DE4234139C2 - Steuervorrichtung eines hydrostatischen Getriebes mit Bremsventil - Google Patents
Steuervorrichtung eines hydrostatischen Getriebes mit BremsventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines hydrostatischen Getriebes
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US 4 481 769 ist eine derartige Steuervorrichtung eines hydrostatischen Getriebes für den
Antrieb eines Fahrzeugs bekannt. Im Lastbetrieb des Fahrzeuges fördert die
von der Antriebsquelle angetriebene Hydropumpe je nach Fahrtrichtung über
die eine oder die andere, jeweils als Vorlaufleitung dienende Arbeitsleitung
zum Hydromotor, um diesen und damit die Fahrzeugräder anzutreiben. Das
Bremsventil wird durch den beim Lastbetrieb in der jeweiligen Vorlaufleitung
herrschenden Arbeitsdruck angesteuert und dadurch in einer Stellung
gehalten, in der es den ungedrosselten Druckmittelrücklauf über die jeweils
andere, als Rücklaufleitung dienende Arbeitsleitung ermöglicht. Der Arbeits
druck in der jeweiligen Vorlaufleitung dient außerdem als Steuersignal zur
Ansteuerung eines Regelventis, welches auf eine
Stelleinrichtung einwirkt und damit das Verdrängungsvolumen
des Hydromotors einstellt.
Beim Wechsel vom Last- zum Schubbetrieb, wenn also der Antrieb des
Hydromotors nicht durch die Hydropumpe erfolgt, sondern von den Fahrzeugrä
dern, etwa bei Bergabfahrt, übernommen wird, fällt der Arbeitsdruck in der
jeweiligen Vorlaufleitung ab und steht dadurch für die Ansteuerung des
Bremsventils nicht mehr zur Verfügung. Das auf diese Weise hydraulisch
druckentlastete Bremsventil nimmt daraufhin seine Bremsstellung ein, in der
es durch Verschließen der Rücklaufleitung den Druckmittelrücklauf sperrt und
einen entsprechenden Staudruck erzeugt, der den Hydromotor und damit das
Fahrzeug abbremst. Dieser Staudruck dient gleichzeitig als Steuersignal, der auf
das Regelventil in gleicher Weise wie im Lastbetrieb
einwirkt. Dabei wird der Hydromotor durch entsprechende Verstellung der
Stelleinrichtung auf maximales Verdrängungsvolumen ausgeschwenkt und erzeugt
somit einen entsprechend hohen, seinem maximalen Bremsmoment entsprechenden
Staudruck. Da keine Möglichkeit einer gezielten
Beeinflussung besteht, baut sich dieser
hohe Staudruck sehr schnell auf und
bewirkt dadurch ein abruptes Einsetzen des Bremsvorganges mit entsprechender
Beeinträchtigung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit.
Dieses Problem tritt bei solchen, aus der Praxis bekannten hydrostatischen
Getrieben, deren Stelldruckleitung an die Arbeitsleitungsabschnitte zwischen
dem Bremsventil und der Hydropumpe angeschlossen sind, deshalb nicht auf,
weil der Druckmittelrücklauf vom Bremsventil zur Hydropumpe im Schubbetrieb
nahezu drucklos erfolgt und dementsprechend kein Steuersignal zum Ansteuern
des Regelventils zur Verfügung steht. Daher wird der Hydromotor durch die
Rückstellkräfte seines Triebwerks auf minimales Verdrängungsvolumen einge
stellt und erzeugt ein entsprechend geringes Bremsmoment mit dem Vorteil des
vergleichsweise sanften Einsetzens des Bremsvorganges, aber auch dem
Nachteil eines entsprechend längeren Bremsweges.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Steuervorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß bei Aufrechterhaltung des maximalen
Bremsmoments das Bremsverhalten des hydrostatischen Getriebes gezielt gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Die Ansteuerung des Regelventils derart, daß mit zunehmender Drehzahl des
Hydromotors dessen Verdrängungsvolumen abnimmt,
erlaubt es, das Regelventil, vorzugsweise
durch Abschwächung des Steuersignals, zu übersteuern, um dadurch den
Hydromotor in Richtung maximalen Verdrängungsvolumens auszuschwenken und
auf diese Weise im Schubbetrieb das erwünschte
maximale Bremsmoment zu erzeugen.
Das Übersteuerungsventil tritt
bei Auftreten eines vorbestimmten Wertes
der den Schubbetrieb kennzeichnenden Druckdifferenz in den
Arbeitsleitungsabschnitten zwischen der Hydropumpe und dem Bremsventil
einerseits un dem Bremsventil und dem Hydromotor andererseits in Funktion
und übersteuert
das Regelventil,
wobei der ihm innewohnende Durchgangswiderstand die Stelldruckbeaufschlagung
und damit das Ausschwenken des Hydromotors
auf größeres Verdrängungsvolumen entsprechend gezielt verzögert
und somit den Bremsvorgang sanft einleitet.
Die
proportionale Abhängigkeit des Steuersignals von der Drehzahl des Hydromotors
ermöglicht im Lastbetrieb die erforderliche, beispielsweise automotive
Steuerung sowie die automatische Anpassung des hydrostatischen Getriebes an
wechselnde Belastungen, da bei beispielsweise steigendem Fahrwiderstand die
Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt und der Hydromotor unter Abgabe eines höheren
Drehmomentes in Richtung maximalen Verdrängungsvolumens ausgeschwenkt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Verzögerungselement
vorgesehen, das als vorzugsweise einstellbare Drossel
auf der Ablaufseite des Übersteuerungsventils angeordnet
sein kann und im Schubbetrieb die Stelldruckbeaufschlagung in Richtung des maximalen
Verdrängungsvolumens des Hydromotors weiter verzögert. Auf diese Weise wird das sanfte Einsetzen
des Bremsvorganges unabhängig von der zufälligen Verdrängungsvolumeneinstellung des Hydromotors
gewährleistet, da die Zeitspanne für das Ausschwenken des Hydromotors bis auf z. B.
maximales Verdrängungsvolumen, die bei einem bei Beginn des Bremsvorgangs auf größeres
als das minimale Verdrängungsvolumen eingestellten Hydromotor gegenüber dessen Einstellung
auf minimales Verdrängungsvolumen reduziert ist, durch die Wirkung des Verzögerungselementes
verlängert wird.
