DE2411432A1 - Steuereinrichtung fuer ein aus einer brennkraftmaschine und einem hydrostatischen getriebe gebildetes antriebsaggregat - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem hydrostatischen Getriebe gebildetes Antriebsaggregat Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine und einem hydrostatischen Getriebe gebildetes Antriebsaggregat mit einem in seiner Fördermenge bzw.
• in seinem Schluckvermögen verstellbaren PrimEr- und/oder Sekundärteil, deren Steuerkreis mit der Druckleitung einer drzahlabhängigen Pumpe und zur Erzeugung eines Steuerdruckes durch -eine einstellbare Drossel mit dem Rücklauf in Verbindung steht, wobei eine Meß- -und Vergleichseinrichtung für die Soll- und Istwerte der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, deren Vergleichswerte den Druck im Steuerkreis beeinflussen und wobei zwischen dem Sollwertgeber und der Meßeinrichtung ein auf diese einwirkendes, regelbar Iängenveränderliches Stellglied geschaltet ist.
• Es hat sich gezeigt, daß bei Überlastung des antriebes durch die Regelung des Drehzahlverhältnisses eines hydrostatischen Getriebes der geschilderten Art im Arbeitskreis unerwünschte Schwingungen verursacht werden, die sich sowohl auf die Ausgangsdrehzahlen als auch auf die Ausgangsleistung nachteilig auswirken können.
• Es ist bekannt, in den Steuerkreis des hydrostatischen Getriebes Blenden einzubauen, um die Schwingungen durch ein Verringern der Stellgeschwindigkeit in der Getriebesteuerung zu dämpfen. Diese Art der Dämpfung ist jedoch nur bei bestimmten Betriebszuständen voll wirksam. In vielen Fällen ist auch -die die dadurch bewirkte Beeinträchtigung der Stellgeschwindigkeit unerwünscht.
• Es liegt die Aufgabe vor, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine Steuereinrichtung der eingangs umrissenen Art mit möglichst einfachen Mitteln in der Weise zu verbessern, daß die Schwingungen weitgehend vermieden werden.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellglied ein- und abschaltbar durch die Vergleichseinrichtung mit der jeweils den höheren Betriebsdruck aufweisenden Hochdruckleitung im hydrostatischen Getriebe mittelbar oder unmittelbar in Verbindung steht und jeweils bei überwiegen der Sollwerte gegenüber den Istwerten von der Vergleichs einrichtung einschaltbar ist und daß bei eingeschaltetem Stellglied über die Vergleichseinrichtung eine Verbindung des Steuerkreises mit dem Rücklauf vorgesehen ist.
• Durch die Rückführung und Aufschaltung der geregelten Größe oder einer ihr zugeordneten Größe auf den an der Meß- und Vergleichseinrichtung vorgegebenen Sollwert wird eine Glättung der angeregten Schwingungen bewirkt.
• In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem hydrostatischen Getriebe mit verstellbarem Primär- und Sekundärteil vorgesehen, das Stellglied mit einem Multiplikationsglied zu verbinden, welches ständig en Produkt aus dem Betriebsdruck der Hochdruckleitung und dem Fördervolumen des Hydromotors bzw. einer zugeordneten Größe bildet.
• Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Meßeinrichtung als ein in der Zulaufleitung des Steuerkreises angeordnetes einstellbares Drosselorgan ausgebildet und mit seinem Stellorgan mit dem ebenfalls hydraulisch betätigbaren längenverAnderlichen Stellglied mechanisch gekoppelt, wobei als Vergleichs einrichtung ein im Öffnungssinn federbelasteter Zweistellungs-Vierwegeschieber angeordnet ist, der zu seiner Betätigung mit je einer Stirnfläche mit dem Leitungszweig vor bzw.
• hinter dem Drosselorgan in Verbindung steht.
• Ferner ist es zweckmäßig, wenn zur Steuerung der Verbindung des Stellgliedes bzw, des Multiplikationsglledf.ls mit der jeweils den höheren Betriebsdruck aufweisenden Hochdruckleitung im hydrostatischen Getriebe ein in AbhEngigkett von der Fahrtrichtung verstellbarer Schieber vorgesehen ist.
