DE2065423B2

DE2065423B2 - Steuervorrichtung fuer ein hydrostatisches getriebe mit veraenderlichem uebersetzungsverhaeltnis fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2065423B2
Application number: DE19702065423
Authority: DE
Inventors: Olivier Isaac
Original assignee: Sigma
Current assignee: Sigma
Priority date: 1970-04-08
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1976-09-23
Also published as: JPS5019696B1; DE2042830A1; US3672166A; FR2086776A6; DE2065423A1; DE2065423C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen, durch eine Stelleinrichtung im Förderstrom und gegebenenfalls in der Förderrichtung einstellbaren Pumpe, die über einen geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf einen hydrostatischen Motor mit Arbeitsdruckmittel speist, von dem die den äußeren Kräften unterworfenen Antriebsräder antreibbar sind, wobei die den Förderstrom je Umdrehung der Antriebswelle der Pumpe bestimmende Stelleinrichtung an einen hydraulischen

Steuerkreislauf angeschlossen ist, der eine von der Antriebsmaschine angetriebene Steuerpumpe aufweist, die Steuerdruckmittel in eine Stcierdruckleitung fördert und wobei der die Stelleinrichtung der Pumpe ansteuernde Stelldruck des Steuerdruckmittels ira hydraulischen Steuerkreislauf gleichsinnig mit der Drehzahl der Antriebsmaschine der Pumpe und gegensinnig vom von den auftretenden äußeren Kräften abhängigen Oruck des Arbeitsdruckmittels im hydraulischen Arbeitskreislauf moduliert wird, wodurch unabhängig von der Größe der auftretenden äußeren Kräfte das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment im wesentlichen gleich dem Drehmoment ist, das von der Antriebsmaschine abgegeben werden kann.

Eine derartige Steuervorrichtung ermöglicht es, das Übersetzungsverhältnis zwischen der Pumpe bzw. der damit fest verbundenen Antriebsmaschine einerseits und dem hydrostatischen Motor andererseits automatisch stets so einzuregeln, daß die bei wechselnden äußeren Belastungen von der Pumpe aufgenommene Leistung stets der Leistung entspricht, welche die Antriebsmaschine bei der gerade gewählten Stellung des Leistungshebels aufbringen kann. Wenn demnach ein mit einer derartigen Steuervorrichtung ausgestattetes Fahrzeug beispielsweise an eine Steigung kommt, die äußere Belastung demnach größer wird, so wird die Fördermenge der Pumpe so weit vermindert, daß die Antriebsmaschine ihre Drehzahl beibehalten kann.

Neben einfacheren Steuervorrichtungen, bei denen die Übersetzung zwischen der Pumpe und dem hydrostatischen Motor allein durch einen mit der Antriebsmaschine verbundenen Drehzahlregler gesteuert wird (DAS 1 255389 und DAS 1 301622), und bei denen sich zunächst immer unter der Änderung der äußeren Belastung eine Drehzahländerung der Antriebsmaschine einstellen muß, bevor die Vorrichtung anspricht, ist bereits eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein das Steuerdruckmittel steuernder Schieber unmittelbar durch einen Kolben betätigt wird, welcher gleichsinnig mit der Drehzahl der Antriebsmaschine der Pumpe und gegensinnig vom von den auftretenden äußeren Kräften abhängigen Druck des Arbeitsdruckmittels im hydraulischen Arbeitskreislauf belastet wird (DAS 1086507).

Es hat sich gezeigt, daß mit einer derartigen Steuervorrichtung keine ausreichend gute Annäherung an die Kennlinie gleichen Drehmomentes bei vorgegebener Drehzahl der Antriebsmaschine zu erreichen ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche eine möglichst weitgehende Annäherung der Betriebskennlinie des Gesamtsystems an die Hyperbel gleichen Drehmomentes der Antriebsmaschine ergibt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Die beiden wesentlichen Steuergrößen, nämlich die von der Drehzahl der Antriebsmaschine der Pumpe abhängige sowie die von der äußeren Belastung abhängige Kraft dienen zur Ansteuerung eines Druckminderventils, welches seinerseits den Druck des von der Steuerpumpe gelieferten Steuerdruckmittels so moduliert, daß dieser im wesentlichen diesen beiden Steuergrößen proportional ist. Der Druck des Steuerdruckmittels kann nun in beliebiger Weise, beispielsweise über eine Verstärkerschaltung, dazu verwendet werden, die Stelleinrichtung für die den hydrostatischen Motor beliefernde Pumpe zu betätigen. Die von der Drehzahl der Pumpe abhängige Steuergröße ist dabei dem Quadrat der Pumpendrehzahl proportional, die von der äußeren Belastung abhängige Steuergröße ist dem Druck des Arbeitsdruckmittels in der Förderleitung der Pumpe proportional.

