steuerfläche 18 wirkenden Druck und drückt den Ventilschieber 16 in den Zeichnungen nach links, wobei durch die Steuerkanle 32 die Verbindungsleitung 34 vom Ablauf getrennt wird, d. h. die Ringnut 31 geschlossen wird und durch die Steuerkante 26 Stelldruckflüssigkeit aus der Ringnut 25 in die Ringnut 27 und damit in die Verbindungsleitung 34 als Steuerdruckflüssigkeit gegeben wird. Gleichzeitig wirkt der sich in der Verbindungsleitung 34 aufbauende Steuerdruck der Steuerdruckflüssigkeit im Steuerraum 24 auf die Steuerfläche 23 des Vcnlilschiebers 16 und damit gegen die Feder 17 und ist bestrebt, den Ventilschieber 16 in schließender Richtung, d. h. nach rechts in den Zeichnungen, zu bewegen.

Es wird sich somit in der Verbindungsleitung 34 ein Steuerdruck der Steuerdruckflüssigkeit aufbauen, der so groß ist, daß er gemeinsam mit dem auf die Steuerfläche 18 wirkenden Stclldruck der Stclldruckflüssigkeit den Ventilschieber 16 gegen die Kraft der Feder 17 in die

ίο gezeichnete Ausgangslage zumindest annähernd zurückdrückt. Gleichzeitig wirkt dieser Steuerdruck in dei Verbindungslcitung 34 je nach Stellung des Drehriclv tungs-Schaltventiles 15 über die Sielleitungen 12 odei 11 auf die der vom Stelldruck der Stelldruckflüssigkeii beaufschlagten Seite gegenüberliegenden Seile de; Stcllkolbens 8 und stellt die Hydropumpe 1 in Richtung verminderten Förderstroms, was einer verminderter Drehmüinentaufnahme der Hydropumpe entspricht Die Drehmomentaufnahme der Hydropumpe wire somit proportional zum Drehzahlabfall der Brennkraft maschine herabgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Regeleinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe und gegebenenfalls weiteren Abtrieben bestehendes Antriebsaggregat, bei dem zum Einstellen des Förderstroms der Hydropumpe und/oder des Schluckvermögens des Hydromotors eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die einen in einem Stellzylinder verschiebbaren, beidseitig beaufschlagbaren, mit dem Stellglied der hydrostatischen Einheit verbundenen Stellkolben aufweist, wobei im Steuerkreislauf ein Grenzlastregelventil vorgesehen ist, dessen Ventilschieber in der einen Richtung von einer von der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Kraft belastet ist und in der Gegenrichtung von einer istdrehzahlabhängigen, dem Stelldruck der die eine Seite des Stellkolbens ständig beaufschlagenden Stelldruckflüssigkeit entsprechenden Kraft belastet wird, wodurch abhängig von der Größe der am Ventilschieber des Grenzlastregelventils auftretenden Kräfte die andere Seite des Stellkolbens mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (8) der Stelleinrichtung (7) der Hydropumpe (1) bzw. des Hydromotors auf der der vom Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit beaufschlagten Seite gegenüberliegenden Seite von einem, dem Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit entgegenwirkenden Steuerdruck einer Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt wird, wenn die Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine (5) unterschritten wird, daß bei abfallendem Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit der Ventilschieber (16) des Grenzlastregelventils (14) über eine Steuerkante (26) eine Verbindung herstellt, durch die Stelldruckflüssigkeit als Steuerdruckflüssigkeit auf die gegenüberliegende Seite des Stellkolbens (8) der Stelleinrichtung (7) strömt und über eine zweite Steuerkante (32) die Verbindung dieser Seite des Stellkolbens (8) zum Ablauf (35) entsprechend verschließt, daß die Sleuerdruckflüssigkeit gleichzeitig auf eine zweite Steuerfläche (23) des Ventilschiebers (16) des Grenzlastregelventils geleitet wird, die eine entgegen der von der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Kraft wirkende Kraft erzeugt, und daß der Stellkolben (8) der Stelleinrichtung (7) in an sich bekannter Weise beidseitig gleich große Stirnflächen aufweist, auf die die Stelldruckflüssigkeit oder die Steuerdruckflüssigkeit wirken.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe und gegebenenfalls weiteren Abtrieben bestehendes Antriebsaggregat, bei dem zum Einstellen des Förderstroms der Hydropumpe und/oder des Schluckvermögens des Hydromotors eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die einen in einem Stellzylinder verschiebbaren, beidseitig bcaufschlagbarcn, mit dem Stellglied der hydrostatischen Einheit verbundenen Stcll-kolben aufweist, wobei im Stcucrkreislauf ein Grenzlastregclventil vorgesehen ist, dessen Ventilschieber in der einen Richtung von einer von der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Kraft belastet ist und in der Gegenrichtung von einer istdrehzahlabhängigen, dem Stelldruck der die eine Seite des Stellkolbens ständig beaufschlagenden Stelldruckflüssigkeit entsprechenden Kraft belastet wird, wodurch abhängig von der Größe der am Ventilschieber des Grenzlastregelventils auftretenden Kräfte die andere Seite des Stellkolbens mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet werden kann.

