DE2729512A1

DE2729512A1 - Steuereinrichtung fuer ein hydrostatisches getriebe

Info

Publication number: DE2729512A1
Application number: DE19772729512
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Nonnenmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2396218A1; GB1602628A; FR2396218B1; US4194362A; JPS5413868A

Description

R.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Steuereinrichtungen und Verwendung eines nicht drehzahlgeregelten Verbrennungsmotors (z.B. Vergasermotor) hat diese Einrichtung den Nachteil, daß über das Betätigungspedal nicht die Drehzahl, sondern das Drehmoment des Verbrennungsmotors vorgewählt wird. Damit kann sich am Verbrennungsmotor eine zu hohe Drehzahl einstellen, mit der dem hydrostatischen Getriebe ein Drehmoment angeboten wird, das es auch bei maximalem Druck nicht aufnehmen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie die Drosselklappenverstellung (z.B. bei Otto-Motoren) mit in die Steuereinrichtung einbezieht und damit obengenannte Mängel beseitigt. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor schon bei niedriger Drehzahl belastet werden, wobei Geräusch und Verbrauch noch gering sind. Durch eine besonders vorteilhafte Ausbildung ist es möglich, die Belastung des Verbrennungsmotors von der Getriebeseite her zu begrenzen.

Zeichnung

Ausführungsbexspiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen hydrostatischen Getriebes in schematischer Darstellung, Figur 2 und 3 Abwand-

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--5— R- t'j .i 4

lungen von Einzelheiten nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1, Figur ¹I ein zweites Ausführungsbeispiel, Figur 5 und 6 Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 4.

Beschreibung der Erfindung

Von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor, insbesondere einem Otto-Motor, werden eine Hilfspumpe 10 und eine verstellbare Hydropumpe 11 angetrieben, wobei letztere im geschlossenen Kreis Druckmittel zu einem Hydromotor 12 fördert. Zu diesem Zweck führen von der Hydropumpe 11 Leitungen 13, I¹I zum Hydromotor. Zum Verstellen der Hydropumpe dienen zwei druckbeaufschlagte Stelleinrichtungen 15, 16, von denen die Stelleinrichtung 15 mit kleinerer druckbeaufschlagter Kolbenfläche stets von der Hochdruckseite des Getriebes beaufschlagt ist. Hierfür geht von der Stelleinrichtung 15 eine Leitung 17 aus, die in eine Leitung 18 mündet, welche mit der Leitung 13 verbunden ist. An der Mündungsstelle der Leitung 17 in die Leitung 18 ist ein Wechselrückschlagventil 19 angeordnet, das vom Arbeitsdruck im hydrostatischen Getriebe betätigt wird.

Die Stelleinrichtung 16 mit dem flächengrößeren Betätigungskolben wird über eine Leitung 21 von einem gesteuerten Druck beaufschlagt. Zu diesem Zweck dient eine an sich bekannte druckproportionale Verstelleinrichtung 22, die aus einem mit der Stelleinrichtung 16 über ein Gestänge 23 gekoppelten Steuerschieber 2k und einem Steuerteil 25 besteht. An die beiden Seiten des Steuerteils 25 führen Leitungen 26, 27, die zu einem Steuerventil 28 für die Einstellung der Fahrtrichtung eines vom hydrostatischen Getriebe angetriebenen Fahrzeugs führen. Das Steuerteil 25 wird durch zwei auf seine Stirnseiten einwirkende Federn 30, 32 im drucklosen

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R. 39 :? 4 I

Zustand in Neutralstellung gehalten. Vom Steuerteil 25 führt eine Leitung 32 mit Drossel 33 zu einem Behälter 34. Vom Steuerteil 25 führt außerdem eine zweite Leitung 35 mit Drossel 36 zu einer Leitung 37» die von der Leitung 17 ausgeht. Die Leitung 37 führt an die Stirnseite eines Schiebers 38 für die verlustarme Druckbegrenzung des hydrostatischen Getriebes. Von der anderen Seite des Schiebers 38 führt eine Leitung zu einem dem Schieber 38 zugeordneten Vorsteuerventil 40, das zum Behälter 34 entlastet ist. Von der Leitung 35 geht noch eine Leitung 4l aus, die in die Leitung 39 mündet. In der Leitung 41 ist eine Drossel 42 angeordnet. Auf den Schieber wirkt von der Seite der Leitung 39 her eine Feder 43 ein.

