DE2030889B2 - Steuereinrichtung fuer ein von einer gasturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares hydrostatisches getriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 50 kann somit das Übersetzungsverhältnis bei Leerlauf-Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, drehzahlen und bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nocken besser beherrschen.

(56 und 58) um eine gemeinsame Achse schwenk- Bei einem Gasturbinentriebwerk ist eine schnelle bar sind und in gleicher Richtung auf den Ventil- Drosselklappenverstellung möglich, jedoch hinki Mt kolben (48) des Übersetzungssteuerventils (32) 55 Drehzahlanstieg nach. Das Übersetzungsverhältnis einwirken, und der erste Nocken (56) gelenkig bleibt daher auf einem kleinen Wert, bis die Gasmit dem Drosselklappenstellhebel (18) und der turbine sich zu beschleunigen beginnt, worauf dann zweite Nocken (58) gelenkig mit einem, vom ein schneller Anstieg des Übersetzungsvernältnisses Verdichterauslaßdruck (Leitung 70) beaufschlag- errolgt. Dieser Anstieg des Übersetzungsverhältnisses ten Kolben (64) verbunden ist, und daß der 60 fällt mit einer starken Erhöhung der Turbinendreh-Ventilkolben (48) als Federteller einer Druck- zahl zusammen, so daß das Getriebe, das den Fahrfeder (46) für das Vorspannen eines Ventilschie- widerstand, die Trägheit des Fahrzeugs und die bcrs (34) des Übersetzungssteuerventils (32) dient, Trägheit der Gasturbine aufzunehmen'hat, stark deren Kraft entgegen dem Reglerdruck (Regler belastet, unter Umständen sogar überbelastet wird. 44) wirkt. 65 Während dieses Betriebszustandes empfinden Fahrgäste des Fahrzeugs unerwünscht starke Beschleunigungen.
Diese Mißstände werden durch die Erfinduno

Γ 2 03^889

3 4

überwunden, indem der Reglerdrack mit einem der den Ventilkolben des Übersetzungssteuerventils eiii-

Drehmomentanfordeirung entsprechenden Druck, der wirken, und der erste Nocken gelenkig mit dem

dem Verdichterauslaßdruck proportional ist, ausge- Drosselklappenstellhebel und der zweite Nocken mii

glichen wird. Dieser Druck steigt nicht schnell an, einem vom Verdichterauslaßdruck beaufschlagten wenn die Drosselklappe kräftig verstellt wird, sondern 5 Kolben gelenkig verbunden ist, daß der Ventükolben

entwickelt sich in dem Maße, wie die Antriebs- als Federteller einer Druckfeder für die Vorspannung

maschine Leistung abgeben kann. Wird also die eines Ventilschiebers des Übersetzungssteuerventils

Drosselklappe schnell verstellt, so steigen der Ver- dient, deren Kraft entgegen dem Reglerdrack wirkt,

dichterauslaßdruck und die Gasturbinendrehzahl all- In der Zeichnung ist eine Steuereinrichtung nach

mählich an, so daß sich das Übersetzungsverhältnis io der Erfindung für ein durch eine Gasturbine angetrie-

im stufenlos einstellbarem hydrostatischen Getriebe benes hydrostatisches Getriebe schematisch darge-

langsam ändert und einen Wert erhält, bei dem die stellt.

