DE2244611C3 - Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern, so daß bei einer Einhebel- oder Einpedalsteuerung selbsuätig das günstigste Pumpen-Übersetzungsverhältnis zur Ausnutzung der vollen Antriebsmaschinenkraft bei jeder Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine eingestellt ist.

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufg.ibe darin, daß an den beiden Seiten des die Beaufschlagung bzw. Entlastung der Stelleinrichtung der Pumpe schaltenden Vorsteuerwegeventils Stellmotoren vorgesehen sind, die jeweils über ein Wechselventil an einen von zwei Ästen einer von der Steuerdruckflüssigkeit gespeisten Vergleichsschaltung angeschlossen sind, daß in einem Ast der Vergleichsschaltung ein unveränderliches Drosselventil eingeschaltet ist. hinter dem ein Rückströmventil angeschlossen ist. das abhängig von der Stellung eines Schalthebels für die Kraftstoffzufuhreinrichtung der Antriebsmaschine einstellbar ist, wobei dieser Ast der Vergleichsschaltung an eines der beiden Wechselventile angeschlossen ist, daß im andern Ast der Vergleichsschaltung zwei veränderliche Drosselstellen vorgesehen sind, von denen die zweite Drosselstelle in einer Rückleitung liegt und die Größen der Drosselstellen abhängig von der Förderstellung der Pumpe so veränderlich sind, daß die erste Drosselstelle im gleichen Maße größer wird wie die zweite Drosselstelle kleiner wird und umgekehrt, und über eine zwischen diesen Drosselstellen abgehenden Leitung der zweite Ast der Vergleichsschaltung nn das vom ersten Ast unbeaufschlagte Wechselventil ange-

schlossen ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Regeleinrichtung besteht darin, daß die in Reihe geschalteten, gemeinsam änderbaren Drosselstellen im zweiten Ast der Vergleichsschaltung durch den Ringspalt zwischen einer Venlilbohrung und einem Venuikolben gebildete Laminarstromstellen sind und die beiden Drosselstellen durch eine Ringnut in der Ventilbohrung getrennt sind.

In zweckmäßiger Weise ist dabei zur Richtungswahl im ersten A5« der Vergleichsschaltung zum wahlweisen Anschluß dieses Astes an eines der Wechselveniile ein willkürlich einstellbares Wählventil vorgesehen und im zwe'ten Ast der Vergleichsschaltung sind zwei in der Ventilbohrung verschiebbare, mit dieser die Laminarstromstellen bildende Ventilkolben vorgesehen, die durch eine über ein Gestänge mit dem Stellhebel der Pumpe verbundene Kolbenstange miteinander gekoppelt sind.

In de·. Zeichnungen sind in der folgenden Beschreibung naher erläuterte Ausführungsbeispiele der Regeleinrichtung nach der Erfindung in einem Schaltschema und in Diagrammen wiedergegeben.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema einer Regeleinrichtung nach der Erfindung für ein durch eine Brennkraftmaschine angetriebenes hydrostatisches Getriebe,

F i g. 2 einen Vergleich von Schalthebelstellung und von Pumpeneingangsdrehmomem in Form eines Diagramms.

F i g. 3 einen Vergleich des Pumpenförderstromes mit dem von dem Pumpeneingangsdrehmomem bei verschiedenen Schalthebelstellungen in Form eines Diagramms,

F i g. 4 einen Vergleich der Schalthebelstellung mit der Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine in Form eines Diagramms,

F i g. 5 einen Vergleich der Brennkraftmaschinendrehzahl mit dem Brennkraftmaschinendrehmoment bei verschiedenen Drosselklappenstellungen in Form eines Diagramms,

F i g 6 einen Vergleich von Pumpenförder.strom und Pumpendruck in Form eines Diagramms,

F i g. 7 einen Vergleich der vom hydrostatischen Getriebe abgegebenen Drehzahl mit der Zugkraft für ein hydrostatisches Getriebe mit einem hydrostatischen Motor konstanten Schluckvolumens in Form eines Diagramms,

F i g. 8 einen Vergleich der vom hydrostatischen Getriebe abgegebenen Drehzahl mit der Zugkraft für ein hydrostatisches Getriebe mit einem hydrostatischen Motor veränderlichen Schluckvermögens in Form eines Diagramms.