Obwohl auch andere Übersteuerungsmaßnahmen denkbar sind, wie etwa durch
Ansteuerung des Regelventils mit einem dem Steuersignal entgegenwirkenden,
zweiten Steuersignal oder durch direkte Beaufschlagung der Stelleinrichtung
mit dem Steildruck in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens des
Hydromotors, ist die gezielte Abschwächung des Steuersignals die bevorzugte
Maßnahme. In diesem Zusammenhang ist es günstig, als Steuersignal einen
hydraulischen Steuerdruck zu verwenden und das Übersteuerungsventil als ein
mit seinem Eingang an die Steuersignalleitung und mit seinem Ausgang über
eine Ablaufleitung an den Tank angeschlossenes Druckventil auszubilden, das
bei Auftreten der Druckdifferenz die Steuersignalleitung mit der Ablauflei
tung verbindet. Hierbei kann das Übersteuerungsventil zwei Steueranschlüsse
aufweisen, deren einer über eine erste Steuerleitung an die Stelldrucklei
tung und deren anderer über eine zweite Steuerleitung an die Arbeitslei
tungsabschnitte zwischen der Hydropumpe und dem Bremsventil angeschlossen
ist, wobei der Druck in der ersten Steuerleitung das Übersteuerungsventil in
Richtung Offenstellung beaufschlagt, in welcher die Steuersignalleitung mit
der Ablaufleitung verbunden ist.
Günstig ist hierbei die Verwendung einer vorzugsweise einstellbaren
Druckfeder, die das Übersteuerungsventil entgegen dem Druck in der ersten
Steuerleitung in Richtung Schließstellung beaufschlagt und die Druckdiffe
renz bestimmt, bei der das Übersteuerungsventil öffnet.
Das Übersteuerungsventil kann ein
schaltendes Ventil mit einer Schließ- und einer Offenstellung
oder ein
stetig verstellbares, also drosselndes Ventil sein, welches das Steuersignal in
Abhängigkeit von der Druckdifferenz auf unterschiedliche Werte, beispielsweise
auf 50%, absenkt und entsprechend seiner jeweiligen Drosselwirkung
den Hydromotor verzögert ausschwenkt. Hierbei kann das ausschwenken
bis auf maximales Verdrängungsvolumen oder bei Verwendung einer Wegmeßfeder,
die den Verstellweg der Stelleinrichtung im Sinne einer Folgesteuerung auf
das Regelventil überträgt, bis auf das sich bei Kraftgleichgewicht am
Regelventil einstellende Verdrängungsvolumen erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Steuersignalgenerator zur
Erzeugung des Steuersignals in der Steuersignalleitung vorgesehen und zwecks
Absenkung des Steuersignals manuell ansteuerbar, beispielsweise mit Hilfe
des sog. Inchpedals, um auf diese Weise den Bremsvorgang jederzeit und
gezielt einleiten zu können. Die Erfindung sieht ferner zur Drehzahlbegren
zung des Hydromotors ein weiteres, zweites Übersteuerungsventil vor, das an
die Steuersignalleitung angeschlossen ist und bei Erreichen eines der
maximal zulässigen Drehzahl des Hydromotors entsprechenden Steuerdrucks eine
Offenstellung einnimmt, in der die Steuersignalleitung an den Tank
angeschlossen ist. Die Absenkung dieses Steuerdrucks kann hierbei gedrosselt
oder auch ungedrosselt erfolgen.
Vorzugsweise ist das zweite Übersteuerungsventil manuell in Richtung
Offenstellung ansteuerbar, um den Bremsvorgang jederzeit einleiten zu
können. Diese
Maßnahme kann anstelle oder zusätzlich zu der manuellen Ansteuerung des
Steuersignalgenerators zwecks Absenkung des Steuersignals durchgeführt
werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltschema eines hydrostatischen Getriebes mit einer Steuervorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Steuersignalgenerator in
dem mit A bezeichneten Bereich, und
Fig. 2 eine alternative Ausbildung zum Steuersignalgenerator nach Fig. 1.
Die Zeichnung zeigt ein als Fahrantrieb für ein Fahrzeug vorgesehenes
hydrostatisches Getriebe, das mit offenem Kreislauf ausgebildet ist, jedoch
auch einen geschlossenen Kreislauf aufweisen kann. Es umfaßt eine verstell
bare Hydropumpe 1 mit einer Förderrichtung, einen verstellbaren Hydromotor
2, eine mit demselben mechanisch gekoppelte Hilfspumpe 3 mit zwei
Förderrichtungen, ein Fahrtrichtungsventil 4 zur Umsteuerung der Drehrich
tung des Hydromotors 2 und damit der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, eine
hydraulische Bremseinrichtung bestehend aus einem Bremsventil 5 und zwei
zugeordneten Druckbegrenzungsventilen 6, 7, eine mit einem Stelldruck
beaufschlagbare Stelleinrichtung 8 zur Verstellung des Verdrängungsvolumens
des Hydromotors 2, ein Regelventil 9 zur Regelung der Stelldruckbeaufschla
gung der Stelleinrichtung 8 in Abhängigkeit von einem der Drehzahl des
Hydromotors 2 proportionalen Steuersignal, einen an die Hilfspumpe 3
angeschlossenen Steuersignalgenerator 10 zur Erzeugung des Steuersignals
sowie ein erstes und ein zweites Übersteuerungsventil 11 bzw. 12 zur
Übersteuerung des Regelventils 9.