Antriebsmaschine genügend Leitung aufbringt, um Eine Gasturbine 10 treibt über eie Antriebswelle den Antrieb bewirken zu können. 12 ein stufenlos einstellbares hydrostatisches Ge-Weiterhin kann sich der Leerlaufdrehzahlbereich 15 triebe 14 ac, dessen Abtriebswelle 16 nicht dargeeiner Gasturbine über einen erheblichen Bereich er- stellte Fahrzeugräder antreibt. Die Gasturbine 10 strecken, und in diesem veränderlich sein. Liegt eine wird durch einen willkürlich betätigbaren Drosselausreichend hohe Lecrlaufdr^hzahl vor, so bedingt klappenhebel 18 eingestellt, der die Brennstoffzufuhr diese einen erhöhten Reglerdrack, de im S^:nne einer zur Gasturbine steuert. Dem hydrostatischen Getriebe Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses wirkt, die 20 14 ist ein üblicher Stellmotor 20 zugeordnet, der über beim Anfahren des Fahrzeugs jedoch nicht erwünscht Leitungen 22 und 24 versorgt wird. r>iese kommen ist, da sich ein ruckartiges Anfahren ergäbe. Bei vom einen Richtungssteuerventil 26, das über eine niedriger Drosselklappeneinstellung sieht daher die druckleitung 30 und eine Rücklaufleitung 28 mit Erfindung den w<'!kürlichen Eingriff vor, der einen einem Übersetzungssteuerventil 32 verbunden ist. erhöhten Einfluß der Drosselklappenstellung auf das 25 Das Richtungssteuerventil 26 ist ein übliches Übersetzungssteuerventil bedingt, durch den Ände- Vierwegeventil mit drei Schahstellungen. In der Leerrungen oder Erhöhungen des Reglerdrucks innerhalb iaufstellung verbindet es die Rücklaufleitung 28 mit dieses Bere.chs unwirksam gemacht werden. Hier- den Leitungen 22 und 24 und sperrt die Druckleitung durch ist gewährleistet, daß im Leerlauf das Ober- 30 ab. In der Stellung für Vorwärtsfahrt sind die Setzungsverhältnis Null herrscht und bei Einstellen 30 Druckleitung 30 und die Leitung 24 sow ie die Leider Drosselklappe von diesem Wert ausgehend all- tung 22 und die Rücklaufleitung 28 miteinander mählich ansteigen kann, weil ein drosselklappen- verbunden, während in der Stellung für Rückwärtssteilungsabhängiges Signal vorliegt, das größer als fahrt die Rücklaufleitung 28 und die leitung 24, das größtmögliche Leerlaufdrehzahlsignal ist. Prak- sowie die Druckleitung 30 und die Leitung 22 mittisch erstreckt sich der Bereich des willkürlichen 35 einander verbunden sind. Bei Vorwlirtsantrieb ist Eingriffs auf etwa 10 »/oder gesamten Drosselklappen- somit die Leitung 24 Druckleitung und die Leitung einstell-ng, während im übrigen Bereich durch den 22 Rücklaufleitung, während bei Rückwärtsantrieb Ausgleich der auf das Übersetzungssteuerventil wir- die Leitung 24 Rücklaufleitung und die Leitung 22 kenden Drücke das richtige Übersetzungsverhältnis Druckleitung wird.

im stufenlos einstellbarem hydrostatischen Getriebe 40 Das Ubersetzungssteuerventil 32 enthält einen eingesteuert wird. Der willkürliche Eingriff ermög- Ventilschieber 34 mit vier Steuerbunden 36, 38, 40 licht ferner eine Steuerung des Übersetzungsverhält- und 41 gleichen Durchmessers, die in einer Ventilnisses bei kleiner Fahrgeschwindigkeit bis herunter bohrung 42 gleiten. Der Steuerbund 36 ist funktionszu Kriechgeschwindigkeiten. mäßig mit einem von der Gasturbine 10 angetriebein weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei 45 nen Regler 44 verbunden, der ein üblicher Regler einer Steuereinrichtung mit einem Übersetzungs- mit Fliehgewichten sein kann. Am Steuerbund 40 steuerventil, das einen verschiebbaren Ventükolben stützt sich eine Druckfeder 46 ab, die zwischen dem aufwe^;st, der die Beaufschlagung eines Stellmotors Steuerbund 40 und einem in der Ventilbuhrung 42 des hydrostatischen Getriebes mit Steusrdruckflüssig- verschieblichen Ventükolben 48 unter Spannung gekeit steuert, vorgesehen, daß an die Stelleinrichtung 50 halten ist. Die Druckfeder 46 drückt auf den Ventilfür die Drosselklappe ein erster Nocken angeschlos- schieber 34 entgegen der vom Regler 44 ausgeübten sen ist. der auf len Ventükolben lediglich während Kraft. In der dargestellten Leerlaufstellung sperrt der der Anfangsbewegung des Drosselklappenstellhebels Steuerbund 41 die Druckleitung 30 ab, während die einwirkt, und die zweite Stelleinrichtung einen zwei- Rücklaufleitung 28 durch den Steuerbund 38 verten Nocken enthält, der während des restlichen 55 schlossen ist. Eine zwischen den Steuerbunden 38 Einstellbereichs der Stelleinrichtung für die Drossel- und 41 angeschlossene Speiseleitung 52 ist somit von klappen, in dem der erste Nocken außer Eingriff mit der Druckleitung 30 und der Rücklaufleitung 28 dem Ventükolben ist, auf den Ventilkolben einwirkt. getrennt. Die Speiseleitung 52 wird durch eine von Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Gasturbine angetriebene Speisepumpe 54 gespeist, vorgesehen, daß der zweite Nocken auch im anfäng- 60 wobei der Druck durch ein Überströmventil 74 einlichen Einstellbereich des Drosselklappenstellhebels gestellt wird, das überschüssiges Druckmittel zum gegen den Ventükolben des Übersetzungssteuerventils Sumpf 76 ableitet. Der Raum zwischen den Steueranliegt, die Wirkung des ersten Nockens jedoch aus- bunden 36 und 38 ist durch einen axialen Kanal 55 reicht, um den von der Gasturbinendrehzahl abhän- im Ventilschieber 34, und der Raum zwischen den gigen Reglerdrack Z'! überwinden. 65 Steuerbunden 40 und 41 durch einen axialen Kanal