F i g. I zeigt ein Schaltschema der Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe veränderlicher Übersetzung, das von einer Brennkraftmaschine 10 angetrie ben wird. Das hydrostatische Getriebe umfaßt eine in Förderrichtung und Förderstrom veränderliche Pumpe 12 und einen hydrostatischen Motor 14 veränderlichen Schluckvermögens, die in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, der durch Leitungen 16 und 18 gebildet wird. Andere übliche Aggregate für hydrostatische Getriebe, z. B. für die Druckversorgung des hydraulischen Arbeitskreislaufes oder Filter- und Kühlvorrichtungen usw., wie sie in der Regel in derartigen hydrostatischen Getrieben vorgesehen sind, sind nicht dargestellt.

Eine Stellvorrichtung für die Pumpe 12 besteht aus einem in einem Stellzylinder kleinen Durchmessers verschiebbaren Siellkolben 20 und einem in einem Stelteylinder großen Druckmessers verschiebbaren Stellkolben 22. Auf den Stellkolben 20 im Stellzylinder kleinen Durchmessers wirkt der Druck der Arbeitsdruckflüssigkek des hydrostatischen Getriebes über ein an die Leitung 18 angeschlossene Verbindungsleitung eingeschaltetes Rückschlagventil 24 und über ein in die außerdem an die Leitung 16 des hydraulischen Arbeitskreislaufes angeschlossene Verbindungsleitung eingeschaltetes

ίο Rückschlagventil 26 sowie eine von der Verbindungsleitung abgezweigte Steuerdruckleitung 28. Die Stellkoiben 20 und 22 der Stellvorrichtung der Pumpe 12 können diese von der Stellung voller Förderstrom in der einen Förderrichtung bis zur Stellung voller For derstrom in der anderen Förderrichtung einstellen.

Eine Stellvorrichtung für den hydrostatischen Motor 14 wird in ähnlicher Weise durch einen in einem Stellzylinder kleinen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 30 und einen in einem Stellzylinder großen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 32 gebildet, die den hydrostatischen Motor 14 jedoch nur zwischen einer Stellung geringsten Schluckvermögens in einer Strömungsrichtung und größten Schluckvermögens in derselben Strömungsrichtung einstellen können. Arbeitsdruckflüssigkeit gelangt von der Leitung 18 bzw. 16 des hydraulischen Arbeitskreislaufes über eine Rückschlagventile 34 bzw. 36 aufweisende Verbindungsleitung /u einer Steuerdruckleitung 38, in der ein hydraulisch betätigbares Wegeventil 40 eingeschaltet ist. durch das die Beaufschlagung des im Stellzylinder großen Durchmessers verschiebbaren Stellkolbens 32 gesteuert wird, und /u tiP.er Steuerdruckleitung 42, die /u dem im Stell/ylmder kleinen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 30 führt. Eine derartige Schaltung entspricht der üblichen Regelung des Schluckvermögens eines hydrostatischen Motors in Abhängigkeit vom Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit im hydraulischen Arbeitskreislauf. Es kann jedoch auch ein hydrostatischer Motor 14 mit konstantem Schluckvermögen vorgesehen sein, so daß auf das vorbeschriebene Schaltschema verzichtet werden kann.

Der Förderstrom der Pumpe 12 wird durch ein Vorsteuerwegeventil 44 gesteuert, das Steuerdruckflüssigkeit von den Leitungen des hydraulischen Arbeitskreislaufes des hydrostatischen Getriebes durch eine Abzweigleitung 46 erhält und durch das Steuerdruckflüssigkeit entweder dem im Stellzylinder großen Durchmessers verschiebbaren Stellkolben 22 über eine Stellkolbenleitung 48 zugeführt oder dieser entlastet wird.

Das Vorsteuerwegeventil 44 wird vorzugsweise durch Federn in Mittelstellung gehalten. Das Vorsteuerwegeventil 44 ist mit einen linken Stellmotor 50 und einen rechten Stellmotor 52 versehen, die über ein linkes Wechselventil 54 und ein rechtes Wechselventil 56 an eine hydrauliche Vergleichsschaltung angeschlossen sind, deren erster Ast ein eine feste Einstellung aufweisendes Drosselventil 58 umfaßt, das in einer an die Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führende Leitung des hydraulischen Arbeitslaufes führende Leitung, die die Steuerdruckleitung 28 beaufschlagt, angeschlossenen Abzweigleitung 60 liegt. In Reihe zu diesem Drosselventil 58 liegt ferner ein einstellbares Rückströmventil 62 in einer Rückströmleitung 64. Von einer Stelle zwischen dem Drosselventil 58 fester Einstellung und dem einstellbaren Rückströmventil 62 führt eine Steuerdruckleitung 66 zu einem Wählventil 68, durch das eines der beiden Wechselventile 54 oder 56 mit der Steuerdruckleitung 66 bzw. mit einer Rücklaufleitung

70 verbunden werden kann. Dieser Teil des Steuerkreislaufes und seine Verbindung mit den Wechselventilen stellt den einen Ast der hydraulischen Vergleichsschaltung dar.