Die Hydropumpe 1 ist über eine Saugleitung 13 an den Tank 14 angeschlossen
und von einer nicht dargestellten Antriebsquelle, z. B. einem Dieselmotor,
antreibbar. Der Hydromotor 2 ist über eine erste Arbeitsleitung 15 an die
Hydropumpe 1 und über eine zweite Arbeitsleitung 16 sowie über eine
Leckölleitung 17 an den Tank 14 angeschlossen. Er ist außer mit der
Hilfspumpe 3 mit einem nicht gezeigten Schaltgetriebe zwecks Antrieb der
ebenfalls nicht gezeigten Fahrzeugräder gekoppelt.
Das Fahrtrichtungsventil 4 und das Bremsventil 5 sind in beiden Arbeitslei
tungen 15, 16, das erstere Ventil näher zur Hydropumpe 1 und das letztere
Ventil näher zum Hydromotor 2, angeordnet. Die Leitungsabschnitte der ersten
Arbeitsleitung 15 zwischen der Hydropumpe 1 und dem Fahrtrichtungsventil 4,
zwischen dem Fahrtrichtungsventil 4 und dem Bremsventil 5 sowie zwischen dem
Bremsventil 5 und dem Hydromotor 2 sind mit den Bezugszeichen 15, 18; 15, 19
und 15, 20 und die entsprechenden Leitungsabschnitte der zweiten Arbeitslei
tung 16 mit den Bezugszeichen 16, 21; 16, 22 und 16, 23 bezeichnet.
Das Fahrtrichtungsventil 4 ist ein willkürlich betätigbares 6/3-Wegeventil
mit den Schaltstellungen: Vorwärtsfahrt, Leerlauf und Rückwärtsfahrt. Es
weist dementsprechend je einen Anschluß an die Arbeitsleitungsabschnitte
15, 18; 15, 19; 16, 21 und 16, 22 sowie zwei weitere Anschlüsse auf, deren einer
pumpenseitig über ein Leitungsstück 24 an den Arbeitsleitungsabschnitt 15, 18
und motorseitig über ein Leitungsstück 25 an den Arbeitsleitungsabschnitt
16, 21 angeschlossen ist.
In der in Fig. 1 gezeigten Leerlaufstellung des Fahrtrichtungsventils 4 sind
die beiden Anschlüsse an die Leitungsstücke 24 und 25 sowie die beiden
motorseitigen Anschlüsse an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 19 und 16, 22
jeweils miteinander verbunden, während die verbleibenden zwei Anschlüsse
gesperrt sind. In dieser Leerlaufstellung fördert die Hydropumpe 1 in den
Tank 14, während der Hydromotor 2 auf Umlauf geschaltet ist.
In der in Fig. 1 oberen Schaltstellung, d. h. bei nach unten verschobenem
Kolben des Fahrtrichtungsventils 4, ist die Verbindung zwischen den beiden
Anschlüssen an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 18 und 15, 19 sowie zwischen
den Anschlüssen an die Arbeitsleitungsabschnitte 16, 21 und 16, 22 herge
stellt, während die beiden verbleibenden Anschlüsse gesperrt sind. Diese
obere Schaltstellung des Fahrtrichtungsventils 4 entspricht der Vorwärts
fahrt des Fahrzeugs; der Druckmittelvorlauf von der Hydropumpe 1 zum
Hydromotor 2 erfolgt über die erste Arbeitsleitung 15 und der Druckmittel
rücklauf zum Tank 14 über die zweite Arbeitsleitung 16.
In der in Fig. 1 unteren Schaltstellung des Fahrtrichtungsventils 4 sind die
Verbindungen der in der oberen Schaltstellung offenen Anschlüsse miteinander
vertauscht, so daß das Fahrzeug auf Rückwärtsfahrt eingestellt ist.
Dementsprechend erfolgt der Druckmittelvorlauf über die Arbeitsleitungsab
schnitte 15, 18; 16, 22 und 16, 23 und der Rücklauf über die Arbeitsleitungs
abschnitte 15, 20; 15, 19 und 16, 21.
Das Bremsventil 5 ist ein stetig verstellbares 4/3-Wegeventil, dessen
Steuerkolben 26 durch Federzentrierung in der in Fig. 1 gezeigten Mittel-
oder Bremsstellung gehalten und durch hydraulische Beaufschlagung in
Richtung einer in Fig. 1 unteren und oberen Endstellung verstellbar ist. Die
hydraulische Beaufschlagung erfolgt an beiden Stirnseiten des Steuerkolbens
26 über je eine an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 19 bzw. 16, 22
angeschlossene Leitung 27 bzw. 28. Das Bremsventil 5 umfaßt je einen
Anschluß an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 19; 15, 20; 16, 22 und 16, 23
sowie acht Durchflußkanäle 29 bis 36. Die Durchflußkanäle 31 und 34 weisen
je einen gegenüber den Arbeitsleitungen 15, 16 sowie den verbleibenden
Durchflußkanälen verringerten, drosselnden Querschnitt auf. In den Durch
flußkanälen 29, 32, 33 und 36 ist je ein in Richtung Hydropumpe 1 sperrendes
Rückschlagventil angeordnet, während die verbleibenden Durchflußkanäle in
beiden Richtungen durchströmbar sind. In der Bremsstellung des Bremsventils
5 stehen die beiden Anschlüsse an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 19 und
15, 20 über die Durchflußkanäle 31 und 32 in Verbindung, während die beiden
Anschlüsse an die Arbeitsleitungsabschnitte 16, 22 und 16, 23 über die
Durchflußkanäle 33 und 34 miteinander verbunden sind. Die gleichen
Anschlüsse stehen in der unteren Endstellung des Bremsventils 5 über die
Durchflußkanäle 29 bzw. 30 und in der oberen Endstellung über die
Durchflußkanäle 35 bzw. 36 in Verbindung.