Vom Steuerventil 28 führt eine erste Leitung 45 zum Druckraum 46 einer Servoeinrichtung 47> deren Kolben 48 über ein Gestänge 49 die Drosselklappe 50 des nicht dargestellten Verbrennungsmotors betätigt. An die Leitung 45 ist auch an eine Leitung 51 angeschlossen, die von der Hilfspumpe 10 ausgeht und bis zur Leitung 13 der verstellbaren Pumpe 11 führt. Von der Leitung 51 führt eine Leitung 52 zum anderen Druckraum 53 der Servoeinrichtung 47. Im Druckraum 46 derselben ist noch eine Feder 54 angeordnet, die auf den Kolben 48 einwirkt. In einem Leitungsabschnitt 51' der Leitung 51» welcher zwischen den Mündungsstellen der Leitungen 52 und 45 liegt, ist eine verstellbare Drossel 55 angeordnet. Diese wird entgegen der Kraft einer Feder 56 von einem Fahrpedal 57 aus betätigt. Beim Niederdrücken des Fahrpedals wird der Drosselquerschnitt vergrößert. In einem Abschnitt 51" der Leitung 51» welcher stromab der Mündungsstelle der Leitung 45 in die Leitung 51 liegt, ist eine Drossel 59 mit konstantem Querschnitt angeordnet.

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-Jy-- R. 3 ⁿ>

Von der Leitung 51 geht eine Zweigleitung 60 aus, die zum Steuerventil 28 führt. Weiterhin zweigt von der Leitung 51 eine Leitung 61 ab, die zur Leitung 1*» führt. In dieser Leitung ist ein Rückschlagventil 62 angeordnet, das sich in Richtung von der Leitung 61 zur Leitung 14 hin zu öffnen vermag. Ein Zweig 61' der Leitung 6l mündet an einem Druckbegrenzungsventil 63 für die Begrenzung des Speisedrucks im hydrostatischen Getriebe. Von der Leitung 51 führt noch eine Leitung 64 zum Schieber 38.

Durch die Drosseln 55 und 59 werden zwei Meßkreise gebildet, nämlich ein erster Meßkreis für die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch die Drossel 55, und ein zweiter Meßkreis für die Verstellung der Hydropumpe 11 durch die Drossel 59. An dieser Stelle ist zu vermerken, daß die Drossel 59 für die Pumpenverstellung auch der Drossel 55 für die Motorverstellung vorgeschaltet sein kann. Da die Hilfspumpe 10 synchron bzw. proportional zur Drehzahl des Verbrennungsmotors angetrieben ist, wird bei steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors die Druckdifferenz an der Drossel 55 größer, d. h. der Druck in der Leitung 52 steigt, wodurch der Kolben 48 entgegen der Kraft der Feder 54 und dem Druck im Druckraum 46 nach rechts verschoben wird und die Drosselklappe 50 in Richtung Schließen betätigt. Es stellt sich eine definierte Drehzahl des Verbrennungsmotors ein, wenn die Drosselklappe 50 gerade soweit geschlossen ist, daß der Verbrennungsmotor das vorhandene Lastdrehmoment vom hydrostatischen Getriebe her durchdrehen kann. Die Steifigkeit der Feder 54 bestimmt den lastabhängigen Proportionalbereich, also den sogenannten üngleichförmigkeitsgrad der Abregelkennlinie des Verbrennungsmotors.