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vor- 57 im Ventilschieber 34 entlastet,

gesehen, daß die beiden Nocken um eine gemeinsame Auf den Ventükolben 48 wirkt ein erster will-

Achse schwenkbar sind und in gleicher Richtung auf kürlich betätigbarer Nocken 56 und ein in Abhän-

5 6

gigkeit von der Drehmomentanforderung betätigter in die dargestellte Mittellage zurück, in der die zweiter Nocken 58 ein. Die beiden Nocken sind um Speiseleitung f!2 mit der Druckleitung 30 und der eine gemeinsame Achse unabhängig voneinander Rücklaufleitung 28 über einen kleinen Querschnitt schwenkbar. Der erste Nocken 56 sitzt an einem verbunden sind, um das hydrostatische Getriebe 14 Hebel 60, der über einen Lenker mit dem Drossel- 5 in dem eingestellten Übersetzungsverhältnis zu halklappenstellhebel 18 verbunden ist. Der zweite ten. Sollte der Druck in der Leitung 70 steigen, und Nocken 58 ist über einen Hebel 62 mit der Kolben- damil; eine Leistungszunahme der Gasturbine mit stange eines Kolbens 64 gelenkig verbunden. Der Überdrehzahl anzeigen, so bewegt sich der Ventil-Kolben 64 gleitet in einer Bohrung 66 und wird in schieber 34 nach rechts, um eine Verringerung des dieser durch eine Feder 68 nach rechts belastet. Am io Übersetzungsverhältnisses zu veranlassen, sofern anderen Ende der Bohrung 66 ist eine Leitung 70 nicht die Gasturbinendrehzahl eine ausreichende angeschlossen, die mit dem Verdichterauslaß der Gegenkraft auf den Ventilschieber 34 ausübt. Bei der Gasturbine 10 verbunden ist. Der zweite Nocken Bewegung des Ventilschiebers 34 nach rechts wird wird also in Abhängigkeit vom Verdichterauslaß- die Speiseleitung 52 zwischen den Steuerbunden 38 druck geschwenkt, der der Drehmomentanforderung 15 und 41 mit der Rücklaufleitung 28 verbunden, wah- oder der verfügbaren Leistung der Gasturbine pro- rend die Druckleitung 30 zwischen den Steuerbunden portionalist ^{40 und 41} entlastet wird. Sollte der Verdichterin der dargestellten Lage ist der Drosselklappen- auslaßdruck in der Leitung 70 absinken, also eine stellhebel 18 in Richtung des Pfeiles A soweit ver- Leistungsabnahme unter Überdrehzahl anzeigen, so stellt daß die Nockenfläche 72 des ersten Nockens 20 wird der Ventilschieber 34 nach links bewegt, um außer Anlage mit dem Ventilkolben 48 ist, so daß die Speiseleitung 52 mit der Druckleitung 30 zu verdie Einstellung des Ventilkolbens 48 von dem zwei- binden, um die Erhöhung des Übersetzungsvernaltten Nocken 58 bewirkt wird, wodurch die Kraft der nisses zu veranlassen, sofern nicht die abnehmende Feder 46 gesteuert wird. Der Nocken 58 bleibt in Gasturbinendrehzahl einen Ausgleich der Ktafte am seiner Stellung so lange, bis der Verdichterauslaßdruck 25 Venulschieber 34 bewirkt.

