DE3244615C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrich­ tung für eine von einer Brennkraftmaschine mit variab­ ler Drehzahl antreibbare, verstellbare Pumpe eines hydostatischen Getriebes, bei der einer gemeinsam mit der verstellbaren Pumpe antreibbaren Hilfspumpe eine Drossel nachgeschaltet ist und ein Stellorgan zur Änderung der Verdrängung der verstellbaren Pumpe in Abhängigkeit von einer drosselabhängigen Druckgröße und einer die Stellung des Stellorgans zurückmeldenden Rückführvorrichtung betätigbar ist, wobei die Drossel mit Hilfe der Rückführvorrichtung derart verstellbar ist, daß jeder Stellung des Stellorgans eine bestimmte Stellung der Drossel entspricht, und wobei ein Ver­ gleicher vorgesehen ist, der vom Druck vor der Drossel und in Gegenrichtung von einem weiteren von einer Sollwertfeder aufgebauten Druck belastet ist, der die Kraftdifferenz mit einem konstanten Sollwert der Sollwertfeder vergleicht und mit dessen Hilfe das Stellorgan bei einer Abweichung der Kraftdifferenz vom Sollwert derart verstellt wird, daß der Verglei­ cher eine Gleichgewichtsstellung einnimmt.

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 15 28 441 bekannt. Bei dieser Einrichtung wird im Vergleicher der jeweilige Hochdruck der Pumpe mit dem Druck in einem Raum vor der Drossel verglichen. Wenn der Hochdruck im Getriebe steigt, also die Be­ lastung zunimmt, wird das Stellorgan im Sinne einer geringeren Verdrängung der Pumpe verstellt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das zulässige Drehmoment nicht überschritten wird. Gleichzeitig wird die Dros­ sel in Richtung auf einen höheren Drosselwiderstand verlagert. Da aber die Drehzahl der Brennkraftmaschine weitgehend unverändert bleibt, also auch die Hilfs­ pumpe eine unveränderte Menge fördert, steigt der Druck in dem Raum vor der Drossel entsprechend an. Dies ist auch beabsichtigt, damit der Vergleicher wieder in die mittlere Gleichgewichtsstellung zurück­ geführt wird. Das bedeutet aber andererseits, daß der Druckabfall über die Drossel erheblich angestiegen ist, denn es muß die gleiche Fördermenge der Hilfs­ pumpe über einen kleineren Drosselquerschnitt abge­ leitet werden. Hierdurch entstehen Verluste, die deswegen besonders gravierend sind, weil sie quadra­ tisch ansteigen.

Bei einer weiteren bekannten Steuereinrichtung DE-OS 30 41 856 wird die sich mit der Antriebsdrehzahl ändernde Fördermenge der Hilfspumpe über eine Drossel mit konstantem Querschnitt geleitet. Der Druckabfall an dieser Drossel wird mit Hilfe eines Druckverstär­ kers in einen Steuerdruck umgewandelt, der mit Hilfe eines mit der Rückführvorrichtung versehenen Ventils und eines zweiteiligen Stellmotors in eine bestimmte Stellung des Stellorgans umgesetzt wird. Auf diese Weise ist einer bestimmten Drehzahl der Hilfspumpe und damit auch der verstellbaren Pumpe eine entspre­ chende Verdrängung (Fördermenge pro Umdrehung) der verstellbaren Pumpe zugeordnet. Wenn die beiden Pumpen durch eine Brennkraftmaschine angetrieben werden, kann man die Fördermenge der verstellbaren Pumpe mit Hilfe des Gaspedals ändern (fahrautomatische Regelung).

Bei dieser bekannten Konstruktion steigt der Druckab­ fall an der Drossel mit steigender Drehzahl der Hilfs­ pumpe quadratisch an. Dies hat bei höheren Drehzahlen hohe Druckverluste zur Folge und führt bei kleinen Drehzahlen zu einem so geringen Druckabfall, daß auf einen Druckverstärker, der eine weitere Kompli­ kation darstellt, nicht verzichtet werden kann.

