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Steuerdruckabhängige SteuereinrichtunO für
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ein stufenlos einstellbares Getriebe Die Erfindung betrifft eine
Steuereinrichtung für ein stufenlos einstollbares,vorzugsweise hydrostatisches Getriebe,
dessen Einstellage durch die Größe eines Steuerdruckes bestimmt ist, der vor einer
Drosselstelle in einem Strom erzeugt wird, der von einer mit der Antriebs drehzahl
der Getriebeeingangswelle angetriebenen Konstantpumpe erzeugt wird, wobei von der
die Konstantpumpe mit der Drosselstelle verbindenden Leitung eine Zweigleitung abzweigt,
die zu der Steuerdruckleitung rührt und von der eine zweite Zweigleitung abzweigt,
in der eine weitere Drosselstelle angeordnet ist, wobei die beiden Leitungen hinter
den beiden Drosselstellen zusammenführen. Eine solche Steuereinrichtung ist durch
die DE-AS 1 555 480 bekannt. Bei dieser bekannten Steuereinrichtung ist die zweite
Zweigleitung im Normalbetrieb durch ein Ventil abgeschlossen und dieses Ventil dient
nur zu einem willkUrlichen Eingriff in die an sich durch die Anlage gegebene Steuerfunktion.
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Bei allen bisher bekannten Steuereinrichtungen, bei denen der Staudruck
vor einer Drosselstelle als Steuerdruck
benutzt wird, ergibt sich
eine quadratische Abhängigkeit des Steuerdrucks von der Drehzahl entsprechend der
Charakteristik einer Drosselfunktion. Das hat die Folge, daß im Bereich absolut
kleiner Drehzahlen eine relativ große Drehzahländerung eine verschwindend kleine
Änderung des Steuerdrucks ergibt. In sehr vielen Fallen, beispielsweise bei Fahrzeugantrieben,
ist es aber erwünscht, daß dann, wenn die Drehzahl der Getrieheeingangswelle unter
einen bestimmten Wert sinkt, bei genau dieser Drehzahl der Steuerdruck auf Null
zurückgenommen wird und damit auch das Getriebe in die Nullage eingestellt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zu
schaffen, bei der der genannte Nachteil beseitigt ist und bei kleinen Drehzahlen
mit SSherheit auf einen so geringen Steuerdruck eingestellt wird, daß das Getriebe
auf eine vorgegebene Stellung, vorzugsweise die Einstellung für die Abtriebsdrehzahl
Null, eingestellt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die
erste Zweigleitung zwischen der Abzweigstelle, an der diese erste Zweigleitung von
der die Konstantpumpe mit der Drosselstelle verbindenden Leitung abzweigt und der
Abzweigstelle, an der die zweite Zweigleitung von der Steuerdruckleitung abzweigt,
ein extern entlastetes Druckbegrenzungsventil eingeschaltet ist, d.h. ein Druckbegrenzungsventil,
bei dem der Druck in dem Raum,in dem die Druckfeder auf den Kolben wirkt, durch
den Druck in einer Entlasturleitung bestimmt wird, die zu einer Abflußleitung führt.