Es sei angenommen, daß sich das Steuerventil 28 in seiner Schaltstellung I befinde. Dies entspricht der Vorwärtsfahrt

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des Fahrzeugs. Dadurch ist die untere Seite des Steuerteils 25 über die Leitungen 45 und 27 vom Druck vor der Drossel 59 beaufschlagt, die obere Stirnseite des Steuerteils 25 über die Leitungen 26, 60 und 51 vom Druck hinter der Drossel 59·

Es sei weiterhin angenommen, daß die Hydropumpe 11 Druckmittel in die Leitung 13 fördere, die nun die Hochdruckleitung ist. Der Hochdruck herrscht auch in den Leitungen 51» 17, 37, 41, 35 und 39. Erhöht sich die Belastung am Hydromotor 12, so steigt der Druck in der Leitung 13, und das Drehmoment an der Pumpe 11 wird größer. Als Folge davon sinken die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die der Hilfspumpe 10. Dadurch verkleinern sich das Druckgefälle an der Drossel 55 und der Druck im Raum 53· Nun kann die Feder 54 den Kolben 48 nach links schieben, wodurch die Drosselklappe 50 weiter geöffnet wird, was dem Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors entgegenwirkt. Auch an der Drossel 59 hat sich das Druckgefälle geringfügig verringert, wodurch das Steuerteil 25 durch die Feder 30 nach unten verschoben wird. Nun kann Druckmittel aus der den Hochdruck führenden Leitung 35 über den Steuerschieber 24 und das Steuerteil 25 in die Leitung 21 und von dieser in die Stelleinrichtung 16 fließen. Dadurch wird die Pumpe 11 auf etwas kleineres Hubvolumen eingestellt, wodurch einer Drehmomenterhöhrung der Pumpe entgegengewirkt wird. Durch diese beiden Maßnahmen wird die Drehzahländerung des Verbrennungsmotors in sehr engen Grenzen gehalten.

Verringert sich die Belastung am Hydromotor 12, so sinkt der Druck in der Leitung 13» und das Drehmoment an der Pumpe 11 wird kleiner. Der Verbrennungsmotor ist nun bestrebt, seine Drehzahl zu erhöhen, wodurch die Differenzdrücke an den Drosseln 55 und 59 vergrößert werden. Dadurch schließt die Drosselklappe etwas, und die Pumpe 11 wird auf etwas größeres

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--f- R. 39^4

Hubvolumen verstellt. Dies geschieht dadurch, daß die Steuerteile 25/2¹I nach oben verstellt werden, worauf etwas Druckmittel aus der Verstelleinrichtung 16 zum Behälter 3Ί abfließen kann. Durch diese beiden Einflüsse wird die Drehzahlerhöhrung des Verbrennungsmotors in sehr engen Grenzen gehalten. In der Verstelleinrichtung 15 herrscht stets der Förderdruck der Pumpe 11.

Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Drossel 55 durch das Pahrpedal 57 beeinflußbar. Durch öffnen der Drossel 55 wird eine höhere Drehzahl des Verbrennungsmotors vorgewählt. Damit und im Zusammenwirken mit den Druckverhältnissen an den Drosseln 55, 59 wird erreicht, daß der Verbrennungsmotor schon bei niedrigen Drehzahlen belastbar ist, wodurch Geräusche und Verbrauch vermindert werden.

Die Hilfspumpe· 10 dient in bekannter Weise auch noch zur Speisung des Niederdruckkreises des hydrostatischen Getriebes. Diese Speisung erfolgt über die Leitung 6l und das Rückschlagventil 62 in die Leitung I¹I, die den Niederdruckkreis bildet. Es sei noch folgendes erwähnt: überschreitet der Druck im Hochdruckkreis des hydrostatischen Getriebes einen festgelegten Höchstwert, so öffnet sich das Vorsteuerventil ¹IO, wodurch der Schieber 37 in seine Durchflußstellung II verschoben wird, worauf der Getriebekreislauf verlustlos entlastet wird. Dies geschieht dadurch, daß nun über die Leitung 6¹I Druckmittel zur Stelleinrichtung 16 strömen kann und die Hydrompumpe 11 auf kleineres Hubvolumen einstellt (wie weiter oben beschrieben). Damit wird eine verlustlose Druckbegrenzung erreicht.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen nach der Figur 1 lediglich dadurch, daß die

