DE2049048C2 - Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Getriebe für den Antrieb einer Treibachse eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder gemäß Oberbegriff des nebengeordneten Anspruches 8. Die Primärenerglequelle ist dabei vorzugsweise eine Kolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine. Als stufenlos verstellbares Getriebe gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 kommen Getriebe verschiedener Ausgestaltungsform in Frage, beispielsweise Keilriemengetriebe mit gegeneinander verstellbaren Keilriemenscheiben, Insbesondere solche, bei denen die durch die Drehmcmentbelastung der Abtriebswelle hervorgerufene Kraft, die die Kellriemenscheiben auseinandertreibt, gemessen wird. Insbesondere ist aber vorgesehen, daß das stufenlos verstellbare Getriebe ein hydrostatisches Getriebe ist.

Soll ein solches Fahrzeug eine möglichst große Transportlelstung vollbringen, so muß es jeweils möglichst stark beschleunigen. Die mögliche Beschleunigung ist einerseits von der Leistung, die die Brennkraftmaschine in dem jeweiligen Betriebszustand abgeben kann, abhängig und andererseits von der Verstellgeschwindigkeit des Getriebes abhängig.

Sie ist aber darüber hinaus auch davon abhängig, welche Umfangskraft an den Treibrädern auf die Fahrbahn übertragen werden kann und andererseits, welches Drehmoment von dem Getriebe auf die Abtriebswelle übertragen werden kann. Wird von dem Getriebe ein Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen, welches an den Treibrädern eine größere Umfangskraft ergibt, als auf die Fahrbahn übertragen werden kann, so rutschen die Treibräder durch. Dadurch wird nicht nur ein erhöhter Reifenverschleiß bewirkt, sondern auch der Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn und damit die mögliche Beschleunigung verringert, da der Reibbeiwert bei Haftreibung größer ist als bei gleitender Reibung. Wird andererseits das Getriebe überlastet, so daß dessen Überlastsicherung anspricht, beispielsweise bei einem hydrostatischen Getriebe das Überdruckventil öffnet, so wird im Getriebe Energie vernichtet. Das ist nicht nur dem Erzielen einer möglichst großen Transportleistung abträglich, sondern auch unwirtschaftlich, well gerade in einem Zustand, in dem die vorhandene Energie möglichst vollkommen zum Beschleunigen ausgenutzt werden soll, ein Teil der Energie vernichtet wird.

Die am Umfang des Treibrades auf die Fahrbahn übertragbare Kraft Ist von der Radbelastung abhängig. Somit ist auch von der Radbelastung abhängig, ob bei einer bestimmten angestrebten Beschleunigung zuerst das Treibrad durchdreht oder zuerst die Überlastsicherung des Getriebes anspricht.

Es ist bereits eine Steuervorrichtung für ein hydrostat!-

sches Getriebe eines Fahrzeuges bekannt, bei der ein Einwirken einer die Gewichtsbelastung messenden Vorrichtung vorgesehen Ist. Bei dieser bekannten Steuervorrichtung wird an zwei auf beiden Seiten der Treibachse angeordneten Stützzylindern der auftretende Druck gemessen, der sich aus der auf der Treibachse ruhenden Gewichtsbelastung und der Drehmomentabstützung ergibt. Der größere dieser beiden Meßwerte wird über ein Umsteuerventil derart auf die Einstellvorrichtung des die Treibachse antreibenden Hydromotors gegeben, daß unmittelbar dessen Einstellage von der Meßgröße beeinflußt wird. Die Meßgröße ist ein einziger Wert, in dem sich Gewichtsbelastung und Drehmomentbelastung überlagern, die Auswahl erfolgt nur, weil sich auf einer Seite der Achse zwei gleichgerichtete, auf der anderen Seite zwei entgegengesetzt gerichtete Kräfte überlagern. Diese überlagerte Meßgröße beeinflußt die Einstellage des Hydromotors und damit die Fahrgeschwindigkeit (US-PS 31 77 964). Das ist für den Fahrer störend und kann nur bei Fahrzeugen hingenommen werden, be. denen es wie bei Geländefahrzeugen nur darauf ankommt, daß unter den vorliegenden Rollwiderstandsbedingungen überhaupt ein Fahren ermöglicht ist.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Oberbegriff des Anspruchs 8 zu schaffen, die bewirkt, daß bei günstiger Ausnutzung der Leistung, die die Primärenergiequelle zur Verfügung zu steller, vermag, weder die Treibräder durch Übertragen eines im Verhältnis zu der auf den Treibrädern ruhenden Gewichtsbelastung zu großen Drehmomentes durchdrehen noch die Überlastsicherung des Getriebes anspricht.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst bzw. wird bet. einer Steuervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8 durch die Im Kennzeichen des Anspruchs 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Als die Gewichtsbelastung der Treibachse feststellendes Meßorgan kann ein Meßorgan bekannter Art verwendet werden, beispielsweise eine Druckmeßdose zwischen Treibachse und Fahrzeugrahmen. Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung kann Insbesondere bei Hubladern (Normenbezeichnung: Gabelstapler) zweckmäßig sein, bei denen die aufgenommene Last unmittelbar am Hubgerüst gemessen werden kann. Zu diesem Zweck kann der Druck auf dem Hubzylinder gemessen werden. Das hat jedoch den Nachteil, daß ein auf die Treibachsbelastung einwirkender unterschiedlicher Abstand des Lastschwerpunktes vom Hubgerüst nicht berücksichtigt wird. Bei günstiger Gestaltung des Gesamtsystems 1st jedoch der Druck In dem für das Neigen des Hubgerüstes vorgesehenen Neigezylinder ein guter Maßstab für die Treibachsbelastung, da der Druck In diesem von der aufgenommenen Last, aber auch vom Lastschwerpunkt abhängig ist.

