DE2030889A1 - Steueranlage für Fahrzeuggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

^ 1₈.Juni197O W-w-2655

General Motors Corporation ,Detroit, Mich·, V,St.A

Steueranlage für Pahraseuggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranlage für Fahrzeuggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der Verdichterauslassdruck eines das Getriebe antreibenden flPasturbinentriebwerks das Drehmoment anzeigend auf ein Übersetsungesteuerventil entgegen einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Reglerdruck einwirkt· Dine derartige Steueranlage ist beispielsweise durch die ÜS-PS 3 093 0.10 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe lugrunde, die Vorteile der Verwendung des Verdichterauelassdruckes als Steueriapul«, der das ßrehaoatnt anselgt, in veitestgendem Aueeaaee für die

«teuer/ Steuerung des Übersetsungiientll· de« Getriebes nutsbar zu

MAOHen.

Diese Aufgabe wird erfindungigeeäs· dadurch gelöst, dass bei einem Tom Oasturbinentriebwerk angetriebenen hydroet»- tIschen Getriebe, das von dea, durch einen von der Turbinendreh- «ahl abhängigen Druck beeinflussten übereetsungsstetterrentil gesteuert ist, über einen anfänglichen Bereich, der dea Leerlaufbereich entspricht, der Droeselklappeneinetellna^ mmr der £imflus« des DreiiaoBiente über ein erste« Stelleeug in Abhängigkeit ton 4er einstellung der uasturbinendrosselklapp· auf Αλβ tiber-

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Setzungssteuerventil entgegen dem Reglerdruck ausgeübt wird, während über den restlichen Bereich.der Drosselklappeneinstellung über ein «weites Stellieug, das auf den Verdichterauslassdruek anspricht, ein die Drehmomentanforderung anseigender Druck entgegen dem Heglerdruck auf das Übersetsungssteuerventil einwirkt.

Im Gegensats su der bekannten Bauart, bei der. das übersetsungseteuerventll swel Übersetzungsverhältnisse eines Planetenrädergetriebes steuert, wirkt das Überaetzungsateuer-Tentll bei der erfindungsgeiaässen Bauweise auf ein hydrostatisches Getriebe ein, das eine stufenlose Drehsahlregelung zwischen dem antreibenden Triebwerk und der angetriebenen Last ermögliche*, beispielsweise den angetrieben Hadern des Fahrzeugs. Das Übersetzungsverhältnis wird normalerweise durch Mnrichtungen gesteuert, die auf dl· Antriebamaschimendrehsahl und die Einstellung der Drosselklappe der Antriebsmaschine ansprechen« Die hieraus abgeleiteten Impuls· wirken i& der Einrichtung gegeneinander, um sich auszugleichen. Erhöht sich die Drehsahl der Antriebsmaschine, die bei der gegebenen Dro··βlklappeneiaateilung als überdrehzahl aneueehen ist, so wird durch dl« Einrichtung das UsereetsmngsTerhfiltnis erhöht, während bei Verstellung der Drosselklappe auf ein· , einer höheren Drehsahl entsprechenden, Stellung, 41« sich ergebende Unterdrehiakl der AntriefeMuteehiß* durch Yerrlngeru&f des übersetzungaveraftltniesee atteg«gliehem wird. Wir· nie Aatriatomasckla* «im· EaltembresakZttftaRaaioMm* verwendet, so ändert «ich aim Srvnsahl verhalte!smlesig Wl Änderungen der Droeeelklappenstell%@g_t so <äaaa sieh ein

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fortschreitend ansteigendes UbereetiungsTerhältnis einstellt, während sich die Antriebsmaschine beschleunigt* BtI einer Gasturbine als Antriebsmaschine wird «war eine schnelle Drossel«* klappenrersteilung abglich sein, jedoch hinkt der Breahsahlan-8tieg nach« Da« übersetsungsTerhältnis bleibt daher auf «ine« kleinen Wert, biß die Gasturbine eich eu beschleunigen beginnt» worauf dann ein schneller Anstieg des Überseteungererhältnissee erfolgt· Dieser Anstfeg des ÜbersetzungsYerhältnieees fällt mit einer sehr starken Beschleunigung der Surbinendrshsahl Kusaanen, so dass das Getriebe, das den Fahrwiderstand, die Trägheit des Fahreeuge und die Trägheit der umlaufenden turbine aufzunehmen hat» stark Belastet wird· Diese Belastung kann so gross sein, dass Antriebsmaschine und Getriebe überlastet werden· Während dieser Betriebsseit empfinden Fahrgäste des Fahrzeuges unerwünschte starke Beschleunigungen· Diese MlsiKnde können «war auch bei Fahrzeugen alt Kolbenbrennkraftmaschinen auftreten, bei gasturbinengetriebenen Fahrxeugen sind sie jedoch wesentlich unangenehmer«