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--β·- R. 39 α 4

Drossel für den Meßkreis der Pumpenverstellung eine spezielle Ausbildung erfahren hat. Sie ist mit 70 bezeichnet und besteht aus der Parallelschaltung einer Drossel 71 mit konstantem Querschnitt und einer Drossel 72 mit verstellbarem Querschnitt. Zu diesem Zweck verzweigt sich die Leitung 51 in Zweige 73> 7¹*» die sich hinter den Drosseln wieder vereinigen. Die Querschnitte der Drosseln sind so bemessen, daß die Konstantdrossel 71 einen kleineren Durchflußquerschnitt besitzt als es der maximale Durchflußquerschnitt der Drossel 72 ist. Mit einer solchen Drosselausbildung wird eine bessere Abstimmung der Pumpenverstellung auf die Leistungscharakteristik des verwendeten Verbrennungsmotors ermöglicht.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 3 unterscheidet sich von demjenigen nach der Figur 1 wieder durch eine Abwandlung der Drosseln. Hier sind in der Leitung 51 wieder zwei Drosseln 80, 81 vorgesehen, die nun beide verstellbar und miteinander gekoppelt sind. Sie treten anstelle der Drosseln 55» 59 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1. Die Koppelung kann derart sein, daß der Durchflußquerschnitt der Drossel 8l verkleinert wird, wenn sich derjenige der Drossel 80 vergrößert, und umgekehrt, oder daß beide Drosseln gleichsinnig verstellt werden. Dies richtet sich jeweils nach dem gewünschten Druckverlauf der Pumpe über der Kennlinie des Verbrennungsmotors.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 7 kommt zur Steuereinrichtung noch eine sogenannte Grenzlastregelung hinzu, mit der erreicht wird, daß der Verbrennungsmotor nicht abgewürgt werden kann. Das Ausführungsbeispiel nach Figur M unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 dadurch, daß von der Leitung 51 der Hilfpsumpe 10 noch eine Leitung 95 abzweigt, die zur einen Stirnseite eines Schiebers 96 führt, von dessen anderer Stirnseite eine Leitung 97 zur Leitung

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R. 3 :> 3

45 führt. Der Schieber 96 ist als 2/2-Wegeventil ausgeführt, der eine Leitungsverbindung 98 zum Behälter 34 hat, außerdem eine Leitungsverbindung 99» die zur Leitung 39 führt. In der Leitung 99 ist eine Drossel 100 angeordnet. Alle anderen Teile sind genau dieselben wie bei den Ausführungensbeispielen der Figuren 1 und 3.

Solange der Verbrennungsmotor die an der Drossel 55 bzw. mit dem Fahrpedal 57 vorgewählte Drehzahl einnimmt, bewegt sich die Druckdifferenz an dieser Drossel in dem durch die Feder 54 des Stellzylinders vorgegebenen Bereich. Kann der Verbrennungsmotor dagegen aufgrund zu hoher Last der Fahrpedalstellung nicht folgen, so fällt die Druckdifferenz an der Drossel 55 unter den durch die Federvorspannung festgelegten Wert. In diesem Fall wird die Grenzlastregelung wirksam. Die Feder 101 drückt den Schieber 96 in seine Schaltstellung II, worauf Druckmittel aus der Leitung 99 über die Drossel 100 und den Schieber 96 zum Behälter 30 abströmen kann. An der Drossel 42 entsteht dabei ein Druckgefälle, das ausreicht, um den Schieber 38 in seine Durchflußstellung II zu bringen und damit, wie weiter oben beschrieben, die Rückstellung der Hydropumpe zu veranlassen. Diese wird soweit zurückgestellt, bis der Verbrennungsmotor seine vorgegebene Drehzahl wieder erreicht hat. Dabei schließt der Schieber gerade so weit, daß auch der Schieber 38 den Durchfluß fast schließt und so, mit einer der Drosseln 55» 59 bzw. 80, 8l zusammenwirkend, die Einstellung der Hydropumpe in einer Zwischenstellung ins Gleichgewicht bringt.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 5 zeigt ein anderes Schaltungsbeispiel für den Grenzlastregler nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 4. Hier entfällt die Leitung 99,