Da gemäß Anspruch 1 die Geschwindigkeit, mit der die Einstellung des Getriebes verändert werden kann, von der Treibachsbelastung abhängig begrenzt ist, ist gesichert, daß die angesteuerte Beschleunigung nicht so groß sein kann, daß die Treibräder durchdrehen. Bei gegebener Drehzahl der Primärenergiequelle, Insbesondere Dieselbrennkraftmaschine, 1st aber die Verstellgeschwindigkeit des stufenlosen Getriebes bestimmend für die Fahrzeugbeschleunigung und damit auch wieder für die zum Beschleunigen erforderliche Umfangskraft am Treibrad bzw. das erforderliche Drehmoment am Getriebeausgang.

Eine besonders zweckmäßige Alisgestaltungsform bei einer Steuervorrichtung mit einem Sollwertgeber für die Fahrgeschwindigkeit ist Im Anspruch 2 angegeben. Eine Steuervorrichtung mit einem von der Einstellung eines Betätigungsorgan abhängigen Sollwertgeber für die Fahrgeschwindigkeit, bei der die Brennkraftmaschine stets auf einen günstigen Betriebspunkt angesteuert werden kann und ein Beschleunigungsregler für die Geschwindigkeit der Triebwelle vorgesehen sein kann, 1st an sich bereits bekannt (DE-PS 8 14 836).

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungsformen bzw. Anordnungen sind in den Ansprüchen 3 bis 7 angegeben. Im Zusammenhang mit Anspruch 7 ist dabei darauf hinzuweisen, daß eine Steuervorrichtung für ein hydrostatisches Getriebe, das von einer Brennkraftmaschine, für die eine Größtdrehzahl vorgegeben ist, angetrieben wird, wobei bei Erreichen dieser Größtdrehzahl ein Signal auf die Verstelleinrichtung für das hydrostatische Getriebe einwirkt, bekannt ist in einer Ausgestaltungsform, bei der bei Erreichen der Größtdrehzahl die Pumpe des hydrosiatischen Getriebes sehr sehne)] in ihre NuJlhublage geschwenkt wird, damit ein Weiterleiten eines Drehmomentes von der Pumpe an die Brennkraftmaschine im sogenannten Motorbrennzustand verhindert ist (DE-PS 12 86 863).

Durch die Ausgestaltungsform gemäß Anspruch 4 und weiterhin die Welterausgestaltungsformen In den diesem untergeordneten Ansprüchen wird zusätzlich bewirkt, daß die Brennkraftmaschine immer nur mit derjenigen Drehzahl arbeitet, die für die jeweils erforderliche Abgabeleistung ausreicht, das heißt, daß die Brennkraftmaschine in einem günstigen Betriebsbereich bei hoher Drehmomentbelastung und nicht zu hoher Drehzahl betrieben wird. Weiterhin wird bewirkt, daß die Brennkraftmaschine bei Erreichen ihrer maximalen Leistung diese konstant beibehält, soweit das für den gewünschten Fahrzustand erforderlich Ist. Insgesamt wird durch die Einrichtung gemäß der Erfindung ein besseres Ausnutzen der Antriebsleistung der vorhandenen Brennkraftmaschlne erzielt, ein Vermeiden von Vernichten von Antriebsleistung beim Durchdrehen der Treibräder, ein stärkeres Beschleunigen und damit ein schnelleres Arbeiten und größere Transportleistung als mit den bisher bekannten Fahrzeugen, ferner geringere Ermüdung des Fahrers, geringere Geräuscherzeugung durch Steuern der Brennkraftmaschine in den jeweiligen optimalen Betriebsbereichen und geringerer Verschleiß der Brennkraftmaschine durch Betrieb derselben bei niedrigen Drehzahlen und andererseits geringer Reifenverschleiß.

Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung kann bei Fahrzeugantrieben, insbesondere bei Hubladern (Gabelstaplern), aber auch bei stationären Anlagen angewendet werden.
Bei Fahrzeugantrieben kann im unteren Geschwindigkeltsbereich außer bei sehr starken Steigungen die maximale Leistung der Brennkraftmaschine nicht vom Getriebe aufgenommen werden, well entweder eine Überlastsicherung des Getriebes anspricht, beispielsweise bei hydrostatischen Getrieben ein Überdruckventil, oder aber die Treibräder durchrutschen. Beim Anfahren mit geringer Beschleunigung durch Verändern der Einstellung des Betätlgungsorganes mit geringer Geschwindigkeit wird bei einem hydrostatischen Getriebe die Verstellpumpe entsprechend der Verstellgeschwindigkeit langsam ausgeschwenkt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine paßt sich bei der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung der Leistungsaufnahme des Getriebes an, bis dessen Pumpe voll ausgeschwenkt 1st. Wird dann noch

welter auf höhere Fahrgeschwindigkeit eingestellt, wird entsprechend dieser Einstellung dl« Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht.

