DE3739387A1 - Antriebssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Dabei ist von einem bekannten Antriebssystem ausgegangen
(P 33 02 546), bei dem die Verstelleinrichtung der Primär
einheit durch einen Druckregler derart erfolgt, daß in
einer die Primäreinheit mit der Sekundäreinheit verbinden
den Leitung ein eingeprägter Druck aufrecht erhalten wird.
Ein an einem Fahr- oder Bremspedal eingestelltes Signal
wird als Sollwert für den Schwenkwinkel der Sekundärein
heit zugeführt. Die Sekundäreinheit gibt ein der Einstel
lung entsprechendes Drehmoment ab bzw. nimmt auf und
die Drehzahl wird von der Größe der angekuppelten Last
bestimmt. Für die Sekundäreinheit kann ein Drehmomentregel
kreis bzw. ein Drehzahlregelkreis vorgesehen sein.
Bei wechselnden Abtriebsmomenten und Drehzahlen eines
Antriebes, insbesondere bei einem Fahrzeug, ist es wün
schenswert, daß die antreibende Brennkraftmaschine in
einem optimalen Wirkungsgradbereich operiert. Zur Steige
rung des Wirkungsgrades eines solchen Antriebes ist es
bekannt (P 34 09 566), mehrere Schaltstufen durch Zu- und
Abschalten einzelner Primär und Sekundäreinheiten zu er
möglichen und eine hydraulische Leistungsspeicherung vor
zusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebs
system für ein Fahrzeug so auszubilden, daß mit geringst
möglichem Aufwand die Regelung der Sekundär- sowie der
Primäreinheiten optimiert wird.
Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten
Merkmale für die Regelung der Sekundäreinheit und des
Patentanspruchs 8 für die Primäreinheit gelöst.
Erfindungsgemäß ist für die Sekundäreinheit eine Leistungs
regelung vorgesehen, die abhängig ist von einem willkürlich
eingestellten Leistungssignal als Sollwert, dem Systemdruck
und der an der Sekundäreinheit gemessenen Drehzahl. Aus
diesen Werten wird in einer Rechenschaltung der Sollwert
für den Schwenkwinkel der Sekundäreinheit errechnet. Der
Sollwert wird in einer nachgeschalteten Begrenzerschaltung
auf den maximal möglichen Schwenkwinkel begrenzt, der in
einer Rechenschaltung ermittelt wird, der als Eingangsgrößen
die gemessene Drehzahl der Sekundäreinheit, der eingeprägte
Druck sowie eine maximale Leistung zugeführt wird, die aus
einem Speicher entnommen wird, in dem ein Kennlinienfeld
gespeichert ist, das für die jeweilige Istdrehzahl der
Primäreinheit die maximale Leistung angibt. Der auf diese
Weise begrenzte Sollwert für den Schwenkwinkel wird dann
einem Drehmomentregelkreis der Sekundäreinheit zugeführt.
Erfindungsgemäß wird somit eine Überlastung der Brennkraft
maschine verhindert. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn
bei einer Erhöhung der Leistung die entsprechende Drehzahl
erhöhung der Brennkraftmaschine zu spät erfolgt oder aber
das beispielsweise die maximale Drehzahl der Brennkraft
maschine bereits erreicht ist. Um die Begrenzung nicht
stärker als nötig wirken zu lassen, wird die Leistungsauf
nahme der Sekundäreinheiten etwas größer als die maximale
Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine gewählt. Die Begren
zung wird somit oberhalb der theoretischen Leistung einge
stellt. Übersteigt die Leistungsaufnahme der sekundären
Einheiten die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, so
wird sich der Systemdruck verringern. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung wird dann die Differenz zwischen dem
Sollwert und dem Istwert des Systemdrucks zur Verringerung
des Sollwerts für den Schwenkwinkel der Sekundäreinheit
verwendet.
Zur Optimierung der Primäreinheit, nämlich der Drehzahl der
antreibenden Brennkraftmaschine wird erfindungsgemäß aus
einem das Kennlinienfeld der Brennkraftmaschine beinhalten
den Speicher die optimale Drehzahl für eine bestimmte
Leistung entnommen. Vorzugsweise ist für die
Brennkraftmaschine ein Drehzahlregelkreis vorgesehen, dem
die optimale Drehzahl als Sollwert sowie der Drehzahlist
wert der primären Einheit zugeführt werden. Es wird somit
die Brennkraftmaschine auf die optimale Drehzahl für die
jeweils abgegebene Leistung eingeregelt. Die optimale Drehzahl
aus dem Speicher kann verbrauchsoptimal sein, oder optimal bezüglich
Schadstoffentwicklung oder Geräusche usw.
