DE3323694A1

DE3323694A1 - Regeleinrichtung fuer einen hydrostatischen fahrantrieb

Info

Publication number: DE3323694A1
Application number: DE19833323694
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7015 Korntal Nonnenmacher; Dieter Dipl.-Ing. 7432 Urach Weigle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-10

Description

Regeleinrichtung für einen hydrostatischen Fahrantrieb
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung sind verschiedene Schalter für Fahren, Lenken, Bremsen usw. vorgesehen, deren Signale einem elektronischen Steuergerät eingegeben werden, das dann entsprechend einer Programmierung Hydropumpen und Hydromotoren steuern, deren Parameter wiederum dem elektronischen Steuergerät eingespeist werden, d. h. hier werden Soll und Ist-Werte verglichen. Mit einer derartigen Rinrichtung wird wohl eine Vereinfachung des Fahrbetriebs erreicht, jedoch ist ein optimaler kraftstoffwirtschaftlocher Betrieb nicht möglich, da beispielsweise die Antriebsmaschine nicht beeinflußbar ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie bei geringstem Aufwand an Komponenten einen besonders kraftstoffwirtschaftlichen Fahrbetrieb ermöglicn*.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 4 bis 6 hydrostatis2ne Fahrantriebe in schematischer Darstellung, Figuren 2 und 3 Diagramme.
Beschreibung der Erfindungsbeispiele In Figur 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeIchnet, die über zwei Leitungen 11, 12 mit einem Hydromotor 13 verbunden ist; dieser treibt das oder die Räder 14 eines Farzeugs an.
Die Pumpe 10 ist von einem Dieselmotor 15 angetrieben.
Dessen Einspritzpumpe ist mit 16 bezeichnet, deren Regler mit 17 und die Regelstange mit 18.
Für die Einstellung des Dieselmotors und den Fahrantrieb (hydrostatisches Getriebe) dient ein gemeinsames Fahrpedal 20.(oder ein beliebiger Fahrhebel). Mit dem Fahrpedal gekoppelt ist ein elektrischer Weggeber 21, dessen jeweilige Stellung über eine Leitung 22 einem elektronischen Steuergerät eingespeist wird. Der Weggeber 21 kann von beliebiger Bauart sein, z. B. ein Potentiometer.
Auch an der Regelstange 18 der Einspritzpumpe 16 befindet sich ein elektrischer Weggeber 24, der die jeweilige Stellung der Regelstange über eine Leitung 25 dem Steuergerät 23 einspeist. Der Regler 17 steht mit dem Fahrpedal 20 über ein mechanisches Übertragungsglied 26 in Verbindung.
Vom Steuergerät 23 führt eine elektrische Leitung 28 zu einer elektromagnetisch betätigbaren proportional wirkenden Verstelleinrichtung 29, welche das den Hub der Förderelemente der Pumpe 10 bestimmende Stellglied 30 einstellt.
Der hydrostatische Fahrantrieb weist weiterhin ein kombiniertes Inch- und Bremspedal 31 auf, dessen Position ebenfalls von einem mit ihm gekoppelten elektrischen Weggeber 32 über eine Leitung 33 dem Steuergerät 23 eingespeist wird. om Bremspedal 31 wird ein Bremszylinder 33 betätigt, welcher in bekannter Weise über eine Bremsieitung 34 eine Bremsscheibe oder Bremstrommel 35 beaufschlagt. Die Funktion Inchen und Bremsen kann auch durch zwei getrennte Pedale ausgeübt werden.
nrfindungsgemäß werden die Signale der Sensoren bzw.
Weggeber 13, 2S und gegebenenfalls 32 dem elektronischen Steuergerät 23 eingegeben, das auf kraftstoffwirtschaftlichen Betrieb programmiert ist. Dort werden die Signale so verknüpft, daß sich dieser wirtschaftliche Betrieb ergibt. Dies ist mit folgenden Merkmalen besonders vorteilhaft möglich: Solange der Weggeber 24 eine vorgegebene Grenze - z. B. 85 % der maximalen Einspritzmenge - nicht überschreitet, folgt das Signal für die Pumpenausstellung steil proportional dem Signal vom Weggeber 21. Das SIgnal für den Regler 17 des Dieselmotors folgt ebenfalls dem Signal von 21, jedoch