Diese letztere Kraft kann ertindungsgemäß durch das Stelldruckmittel selbst erzeugt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die mit dem Quadrat der Drehzahl der Pumpe proportionale Kraft durch einen von der Antriebsmaschine der Pumpe mechanisch angetriebenen Fliehkraftregler erzeugt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung hingegen wird zum Erzeugen der dem Quadrat der Drehzahl der Pumpe proportionalen Kraft die Druckdifferenz des Steuerdruckmittels an einer in der Steuerdruckleitung liegenden Drosselstelle verwendet, deren strömungsaufwärts und strömungsabwärts der Drosselstelle liegende Abschnitte an den von den beiden gegenüberliegenden Seiten eines Schieberabschnittes großen Durchmessers des Ventilschiebers begrenzte Kammern angeschloisen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

In den Zeichnungen sind in der Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Steuervorrichtung mit einem durch einen Fliehkraftregler gesteuerten Druckminderventil,

Fig. 2 in einer ahnlichen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung mit rein hydraulisch gesteuertem Druckminderventil,

Fig. 3 ein Arbeitsdiagramm der Steuervorrichtung des hydrostatischen Getriebes nach Fig. 1.

Die Ausführungsbeispiele betreffen eine Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge. Das hydrostatische Getriebe enthält, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, je eine von einer Antriebsmaschine 2 angetriebene Pumpe 1, einen hydrostatischen Motor 3, der mechanisch durch eine Abtriebswelle 44 mit einem durch ein nicht dargestelltes Antriebsrad gebildeten anzutreibenden Teil gekuppelt ist, welcher veränderlichen äußeren Kräften ausgesetzt sein kann, zwei einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf zwischen der Pumpe 1 und dem hydrostatischen Motor 3 bildende Leitungen 4 und 5 und eine Stelleinrichtung 6, welche den Einheitsförderstrom der Pumpe 1 ändert, d.h. den Förderstrom je Umdrehung einer die Pumpe antreibenden Antriebswelle 7 der Antriebsmaschine.
Die Antriebsmaschine 2 kann eine selbstzündende Dieselbrennkraftmaschine oder eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einer Betätigung durch ein Pedal 8 sein, welches willkürlich betätigt werden ki.nn, um je nach der Art der Speisung der Antriebsmaschine 2 das von dieser gelieferte Drehmoment oder die Drehzahl der Antriebswelle 7 zu bestimmen.

Die Pumpe 1 kann Axialkolben aufweisen, deren Hübe Amplituden haben, weiche durch die Winkelstellung einer Schiefscheibe eingestellt werden, wobei diese Winkelstellung durch Verschiebung einer Kolbenstange 9 der Stelleinrichtung 6 bestimmt wird.

Die Stelleinrichtung 6 wird abhängig vom Druck eines Stcuerdruckmittels gesteuert, wenn ein Steuer-

kreislauf vorgesehen ist, welcher dieses Steuerdrucknittel unter einem Druck liefert, welcher sich gleichsinnig mit der Drehzahl der Pumpe 1 und gegensinnig zu dem Wert der äußeren Kräfte ändert. Die Ausbildung ist so getroffen, daß das von der Pumpe 1 aufgenommene Drehmoment bei beliebigen Werten dieser äußeren Kräfte praktisch gleich dem Drehmoment ist, welches die Antriebsmaschine 2 abgeben kann.

Der Steuerkreislauf weist zur Lieferung des Steuerdruckmittels eine Steuerpumpe 35 auf, an deren Steuerdruckleitung ein Druckminderventil 85a bzw. 85b angeschlossen ist, auf dessen verschiebbaren Ventilschieber 46a bzw. 46b zum Vergrößern des Stelldrucks ρ des Steuerdruckmittels eine mit der Drehzahl der Pumpe 1 zunehmende Kraft F_n in den Fig. 1 und 2 nach unten einwirkt und entgegengesetzt dazu eine mit dem Wert der äußeren Kräfte zunehmende Kraft F sowie eine zum Stelldruck ρ des Steuerdruckmittels proportionale Kraft /wirken. Der Ventilschieber 46a oder 46b steht außerdem unter der Einwirkung einer gleichsinnig mit diesen beiden letzteren Kräften F und / wirkenden Feder 63.