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Ist der Grenzdruck nicht erreicht, ist das Druckbegrenzungsventil
geschlossen. Der gesamte von der Pumpe geförderte Strom muß durch die erste Drosselstelle
abfließen. Ist vor dieser Drosselstelle ein Druck aufgestaut worden, der dem
Ansprechdruck
des Druckbegrenzungsventils entspricht, so öffnet dieses Druckbegrenzungsventil
ziemlich schnell mit einer vorbestimmten Charakteristik und verbindet die Leitung
vor der ersten Drosselstelle mit der Leitung vor der zweiten Drosselstelle und der
Steuerdruckleitung.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn in die die Konstantpumpe mit der
ersten Drosselstelle verbindende Leitung hinter der Abzweigstelle der ersten Zweigleitung
ein weiteres Druckbegrenzungsventil eingeschaltet ist. Da in diesem Druckbegrenzungsventil
im geöffneten Zustand ein Druckgefälle entsteht, das höchstens sehr wenig mit dem
durchströmenden Fluß ansteigt und im geöffneten Zustand immer einen zumindest annähernd
konstanten Druckabfall zwischen der Leitung vor dem Ventil und der Leitung hinter
dem Ventil bewirkt,wird durch die Hintereinanderschaltung dieses Druckbegrenzungsventils
mit der ersten Drosselstelle erziNt, daß das Verhältnis zwischen dem Gesamtdruck
bei einem bestimmten kleinen Strom und dem Gesamtdruck bei einem bestimmten großen
Strom kleiner ist, als das Verhältnis bei den gleichen Strömen wäre, wenn nur der
Druck vor der Drosselstelle gemessen wird. Das ist beispielsweise dann von Vorteil,
wenn die Steuereinrichtung erst bei einem vorbestimmten kleinen Druck zu steuern
beginnt und bei einem vorbestimmten großen Druck der Steuervorgang beendet ist,
wobei das Verhältnis dieser Drücke kleiner ist als das Quadrat des Verhältnisses
der kleinsten Antriebsdrehzahl zur größten Antriebsdrehzahl. Beispielsweise werden
solche Steuereinrichtungen oft derart ausgelegt, daß die Steuerfunktion bei zwei
bar beginnt, damit nicht Störeinflüsse durch unterschiedliche Viskosität oder dergleichen
den Steuerbeginn beeinflussen können, wie das der Fall wäre, wenn bereits bei einem
sehr kleinen Druck mit dem Steurvorgang begonnen würde. Endet: der Steuervorgang
bei 8 bar, so ist einDruckverhältnis von 2 zu 8 =
1 zu 4 gegeben.
Das entspricht bei quadratischer Abhangigkeit von der Drehzahl einem Drehzahlverhältnis
von 1 zu 2.
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Ist das Drehzahlverhältnis größer, so muß das Verhältnis zwischen
größtem und kleinstem Druck durch Jerschieben des Druckniveaus verändert werden.
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Beide Druckbegrenzungsventile könneneigengesteuert sein, es kann aber
auch eines oder beide der Druckbegrenzungsventile vorgesteuert sein, insbesondere
dann, wenn größere Ströme gesteuert werden.
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Besonders zweckmäßig ist, wenn gemäß einer lfeiterausgestaltung der
Erfindung bei einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebe die erste
Drosselstelle einstellbar ist und das Einstellorgan dieser Drosselstelle mit dem
Einstellorgan für die Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Regelfunktion der Steuereinrichtung
wird durch diese Koppelung jeweils zwangsläufig auf die Leistungsabgabe abgestimmt,
auf die jeweils die Brennkraftmaschine eingestellt St.
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Gegenüber dem durch die 3E-AS 1 5 480 bekannten Stand der Technik
unterscheidet sich die Anordnung gemäß der Erfindung einerseits durch den Ort, an
dem das Ventil angeordnet ist, und andererseits durch die Art des Ventils.
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Durch diese DE-AS ist auch bereits bekannt, die Drosselstelle abhängig
von der Einstellung der Brennkraftmaschine einzustellen. Die Anwendung dieses Gedankens
im vorliegenden Zusammenhang ist jedoch besonders vorteilhaft.
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Daß das zweite Druckbegrenzungsventil extern entlastet ist, hat den
Vorteil, daß die Schaltfunktion dieses Druckbegrenzungsventils unabhängig ist von
dem Druck unmIttelbar hinter diesem, da der Raums in dem die Feder auf den V-ntilkörper
wirkt, von Druck entlastet ist.
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Die Erfindung wird im weiteren anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles und eines Diagrammes erläutert.
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Die Figur 1 zeigt ein Schaltschema zu der Steuereinrichtung gemäß
der Erfindung.
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Figur 2 zeigt ein zugehöriges Diagramm.
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Die Konstantpumpe 1 wird von der Gtriebeeingangswe1le des in der Zeichnung
nicht mehr gezeigten hydrostatischen Getriebes angetrieben und fördert in die Leitung
2, die über -die Abzweigstelle 16 und die Leitung 4 zu dem Druckbegrenzungsventil
3 führt. Von diesem Druckbegrenzungsventil 3 führt eine Leitung 5 zu der ersten
Drosselstelle 6, deren Einstellglied 7 durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes
Gestänge mit dem Einstellorgan der in der Zeichnung ebenfalls nicht mehr dargestellten
Brennkraftmaschine verbunden ist, die das Getriebe antreibt. Von der Drosselstelle
6 geht eine Leitung 8 aus, die zu einem ucklosen Behälter oder zu einem Verbraucher
führen kann, sofern dessen Bignnschaften die Steuerfunktion nicht stören können.
