DE2251536C3

DE2251536C3 - Steuer- und Regeleinrichtung für ein stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Hubstapler, Schaufellader o.dgl.

Info

Publication number: DE2251536C3
Application number: DE19722251536
Authority: DE
Inventors: Karlmann 7992 Tettnang Hamma
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1984-09-20
Also published as: FR2203726B1; FR2203726A1; DE2251536A1; CH559642A5; DE2251536B2

Description

a) der Hebel (23) auf eine an sich bekannte hydraulische Stelleinrichtung (6) einwirkt,

b) eine ein zentimetervveises Fahren steuernde Einrichtung (40) vorgesehen ist, durch die der Hebel (23) entgegen der Kraft aus dem antriebsmaschinen-drehzahlabhängigen Druck der Steuerdruckflüssigkeit einstellbar ist, wodurch auch bei voller Steuerdruckflüssigkeitsförderung die eingeregelte Stellung des Hebels (23) bei Entspannung der Federn (25 und 26) willkürlich übersteuerbar ist.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und Regeleinrichtung für ein stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Hubstapler, Schaufellader oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine solche Steuer- und Regeleinrichtung gehört in allgemeiner Form ohne besonderes Anwendungsgebiet zum Gegenstand des älteren DE-Patentes 22 27 796.

Bei Fahrzeugen mit hydrostatischen Fahrantrieben, wie z. B. Hubstaplern, Mobilkränen und Schaufelladern, besteht neben der Möglichkeit, hydrostatisch zu bremsen, auch die Forderung, z. B. bei Verladearbeiten, das Fahrzeug zentimeterweise bewegen zu können.

In der DE-OS 15 55 480 wird ein hydrostatischer Fahrantrieb beschrieben, bei dem die einstellbare Pumpe des hydrostatischen Getriebes von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird und mit Hilfe einer Steuerpumpe in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl zu größeren oder kleineren Fördermengen hin eingestellt wird. Dabei sind in dem von der Steuerpumpe zu der Stellvorrichtung und dem ölrücklauf führenden hydraulischen Steuerkreislauf zwei zusätzliche hydraulische Steuerorgane angeordnet, die es — unabhängig voneinander — gestatten, das Fahrzeug hydraulisch zu bremsen und wieder beliebig langsam anzufahren. Beide Bewegungsabläufe werden von zwei getrennt voneinander angeordneten Pedalen gesteuert.

Dabei werden durch das eine Pedal im Kreis der Steuerdruckflüssigkeit zum drucklosen Auslaß führende gedrosselte Ableitungen geöffnet und durch die beeinflußte Absenkung des Steuerdrucks ein Abbremsen, Langsamfahren oder Anfahren gesteuert, während vom anderen Pedal über hydraulische Gestänge unmittelbar die Stellvorrichtung für die Pumpe des hydrostatischen Getriebes in jeder von deren Stellungen übersteuerbar ist, wenn vorher durch Mittelstellung des Fahrtrichtungsventils die Steuerdruckräume der Stellvorrichtung miteinander verbunden und die Steuerdruckleitungen drucklos gemacht worden sind. Bei beiden Pedalbetätigungen wird somit der Steuerdruck abgesenkt oder völlig abgebaut Dies hat zur Folge, daß bei der Rückkehr zum normalen Fahrzustand der Steuerdruck erst wieder aufgebaut werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ausgehend von der Steuer- und Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs eine Steuereinrichtung zu schaffen, die es gestattet, aus jedem Bewegungszustand heraus beim Betätigen eines bestimmten Pedals in eine Kriechbewegung und darüber hinaus in den Stillstand überzugehen, ohne den Steuerdruck selbst zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches gelöst

Bei der Steuer- und Regeleinrichtung nach der Erfindung kann während der Fahrt durch Betätigen des Pedals zum zentimeterweisen Fahren der am Fahrregler wirksame Steuerdruck und der Druck der Regelfeder fortwährend übersteuert werden. Diese Lösung hat den Vorteil, daß auf eine Unterbrechung des Steuerdruckes beim Übergang vom Fahrbetrieb in den Kriechbetrieb verzichtet werden kann. Damit wird bei jeder Art von Fahrbetrieb, belastet oder unbelastet, ein ruckfreier Übergang erzwungen. Dabei ist es ein weiterer Vorteil, daß das Pedal zum zentimeterweisen Fahren gleichzeitig die Funktion des Bremspedals mit erfüllt. Das Fahrzeug kann daher aus voller Fahrt mit diesem Pedal bis zur Fahrgeschwindigkeit Null abgebremst werden. Ein zusätzliches Bremspedal entfällt.