Diese Hisetände werden durch die Erfindung Überwunden, indem der Reglerdruck mit eine» der Drehmomentauforderung entsprechenden Druck, der dem ^erdichterauelassdruck proportional 1st, auegeglichen wird. Dieser Druck steigt nicht schnell an, wenn die Drosselklappe kräftig rerstellt wird, sondern entwickelt sich in dem Masse, wie die Antriebsmaschine Leistung abgeben kann· Wird also die Drosselklappe schnell rersteilt, so stiegen der Verdichteraiuslaeedruck und die furbinendrehsahl allmählich an, aodase sich das ÜbersetsungsTerhältnis im Getriebe längssaa

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ändert und einen Wert erhält, bei dem die Antriebsiaaechine genügend Leistung aufbringt, um den Antrieb bewirken zu können·

Weiterhin kann eich der Leerlaufdrehzahlbereich einer Gasturbine über einen erheblichen Bereich erstrecken, und in diesem veränderlich sein· Liegt eine ausreichend hohe Leerlaufdrehzahl Tor, 80 bedingt diese einen erhöhten Reglerdruck, der in Sinne einer Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses wirkt, die beim Anfahren dee Fahrzeugs jedoch nicht erwünscht ist, da sich ein ruckartiges Anfahren ergäbe« Bei niedriger i)_roseelklappeneinsteilung sieht daher die Erfindung den Handeingriff vor, der einen erhöhten Drooeelklappeneinfluss auf das übersetzungesteuerventil bedingt, durch den Änderungen oder Erhöhungen des Ke^lerdrucka innerhalb dieses Bereichs unwirksam gemacht werden· Hierdurch ist gewährleistet, dass im Leerlauf das Übersetzungsverhältnis Null herrecht und bei Verstellen der Drosselklappe von diesen Wert ausgehend allmählich ansteigen kann, weil ein drosselklappenabhiingigee Signal vorliegt, das grosser als das grösetaugliche Leerlaufdrehzahleignal ist· Praktisch erstreckt sich der Bereich des Handeln;*riffs auf etwa 10'> der gesamten I)_roeselklappenversteilung, während im übrigen Bereich durch den Ausgleich der auf das ühersetzungssteuerventil wirkenden brücke das richtige übersetzungsverhältnis im Getriebe eingesteuert wird· Der Handeingriff ermöglicht ferner eine Steuerung des überoetzungsverMltnisses bei kleiner Fahrgeschwindigkeit bis herunter cu Kriechgeschwindigkeiten.

In weiterer Ausgestaltung der Irfindurtg ist bei einer Steueranlage, bei d<>r das übersetzungnsteuerventil ein hydrau-

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Haches Ten-til.mit einem beweglichen Ventilglied ist, vorgesehen, dass das erste Stellaeug einen ersten Hocken enthält, der auf das Ventilglied lediglich während der Anfangs bewegung des Dros-

aelklappenotellhebela einwirkt, und das zweite Stellzeug e^en zweiten Nocken enthält, der während des restlichen ^ reichs des Droaselklappenotellhebels, in dem der ernte Nocken auaaer Eingriff ralt dem Ventilglied ist, auf das Ventilglied einwirkt·

Nach einen weiteren Merkmal der Erfindung ist Torgesehen, daaa der zweite Hocken auch im anfänglichen Verstellbereich des Droßselklappenstellhebels gegen daß Vtmtilglied des Lberuetnungssteuerrentils anliegt, die Wirkung des ersten flokkens jedoch ausreicht, um den von der Turbinendrehzahl abhängigen ^eglerdruck su überwinden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgeseherr, dass die beiden Nocken um eine gemeinsame Achse schwenkbar sind und in gleicher Kichbung auf das Ventilglied des überaetaungssteuerventile einwirken, und der erste Hocken gelenkig mit dem Brosselklappenstellhebel und der aweite hocken alt einem vom Verdichterauslassdruck beaufschlagten Kolben gelenkig verbunden ist, dass das Ventilglied als -^'ederteller einer Vorepannungsfeder für einen Ventilschieber de3 Überaetzungseteuerventila dient, deren Xraft entgegen dea Iteglerdruck wirkt·

In der schematischen Zeichnung ist eine Steueranlage nach der Erfindung dargestellt.