aus der Leitung 70 den Kolben 64 in Richtung des Die Exzentrizität des ersten Nockens 56 ist großer

Pfeiles B bewegen kann, worauf der zweite Nocken als die des zweiten Nockens 58. Die Nockenfläche 72 58 gedreht wird und über den Ventilkolben 48 die des ersten Nockens 56 liegt gegen den Ventilkolbcn Kraft der Druckfeder 46 erhöht. Diese bewegt den 48 bei geringer Verstellung des Drosse!k!appen.steü-Ventilschieber 34 gegen die Kraft des Reglerdrucks, 30 hebeis 18 von der Stellung für geschlossene Drosseiso daß eine Verringerung des Übersetzungsverhält- klappe an. Der Fahrer kann somit im Anfangsbereich nisses des hydrostatischen Getriebes veranlaßt wird. der Einstellung willkürlich die drosselklappenabhän-Sollte sich die Drehzahl der Gasturbine im Sinne gige Belastung des Ventilschiebers 34 beeinflussen einer Überdrehzahl erhöhe», so überwiegt der Regler- und damit das Übersetzungsverhältnis des hydrodruck und bewegt den Ventilschieber 34 gegen die 35 statischen Getriebes steuern. Die Praxis hat gezeigt, Kraft der Druckfeder 46 nach links, wodurch eine daß dieser Handeingriff über etwa 10 »/odes gesamten Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses veran- Einstellbereichs des Drosselklappenstellhebels 18 erlaßt wird Bei genügender Verstellung des Ventil- wünscht ist. Beim Drehen des ersten Nockens 56 im Schiebers 34 gegen die Kraft der Druckfeder 46 wird Uhrzeigersinn wird während dieses Bereichs von die Rücklaufleitung 28 zwischen den Steuerbunden 40 10 »/0 die auf die Druckfeder 46 ausgeübte Kraft fort-36 und 38 entlastet, während die Speiseleitung 52 schreitend verringert, also einen Betneb mit Uberzwischen den Steuerbunden 38 und 41 mit der Druck- drehzahl anzeigen Hierauf anspn ^end wird das leitung 30 verbunden wird. Befindet sich das Rieh- Übersetzungsverhältnis geändert, so daß der Fahrer tungssteuerventil 26 in der Stellung für Vorwärtsfahrt, einen Kriechgang steuern kann, so ist die Druckleitung 30 mit der Leitung 24 verbun- 45 In analoger Weise konnte die erfindungsgemaße den und bewirkt eine Erhöhung des Übersetzungs- Steuereinrichtung auch für Antriebe verwendet werverhältnisses in dieser Antriebsrichtung des hydro- den, bei denen als Antriebsmaschine eine Kolbenstatischen Getriebes 14. Mit steigendem Übersetzungs- brennkraftmaschine verwendet wird. In diesem Falle verhältnis steigt die Belastung der Gasturbine 10. Ist ware an Stelle des Verdichterauslaßdrucks der Gasdie Leistung der Gasturbine 10, die dem Verdichter- so turbine ein dem Antriebsmaschinendrehmoment oder auslaßdruck in der Leitung 70 proportional ist, und der Leistungsanforderung proportionaler Druck, die Kraft des Reglers 44 im Übersetzungssteuerventil beispielsweise der Ansaugdruck der Kolbenbrenn-32 ausgeglichen, so kehrt dessen Ventilschieber 34 kraftmaschine als Steuerimpuls zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinroh- Patentanspriiche: rung für ein von einer Gasturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe, ins-