Der Ventilschieber 46a oder 46b des Druckminderventils ist in einem Ventilzylinder 47a bzw. 47b verschiebbar, in dem er mit einem Ende eine erste mit einer Auslaßöffnung 49 des Druckminderventils durch einen Kanal 50 verbundene erste Kammer 48 abgrenzt, wodurch der Ventilschieber der zu dem Stelldruck ρ des Steuerdruckmittels proportionalen Kraft / aufgesetzt ist. Durch den Boden 51 der ersten Kammer 48 tritt eine Kolbenstange 52 hindurch, die in eine zweite Kammer 53 veränderlichen Volumens hineinragt, welche mit derjenigen der Leitungen 4 oder 5 verbunden ist, welche den Einlaß des hydrostatischen Motors 3 mit der Druckseite der Pumpe 1 verbindet. Die Kolbenstange 52 überträgt die mit dem Wert der äußeren Kräfte, d.h. mit dem in der genannten Leitung 4 oder 5 herrschenden Druck des Arbcitsdruckmittels zunehmende Kraft F auf den Ventilschieber 46a bzw. 46b. Die Feder 63 ist als eine den sich in der ersten Kammer 48 befindlichen Abschnitt der Kolbenstange 52 umgebende Schraubenfeder ausgebildet. Die zweite Kammer 53 nimmt einen verschiebbaren Kolben 54 auf, der in ihr zwei Zylinderraume 53b und 53a abteilt, in die eine mit der betreffenden Leitung 4 oder 5 verbundene Leitung 55 bzw. ein zu einem Druckbegrenzungsventil 57 führender Kanal 56 münden. Ein als Drosselstelle 58 wirkender Durchlaß kleinen Querschnitts ist in der Stirnfläche des Kolbens 54 vorgesehen und verbindet die beiden Zylinderräume 53a und 536 miteinander. Der durch eine Feder 59 belastete Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils 57 wirkt mit einem Ventilsitz 60 zusammen. Strömungsabwärts steht das Druckbegrenzungsventil 57 mit einem Vorratsbehälter 14 in Verbindung, welcher der Klarheit wegen in Fig. 1 und 2 an mehreren Stellen dargestellt ist.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 wird in einer dritten Kammer 62a des Druckminderventils 85a Atmosphärendruck durch einen Kanal 73 hergestellt, welcher durch den Ventilschieber 46a hindurchtritt und diese dritte Kammer 62a mit einer ständig mit dem Vorratsbehälter 14 in Verbindung stehenden Ringnut 68 des Ventilschtebers 46a vei bindet. Die mit der Drehzahl der Pumpe 1 wachsende Kraft F_n wird durch einen Fliehkraftregler 74 mit Fliehgewichten 75 erzeugt, welcher entweder durch i-ine Welle 12 oder unmittelbar von der Antriebsmaschine 2 mit der gleichen Drehzahl wie diese oder mit einer unmittelbar proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Fliehgewichte 75 üben auf den Vcntilschieber 46a über einen Stößel 76 eine Kraft F_n aus, welche zu dem Quadrat der Drehzahl N der Antriebsmaschine 2 proportional ist.

Die Quelle zur Lieferung von Steuerdruckmittel für den hydraulischen Steuerkreislauf wird durch die mechanisch mit der Pumpe 1 oder der Antriebsmaschine 2 durch die Welle 12 gekuppelte Steuerpumpe 35 gebildet, deren Steuerdruckleitung 64 in den Ventilzylinder 47 durch eine einer dem Ventilsclhieber 46a angehörenden Ringnut 66 gegenüberliegende öffnung 65 mündet. Die Ringnut 66 ist durch einen vollen Durchmesser aufweisenden Scnieberabschnitt 67 von der zweiten Ringnut 68 getrennt, welche durch eine durch die Wand des Ventilzylinders 47a tretende öffnung 69 ständig mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden ist. Der Schieberabschnitt 67 wirkt mit einer Ringnut 70 zusammen, welche in der Wand des Vcntilzylinders47a ausgebildet ist und mit der Auslaßöffnung 49 des Druckminderventils 85a in Verbindung steht. Je mehr der Ventilschieber 46a in Fig. 1 nach abwärts geschoben wird, um so größer ist der vom Schieberabschnitt 67 zwischen Ringnut 66 des Ventilschiebers 46a und der Ringnut 70 des Ventilzylinders 47a freigelassene Durchlaß und somit die austretende Menge des Stelldruckmittels.