• In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung erläutertes Ausführungsbeispiel einer Srceuereinricntung genuß der Erfindung vereinfacht dargestellte Eine als Dieselmotor ausgebildete Kraftmaschine 1 hat einen Drehzahlregler 2 zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge, der über einen Stellhebel 3 und ein Gestänge 4 mit einem Pedal 5 zur Einstellung der Drehzahl in Verbindung steht. Mit der Abtriebswelle dEr Kraftmaschine 1 ist eine Konstantpumpe 6 zur Versorgung des Steuersystems mit Druckmittel und 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 ist durch Leitungen 10 und 11 im geschlossenen Kreislauf mit einem Hydromotor 12 verbunden, der als Sekundärteil des hydrostatischen Getriebes 9 dient. Am Hydromotor 12 greift an dessen Stellhebel 13 zur Einstellung des gewünschten Fördervolumens ein Stellzylinder 14 an. Der Stellzylinder 7 ist doppelt wirkend ausgebildet und jeder seiner beiden Arbeitsräume steht durch je eine Leitung 15 bzw. 16 mit einem Dreistellungsschieber 17 hydraulisch in Verbindung.
• Die Konstantpumpe 6 ist saugseitig mit einem Vorratsbehälter 19 für Druckmittel und druckseitig mit einer Leitung 20 verbunden, die zu einer Meß- und Vergleichseinrichtung 21 führt. In der Meß- und Vergleichs einrichtung befindet sich als Meßeinrichtung ein verstellbares Drosselorgan 22, dessen Stellhebel 24 gelenkig Uber ein Gestänge 25 mit dem Stellhebel 3 des Reglers 2 in Verbindung steht. In das Gestänge 25 ist ein hydraulisch längenver-§nderllches Stellglied 26 eingeschaltet. Das einstellbare Drosselorgan 22 ist ausgangsseitig mittels einer Leitung 27 an ein einstellbares Drosselorgan 28 zur Einstellung des gewünschten Steuerdruckes angeschlossen, welches ausgangsseitig über eine Rücklaufleitung mit dem Vorratsbehälter 19 verbunden ist. In der Meß- und Vergleichseinrichtung 21 ist als Vergleichseinrichtung ein im Öffnungssinn federbelasteter Zweistellungs-Vierwegeschieber 30 angeordnet, der durch eine Leitung 31 mit dem längenveränderlichen Stellglied 26 und durch eine andere Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 19 in Verbindung steht. Die beiden Leitungen 31 und 32 sind bei der gezeigten Neutralstellung des Schiebers 30 innerhalb desselben miteinander verbunden. Von der einen Stirnfläche 33 des Schiebers 30 führt eine Steuerleitung 34 zur Leitung 27, während die andere Stirnfläche 35 durch eine Steuerleitung 36 mit der Leitung 20 in Verbindung steht. Von der Leitung 27 des Steuerkreises führt eine Leitung 38 unmittelbar zum Stellzylinder 14. Eine von der Leitung 38 abzweigende Leitung 39 verbindet diese mit dem Schieber 30. Ferner ist eine Verbindungsleitung 40 zwischen der Leitung 38 und dem Dreistellungsschieber 17 vorgesehen. Außerdem besteht eine- Verbindung des Dreistellungsschiebers 17 durch eine Leitung 41 mit dem Vorratsbehälter 19. Mit dem Dreistellungsschieber 17 ist mechanisch ein zweiter Dreistellungsschieber 42 gekoppelt, der hydraulisch mittels zweier Leitungen 43 und 44 mit der Leitung 10 bzw. 11 im hydrostatischen Getriebe 9 in Verbindung steht. Weiterhin ist an dem Dreistellungaschieber 42 hydraulisch mittels einer Leitung 46 ein Multiplikationsglied 47 angeschlossen, welches auch mit der Steuerdruck führenden Leitung 38 durch eine Leitung 48 verbunden ist. Vom Multiplikationsglied 47 führt eine Leitung 49 zu dem als Vergleichseinrichtung dienenden Schieber 30. An die Leitung 38 ist zur Absicherung des Steuerkreises ein Druckbegren zungsventil 50 angeschlossen.
• Bei Inbetriebnahme der Kraftmaschine 1 lXuftdiese zunächst mit einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl um. Dabei befindet sich die Hydropumpe 8 in der Nullförderstellung, während der Hydromotor 12 auf sein größtes Hubvolumen eingestellt ist. Die Konstantpumpe 6 fördert die der Leerlaufdrehzahl entsprechende Druckmittelmenge in die Leitung 20 und von hier durch das einstellbare Drosselorgan 22 und die Leitung 27 zum einstellbaren Drosselorgan 28.
• Der Stellhebel 28' dieses einstellbaren Drosselorgans 28 ist mit dem nicht dargestellten Fahrhebel betAtigungsm§ßig so gekuppelt, daß bei Ausgangsstellung des Fahrhebels das Drosselorgan 28 auf den größtmöglichen Drosselquerschnitt eingestellt ist. Bei dieser Einstellung des Fahrhebels kann sich in der Leitung 27 und den anderen damit verbundenen Leitungen des Steuerkreises kein nennenswerter Druck aufbauen.