Bin Gasturbinentriebwerk 10 treibt über eine Ausgangswelle 12 ein stufenlos regelbares hydrostatiucheiiöe triebe H

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an, dessen Ausgangawelle 16 nicht dargestellte Fahrzeugradar antreibt· Das Sasturbinentriebv/erk 10 wird durch einen willkürlich betStigbaren Broaselklappenstellhebel 18 geregelt, der die Brennstoffzufuhr zum Triebwerk steuert« I)eci hydrostatischen Getriebe 14 ist ein übliches Servostenergerät 20 zugeordnet, das über Leitungen 22 und 24 versorgt wird· Diese kommen vom einen Richtungssteuerventil 26, das über eine Druckleitung und eine Rücklaufleitung 28 mit eines Übersetzungesteuerventil 32 verbunden ist»

Das Eichtungssteuerventil 26 ist ein übliches Vierwegeventil mit drei Schaltstellungen· In der Leerlaufstellung verbindet es die Leitungen 28, 22 und 24 miteinander und sperrt die Druckleitung 30 ab; in der Stellung für Vorwärtsfahrt sind die Leitungen 30 und 24 sowie die Leitungen 22 und 28 miteinander verbunden, während in der Stellung für Rückwärtsfahrt die Leitungen 28 und 24 sowie die Leitungen 30 und 22 miteinander verbunden sind· üei Vorwärtsantrieb ist somit die Leitung 24 Druckleitung und die Leitung 22 Rücklaufleitung, während bei iiückwfirt«antrieb die Leitung 24 Rücklaufleitung und die Leitung 22 Druckleitung wird·

Das ubersetBungssteuerventil 32 enthält einen Ventilsckieber 34 »it vier Steuerbunden 36, 33, 40 und 41 gleichen Durchmessers, dl· in einer Ventllbohrung 42 gleiten· Der Steuerbund 36 ist funktionsnässlg mit einem von dem Gasturbinentriebwerk 10 angetriebenen Regler 44 verbunden, der ein üblicher Regler mit Pxlehgewlchten sein kann· Aa Steuer bund 40 stiitst sich eine Druckfeder 46 ab, die zwischen dem Uteuerbund 4ü und

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einem in dv.T iiohrung 42 verschieb!ichen V_eritilglied 43 unter -Spannung gehalten ist. Die Druckfeder 46 drückt auf den Yent 11-schieber 34 entgegen der vom Regeler 44 ausgeübten Kraft. In der dargestellten Leerlauf stellung sperrt der Steuerburid 41 die Druckleitung 50 ab, während die Rücklaufleitung 28 durch den Steuerbund §8 verschlossen ist. Eine zwischen den Steuerbunden 38 und 41 angeschloscene Speiseleitung 52 ist somit von der Druckleitung 30 und der Rücklaufleitung 28 getrennt» Die Speiseleitung 52 wird durch eine vora Gasturbinentriebwerk angetriebene Pumpe 54 gespeist, wobei der Druck durch ein Überströmventil 74 eingeregelt wird, das überschüssig ges Druckmittel zum Sumpf 76 ableitet· Der Raum zwischen den Steuerbunden 36 und 38 ist durch einen axialen Kanal 55 im Ventilschieber 34, und der Raum zwischen den Steuerbunden 40 und 41 durch einen axialen Kanal 57 im Ventilachieber 34 entlastet.