Es sei zunächst angenommen, daß die Pumpe 1 in der Förderichtung nicht einstellbar ist, so daß die Ström.ungsrichtung des Arbeitsdruckmittels zwischen der Pumpe 1 und dem hydrostatischen Motor 3 unveränderlich ist und in dem durch Pfeile in Fig. 1 angegebenen Sinn verläuft. Die Leitung S verbindet dann ständig den Einlaß des hydrostatischen Motors 3 mit der Förderseite der Pumpe 1.

Die auf den Druck des Steuerdruckmii tels des hydraulischen SteuerkreiMaufes ansprechende Stelleinrichtung 6 wird durch einen Kolben 19 gesteuert, weleher dicht in einem durch eine Stelldruckleitung 71 mit der Auslaßöffnung 49 des Druckminderventils 85a verbundenen Zylinder 21 verschieblich und einem z.B. durch eine Feder 23 gebildeten elastischen Rückstellorgan ausgesetzt ist.

Um oie Steuerung durch den Kolben 19 auszuschalten, i«;t zwischen der Stelldruckleitung 71 und dem Zylinder 21 ein Verteiler 26 angeordnet, welcher in einer ersten Schaltstellung den Zylinder 21 von die scr Stelldruckleitung abtrennt und ihn mit dem Vorratsbehälter 14 verbindet, während er in einer zweiten Schaltstellung den Zylinder 21 mit der Stell druckleitung 71 verbindet.

Zum Schutz des durch die Leitungen 4 und 5 gebildeten geschlossenen hydraulischen Arbeitskreis-

laufes gegen etwaige Überdrücke kann ein, z.B. au! einen zwischen 300 und 400 Bar liegenden Wert ein gestellter. Druckbegrenzer 28 vorgesehen werden dessen Eingang 29 mit den Leitungen A\ oder 5 übei Rückschlagventile 30 bzw. 31 verbunden ist. wahrem sein Ausgang 32 mit den Leitungen 4 oder 5 duvet Rückschlagventile 33 bzw. 34 verbunden ist, so dal ein zu großer Druck des Arbeitsdrucknwttels in eine der Leitungen 4 und 5 einen Arbeitsdtuckmittelaus tritt durch die öffnung des Druckbegrenzers 28 um des entsprechenden Rückschlagventils 30 oder 31 urn gegebenenfalls einen Wiedereintritt des Arbeits druckmittel in die andere Leitung durch öffnung ds Rückschlagventils 34 oder 33 zur Folge hat.

nicrt sein kann.

Die Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Gelriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis arbeitet folgendermaßen. Nachstehend sind nur die Verhältnisse betrachtet, welche auftreten, wenn sich der Verteiler 26 in einer seiner Arbeitsstcllungen oder in seiner einzigen Arbeitsstellung befindet.

Es sei zunächst angenommen, daß das Kraftfahrzeug stillsteht, die Antriebsmaschine 2 im Leerlauf läuft und in Vorwärtsfahrtrichlung angefahren werden soll. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform muß dazu der Verteiler 25 in die Schaltstellung gebracht werden, in welcher die zweite Kammer 53 des Druckminderventils 85a mit der Leitung 5 verbunden ist, und der Verteiler 26 in die Schaltstellung, in welcher der Zylinder 21 mit der Stelldruckleitung 71 des hydraulischen Steuerkreislaufes verbunden und der Zylinder 22 entlastet ist.

Im Leerlauf der Antriebsmaschine reicht die Drehzahl nicht aus, um über den Fliehkraftregler 74 den Ventilschieber 46a in Fig. 1 nach unten zu schieben, so daß der Druck der Stelldruckflüssigkeit an der Auslaßöffnung 49 des Druckminderventils 85a Null ist. d.h. keine Stelldruckflüssigkeit auftritt. Die Pumpe 1 hat also einen Einheitsförderstrom von praktisch Null.

Sobald durch Treten des Pedals 8 die Drehzahl der Antriebsmaschine 2 erhöht wird, nimmt die durch den mit einer zu der Drehzahl der Pumpe 1 proportionalen Drehzahl angetriebenen Fliehkraftregler 74 erzeugte Kraft zu, wodurch der Ventilschieber 46a des Druckminderventils 85« in Fig. 1 nach unten geschoben wird.