Die Eingangsgröße für den Kennlinienfeldspeicher kann ent
weder unmittelbar ein an einem Fahrpedal gewähltes Leistungs
signal, also ein Sollwert sein, ist jedoch vorzugsweise ein
Istwert, der in einer Rechenschaltung aus dem Schwenkwinkel
und der Drehzahl der Primäreinheit sowie aus dem Systemdruck
errechnet wird.
Mit der Verknüpfung der Regelungen für die Brennkraftmaschi
ne und die Sekundäreinheit läßt sich der Wandlungsbereich
des hydrostatischen Getriebes mit Sekundärregelung ver
größern, indem die Leistung der Brennkraftmaschine sowie
gegebenenfalls auch der Primäreinheit geringer gewählt wird
als die maximale Leistungsaufnahme der Sekundäreinheiten.
Dies ist insbesondere für Fahrantriebe von wesentlicher
Bedeutung, um den Wirkungsgrad zu steigern und den Fahr
antrieb in einem optimalen Wirkungsgradbereich zu fahren.
Durch die erfindungsgemäße Regelung wird eine Überlastung
der Brennkraftmaschine vermieden. Erfindungsgemäß sind
mehrere Regelungen überlagert.
Um den geforderten Wandlungsbereich abzudecken, müssen die
Sekundäreinheiten relativ groß gegenüber der Primäreinheit
ausgeführt werden. Dies führt bei hohen Drehzahlen zu klei
nen Schwenkwinkeln der Sekundäreinheiten und damit zu un
günstigen Wirkungsgraden. Der Wirkungsgrad wird verbessert,
wenn abhängig von der Drehzahl der Sekundäreinheiten der
Systemdruck abgesenkt wird. Dies erfolgt über eine elek
trische Ansteuerung der Druckregelung der Primäreinheit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an
hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine schemati
sche Darstellung eines hydrostatischen Getriebes und des
Regelsystems gezeigt ist.
Eine Brennkraftmaschine 1 reibt eine verstellbare hydro
statische Maschine 2 an, deren Schwenkwinkel α zur Ein
stellung ihres Förder- bzw. Schluckvolumens mittels einer
Verstelleinrichtung einstellbar ist, die von einer Druck
regelung 3 ansteuerbar ist. Die Druckregelung ist von einer
drehzahlabhängigen Druckregelung 4 überlagert. Als Pumpe arbeitend fördert
die Maschine 2 Arbeitsmittel in einen Leitungsstrang 6, an
den eine verstellbare hydrostatische Maschine 8 als Sekun
däreinheit angeschlossen ist, deren Schwenkwinkel α eben
falls von einer Verstelleinrichtung 9 eingestellt wird und
eine nicht dargestellte Last antreibt.
Durch die Druckregelung 3 der Maschine 2 wird in dem Lei
tungsstrang 6 ein eingeprägter Druck als Systemdruck auf
recht erhalten. Das Schluckvolumen der Sekundäreinheit 8
bestimmt das von ihr gelieferte Drehmoment. Je nach der
Größe der angetriebenen Last stellt sich eine zugehörige
Drehzahl n 2 ein, die von einem Tachogenerator 10 gemessen
wird.
Mittels eines nicht dargestellten Fahrpedals wird an einem
nicht dargestellten Potentiometer eine Spannung abgegriffen,
die als Sollwert für die Leistung der Sekundäreinheit 8 auf
der Signalleitung 12 ansteht. In einer Rechenschaltung 14
wird aus den Eingangsgrößen für die Leistung P sowie aus
dem Systemdruck p und der im Tachogenerator gemessenen Dreh
zahl n 2 der Sekundäreinheit 8 nach folgender Gleichung der
Schwenkwinkel α 2 für die Sekundäreinheit 8 errechnet
wobei V max das maximale Schluckvolumen der Sekundäreinheit
8 ist. Der Systemdruck p wird in einem an die Leitung 6
angeschlossenen Druckaufnehmer gemessen.
In einer Begrenzerschaltung 16 wird der Schwenkwinkel α 2
auf den maximal möglichen Winkel begrenzt. Hierzu ist
eine weitere Rechenschaltung 18 und ein Speicher 20 an
die Begrenzerschaltung 16 angeschlossen. In dem Speicher 20
sind für jede Drehzahl n 1 der Brennkraftmaschine 1 der
zugehörige Wert für die bei dieser Drehzahl maximale
Leistung der Brennkraftmaschine gespeichert. Die Drehzahl
n 1 wird von einem Tachogenerator 21 gemessen und ist die
Eingangsgröße für den Speicher 20. Die Ausgangsgröße P max
wird zusammen mit dem Systemdruck p und der Drehzahl n 2
der Sekundäreinheit Rechenschaltung 18 eingespeist, die
den Schwenkwinkel α 2 auf den maximal möglichen Wert α max
begrenzt, wobei die Werte nach folgender Beziehung mitein
ander verknüpft werden
Es wird somit der vom Fahrpedal vorgegebene Leistungswert
so begrenzt, daß die maximale Leistung nicht überschritten
wird. Reicht die maximale Leistung der Brennkraftmaschine
nicht aus, weil die Leistungsaufnahme der Sekundäreinheit
die maximale Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine über
steigt, so sinkt der Systemdruck in der Leitung 6 ab. In
einem Vergleichsglied 24 wird die Differenz zwischen dem
Istwert und dem Sollwert des Systemdruckes ermittelt und
gelangt über ein Anpaßglied 25 zu einer Summierstufe 26,
in der der Schwenkwinkel α 2 für die Sekundäreinheit 8
weiter verringert wird. Es wird somit das Fahrsignal unter
voller Ausnutzung der Leistung der Brennkraftmaschine ver
kleinert.