Der zweite Ast der hydraulischen Vergleichsschaltung ist geteilt, und zwar jeweils ein Zweig für die Vorwärtsfahrtrichtung und ein Zweig für die Rückwärtsfahrtrichtung. Zu diesem zweiten Ast gehört eine Abzweigleitung 72, über die Steuerdruckflüssigkeit zu einem Paar paarweise angeordneter Laminarstromstellen geleitet wird. Diese l-aminarstromstellen werden durch den Ringspalt von in einer Ventilbohrung 74 mit Spiel geführten, durch eine Kolbenstange 80 miteinander verbundenen Ventilkolben 76 und 78 gebildet, der zwischen diesen und der Ventilbohrung 74 auftritt, wobei die Kolbenstange 80 durch ein Gestänge 82 mit der Stelleinheit des hydrostatischen Getriebes verbunden ist, d. h. mit dem Stellhebel für die Pumpe 12.

In der in der F i g. 1 gezeigten Stellung bildet der linke Ventilkolben 76 ein Paar von Laminarstromstellen, wobei die erste eine Drosselstelle darstellende Laminarstromstelle an dem zwischen der Abzweigleitung 72 und einer Ringnut 84 in der Ventilbohrung 74 liegenden Bereich des Ventilkolbens 76 und die zweite eine Drosselstelle darstellende Laminarstromstelle an dem zwischen der Ringnut 84 und einem Rücklauf 86 liegenden Bereich des Ventilkolbens 76 gebildet wird. Der in F i g. 1 rechte Ventilkolben 78 ist in der gezeigten Stellung ohne Wirkung im Steuerkreislauf, er tritt jedoch in Aktion, sobald die Förderrichtung der Pumpe 12 umgekehrt wird.

Der Druckabfall an den Laminarstromstellen ist proportional zur Länge der Drosselstelle, die entsprechend der über das Gestänge 82 an die Kolbenstange 80 übertragenen Stellung des dem Förderstrom der Pumpe 12 bestimmenden Stellhebels eingestellt wird. Da die über die Abzweigleitung 72 gelieferte Steuerdruckflüssigkeit den Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes hat. folgt daraus, daß der an der Ringnut 84 auftretende Druck der Steuerdruckflüssigkeit direkt abhängig vom Druck im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes und von der Größe des Förderstromes der Pumpe 12 und somit abhängig von dem von der Brennkraftmaschine 10 zum Antrieb der Pumpe 12 gelieferten und von dieser aufgenommenen Drehmoment ist. Das heißt daß der Druck der an der Ringnut 84 abgenommenen und an den Stellmotor 50 des Vorsieuerwegeventils weitergeleiteten steuerdruckflüssigkeit ein Maß ist für das von der Pompe 12 aufgenommene Drehmoment So wird bei jeder Druckhöhe der Steuerdruckflüssigkeit im ersten Ast der Vergleichsschaltung, die durch das einstellbare Rückströmventil 62 in einem bestimmten Augenblick eingestellt ist und die durch die Steuerdruckleitung 66 und das Wählventil 68 an den dem vom ersten Ast der Vergleichsschaltung beaufschlagten Stellmotor 50 entgegengesetzten Stellmotor 52 des Vorsteuerwegeventils 44 abgegeben wird, ein entsprechender Druck der Steuerdruckflüssigkeit in dem Stellmotor 50. der vom zweiten Ast der Vergleichsschaltung beaufschlagt ist aufrechterhalten. Das heißt weiterhin, daß das Vorsteuerwegeventil je nachdem nach rechts oder links geschoben wird und so das von der Pumpe 12 bei der ehigesteltten Druckhöhe aufgenommene Drehmoment aufrechterhalten wird. Bei sich ändernder Belastung können höhere oder niedrigere Obersetzungsverhältnisse im hydrostatischen Getriebe erforderlich werdea damit der hydrostatische Motor 14 stets mit Höchstleistung laufen kann. Trotz sich ändernder Belastung an der Abgabeseite des hydrostatischen Getriebes bleibt jedoch das aufgenommene Drehmoment konstant.