Beim Anfahren mit maximaler Beschleunigung, das heißt bei sehr schnellem Verstellen des Betätigungsorganes, wird die Einstellung des hydrostatischen Getriebes mit einer Verstellgeschwindigkeit geändert, die durch die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung begrenzt wird in Abhängigkeit von der Belastung der Treibräder und damit von der Rutschgrenze oder gegebenenfalls von der Druckbegrenzung des Getriebes sowie der maximalen Leistung der Brennkraftmaschine. Dabei wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine dem Leistungsbedarf angepaßt. Ist die durch das Betätigungsorgan vergebene Abtriebsgeschwindigkeit erreicht uind bleibt der Fahrwiderstand konstant, bleibt die der Lage des Betätigungsorgans entsprechende Einstellung des Antriebsaggregates erhalten. Ändert sich der Fahrwiderstand, beispielsweise durch Befahren einer Steigung, oder ändert sich die Treibachsbelastung, beispielsweise bei einem Streufahrzeug dadurch, daß während der Fahrt Streugut verstreut wird, und werden entsprechende Grenzwerte erreicht, greifen die gemäß der Erfindung vorgesehenen Regelfunktionen ein.

Zum Zwecke des Abbremsens des Fahrzeuges mit geringer Verzögerung wird die Einstellung des Betätlgungsorganes langsam In Richtung der Einstellung auf Stillstand der Abtriebswelle geändert. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine geht dabei entsprechend zurück und wenn die Brennkraftmaschine eine vorgesehene niedere Betriebsdrehzahl erreicht hat, wird auch das hydrostatische Getriebe auf kleinere Abtriebsdrehzahl zurückverstellt. Bei geringer Geschwindigkeit der Änderung der Einstellung des Betätigungsorganes wird der Geschwindigkeitsollwert nur langsam kleiner. Dabei wird bei voll ausgeschwenkter Pumpe des hydrostatischen Getriebes zunächst der Drehzahlsoilwert der Brennkraftmaschine und damit deren Istdrehzahl verringert, wodurch eine Verzögerung des Fahrzeuges entsteht. Ist die Istdrehzahl auf einen bestimmten Wert gesunken, wird auch die Einsteilung des Getriebes auf kleinere Übersetzung geändert. Beim Abbremsen mit maximaler Verzögerung wird das Betätigungsorgan schnell in die Mullstellung gebracht. Dadurch wird der Sollwert für die Drehzahl der Brennkraftmaschine schnell auf die Leerlaufsteüung gebracht und das Getriebe wird zurückverstellt. Trotzdem werden durch die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung die Rutschgrenze an den Treibrädern und bzw. oder die Druckbegrenzung im Getriebe nicit überschritten. Die Regelfunktionen sind derart ausgelegt, daß ausgehend vom Fahr7eugstillstand zunächst die Brennkraftmaschine auf eine Mindestbetriebsdrehzahl gebracht und gleichzeitig die Einstellung des hydrostatischen Getriebes geändert wird. Wird die Einstellung des hydrostatischen Getriebes in Richtung auf höhere Abtriebsdrehzahl verändert, vermag das hydrostatische Getriebe eine größere Leistung aufzunehmen und gleichzeitig kann bereits der Drehzahlsollwert der Brennkraftmaschine entsprechend mit geändert werden, jedoch hat der Drehzahlsollwert der Brennkraftmaschine seinen Größtwen noch lange nicht erreicht, wenn im Getriebe die größte Übersetzung eingestellt ist. Entsprechend wird dieser Betriebspunkt, in dem das Getriebe seine größte Übersetzung erreicht hat, eingestellt bei einem Fahrgeschwlridigkeitssollwert, der erheblich unter der hochstzulässigen Fahrgeschwindigkeit liegt. Werden Fahrgeschwindigkeiten angesteuert, die oberhalb der diesem genannten Betriebspunkt zugeordneten Fahrgeschwindigkeit liegen, so wird entsprechend der Fahrgeschwindigkeitssteuerung von Fahrzeugen mit mechanischem Stufenschaltgetriebe die Fahrgeschwindigkeit nur noch durch Veränderung der Brennkraftmaschlnendrehzahl gesteuert. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine kann über einen Fliehkraftdrehzahlmesser, gegebenenfalls mittelbar über den Regelstangenweg des Motordrehzahlreglers oder über eine andere Drehzahlmeßeinrichtung gemessen werden. Insbesondere, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Drehstromlichtmaschine versehen ist, kann die Frequenz des von dieser erzeugten Stromes als Drehzahlsignal gemessen werden.

Im folgenden wird die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels elngehender erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema zu dem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Druckgebers.
Flg. 3 zeigt die Schaltung zu einem Teilsystem und

Flg. 4 zeigt die Schaltung zu einem anderen Teilsystem.