mit geringerer Steigung (der Weggeber 32 befindet sich dabei in Ruhestellung). Dieser Vorgang ist im Diagramm nach Figur 2 dargestellt, in dem auf der Abszisse der Weg des Fahrpedals 20 aufgetragen ist, auf der Ordinate die Pumpenausstellung und die Dieselmotordrehzahl n 1 Wenn der Regelstangenweg den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird die Pumpenverstellung fortschreitend begrenzt. Für 100 ß Kolbenstangenweg wird °t Soll vorteilhafterweise auf einen Soll Wert festgelegt, für den beim Maximaldruck des Eydraulikkreises das Pumpendrehmoment Mp etwa 25 bis 50 5 des maximalen Dieselmotordrehmome:nts MDmax beträgt, siehe hierzu Diagramm nach Figur 7. Das Diagramm nach Figur 3 zeigt hierzu den Drehmomentverlauf an Pumpe und Dieselmotor, wobei auf der Abszisse die Drehzahl des DIeselmotors, auf der Ordinate MD und Mp aufgetragen sind.
Der Grad der Begrenzung von °( Soll kann zusätzlich ncch von der Geschwindigkeit abhängig gemacht werden, mit der das Fahrpedal 20 durchgetreten wird. Der Differentialquotient des Weggeber - Signals 21 kann Im elektronishen Steuergerät leicht gebildet werden. Der Grad der Begrenzung von Soll beim Beschleunigen kann zusätzlich von der Soll Differenz der Signale vom Weggeber 21 über einen endlichen Zeitraum #t abhängig gemacht werden.
Beim Verzögern des Fahrzeugs durch Zurücknehmen des Fahrpedals wird dem Dieselmotor eine reduzierte Drehzahl und bei weiterer Zurücknahme eine Rückstellung der Pumpe vorgegeben. Der Übergang zum Motor - Bremsbetrieb wird durch ein Nullsignal am Weggeber 24 erkannt. Um das Überdrehen des Dieselmotors zu verhindern, kann beim Auftreten dieses Nullsignals der Druck im Hydraulikkreis auf einen niedrigeren Wert als für den Traktionsbetrieb begrenzt werden (z. B. Ansteuerung eines Druckbegrenzungsventils oder einer verlustarmen Druckbegrenzung durch das elektronische Steuergerät).
Beim Betätigen des Pedals 31 wird - ohne Rücknahme der Dieselmotordrehzahl - ebenfalls der Wert vc: Soll S ll gegen Null zurückgestellt. Auch hierbei kann bei Mullsignal am Weggeber 24 eine Absenkung des Hydraulikdrucks ei.ngeleitet werden.
Beim Brems- oder kombinierten Inch- und Bremspedal wird nach dem Durchfahren eines vorgegebenen ersten Pedalwegs fortlaufend die Bremseinrichtung 33 bis 35 zugeschaltet.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 - gleiche Teile wie beim vorhergehenden sind mit denselben Ziffern bezeichnet - unterscheidet sich von diesen dadurch, daß nun vom Fahrpedal 20 keine Verbindung zum Regler 17 der Einspritzpumpe 16 besteht. Vielmehr wird über eine Leitung 37 vom elektronischen Steuergerät 23 ein Signal zum Spritzversteller 38 der Einspritzpumpe gegeben.
Weiterhin ist mit dem Proportionalventil 29 eine an sich bekannte, verlustarme Druckbegrenzung (DE-OS 30 01 681) kombiniert. Diese erhält huber eine Leitung 140 Signale vom elektronischen Steuergerät. Durch diese Einrichtung wird der Druck im hydrostatischen Getriebe ohne Verluste nach oben begrenzt.
Die Betätigung der Bremse 35 erfolgt nun ebenfalls durch ein Signal vom elektronischen Steuergerät aus über eine Leitung 41. Der sich beim Bremsen einstellende maximale Druck kann auch begrenzt werden durch ein Schaltventil 42 mit den Schaltstellungen I und II und einem nachgeschalteten Druckbegrenzungsventil 43, welche sich in einer die beiden Leitungen 11, 12 verbindenden Leitung 44 befinden. Beim Betätigen des Bremspedals 31 wird das Schaltventil 42 in seine Schaltstellung I gebracht, so daß Verbindung von der Hoch- zur Niederdruckseite und damit zum Druckbegrenzungsventil 43 hergestellt ist, das den maximalen Bremsdruck begrenzt.