Der Sollwert für den Systemdruck kann abhängig von der Dreh
zahl n 2 der Sekundäreinheit verringert werden. Hierzu ist
ein Steuerglied 28 vorgesehen, dem als Eingangsgröße die
Drehzahl der Sekundäreinheit 8 zugeführt wird. Bei hohen
Drehzahlen, bei denen die Maschine 8 mit kleinen Schwenk
winkeln und damit ungünstigem Wirkungsgrad gefahren wird,
spricht die Steuerung 28 an und verringert den Sollwert
für den Systemdruck. Bei verringertem Systemdruck schwenkt
die Einheit 8 in den Bereich größerer Schwenkwinkel aus
und gelangt damit in einen besseren Wirkungsgradbereich.
Die Absenkung des Sollwertes für den Systemdruck kann in
Stufen oder stufenlos erfolgen.
Das Sollwertsignal für den Systemdruck bewirkt einc entspre
chende Verstellung der Druckregelung 3 der Primäreinheit 2.
Der von der Regelung 3 einzustellende Druck wird somit elek
trisch eingestellt. Die Verstellung der Primäreinheit 2 er
folgt hydraulisch in bekannter Weise. Um eine Überlastung
der Brennkraftmaschine zu vermeiden ist der Druckregelung 3
zusätzlich eine drehzahlabhängige Regelung 4 überlagert.
Aus der Zeichnung ist die Kennlinie ersichtlich, wonach
der Systemdruck verringert wird, wenn die Brennkraftma
schine 1 zu stark gedrückt wird.
Der Sollwert für den Schwenkwinkel α 2 wird schließlich
über einen Anpaßverstärker 29 einem Regler 30 zugeführt,
in dem aus dem Sollwert und dem Istwert des an der Sekundär
einheit 8 eingestellten Schwenkwinkels ein Fehlersignal
gebildet wird, das zur Verstelleinrichtung 9 geführt wird.
Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird in folgender Weise
optimiert. In einer Rechenschaltung 32 wird aus den Eingangs
größen Schwenkwinkel α 1 und Drehzahl n 1 der Primäreinheit 2
sowie aus dem Systemdruck p die von der Brennkraftmaschine 1
gelieferte Leistung P nach folgender Gleichung errechnet
P = α₁ · n₁ · p · V max (α in % V max )
wobei V max das maximale Fördervolumen der Primäreinheit 2 ist.
Die Ausgangsgröße P gelangt in einen Kennlinienfeldspeicher
33. In dem Speicher sind die Werte für die Leistung und die
optimale bei dieser Leistung zu fahrende Drehzahl n opt ab
hängig vom Brennstoffverbrauch gespeichert. Die Ausgangs
größe des Speichers 33 ist somit die optimale Drehzahl, die
zu der abgegebenen Leistung gehört. Dieser Wert wird als
Sollwert in der Vergleichsstufe 34 mit dem Istwert der Dreh
zahl verglichen und das Fehlersignal wird über einen Ver
stärker 35 auf die Drehzahleinstellung der Brennkraftmaschi
ne 1 geführt.
In einer vereinfachten Schaltung kann der Speicher 33 auch
unmittelbar das an dem nicht dargestellten Fahrpedal einge
stellte Leistungssignal auf der Leitung 12 erhalten. Hierzu
wird der Schalter 36 umgeschaltet und die Rechenschaltung 32
gerät in Wegfall.
Bei Lastwechsel, wenn die Sekundäreinheit 8 angetrieben wird,
somit als Pumpe arbeitet und Arbeitsmittel in den Strang 6
fördert erzeugt in entsprechender Weise eine Schwenkwinkel
begrenzung der Sekundäreinheit 8. Auf der Leitung 12 steht
dann eine mittels eines Bremspedals eingestellte Brems
leistung als negativer Wert an. Aus dem Speicher 20 wird die
der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zugehörige
maximale Bremsleistung der Brennkraftmaschine entnommen und
über die Rechenschaltung 18 der Schwenkwinkel α 2 zum Bremsen
entsprechend begrenzt. Da in diesem Fall die Primäreinheit 2
die Brennkraftmaschine 1 antreibt und die Drehzahlregelung
keinen Wert aus dem Speicher 33 erhält, tritt der Drehzahl
regler der Brennkraftmaschine außer Funktion.