Die Dieselbrennkraftmaschine 1 treibt über eine Welle 2 die einstellbare Pumpe 3 an, die über zwei Leitungen 4 und 5 mit dem Hydromotor 6 zu einem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getriebe verbunden ist. Die Abtriebswelle 7 des Hydromotors 6 treibt auf die Treibachse 8 des Fahrzeuges, das durch das Antriebsaggregat 1 bis 7 angetrieben ist.
Die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes Betätigungsorgan eingestellt, das auf einen Sollwertgeber 9 einwirkt. Das Betätigungsorgan kann ein Handhebel oder ein Pedal sein, dessen Einstellung von einer Nullage aus in einer Richtung veränderbar Ist. Es kann aber auch ein Hebel oder ein Pedal sein oder ein System aus zwei zu gegenläufiger Bewegung miteinander gekoppelten Pedalen, wobei von der dem Stillstand der Abtriebswelle zugeordneten Neutrallage aus ein Verstellen in beide Richtungen möglich ist. Ist das Betätigungsorgan nur in einer Richtung von einer Nullage aus einstellbar, soll das Fahrzeug aber sowohl vorwärts- als auch rückwärts fahren können, muß ein zusätzlicher Bedienhebel vorgesehen sein, mit dem entweder die Übertragungsfunktion des Betätigungsorganes auf den Sollwertgeber 9 wahlweise in eine von zwei Richtungen eingestellt werden kann oder das Ausgangssignal des Sollwertgebers 9 muß durch den zusätzlichen Bedienhebel willkürlich auf unterschiedliche Vorzeichen einstellbar sein oder durch den zusätzlichen Bedienhebel wird die Polarität einer Versorgungsspannung, die den Sollwertgeber 9 beaufschlagt, umgeschaltet. Es können aber auch zwei Pedale vorgesehen sein, von denen eins aut Vorwärtsfahrt steuert i'.r.d unabhängig davon das andere auf Rückwärtsfahrt steuert, wobei jeweils eines der beiden Pedale auf den Sollwertgeber 9 entsprechend einwirkt. Der Sollwertgeber 9 kann ein Potentiometer sein. Die Schaltung braucht jedoch nicht mit elektrischen Organen verwirklicht zu werden, vielmehr sind auch andere Organe bekannt, durch die die dargestellte Schaltung verwirklicht werden kann. Der Sollwertgeber 9 befindet sich bei Stillstand des Fahrzeuges, also wenn das Betätigungsorgan in der Neutralstellung steht, in seiner Ruhelage, in der er kein Signal abgibt. Wird durch das Betätigungsorgan die Einstellung des Sollwertgebers 9 in der einen Richtung geänüert, so gibt er eine positive Spannung ab, deren Größe von dem Maß der Auslenkung des Betätigungsorganes abhängig ist. Bei Auslenkung des Betätigungsorganes in der anderen Richtung gibt der Sollwertgeber 9 eine nega-

tlve Spannung ab, deren Höhe ebenfalls von der Lage des Betätlgungsorganes bestimmt ist. Die Polarität bestimmt die Fahrtrichtung. Auch bei einer elektrischen Schaltung sind verschiedene Ausgestaltungsformen für den Sollwertgeber 9 möglich, beispielsweise als passive geradlinlge Weggeber oder Drehweggeber oder als aktive (Induktive) Geber, beispielsweise Längsgeber oder Drehwinkelgeber. Das Sellglied 10 der Pumpe 3 ist mit einem Istwertgeber 11 verbunden, für den sich gleiche Ausgestaltungsmöglichkelten ergeben wie für den Sollwertgeber 9. Das Stellglied 10 der Pumpe 3 ist mit dem Verstellelnrlchtungsglled 12 verbunden, Stellglied 10 und Verstelleinrlchtungsglied 12 bilden gemeinsam die Verstelleinrichtung 12, 10. Das von dem Istwertgeber 11 ausgehende Signal entspricht der jeweiligen Lage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3. Das von dem Sollwertgeber 9 ausgehende Signal für den gewählten Wert der Fahrgeschwindigkeit wird mit dem von dem Istwertgeber 11 ausgehenden, von der Einstellage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 abhängigen Signal verglichen. Die Polaritäten des Sollwertgebers 9 und des Istwertgebers 11 sind einander entgegengesetzt, so daß sich bei Betragsgleichheit der Vergleichswert Null ergibt. Weicht das von dem Istwertgeber 11 ausgehende Istwertsignal von dem von dem Sollwertgeber 9 ausgehenden Sollwertsignal ab, so bestimmt die Größe der Differenz zwischen den Signalen die vorzunehmende Änderung der Einstellung und bestimmt die Polarität die Richtung der Änderung der Einstellung. Dieser Differenzwert wird dem Verstelleinrlchtungsglied 12 zugeführt, das bewirkt, daß die Einstelllage des Stellgliedes 10 entsprechend geändert wird. Das Verstelleinrichtungsglled 12 besteht aus einem Differenzumkehrverst?rker mit sehr hoher offener Verstärkung. Durch ein Rückkopplungsnetzwerk, das aus Widerständen und gegebenenfalls Kondensatoren besteht, erhält dieser Verstärker das erforderliche Regelverhalten und die erforderliche statische Verstärkung.

Die das von dem Sollwertgeber 9 ausgehende Signal für den Geschwindigkeitssollwert führende Schaltleitung 13 führt zu einem Regelgeber 14 für die Einstellage des *<> Stellgliedes 10 der Pumpe 3. Von dem Regelgeber 14 aus führt die Schaltleitung 15 zu dem Begrenzungsglied 16, das wiederum über eine Schaltleitung 17 mit dem Schutzglied 18 verbunden ist, welches dazu dient, die Brennkraftmaschine 1 vor Überlastung zu sichern.

Der Druck in der jeweils den höheren Druck führenden der Leitungen 4 und 5 des hydrostatischen Getriebes 3, 4, 5, 6 wird durch einen als Drucksignalgeber ausgestaltetes Meßvorrlchtungsteil 19 gemessen.

Ein Druckwertgeber, bei dem das Ausgangssignal nur zwischen Null und einem Maximalwert veränderbar ist, lsi in Fig. 2 dargestellt. Der Druckanschluß 20 ist dabei mit einer In der Zeichnung nicht mehr dargestellten Leitung verbunden, die zu einem in der Zeichnung ebenfalls nicht mehr dargestellten Umsteuerventil führt, welches die den jeweils höheren Druck führende der beiden Leitungen 4 und 5 mit dem Anschluß 20 verbindet. In dem Gehäuse 21 ist eine Membran 22 eingespannt, die einen Druckraum 23 abschließt. Mit der Membran 22 Ist eine Schubstange verbunden, an deren freien Ende der Abgreifer 25 befestigt ist, an dessen Anschlußklemme 26 das Ausgangssignal abgenommen wird. Der elektrische Widerstand 27 1st über die Klemmen 28 und 29 an eine Versorgungsspannung gelegt. Je nach eier Lage des Abgreifers 25 auf dem Widerstand 27 ist das an der Anschlußklemme 26 abgenommene Signal unterschiedlich.

