DE3706117A1 - Steuer- und regeleinrichtung fuer ein antriebsaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat gemäß Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1. Sogenannte Drückungsregelungen, die bezwecken, ein Stillsetzen der ein hydrostatisches Getriebe antreibenden Brennkraftmaschine durch ein über­ großes Drehmoment an der Abtriebswelle der Brennkraft­ maschine zu vermeiden, indem bei einem Absinken der Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einen vorbestimmten Schwellen­ wert das Hubvolumen pro Umdrehung der Pumpe des hydrosta­ tischen Getriebes und damit deren Drehmomentaufnahme verringert wird, sind bekannt (siehe zum Beispiel DE-OS 28 23 559, DE-AS 15 55 480 und DE-OS 35 44 607). Dabei gibt es rein hydraulische Systeme, bei denen mit der Welle der Brenn­ kraftmaschine eine Konstantpumpe verbunden ist, in deren Förderstrom eine Meßdrosselstelle angeordnet ist, wobei der von der Drehzahl der Konstantpumpe abhängige Staudruck vor dieser Meßdrosselstelle zum Steuern der Getriebeein­ stellung benutzt wird. Bei einer rein hydraulisch aufge­ bauten Steuereinrichtung ist eine solche Ausgestaltungsform zweckmäßig und mit angemessenem Herstellaufwand herstellbar. Eine solche Anordnung hat jedoch auch mehrere Nachteile. Für das Fördern eines Flüssigkeitsstromes durch die Konstantpumpe gegen eine Meßdrosselstelle wird eine beacht­ liche Leistung benötigt, die nicht genutzt werden kann, sondern in Wärme umgesetzt wird. Das Drucksignal ist nicht genau proportional der Motordrehzahl sondern von der Viskosität und damit der Temperatur der Flüssigkeit, der Dichtheit der Pumpe, der Einstellgenauigkeit der Meßdrosselstelle und gegebenenfalls in dieser festgesetzten Verunreinigungen abhängig. Folglich ist auch die Qualität der Regelung begrenzt.

Andererseits gibt es auch rein elektronische Drückungs­ regelungen. Das setzt voraus, daß die Getriebepumpe elek­ trisch ansteuerbar ist. Derartige Einrichtungen ergeben zwar eine hohe Regelqualität, sind aber sehr teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Herstellaufwand eine Steuer- und Regeleinrichtung der eingangs genannten Art mit hoher Regelqualität zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, das heißt, die Schnittstelle zwischen elektrisch-elektronischer Regelung und hydraulischer Regelung ist in das elektro-magnetische Proportionalventil gelegt.

Besonders zweckmäßig ist die im Anspruch 2 angegebene Anwendung bei einem Getriebe mit Load-Sensing-Steuerung.

Auch die im Anspruch 3 angegebene Einbeziehung des Regel­ organes für die Brennkraftmaschine ist eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung.

Das Gleiche gilt für den Gegenstand des Anspruchs 4 und des Anspruchs 5. Die Ansprüche 6 und 7 betreffen zweck­ mäßige Weiterausgestaltungen.

Die Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zum Betrieb einer Steuer- und Regeleinrichtung gemäß Patentanspruch 8 und folgende.

Die Schaltung gemäß der Erfindung ist sowohl bei in geschlos­ senem Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getrieben wie auch bei in offenen Kreislauf arbeitenden Pumpen möglich.

Werden durch das Proportionalventil mehrere Strompfade gesteuert, können die Kanten am Steuerventil derartig angeordnet sein, daß die Strompfade gleichzeitig freigegeben werden oder in einer vorbestimmten Reihenfolge, so daß Prioritäten gesetzt werden, welcher Stellzylinder zuerst beeinflußt wird und welcher in zweiter Rangfolge, zum Beispiel dann, wenn zwei einstellbare Pumpen, von denen jede einen anderen Verbraucher beaufschlagt, von der Brennkraftmaschine angetrieben werden bzw. auch der Stell­ zylinder des Einstellorganes der Brennkraftmaschine an das Proportionalventil angeschlossen ist.