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Von der Leitung 2 aus zweigt an der Abzweigstelle 1o eine Zweigleitung
9 ab, in der ein Druckbegrenzungsventil lo angeordnet ist, das über eine Entlastungsleitung
11 extern entlastet ist. Der das Druckbegrenzungsventil lo durchfiessende Strom
gelangt in eine Leitung 18, von der an der Abzweigstelle 17 die Steuerdruckleitung
12 abzweigt und eine zweite Zweigleitung 13 abzweigt,in der die zweite Drosselstelle
14 angeordnet ist. Der die zweite Drosselstelle 14 durchfließende Strom gelangt
in eine Leitung 15, die mit der Leitung 8 verbunden ist und an die auch die Entlastungsleitung
11 angeschlossen ist.
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Das Druckbegrenzungsventil 3 ist Im Betrieb durch den von der Pumpe
1 geförderten Strom ständIg geöffnet und erzeugt zwischen den Leitungen 2 und 5
ein bestimmtes durch die Charakteristik des Druckbegrenzungsventils 9 gegebenes
Druckgefalle, dessen Abhäigigkeit von dem das Druckbegrenzungsventil durchfließenden
Strom vernachlässigbar ist.
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Auch dann, wenn vor der Drosselstelle 6 kein Druck angestaut wind,
steht also in der Leitung 2 schon der durch das Druckbegrenzungsventil 3 bestimmte
Druck an. Dieser praktisch konstante Druck wird durch die Linie a in Figur 2 gekennzeichnet.
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In dem Diagramm Figur 2 sind verschiedene Drücke über dem Förderstrom
der Konstantpumpe 1 aufgetragen.
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Wäre das D-uckbegrenzungsventil 3 nicht vorhanden und die Leitung
9 unmittelbar die Steuerdruckleitung, so stünde in der Leistung 2 und damit in der
Leitung 9 jeweils der vor der Drosselstelle 6 angestaute Druck an, der somit einen
quadratischen Verlauf hätte, entsprechend dem Verlauf der Kurve b über de- Linie
a. Es ist deutlich, daß das Verhältnis der H he der Linie b über der Linie a bei
kleinen und bei großen Förderströmen größer ist, als das VerhältnIs bei der Linie
b über der Abzlsse bei den gleichen Förderströmen.
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Da aber das Druckkegrenzungsventil 3 in der Schaltung vorhanden ist
und ein konstantes Druckgefälle zwischen der Leitung 2 und der Leitung 5 erzeugt,
wird der in der Leitung 2 anstehende Druck gleich der Summe aus dem Druckgefälle
in dem Druckbegrenzungsventil 3 und dem vor der Drosselstelle o anstehenden Druck,
welcher durch das Druckgefälle zwischen den Leitungen 5 und 8 bestimmt ist.
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Das heIßt, w5re das Druckbegrenzungsventil lo nicht orhanden, aber
das Druckbegrenzungsventil 3 und die Drossel-
stelle 6 vorhanden,
so würde der Druckverlauf In der Leitung 9 aufgetragen über dem Förderstrom entsprechend
der Kurve b über der Abzisse verlaufen. Das Kurventeil c verläuft genau parallel
zur Abzisse. Die Kurve g ist eine Fortsetzung der Kurve b, jedoch gegenüber der
Kurve b m soviel parallelverschoben,wie sich durch den Verlauf der Linie c parallel
zur Abzisse ergibt. Der Verlauf der Kurve b im Bereich der Drehzahl n2 ist sehr
flach, so daß mit Rücksicht auf technische Ungenauigkeiten,unterschiedliche Ölviskositäten
und dergleichen, nie ein genaues Einstellen des Getriebes auf Null bei einem bestimmten
Förderstrom, d.h. einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erzielen ist.
