DE19930997A1 - Anordnung zum Steuern eines hydraulischen Fahrzeugantriebs - Google Patents

Abstract

In einem hydraulischen Fahrzeugantrieb, der einen aus einer Verstellpumpe und einem oder mehreren Hydromotoren bestehenden geschlossenen Hydrokreislauf aufweist, wird die Verstellpumpe 2 durch einen Dieselmotor 1 angetrieben. Beim Brems- und Schiebebetrieb des Fahrzeuges wird der Hydromotor zur Pumpe und treibt die Verstellpumpe 2 an, die nun ihrerseits als Motor auf den Dieselmotor 1 einwirkt und diesen zu beschleunigen sucht. Die dadurch erzielte und beabsichtigte Bremswirkung birgt die Gefahr, daß der Dieselmotor 1 unzulässig hohe Drehzahlen erreicht, was besonders für Dieselmotoren mit Turbolader gefährlich ist. Zum Vermeiden unzulässig hoher Drehzahlen wird in die Rückströmleitung 12 zwischen Hydromotor und Verstellpumpe 2 ein als Drossel wirkendes Druckregelventil 13 eingesetzt. Das Ventil 13 drosselt die Durchflußmenge, wenn im Bremsbetrieb der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 12 einen bestimmten Einstellwert überschreitet. Auf diese Weise wird ein zu hoher Druck an der Verstellpumpe 2 vermieden, und der Dieselmotor 1 kommt nicht in den Bereich gefährlicher Drehzahlen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern eines hydraulischen Fahr­ zeugantriebs mit einem geschlossenen Hydrokreislauf, der eine durch einen Die­ selmotor angetriebene Verstellpumpe, einen die Antriebsräder des Fahrzeuges antreibenden Hydromotor und zwei die Verstellpumpe und den Hydromotor ver­ bindende Leitungen für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, wobei jede der Leitun­ gen je nach Fahrtrichtung des Fahrzeuges Hin- oder Rückleitung für den Hydro­ motor sein kann.

Wenn die Verstellpumpe und der Hydromotor für zwei Förderrichtungen einge­ richtet sind, kann das Fahrzeug von der Vorwärts- auf die Rückwärtsfahrt umge­ schaltet werden, indem die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit umge­ kehrt wird. Ferner kann der hydraulische Fahrzeugantrieb auch als Bremse wir­ ken. Hierbei geht der die Verstellpumpe antreibende Dieselmotor in den Leerlauf, und es wird durch Reduzieren des Pumpenschwenkwinkels der Förderstrom der Verstellpumpe auf Null herabgesetzt. Infolge der Massenträgheit des sich bewe­ genden Fahrzeuges bleibt aber die Fahrgeschwindigkeit zunächst unverändert. Dann dreht sich der Leistungsfluß von der Verstellpumpe zu dem oder den Hy­ dromotoren um, und der Hydromotor oder die Hydromotoren arbeiten als Pumpe. Die Verstellpumpe ihrerseits wirkt dann als Hydromotor. Die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit bleibt unverändert, aber sie wird nunmehr von dem Hy­ dromotor in Richtung zur Verstellpumpe gefördert. Die Verstellpumpe baut hy­ draulischen Widerstand auf, und dadurch erhöht sich der Betriebsdruck (Bremsdruck) des geschlossenen Hydrokreises. Es ergibt sich ein Drehmoment, das den Dieselmotor im Schlepp- oder Schiebebetrieb zu beschleunigen sucht.

Dieser Betrieb kann für Dieselmotoren besonders dann kritisch werden, wenn die Dieselmotoren mit Turboladern versehen sind. Bei sehr großen Fahrzeugen kann daher die aus der Verstellpumpe rührende Beschleunigungswirkung so groß wer­ den, daß der Dieselmotor seine Nenndrehzahl wesentlich übersteigt und dadurch beschädigt wird. Eine Schädigung der übrigen Komponenten sowie ein Verlust der hydrostatischen Bremsfähigkeit ist in diesem Fall nicht auszuschließen.

Hier bezweckt die Erfindung eine Verbesserung. Es besteht die Aufgabe, eine gattungsgemäße Anordnung zum Steuern eines hydraulischen Fahrzeugantriebs derart auszubilden, daß zwar die Möglichkeiten der hydraulischen Bremsung in vollem Umfang ausgenutzt werden, dabei aber unzulässig hohe Drehzahlen des die Verstellpumpe antreibenden Dieselmotors vermieden werden.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß in einer der Leitungen ein als Drossel wir­ kendes Druckregelventil angeordnet ist, das bei erhöhtem Druck der von dem Hy­ dromotor zu der Verstellpumpe strömenden Flüssigkeit wirksam wird.