In den Zeichnungen ist ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Steuer- und Regeleinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema der Steuer- und Regeleinrichtung und

F i g. 2 ein zugehörendes Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuer- und Regeleinrichtung nach der Erfindung.

Ein Antrieb für Fahrzeuge weist eine Antriebsmaschine 1 und eine von dieser angetriebene, im Förderstrom und in der Förderrichtung einstellbare Pumpe 2 eines hydrostatischen Getriebes 3 auf. Eine von der Antriebsmaschine 1 angetriebene Füllpumpe 4 dient zum Füllen des geschlossenen hydrostatischen Kreislaufs des hydrostatischen Getriebes 3. Die Pumpe 2 des hydrostatischen Getriebes 3 ist mittels einer Stelleinrichtung 6 im Förderstrom und in der Förderrichtung einstellbar.

Ein Fahrtrichtungsventil 7 einer Steuer- und Regeleinrichtung 10 ist der Stelleinrichtung vorgeschaltet. Diese Anordnung ergibt geringe Betätigungskräfte.

Die Steuer- und Regeleinrichtung 10 ist wie folgt aufgebaut:

Auf einen zweiarmigen Hebel 23 wirken ein Kolben 12 und entgegengesetzt dazu ein Kolben 11. Der Kolben 11 wird über eine Leitung 15 durch den Druck einer von einer Steuerpumpe 5, die von der Antriebsmaschine 1 angetrieben wird, in eine Arbeitskammer 13 geförderte Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt, wodurch der Kolben 11 eine antriebsmaschinendrehzahlabhängige Kraft auf den Hebel 23 ausübt Eine Arbeitskammer 14 wird über eine Leitung 16 durch Arbeitsdruckflüssigkeit aus dem hydraulischen Kreislauf des hydrostatischen Getriebes 3 beaufschlagt. Dadurch übt der Kolben 12 auf den Hebel 23 eine vom auftretenden Drehmoment abhängige Kraft aus.

Eine Wendeeinrichtung 21 ist zwischen den Hebel 23 und das Fahrtrichtungsventil 7 geschaltet Sie dient zum Einstellen der Fahrtrichtung. Sie ist mechanisch, elektrisch oder pneumatisch mit einem 3/2-Wegeventil 20 verbunden. Das Wegeventil 20 und die Wendeeinrichtung 21 werden mittels eines Fahrtrichtungsschalthebels 22 eingestellt

Auf den Hebel 23 wirkt ein Ende eines Stößels 24, der sich in einem Reglergehäuse 10a über Federn 25 und 26 abstützt Diese Federn haben eine geknickte Kennlinie. Sie können auch zu einer Feder vereinigt sein.

Auf das andere Ende 27 des Stößels 24 wirkt eine, ein zentimeterweises Fahren steuernde Einrichtung 40. Sie besteht aus einem Hebel 29 mit einer Rolle 28, einem Umlenkhebel 30, der über eine Stange 31 mit einem Schalthebel 32 verbunden ist

Die Füllpumpe 4 ist über ein Druckbegrenzungsventil 19 abgesichert und speist in die Niederdruckleitung aes hydraulischen Kreislaufs des hydrostatischen Getriebes 3 ein. Ein Teil der von der Füllpumpe geförderten Druckflüssigkeit wird zur Einstellung der Pumpe 2 des hydrostatischen Getriebes 3 mittels der Stelleinrichtung 6 benutzt.

Die Steuerpumpe 5 ist über ein Druckbegrenzungsventil 18 gesichert. Sie fördert über eine Drossel 17 in einen Vorratsbehälter 35. Der Druck der Steuerdruckflüssigkeit vor der Drossel 17 wirkt in der Leitung 15 und in der Arbeitskammer 13 und belastet den Kolben 11.

Beim Anfahren und Gasgeben, also bei einer Drehzahlerhöhung der Antriebsmaschine 1, fördert die Steuerpumpe 5, eine Konstantpumpe, einen von der Drehzahl abhängigen Steuerdruckflüssigkeitsstrom.