Aus der DE-OS 24 41 069 ist ein hydrostatisches Ge­ triebe bekannt, bei dem die Verdrängung und die Dreh­ zahl für eine feste Kennlinie miteinander verknüpft sind. Zu diesem Zweck ist eine Hilfspumpe vorgesehen, deren Druck unmittelbar auf das Stellorgan der Haupt­ pumpe wirkt und dort die Winkelstellung einer Taumel­ scheibe verändert. Mit der Verstellung dieses Stell­ organs wird auch eine der Hilfspumpe nachgeschaltete Drossel verändert. Der Pumpendruck wird mit der Kraft einer Feder ins Gleichgewicht gebracht. Da die Taumel­ scheibe um einen erheblichen Winkel verschwenkt werden muß, ändert sich die Kraft dieser Feder über den Stellweg erheblich. Es ist daher unmöglich, im Sinne einer Konstanthaltung des Druckabfalls an der Drossel zu regeln, sondern der Druckabfall richtet sich nach der jeweiligen Zusammenpressung der Feder.

US-PS 22 53 663 beschreibt eine Steuereinrichtung für eine verstellbare Pumpe, die mit einem Elektromo­ tor mit konstanter Drehzahl angetrieben ist. Die verstellbare Pumpe ist mit einem Stellmotor verbunden, der über einen bestimmten Weg verstellt werden kann. Er soll der Fernbetätigung eines Schiffsruders dienen, das mit Hilfe des Steuerrades verstellt werden soll. Zu diesem Zweck ist mit dem Motor eine Hilfspumpe gekuppelt, die über ein Überdruckventil Druckflüssig­ keit über zwei Einheiten zum Tank fördert. Jede Ein­ heit weist eine verstellbare Drossel auf, wobei die Drosseleinheit von dem Differentialkolben eines Hilfs­ stellmotors und die der anderen Einheit mit Hilfe des Steuerrades verstellbar ist. Jede Einheit enthält ferner ein vom Druckabfall an der Drossel gesteuertes Ventil, das diesen Druckabfall konstant hält. Bei einer Verstellung des Steuerrades wird der Differen­ tialkolben jeweils soweit verlagert, bis der Druckab­ fall an der einen Einheit demjenigen an der anderen Einheit entspricht. Dieser Druckabfall setzt sich jeweils aus demjenigen an der verstellbaren Drossel plus demjenigen am Ventil zusammen. Mit der Verstel­ lung des Differentialkolbens wird auch der Drehpunkt eines Hebels verlagert. Hierdurch verstellt sich die Verdrängung der Pumpe, wodurch der Stellmotor Druckflüssigkeit erhält. Da dessen Kolbenstange eben­ falls an dem Hebel angelenkt ist, ergibt sich eine Rückführung der Stellmotorbewegung auf die Verdrängung der Pumpe. Sobald der Stellmotor einen dem Differen­ tialkolben entsprechenden Weg zurückgelegt hat, ist die Verdrängung der Pumpe auf den Wert Null zurückge­ führt. Auf diese Weise entspricht ein bestimmter Drehwinkel des Steuerrades einem bestimmten Betäti­ gungsweg des Stellmotors.

Aus der US-PS 26 30 681 ist ein hydrostatisches Ge­ triebe bekannt, dessen verstellbare Pumpe von einem Fahrzeugmotor mit variabler Drehzahl angetrieben wird. Der Motor soll den Kompressor einer Kälteanlage o. dgl. antreiben, der mit konstanter Drehzahl laufen soll. Mit dem Motor ist eine Hilfspumpe gekuppelt. Dieser ist eine feste Drossel nachgeschaltet. Deren Druckabfall wirkt auf ein als Vergleicher arbeitendes Steuerventil mit einem in einer festen Bohrung ange­ ordneten Ventilschieber, der durch eine Sollwertfeder und den Druckabfall an der Drossel belastet ist. In seiner ausgeglichenen Stellung ist die zum Stellmotor zur Verstellung der Pumpe führende Leitung abgesperrt. In den nicht ausgeglichenen Stellungen ist der Stellmotor mit der Druck- bzw. Widerdruckseite des Systems verbun­ den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­ einrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der der jeweiligen Drehzahl unabhängig von der Be­ lastung eine bestimmte Verdrängung zugeordnet wird und dies mit geringen Verlusten geschieht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Steuerein­ richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Vergleicher vom in Gegenrichtung zur Sollwertfe­ der wirkenden Druckabfall der Drossel belastet ist und daß der Sollwert einstellbar ist.