Ist abweichend von dieser Ausgestaltungsform der ein Meßvorrichtungstell 19 bildenden Drucksignalgeber derart ausgestaltet, daß er ein Signal unterschiedlicher Polarität ergibt, je nach dem welche der beiden Leitungen 4 oder 5 den höheren Druck führt, so ist an das Meßvorrichtungstell 19 ein Absolutwertgerät angeschlossen, welches bewirkt, daß das weitergegebene Signal stets die gleiche Polarität hat.

Die Achsbelastung der Treibachse 8 wird durch ein Meßorgan 31 gemessen.

Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird durch den Drehzahlregler 33 bestimmt und mittels eines Drehzahlmeßgliedes 32 gemessen.

Die Stellvorrichtung 34 für die Kraftstoffzufuhr steuert die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1. Ein von einem im Schaltschema nicht mehr dargestellten Signalgeber ausgehendes Signa! 35 gibt die absolut höchstzulässige Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 vor. Dieses Signal 35 und das Ausgangssignal des Drehzahlmeßgliedes 32 der Brennkraftmaschine werden über das Summenglied 41 dem Drehzahlbegrenzüngssteuerglled 36 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Meßorganes 31 für die Gewichtsbelastung der Treibachse 8 und das gegebenenfalls durch das Absolutwertgerät 30 der Meßvorrichtung 19, 30 für das Drehmoment umpolarisierte Ausgangssignal des Druckslgnalgebermeßvorrichtungsteiles 19 sowie das Ausgangssignal des Drehzahlbegrenzungsteuergliedes 36 werden dem Auswahlglied 37 zugeführt, welches das jeweils größte dieser drei Signale auf eine Schaltleitung 38 weiterleitet.

Ist der Hydromotor 6 des hydrostatischen Getriebes seinerseits einstellbar, so muß das Ausgangssignal des Drucksignalgebermeßvorrichtungsteils 19 außer von dem Förderdruck im hydrostatischen Getriebe auch von der Einstellage des hydrostatischen Motors 6 beeinflußt werden.

Das von dem Auswahlglied 37 ausgehende Signal wird über die Leitung 38 dem Vorzeichensteuergerät 42 zugeführt, von dem ein Signal an die Leitung 43 weitergegeben wird, wobei das Vorzeichensteuergerät 42 bewirkt, daß das in der Leitung 43 weitergegebene Signal vorzeichenmäßig dem Signal in der Leitung 44A entspricht, die den Sollwertgeber 9 mit dem Summlerglied 45 verbindet, damit beide in den Leitungen 43 und 44,4 fließenden Signale sinnvoll zusammenwirken können. Das In der Leitung 43 fließende Signal wird dem Summierglied 44 zugeführt, dem andererseits das in der Leitung 15 fließende, von dem Regelgeber 14 ausgehende Signal zugeführt wird, wobei das von dem Summierglied 44 ausgehende Signal dem Begrenzungsglied 16 zugeführt wird.

Das von dem Istwertgeber 11 ausgehende Signal wird nicht nur über das Sumrr.lergüed 45 mit dem Signal des Sollwertgebers 9 vereinigt dem Regelgeber 14 zugeführt, sondern darüber hinaus auch noch über die Leitung 46 einerseits dem Multiplikationsglied 47 und andererseits dem Summierglied 48 zugeführt, welches dieses Ausgangssignal des Istwertgebers 11 mit dem Ausgangssignal des Multiplikationsgliedes 47 und des Steuerwertumsetzers 49 vereinigt. In das Multiplikationsglied 47 wird außerdem das Ausgangssignal des Drehzahlmeßgliedes 32 eingespeist. Im Multiplikationsglied 47 werden somit die beiden Signale, die einerseits der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 entsprechen und andererseits der Lage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 entsprechen, multipliziert und damit die effektive Drehzahl der Abtriebswelle 7 bestimmt.

Das von dem Summierglied 48 ausgehende Signal wird dem Regler 50 zugeführt, dessen Ausgangssignal bezug-

Hch des Vorzeichens in dem Absolutwertgerät 51 angepaßt wird, da mit Rücksicht auf die Tatsache, daß die Brennkraftmaschine 1 nur in einem Drehsinn läuft, das Signal des Drehzahlmeßgliedes 32 Immer eine bestimmte Polarität hat. Dieses Ausgangssignal wird In dem Summlerglied 52 mit dem Ausgangssignal des Drehzahlmeßgliedes 32 zusammengeführt und einerseits dem Drehzahlregler 33 für die Brennkraftmaschine und andererseits über ein Vorzeichensteuergerät 53 dem Summlerglied 54 zugeführt, wobei das Vorzeichensteuergerät 53 wiederum von dem Vorzeichen in der Leitung 44/4 gesteuert 1st und dafür sorgt, daß die im Summlerglied 54 zusammengeführten Signale die für sinnvolles Zusammenwirken erforderlichen Vorzeichen aufweisen.

Die Regelkette für die vom Sollwertgeber 9 ausgehende Beeinflussung der Lage des Stellgliedes 10 der Pumpe umfaßt somit das Summierglied 45, den Regelgeber 14, das Summlerglied 44, das Begrenzungsglied 16, das Summlerglied 54, das Schutzglied 18 und das Verstelleinrlchtungsglled 12, welches auf das zu der Verstelleinrichtung 10, 12 gehörende Stellglied 10 der Pumpe 3 einwirkt.