Bei einer derartigen Anordnung strömt wie üblich zunächst die Hydraulikflüssig­ keit durch die eine Leitung unter höherem Druck zu dem Hydromotor hin und durch die andere Leitung unter niedrigerem Druck zu der Verstellpumpe zurück. Geht das Fahrzeug aber in den Bremsbetrieb über, so behält die Hydraulikflüssig­ keit zwar ihre Strömungsrichtung bei, aber der Hydromotor wirkt nunmehr als Pumpe; infolgedessen steigt der Druck in der Rückleitung auf einen höheren Wert an. Sobald er einen Wert erreicht, der zu unzulässig hohen Drehzahlen der Ver­ stellpumpe und damit des Dieselmotors führen könnte, spricht das erfindungsge­ mäß angeordnete Druckregelventil an. Während es im Normalbetrieb vollständig geöffnet war, wirkt es nach dem Ansprechen auf den erhöhten Druck der von dem Hydromotor zurückströmenden Hydraulikflüssigkeit als Strömungsdrossel, zum Beispiel in Form einer Blende. Damit findet eine gezielte Energieumwandlung von Strömungsenergie in Wärme statt, und die Bremsenergie wird entsprechend verringert. Die erfindungsgemäße Anordnung kann so abgestimmt werden, daß eine maximale hydraulische Bremswirkung mit einer für den Dieselmotor unge­ fährlichen Drehzahl vereinigt ist.

In der Praxis sind die Fahrzeuge für hohe Überführungsgeschwindigkeiten, d. h. für schnelle Vorwärtsfahrt ausgelegt. Sie können also vorwärts schneller als rückwärts fahren. Gerade beim Abbremsen aus schneller Vorwärtsfahrt treten die aufgezeigten Probleme auf. Die erfindungsgemäße Anordnung ist daher besonders dann von Bedeutung, wenn sie bei der Vorwärtsfahrt wirksam wird.

Gemäß einer ersten Weiterbildung kann aber auch in jeder der beiden Leitungen je ein Druckregelventil vorgesehen werden, so daß die erfindungsgemäße Anord­ nung für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt Verwendung findet.

Das in einer Leitung angeordnete Druckregelventil bildet einen Strömungswider­ stand, wenn die Hydraulikflüssigkeit diese Leitung in entgegengesetzter Richtung durchströmt, die Leitung also als Zuleitung für den Hydraulikmotor dient. Zur Beseitigung dieses Nachteils ist gemäß einer weiteren Fortbildung ein im Neben­ schluß zu dem Druckregelventil angeordnetes, in Richtung der Zufuhr von Hy­ draulikflüssigkeit zum Hydraulikmotor öffnendes Rückschlagventil vorgesehen. Die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Hydromotor bei entgegengesetzter Fahrtrichtung kann somit trotzt des vorhandenen Druckregelventils ohne zusätzli­ che Strömungswiderstände erfolgen.

Die Ansteuerung des Druckregelventils ist auf alle bekannten Arten, also bei­ spielsweise elektrisch oder hydraulisch möglich.

Durch geschickte Abstimmung der gesamten Anordnung läßt sich nach einer vorteilhaften Weiterbildung ein bestimmter Betriebsdruck der Hydraulikflüssig­ keit im geschlossenen Kreislauf an der Verstellpumpe abweichend von dem Be­ triebsdruck am Hydromotor aufbauen. Dieser Betriebsdruck steht dann als exakt definierter Bremsdruck für das Fahrzeug zur Verfügung.

In der einzigen Figur ist eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Sie zeigt einen heute üblichen hydraulischen Fahrzeugantrieb, der mit der erfindungs­ gemäßen Steueranordnung ausgerüstet ist.