Dies gilt für jede gewünschte Belastung am Getriebeausgang. Die Druckeinstellung des einstellbaren Rückströmventils 62 wird durch einen Schalthebel 88 geschaltet, der auf die Feder des Rückströmventils über einen Nocken 90 einwirkt. Über eine Verbindungsstange 92 ist der Schalthebel 88 mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 94 der Brennkraftmaschine 10 verbunden, die schematisch durch einen Vergaser dargestellt ist. Damit sind schematisch alle Arten von Kraftstoffzufuhrvorrichtungen inbegriffen, wie z. B. Einspritzpumpen oder anderes, wie sie gewöhnlich für die willkürliche Einstellung von Brennkraftmaschinen in Anwendung sind.

F i g. 2 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit zwischen der Stellung des Schalthebels 88 und dem mittels des einstellbaren Rückströmventils 62 eingestellten Druck der Steuerdruckflüssigkeit im ersten Ast der Vergleichsschaltung, der eine Größe für das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment darstellt bei drei verschiedenen Schalthebelstellungen Ai bzw. Al bzw.

/43. Diesen Schalthebelstellungen /41 bzw. Ai bzw. A3 entsprechen die Pumpeneingangsdrehmomente 71 b/w. 72 bzw. 73. Das in dem Diagramm dargestellte Verhältnis ist gradlinig, es könnte jedoch auch nichtlinear sein, falls die Verbindungsstange zwischen dem Schalthebel 88 und dem Nocken 90 und der Nocken 90 anders ausgebildet sind.

F i g. 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit von Pumpenförderstrom und von Pumpeneingangsdrehmoment bei den drei verschiedenen Schalthebel-Stellungen Ai bzw. Al bzw. AZ. Dabei zeigt sich ein flaches Begrenzungsverhältnis über dem Pumpeneingangsdrehmoment bei den jeweiligen Schaltstellungen mit Ausnahme derjenigen, bei der die Belastung den zulässigen Höchstdruck im hydraulischen Arbeitskreislauf des hydrostatischen Getriebes übersteigt.

Fig.4 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Schalthebelstellungen Ai bzw. Al bzw. 43 zu den Drosselklappenstellungen Bi bzw. Bl bzw. fl3 des Vergasers. Auch hier ist das Verhältnis geradlinig, hängt jedoch nicht notwendig von der spezifischen Ausbildung der Verbindungsstange 92 zwischen dem Schalthebel 85 und der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 94 ab.

F i g. 5 zeigt in einem Diagramm drei spezifische Drehmoment-Drehzahlkurven einer Brennkraftmaschi-

so ne bei den Drosselklappenstellungen Bi bzw. 82 bzw S3. Die gestrichelt dargestellte Kurve 96 zeigt jeweils den Punkt auf den Drehmoment-Drehzahl-Kurven, an dem die Brennkraftmaschinenleistung am günstigsten ist

Die zusammengefaßten Ergebnisse der vorgenannten Verhältnisse werden in dem Diagramm der F i g. 6 dargestellt und zwar an Hand des Pumpenförderst ro mes ur-d des Drucks in der Förderleitung des hydraulischen Arbeitskreislaufs bei Schalthebelstellungen Ai

to bzw. Al bzw. /43. So gilt für die Schalthebelstellung Ai des Schalthebels 88, daß der Pumpenförderstrom vom Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit abhängt, der notwendig ist /um Antrieb des hydrostatischen Motors, und daß der Druck entlang der Kurve wie angegeben

veränderlich ist Das gleiche gilt für die Schaithebeistel lungen Al und /43. bei denen das Verhältnis zwischen Pumpenförderdruck und Pumpenförderstrom den dar gestellten Kurven folgt Die Verhältnisse bei vollem

Pumpenförderstrom werden an Hand der gestrichelt gezeichneten Kurve 98 dargestellt.

Die Gesamtleistung bei Verwendung der Regeleinrichtung bei einem Antrieb mit Brennkraftmaschine und ein ein hydrostatisches Getriebe mit einer Pumpe veränderlichen Förderstromes und einem hydrostatischen Motor konstanten Schluckvermögens wird in Fig.7 dargestellt. Der Kurvenverlauf ist ähnlich dem