Der Druck ρ des Stelldruckmittels an der Auslaßöffnung 49 des Druckminderventils 85« ist zu der durch den Fliehkraftregler erzeugten Kraft proportional und zu der durch die Kolbenstange 52 übertragenen Kraft umgekehrt proportional. Die durch die Kolbenstange 52 übertragene Kraft nimmt zwei verschiedene Werte an, je nachdem, ob das Druckbegrenzungsventil 57 geschlossen ist oder nicht. Falls das Druckbegrenzungsventil 57 geschlossen ist, ist diese Kraft gleich dem Produkt aus dem Querschnitt der Kolbenstange 52 und dem Förderdruck P der Pumpe 1. welcher in der dritten Kammer 53« durch den Verteiler 25 und die Leitung 55 übertragen wird. Falls das Druckbegrenzungsventil 57 offen ist, tritt ?u der wie vorbeschrieben durch die Kolbenstange 52 übertragenen Kraft eine zusätzliche Kraft hinzu, welche infolge des Druckabfalls durch die Strömung der Flüssigkeit durch die Drosselstelle 58 in Richtung auf den Kanal 56 und den Vorratsbehälter 14 auf den Kolben 54 ausgeübt wird. Diese zusätzliche Kraft ist gleich dem Produkt aus dem Unterschied der in den Zylinderräumen 536 und 53a der zweiten Kammer S3 herrschenden Drücke des Arbeitsdruckmittels und dem Querschnitt des Kolbens 54.

Der Einheitsförderstrom der Pumpe 1 ändert sich abhangig von der durch den Fliehkraftregler 74 erzeugten Kraft in der durch den Verteiler 26 bestimmten Richtung. Es kann daher angenommen werden, daß dieser Einheitsforderstrom zu deser Kraft proportional ist. Der Einheitsforderstrom nimmt also einerseitsproportional zu dieser Kraft und somit zu dem Quadrat der Drehzahl N der Antriebsmaschine 2 zu und andererseits proportional zu der durch die Kolbenstange 52 übertragenen Kraft und somit zu dem Förderdruck P ab. wenn der erste obige Fall vorliegt, in welchem das Druckbegrenzungsventil 57 geschlos-Zur Speisung des durch die Leitungen 4 und 5 der Pumpe 1 und den hydrostatischen Motor 3 gebildeten hydraulischen Arbeitskreislaufes, wenn diesem Arbeitsdruckmittel entnommen würde oder durch ein Leck ausgetreten ist, ist die Steuerdruckleitung 64 der Steuerpumpe 35 durch eine Abzweigleitung 72 mit den Steuerleitungen 4 und 5 über ein Filter 36 und die Rückschlagventile 33 und 34 verbunden. Die Stcuerpumpc Ü5 ist gegen Überdrücke durch einen

ίο Druckbegrenzer 37 geschützt, dessen Eingang 38 mit dem Ausgang 39 des Filters 36 verbunden ist. Der Ausgang 32 des Druckbegrenzers 28 kann ebenfalls mit diesem Eingang 38 verbunden werden. Die Steuerpumpe 35 saugt Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 14 über ein Filter 43 an.

Die Bewegung des Kolbens 19 wird auf die Kolbenstange 9 der Stelleinrichtung 6 über ein Gestänge 10 und einen durch die Steuerpumpe 35 über eine Leitung 45 gespeisten Serromotor 42 übertragen.

Bei einer zweiten Ausführungsform sei jetzt angenommen, daß die Pumpe 1 in beide Förderrichtungen einstellbar ist, so daß dann der Umlaufsinn des Arbcitsdruckmittels zwischen der Pumpe 1 und dem hydrostatischen Motor 3 entweder der durch die Pfeile

as angegebene (Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs) odei der entgegengesetzte Umlaufsinn (Rückwärtsfahrt) ist.