Bei dieser Konstruktion schwankt der Druckabfall an der verstellbaren Drossel nur geringfügig um einen vorge­ gebenen Sollwert. Dieser kann so gewählt sein, daß er einerseits klein genug ist, damit keine unzulässigen Verluste auftreten, andererseits aber groß genug, um auf einen Druckverstärker verzichten zu können. Bei einer Abweichung des Druckabfalls an der Drossel vom Sollwert wird das Stellorgan im Sinne einer Konstanthal­ tung des Druckabfalls so verstellt, daß der jeweiligen Drehzahl eine bestimmte Verdrängung zugeordnet ist. Verstellbare Drosseln sind in verschiedensten Ausführun­ gen bekannt, sei es als Drosselventil, als Schieber mit veränderbarer Drosselkanallänge, als Blende mit änderbarem Öffnungsquerschnitt u. dgl. Es bereitet auch keine Schwierigkeiten, die verstellbare Drossel über die Rückführvorrichtung mit dem Stellorgan zu verbinden. Insgesamt ergibt sich eine sehr einfach aufgebaute, aber sehr genau arbeitende Steuereinrichtung für eine verstellbare Pumpe. Bei einem Fahrzeug mit hydrostati­ schem Getriebe läßt sich die Drehzahl des hydrostatischen Motors sehr genau mit dem Gaspedal des Verbrennungsmotors regeln.

Durch eine entsprechende Wahl der Rückführvorrichtung kann man jeden gewünschten Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Pumpen und der Verdrängung der verstellbaren Pumpe erzielen. Bestimmte Funktionsabhängigkeiten er­ reicht man nicht nur durch die Auslegung der mechanischen Verbindung zwischen Stellorgan und Drossel, sondern auch durch die Ausgestaltung des Drosselventils selbst. Bevorzugt wird es, daß der Durchflußwiderstand der verstellbaren Drossel linear mit der Verdrängung der verstellbaren Pumpe änderbar ist. Dies ergibt einen linearen Zusammenhang zwischen Drehzahl und Verdrängung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung näher erläutert.

Ein hydrostatisches Getriebe weist eine verstellbare Pumpe 1 und einen druckmittelbetätigten Motor 2 auf, welche über Leitungen 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die verstellbare Pumpe 1 wird zusammen mit einer Hilfspumpe 5 von einer Brennkraftmaschine 6 angetrieben, der ein Gaspedal 7 zugeordnet ist. Die verstellbare Pumpe 1 weist ein Stellorgan 8 auf, mit der die Verdrängung der Pumpe verändert werden kann. Das Stellorgan wird beispielsweise durch die verlagerbare Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine, durch einen verstellbaren Exzenterring einer Flügel­ radpumpe, durch einen verstellbaren Bahnträger einer Radialkolbenpumpe u. dgl. gebildet. Ein Stellmotor 9 dient dazu, das Stellorgan 8 in die gewünschte Lage zu bringen.

Die Hilfspumpe 5 fördert Druckflüssigkeit aus einem Behälter 10 über eine verstellbare Drossel 11. Die Druckflüssigkeit kann über ein Rückschlagventil 12 in die Leitung 3 oder ein Rückschlagventil 13 in die Leitung 4 eingespeist werden, je nachdem welche der Leitungen Niederdruck führt, um Leckverluste auszugleichen. Überschüssige Druckflüssigkeit wird über ein Überdruckventil 14 in den Behälter zurück­ geleitet.

Das Stellorgan 8 ist über eine gestrichelt angedeute­ te Rückführvorrichtung 15 mit der verstellbaren Drossel 11 verbunden, so daß jeder Stellung des Stell­ organs 8 eine bestimmte Stellung des Drosselventils 11 zugeordnet ist. Vorzugsweise ist der Zusammenhang so, daß sich der Drosselwiderstand linear mit der Verlagerung des Stellorgans 8 ändert.