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 dadurch, daß das Stellglied 30 der Pumpe mit einem Wegaufnehmer 50 verbunden ist, der stets die Stellung des Stellglieds dem elektronischen Steuergerät 23 signalisiert. Das SignalH Soll für die Verstellung der Pumpe folgt wiederum - wie bereits oben beschrieben - steil proportional dem Signal des Weggebers 21 vom Fahrpedal 20. Das elektronische Steuergerät ordnet dabei jedem Wert des Stellglieds 30 einen Druckwert zu, für den das Pumpendrehmoment knapp unter dem Maximaldrehmoment des Dieselmotors bleibt. Dieser Druckwert dient der ebenfalls vom elektronischen Steuergerät 23 anstebaren verlustarmen Druckbegrenzung 39 als Einstellwert.
Das Signal vom Weggeber 21 wird im Steuergerät 23 differenziert. Bei positivem s1 wird der Ansteuerdruck der dt Druckbegrenzung abgesenkt. Diese Absenkung erfolgt vorteilhafterweise so, daß das dem Antrlebsdrehmoment proportionale Produkt aus Stellung des Stellglieds mal dem Druck der Druckbegrenzung umso mehr verringert wird, je größer der Differentialquotient ausfällt. Die Absenkung des Drehmomentsollwerts wird beibehalten, solange der Weggeber 18 seinen Maximalwert signalisiert. Bei jeder nennenswerten Drehzahlerhöhung geht die Regelstange 18 auf maximale Einspritzmenge.
Durch die gezielte Verringerung des Pumpenantriebs erhält man einen dosierbaren Kick-Down-Effekt. Je schneller das Fahrpedal niedergetreten wird, desto höher ist die Drehmomentreserve, die zum Hochdrehen des Dieselmotors freigegeben wird. Der Zugkrafteinoruch ist ebenfalls umso tiefer - allerdings auch umso kürzer - je schneller das Fahrpedal bewegt wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist eine Druckauswahlcrrichtung 52 in Form eines Doppelrückschlagventils vorgesehen, die in einer die Leitung 11, 12 verbindenden Leitung 53 angeordnet ist. Der auf der Hochdruckseite herrschende Druck ir über das Auswahlventil 52 einem elektrischen Druckgeber 54 signalisiert, der diesen Wert über eine Leitung 55 dem elektronischen Steuergerät 23 einspeist.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt, daß das Steuergerät die Solldrehzahl n1= f(21) . Die der Fahrgeschwindigkeit entsprechende Drehzahl n2 ist proportional α. n1 = f(21), also der Stellung des Fahrpedals 20 zugeordnet, wie das beispielsweise für Arbeitsmaschinen erwünscht ist. Außerdem ist für eine konstante Stellung des Fahrpedals n 1 soll proportional PHD Nur wenn nu all unter die untere Lastdrehzahl abfallen würde, wird w unter den Wert des konstanten Pumpendrehmoments abgesenkt, also z. B, für alle niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bei geringer Last. Erreicht dagegen n1SOll die Abregeldrehzahl des Dieselmotors, beginnt auch n2 unter den Sollwert zu fallen, wenn die Leistungsgrenze des Antriebs erreicht ist.
Bei d(21) > 0 (Niedertreten des Fahrpedals gleich Bedt schleuigung) wird der Wert C und damit der Drehmomentwert der Pumpe abgesenkt, damit der Dieselmotor 3eschleunigungsrisse zum Kochdrehen bekommt.
Bei d(21) , O (Rücknahme des Fahrpedals gleich Verzödt 0 gerung) wird die jeweilige Ausstellung α der Pumpe blockiert. Sobald der Regelstangenweg gleich Null wird, beginnt der Dieselmotor zu bremsen. Der Druck im hydrostatischen Getriebe kehrt sich um. Erfindungsgemäß wird dann der Einfluß des Druckes auf die Ausstellung α der Pumpe in seiner Richtung umgekehrt. Sobald das Produkt aus dem blockierten Weg 0< mal Druck PHD den Wert erreicht hat, der dem maximalen Schleppmoment des Dieselmotors entspricht, wird die Einstellung fürcZ entriege't und der Regler auf den Wert CBrems gleich -<.. mal e-ingestellt. Bei weiterem Ansteigen des Dremsdrucks arbeitet wieder die Drehmomentregelung. Da jedoch der Regelstangenweg Null wird, wird nunmehr -. vergrößert, denn der Bremsdruck und -~ sind im Bremsbetrieb gegenläufig.