Wenn das Stellglied 10 sich in der Lage maximaler Ausschwenkung der Pumpe 3 befindet und trotzdem weiter auf höhere Fahrgeschwindigkeit gesteuert wird und zu diesem Zweck über das Betätigungsorgan der Sollwertgeber 9 auf Abgabe eines höheren Sollwertsignales eingestellt wird, so erfolgt die Anpassung der Fahrgeschwindigkeit, da eine weitere Verstellung des Getriebes 3 bis 6 nicht mehr möglich ist, durch Erhöhen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, wobei das Verstellelnrlchtungsglled 12 voll ausgesteuert bleibt. Wird hingegen vom Stillstand aus beschleunigt, so wird durch das Ausgangssignal des Sollwertgebers 9 zunächst das Verstelleinrichtungsglied 12 und über dieses die Lage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 geändert, während die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 nur gegebenenfalls relativ geringfügig erhöht wird so weit, daß sie die vom hydrostatischen Getriebe aufgenommene Leistung abgeben kann. Wird jedoch die Lage des den Sollwertgeber 9 einstellenden Betätlgungsorganes sehr schnell geändert, also eine Änderung der Einstellung im Sinne einer sehr großen Beschleunigung des Fahrzeuges vorgenommen, wird im Begrenzungsglied 16 die vorgewählte Stellgeschwindigkeit mit dem über das Auswahlglied 37 zugeführten, die maximale Beschleunigung angebenden Signal verglichen. Das Begrenzungsglied 16 ist ein Dlfferenzumkehrvestärker mit der Verstärkung 1. Wird einer von den Beschleunigungsgrenzwerten erreicht, so wird je nach Höhe der Differenz der Begrenzer 16 ganz oder teilweise zugesteuert, so daß sein Ausgangswert kleiner oder gleich Null wird und damit die Lage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 nicht weiter oder nur langsam verändert wird. Ist das Steilglied 10 der Pumpe 3 bereits auf maximale Ausschwenklage eingestellt und wird die Einstelllage des Betätigungsorganes für den Sollwertgeber 9 weiterhin in Richtung auf Einstellage für größere Fahrgeschwindigkeit verändert, und zwar für eine zu starke Beschleunigung, welche zur Folge haben würde, daß einer der Beschleunigungsgrenzwerte überschritten würde, dann wird ebenfalls über den Begrenzer 16 das Stellglied 10 der Pumpe 3 zurückgeschwenkt, so daß dadurch die Fahrgeschwindigkeit reduziert wird.

Das Meßorgan 31 für die Gewichtsbelastung der Treibachse 8 kann ein Organ der In F i g. 2 beschriebenen Art sein. Andererseits kann der Drucksignalgeber 19 ein marktüblicher Druckschalter sein, dessen Ansprechpunkt wenig unterhalb des Einstellwertes des Druckbegrenzungsventils des hydrostatischen Getriebes 3 bis 6 liegt.

Ein solches Druckbegrenzungsventil ist in jedem Fall In die Förderleitungen eines hydrostatischen Getriebes eingebaut, ist jedoch In der Zeichnung nicht mehr dargestellt. Das Auswahlglied 37 besteht wiederum aus einem Diodennetzwerk, welches das Größere der eingehenden Signale auswählt, während das kleinere bzw. die kleineren unterdrückt werden.

Bei schnellem Abbremsen des Fahrzeuges mittels des Antriebsaggregates wird die Im Fahrzeug gespeicherte

ίο kinetische Energie durch die Schleppleistung der Brennkraftmaschine 1 umgesetzt. Dabei wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erhöht. Aus konstruktiven Gründen ist jedoch eine maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben, das Signa! 35 entspricht dieser

'S maximalen Drehzahl. Durch Aufgeben des Signales 35 auf die Schaltung wird bei Erreichen der höchstzulässigen Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 das Verzögern des Fahrzeuges, das heißt das Zurückschwenken der Pumpe 3 In Richtung auf kleinere Ausschwenklage verlangsamt oder falls nötig ganz unterbunden, bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 hinreichend abgesunken ist. Das Drehzahlmeßglied 32 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 kann ein Glelchstromtachogenerator sein oder eine Wechselstromllchtinaschine, deren Frequenz dann noch über geeignete Bauteile in eine analoge Spannung umgeformt wird. Das Drehzahlbegrenzungssteuerungsglled 36 Ist wiederum ein Differenzialumkehrverstärker mit bestimmtem Verstärkungsgrad.
Das Ausgangssignal des Auswahlgiledes 37 ist nur als absolute Größe gegeben. Daher muß in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtrichtung, das heißt in Abhängigkeit von der Ausschwenkrichtung des Stellgliedes 10, das richtige Vorzeichen, das heißt die richtige Polarität, zugeordnet werden. Dies geschieht in dem Vorzeichensteuergerät 42. Ein möglicher Aufbau eines solchen ist in F i g. 3 dargestellt. Links in FI g 3 sind die drei Leitungen 55, 56, 57 zu erkennen, von denen eine von dem in Fig. 3 nicht mehr dargestellten Meßorgan 31, die zweite von dem ebenfalls nicht mehr dargestellten Meßvorrichtungsten 19 und die dritte von dem ebenfalls In Fig. 3 nicht mehr dargestellten Drehzahlbegrenzungssteuerungsglled 36 ausgeht. Über ein Eingangsglied 58 und einen Widerstand 59 sind die Leitungen 55, 56 und 57 mit einem Verstärker 60 verbunden, zu dem ein Wlderstand 61 parallel geschaltet ist. Vom Sammelpunkt 62 der beiden Parallelleitungen aus zweigen wiederum zwei Parallelleitungen ab, von denen eine zu einem Widerstand 63 führt, von dem aus eine Leitung zu einem Verstärker 64 führt, zu dem ein Widerstand 65 parallel geschaltet ist. Hinter diese Parallelschaltung ist ein weiterer Widerstand 66 geschaltet. Hinter dem Widerstand 66 ist die I-eitung vereinigt mit dem Ausgang des Transistors 67, dessen Steuerleitung 68 von dem über das Summierglied 45 kommenden Signal des Sollwertgebers 9 beeinflußt wird. An die Steuerleitung 68 ist der Steueranschluß eines weiteren Transistors 69 angeschlossen, der hinter einem Widerstand 70 an den Knotenpunkt 62 angeschlossen ist. Die Ausgangspunkte 71 der beiden Transistoren sind je über einen Widerstand 72 mit dem Ausgangspunkt 73 verbunden, von dem aus eine Leitung zu dem Summierglied 54 führt. Die Zuordnung des richtigen Vorzeichens geschieht somit über zwei Umkehrverstärker 60 und 64 mit jeweils dem Verstärkungsgrad 1, von denen je nach Polarität der Eingangsspannung des