1. Steuereinrichtung für ein von einer Gas- besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Überturbine angetriebenes, stufenlos einstellbares 5 setzungssteuerventü, auf das ein drehzahlabhängiges hydrostatisches Getriebe, insbesondere für Kraft- Reglersignal entgegen einer Federkraft und einem das fahrzeuge, mit einem Üborsetzungssteuerventil, Drehmoment der Gasturbine anzeigenden, von dessen auf das ein drehzahlabhängiges Reglersignal ent- DrosselklappensteUung abhängigen Signal einwirkt gegen einer Federkraft und einem das Dreh- Eine derartige Steuereinrichtung ist beispielsweise moment der Gasturbine anzeigenden, von dessen 10 durch die USA.-Patentschrift 3 274768 bekannt. Drosselklappenstellung abhängigen Signal ein- Ähnliche Steuereinrichtungen für vod Kolbenbrennwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß kraftmaschinen angetriebene hydrostatische Getriebe eine Stelleinrichtung (18,56) für die Drossel- sind durch die USA.-Patentschrift 3 003 309 und die klappe innerhalb des dem Leerlaufbereich der deutschen Patentschriften 1228 518 und 1287 859 Gasturbine (10) entsprechenden Anfangsbereichs 15 bekannt.

der Drosselklappeneinstellung auf das Über- Bei Gasturbinentriebwerken kann die Leerlauf-

setzungs^uerventil (32) entgegen dem von dem drehzahl beträchtlichen Schwankungen unterliegen.

Regler (44) gelieferten drehzahlabhängigen Signal So kann bei den bekannten Steuereinrichtungen das

einwirkt, und daß eine in an sich bekannter Weise vom Regler bei hohen Leerlaufdrehzahlen gelieferte auf den Verdichterauslaßdruck (70) der Gas- 20 Reglersignal am Übersetzungssteuerventil eine Er-

turbine ansprechende zweite Stelleinrichtung (64, höliü.ig des Übersetzungsverhältnisses bewirken, die

58) dem Übersetzrngssteuc» ventil während des jedoch unter Leerlaufbedingungen nicht erwünscht

restlichen Einstellbereichs der Stelleinrichtung für ist.

die Drosselklappe das drehmomentabhängige Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Signal entgegen dem Reglerdruck zuleitet. ₂₅ Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art so

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, mit weiter auszugestalten, daß cine bessere Enstellung einem Übersetzungssteuerventil, das einen ver- der Leerlaufd;dizahlen und des Übersetzunj sverhältschiebbare Ventilk^lben aufweist, der die nisses be kleinen Fahrgeschwindigkeiten erreicht Beaufschlagung eines Stellmotors des hydro- wird.

statischen Getriebes mit Steuerdruckflüssigkeit _3O Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch steuert, dadurch gekennzc' :hnet, daß an die gelöst, daß eine Stelleinrichtung für die Drosselklappe Stelleinrichtung für die Drosselklappe ein erster innerhalb des dem Leerlaufbereich der Gasturbine Nocken (56) angeschlossen ist, der auf den entsprechenden Anfangsbereichs der Drosselklappen-Ventilkolben (48) lediglich während der Anfangs- einstellung auf das Übersetzungssteuerventil entbewegung des Drosselklappenstellhebels (18) ein- ₃₅ gegen dem von dem Regler gelieferten drehzahlwirkt, und die zweite Stelleinrichtung einen abhängigen Signal einwirkt, und daß eine in an sich zweiten Nocken (58) enthält, der während des bekannter Weise auf den Verdichterauslaßdruck der restlichen Einstellbereichs des Drosselklappen- Gasturbine ansprechende zweite Stelleinrichtung dem Stellhebels, in dem der erste Nocken außer Ein- Übersetzungssteuerventil während des restlichen Eingriff mit dem Ventilkolben ist, auf den Ventil- ₄₀ Stellbereichs der Stelleinrichtung für die Drosselkolben einwirkt. klappe das drehmomentabhängige Signal entgegen

3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 dem Reglerdruck zuleitet.

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben

Nocken (58) auch im anfänglichen Einstellbereich sich aus den Unleransprüchen.

des Drosselklappenstellhebels (18) gegen den ₄₅ Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Stell-

Ventilkolben (48) anliegt, die Wirkung des ersten einrichtungen kann ein größeres aL das normale von

Nockens (56) jedoch ausreicht, um den vor der der Drosselklappenstellung abhängiges Signal dem

Gasturbinendrehzahl abhängigen Reglerdruck Übersetzungssteuerventil zugeleitet werden, um zu

(Regler 44) zu überwinden. hohe Leerlaufdrehzahlen zu verhindern. Der Fahrer