Besonders zweckmäßig ist, wenn der Drehzahlgeber ein Induktivaufnehmersensor ist, der beispielsweise von den Zähnen einer an der Schwungscheibe der Brennkraftmaschine vorhandenen Verzahnung beeinflußt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Brennkraftmaschine 1 treibt über die Welle 2 die Getriebepumpe 3 an, die über zwei Hydraulikleitungen 4 und 5 im geschlossenen Kreislauf mit den beiden Hydro­ motoren 6 verbunden ist. Jeder der Hydromotoren 6 weist eine Welle 7 auf, wobei an jeder der Wellen 7 eine hydrau­ lisch lösbare Federspeicherbremse 8 angeordnet ist.

Das Einstellorgan 9 der Pumpe 3 ist mit einem Stellkolben 10 verbunden, der in einem Stellzylinder 11 zwischen zwei Federn 12 verschiebbar ist. Jeder der beiden Druckräume in dem Stellzylinder 11 ist über eine Leitung 13, in der jeweils eine Drosselstelle 14 angeordnet ist, mit dem hydraulisch gesteuerten Ventil 15 verbunden, dessen in der Zeichnung rechter Steuerdruckraum an eine Leitung 16 angeschlossen ist, während der in der Zeichnung linke Steuerdruckraum an eine Leitung 17 angeschlossen ist. Über das Betätigungsorgan 18 wird weiterhin ein Richtungs­ umschaltventil 19 betätigt.

Von der Welle 2 wird weiterhin eine zweite einstellbare Pumpe 20 angetrieben, an deren Förderleitung 21 über ein Blocksteuergerät 22 weitere Verbraucher hydraulischer Energie 23, 24, 25 und 26 angeschlossen sind.

An das Blocksteuergerät 22 ist eine Loade-Sensing-Signal­ leitung 27 angeschlossen, die zu einem Eingang des Proportionalventils 28 führt, welches mittels eines Regelmagneten 29 betätigbar ist. Ein zweiter Eingang dieses Proportionalventils 28 ist über eine Leitung 30 an die Leitung 17 angeschlossen. Der dem Regelmagnet 29 entgegenwirkende Steuerdruckraum des Proportional­ ventiles 28 ist über eine Leitung 31 an den Ausgang eines druckabhängig umschaltenden Umschaltventiles 32 ange­ schlossen, an dessen beide Eingänge Steuerdrucksignal­ leitungen 34 und 35 angeschlossen sind, so daß immer der höhere Druck von den beiden in den Leitungen 34 und 35 geführten Drücken über die Leitung 31 dem Steuerdruck­ raum des Proportionalventiles 28 zugeführt wird.

An der Welle 2 der Brennkraftmaschine 1 ist ein Induktiv­ drehzahlgeber 40 angeordnet, der über eine Leitung 41 mit der elektronischen Steuerung 42 verbunden ist, die an eine Batterie 43 angeschlossen ist und in der das durch die Leitung 41 herangeführte Signal für die Drehzahl in einen bestimmten, durch die Leitung 43 dem Regel­ magneten 29 zugeführten Strom umgesetzt wird, bzw. in eine bestimmte Spannung, die unter Berücksichtigung des bekannten Widerstandes des Regelmagnetes 29 einen bestimmten Stromdurchfluß durch diesen bewirkt.

Mit 45 ist die hydrostatische Lenkkraftunterstützungsein­ richtung bezeichnet, durch die der Lenkzylinder 46 beauf­ schlagt wird und mit 47 ist der willkürlich betätigbare Steuerdruckgeber, der zum Steuern der Abtriebsdrehzahl der Wellen 7 dient, bezeichnet, wobei in diesem zwei Betätigungsorgane 48 für die Steuerung der Abtriebsdrehzahl und 49 für die Steuerung der Bremsen 8 vorgesehen sind.

Durch die Ausgestaltung gemäß der Erfindung ist eine Kombination zwischen einer elektronischen Steuerung und einer hydraulischen Steuerung gegeben, die die Vorteile beider Systeme mit einem Minimum an Herstellaufwand ausnutzt, insbesondere eine sehr präzise Steuerung ergibt.

Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Einstellorgan 51 versehen, dessen Betätigungshebel mit einem Stellkolben verbunden ist, der in einem Stellzylinder 50 verschiebbar ist und in diesem zwei Druckräume voneinander trennt, von denen der eine über die Leitung 53 an die zu dem Steuer­ druckraum des Proportionalventiles 28 führende Leitung 31 angeschlossen ist, während der andere Steuerdruckraum über die Steuerdruckleitung 53 an den Ausgang des richtungsabhängig umschaltenden Wegeventiles 19 ange­ schlossen ist.

Claims (11)

1. Steuer- und Regeleinrichtung für ein Antriebsaggregat, insbesondere das Fahrantriebsaggregat eines Kraftfahr­ zeuges, wobei das Antriebsaggregat eine Primärenergie­ quelle, vorzugsweise eine Kolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, und ein mittels eines Steuerdruckes stufenlos einstellbares, vorzugsweise hydrostatisches Getriebe aufweist und eine abhängig von der Drehzahl der Primärenergiequelle bei Absinken dieser Drehzahl die Einstellung des Einstellorganes des Getriebes in Richtung auf kleinere Abtriebsdrehzahl verändernde Drückungsregeleinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückungs­ regeleinrichtung einen Geber (40) für ein elektrisches Drehzahlsignal aufweist und daß dieses Signal einem Signal/Stromwandler (42) zugeleitet wird, an dessen Ausgang die Magnetspule (29) eines elektro-magnetischen Proportionalventiles (28) angeschlossen ist, an das das Einstellorgan (15, 11, 10, 9) des Getriebes (3, 4, 5, 6) angeschlossen ist.

2. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1 mit einem hydrostatischen Getriebe, bei dem das Einstell­ organ der Pumpe mit einem hydraulischen Regelorgan verbunden ist, das auf ein konstantes Druckgefälle vor und hinter einer Meßblende in der Förderleitung zwischen Pumpe und Verbraucher einregelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (28) mit dem Geberventil (15) des Regelorganes verbunden ist.

3. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einer Primärenergiequelle mit einem durch Steuer­ druck beaufschlagbaren, mit dem Einstellorgan der Primärenergiequelle verbundenen Stellzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Druckraum des Stellzylinders (50) des Einstellorganes der Primärenergie­ quelle mit dem Proportionalventil (28) verbunden ist.

4. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche für ein Antriebsaggregat mit einer weiteren, mindestens einem weiteren Verbraucher zuge­ ordneten einstellbaren Pumpe, vorzugsweise einer Pumpe mit einem Regelorgan, das auf ein konstantes Druckgefälle an einer Meßblende in der Förderleitung der Pumpe einregelt, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Regelorgan der zweiten Pumpe (20) an das Propor­ tionalventil (28) angeschlossen ist.

5. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche für ein Antriebsaggregat, dessen Antriebswelle mit einer Energiespeicherbremse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Bremsdruck­ leitung mit dem Proportionalventil (28) in Wirkver­ bindung ist.

6. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Drehzahlsignal­ geber (40) ein Induktivsensor ist.

7. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportional­ ventil (28) mehrere voneinander getrennte, jeweils einem Regel- bzw. Stellorgan zugeordnete Strompfade aufweist.

8. Verfahren zum Betrieb einer Regel- und Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder nach einem anderen der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Drehzahlsignal erzeugt wird und daß ein elektrischer Strom, dessen Größe von diesem Drehzahlsignal abhängig ist, durch die Magnetspule (29) eines Proportionalventiles (28) geleitet wird, welches das Regelorgan (15, 10, 11, 9) für die Einstellung des Getriebes (3 bis 6) beeinflußt.

9. Verfahren nach Anspruch 8 für eine Regel- und Steuer­ einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Proportionalventil (28) ein Abwägen des Steuerdrucksollwertes gegen die vom Drehzahlistwert­ signal beeinflußte Magnetkraft bewirkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 mit einem Proportionalventil mit mehreren Pfaden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pfade gleichzeitig in gleichem Maße angesteuert werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 für ein Proportionalventil mit mehreren Strompfaden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten im Proportional­ ventil (28) derart angeordnet sind, daß die einzelnen Pfade in vorbestimmter Reihenfolge geöffnet bzw. geschlossen werden.