Auf das Ventilglied 48 wirkt ein erster willkürlich betätigbarer Socken 56 und ein in Abhängigkeit von der Drehmoaentanforöorung betätigter zweiter Nocken 50 ein. Die beiden Nocken sind um- eine gemeinsame Achse unabhängig v.neinander schwenkbar. Der erste Nocken 56 si.tst an einem liebel 6ü_f dor über einen Lenker mit dem DroGB-.lklappenstellhebel 10 verbunden ist· Per zweite Nocken 58 ist über einen Hebel 62 mit der Kolbenstange eines Kolbens 64 gelenkig verbunden. Der Kolben 64 gleitet in einer Bohrung 66 und wird in dieser durch eine -Fetter 68 nach rechte belastet. Am anderen Knde rlex' Bohrung 66 1st eine Leitung 70 angeschlonßen, die mit dem Verdichter-

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auelass dee Gasturbinentriebwerks 10 verbunden ist. Der Hocken wird also in Abhängigkeit voir Yerdichterauslassdruck verschwenkt, der der Drehraomentanforderung oder der verfügbaren Leistung des Gasturbinentriebwerke proportional ist·

In der dargestellten Lage, ist der Drosselklappen« atellhebel 18 in Richtung dea Pfeiles A soweit verstellt, dass dii Nockenfläche 72 des ersten Kockens ausser Anlage gegen das Ventilglied 48 int, so dass die Einstellung des Ventilsglieds 48 von den «weiten Hocken 53 bewirkt wird, wodurch die Kraft der Feder 46 gesteuert wird. Der Hocken 58 bleibt in seiner Stellung solange, bis der Verdichterauslassdruck aus der Leitung 70 den Kolben 64 In Richtung des Pfeiles B bewegen kann, worauf der «weite Nocken 58 gedreht wird und Über das Ventilglied 48 die Kraft der Feder 46 erhöht. Diese bewegt den Ventllschieber 34 gegen die Kraft des Regelerdrucke, so dass eine Verringerung des ÜberseteungBverhältniasea des Getriebes veranlasst wird·

Sollte sich die Drehzahl des Gasturbinentriebwerks Ib Sinne einer überdrehzahl erhöhen, so überwiegt der Heglerdruck und bewegt den Ventilschieber 34 gegen die Kraft der feder 46 nach links, wodurch eine Vergrößserung des Übersetzungsverhältnisses veranlasst wird· Bei genügender Verstellung des Ventilschiebers 34 gegen die Kraft der Feder 46 wird die Rücklauf leitung 26 Ewiöchen den Steuerbunden 36 und 38 entlastet, während die Speiseleitung 52 «wischen den Steuerbunden 38 und mit der Druckleitung 30 verbunden wird. Befindet eich das Iiichtungeittuervtmtil 26 In der Stellung für Vorwärt«fahrt, so ist

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die Druckleitung 30 mit der Leitung 24 verbunden und bewirkt eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses in dieser Antrieberichtung des hydrostatischen Betriebes 14· Mit steigendem Übersetzungsverhältnis steigt die Belastung des Gaetürbinentriebwerks 10. Ist die Leistung des Gasturbinentriebwerks 10, die dem Verdichterauslassdruck in der leitung 70 proportional ist, und die Kraft des Reglers 44 im übersetEuiigssteuerventil 32 ausgeglichen, so kehrt dessen Yentilschieber 34 in die dargestellte Mittellage zurück, in der di· Speiseleitung 52 sit der Druckleitung 30 und der Rücklaufleitung 28 über «inen kleinen Querschnitt verbunden sind, um das hydrostatische Getriebe 14 in dem eingestellten Übersetzungsverhältnis zu halten· Sollte der Druck in der Leitung 70 steigen, und danit eine ieiatungeziinahme des Gasturbinentriebwerks Bit überdrehzahl anzeigen, 80 bewegt sich der Yentilschieber 34 nach rechte, tra eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses au veranlassen, sofern nicht die Triebwerkedrehzahl eine ausreichend« Gegenkraft auf den Ventilschieber 34 ausübt« Sei der Bewegung dee Ventil-Schiebers 34 nach rechte, wird die Speiseleitung 52 »wischen den Steuerbunden 38 und 41 mit der Rücklaufleitung 28 verbunden, während die Druckleitung 30 «wischen den Steuerbunden 40 und 41 entlastet wird, bollte der ^verdichterauslassdruck in der Leitung 70 absinken, also eine Leistungsabnahae unter Überdrehzahl anzeigen, so wird der Ventllschieber 34 nach linke bewegt, um die Speieseleitung 52 mit der Druckleitung 30 *u verbinden, um die Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses zu veranlassen, sofern nicht die abnehmende friebwerkedrehsahl eine»

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Ausgleich der Kräfte am Vcntilschieber 34 bewirkt.