Claims (10)
1. Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit mindestens einer
von einer Brennkraftmaschine angetriebenen verstell
baren hydrostatischen Maschine als Primäreinheit,
mindestens einer verstellbaren hydrostatischen Maschine
als Sekundäreinheit mit Verstellvorrichtungen zur Ein
stellung des Schluck- bzw. Fördervolumens der Maschinen,
mit einer Druckregelung für die Primäreinheit, um einen
eingeprägten Systemdruck aufrecht zu erhalten und mit
einem willkürlich einstellbaren Leistungssignal für das
Antriebssystem, dadurch gekennzeichnet, daß
einen Rechenschaltung (14) vorgesehen ist, in der das
Leistungssignal mit dem Drehzahlistwert der Sekundär
einheit (8) und dem Istwert des Systemdrucks verknüpft
und als Sollwert für den Schwenkwinkel der Sekundär
einheit zugeführt wird.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rechenschaltung (18) vorgesehen ist, in der die
aus einem Speicher (20) ermittelte, dem Drehzahlistwert
der Brennkraftmaschine (1) zugehörige maximale Leistung
mit dem Istwert des Systemdrucks und dem Drehzahlist
wert der Sekundäreinheit verknüpft und mit dem Ausgangs
signal der Rechenschaltung der Sollwert für den Schwenk
winkel der Sekundäreinheit begrenzt wird, so daß die
maximale Leistung der Brennkraftmaschine nicht über
schritten wird.
3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß für negative Leistungssignale aus dem Speicher (20)
die dem Drehzahlistwert der Brennkraftmaschine zugehörige
maximale Bremsleistung entnommen wird, um den Sollwert
für den Schwenkwinkel der Sekundäreinheit zu begrenzen.
4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert und der Istwert
des Systemdrucks verglichen werden und bei Abweichungen
der Sollwert des Schwenkwinkels für die Sekundäreinheit
so verändert wird, daß die maximale Leistungsabgabe
bzw. Leistungsaufnahme der Brennkraftmaschine nicht über
schritten wird.
5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für den System
druck in Abhängigkeit von der Drehzahl der Sekundärein
heit veränderbar ist, so daß der Schwenkwinkel der Se
kundäreinheit auf optimalen Wirkungsgrad einstellbar ist.
6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Primäreinheit (2) einen
Druckregler (3) aufweist, dem der veränderte Sollwert
für den Systemdruck zugeführt wird.
7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Druckregler (3) eine drehzahlabhängige Regelung
(4) überlagert ist, derart, daß der Systemdruck mit
ansteigender Drehzahl der Brennkraftmschine erreicht
wird.
8. Antriebssystem, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine
(1) eine Drehzahlsteuerung bzw. -regelung vorgesehen ist,
und daß aus einem Speicher (33), in dem ein Kennlinien
feld mit den Leistungsdaten der Brennkraftmaschine ge
speichert ist, eine zu einem Leistungssignal zugehörige
brennstoffverbrauchsabhängige optimale Drehzahl als
Sollwert entnommen wird.
9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Leistungssignal in einer Rechenschaltung (32)
aus den Istwerten des Schwenkwinkels und der Drehzahl
der Primäeinheit (2) sowie des Systemdruckes ermittelt
wird.
10. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Leistungssignal einem an einem Fahr- bzw. Brems
pedal eingestellten Sollwert der Leistung der Sekundär
einheit (8) entspricht.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0497293A1 (de) * | 1991-01-30 | 1992-08-05 | O&K ORENSTEIN & KOPPEL AG | Verfahren zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes sowie hydrostatischer Antrieb für Arbeitsmaschinen |
DE4111500A1 (de) * | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur leistungsbegrenzung einer hydraulischen maschine |
WO1994009293A1 (de) * | 1992-10-15 | 1994-04-28 | Hydromatik Gmbh | Hydrostatisches getriebe |
DE4406736A1 (de) * | 1994-02-28 | 1995-08-31 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Verfahren zur Leistungsbegrenzung in einem Drucknetz mit eingeprägtem Druck |
EP1930594A1 (de) * | 2006-11-27 | 2008-06-11 | Robert Bosch GmbH | Verfahren zur Regelung einer Hydropumpe und elektronische Steuereinheit |
EP1826420A3 (de) * | 2006-02-27 | 2012-02-22 | Liebherr-Werk Nenzing GmbH | Verfahren sowie Vorrichtung zur Regelung eines Antriebssystems |
-
1987
- 1987-11-20 DE DE19873739387 patent/DE3739387A1/de not_active Withdrawn
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