in Fig.6, wobei jedoch die Getriebeausgangsdre im Verhältnis zur Zugkraft dargestellt ist. In ühnl Weise werden in dem Diagramm der F i g. 8 ent chende Kurven für ein hydrostatisches Getrieb wohl mit einer Pumpe veränderlicher Förderstr wie auch mit einem hydrostatischen Motor mit ν derlichem Schluckvermögen dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen, im Förderstrom und gegebenenfalK In der Förderrichtung einstellbaren Pumpe und einem von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostatischen Motor, der in seinem Schluckvermögen einstellbar sein kann, wobei die Pumpe und der hydrostatische Motor in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, an dessen Leitungen über Rückschlagventile ein Steuerkreislauf so angeschlossen ist, daß dieser von der Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führenden Leitung mit Steuerdruckflüssigkeit versorgt wird und der Steuerkreislauf ein Steuerventil aufweist, durch das eine Stelleinrichtung der Pumpe mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Seiten des die Beaufschlagung bzw. Entlastung der Stellein richtung der Pumpe (12) schaltenden Vorsteuerwegeventils (44) Stellmotoren (50 und 52) vorgesehen sind, die jeweils über ein Wechselventil (54 und 56) an einen von zwei Ästen einer von der Steuerdruckflüssigkeit gespeisten Vergleichsschaltung angeschlossen sind, daß in einem Ast der Vergleichsschaltung ein unveränderliches Drosselventil (58) eingeschaltet ist, hinter dem ein Rückströmventil (62) angeschlossen ist, das abhängig von der Stellung eines Schalthebels (88) für die Kraftstoffzufuhreinrichtung (94) der Antriebsmaschine einstellbar ist, wobei dieser Ast der Vergleichsschaltung an eines der beiden Wechselventile (56 bzw. 54) angeschlossen ist, daß im andern Ast der Vergleichsschaltung zwei veränderliche Drosselstsllen vorgesehen sind, von denen die zweite Drosselstelle in einer Rückleitung liegt und die Größen der Drosselstellen abhängig von der Förderstellung der Pumpe (12) so veränderlich sind, daß die erste Drosselstelle im gleichen Mvße größer wird wie die zweite Drosselstelle kleiner wird und umgekehrt, und über eine zwischen diesen Drosselstellen abgehenden Leitung der zweite Ast der Vergleichsschaltung an das vom ersten Ast unbeaufschlagte Wechselventil (54 oder 56) angeschlossen ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten, gemeinsam änderbaren Drosselstellen im zweiten Ast der Vergleichsschaltung durch den Ringspalt zwischen einer Ventilbohrung (74) und einem Ventilkolben (76 oder 78) gebildete Laminarstromstellen sind und die beiden Drosselstellen durch eine Ringnut (84) in der Ventilbohrung (74) getrennt sind.

3. Re^ .!■.·.; richtung nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Ast der Vergleichsschaltung zum wahlweisen Anschluß dieses Astes an eines der Wechselventile (56 oder 54) ein willkürlich einstellbares Wählventil (68) vorgesehen ist, und daß im zweiten Ast der Vergleichsschaltung zwei in der Ventilbohrung (74) verschiebbare, mit dieser die Laminarstromstellen bildende Ventilkolben (76 und 78) vorgesehen sind, die durch eine über ein Gestänge (82) &5 mit dem Stellhebel der Pumpe (12) verbundene Kolbenstange (80) miteinander gekoppelt sind.

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebenen, im Förderstrom und gegebenenfalls in der Förderrichtung euistellbaren Pumpe und einem von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostatischen Motor, der in seinem Schluckvermögen einstellbar sein kann, wobei die Pumpe und der hydrostatische Motor in einem geschlossenen hydraulischen Arbeitskreislauf liegen, an dessen Leitungen über Rückschlagventile ein Steuerkreislauf so angeschlossen ist daß dieser von der Arbeitsdruckflüssigkeit mit höherem Druck führenden Leitung mit Steuerdruckflüssigkeit versorgt wird und der Steuerkreislauf ein Steuerventil aufweist, durch das eine Stelleinrichtung der Pumpe mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt oder entlastet wird.

Eine solche Regeleinrichtung, wie sie die DT-OS 1 905 307 zeigt, oder andere Regeleinrichtungen, die beispielsweise aus der DT-OS 1480080 und der DT-AS 1 18b 753 bekannt sind, bieten nur ungenügend Regelmöglichkeiten zur wirkungsvollen und einfachen Verbindung der Drehmoment- und Drehzahleigenschaften von Brennkraftmaschinen mit den unter schiedlichen Ansprüchen in bezug auf Belastung und Bedienung. Die Überlegenheit des hydrostatisches Ge triebes bei stu^fen!os änderbarer Übersetzung mit regelbarem, beinahe stufenlosem Antrieb unter allen Betriebsbedingungen wurde somit in gewisser Weise als Nachteil empfunden, da es bei der Bedienung schwierig ist, gleichzeitig sowohl die Gaszufuhr zur Brennkraftmaschine wie das Übersetzungsverhältnis zu regeln. Infolgedessen kam es bei bekannten Regeleinrichtungen zu den verschiedensten Kompromissen, die zwar den erwähnten Unzulänglichkeiten in gewisser Weise abhelfen, aber nur auf Kosten von Wirkungsgrad und Leistung.