Die Exzentrizität des ersten iiockena 56 ist grosser als die des zweiten Hockens 58. Die Eockenfläche 72 des ersten lockens 56 liegt gegen daa Ventilglied 48 bei geringer Yereteilung de«« Droaselklappenstellhebels 18 von der Stellung für geschlossene Drosselklappe an· Per Fahrer kann somit im Anfangsbereich der Verstellung willkürlich die drosselklappenabhängig· Belastung des VentilSchiebers 34 beeinflussen und damit das übersetsungaverhältnis des Getriebes steuern· Die Praxis hat geteigt, dass dieser Handeingriff über etwa 1O^ des gesamtem Verstellbereiehe des Brosselkiappenstellhebel» 18 erwünscht ist· Bei* Drehen de» ersten Socken» §6 im DlivieieereiBa wird während ^eiche vom 1035 die amff ti© %io2· 4S ats8g#üMe. Kraft"

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Claims (1)

1. -11-Patentansprüche;

   * 1J Steueranlage für Fahrzeuggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der der Verdichterauslassdruck eines das Getriebe antreibenden Gasturbinentriebwerks das Drehmoment anzeigend auf ein Übersetzungssteuerventil entegegen einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Regelerdruck einwirkt _s dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vom Gasturbinentriebwerk (10) angetriebenen hydrostatischen Getriebe (14) das von dem, durch einen vom der ühirbinendrehzahl abhängigen Druck (Regler 44) "beeinflussten Übersetzungssteuerventil (32) gesteuert istj, über einen anfänglichen, dem Leerlauf— drehzahlbereich entsprechenden Bereich der Drosselklappeneinstellung nur der Einfluss des Drehmoments über ein erstes Stellzeug (18,56) in Abhängigkeit von der Einstellung der Gasturbinendrosselklappe (18) auf das Übersetzungssteuerventil entgegen dem Reglerdruck ausgeübt wird₅ während über den restlichen Bereich der Drosselklappeneinstellung über ein zweites Stellzeug (64,58), das auf den Verdichterauslassdruck (Leitung 70) anspricht, ein die Drehmomentanforderung anzeigender Drück entgegen dem Regler— druck auf das Übersetzungssteuerventil einwirkte

   2, Steueranlage nach Anspruch 1, bei der das Übersetzungssteuerventil ein hydraulisches Ventil mit einem beweglichen Ventilglied ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellzeug (18,56) einen ersten Hocken (56) enthält, der auf das Ventilglied (48) lediglich während der Anfangsbewegung des Drosselklappenstallhebele (18) einwirkt, und das zweite Stellzeug

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   (64f58) einen aweiten locken (58) enthält, der während des restHohen Einstellbereiohe des Drosselklappenstellhebels, in dem der erste Nocken a&sser Eingriff mit dem Ventilglied ist, auf das Yentilglied einwirkt·

   3· Steueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nocken (58) auch im anfänglichen Verstellbereich des Drosselklappenstellhebels (18) gegen das Tentilglied (48) anliegt, die Wirkung des ersten Nockens (56) jedoch ausreicht j mm den von der G-asturbinemdrehzahl abhängigen Reg«· lerdruok (Regler 44) su überwinden©· "■

   4© Steueranlage na©h einem äer Äaspriiehe 1 bis 3-₉. dadurch gekennzeichnet ₉ dass die beiden H®©kem (.56 und 58) um eine gemeinsame Achse schwenkbar mind und in gleicher Richtung auf das Yentilglied (48) des Üfeersetzungssteuerventils (32) einwirken, und der erste Hocken (56) gelenkig mit dem Drosselklappenstellhebel (18) und der iweite U©eken (58) gelenkig mit einem, vom ^erdiehterauslassdruek (Leitung 70) beaufschlagten Kolben (64) verbunden ist, und dass das Yentilglied (48) als Pederteller einer ¥orspannung@fed®r (46) für einen Ventilschieber (34) des fbersetzunge®teue3*remtila (32) dient, deren Kraft entgegem dem Reglerdruck (Regler 44) wirkt»