Die einstellbaren Druckbegrenzungsventile 6,7 sind in einer die Arbeitslei
tungsabschnitte 15, 20 und 16, 23 verbindenden Leitung 37 angeordnet. Zwei in
entgegengesetzte Richtungen sperrende Rückschlagventile 38 bzw. 39 sind in
je einem die Druckbegrenzungsventile 6, 7 umgehenden Bypass angeordnet.
Die Stelleinrichtung 8 besteht aus einem doppeltwirkenden Stellzylinder mit
einem Differentialkolben 40, der über eine Kolbenstange 41 mit einem
Stellglied 42 zur Verstellung des Verdrängungsvolumens des Hydromotors 2
gekoppelt ist und mit seiner kleineren, ringförmigen Stirnfläche einen von
der Kolbenstange 41 durchsetzten ersten Druckraum 43 sowie mit seiner
gegenüberliegenden, größeren, kreisförmigen Stirnfläche einen zweiten
Druckraum 44 definiert. Der erste Druckraum 43 ist über eine Stelldruck
zweigleitung 45 an eine Stelldruckleitung 46 angeschlossen, die über zwei
Stelldruckanschlußleitungen 47, 48 an die Arbeitsleitungsabschnitte 15, 20 und
16, 23 angeschlossen ist. In den Stelldruckanschlußleitungen 47, 48 ist je ein
in Richtung der Arbeitsleitungsabschnitte 15, 20 und 16, 23 sperrendes Rück
schlagventil 49, 50 angeordnet.
Das Regelventil 9 ist ein stetig verstellbares 3/2-Wegeventil mit zwei
Arbeitsanschlüssen P und S an die zu den Stelldruckanschlußleitungen 47,48
bzw. zum zweiten Druckraum 44 führenden Leitungsabschnitte 51 bzw. 52 der
Stelldruckleitung 46, mit einem Arbeitsanschluß T an ein in die Lecköllei
tung 17 einmündendes und auf diese Weise zum Tank 14 führendes Leitungsstück
53 und mit einem Steueranschluß, der an eine Steuersignalleitung 54 ange
schlossen ist. Das Regelventil 9 ist durch die Kraft einer einstellbaren
Feder 55 in der in Fig. 1 gezeigten (linken) Ausgangsstellung gehalten und
durch ein Steuersignal in Form eines hydraulischen Steuerdrucks in der
Steuersignalleitung 54 gegen die Kraft der Feder 55 in Richtung (rechte)
Endstellung ansteuerbar. In der Ausgangsstellung des Regelventils 9 ist der
Anschluß P an den Stelldruckleitungsabschnitt 46, 51 gesperrt, während die
beiden verbleibenden Anschlüsse S und T miteinander verbunden sind. Im
Regelbereich, d. h. in sämtlichen Regelstellungen einschließlich der Endstel
lung ist der Tankanschluß T gesperrt, während die verbleibenden Anschlüsse P
und S in Verbindung stehen. Das Regelventil 9 ist ferner durch eine mit der
Kolbenstange 41 der Stelleinrichtung 8 gekoppelte Wegmeßfeder 56 in Richtung
Ausgangsstellung beaufschlagt.
Die Hilfspumpe 3 ist über zwei Leitungen 57, 58 mit je einem Rückschlagventil
59, 60 an eine zum Tank 14 führende Ansaugleitung 61 und über zwei weitere
Leitungen 62, 63 mit je einem Rückschlagventil 64, 65 an eine zum Steuersig
nalgenerator 10 führende Hilfsdruckleitung 66 angeschlossen. Die Rückschlagven
tile 59, 60 sperren in Richtung zum Tank 14 und die Rückschlagventile 64, 65
in Richtung Hilfspumpe 3. Ein herkömmliches Druckbegrenzungsventil 67 ist an
die Hilfsdruckleitung 66 angeschlossen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Steuersignalgenerator 10 als ein mit
seinem ständig offenen Eingang an die Hilfsdruckleitung 66 und mit seinem
Ausgang an die Steuersignalleitung 54 angeschlossenes Differenz
druckregelventil 10.1 mit ständigem, gedrosselten Ablauf zum Tank 14
ausgebildet. Dieser Ablauf ermöglicht eine ständige Strömung des von der
Hilfspumpe 3 geförderten Volumenstroms und damit den Aufbau einer drehzahl
proportionalen Druckdifferenz an einer in der Hilfsdruckleitung 66 angeord
neten Blende 68; das Druckbegrenzungsventil 67 ist im Bereich zwischen der
Blende 68 und dem Differenzdruckregelventil 10.1 an die Hilfsdruckleitung 66
angeschlossen. Das Differenzdruckregelventil 10.1, auch als Druckwaage
bezeichnet, ist von herkömmlicher Ausführung und deshalb nicht näher
beschrieben. Seine Funktion besteht darin, die Druckdifferenz an der Blende
68 zum Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54 umzuwandeln. Zu diesem
Zweck ist es mit den Drücken vor und nach der Blende 68 in einander
entgegengesetzten Richtungen, mit dem letzteren Druck gemeinsam mit dem
Druck einer Einstellfeder 69 in Richtung Schließstellung, angesteuert.