Die Stelleinrichtung ist dann so ausgebildet, daß sie den Einheitsförderstrom der Pumpe 1 von einem der in Fig. 1 dargestellten Zwischenstellung der KoI-benstange 9 entsprechenden Wert Null an steigert, wobei die Verschiebung der Kolbenstange 9 aus dieser Zwischenstellung in der einen oder der anderen Richtung eine Zunahme des Einheitsförderstroms der Pumpe 1 zu der Leitung 4 oder der Leitung 5 zur Folge hat. Ferner wird die Stelleinrichtung durch zwei Kolben 19 und 20 gesteuert, welche dicht in zwei in einer Flucht liegenden Zylindern 21 und 22 verschieblich sind, wobei das Gestänge 10 zwischen den beiden Kolben 19 und 20 unter Zwischenschaltung von z.B. durch Federn 23 und 24 gebildeten elastischen Rückstellorganen angeordnet ist, so daß das Gestänge 10 von einer in Fig. 1 dargestellten Zwischenstellung aus in der einen oder der anderen Richtung eingestellt werden kann, je nachdem, ob man den in der Stelldruckleitung 71 herrschenden Druck des Steuerdruckmittels in dem Zylinder 21 oder 22 zur Wirkung bringt, d. h. je nachdem, ob die Pumpe 1 in die Leitung 5 (Vorwärtsfahrt) oder 4 (Rückwärtsfahrt) fördert. Gleichzeitig wird die Ausbildung so gctroffen, daß die zweite Kammer 53 des Druckminderventils 85a mit derjenigen der beiden Leitungen 4 und 5 verbunden wird, in welche die Pumpe 1 fördert. Um den der Fahrtrichtung entsprechenden Zylinder 21 oder 22 mit der Stelldruckleitung 71 zu verbin· den, wird der Verteiler 26 so ausgebildet, daß er dre Schaltstellen einnehmen kann, nämlich die darge stellte neutrale Zwischenstellung, in welcher die Zy linder 21 und 22 zusammen mit dem Vorratsbehältei 14 verbunden und von der Stelldruckleitung 71 abge trennt sind, und zwei Arbeitsstellungen, in welche! einer der beiden Zylinder 21 oder 22 mit der Steli druckleitung 71 und der andere Zylinder über dei Vorratsbehälter 14 entlastet ist.

Um schließlich die richtige Verbindung der drittel Kammer 53r> des Druckminderventils 85o mit de entsprechenden Leitung 4 oder 5 zu gewährleisten, is ein Verteiler 25 vorgesehen, welcher mechanisch mi dem Verteiler 26 gekoppelt oder mit diesem kombi

ίο

sen ist. Der Einheitsförderslrom q der Pumpe 1 ist dann also gleich:

q= aN² - bP (1).

In dem zweiten Fall, in welchem das Druckbegrenzungsventil 57 offen ist, nimmt dann die obige Gleichung folgende Form an:

q = aN¹ - cP (2) mit c> b.

Für eine konstante Drehzahl N erhält man das in Fig. 3 dargestellte Arbeitsdiagramm zwischen q und P, wobei der Abschnitt X-Y mit der Steigung b der Gleichung (1) und der Abschnitt Y-Po mit der Steigung c der Gleichung (2) entspricht. Der Abschnitt X-Y liegt der strichpunktiert dargestellten Hyperbel gleichen Drehmoments H sehr nahe. Die große Steigung c des Abschnitts Y-Po verhindert, daß der Förderstrom P den durch die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 57 einstellbaren Wert Po übersteigt, wodurch die Drosselung des Arbeitsdruckmittels in dem Druckbegrenzer Z8 vermieden wird, vorausgesetzt, daß dieser auf einen etwas höheren Wert als das Druckbegrenzungsventil 57 eingestellt ist.

Bei einer Änderung der Drehzahl N bewirkt eine Verringerung derselben gegenüber der oben betrachteten konstanten Drehzahl eine Abnahme der durch den Fliehkraftregler bewirkten Kraft und somit eine Verschiebung des Abschnitts X-Y parallel zu sich selbst in Richtung auf den Koordinatenursprung der Fig. 3, d.h. eine Verringerung des aufgenommenen Drehmoments. Die Drehzahl der durch die Antriebsmaschine 2 und die Pumpe 1 gebildeten Antriebsanordnung stabilisiert sich also auf den Wert, bei welchem das von der Antriebsmaschine 2 gelieferte Drehmoment gleich dem von der Pumpe 1 aufgenommenen Drehmoment ist. Die Feder 63 soll die Arbeit des Druckminderventils stabilisieren, seine Genauigkeit erhöhen und so den Unstabilitätsursachen entgegenwirken, z.B. Reibungen des Ventilschiebers 46a in dem Ventilzylinder 47a und dynamischen Strahlwirkungen, welchen der Ventilschieber ausgesetzt ist. Bekanntlich scheidet der Kanal 50, dadurch daß er den Druck ρ des Steuerdruckmittels in der ersten Kammer 48 zur Wirkung bringt, den Einfluß der Druckschwankungen des von der Steuerpumpe 35 und der Steuerdruckleitung 64 dem Druckminderventil 85a gelieferten Steuerdruckmittels aus.