• Bei Ausgangsstellung des Pedals 5 ist das Drosselorgan 22 über das Gestänge 4 und 25 auf seinen kleinsten Drosselquerschnitt eingestellt. Der dabei auf die StirnflEche 35'des Schiebers 30 einwirkende Druck ist so groß, daß der Schieber gegen die Kraft seiner Rückstellfeder die gezeigte Schließstellung einnist.
• Bei dieser Stellung des Schiebers 30 ist das längenveränderlich.
• Stellglied 26 durch die Leitungen 31 und 32 mit dem Vorratsbehalter 19 verbunden, wobei das Stellglied 26 seine geringste Längenausdehnung hat.
• Betätigt man das Pedal 5, so wird über das Gestänge 4 und den Stellhebel 3 der Regler 2 im Sinne einer größeren Kraftstofffördermenge verstellt und die Abtriebswelle der Kraftmaschine 1 läuft mit entsprechend höherer Drehzahl um. Dabei erhöht sich selbstverständlich auch die Fördermenge der Konstantpumpe 6.
• Wird nun das verstellbare Drosselorgan 28 mittels des nicht dargestellten Fahrhebels aus der Ausgangsstellung in eine Arbeitsstellung auf einen kleineren Drosselquerschnitt eingestellt, so baut sich in der Leitung 27 und den dieser nachgeschalteten Leitungen des Steuerkreises sowie auch im Stellzylinder 14 ein vom Drosselquerschnitt und von der Fördermenge abhängiger Steuerdruck auf. Bei entsprechender Vorwahl der Fahrtrichtung durch Verstellung des Dreistellungsschiebers 17 aus der gezeigten Neutralstellung in Richtung "Vorwärts" oder "Rückwärts" wirkt der Steuerdruck über den Dreistellungsschieber 17 je nach Einstellung durch die Leitung 15 bzw. 16 auf den Stellzylinder 7 ein. Beide Stellzylinder 7 und 14 stellen somit durch Verschwenken der Hydropumpe 8 und des Hydromotors 12 ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis im hydrostatischen Getriebe 9 ein und das Fahrzeug wird je nach Drehmomentanforderung in der vorgewählten Fahrtrichtung beschleunigt.
• Bei Betätigung des Dreistellungsschiebers 17 zur Vorwahl der Fahrtrichtung wird gleichfalls der Dreistellungsschieber 24 in der Weise mitbetätigt, daß jeweils die den höheren Betriebsdruck aufweisende.Hochdruckleitung 10 oder 11 im hydrostatischen Getriebe 9 über die entsprechende Leitung 43 bzw. 44 und die Leitung 46 mit dem Multiplikationsglied 47 in Verbindung kommt Außerdem wird in das Multiplikationsglied 47 der jeweils im Steuerkreis herrschende Druck durch die Leitung 48 eingeleitet.
• Der im Steuerkreis herrschende Druck verhält sich ab einem vorgegebenen Druckniveau im wesentlichen proportional zum eingestellten Fördervolumen des Hydromotors 12. Im Multiplikationsglied 47 wird nun ständig aus dem Wert des Betriebsdruckes der Hochdruckleitung und dem dem Fördervolumen des Hydromotors 12 zugeordneten Steuerdruck ein Produkt gebildet, und als Steuerdruck in die Leitung 19 eingeleitet.
• Bei Betätigung des Pedals 5 als Sollwertgeber für die Drehzahl der Kraftmaschine 1 nach links wird sowohl deren Drehzahl über den Regler 2 erhöht als auch gleichzeitig über das Gestänge 25 das Drosselorgan auf einen größeren Drosselquerschnitt eingestellt.
• Der Differenzdruck zwischen den Leitungen 20 und 27 fällt ab und der Schieber 30 wird schließlich durch die Kraft seiner Feder in seine Durchgangsstellung verschoben. Damit werden die Leitungen 49 sowie 31 miteinander verbunden und es wird das Stellglied 26 ait deut ii Multiplikationsglied 47 aus dem Steuerdruck und dem Arbeitsdruck der Hochdruckleltung eraittelten Druck beaufschlagt.