Sobald die hydraulische Kraft der Druckdifferenz die Kraft der Einstellfeder
69 übersteigt, nimmt das Differenzdruckregelventil 10.1 eine Regelstellung
ein, in der sein Ausgang mit einem der Druckdifferenz an der Blende 68
proportionalen Öffnungsquerschnitt geöffnet ist, durch den Druckmittel
abströmt, wobei sich in der Steuersignalleitung 54 ein drehzahlproportiona
ler Steuerdruck aufbaut. Ein manuell betätigbares, sog. Inchpedal 70 dient
zur Erhöhung der Kraft der Einstellfeder 69 des Differenzdruckregelventils
10.1.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mündet die Hilfsdruckleitung 66 an der
Einmündung 71 direkt in die Steuersignalleitung 54 und der als Verstelldros
sel 10.2 ausgebildete Steuersignalgenerator ist in einer von dieser
Einmündung 71 zum Tank 14 führenden Ablaufleitung 72 angeordnet. Der Druck
vor der Verstelldrossel 10.2 ist der der Drehzahl der Hilfspumpe 3 und damit
des Hydromotors 2 proportionale Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54.
Die Verstelldrossel 10.2 ist mittels des Inchpedals ebenfalls verstell
bar.
Das erste Übersteuerungsventil 11 ist als schaltendes Druckventil ausgebil
det, das mit seinem Eingang an eine zur Steuersignalleitung 54 führende
Signalverbindungsleitung 73 und mit seinem Ausgang über eine Ablaufleitung
74 mit einer Drossel 75 an den Tank 14 angeschlossen ist. Das Druckventil 11
weist zwei einander gegenüberliegende Steueranschlüsse auf, deren einer über
eine erste Steuerleitung 76 an die Stelldruckleitung 46, 51 und deren anderer
über eine zweite Steuerleitung 77 an ein Wechselventil 78 angeschlossen ist,
das durch zwei Anschlußleitungen 79, 80 mit den Arbeitsleitungsabschnitten
15, 19; 16, 22 verbunden ist. Eine einstellbare Druckfeder 81 beaufschlagt
gemeinsam mit dem Druck in der zweiten Steuerleitung 77 das Druckventil 11
in Richtung Schließstellung, während der Druck in der ersten Steuerleitung
76 das Druckventil 11 in Richtung Offenstellung beaufschlagt, in der die
Steuersignalleitung 54 über die Signalverbindungsleitung 73 an die Ablauf
leitung 74 angeschlossen ist. Die Drossel 75 weist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel einen konstanten Drosselquerschnitt auf, kann jedoch
auch als eine einstellbare Drossel ausgebildet sein. Statt des schaltenden
Druckventils kann gemäß einer anderen, nicht gezeigten Ausführung ein stetig
verstellbares, also drosselndes Druckventil verwendet werden, dessen jeweiliger
Drosselquerschnitt die einstellbare Drossel ersetzt.
Das zweite Übersteuerungsventil 12 ist als herkömmliches Druckbe
grenzungsventil ausgebildet, das mit seinem Eingang an eine zur Steuersig
nalleitung 54 führende Leitungsverbindung 82 und dessen Ausgang über eine
Entlastungsleitung 83 an den Tank 14 angeschlossen ist. Das Druckbegren
zungsventil 12 weist zwei Steueranschlüsse auf, deren einer über eine erste
Steuerdruckleitung 84 an die Steuersignalleitung 54 und deren anderer über
eine zweite Steuerdruckleitung 85 an die nicht gezeigte Betriebsbremse ange
schlossen ist. Eine einstellbare Feder 86 beaufschlagt das Druckbegrenzungs
ventil 12 in Richtung Schließstellung, während die Drücke in der ersten und
zweiten Steuerdruckleitung 84, 85 das Druckbegrenzungsventil 11 in Richtung
Offenstellung beaufschlagen, in der die Steuersignalleitung 54 über die
Leitungsverbindung 82 an die Entlastungsleitung 83 angeschlossen ist. Eine
Drossel 87 ist zwischen Anschlüssen der beiden Steuerdruckleitungen 84 und
85 in der Steuersignalleitung 54 angeordnet und teilt letztere in einen
steuersignalgeberseitigen Abschnitt 54.1 und einen regelventilseitigen
Abschnitt 54.2.
Die Funktion des hydrostatischen Getriebes mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist wie folgt:
Bei stehendem Fahrzeug befinden sich das Fahrtrichtungsventil 4 und das Bremsventil 5 in ihrer jeweiligen Mittelstellung, so daß die angetriebene Hydropumpe 1 über die Leitungsstücke 24, 25 in den Tank 14 fördert und der Hydromotor 2 sowie die Hilfspumpe 3 dementsprechend nicht angetrieben werden und somit mangels Druckmittelströmung in der Hilfsdruckleitung 66 kein Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54 erzeugt wird; das Regelventil 9 befindet sich somit unter der Wirkung der Feder 55 in seiner Ausgangsstel lung, in der der zweite Druckraum 44 der Stelleinrichtung 8 zum Tank 14 hin entlastet ist. Der Differentialkolben 40 nimmt unter dem Druck der Wegmeßfeder 56 die in Fig. 1 gezeigte rechte Endstellung ein, die dem maximalen Verdrängungsvolumen des Hydromotors 2 entspricht. Die Arbeitslei tungsabschnitte 15, 19; 15, 20; 16, 22 und 16, 23 sind drucklos, so daß sich das erste Übersteuerungsventil 11 in seiner Schließstellung befindet. Gleiches gilt auch für das zweite Übersteuerungsventil 12.
Bei stehendem Fahrzeug befinden sich das Fahrtrichtungsventil 4 und das Bremsventil 5 in ihrer jeweiligen Mittelstellung, so daß die angetriebene Hydropumpe 1 über die Leitungsstücke 24, 25 in den Tank 14 fördert und der Hydromotor 2 sowie die Hilfspumpe 3 dementsprechend nicht angetrieben werden und somit mangels Druckmittelströmung in der Hilfsdruckleitung 66 kein Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54 erzeugt wird; das Regelventil 9 befindet sich somit unter der Wirkung der Feder 55 in seiner Ausgangsstel lung, in der der zweite Druckraum 44 der Stelleinrichtung 8 zum Tank 14 hin entlastet ist. Der Differentialkolben 40 nimmt unter dem Druck der Wegmeßfeder 56 die in Fig. 1 gezeigte rechte Endstellung ein, die dem maximalen Verdrängungsvolumen des Hydromotors 2 entspricht. Die Arbeitslei tungsabschnitte 15, 19; 15, 20; 16, 22 und 16, 23 sind drucklos, so daß sich das erste Übersteuerungsventil 11 in seiner Schließstellung befindet. Gleiches gilt auch für das zweite Übersteuerungsventil 12.