Der Druck der Steuerdruckflüssigkeit vor der Drossel 17 vergrößert iich und wirkt über die Leitung 15 und die Arbeitskammer 13 auf den Kolben 11. Dieser wirkt gegen den durch die Federn 25 und 26 belasteten Stößel 24 und verschiebt diesen. Der zwischen dem Kolben 11 und dem Stößel 24 eingespannte Hebel 23 schwenkt dadurch abhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine 1. Ober die Wendeeinrichtung 21 wirkt die Schwenkung des Hebels 23 je nach der eingestellten Fahrtrichtung auf das vor die Stelleinrichtung 6 geschaltete Fahrtrichtungsventil. Mithin wird der Förderstrom der Pumpe selbst und damit das hydrostatische Getriebe 3 eingestellt Bei Erhöhung des Fahrwiderstandes baut sich in einer an den hydraulischen Kreislauf angeschlossenen Leitung 34 ein erhöhter Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit auf, der über das 3/2-Wegeventil 20, die Leitung 16 in die Arbeitskammer 14 geleitet wird und auf den Kolben 12 wirkt, wodurch der Hebel 23 zurückgestellt wird (Fig. 2: Einstellvorgang A, der die erste Phase des Steuerungsablaufes ergibt).

Die in die Arbeitskammer 14 mündende Leitung 16 ist über das fahrtrichtungsabhängig eingestellte 3/2-Wegeventil 20 so geschaltet daß die beim Antrieb Arbeitsdruckflüssigkeit hohen Druckes führende Leitung, beispielsweise die mit der Leitung 34 verbundene Leitung des hydraulischen Kreislaufs gemäß der Fi g. 1, mit der Arbeitskammer 14 in Verbindung sieht

Dies garantiert bei Gaswegnahme einen sogenannten Ausrolleffekt Die Pumpe 2 schwenkt so schnell zurück, wie die Antriebsmaschinendrehzahl sich reduziert.

Ein Druckwechsel im hydraulischen Kreislauf beim Schieben des Fahrzeuges wirkt sich nicht durch abruptes Bremsen aus. Hierbei rollt das Fahrzeug. Diese Eigenschaft der Steuer- und Regeleinrichtung ruft ein Fahrverhalten wie bei einem Pkw hervor.

Die Bremsung kann durch die ein zentimeterweises Fahren steuernde Einrichtung 40 willkürlich eingeleitet werden oder es kann über ein separates, nicht gezeichnetes Bremspedal das 3/2-Wegeventil 20 umgeschaltet werden, um die hydrostatische Bremsung einzuleiten. Es ist auch möglich, bei Überschreiten der Höchstgeschwindigkeit das 3/2-Wegeventil 20 selbsttätig umzuschalten, um eine Bremswirkung zu erzielen.

Aus der F i g. 2 ist zu ersehen, daß bei optimaler Ausnutzung des möglichen Zugkraftfeldes und der gegebenen geraden Kennlinien der Federn das Druckniveau der Arbsitsdruckflüssigkeit nach Ablauf des Einstellvorganges A immer noch zu hoch ist. Die Antriebsmaschine wird überfordert, d. h. die Drehzahl verringert sich. Da die Drehzahlverringerung ein Absinken des Druckes der Steuerdruckflüssigkeit bewirkt und diese Steuerdruckverringerung aber auch ein Rückstellen der Pumpe bedeutet, wird die Antriebsmaschine nicht abgewürgt, sondern es stellt sich ein neuer Betriebszustand ein, der bei reduzierter Antriebsmaschinendrehzahl wieder Gleichgewicht zwischen dem Drehmomentangebot der Antriebsmaschine und der Drehmomentaufnahme des hydrostatischen Getriebes herstellt (Fig.2: Einstellvorgang B, der die zweite Phase des Steuerungsablaufes ergibt. Der flache Kennlinienverlauf der Feder 25, nach der Erfindung zu Beginn der Einstellung, ermöglicht eine optimale Ausnutzung des möglichen Zugkraftfeldes.

Um dabei eine möglichst geringe Drückung der Drehzahl der Antriebsmaschine zu erhalten, liegt der Schnittpunkt beider Federkennlinien auf der Druckhyperbel für konst. Moment am E.ngang des hydrostatischen Getriebes.

Wird der Antriebsmaschine für einen weiteren Verbraucher Leistung abgenommen, zum Heben oder Senken von Lasten, so wird, um dieser Forderung zu genügen, die Antriebsmaschine auf maximale Leistung, also Vollgas und Nenndrehzahl, eingestellt.