Bei der Ausführungsform der Steuervorrichtung nach der Fig. 1 wird die dritte Kammer 62b wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 durch einen Kanal 736 unter Atmosphärendruck gesetzt, welcher durch den Ventilschieber 466 hindurchtritt und zu der Ringnut 68 führt. Die mit der Drehzahl der Pumpe 1 wachsende Kraft F_n wird dann durch den Druckabfall an einer Drosselstelle 61 b erzeugt, an welche die Steuerdruckleitung der Steuerpumpe 35 angeschlossen ist, deren strömungsaufwärts bzw. strömungsabwärts von der Drosselstelle 61b liegenden Abschnitte mit 77 bzw. 78 bezeichnet sind. Hierbei besitzt der Ventilschieber 46b einen Schieberabschnitt 79 großen Durchmessers, welcher in dem Ventilzylinder 47b zwei Kammern 80 und 81 begrenzt, welche mit den strömungsaufwärts bzw. strömungsabwärts liegenden Abschnitten 77 bzw. 78 der Steuerdruckleitung der

ίο Steuerpumpe 35 durch in dem Ventilzylinder 47b ausgebildete Öffnungen 82 bzw. 83 verbunden sind. Der strömungsabwärts liegende Abschnitt 78 dieser Steuerdruckleitung ist über die Leitung 45 an den Serromotor 42 sowie an die Rückschlagventile 33 und 34 und den Eingang 38 des Druckbegrenzers 37 angeschlossen, welcher einen ständigen Umlauf in der Steuerdruckleitung und somit die Aufrechterhaltung eines Druckabfalls an der Drosselstelle 61b sicherstellt. Die Kammer 80, in welcher der strömungsaufwärts vorhandene Druck des Steucrdruckmittels herrscht, liegt über der Kammer 81, in welcher der strömungsabwärts vorhandene Druck des Steuerdruckmittels herrscht, so daß die Kraft F_v in Fig. 2 tatsächlich nach unten gerichtet ist, wobei die Wirkungsquerschnitte an dem Schieberabschnitt 79 in den Kammern 80 und 81 identisch sind. Bei dieser Ausführurtgsform wie bei den vorhergehenden ist die Kraft F_n zu dem Quadrat der Drehzahl N der Antriebsmaschine 2 proportional, so daß die Arbeitsweise die gleiche wie die der Steuervorrichtung nach der Fig. 1 ist.

Falls die Antriebsmaschine 2 zwei Pumpen 1 antreibt, deren jede mit einem hydrostatischen Motor 3 und Leitungen 4 und 5 einen geschlossenen hydrauli-

sehen Arbeitskreislauf bildet, wird die Ausbildung so getroffen, daß die Summe der von den Pumpen 1 aufgenommenen Drehmomente konstant und gleich dem von der einzigen Antriebsmaschine 2 gelieferten verfügbaren Drehmoment ist, wobei die einzelnen Einheitsförderströme der Pumpen 1 identisch oder in einem unveränderlichen Verhältnis bleiben.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform ermöglicht also die Steuervorrichtung die ständige Anpassung des durch die äußeren Kräfte aufgenom-

menen Drehmoments an das von der Antriebsmaschine 2gelieferte verfügbare Drehmoment, und zwar in Fig. 2 bei der insbesondere durch die Einstellung der Drosselstelle 61b bestimmten Drehzahl. Dieses Gleichgewicht bleibt bei einer Änderung des von der