Nach Umschalten des Fahrtrichtungsventils 4 in die obere Schaltstellung
fördert die Hydropumpe 1 in die als Vorlaufleitung dienende erste
Arbeitsleitung 15. Der sich dabei im Arbeitsleitungsabschnitt 15, 19
aufbauende Arbeitsdruck wirkt über die Leitung 27 auf den Steuerkolben 26
des Bremsventils 5 und verschiebt diesen in die untere Endstellung, so daß
das von der Hydropumpe 1 geförderte Druckmittel über den Durchflußkanal 29
im Bremsventil 5 zum Hydromotor 2 strömt und diesen antreibt. Auf diese
Weise beginnt das Fahrzeug vorwärtszufahren. Der Druckmittelrücklauf zum Tank
14 erfolgt ungedrosselt über den Arbeitsleitungsabschnitt 16, 23, den
Durchflußkanal 30 im Bremsventil 5 und die Arbeitsleitungsabschnitte 16, 22
und 16, 21.
Der in der Arbeitsleitung 15 herrschende Arbeitsdruck beaufschlagt über die
Stelldruckanschlußleitung 47, den Stelldruckleitungsabschnitt 46, 51 und die
Stelldruckzweigleitung 45 den ersten Druckraum 43 der Stelleinrichtung 8 und
hält den Differentialkolben 40 in seiner rechten Endstellung und damit den
Hydromotor 2 auf maximale Verdrängungsvolumen-Einstellung.
Der Steuersignalgenerator 10 wandelt den Volumenstrom, der von der gemeinsam mit
dem Hydromotor 2 angetriebenen Hilfspumpe 3 erzeugt wird, bei Erreichen
einer vorbestimmten Drehzahl in einen drehzahlproportionalen Steuerdruck um,
der über die Steuersignalleitung 54 auf das Regelventil 9 wirkt und dieses
in Richtung Endstellung verschiebt, sobald die hydraulische Kraft des
Steuerdrucks die Kraft der Feder 55 übersteigt, d. h., sobald der Regelpunkt
erreicht ist. Das Regelventil 9 nimmt eine der Größe des Steuerdrucks
entsprechende Regelstellung ein und stellt die Verbindung zwischen den
Stelldruckleitungsabschnitten 46, 51 und 46, 52 her, so daß das Druckmittel in
der Arbeitsleitung 15 als Stelldruckmittel in den zweiten Druckraum 44 der
Stelleinrichtung 8 einströmt und bei ausreichendem Druck den Differential
kolben 40 unter zunehmender Belastung der Wegmeßfeder 56 in Richtung seiner
linken Endstellung verschiebt, die dem minimalen Verdrängungsvolumen des
Hydromotors 2 entspricht.
Sobald die Federkräfte der Feder 55 und der Wegmeßfeder 56 größer als die
hydraulische Kraft des Steuerdrucks sind, wird das Regelventil 9 und damit
der Differentialkolben 40 in Richtung Ausgangsstellung bzw. rechte Endstel
lung verschoben und dementsprechend der Hydromotor 2 in Richtung maximales
Verdrängungsvolumen ausgeschwenkt, um dann, wenn am Regelventil 9 wiederum
Kraftungleichgewicht zugunsten des Steuerdrucks herrscht, durch entsprechen
de Verschiebung des Differentialkolbens 40 erneut in Richtung minimales
Verdrängungsvolumen zurückgeschwenkt zu werden. Die Wegmeßfeder 56 wird
wiederum gespannt und der vorbeschriebene Regelvorgang wiederholt sich,
wobei der Hydromotor 2 auf einer von seiner Drehzahl abhängigen Verdrän
gungsvolumen-Einstellung gehalten wird. Mit zunehmender Drehzahl des
Hydromotors wird durch entsprechendes Verstellen des Regelventils 9 und des
Differentialkolbens 40 der Hydromotor 2 vollständig auf minimales Verdrän
gungsvolumen zurückgeschwenkt, so daß das Fahrzeug seine maximale Fahrge
schwindigkeit erreicht.
Der Arbeitsdruck in den Arbeitsleitungsabschnitten 15, 19 und 15, 20 wirkt
über das Wechselventil 78 und die zweite Steuerleitung 77 sowie über die
Stelldruckleitung 46, 51 und die erste Steuerleitung 76 in einander
entgegengesetzten Richtungen auf das erste Übersteuerungsventil 11, das sich
somit unter dem Druck der Druckfeder 81 in seiner Schließstellung befindet.
Sobald der Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54 einen der maximal
zulässigen Drehzahl des Hydromotors 2 entsprechenden Wert erreicht, öffnet
das zweite Übersteuerungsventil 12, wodurch der Steuerdruck zum Tank 14 hin
entlastet wird. Das Regelventil 9 nimmt seine Ausgangsstellung ein, so daß
der Druckmittelstrom im Stelldruckleitungsabschnitt 46, 51 über die Stell
druckzweigleitung 45 in den ersten Druckraum 43 der Stelleinrichtung 8
einströmt und den Differentialkolben 40 in seine rechte Endstellung
verschiebt, die dem maximalen Verdrängungsvolumen des Hydromotors 2
entspricht.
Unterhalb der maximal zulässigen Drehzahl kann der Bremsvorgang jederzeit
durch Betätigung des Bremspedals oder des Inchpedals 70 eingeleitet werden.