Bei Vollgas tritt maximaler Förderstrom der Steuerpumpe auf. Die Pumpe 2 des hydrostatischen Getriebes 3 ist voll ausgeschwenkt. Dies bedeutet maximale Fahrgeschwindigkeit. Beim Betriebszustand »zentimeterweises Fahren« wird aber in der Regel sehr langsam gefahren. Durch Zurückschieben des Stößels 24 gegen den Kolben 11 wird die Fahrgeschwindigkeit reduziert. Der Hebel 23 schwenkt ein und stellt über das Fahrtrichtungsventil 17 die Pumpe 2 zurück.

Dies wird also nicht mittels Vergrößerung des Querschnittes einer Steuerdrossel und damit durch Reduzieren -⁴CS Druckes der Steuerdruckflüssigkeit erreicht, sondern durch unabhängiges Eingreifen in die Einstellung der Pumpe.

Bei eingestellten, kleinen Förderströmen, also auch bei kleinen Geschwindigkeiten, wird ein Höchstmaß an Feinfühligkeit in der Einstellung der Fahrgeschwindig-

keit dadurch erzielt, daß die ein zentimeterweises Fahren steuernde Einrichtung aus zwei aufeinander einwirkenden Hebeln 29 und 30 besteht.

Bewegt sich der Umlenkhebel 30 um einen kleinen Winkel, der dem Pedal- oder Hebelweg des Schalthebels 32 entspricht, bewegt sich der Hebel 29, vom Umlenkhebel 30 über die Rolle 28 angetrieben, um einen Winkel von maximal 90°.

Die Sinuslinie als Hubkurve für den Stößel 24 oder dessen Ende 27 flacht sich im Bereich größerer Winkel, ι ο d. h. bei kleiner Fahrgeschwindigkeit, stark ab. Dies bedeutet, daß bei großem Pedal- oder Hebelweg des Schalthebels 32 ein kleiner Geschwindigkeitsbereich beeinflußt wird. Die Geschwindigkeitseinstellung ist also sehr feinfühlig.

Ein Eingriff, unabhängig vom Druck der Steuerdruckflüssigkeit, in die Einstellung bedeutet, daß die an der ein zentimeterweises Fahren steuernden Einrichtung eingestellte Geschwindigkeit auch bei Entlastung des Antriebs nicht überschritten wird. Die am Schalthebel 32 eingestellte Fahrgeschwindigkeit bleibt erhalten (Fig. 2: Bereich I). Die Regeleinrichtung kann nur außerhalb der von der ein zentimeterweises Fahren steuernden Einrichtung bestimmten Lage des Hebels 23 arbeiten, die bei normalem Arbeiten der Regelvorrichtung bestimmten Druckpaarungen an den Kolben 11 und 12 entsprechen würde (F i g. 2, Bereich II), und kann das Fahrzeug bestenfalls durch Ansprechen der Regeleinrichtung verlangsamen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Steuer- und Regeleinrichtung für ein stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Hubstapler, Schaufellader oder dergleichen, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen, in der Fördermenge und gegebenenfalls in der Förderrichtung einstellbaren Pumpe und mit einem von dieser mit Arbeitsdruckflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostatischen Motor, wobei eine die Fördermenge und gegebenenfalls die Förderrichtung der Pumpe einstellende Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Steuerpumpe, durch die Steuerdruckflüssigkeit mit antriebsmaschinen-drehzahlabhängigem Druck zur Steuer- und Regeleinrichtung gefördert wird, ferner mit einem die Stelleinrichtung der Pumpe einstellenden, schwenkbar gelagerten Hebel, an dem die vom antriebsmaschinen-drehzahlabhängigen Druck der Steuerdruckflüssigkeit erzeugte Kraft gegen die Kraft von den Hebel in Richtung eines Erniedrigens der Fördermenge der Pumpe belastenden Federn mit nicht-linearer Kennlinie in Richtung eines Erhöhens der Fördermenge der Pumpe angreift und an dem weiterhin eine vom Druck der Arbeitsdruckflüssigkeit in der Förderleitung des hydraulischen Kreislaufes erzeugte Kraft an dem Hebel im Sinne eines Erniedrigens der Fördermenge der Pumpe angreift, dadurch gekennzeichnet, daß