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d. h. an deren Stelle tritt eine Leitung 105, die zur Leitung 45 führt. Vom Schieber 96 geht außerdem eine Leitung aus, die zur Leitung 51 führt, wobei an die Leitung 106 das Speisedruckbegrenzungsventil 63 und die Leitung 6l für die Einspeisung in den Niederdruckkreis angeschlossen sind. Man erreicht damit, daß die Drosseln 8l des zweiten Meßkreises durch den Grenzlastregler überbrückt und damit die Hydropumpe 11 zurückgestellt wird.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 6 entspricht im wesentlichen wieder demjenigen nach der Figur 4, wobei der Grenzlastregler einen Schieber 110 hat, der nun drei Schaltstellungen I, II und III einzunehmen vermag. Er erhält damit eine doppelt wirkende Funktion. Wenn beim Bremsen der Verbrennungsmotor hochdreht, steigt der Druck an der Drossel 80 des ersten Meßkreises auf einen Wert, der im normalen Betrieb nicht erreicht wird. In diesem Fall nimmt der Grenzlastregler die Schaltstellung III ein, mit der dieses Hochdrehen verhindert wird. Beim Erreichen eines Bremsmoments, das der Verbrennungsmotor nicht mehr abstützen kann, wird die Hydropumpe auf größeres Hubvolumen verstellt. Damit wird die Bremswirkung auf den Wert begrenzt, den der Verbrennungsmotor aufnehmen kann.

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Leerseite

Claims

R. 3G : Λ
8.6.1977 Wd/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

1. Steuereinrichtung für ein von einem Verbrennungsmotor angetriebenes hydrostatisches Getriebe, der eine verstellbare Pumpe und eine Hilfspumpe antreibt, in deren Förderleitung eine Meßdrossel angeordnet ist, die in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors ein Signal für die Übersetzungsänderungen des hydrostatischen Getriebes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungsmotor ein nicht drehzahlgeregelter Motor verwendet ist und in der Förderleitung (51) eine der ersten Meßdrossel (59> 8l) vor- oder nachgeschaltete zweite Meßdrossel (55 > 80) angeordnet ist, die ein Signal für die Einstellung der Drosselklappe (50) des Verbrennungsmotors erzeugt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrossel (55, 80) für den Verbrennungsmotor verstellbar ist, während die andere Drossel (59) einen konstanten Durchflußquerschnitt hat.

3· Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drosseln verstellbar sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (80, 51) gleichzeitig und gleichsinnig verstellbar sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (80, 8l) gleichzeitig und gegensinnig verstellbar sind.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrossel (70) für die Pumpenverstellung aus der Kombination einer parallelgeschalteten Konstantdrossel (71) mit einer Verstelldrossel (71) besteht (Figur 2).

7· Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrossel (55, 80) für den Verbrennungsmotor von einem Betätigungsglied (57) (Fahrpedal) betätigbar ist.

8". Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Meßdrossel (55, 80) für den Verbrennungsmotor erzeugte Druckdifferenz auf einen Stellzylinder (47) einwirkt, der die Drosselklappe (50) des Verbrennungsmotors einstellt.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz der Meßdrossel (59, 8l)

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für die Pumpenverstellung, wie an sich bekannt, auf eine druckporoportionale Einstelleinrichtung für die verstellbare Pumpe (12) einwirkt.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz an der Meßdrossel (55, 80) für den Verbrennungsmotor auch auf ein Steuerventil (96) einwirkt, das bei einem unteren Grenzwert der Druckdifferenz eine Druckmittelverbindung steuert, durch welche die verstellbare Pumpe in Richtung auf kleineres Fördervolumen verstellt wird (Figur 5).

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelverbindung vom Steuerventil (96) zur Stelleinrichtung (15, 26) der Pumpe (11) ein Ventil (38) angeordnet ist, das mit dem Steuerventil (96) derart in Wirkverbindung steht, daß in dessen Durchflußstellung das Ventil (30) geöffnet wird, worauf die Pumpe in Richtung auf kleineres Fördervolumen eingestellt wird.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (96, IO5) als 2/2-Wegeventil oder als 2/3-Wegeventil ausgebildet ist, auf das entgegen der Kraft einer Feder (101) die Druckdifferenz an der Drossel (55, 80) für den Verbrennungsmotor einwirkt (Figuren 5 bis 6).

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13. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die Meßdrossel für den Meßkreis des Verbrennungsmotors aus der Kombination eines 3/2-Wegeventils (85) und der Parallelschaltung zweier Festdrosseln (86, 87) besteht. Λ

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