Ein Vergleicher 16 hat die Form eines Steuerventils 17 mit einem in einer festen Bohrung 18 verstellbaren Ventilschieber 19. Dieser ist an einem Ende durch den Druck in einer Kammer 20, welche über eine Lei­ tung 21 mit einem Punkt 22 von der Drossel 11 verbun­ den ist, und auf der anderen Seite durch den Druck in einer Kammer 23, die über eine Leitung 24 mit einem Punkt 25 hinter der Drossel 11 verbunden ist, sowie durch eine Sollwertfeder 26, die mittels einer Einstellschraube S verstellbar ist, belastet. Ein Bund 27 des Schiebers 19 übersteuert eine Steueröff­ nung 28, die über eine Leitung 29 mit dem Stellmotor 9 verbunden ist. Bewegt sich der Schieber 19 nach unten, empfängt der Stellmotor 9 Druckflüssigkeit, die einer Leitung 30 über ein Rückschlagventil 31 oder ein Rückschlagventil 32 von der jeweils Druck führenden Leitung 3 bzw. 4 zuführbar ist. Auf diese Weise wird der Stellmotor gegen die Kraft einer nicht veranschaulichten Rückstellfeder in einer Richtung verlagert. Bewegt sich dagegen der Schieber 19 nach oben, wird die Steueröffnung 28 mit einer Behälter­ leitung 33 verbunden. Der Stellmotor kann sich daher unter dem Einfluß der Rückstellfeder in entgegenge­ setzter Richtung bewegen.

Im Betrieb hat der Vergleicher 16 die veranschaulichte ausgeglichene Lage, bei der der Druckabfall an der verstellbaren Drossel 11 auf den Schieber 19 eine Kraft ausübt, die der Vorspannkraft der Sollwertfe­ der 26 entspricht. Wird durch Betätigen des Gaspe­ dals 7 die Drehzahl der Pumpen erhöht, so steigt der Druckabfall an der Drossel 11 kurzfristig, der Schieber 19 bewegt sich nach oben. Das Stellorgan 8 verstellt sich im Sinne einer größeren Verdrängung. Gleichzeitig wird die Drossel 11 im Sinne eines kleineren Drosselwiderstandes verstellt. Hierdurch sinkt der Druckabfall und der Schieber 19 kehrt in die ausgeglichene Stellung zurück. Da der Stellmo­ tor 9 gesperrt ist, behält das Stellorgan 8 die verän­ derte Lage. Bei einem Sinken der Drehzahl ergeben sich die umgekehrten Verhältnisse.

Da die Zuordnung zwischen der Stellung des Stellor­ gans 8 und der Öffnung der Drossel 11 beliebig ge­ wählt werden kann, lassen sich alle interessierenden Abhängigkeiten der Fördermenge der verstellbaren Pumpe 1 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine 6 wählen.

Claims (2)

1. Steuereinrichtung für eine von einer Brennkraftmaschi­ ne mit variabler Drehzahl antreibbare, verstellbare Pumpe eines hydrostatischen Getriebes, bei der einer gemeinsam mit der verstellbaren Pumpe antreibbaren Hilfspumpe eine Drossel nachgeschaltet ist und ein Stellorgan zur Änderung der Verdrängung der verstellba­ ren Pumpe in Abhängigkeit von einer drosselabhängigen Druckgröße und einer die Stellung des Stellorgans zurückmeldenden Rückführvorrichtung betätigbar ist, wobei die Drossel mit Hilfe der Rückführvorrichtung derart verstellbar ist, daß jeder Stellung des Stellor­ gans eine bestimmte Stellung der Drossel entspricht, und wobei ein Vergleicher vorgesehen ist, der vom Druck vor der Drossel und in Gegenrichtung von einem weiteren von einer Sollwertfeder aufgebauten Druck belastet ist, der die Kraftdifferenz mit einem konstan­ ten Sollwert der Sollwertfeder vergleicht und mit dessen Hilfe das Stellorgan bei einer Abweichung der Kraftdifferenz vom Sollwert derart verstellt wird, daß der Vergleicher eine Gleichgewichtsstellung ein­ nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (16) vom in Gegenrichtung zur Sollwertfeder (26) wir­ kenden Druckabfall der Drossel (11) belastet ist und daß der Sollwert einstellbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußwiderstand der verstellbaren Drossel (11) linear mit der Verdrän­ gung der verstellbaren Pumpe (1) änderbar ist.