Claims

Ansprüche C Regeleinrichtung für einen hydrostatischen Fahrantrieb, bestehend aus Hydromotor und verstellbarer Pumpe, die von einem von einem Fahrpedal oder Fahrhebel betäzngten Dieselmotor angetrieben ist und von einem elektronischen Steuergerät eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Stellung des Fahrpedals (20) und die Stellung der Regelstange (18) des Dieselmotors (15) über jeweils einen diesen zugeordneten elektrischen Sensor (21, 24) dem elektronischen Steuergerät (23) signalisiert werden und daß die Stellung des Fahrpedals auch auf den Eingang des Reglers (17) bzw. den V«nspriAzversteller (38) der Einspritzpumpe (lÓ) einwirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedal mechanisch auf den Regler x17) der Einspritzpumpe einwirkt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne+, daß die Stellung des Fahrpedals über den Sensor (21j auf elektrischem Weg über das elektronische Steuergerät (23,' dem Regler oder Spritzversteller der Einspritzpumpe signalisiert wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) mittels einer vom elektronischen Steuergerät angesteuerten elektromagnetisch betätigten Stellvorrichtung (29) eingestellt wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Entlastungsventil (39) aufweist, das ebenfalls vom elektronischen Steuergerät ansteuerbar ist und das bei Überschreiten eines festgelegten oberen Druckwertes im Hydraulikkreis über eine hydraulisch wirkende verlustarme Druckbegrenzung so auf die Stellung der Pumpe einwirkt, daß der Druck wieder reduziert wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Bremspedal (31) aufweist, dessen Stellung über einen elektrischen Sensor (32) dem elektronischen Steuergerät (23) signalisiert wird das seinerseits ein Kommando an eine mechanische Bremseinrichtung liefert.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Inchpedal aufweist, dessen Stellung über einen elektrischen Wegaufnehmer dem elektronischen Steuergerät signalisiert wird, das seinerseits ein Kommando an die Bremseinrichtung liefert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Brems- und Inchpedal eine Einheit bilden und auf einen gemeinsamen Sensor t32) einwirken.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der im hydrostatischen Getriebe auf der Hochdruckseite herrschende Druck über eine Druckauswahleinrichtung (52) einem elektrischen Druckaufnehmer (54) signalisiert wird, der diese Information dem elektronischen Steuergerät einspeist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerat nach Gesichtspunkten der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ausgelegt ist, z. B. dadurch, daß dann, wenn der Weg der Regelstange (18) einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet, das Signal für die Pumpenausstellung steil proportional dem Signal vom Fahrpedal folgt, wogegen das Signal für den Drehzahlregler der Einspritzpumpe dem Fahrpedal mit geringerer Steigung folgt.