• Wird nun dafür gesorgt, daß sich die durch die Beaufschlagung des Stellgliedes 26 bewirkte Längenänderung voll auf den Stellhebel 24 des Drosselorgans 22 auswirken kann, so wird dessen Drosselquerschnitt verringert. Gleichzeitig erfolgt eine Absenkung des Druckes im Steuersystem durch die Verbindung der Leitung 39 über die Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 19, was ein Verschwenken der Hydropumpe 8 und des Hydromotors 12 in Richtung ihrer Ausgangsstellung zur Folge hat. Durch die Verringerung des Drosselquerschnitts am Drosselorgan 22 nimmt sofort der auf die Stirnfläche 35 des Schiebers 30 einwirkende Druck zu und der Schieber 30 gelangt wirder in Schließstellung. Dabei wird auch das Stellglied 26 druckentlastet und nimmt seine Ausgangslage ein, indem es gleichzeitig den Drosselquerschnitt am Drosselorgan 22 wieder auf den ursprünglich mit dem Pedal 5 eingestellten Wert zurückstellt. Es wird sich hierbei jedoch keine wesentliche Druckänderung an der Stirnfläche 35 und eine Betätigung des Schiebers 30 ergeben, da sich zwischenzeitlich die Istdrehzahl der mit dem Pedal 5 vorgewählten Solldrehzahl angepaßt hat, wobei die Konstantpumpe 6 eine entsprechend größere Druckmittelmenge fördert. Im Verlauf dieser Regelung werden auch die Hydropumpe 8 sowie der Hydromotor 12 infolge Anstieg des Druckes im Steuerkreis nach dem Schließen des Schiebers 30 wieder auf ihre vorherige Schwenkstellung verstellt.
• Dieser Regelvorgang, der sowohl durch eine starke Belastung der Kraftmaschine als auch durch Einstellung eines grdßeren Sollwertes an Pedal 5 hervorgerufen wird, kann sich selbstverständlich abhängig von den Druckschwingungen beliebig oft wiederholen und beeinflußt die Drehzahlverhältnisse derart, daß eine Glättung der dem mittleren Betriebsdruck überlagerten Druckschwingungen erreicht wird.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für ein aus einer Brennkraftmaschine einem hydrostatischen Getriebe gebildetes Antriebsaggregat mit einem in seiner Fördermenge bzw. seinem Schluckvermbgen verstellbaren Primär- undjoder Sekundärteil, deren Steuerkreis mit der Druckleitung einer drehzahl abhängigen Pumpe und zur Erzeugung eines Steuerdruckes durch eine einstellbare Drossel mit dem Rücklauf in Verbindung steht, wobei eine Meß- und Vergleichseinrichtung für die Soll- ur> Istwerte der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, deren Vergleichswerte den Druck im Steuerkreis beeinflussen und wobei zwischen dem Sollwertgeber und der Meßeinrichtung ein auf diese einwirkendes, regelbar längenveränderliches Stellglied geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (26) ein- und abschaltbar durch die Vergleichsein richtung (30) mit der jeweils den höheren Betriebsdruck aufweisenden Druckleitung (10 bzw. 11) im hydrostatischen Getriebe t9) mittelbar oder unmittelbar in Verbindung steht und jeweils bei Überwiegen der Sollwerte gegenüber den Istwerten von der Vergleichseinrichtung (30) enschaltbar ist und daß bei eingeschaltetem Stellglied (26) über die Vergleichseinrichtung (30) eine Verbindung des Steuerkreises mit dem.RUcklauf (19) vorgesehen ist.

2. Steuereinrichtung nach AI,SPrUCII 1, bei einem hydrostatischen Getriebe mit verstellbarem Primur- und Sekundärteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (26) mit einem Mu'tiplikationsglied (47) ver.bllnden ist, das ständig ein Produkt aus dem Betriebsdruck der Hochdruckleitung (10 bzw. 11) und dem Fördervolumen des Hydromotors (12) bzw. einer zugeordneten Größe bildet.

3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung als ein in der Zulaufleitung (20) des Steuerkreises angeordnetes, einstellbares Drosselorgan (22) ausgebildet und mit einem Stellhebel (24) mit dem ebenfalls hydraulisch betätigbaren längenveränderlichen Stellglied (26) mechanisch gekoppelt ist und daß als Vergleichseinrichtung ein im Öffnungssinn federbelasteter Zweistellungs-Vierwegeschieber (30) angeordnet ist, der zu seiner Betätigung mit je einer Stirnfläche (33 und 35) mit einem Leitungszweig (20 bzw. 27) vor bzw. hinter dem Drosselorgan (22) in Verbindung steht.

4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Verbindung des Stellgliedes (26) bzw. des Multiplikationsgliedes (47) mit der jeweils den höheren Betriebsdruck aufweisenden Hochdruckleitung (10 bzw. 11) im hydrostatischen Getriebe (9) ein in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung verstellbarer Schieber (42) vorgesehen ist.