Im ersteren Fall öffnet das zweite Übersteuerungsventil 12 in der
vorbeschriebenen Weise und im letzteren Fall wird der Steuersignalgeber 10.1
geschlossen bzw. die Verstelldrossel 10.2 geöffnet.
Die soeben beschriebenen Vorgänge laufen ebenfalls bei Rückwärtsfahrt des
Fahrzeugs lediglich mit dem Unterschied ab, daß das Fahrtrichtungsventil 4
die untere Schaltstellung und das Bremsventil 5 die obere Endstellung
einnehmen und der Arbeitsdruck in der nun als Vorlaufleitung dienenden
zweiten Arbeitsleitung 16 herrscht, während der Druckmittelrücklauf über die
erste Arbeitsleitung 15 erfolgt.
Bei Überschreitung des jeweils an den Druckbegrenzungsventilen 6, 7 einge
stellten Wertes wird der Druck im jeweils höher belasteten Arbeitsleitungs
abschnitt 15, 20; 16, 23 über das Druckbegrenzungsventil 6 bzw. 7 zum Tank 14
hin entlastet.
Sobald das Fahrzeug vom vorstehend beschriebenen Lastbetrieb in den
Schubbetrieb wechselt, wenn also der Antrieb des Hydromotors 2 nicht durch
die Hydropumpe 1 erfolgt, sondern von den Fahrzeugrädern übernommen wird,
etwa bei Bergabfahrt oder bei Leerlauf des Dieselmotors, fällt der
Arbeitsdruck in der jeweils als Vorlaufleitung dienenden Arbeitsleitung 15
(bei Vorwärtsfahrt) bzw. 16 (bei Rückwärtsfahrt) und damit auch in der
Leitung 27 bzw. 28 ab. Das auf diese Weise hydraulisch druckentlastete
Bremsventil 5 nimmt unter der Wirkung seiner Federzentrierung die Bremsstel
lung ein. In dieser Stellung fördert der von den Fahrzeugrädern angetriebe
ne, als Pumpe wirkende Hydromotor 2 das über die jeweilige Vorlaufleitung 15
(bei Vorwärtsfahrt) bzw. 16 (bei Rückwärtsfahrt) einschließlich des
Durchflußkanals 32 bzw. 33 angesaugte Druckmittel über die jeweils als
Rücklaufleitung dienende Arbeitsleitung 16 (bei Vorwärtsfahrt) bzw. 15 (bei
Rückwärtsfahrt) einschließlich des jeweiligen Durchflußkanals 34 bzw. 31 im
Bremsventil 5 zum Tank 14. Dabei baut sich im jeweiligen Arbeitsleitungsab
schnitt 16, 23 bzw. 15, 20 ein der Drosselwirkung des jeweiligen Durchflußka
nals 34 bzw. 31 entsprechender Staudruck auf, der den Hydromotor 2 abbremst.
Das Druckmittel strömt nach dem drosselnden Durchflußkanal 34 bzw. 31 nahezu
drucklos über den Arbeitsleitungsabschnitt 16, 22 bzw. 15, 19 zum Tank 14 hin
ab. Es entsteht somit eine Druckdifferenz in den Arbeitsleitungsabschnitten
zwischen dem Hydromotor 2 und dem Bremsventil 5 einerseits und dem
Bremsventil 5 und der Hydropumpe 1 andererseits. Diese Druckdifferenz
beaufschlagt über die erste und die zweite Steuerleitung 76, 77 das erste
Übersteuerungsventil 11 entgegen dem Druck der Druckfeder 81. Sobald die
hydraulische Kraft der Druckdifferenz die Einstellkraft dieser Druckfeder 81
übersteigt, öffnet das erste Übersteuerungsventil 11 und verbindet die
Signalverbindungsleitung 73 über die Ablaufleitung 74 mit dem Tank 14. Das
Druckmittel in der Steuersignalleitung 54 strömt über die Drossel 75 in der
Ablaufleitung 74 gedrosselt unter entsprechend verzögertem Abbau des
Steuerdrucks und damit entsprechend langsamer Rückstellung des
Regelventils 9 unter dem Druck der Feder 55 und der Wegmeßfeder 56 in seine
Ausgangsstellung zum Tank 14 hin ab. Das Druckmittel im zweiten Druckraum 44
der Stelleinrichtung 8 strömt entsprechend der Rückstellgeschwindigkeit des
Regelventils 9 verzögert über das Leitungs
stück 53 zum Tank 14 hin ab, so daß der Differentialkolben 40 durch das über
die Stelldruckzweigleitung 45 in den ersten Druckraum 43 einströmende
Druckmittel entsprechend langsam in seine rechte Endstellung verschoben
wird, die dem maximalen Verdrängungsvolumen des Hydromotors 2 entspricht.
Auf diese Weise übersteuert das erste Übersteuerungsventil 11 bei Einsetzen
des Schubbetriebs
das Regelventil 9 und steuert die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung 8 so, daß
der Hydromotor langsam auf maximales Verdrängungsvolumen
ausgeschwenkt wird und
der Bremsvorgang
entsprechend sanft einsetzt und mit maximalem Bremsmoment abläuft.
Das gemäß der vorstehenden Beschreibung als Schaltventil mit einer Offen-
und einer Schließstellung ausgebildete erste Übersteuerungsventil 11 kann
gemäß einer alternativen Ausführung ein stetig verstellbares, also drosselndes
Ventil sein, dessen Durchflußquerschnitt in Abhängigkeit von der Druckdif
ferenz in der ersten und zweiten Steuerleitung 76, 77 kontinuierlich
verändert und damit der Steuerdruck in der Steuersignalleitung 54 auf
entsprechend unterschiedliche Werte und dadurch der Hydromotor 2 auf
Zwischenstellungen zwischen dem minimalen und dem maximalen Verdrängungsvo
lumen eingestellt werden kann. Dabei herrscht aufgrund der Drossel 87 auch
bei geöffnetem ersten Übersteuerungsventil 11 der das zweite Übersteuerungs
ventil 12 ansteuernde, der Drehzahl des Hydromotors 2 proportionale
Steuerdruck für einen bestimmten Zeitraum im Steuersignalleitungsabschnitt
54.1. Auf diese Weise kann auch bei nur teilweise geöffnetem ersten
Übersteuerungsventil 11 die automatische Drehzahlbegrenzung durch das zweite
Übersteuerungsventil 12 bei Bedarf jederzeit in Kraft treten.