Antriebsmaschine 2 gelieferten verfügbaren Drehmoments erhalten, und zwar unabhängig davon, ob diese Änderung von einer Änderung der Leistung der Antriebsmaschine 2 oder von der Aufnahme eines zusätzlichen Drehmoments durch einen Nebenantrieb 84 herrührt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen, durch eine Stelleinrichtung im Förderstrom und gegebenenfalls in der Förderrichtung einstellbaren Pumpe, die über einen geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf einen hydrostatischen Motor mit Arbeitsdruckmittel speist, von dem die den äußeren Kräften unterworfenen Antriebsräder antreibbar sind, wobei die den Förderstrom je Umdrehung der Antriebswelle der Pumpe bestimmende Stelleinrichtung an einen hydraulischen Steuerkreislauf angeschlossen ist, der eine von der Antriebsmaschine angetriebene Steuerpumpe aufweist, die Steuerdruckmittel in eine Steuerdruckleitung fördert und wobei der die Stelleinrichtung der Pumpe »nsteuemde Stelldruck des Steuerdruckmittels im hydraulischen Steuerkreislauf gleichsinnig mit der Drehzahl der Antriebsmaschine der Pumpe und gegensinnig vom von den auftretenden äußeren Kräften abhängigen Druck des Arbeitsdruckmit-IeIs im hydraulischen Arbeitskreislauf moduliert wird, wodurch unabhängig von der Größe der auftretenden äußeren Kräfte das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment im wesentlichen gleich dem Drehmoment ist, das von der Antriebsmaschine abgegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zum Modulieren des die Stelleinrichtung (6) der Pumpe (1) ansteuernden Stelldrucks des Steuerdruckmittels an die Steuerdruckleitung (64 bzw. 77, 78) ein Druckminderventil (85a und 85b) angeschlossen ist, dessen Ventilschieber (46a bzw. 4€b) den Durchfluß des Steuerdruckmittels und den Stelldruck am Ausgang des Druckminderventils (85a bzw. 85b) steuert, wozu auf den Ventilschieber (46<a bzw. 466) im Sinne einer Vergrößerung des Stelldrucks eine zum Quadrat der Drehzahl der Pumpe (1) proportionale Kraft wirkt, in entgegengesetztem Sinn eine zum Druck des Arbeitsdruckmittels in der Förderleitung der Pumpe (1) des hydraulischen Arbeitskreislaufes proportionale Kraft sowie eine zum Druck des Stelldruckmittels am Ausgang des Druckminderventils (85a bzw. 85b) proportionale Kraft wirken, wobei der ami Ausgang des Druckminderventils (85a bzw. 85 ft) auftretende Stelldruck des die Stelleinrichtung der Pumpe (1) ansteuernden Druckmittels der Resultierenden, der auf den Ventilschieber (46a bzw. 46b) wirkenden Kräfte proportional ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Quadrat der Drehzahl der Pumpe (1) proportionale Kraft durch einen von der Antriebsmaschine der Pumpe (1) mechanisch angetriebenen Fliehkraftregler (74) erzeugt wird und daß die den Druck des Arbeitsdruckmittels im hydraulischen Arbeitskreislauf proportionale Kraft durch den Druck des Arbeitsdruckmittels selbst erreicht wird.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der dem Quadrat der Drehzahl der Pumpe (1) proportionalen Kraft die Druckdifferenz des Steuerdruckmittels an einer in der Steuerdruckleitung liegenden Drosselstelle (61b) verwendet wird, deren strö-

mungsaufwärts und strömungsabwärts der Drosselstelle {61b) liegende Abschnitt (77 und 78) an von den beiden gegenüberliegenden Seiten eines Schieberabschnittes (79) großen Durchmessers des Ventilschiebers (46b) begrenzte Kammern (80 und 81) angeschlossen sind, wobei das Steuerdruckmittel in der an den stromaufwärts der Drosselstelle (61b) liegenden Abschnitt (77) der Steuerdruckleitung angeschlossenen Kammer (80) eine Kraft auf den Ventilschieber (46b) im Sinne einer Vergrößerung des die Stelleinrichtung (6) der Pumpe (1) ansteuernden Stelldrucks des Steuerdruckmittels bewirkt, und dann den stromabwärts der Drosselstelle (61 b) liegenden Abschnitt (78) der Steuerdruckleitung ein Druckbegrenzer (37) angeschlossen ist, der einen ständigen Steuerdruckmittelumlauf zuläßt und daß die dem Druck des Arbeitsdruckmittels im hydraulischen Arbeitskreislauf proportionale Kraft durch den Druck dieses Arbeitsdruckmittels selbst erreicht wird.

■\. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ventilzylinder (47a bzw. 47b) verschiebbare Ventilschieber (46a bzw. 46b) des Druckminderventils (85a bzw. 85b) im Ventilzylinder mit seiner einen Stirnseite eine erste mit der Auslaßöffnung (49) des Druckminderventils (85a bzw. 85b) verbundene Kammer (48) veränderlichen Volumens begrenzt, so daß der Ventilschieber der Einwirkung der zu dem Stelldruck (b) des Steuerdruckmittels am Ausgang des Druckminderventils proportionalen Kraft (/) ausgesetzt ist, wobei durch den Boden (51) dieser ersten Kammer (48) eine Kolbenstange (52) hindurchtritt, die in eine zweite Kammer (53) ragt, die mit derjenigen der Leitungen (4 oder 5) des hydraulischen Arbeitskreislaufes verbunden ist, welche den Einlaß des hydrostatischen Motors (3) mit der Förderseite der Pumpe (1) verbindet, wodurch die Kolbenstange (53) die mit der Größe der äußeren Kräfte wachsende Kraft (F) auf den Ventilschieber (46a bzw. 46b) überträgt.

5. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 oder 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (46a bzw. 46b) durch eine Feder (63) so belastet ist, daß die Kraft aus dieser Feder (63) mit der den äußeren Kräften proportionalen Kraft und der dem Stelldruck des Steuerdruckmittels proportionalen Kraft gleichgerichtet den Ventilschieber (46a bzw. 46b) belastet.