Regelgebers 14 der Ausgang des einen oder des anderen Verstärkers 60 bzw. 64 ausgeblendet wird.

Das Vorzeichensteuergerät 53 ist In gleicher Weise aufgebaut.

Das Ausgangssignal des Reglers 50 ist Sollwertsignal für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und wird mit dem von dem Drehzahlmeßglied 32 ausgehenden Istwertsignal verglichen. Solange die Drehmomentbelastung der Brennkraftmaschine 1 In den normalen Betriebsgrenzen bleibt, kann sich die dem Sollwertsignal entsprechende Drehzahl einstellen. Wird jedoch durch Befahren einer Steigung oder sonstige Vergrößerung des Fahrwiderstandes von der Brennkraftmaschine 1 eine höhere Drehmomentbelastung abgenommen, welche diese bei ihrer dem Sollwertsignal entsprechenden Istdrehzahl r'cht aufzubringen vermag, so sinkt die Istdrehzahl ab, so daß sich zwischen dem Drehzahlsollwertsignal und dem Drehzahlistwertsignal eine Differenz ergibt, die über das Schutzglied 18 auf das Verstelleinrichtungsglled 12 einwirkt und über dieses die Einstellage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 beeinflußt und somit das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes 3 bis 6 zurücksteuert. Dadurch wird die Drehmomentbelastung der Brennkraftmaschine 1 vermindert, so daß deren Drehzahl wieder ansteigen kann. Da durch das Ändern der Einstellage des hydrostatischen Getriebes 3 bis 6 sich die Fahrgeschwindigkeit In diesem Falle vermindert hat, wird nun über den Regler 50 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erhöht, sofern dies noch möglich 1st, um die Fahrgeschwindigkeit auf den vorgesehenen Sollwert zu bringen. Ist jedoch die Brennkraftmaschine 1 bereits auf die zulässige Höchstdrehzahl gesteuert, so tritt eine bleibende Verminderung der Fahrgeschwindigkeit durch Herabsetzen der Getr'ebeübersetzung ein. Da der Wert für die Begrenzung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine 1 nur als Absolutwert ansteht, muß auch hier in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung bzw. Beschleunigungsrichtung eine Vorzeichenzuordnung getroffen werden. Dies geschieht in dem Vorzeichensteuergerät 53, dessen Aufbau dem des Vorzeichensteuergeräts 42 entspricht. Der Regler selbst ist ein Differenzumkehverstärker mit dem erforderlichen Regelverhalten. De: Sollwert für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird von dem Regler 50 bestimmt, dessen Ausgangsignal ein Sollwertsignal 1st und, wie bereits erwähnt, mit dem Istwert des Drehzahlmeßgliedes 32 verglichen wird. Die Differenz zwischen beiden Signalen ergibt das Eingangssignal für den Drehzahlregler 33, der aus einem Differenzialumkehrverstärker mit durch ein Widerstand-Kondensatorennetzwerk in der Rückführung bestimmten Regelverhalten besteht. Der Ausgang dieses Reglers 33 steuert das Stellglied für die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine 1 und damit deren Drehzahl. Bei Sollwert Null läuft die Brennkraftmaschine 1 mit ihrer Leerlaufdrehzahl. Die den Einstellhebel für das Stellglied der Brennkraftmaschine 1 betätigende Stellvorrichtung 34 1st beispielsweise ein über Magnetventile gesteuerter hydraulischer Servomotor.

Bei einer Veränderung des vom Sollwertgeber 9 ausgehenden Sollwertsignales tritt Im unteren Fahrgeschwindlgkeitsbereich zunächst eine Differenz zwischen diesem Sollwertsignal des Sollwertgebers 9 und dem Ausgangssignal des Istwertgebers 11 auf. Dieser Differenzwert bewirkt über den Regler 50 eine Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, damit diese die zum Beschleunigen des Fahrzeuges erforderliche Leistung aufzubringen vermag. Der Regler 50 ist ein Integrator, dessen Integrationszeil der mechanischen Zeitkonslante der Brennkraftmaschine 1 angepaßt ist.