Claims (15)
1. Steuervorrichtung eines hydrostatischen Getriebes, das wenigstens eine
Hydropumpe (1), wenigstens einen verstellbaren Hydromotor (2) und ein
Bremsventil (5) umfaßt, das in zwei an den Hydromotor angeschlossenen
Arbeitsleitungen (15, 16), von denen wenigstens eine zur Hydropumpe
führt, angeordnet ist und das bei Schubbetrieb des hydrostatischen
Getriebes jeweils eine der Arbeitsleitungen zumindest teilweise schließt,
- - mit einer Stelleinrichtung (8) zur Verstellung des Verdrängungsvolumens des Hydromotors, die mit dessen Stellglied (42) verbunden ist und durch einen Stelldruck in einer an die Arbeitsleitungen (15, 16) zwischen Hydromotor (2) und Bremsventil (5) angeschlossenen Stelldruckleitung (46) beaufschlagbar ist, und
- - mit einem Regelventil (9) zur Regelung der Stelldruckbeaufschlagung der
Stelleinrichtung (8) in Abhängigkeit von einem Steuersignal in einer zu einem
Steueranschluß des Regelventils (9) führenden Steuersignalleitung (54),
dadurch gekennzeichnet, - - daß das Steuersignal proportional zur Drehzahl des Hydromotors (2) ist und mit dessen zunehmender Drehzahl die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (8) über das Regelventil (9) in Richtung des minimalen Verdrängungsvolumens des Hydromotors (2) steuert, und
- - daß ein Übersteuerungsventil (11) vorgesehen ist, das bei Auftreten einer vorbestimmten Druckdifferenz in den Arbeitsleitungsabschnitten (15, 19; 16, 22 und 15, 20; 16, 23) zwischen der Hydropumpe (1) und dem Bremsventil (5) einerseits und dem Bremsventil (5) und dem Hydromotor (2) andererseits mit einem höheren Druck in den letzteren Arbeitsleitungsab schnitten (15, 20; 16, 23) das Regelventil (9) durch gezielte Steuerung der Stelldruckbeaufschlagung in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens des Hydromotors (2) übersteuert.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein dem Übersteuerungsventil (11) zugeordnetes
Verzögerungselement zum Verzögern der Stelldruckbeaufschlagung in
Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens des Hydromotors (2).
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übersteuerung durch Abschwächung des Steuersignals erfolgt.
4. Steuervorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuersignal ein hydraulischer Steuerdruck und das Übersteue
rungsventil (11) als ein mit seinem Eingang an die Steuersignalleitung
(54) und mit seinem Ausgang über eine Ablaufleitung (74) an den Tank (14)
angeschlossenes Druckventil ausgebildet ist, das bei Auftreten der
Druckdifferenz die Steuersignalleitung (54) mit der Ablaufleitung (74)
verbindet.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Übersteuerungsventil (11) zwei Steueranschlüsse aufweist, deren
einer über eine erste Steuerleitung (76) an die Stelldruckleitung (46,
51) und deren anderer über eine zweite Steuerleitung (77) an die
Arbeitsleitungsabschnitte (15, 19; 16, 22) zwischen der Hydropumpe (1) und
dem Bremsventil (5) angeschlossen ist, und daß der Druck in der ersten
Steuerleitung (76) das Übersteuerungsventil (11) in Richtung Offenstel
lung beaufschlagt, in welcher die Steuersignalleitung (54) mit der
Ablaufleitung (74) verbunden ist.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch eine Druckfeder (81), die das Übersteuerungsventil (11)
entgegen dem Druck in der ersten Steuerleitung (76) in Richtung
Schließstellung beaufschlagt.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federkraft der Druckfeder (81) einstellbar ist.
8. Steuervorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Übersteuerungsventil (11) ein schaltendes Ventil mit einer
Schließ- und einer Offenstellung ist.
9. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Übersteuerungsventil ein stetig verstellbares Ventil ist.
10. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verzögerungselement eine auf der Ablaufseite des Übersteue
rungsventils (11) angeordnete Drossel (75) für den verzögerten Abbau des
Steuerdrucks in der Steuersignalleitung (54) ist.
11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drossel (75) einstellbar ist.
12. Steuervorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
gekennzeichnet durch ein weiteres, zweites Übersteuerungsventil (12),
das bei Erreichen eines der maximal zulässigen Drehzahl des Hydromotors
(2) entsprechenden Steuersignals in der Steuersignalleitung (54) das
Regelventil (9) durch gezielte Steuerung der Stelldruckbeaufschlagung in
Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens des Hydromotors (2) über
steuert.
13. Steuervorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Übersteuerungsventil (12) als ein an die Steuersig
nalleitung (54) angeschlossenes Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist,
das bei Erreichen des der maximal zulässigen Drehzahl des Hydromotors
(2) entsprechenden Steuerdrucks eine Offenstellung einnimmt, in der die
Steuersignalleitung (54) an den Tank (14) angeschlossen ist.
14. Steuervorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Übersteuerungsventil (12) manuell in Richtung Offenstel
lung ansteuerbar ist.
15. Steuervorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
gekennzeichnet durch einen Steuersignalgenerator (10), der zur Erzeugung
des Steuersignals in der Steuersignalleitung (54) vorgesehen und zwecks
Abschwächung des Steuersignals manuell ansteuerbar ist.
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