Eine solche Regeleinrichtung ist beispielsweise aus der DT-AS 14 55 947 bekanntgeworden. Es liegt eine drehzahlabhängige Grenzlastregelung vor und sowohl Stell- als auch Steuerdruck werden von einer Hilfspumpe abgenommen. Der Stellkolben ist dabei jedoch als Differentialstellkolben ausgebildet, dessen eine Seite immer vom Stelldruck beaufschlagt ist, während im Ragelungsfalle die andere Seite entlastet wird. Dies hat ein verhältnismäßig langsames Ansprechen der Regelung zur Folge.
Aus der DT-OS 15 76 317 ist eine Regeleinrichtung bekannt geworden, bei der die Solldrehzahl der Brennkraftmaschine durch einen Drehzahlregler festgestellt wird, der bei Unterschreiten der Soll-Drehzahl über ein Schaltventil den Stelldruck auf die gegenüberliegende Seite des Stellkolbens der Verstelleinrichtung

der Pumpe leitet. Der Stellkolben der Stelleinrichtung hat dabei beidseitig gleichgroße Stirnflächen. Die Pumpe wird schnellstmöglich auf Nullhub zurückgestellt, d. h. das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zurückgestellt, um die Überlastung der Brennkraftmaschine zu beseitigen, bis sich deren Drehzahl wieder auf die Soll-Drehzahl erhöht hat. Damit ist eine Regelung auf einen bestimmten Arbeitspunkt hin, d. h. eine /-Regelung, verwirklicht, bei der angestrebt ist, die einmal eingestellte Soll-Drehzahl
schine jeweils schnellstmöglich
erreichen. Derartigen Regelungen haftet der Nachteil an, daß sie zum Pem! 'η neigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine schnell ansprechende, ohne Pendeln bzw. ohne ein Einschwingen genau proportional zur Abweichung der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine wirkende Getriebeverstellung erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Stellkolben der Stelleinrichtung der Hydropumpe bzw. des Hydromotors auf der der vom Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit beaufschlagten Seite gegenüberliegenden Seite von einem, dem Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit entgegenwirkenden Steuerdruck einer Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt wird, wenn die Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine unterschritten wird, daß bei abfallendem Stelldruck der Stelldruckflüssigkeit der Ventilschieber des Grenzlastregelventils über eine Steuerkante eine Verbindung herstellt, durch die Stelldruckflüssigkeit als Steuerdruckflüssigkeit auf die gegenüberliegende Seite des Stellkolbens der Stelleinrichtung strömt und über eine zweite Steuerkante die Verbindung dieser Seite des Stellkolbens zum Ablauf entsprechend verschließt, daß die Steuerdruckflüssigkeit gleichzeitig auf eine zweite Steuerfläche des Ventilschiebers des Grenzlastregelventils geleitet wird, die eine entgegen der von der Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Kraft wirkende Kraft erzeugt, und daß der Stellkolben der Stelleinrichtung in an sich bekannter Weise beidseitig gleich große Stirnflächen aufweist, auf die die Stelldruckflüssigkeit oder die Steuerdruckflüssigkeit wirken.

der Brennkraftmagenau wieder zu