In diesem unteren Fahrgeschwindigkeitsbereich wird im übrigen die Fahrgeschwindigkeit durch Ändern der Einstellage des Stellgliedes 10 der Pumpe 3 bewirkt, bis diese ihre maximale Ausschwenklage erreicht hat. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird die Einstellung der Fahrgeschwindigkeit durch Verändern der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 bewirkt. Da die Brennkraftmaschine 1 nur in einem Drehsinn umläuft, hat das von dem Drehzahlmeßglied 32 ausgehende Signal stets eine bestimmte Polarität und muß entsprechend auch das Sollwertsignal für die Drehzahl mit der gleichen Polarität vorgegeben werden. Das heißt, das Ausgangssignal des Sollwertgebers muß in einen Absolutwert umgewandelt werden. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Steuerung ist in Fig. 4 dargestellt als eine Steuerung mit zwei Dioden. Über die Leitung 74 wird das Sollwertsignal der Drehzahl eingespeist und über die Leitung 75 wird das Istwertsignal eingespeist. In jeder dieser beiden Leitungen 74 und 75 Ist ein Widerstand 76 bzw. 77 angeordnet. Hinter dem Widerstand 76 1st ein weiterer Widerstand 78 geschaltet. Hinter dem Widerstand 77 Ist ein Verstärker 79 geschaltet. Dieser Bereich bildet den Geschwindigkeitsregler. Für die Bildung des Absolutbetrages sind die beiden Dioden 80 und 81 zueinander parallel geschaltet, wobei in dem die Diode 81 enthaltenden Zweig ein Verstärker 82 und ein Widerstand 83 zueinander parallel

« geschaltet sind und mit einem Widerstand 84 in Reihe geschaltet sind. An der Leitung 85 wird dann als Ausgang das Sollwertsignal für die Drehzahl abgegeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares, vorzugsweise hydrostatisches Getriebe für den Antrieb mindestens einer Treibachse eines zum Aufnehmen einer Last dienenden Fahrzeuges mit einer Piimärenergiequelle, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, bei dem ein die Gewichtsbelastung der Treibachse feststellendes Meßorgan vorgesehen ist, das auf die Verstelleinrichtung des Getriebes einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wlikverbindung (55, 38, 43, 17) zwischen dem uie Gewichtsbelastung feststellenden Meßorgan (31) und der Verstelleinrichtung (12, 10) für das Getriebe (3-6) ein vom Meßorgan (31) abhängiges Steuerelement eingeschaltet ist, durch das die Geschwindigkeit, mit der die Einstellung der Verstelleinrichtung (12,10) veränderbar ist, und damit die Fahrzeugbeschleunigung begrenzbar ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von der Einstellung eines Betätigungsorganes abhängigen Sollwertgeber (9) für die Fahrgeschwindigkeit aufweist - wie an sich bekannt -, und daß das vom Meßorgan (31) abhängige Steuerelement zwischen dem Sollwertgeber (9) und der Verstelleinrichtung (12, 10) für das Getriebe (3-6) als einstellbares Begrenzungsglied (16) für die Stellgeschwindigkeit der Verstelleinrichtung (12, 10) angeordnet ist und daß auf dieses das von dem Meßorgan (31) für die Gewichtsbelastung der Treibachse (8) ausgehende Signal einwirkt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 mit einer zusätzlichen Meßvorrichtung für die Drehmomentbelastung des Getriebes, gekennzeichnet durch ein die einerseits von dem die Gewichtsbelastung feststellenden Meßorgan (31), andererseits von der Meßvorrichtung (19, 30) für die Drehmomentbelastung ausgehenden Meßwertsignale vergleichendes und nur das jeweils größere der beiden Meßwertsignale an das Begrenzungsglied (16) weiterleitendes Auswahlglied (37).

4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Stellvorrichtung (34) für die Kraftstoffzufuhr versehene Brennkraftmaschine (1) mit einem Drehzahlmeßglied (32) verbunden ist und daß der Sollwertgeber (9) für die Fahrgeschwindigkeit auch auf die Stellvorrichtung (34) für die Kraftstoffzufuhr einwirkt und daß das Drehzahlmeßglied (32) der Brennkraftmaschine (1) zusätzlich auf die Verstelleinrichtung (12, 10) für das als hydrostatisches Getriebe (3-6) ausgeführte Getriebe einwirkt.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwertsignal des Drehzahlmeßgliedes (32) der Brennkraftmaschine (1) zusätzlich auf das Auswahlglied (37) einwirkt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwertsignal des Drehzahlmeßgliedes (32) der Brennkraftmaschine (1) zusammen mit dem Signal des Sollwertgebers (9) auf das Begrenzungsglied (16) einwirkt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine (1) eine Größtdrehzahl vorgegeben Ist und bei deren Erreichen ein Signal auf die Verstellvorrichlung (12, 10) für das hydrostatische Getriebe (3-6) einwirkt.

8. Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares.

mit einer Überdrucksicherung versehenes hydrostatisches Getriebe für den Antrieb mindestens einer Treibachse eines zum Aufnehmen einer Last dienenden Fahrzeuges mit einer Primärenerglequelle, vorzugsweise Brennkraftmaschine, bei dem ein die Gewichtsbelastung der Treibachse feststellendes Meßorgan vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdrucksicherung im Betrieb einstellbar ist und eine bei zunehmender Gewichtsbelastung die Einstellung der Überdrucksicherung zu höherem Druck verändernde Wirkverbindung zwischen dem Meßorgan für die Gewichtsbelastung und der Überdrucksicherung vorhanden Ist.