Ein Dieselmotor 1 treibt eine Verstellpumpe 2 und eine Speisepumpe 3 an. Mit 4 ist ein Speisedruck-Begrenzungsventil und mit 5 die Servoverstellung für den Schwenkwinkel der Verstellpumpe 2 bezeichnet. Einspeise- und Hochdruck- Begrenzungsventile 6, 7 versorgen den Antrieb und seine Steuerung mit Hydrau­ likflüssigkeit in der erforderlichen Druckhöhe. Ein Wechselschieber 8 und ein als Spülventil dienendes Druckbegrenzungsventil 9 ermöglichen den Spülvorgang im geschlossenen Hydrokreislauf. Von der Verstellpumpe 2 führt eine Leitung 11 zu dem Hydromotor 10; die dort verbrauchte Hydraulikflüssigkeit strömt über die Leitung 12 zu der Verstellpumpe 2 zurück. Bei einer Vorwärtsfahrt ist beispiels­ weise die Leitung 11 die unter Hochdruck stehende Zuleitung zum Hydromotor 10, während die Leitung 12 als Rückleitung dient und unter niedrigerem Druck steht. Bei Rückwärtsfahrt ist es umgekehrt, dann steht die Leitung 12 unter hohem und die Leitung 11 unter niedrigem Druck. In die Leitung 12 ist ein Druckregel­ ventil nach Art einer Drossel eingebaut, die wirksam wird, wenn der Druck in der Leitung 12 einen bestimmten Einstellwert erreicht. Parallel im Nebenschluß zu dem Druckregelventil 13 befindet sich ein Rückschlagventil 14. Dieses ist so ge­ schaltet, daß es den Rückfluß von Hydraulikflüssigkeit von dem Hydromotor zu der Verstellpumpe 2 sperrt, aber öffnet, wenn bei entgegengesetzter Fahrtrichtung die Hydraulikflüssigkeit von der Verstellpumpe 2 durch die Leitung 12 zu dem Hydromotor 10 strömt. Die Abtriebswelle des Hydromotors 10 wirkt auf das Ge­ triebe 15, das seinerseits die Antriebsräder des Fahrzeugs in Drehbewegung ver­ setzt.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Solange das Fahrzeug zur Vorwärtsfahrt angetrieben ist, strömt Hydraulikflüssig­ keit von der Verstellpumpe 2 durch die Leitung 11 zu dem Hydromotor 10. Dieser treibt über das Getriebe 15 die Antriebsräder des Fahrzeuges an, und die Hydrau­ likflüssigkeit strömt durch die Leitung 12 bei vollständig geöffnetem Druckregel­ ventil 13 zu der Verstellpumpe 2 zurück. Geht nun das Fahrzeug in den Brems- oder Schiebebetrieb über, so wird durch Reduzieren des Pumpenschwenkwinkels die Förderleistung der Verstellpumpe 2 auf Null verringert. Das infolge der Mas­ senträgheit schiebende Fahrzeug treibt über die Antriebsräder und das Getriebe 15 den Hydromotor 10 zur Drehung an, so daß dieser nunmehr zur Hydropumpe wird. Bei unveränderter Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit wird nun­ mehr in der Leitung 12 und an der Verstellpumpe 2 ein höherer Druck aufgebaut. Sobald der Druck in der Leitung 12 einen vorbestimmten voreingestellten Wert erreicht, wird das Druckregelventil 13 als Drosselventil tätig; dadurch wird der Druck in der Leitung 12 auf ein bestimmtes Höchstmaß begrenzt, und es wird Strömungsenergie in Wärme umgesetzt. Der Druck der der Verstellpumpe zuge­ führten Hydraulikflüssigkeit wird dadurch auf ein Maß begrenzt, das auch das von der Verstellpumpe auf den Dieselmotor übertragene beschleunigende Moment nicht zu stark werden läßt. Der Dieselmotor 1 trägt damit zum Abbremsen des Fahrzeuges bei, erreicht aber keine gefährlichen Drehzahlen. Beim Bremsbetrieb verhindert das Rückschlagventil 14, daß Hydraulikflüssigkeit an dem Druckregel­ ventil 13 vorbei zur Verstellpumpe 2 zurückströmt.

Wird aber die Fahrtrichtung des Fahrzeuges umgekehrt, so dient die Leitung 12 als Zuleitung, die Hydraulikflüssigkeit von der Verstellpumpe 2 dem Hydromotor 10 zuführt. Unter dem Druck der zuströmenden Hydraulikflüssigkeit öffnet das Rückschlagventil 14, und die Hydraulikflüssigkeit kann ungestört von konstruktiv bedingten Strömungswiderständen selbst des geöffneten Druckregelventils dem Hydromotor 10 zuströmen. Für ein Druckregelventil in der Leitung 11 laufen die Vorgänge entsprechend ab.

Claims (5)

1. Anordnung zum Steuern eines hydraulischen Fahrzeugantriebs, mit einem geschlossenen Hydrokreislauf, der eine durch einen Dieselmotor (1) angetrie­ bene Verstellpumpe (2), einen die Antriebsräder des Fahrzeugs antreibenden Hydromotor (10) und zwei die Verstellpumpe (2) und den Hydromotor (10) verbindende Leitungen (11, 12) für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, wobei jede der Leitungen (11, 12) je nach Fahrtrichtung des Fahrzeugs Hin- oder Rückleitung für den Hydromotor (10) sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Leitungen (11, 12) ein als Drossel wirkendes Druckregelventil (13) angeordnet ist, das bei erhöhtem Druck der von dem Hydromotor (10) zu der Verstellpumpe (2) strömenden Hydraulikflüssigkeit wirksam wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Leitung (11, 12) je ein Druckregelventil (13) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein im Neben­ schluß zu dem Druckregelventil (13) angeordnetes, in Richtung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikmotor (10) öffnendes Rückschlag­ ventil (14).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (13) elektrisch oder hydraulisch ansteuerbar ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Aufbau eines bestimmten Betriebsdruckes der Hydraulikflüssigkeit im ge­ schlossenen Kreislauf an der Verstellpumpe (2) abweichend von dem Be­ triebsdruck am Hydromotor (10).