Die Drehzahl n 2 wird als diejenige Drehzahl festgelegt, bei deren Erreichen das
Getriebe aussteuern soll, beispielsweise bei einem Fahrzeug ist das die Drehzahl,
die die Brennkraftmaschine erreicht haben soll, wenn das Fahrzeug beginnt, sich
in Bewegung zu setzen.
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Der durch die genannten Ungenauigkelten gegebene Nachteil wird durch
das Einschalten des DruckbegrenzurEsventiB lo vermieden. Herrscht in der Leitung
9 ein kleiner Druck, so Ist das Druckbegrenzungsventll lo geschlossen. Der gesamte
von der Konstantpumpe 1 geförderte Strom flFe+ über die Leitungen 2 und 4,das Druckbegrenzungsventll3
und die Leitung 5 und durch die Drosselstelle 6 ab. Da das Druckbegrenzungsventil
lo geschlossen ist, steht in der Steuerdruckleitung 12 kein Druck an. ist die Dreh-.
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zahl nlerreicht, ist der Förderstrom der Pumpe 1 zrU3 genug> um
in der Leitung 2 und damit der Leitung 9 einen Druck zu erzeugen, der das Druckbegrenzungsventil
lo zu öffnen beginnt. Die Summe der Druckgefälle im Druckbegrenzungsventil lo und
in der Drosselstelle 14 ist gleich der Summe der Dr uckge fälle im Druckbegrenzungsventil
3 und der Drosselstelle 6, so daß zwischen Druckbegrenzungs-
ventil
1o und Drosselstelle 14, d.h. in der Druckleitung 12, sehr langsam ein Druckaufbau
beginnt entsprechend der Linie d.
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Bei dem bei der Drehzahl n2 erreichten Förderstrom ist das Druckbegrenzungsventil
lo völlig geöffnet, so daß Jetzt praktisch das Druckgefälle in der Drosselstelle
14 parallel geschaltet ist zu dem Druckgefälle in dem Druckbegrenzungsventil 3 und
der Drosselstelle 6.
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Ist die das Getriebe antreibende Brennkraftmaschine auf maximale Leistungsabgabe
bei der Drehzahl nmax. eingestellt, so ist über das Sinstellorgan 7 die Drosselstelle
.Ka soweit wie mögligeöffnet. Wird bei dieser Einstellung auf die gewählte Leistung
jetzt die Brennkraftmaschine überlastet, so sinkt deren Drehzahl und damit der Förderstrom
der Pumpe 1 rasch ab, so daß infolge der weiten Öffnung der Drosselstelle 5 auch
der Druck in der Leitung 2 absinkt und damit das Druckbegrenzungsventil lo schließt,
so daß sich für den Steuerdruck die Abschaltregelkurve e ergibt. Die ausgezogene
Linie f überträgt die Steuerfunktion, die sich bei einer Brennkraftmaschine mit
Gemischregelung durch Sinspritzung durch die übliche Abregelkurve der Einspritzmaschine
ergibt. Die Gegenüberstellung der Linien e und macht deutlich, daß nicht die Brennkraftmaschine
durch Überlastung zum Stillstand gebracht werden kann. Das gleiche gilt auch für
jede andere Einstellung der 3rennkraftmaschine auf kleinere Leistung sabgabe, bei
der dann die Drosselstelle 6 entsprechend weniger weit geöffnet ist. Das heißt die
Kurve e ist eine Parallelverschiebung zu der Kurve d und kann n.Jedem Bereich zwischen
der gezeichneten Kurve e und der gezeichneten Kurve d liegen, abhängig von der Sinstellung
der Brennkraftmaschine und der Öffnungsweite der n.rosselstelle 5. Die Einstellung
der Drosselstelle 6 bestimmt somit die Brennkraftmaschinendrehzahl, bei der der
Regelvorgang für die Getriebeeinstellung abläuft. Durch geeignete Wahl der Weiten
der Drosselstellen und der Ventilcharakterl-
stiken kann somit
eine steilere Abregelkurve und somit schnelleres Zurückregeln des Getriebes und
folglich Entlasten der Brennkraftmaschine und somit eine geringere Herabdrückung
der Drehzahl der Brennkraftmæ hine vor Beginn eines wirksamen Zurückregeln des Getriebes
erzielt werden.
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